A falha que parece ser três problemas diferentes, mas não é: Dentro da zona de corrosão mais crítica da haste de perfuração

Pergunte a um perfurador por que uma junta de tubulação falhou e você receberá uma de três respostas: rachou, desgastou-se ou se separou. Três descrições diferentes. Três imagens mentais diferentes. Três caminhos diferentes para solucionar o problema.

Eis o que ninguém te conta até que a análise metalúrgica seja feita: essas três falhas são a mesma falha. Um mecanismo, três manifestações. E, de acordo com uma pesquisa da divisão de tubos da China National Petroleum Corporation, esse mecanismo é responsável por 70% de todas as falhas em colunas de perfuração.

Localização: Onde o tubo muda de forma

Cada tubo de perfuração possui um reforço interno — uma seção mais espessa em cada extremidade, onde o corpo do tubo se conecta à junta da ferramenta. O diâmetro interno diminui gradualmente através de uma transição cônica. É nessa transição que reside o problema.

Por que ali? Dois motivos. Primeiro, trata-se de uma descontinuidade geométrica. A seção transversal muda, a rigidez muda e a tensão se concentra na mudança. Sob a carga combinada da perfuração — tensão axial, flexão e vibração torsional — a zona de transição apresenta a maior tensão local em toda a junta.

Em segundo lugar, trata-se de uma descontinuidade de fluxo. O fluido de perfuração acelera ao passar pelo diâmetro interno mais estreito, e o padrão de fluxo torna-se turbulento exatamente na transição. O fluxo turbulento desgasta a superfície. Qualquer revestimento protetor, qualquer película inibidora de corrosão, é removido mais rapidamente exatamente onde a superfície já é mais vulnerável.

Aparência: Rachaduras, desbotamento ou separação.

A falha se manifesta de três maneiras, mas a sequência é sempre a mesma.

Primeira etapa: a rachadura.Tudo começa no fundo de uma cavidade — uma pequena cavidade de corrosão na superfície interna, bem na transição. Essa cavidade concentra a tensão. Sob carga cíclica, uma trinca de fadiga se inicia no fundo da cavidade e se propaga. Nessa fase, o tubo parece intacto por fora. O problema só seria detectado com uma inspeção interna.

Segunda etapa: a lavagem.A fissura penetra a parede. A lama de perfuração, sob milhares de PSI, encontra a fissura e força sua passagem através dela. O fluxo de lama pela estreita fissura é extremamente rápido — rápido o suficiente para erodir as paredes da fissura e alargá-la, transformando-a em um furo. Este é o vazamento que os operadores veem: um pequeno furo que aparece repentinamente e aumenta enquanto se observa o manômetro.

Terceira etapa: a despedida.Vários furos de erosão se conectam. O aço restante entre eles não suporta a carga. Os tubos se dividem. Uma junta que parecia perfeita na última conexão agora está em duas partes, uma das quais está no fundo do poço.

A descoberta crucial: quando você percebe a erosão, a rachadura já estava lá. E a rachadura começou em uma cavidade que, por sua vez, teve origem em um ponto de corrosão que começou quando o cano foi armazenado ainda molhado.

A causa principal: corrosão que ocorre na estrutura.

Eis o que surpreende as pessoas: a corrosão que eventualmente rompe um tubo de perfuração geralmente não ocorre durante a perfuração. Ela ocorre enquanto o tubo está armazenado entre as operações.

Quando uma junta é retirada do poço, seu interior fica revestido com lama de perfuração e fluido de formação. Esse resíduo é corrosivo — cloretos, sulfetos, ácidos orgânicos e oxigênio dissolvido. Se o tubo for instalado diretamente na estrutura de suporte sem limpeza, esse resíduo permanece no interior do poço. Ele seca, concentra-se e ataca o aço.

A superfície interna na transição de alargamento é especialmente vulnerável porque o revestimento interno — se o tubo o tiver — geralmente já está fino ou ausente nessa região, removido pela turbulência durante a perfuração. Aço exposto, revestido por resíduos corrosivos, em contato com o oxigênio. Trata-se de uma célula de corrosão em circuito aberto. O processo só para quando o tubo retorna ao furo, momento em que a corrosão por pite já começou.

A prevenção que funciona

Não é possível eliminar a concentração de tensão na transição de alargamento — ela é inerente ao projeto da tubulação. Não é possível eliminar o potencial corrosivo do fluido de perfuração — ele é inerente ao processo. O que se pode controlar é se a tubulação será armazenada limpa e seca.

O procedimento é simples, mas raramente seguido à risca: lave o tubo internamente antes de o guardar. Enxágue com água doce para remover os resíduos do fluido de perfuração. Em seguida, seque-o — passe ar comprimido pelo interior até que não saia mais água. Para armazenamento a longo prazo, aplique uma camada interna de óleo conservante. Tampe as extremidades.

Tubos armazenados limpos e secos não desenvolvem corrosão por pite que se transforma em rachadura, que se transforma em erosão e, por fim, em ruptura. Tubos armazenados sujos e úmidos estão predispondo sua própria falha.

A Detecção

Uma vez que a tubulação esteja em serviço, a corrosão interna na zona de transição só pode ser detectada por inspeção. A inspeção externa padrão não a detecta — o dano está no diâmetro interno. A inspeção por fluxo magnético (MFL) detecta a perda de espessura da parede causada pela corrosão. A inspeção eletromagnética detecta trincas. Nenhum dos dois métodos é perfeito na zona de transição, razão pela qual os programas de inspeção normalmente utilizam múltiplos métodos e agendam a inspeção interna com base nas horas de serviço, em vez da condição visível.

O cano que parecia estar em perfeitas condições por fora e as partes na zona de transição não eram um caso isolado. Tratava-se de uma falha por corrosão que vinha se desenvolvendo há meses, invisível para quem não estivesse procurando por ela.

O panorama geral

70% das falhas em colunas de perfuração ocorrem em um único local, com um único mecanismo e uma única causa raiz evitável. A trinca, o desgaste e a ruptura são todos a mesma história, contada em volumes diferentes. A história começa com um tubo molhado em uma estrutura de suporte e termina com uma operação de pesca e um furo perdido.

A solução não está em usar tubos de melhor qualidade ou em um programa de inspeção mais rigoroso — embora ambos ajudem. A solução é uma prática de armazenamento que reconheça que o interior do tubo é tão importante quanto o exterior, e a zona de transição é a mais importante de todas. Limpe. Seque. Proteja. O tubo fará o resto.