Problemas com hastes de perfuração que ninguém verifica até que algo quebre: um guia de campo para perfuração direcional horizontal.

A perfuração direcional horizontal submete as hastes de perfuração a um tipo de desgaste que a perfuração vertical não sofre. As hastes passam toda a sua vida útil em contato com a parede do furo, arrastando-se pelo solo e pela rocha sob tensão, torção e flexão combinadas. Elas saem cobertas de lama. E voltam a entrar. Repetidamente, por milhares de metros. E as peças que falham primeiro quase nunca são as que são inspecionadas regularmente.

Eis o que realmente dá errado com as hastes de perfuração de HDD, onde procurar e o que fazer antes da falha que paralisa a perfuração.

As articulações se desgastam primeiro — e ninguém percebe.

A junta da ferramenta — a extremidade espessa e alargada onde as hastes se conectam — é a seção de maior diâmetro da coluna de perfuração. É também a seção em contato constante com a parede do furo. À medida que a coluna gira e avança, a junta fricciona contra o solo, as rochas e os detritos. O corpo da haste, de diâmetro menor, flutua dentro do furo. A junta absorve toda a abrasão.

O desgaste da junta se manifesta como uma redução no diâmetro externo e uma diminuição na espessura do ombro na extremidade da caixa. Esses dois valores determinam a qualidade da junta. Quando o diâmetro externo cai abaixo do mínimo exigido para a qualidade, ou quando o ombro se torna mais fino do que o limite de rejeição, a junta é considerada inutilizável — mesmo que o corpo da haste ainda esteja em boas condições.

Uma complicação comum: diferentes graus de aço no mesmo local. Uma junta G-105 e uma junta S-135 com o mesmo tamanho nominal podem ter especificações mínimas de diâmetro externo diferentes. Ao classificar uma série mista de aços, priorize o padrão mais baixo. Uma junta que atenda aos critérios S-135 pode já estar abaixo do mínimo exigido para G-105. Consistência garante segurança. Chutar não.

O que fazer a respeito:Aplique uma camada de revestimento resistente ao desgaste — uma sobreposição de solda resistente ao desgaste — na parte externa da junta antes que a haste entre em serviço. Essa camada de revestimento se sacrifica em relação à parede do furo, em vez do aço da junta. Quando o revestimento se desgastar, reaplique-o. Essa simples prática pode dobrar ou triplicar a vida útil da junta. Além disso, quando uma junta ficar abaixo do grau 2, considere cortá-la e substituí-la, caso o corpo do tubo ainda esteja íntegro. Uma junta nova em um tubo em bom estado custa menos do que uma haste nova, e você terá recuperado a maior parte do ativo.

Problema irritante: o problema de torque que ninguém admite.

As roscas das hastes dos HDDs falham de duas maneiras. A mais óbvia é o dano mecânico — roscas esmagadas, cristas lascadas, perfis deformados por sobrecarga. Esses problemas são detectados durante a inspeção porque são visíveis.

O problema mais traiçoeiro é a soldagem a frio entre as superfícies da rosca durante a montagem. As roscas se unem em nível microscópico. Quando você tenta romper essa ligação, o metal se rasga em vez de deslizar. As roscas ficam riscadas, espanadas ou completamente travadas.

A causa principal em perfurações direcional horizontal (HDD) é quase sempre a mesma: torque de aperto insuficiente no lado oposto da travessia. A coluna de hastes é montada no lado de entrada com o equipamento adequado e o torque correto. No lado de saída, onde o alargador ou o conjunto de tração é conectado, a equipe trabalha com as ferramentas disponíveis. O torque aplicado é uma fração do especificado. Quando a tração começa e a coluna se tensiona, a conexão com torque insuficiente aperta ainda mais — um aperto secundário com torque excessivo e descontrolado. É aí que ocorre o desgaste por atrito.

A solução:Utilize equipamentos de montagem de roscas dedicados em ambos os lados do cruzamento. Sem exceções. Aplique composto para roscas com 40-60% de zinco — essa formulação específica proporciona as características de fricção adequadas para evitar o desgaste por atrito durante a montagem e desmontagem. Os compostos à base de zinco também resistem melhor à lavagem do que as alternativas à base de grafite em condições de perfuração direcional horizontal (HDD) úmida. E se uma conexão estiver desgastada por atrito, não tente salvá-la. Corte-a e refaça a rosca. O custo de uma conexão desgastada que trava durante a desmontagem é a perda do furo.

As rachaduras que você não consegue ver

As fissuras no corpo da haste de perfuração direcional horizontal (HDD) concentram-se em um local previsível: a zona de transição de recalque. Esta é a seção cônica onde o corpo do tubo engrossa para encontrar a junta da ferramenta. É a região de maior tensão na haste, pois é onde a seção transversal muda, criando uma concentração de tensão natural.

A causa é a flexão. Uma coluna de hastes de perfuração direcional horizontal (HDD) segue um caminho curvo no furo. Se a curvatura real do furo piloto for mais acentuada do que a projetada — uma dobra, uma correção brusca, uma curva acentuada — as hastes que passam por essa seção sofrem momentos de flexão muito além do limite de projeto. O mesmo ocorre durante o alargamento se o furo alargado for irregular e criar um ângulo entre o alargador, a coluna de hastes e o eixo do furo.

As fissuras por fadiga de flexão iniciam-se na superfície da zona de transição e propagam-se para o interior a cada ciclo. Quando se tornam visíveis a olho nu, já estão suficientemente profundas para representarem um perigo.

Detecção:A inspeção por fuga de fluxo magnético (MFL) é a principal ferramenta para detectar trincas no corpo da barra. Realize a inspeção por MFL em todas as barras após cada mandrilamento principal ou de acordo com um cronograma. A inspeção por MFL apresenta pontos cegos — a própria zona de transição de recalque, a face do ombro e o diâmetro externo da junta. Essas áreas necessitam de inspeção complementar por partículas magnéticas (MT). Limpe as barras completamente antes da inspeção — lama, incrustações e ferrugem criam sinais falsos que ocultam defeitos reais.

Rostos de focas: menos críticos, mas ainda relevantes.

A perfuração direcional horizontal (HDD) opera com pressão de lama relativamente baixa em comparação com a perfuração profunda de petróleo e gás — tipicamente de 15 a 30 metros de coluna d'água à temperatura ambiente. As faces de vedação nas juntas das ferramentas de HDD não precisam suportar milhares de PSI.

Isso significa que pequenos danos na face da vedação — pequenas saliências, corrosão superficial — podem ser corrigidos com uma lima e o equipamento pode voltar a operar. Corrosões profundas ou trincas que atravessam a face da vedação de diâmetro interno a externo devem ser rejeitadas e reparadas. O padrão é mais baixo do que em campos petrolíferos, mas não é zero. Uma face de vedação que vaza lama durante a perfuração reduz a velocidade anular na broca, compromete a limpeza do poço e pode levar ao entupimento do espaço anular e ao aprisionamento da tubulação.

Um problema específico da perfuração direcional horizontal (HDD): lama que fica dentro do furo da haste após a perfuração. Ao contrário dos poços verticais, onde a gravidade drena a tubulação, as hastes horizontais retêm a lama residual. Após semanas de armazenamento, essa lama seca e endurece. Reiniciar uma perfuração com uma haste parcialmente obstruída restringe o fluxo, aumenta a pressão da bomba e pode romper uma conexão. Limpe todas as hastes com ar comprimido e água limpa após a perfuração. Tampe as extremidades.

A Regra de Alocação

Nem todas as varas da frota são iguais. Algumas têm mais metragem. Algumas passaram por furos mais duros. Algumas têm juntas próximas do limite de resistência.

Ao planejar uma perfuração, aloque suas melhores hastes para as operações de maior tensão: alargamento e recuo. Essas fases geram as maiores cargas combinadas de tensão, torque e flexão. As hastes na frente da coluna — mais próximas do alargador — são as que sofrem maior desgaste. Coloque suas hastes de melhor qualidade nessas posições. Use suas hastes em bom estado, porém mais antigas, para o furo piloto, onde as cargas são menores e as consequências de uma falha são menos severas.

Não se trata de privilegiar algumas hastes em detrimento de outras. Trata-se de adequar a condição das hastes à intensidade da carga, para que toda a frota envelheça em ritmo semelhante. Monitore cada haste. Saiba sua qualidade. Aloque-as de acordo.