Tubo de perfuração de petróleo vs. haste de perfuração DTH: Parecem semelhantes, mas não têm relação alguma.

Um novato numa equipe de mineração pegou o que ele pensava ser uma haste de perfuração sobressalente do suporte e tentou usá-la num martelo DTH. A haste encaixou no mandril, mais ou menos. A rosca travou, mais ou menos. O compressor ligou, o martelo começou a ciclar e, em cerca de vinte minutos, a haste se torceu em espiral na primeira conexão roscada. A haste não estava com defeito. Era uma haste de perfuração de petróleo — projetada para rotação, não para percussão — e tinha sido usada para uma tarefa para a qual nunca foi fabricada.

Se você trabalha tanto na área de mineração quanto na de petróleo e gás, ou se atua no setor de compras, adquirindo ferramentas para diversos locais de trabalho, provavelmente já viu tubos de perfuração de petróleo e hastes de perfuração DTH no mesmo pátio e se perguntou se são intercambiáveis. Não são. Aqui estão quatro maneiras pelas quais são completamente diferentes.

Primeira diferença: Para que servem, de fato?

A tubulação de perfuração de petróleo tem exatamente uma função: levar uma broca até o fundo de um poço que pode ter vários milhares de metros de profundidade, fornecer rotação suficiente para girar a broca e bombear fluido de perfuração pelo centro para transportar os detritos de volta à superfície. Só isso. Todo o seu projeto deriva da realidade de que ela opera em poços profundos e de alta pressão, onde os maiores inimigos são a corrosão interna causada pela lama de perfuração, o desgaste externo pelo atrito com o revestimento e a fadiga resultante da carga cíclica de entrada e saída da tubulação.

As hastes de perfuração DTH operam em um mundo completamente diferente. Sua função é ficar entre o martelo DTH e a perfuratriz, transmitindo a rotação e a pressão de avanço para o martelo, enquanto canalizam ar de alta pressão pelo centro para acionar o pistão do martelo e expelir os detritos do furo. Elas não geram impacto — isso é feito pelo martelo —, mas precisam sobreviver no ambiente abrasivo e repleto de vibrações logo acima do martelo, onde cada golpe envia uma onda de choque pela haste de aço e fragmentos de rocha são lançados a velocidades próximas à do som.

Tubos de perfuração de petróleo: milhares de metros, rotação, circulação de lama. Hastes de perfuração DTH: dezenas a centenas de metros, rotação mais vibração, ar comprimido. Mundos diferentes.

Segunda diferença: como elas são vistas de perto.

Ao pegar um tubo de perfuração de petróleo, a primeira coisa que você notará é o peso. Trata-se de um tubo de aço sem costura, geralmente com 9 a 11 milímetros de espessura de parede, com uma seção transversal circular lisa de ponta a ponta. As extremidades terminam em conexões roscadas com especificação API — IF, FH, NC ou designações semelhantes que se referem a perfis de rosca padronizados na indústria petrolífera. As roscas são cortadas com tolerâncias rigorosas porque precisam vedar contra milhares de PSI de pressão interna da lama, enquanto transmitem dezenas de milhares de libras-pé de torque.

Agora, pegue uma haste de perfuração DTH. Ela é mais leve para o seu comprimento e, em vez de um tubo redondo liso, a maioria tem seção transversal hexagonal. O formato hexagonal não é apenas estético — ele fornece superfícies planas para a chave de desmontagem da plataforma se fixar durante a troca da haste e confere à haste maior rigidez à flexão nas direções importantes durante a perfuração percussiva. O furo central é para ar comprimido, não para lama de perfuração, portanto, o diâmetro interno é dimensionado para o volume de ar, e não para o fluxo de fluido. As conexões das extremidades geralmente têm um design com ressalto e face plana que transmite a energia de impacto do martelo para a haste sem concentrar a tensão nas roscas — completamente diferente dos perfis de rosca API em tubos de petróleo.

Se você estiver em um quintal tentando diferenciá-las, procure pelo corpo hexagonal. Redondo, pesado, com roscas cônicas de precisão? Tubo de óleo. Hexagonal, mais leve por metro, com conexões de face plana? Haste DTH. Aí está a resposta.

Terceira diferença: como funcionam sob carga.

Essa é a distinção que explica por que você nunca pode substituir um pelo outro.

Uma coluna de perfuração de petróleo passa toda a sua vida útil em rotação. O cabeçote de acionamento ou a mesa rotativa gira toda a coluna, e a função da coluna é transmitir o torque de forma eficiente sem se torcer. A carga é principalmente de cisalhamento torsional, com alguma tensão devido ao peso da coluna abaixo. Não há carga de impacto. Nenhuma. A coluna gira suavemente, ou pelo menos tão suavemente quanto as condições do fundo do poço permitem, e é projetada para suportar milhões de ciclos de rotação ao longo de sua vida útil.

Uma haste de perfuração DTH opera em um regime de carga completamente diferente. O martelo na extremidade inferior da coluna atinge a broca dezenas de vezes por segundo — cada golpe é um choque percussivo que envia uma onda de compressão que percorre a haste. Além disso, a plataforma aplica rotação — muito mais lenta do que uma plataforma de petróleo, geralmente de 20 a 60 RPM — e pressão de alimentação. A haste sofre torção, compressão axial e vibração de alta frequência simultâneas, além do desgaste abrasivo causado pelos fragmentos de rocha que são lançados contra a superfície externa no espaço anular.

Ao utilizar uma tubulação de perfuração de petróleo em uma aplicação DTH (dispositivo de perfuração com haste), as conexões roscadas — projetadas para rotação suave — sofrerão trincas por fadiga devido à vibração percussiva já no primeiro turno. O corpo da tubulação, projetado para torção, se deformará sob a compressão e vibração combinadas. Além disso, a superfície externa lisa e arredondada, sem pontos de apoio para aderência, fará com que a chave de desmontagem deslize, dificultando cada troca de haste.

Ao inserir uma haste DTH em um poço de petróleo, o corpo hexagonal causará turbulência na lama de perfuração, as conexões de face plana não vedarão contra a pressão da formação e a haste — que nunca foi projetada para milhares de metros de rotação — se romperá com uma fração do torque que um oleoduto suporta rotineiramente.

Diferença Quatro: Do ​​que são feitos e como são classificados

Os tubos de perfuração de petróleo são especificados pela classe do aço — E75, X95, G105, S135, sendo o número representativo da resistência mínima ao escoamento em milhares de PSI. O tubo S135 possui uma resistência ao escoamento de 135.000 PSI. Esses aços são de alta resistência e tenacidade, ligados com cromo e molibdênio para resistência à corrosão causada pela lama de perfuração e fluidos da formação. O tratamento térmico consiste em têmpera e revenido, produzindo uma microestrutura uniforme em toda a espessura da parede, capaz de suportar alta torção sem ruptura frágil.

As hastes de perfuração DTH são fabricadas com diferentes ligas, cada uma com prioridades distintas. O aço precisa de alta dureza superficial para resistir ao desgaste abrasivo causado pelos detritos de perfuração — geralmente obtida por meio de cementação ou têmpera por indução da superfície externa —, mas o núcleo precisa manter-se resistente para absorver impactos sem trincar. Essa estrutura cementada é fundamentalmente diferente da estrutura totalmente temperada dos tubos de petróleo. O teor da liga é tipicamente menor em níquel e maior em manganês e silício, otimizado para resistência ao desgaste em vez de resistência à corrosão em poços profundos.

Os sistemas de classificação também são diferentes. As hastes para tubos de petróleo seguem as especificações da API, com números de classificação bem definidos. As hastes DTH são normalmente especificadas pelo sistema de classificação próprio do fabricante, vinculado às condições da rocha e à compatibilidade com o martelo. Você não compra uma haste DTH com classificação ""grade S135"" — você compra uma haste especificada para um tamanho de martelo específico e uma classe de abrasividade da rocha.

Resumo

Tubos de perfuração de petróleo e hastes de perfuração DTH têm uma aparência vagamente semelhante, assim como um caminhão rodoviário e um jipe ​​para trilhas rochosas compartilham quatro rodas. Ambos são longos tubos de aço ocos que se conectam ao equipamento de perfuração. É aí que a semelhança termina.

Se você estiver equipando um local de perfuração em mineração ou construção, precisará de hastes DTH — corpo hexagonal, cementadas, projetadas para percussão e abrasão. Se acidentalmente levar tubos de petróleo para o local, não os utilize. O resultado será uma falha por torção e fadiga, e uma equipe parada assistindo à perfuração ociosa. A ferramenta certa para o trabalho certo não é uma sugestão — em perfuração, é a diferença entre fazer um furo e gerar sucata.