Los portamechas son componentes críticos utilizados en operaciones de perforación de petróleo y gas para proporcionar peso y estabilidad a la sarta de perforación. Hay varios tipos, incluyendoportamechas en espiral, portamechas no magnéticosy portamechas estándar. Cada tipo tiene propiedades y procesos de fabricación únicos.
Proceso de fabricación de portamechas en espiral
1. Forjado: El proceso de fabricación comienza forjando palanquillas de acero aleado de alta resistencia en formas de collar rugosas utilizando prensas o martillos de alta presión. Este proceso alinea la estructura del grano de acero y mejora sus propiedades mecánicas.
2. Tratamiento térmico: Después de la forja, se someten a un tratamiento térmico para mejorar aún más su resistencia y dureza. Por lo general, esto implica templar y revenir el acero para lograr las propiedades mecánicas deseadas.
3. Mecanizado: Una vez tratados térmicamente, los collares se mecanizan hasta sus dimensiones finales mediante tornos y fresadoras. Esto incluye girar el diámetro exterior, perforar el diámetro interior y cortar roscas en ambos extremos para conectarlos a otros componentes de la sarta de perforación.
4. Ranurado en Espiral: Su característica definitoria son las ranuras helicoidales mecanizadas a lo largo de su longitud. Estas ranuras generalmente se cortan utilizando fresadoras CNC especializadas o tornos con capacidades de interpolación helicoidal. El número, la profundidad y el paso de las ranuras se pueden personalizar según la aplicación de perforación específica.
5. Tratamientos superficiales: Para mejorar la resistencia al desgaste y la protección contra la corrosión, los collares en espiral pueden someterse a tratamientos superficiales como revestimiento duro o revestimiento. El revestimiento duro implica la aplicación de materiales resistentes al desgaste, como el carburo de tungsteno, en áreas de alto desgaste mediante procesos de soldadura. Alternativamente, se pueden aplicar a la superficie recubrimientos tales como carburo pulverizado térmicamente o cromado.
Proceso de fabricación de portaperforaciones no magnéticos
1. Selección de materiales: Los NMDC están hechos de aleaciones no magnéticas que exhiben una baja permeabilidad magnética. Los materiales comunes incluyen aceros inoxidables austeníticos como 304L, 316L o grados patentados desarrollados específicamente para esta aplicación. Estas aleaciones contienen altos niveles de níquel y cromo, que contribuyen a sus propiedades no magnéticas.
2. Forjado: Al igual que los collares en espiral, los NMDC se forjan a partir de palanquillas de aleación utilizando prensas o martillos de alta presión. Sin embargo, el proceso de forja debe controlarse cuidadosamente para mantener la microestructura austenítica y evitar la formación de fases magnéticas como ferrita o martensita.
3. Recocido en solución: después de la forja, los NMDC se someten a un recocido en solución, un proceso de tratamiento térmico que disuelve las fases magnéticas y garantiza una microestructura completamente austenítica. Por lo general, esto implica calentar los collares a aproximadamente 1050-1150 grados y enfriarlos rápidamente para evitar la formación de fases magnéticas.
4. Mecanizado: Los NMDC se mecanizan hasta sus dimensiones finales utilizando tornos y fresadoras, al igual que los portamechas estándar. Sin embargo, se debe tener especial cuidado para evitar la introducción de contaminación magnética durante el mecanizado. Esto puede implicar el uso de herramientas y accesorios no magnéticos, así como una limpieza y desmagnetización frecuente de los componentes.
5.Control de calidad: se implementan estrictas medidas de control de calidad para garantizar las propiedades no magnéticas de los NMDC. Esto incluye pruebas de permeabilidad magnética utilizando equipos especializados para verificar que los collares cumplan con las especificaciones no magnéticas requeridas. Se rechaza cualquier collar que presente propiedades magnéticas por encima del umbral aceptable.
Proceso de fabricación de portamechas estándar
1. Forjado: Al igual que los portamechas en espiral y no magnéticos, se forjan a partir de palanquillas de acero aleado de alta resistencia mediante prensas o martillos de alta presión. El proceso de forjado crea un material resistente y homogéneo con propiedades mecánicas mejoradas.
2. Tratamiento térmico: Después de la forja, los collares se someten a un tratamiento térmico para mejorar su resistencia y dureza. Por lo general, esto implica templar y revenir el acero para lograr las propiedades mecánicas deseadas, como un alto límite elástico y tenacidad al impacto.
3. Mecanizado: Los collares estándar se mecanizan hasta sus dimensiones finales mediante tornos y fresadoras. Esto incluye girar el diámetro exterior, perforar el diámetro interior y cortar roscas en ambos extremos para conectarlos a otros componentes de la sarta de perforación. También puede someterse a operaciones de mecanizado adicionales, como la creación de pastillas de desgaste o cajas de juntas de herramientas y conexiones de pasadores.
4. Tratamientos superficiales: Para mejorar la resistencia al desgaste y la protección contra la corrosión, los collares estándar pueden someterse a tratamientos superficiales similares a los utilizados en los collares en espiral. Esto puede incluir el revestimiento duro de áreas de alto desgaste mediante procesos de soldadura o la aplicación de recubrimientos protectores como carburo pulverizado térmicamente o cromado.
5. Inspección y Control de Calidad: Se somete a exhaustivos procesos de inspección y control de calidad para garantizar que cumple con las especificaciones requeridas. Esto incluye controles dimensionales, métodos de pruebas no destructivas (NDT), como pruebas ultrasónicas o inspección de partículas magnéticas, y pruebas de propiedades mecánicas para verificar la resistencia y tenacidad del acero.
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