La resistencia de la sarta de perforación a la desviación, también conocida como "rigidez", puede determinarse por su material y propiedades mecánicas. Dado que todos los componentes tubulares alámbricos están hechos de tubos de acero estirado en frío, todos tienen las mismas propiedades fundamentales. Específicamente, independientemente de la química, el tratamiento térmico o la dureza, todos los grados de acero responden con la misma cantidad de curvatura a una carga dada (la relación de esfuerzo (carga) a deformación (curvatura) se conoce como el "módulo de elasticidad"). Además, dos componentes tubulares de acero con dimensiones iguales tendrán la misma rigidez, incluso si son producidos por diferentes proveedores, independientemente de la calidad del acero, el tratamiento térmico o la dureza.

La respuesta direccional o la sensibilidad de la sarta de perforación a los cambios en las cargas o velocidades de perforación, o en los cambios de formación, depende en gran medida de la rigidez de la sarta de perforación. La rigidez de las barras de perforación alámbricas se duplica con creces al pasar al siguiente sistema más grande (por ejemplo, BQ a NQ, NQ a HQ, etc.). Como resultado, los sistemas más grandes perforan más recto pero tienen mucha más resistencia y una mayor carga lateral al perforar a través de desviaciones del pozo. Dada una broca de perforación impregnada típica y parámetros de perforación constantes (suponiendo que no haya cambios de formación), el pozo tenderá a formar una hélice lenta que se determina principalmente por la rigidez de la sarta de perforación. Con la fricción del pozo, la sarta de perforación puede volverse inestable y ceder en una forma helicoidal que se aprieta o afloja con los cambios en las cargas y velocidades de perforación, pero luego vuelve elásticamente recta cuando se descarga.

La Q wireline core barrel fue diseñado originalmente para utilizar un tubo exterior con un diámetro y un grosor de pared sustancialmente más grandes que la cadena inestable de barras de perforación detrás de él. ¡Los tubos exteriores estándar proporcionan aproximadamente 40% de mayor rigidez, y los tubos exteriores de estilo de agujero completo proporcionan aproximadamente 70% de mayor rigidez! El tubo exterior puede actuar como un cojinete o collar estabilizador. Cuanto mayor es el aumento de la rigidez, más efectivo es un control direccional para resistir los cambios en la formación, los parámetros de perforación o la estabilidad de la sarta de perforación. Este control se puede mejorar con casquillos de fresado estabilizados, acoplamientos de adaptador estabilizados y acoplamientos de bloqueo estabilizados.

Considere el impacto direccional si el tubo exterior se reemplaza con otra barra de perforación, eliminando por completo cualquier diferencia en la rigidez de la sarta de perforación y el control direccional relacionado. Originalmente desarrollado en la década de 1980 en un intento de dirigir las desviaciones del pozo, las configuraciones del núcleo del barril, conocidas como "barriles flexibles", reemplazan el tubo exterior con un conjunto de longitud equivalente de una barra de perforación y adaptadores. Sin embargo, la falta de control direccional combinada con la falta de previsibilidad direccional, típicamente resulta en desviaciones erráticas que requieren intentos de desviación correctiva o escariado para reducir desviaciones excesivas. Por lo tanto, no se recomienda el uso de barriles flexibles.

When planning holes, consider the potential impact of rod deviation. The stiffness of steel tubes is relatively high, and as mentioned before, increases with system size and section thickness. As a result, the drill string will respond with high side loads against the borehole wall, especially just before and after a deviation. For example, an NQ size drill rod deflected to the recommended maximum deviation of 1.0 degrees over its length produces approximately 9kN (2,000lb) of side load, and an HQ produces 18kN (4,000lb) at only 0.8deg per rod length. Depending on the formation, these high side loads can produce high torque, heavy rod wear or even ‘heat check cracking.’ Additionally, these contact points generate drag and ‘stick-slip’ conditions, which can produce a dynamic response sufficient to permanently deform the drill string into a helical shape. In extreme cases, where the drill string completes enough rotations approaching or exceeding maximum deviation, fatigue failures will occur. Using the minimum deviation possible to hit target and sticking to NQ size rod will reduce the side loads, torque and chances of twisting or cracking rod.

Publicado originalmente en Revista Australasian Drilling, febrero / marzo 2020