Un nuevo enfoque para controlar torque, defectos y sellado en conexiones críticas
En la industria de hidrocarburos, las conexiones premium (casing y tubería con sellado metal-metal) son críticas para garantizar la integridad de pozos en condiciones de alta presión y alta temperatura (HPHT). Estas conexiones suelen ser el punto más vulnerable: se estima que 80% de las fallas de sellado en pozos ocurren en estas uniones. Los métodos tradicionales para evaluar su desempeño (curvas torque–ángulo o pruebas de presión con gas) son costosos, lentos y no siempre detectan defectos latentes.
El aporte del estudio
El artículo propone utilizar la técnica de ultrasonido phased array (PAUT) para analizar directamente el estado de contacto en la superficie de sellado. Mediante ensayos experimentales, se estudiaron factores como:
Se empleó un sistema de 16:64 canales y un transductor de 5 MHz, montado en un bastidor de barrido para capturar datos continuos a lo largo del sellado. Los resultados se visualizaron en mapas de reflexión ultrasónica, donde los colores muestran la calidad del contacto (de “excelente” a “deficiente”).
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Principales hallazgos
- Relación torque–ultrasonido: a medida que el torque de apriete aumenta, la amplitud de la señal ultrasónica reflejada disminuye exponencialmente (R² = 0.998). Esto confirma que un mejor contacto metal-metal reduce la reflexión y permite correlacionar señales ultrasónicas con el apriete real.
- Defectos en la superficie: se comprobó que marcas o “bite marks” generan picos claros en la amplitud ultrasónica. Cuanto mayor es la profundidad del defecto, mayor es la señal reflejada. Por ejemplo, un defecto de 1,2 mm produjo un aumento marcado en el eco registrado.
- Dosificación de compuesto de rosca: al reducir la cantidad de compuesto, se incrementa la amplitud de reflexión ultrasónica. Esto ocurre porque el compuesto rellena las microirregularidades, aumentando el área real de contacto. Un mal control de la dosificación puede comprometer la integridad del sello
Conclusiones
La investigación valida que PAUT es una herramienta eficaz para inspección y control de calidad en conexiones premium, tanto en laboratorio como en campo. Su aplicación permite:
- Visualizar y cuantificar la calidad del contacto en la superficie de sellado.
- Detectar defectos superficiales relevantes para la integridad.
- Evaluar el efecto del torque y la dosificación de compuesto en tiempo real.
En resumen, la técnica ofrece un método más confiable, rápido y seguro que los ensayos de presión tradicionales, aportando al aseguramiento de integridad en pozos HPHT y operaciones críticas.
Referencia bibliográfica
Tian, C., Fan, J., Hu, J., & Wei, K. (2024). Utilizing phased array ultrasound technique to examine seal surface contact status in premium connections. e-Journal of Nondestructive Testing. https://doi.org/10.58286/29919
