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BROCAS DE PERFORACION SU MUNDO, SU NATURALEZA Y SU FUNCIONAMIENTO

JHOAN ANDREY MONTAÑA CLAROS YEFRI CAMILO MANRRIQUE CLARO

CORPORACION INTERNACIONAL DEL PETROLEO TECNICO LABORAL EN PERFORACION Y COMPLETAMIENTO DE POZOS PETROLEROS VILLAVICENCIO 2012

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BROCAS DE PERFORACION SU MUNDO, SU NATURALEZA Y SU FUNCIONAMIENTO

JHOAN ANDREY MONTAÑA CLAROS YEFRI CAMILO MANRRIQUE CLARO

TRABAJO DE GRADO PRESENTADO COMO REQUISITO PAR OPTAR AL TITULO DE TECNICO LABORAL EN PERFORACION Y COMPLETAMIENTO DE POZOS PETROLEROS

CORPORACION INTERNACIONAL DEL PETROLEO TECNICO DE PERFORACION Y COMPLETAMIENTO DE POZOS PETROLEROS VILLAVICENCIO 2012 3

NOTA DE ACEPTACION

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_________________________________ DIRECTOR DEL TRABAJO

VILLAVICENCIO 2012

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DEDICATORIA.

Le dedicamos este trabajo de grado a nuestros padres que han sido la fuente de cada sacrificio y esfuerzo, por ese amor tan grande que nos han brindado y por creer en nuestras capacidades, y recordarnos siempre que en la vida lo que nos propongamos lo podemos hacer, siempre estuvieron hay aportándonos una gran ayuda, teniendo la fe que nosotros lograremos cada una de nuestras metas, Por supuesto a dios por llenarnos de sabiduría y bendiciones. A nuestras familias, amigos cercanos, y a nuestro asesor de tesis que nos apoyo para sacar adelante este nuestro proyecto de grado.

JHOAN ANDREY MONTAÑA CLAROS YEFRI CAMILO MANRRIQUE CLARO

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AGRADECIMIENTOS.

Agradecemos este trabajo en primera instancia

a Dios que con su infinita

sabiduría nos permitió desarrollar este proyecto de investigación, contribuyendo a la formación integral de los estudiantes. En segunda instancia agradecemos a nuestros padres que de no haber sido por ellos no habría sido posible la realización de nuestros estudios, en última instancia pero sin restar importancia a la corporación internacional del petróleo a sus directivas y maestros quienes nos guiaron durante todo el proceso de asesoría y análisis de nuestro proyecto.

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CONTENIDO. Pág. 1. 2. 3. 4. 4.1 4.2 5. 6. 7. 7.1 Introducción. Planteamiento del problema. Justificación. Objetivos. Objetivo general. Objetivos específicos Alcances y limitaciones. Metodología. Brocas de perforación. Brocas triconicas. 19 20 21 22 22 22 23 24 27 27 27 28 29 29 31 32 32 33 34 34 35 36 37 37 38 43 44

7.1.1 Estructura de la broca. 7.1.2 Estructura de corte. 7.1.3 Diseño de la broca (layout). 7.1.4 Diseño y posicionamiento del cono. 7.1.5 Excentricidad del cono (offset). 7.1.2.1 Materiales de la broca triconica. 7.1.2.2 Cuerpos de la broca. 7.1.2.3 Conos. 7.1.2.4 Conos con dientes de acero. 7.1.2.5 Conos con insertos de carburo de tungsteno. 7.1.2.6 Retención de los conos. 7.1.2.7 Estructura de corte. 7.1.2.8 Dientes de acero. 7.1.2.9 Aplicación de material duro (hardfacing) sobre el diente. 7.1.2.10 Calidad de material duro. 7.1.2.11 Espaciamiento de los dientes. 7.1.2.12 Insertos de carburo de tungsteno (TCI).

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7.1.2.13 carburo cementado. 7.1.2.14 Diseño del inserto de carburo de tungsteno. 7.1.2.15 Opción especial. 7.1.2.16 Cojinetes. 7.1.2.17 Carga de los cojinetes. 7.1.2.18 Cojinetes a rodillos. 7.1.2.19 Cojinetes a friccion (cojinetes journal). 7.1.2.20 Sellos. 7.1.2.21 Sellos elastómeros. 7.1.2.22 Sellos metálicos. 7.1.2.23 Lubricación. 7.1.2.24 Sistema de lubricación. 7.1.2.25 Diseño hidráulico. 7.1.2.26 Embolamiento de la broca y de fondo de pozo. 7.1.2.27 Sistemas hidráulicos. 7.1.2.28 Dinámica de fluido computacional (CFD). 7.1.2.29 Convencional. 7.1.2.30 Hidráulica clean sweep. 7.1.2.31 Xstream. 7.1.2.32 Características opcionales. 7.1.2.33 Protección del calibre. 7.1.2.34 Calibre protegido con carburo. 7.1.2.35 Calibre mejorado con diamante. 7.1.2.36 Protección del heel. 7.1.2.37 Heel mejorado con carburo. 7.1.2.38 Heel mejorado con diamantes. 7.1.2.39 Estructura de corte con diamante. 7.1.2.40 Proteccion de la pata. 7.1.2.41 Aplicación de material duro para motor. 7.1.2.42 Compactos de shirttail. 7.1.2.43 Pads de estabilización/desgaste.

44 45 50 50 51 52 52 54 54 55 56 57 58 60 61 62 63 64 64 66 66 66 67 68 69 70 70 71 71 72 72

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7.1.2.44 Hidráulica. 7.1.2.45 Boquilla central. 7.1.2.46 Boquillas extendidas para alto caudal. 7.1.2.47 Conos Rociados con partículas de carburo. 7.1.2.48 Updrill. 7.2 Broca de diamante. 7.2.1 Estructura de corte. 7.2.2 Componentes de la broca PDC. 7.2.3 Cuerpo de la broca. 7.2.4 Matriz de la broca. 7.2.5 Cuerpo de acero. 7.2.6 Blank de acero (estructura de sostén). 7.2.7 Shank. 7.2.8 Cortadores PDC. 7.2.9 Tamaño de los cortadores PDC. 7.2.10 Cortadores pulidos. 7.2.11 Cortadores génesis. 7.2.12 Cortadores génesis XT. 7.2.13 Mecánica de corte. 7.2.14 Rastrillaje (back rake). 7.2.15 Orientacion lateral (side rake). 7.2.2.1Tecnologia en diseño. 7.2.2.2 Perfil. 7.2.2.3 Componentes del perfil. 7.2.2.4 Disposición de los cortadores. 7.2.2.5 Vibración y estabilidad de la broca. 7.2.2.6 Estabilidad. 7.2.2.7 Vibración lateral. 7.2.2.8 Nudos de desgaste. 7.2.2.9 Insertos brute. 7.2.2.10 Diseño hidráulico.

73 73 75 75 76 77 77 78 79 79 80 83 84 84 86 88 90 92 93 94 96 96 96 97 98 99 100 102 103 104 105

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7.2.2.11 Dinamica computacional del fluido. 7.2.2.12 Resultados de la optimización. 7.2.2.13 Hidráulica de impacto inverso. 7.2.2.14 Direccionabilidad. 7.2.2.15 Calibre. 7.2.2.16 Diámetro estándar del pad de calibre. 7.2.2.17 Calibre corto. 7.2.2.18 Cortadores PDC en el pad de calibre. 7.2.2.19 Calibre en espiral. 7.2.2.20 Opciones de updrill. 7.3 Antes de la carrera. 7.3.1 Diseño hidráulico. 7.3.2 Calibre. 7.4 Preparación de la broca. 7.4.1 Triconos. 7.4.2 PDC. 7.4.3 Carrera de la broca. 7.4.4 Preparación para la carrera. 7.5 La carrera. 7.5.1 Perforación del equipo de flotación. 7.6 Perforación del equipo de flotación con triconos. 7.6.1 BHA rotario. 7.6.2 BHA con motor de fondo. 7.6.3 preparación del equipo de flotación con PDC. 7.6.4 BHA rotario. 7.6.5 BHA motor de fondo. 7.6.6 Patrón de fondo de pozo. 7.7 Asentado del tricono. 7.7.1 BHA rotario. 7.7.2 BHA con motor de fondo. 7.7.3 Asentado de PDC.

105 108 110 110 112 114 115 116 116 117 118 118 119 119 119 119 120 120 121 121 121 121 122 122 122 123 123 124 124 124 125

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7.7.4 BHA con motor de fondo. 7.7.5 Pruebas de perforación. 7.7.6 Procedimientos para realizar prueba de perforación. 7.7.7 Prueba pasiva. 7.7.8 Prueba activa. 7.7.9 Resolución de prueba. 7.7.10 Presión de bombeo. 7.7.11 PDC. 7.7.12 Diamante natural. 7.7.13 Triconos. 7.7.14 Aumento de la presión de bombeo. 7.7.15 Disminución de la presión de bombeo. 7.8 Torque. 7.8.1 Aumento. 7.8.2 Disminución. 7.8.3 Variaciones. 7.9 Rop. 7.9.1 Aumento de la tasa de penetración. 7.9.2 Disminución de la tasa de penetración. 7.9.3 Tasa de penetración variable. 7.10 Caudal. 7.10.1 Aumento en el caudal con presión de bombeo constante. 7.10.2 Disminución en el caudal con presión de bombeo constante. 7.10.3 Embolamiento de la broca. 8. conclusiones. Bibliografía Cibegrafia.

125 126 126 127 127 128 129 129 129 129 129 130 130 130 130 131 131 131 131 132 132 131 132 133 135 136 137

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LISTA DE FIGURAS. Pag. Figura 1. Componentes principales de un tricono. Figura 2. Ubicaciones de la estructura de corte. Figura 3. Numeración de los conos. Figura 4. Conos con rotación pura. Figura 5. Conos sin offset. Figura 6. Patas de la broca (secciones de cabezal). Figura 7. Conos. Figura 8. Conos con dientes de acero. Figura 9. Conos con TCI. Figura 10. Mecanismo para retener los conos. Figura 11. Estructura de corte de los triconos. Figura 12. Dientes de acero en detalle. Figura 13. Aplicación de material duro en los dientes. Figura 14. Aplicación de super thick en la cresta del diente. Figura 15. Comparación entre la aplicación convecional y endura. Figura 16. Opción XL. Figura 17. Opción LX. Figura 18. Super gauge. Figura 19. Punta de lanza con 3 aletas. Figura 20. Punta de lanza con 4 aletas. Figura 21. Punta de lanza XLX. Figura 22. Erosión de la punta de lanza y protección XLX. Figura 23. Estructura de corte con dientes de acero. Figura 24. Carburo cementado. Figuro 25. Grados de carburo. Figura 26. R-1-MX-00. Figura 27. Tipos de estructura de corte. Figura 28. Familia de formas de compactos. 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 36 37 38 38 39 40 40 41 42 42 42 43 43 44 45 45 46 46

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Figura 29. Acción de corte de los compactos. Figura 30. Subtipos de compactos. Figura 31. Proyección de compacto, Figura 32. Mejora en la proyección con GX. Figura 33. Tamaño de compacto Vs. Tamaño de la broca. Figura 34. Cone savers. Figura 35. Tipos de cojinetes. Figura 36. Componentes de la carga de los cojinetes. Figura 37. Componentes del cojinete a rodillo. Figura 38. Componentes del cojinete journal. Figura 39. Componentes del sello O-ring. Figura 40. Componentes del sello SEM del cojinete a rodillos. Figura 41. Sello SEM del cojinete journal. Figura 42. Grasa en el cojinete usado. Figura 43. Grasa que se le agrega a la broca. Figura 44. Sistema de lubricación. Figura 45. Sistema compensador. Figura 46. Broca de chorro. Figura 47. Embolamiento de la broca. Figura 48. Embolamiento de fondo de pozo. Figura 49. Sistema hidráulico. Figura 50. Esfuerzo de corte del cono, Figura 51. Esfuerzo de corte en el fondo de pozo. Figura 52. Posición convecional de las boquillas, Figura 53. Posición de las boquillas con clean sweep. Figura 54. Hidráulica xstream. Figura 55. Mejora en el calibre con “G”. Figura 56. Compacto del calibre PDC. Figura 57. (MX-3OH). Figura 58. DT. Figura 59. DH

47 48 48 49 49 50 50 51 52 53 54 55 56 57 57 58 58 59 60 61 61 62 63 63 64 65 67 68 69 70 70

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Figura 60. FD. Figura 61. Aplicación de material duro para motor. Figura 62. Compactos de shirttail. Figura 63. Compacto de shirttail con diam. Figura 64. Pad de estabilización/desgaste. Figura 65. Pad mejorado con diamantes. Figura 66. Boquilla central. Figura 67. Comparación de boquilla central. Figura 68. Boquillas extendidas para alto caudal. Figura 69. Conos rociados con partículas de carburo. Figura 70. Updrill. Figura 71. Estructura de corte de diamante natural. Figura 72. Estructura de corte PDC. Figura 73. Estructura de corte impregnada. Figura 74. Corte transversal de una broca PDC. Figura 75. Vista frontal de una broca PDC. Figura 76. Cuerpo de la broca con matriz de carburo de tungsteno Figura 77. Bolsillo para cortadores PDC. Figura 78. Soldadura de los cortadores, Figura 79. Cilindro de acero. Figura 80. Torneado del cuerpo de acero. Figura 81. Cuerpo de la broca de acero terminado. Figura 82. Aplicación de material duro macroscópico. Figura 83. Blank de acero. Figura 84. Shank. Figura 85. Cortador PDC. Figura 86. Proceso de fabricación del PDC. Figura 87. Comparación entre los tamaños de cortadores PDC. Figura 88. Tamaño de cortadores con los tamaños de brocas. Figura 89. Propiedades de los cortadores PDC. Figura 90. Resultados de laboratorio de cortadores no pulidos.

71 71 72 72 73 73 74 74 75 76 76 77 77 78 78 79 80 80 80 81 82 82 83 83 84 85 85 86 87 88 89

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Figura 91. Resultados de laboratorio de cortadores pulido. Figura 92. Cortadores resistentes a la abrasión. Figura 93. Cortadores resistentes al impacto. Figura 94. Cortadores zenith. Figura 95. Mejora en los cortadores. Figura 96. Resistencia a la factura comparada con la del desgaste. Figura 97. Fractura de la roca por corte. Figura 98. Fractura de la roca por compresión. Figura 99. Comparación de los ángulos de back rake (rastillaje). Figura 100. Angulo de orientación lateral (side rake). Figura 101. Componentes del perfil de una broca PDC. Figura 102. Resumen de los esquemas de disposición de los cortadores. Figura 103. Tipos de vibración. Figura 104. Pruebas de estabilidad en el simulador de superficie. Figura 105. Prueba de estabilidad. Figura 106. Vibración lateral. Figura 107. Una broca desgastada estuvo sometida a remolino. Figura 108. Nudo de desgaste y nube de desgaste, Figura 109. Insertos brute. Figura 110. Proceso CFD. Figura 111. Simulaciones del tiempo de resistencia de las partículas. Figura 112. Optimización del fluido equilibrado. Figura 113. Brocas utilizadas para el ensayo de embolamiento. Figura 114. Comparación del caudal balanceado. Figura 115. Comparación en laboratorio del embolamiento. Figura 116. Hidráulica de impacto inverso. Figura 117. Tecnología ezsteer. Figura 118. Tolerancia al WOB. Figura 119. Calibre liso ( flush set). Figura 120. Configuración del calibre con cuerpo de acero. Figura 121. Longitudes normalizadas del calibre.

90 91 91 92 92 93 94 94 95 96 97 99 100 101 102 102 103 104 104 106 106 107 108 109 109 110 111 112 113 114 114

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Figura 122. Calibre estรกndar. Figura 123. Calibre corto, Figura 124. Cortadores PDC en el calibre. Figura 125. Calibre en espiral. Figura 126. Updrill. Figura 127. Hidrรกulica de las brocas hedhehog.

115 115 116 117 117 127

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GLOSARIO.

Abrasión: desgaste de las herramientas de fondo de pozo causadas por el contacto con la formación, o por la formación de pequeñas partículas de rodadura entre la herramienta y la formación.

Rastrillo de vuelta: cortadores de PDC se sitúan en la broca PDC con un ángulo de ataque negativo a la formación, conocido como inclinación del respaldo, la espalda rastrillo se expresa como un número positivo y se define como el ángulo formado por la cara de corte y una línea perpendicular a la superficie de corte. Ángulo de inclinación del respaldo es un factor clave para determinar la agresividad (por lo tanto sensibilidad torque) de un bit, así como su durabilidad.

Carbonado piedra: un diamante natural policristalino, de color negro, con una resistencia al impacto muy elevada.

Diamante: el más difícil, y en la compresión, el más fuerte, el material conocido por el hombre. Es carbono elemental, que tiene una estructura cristalina cúbica.

Cara de piedra: una piedra de perforación ubicada en la cara de la broca.

Abertura del agujero: ampliar el pozo, desde el inicio del intervalo. El término "abertura del agujero" a menudo se utilizan indistintamente con el "ensanchamiento". Ambas operaciones agrandar el agujero piloto existente.

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Offset: desplazamiento o la falta de alineación entre diferentes puntos. PDC: diamante compacto policristalino (PDC).

Vástago: que parte de acero extendida de una broca, por lo general tiene una rosca donde el apego al mecanismo de perforación se efectúa.

Hombro: la porción de la parte en que la transición de la superficie de la broca para indicadora. En RB coronas, un radio hombro se utiliza para una transición suave desde el flanco de calibrar. En las coronas de B, el hombro comienza en un punto fuera de la nariz que se encuentra en el mismo plano transversal, como la tangente del cono.

Updrill: una opción broca donde las piedras de perforación se encuentran en el chaflán corona para proporcionar la capacidad para escariar a salir del agujero.

Resistencia a la abrasión: se refiere a la capacidad de un material para resistir el desgaste abrasivo.

Escariado por tracción: con la ampliación orificio concéntrico, "de escariado por tracción" se refiere a la capacidad del escariador expansible con las cuchillas activadas, para girar y tirar hacia atrás a través de la ya ampliada del pozo por lo general con una unidad superior.

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1.

INTRODUCCION.

Teniendo en cuenta que la tecnología en las operaciones de perforación de pozos exploratorios cada día es más avanzada, es obligación estar al tanto de estos avances. Todos los sistemas de perforación implementados en el mundo deben tener esa herramienta necesaria como lo es la broca. Desde los comienzos de la historia de la perforación este elemento ha jugado un papel demasiado importante y sus avances en cuanto a diseño, materiales de construcción etc., no deben inquietar, por lo tanto debemos estar al tanto de todo esto. Es importante tener en cuenta que cada casa constructora tiene sus propias especificaciones y codificación para cada broca, pero tienen un objetivo en común desarrollar una tecnología que nos permita avanzar en la perforación al menor costo posible y con las mejores condiciones de seguridad.

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2.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.

Hay terminología desconocida sobre lo que son las brocas de perforación para las demás escuelas, la idea que se tiene por parte de los estudiantes es que la broca es simplemente la herramienta que corta o tritura la formación durante el proceso de perforación. Es de vital importancia tener un concepto claro de las brocas de perforación por parte de los alumnos de seguridad industrial, producción, control de sólidos y gestión ambiental debido a que necesitan del conocimiento de este tipo de herramientas. Por esta razón se diseña los anexos BROCAS DE PERFORACION “SU MUNDO, SU NATURALEZA Y SU FUNCIONAMIENTO” con el fin de generar un apoyo en la conceptualización que se tiene de las brocas de perforación por parte de las escuelas, además de esto contribuir información para la biblioteca virtual de la corporación internacional del petróleo. Pero la pregunta es ¿Bastara este proyecto para que los alumnos tengan más claros sus conocimientos y complementará la estrategia de los estudiantes, o se almacenara como recuerdo falso?, pues de su desarrollo, aplicación y actualización depende el éxito de nuestro paso por la corporación.

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3.

JUSTIFICACION.

La necesidad del mejoramiento de la metodología de enseñanza que surge debido al poco interés que presentan los estudiantes en el área de brocas de perforación que por su extenso contenido se tornan monótonos y se ha generado un déficits de conocimiento. Para comprender un tema extenso se necesita implementar todo tipo de herramientas con el propósito de hacer el tema más ameno y así obtener un resultado favorable, además nuestra institución cuenta con reconocimiento SENA, lo que nos obliga a pensar en construir una educación autónoma, practica y que el estudiante comprenda la importancia de las brocas de perforación. Por esta razón se desarrolla este proyecto en el cual se ofrece un apoyo de gran importancia para los alumnos en el área de investigación sobre las brocas de perforación.

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4. OBJETIVOS.

4.1. Objetivo General. Diseñar y elaborar los fundamentos de brocas de perforación que fortalezca el conocimiento de los estudiantes de una manera más completa y fácil. 4.2. Objetivos Específicos.  Implementar este anexo en nuestro instituto como parte esencial de la formación  técnica.

Proporcionar una información completa a los diferentes problemas que pueden ocurrir en la broca al no tener conocimiento sobre el uso y cuidado de la herramienta.

Solucionar las inquietudes de los estudiantes mediante el proceso de calificación regida por la International Association of Drilling Contractors (IADC).

Formular ejercicios que afiancen sus conocimientos teóricos hacia lo práctico.

Mostrar al estudiante mediante gráficas, la forma de las herramientas elementales que se utilizan en el proceso de la perforación con diferentes tipos de brocas.

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5. ALCANCES Y LIMITACIONES.

El alcance que se quiere obtener con los fundamentos de brocas es darle a conocer a los estudiantes, cuerpo de docentes, más información de una manera más clara y sensata, también garantizar mediante la utilización de nuestra información una clara enseñanza y transferir el conocimiento a toda aquella persona que lo necesite especialmente a los estudiantes de COINSPETROL. Las limitaciones principales son los ingresos adquiridos durante la elaboración de este proyecto, el tiempo gastado que se requiere ya que fue muy poco y no tener un amplio conocimiento del tema. Las soluciones a estas limitaciones son la ayuda económica por parte de nuestros padres, la dedicación de nuestro tiempo libre al proyecto y ayuda de nuestro padrino de proyecto a la hora de brindarnos un conocimiento amplio sobre el tema.

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6. METODOLOGIA.

Se explicaran los pasos según el cronograma establecido de la siguiente manera:  Selección del tema: Para seleccionar el tema se hace un recuento de todos los temas vistos durante los tres semestres en el área de perforación y completamiento de pozos petroleros y así se escogen los temas con los cuales se tiene más empatía para poder de una manera más fácil realizar los fundamentos básicos de brocas de perforación. 

Recopilar información: Ya teniendo los temas claros se dio inicio a la investigación de información en los diferentes medios como internet, biblioteca entre otros, de cada uno de los temas seleccionados en el paso anterior tipos de brocas, cuidado de las brocas, clasificación IADC, utilización de las brocas.

Análisis de la información: En este paso de toda la información ya obtenida se selecciona la que va a ser utilizada en el proyecto y con ello se inicia la búsqueda de una metodología para presentar el proyecto de tal forma que sea agradable para todas las personas.

Elaboración del borrador del anteproyecto: En este paso se dará inicio a la redacción de los objetivos, alcances, limitaciones, metodología, cronograma, presupuestos y marco teórico para así ir organizando lo que será el anteproyecto de grado.

Revisión del anteproyecto: Durante este tiempo se presentara el borrador del anteproyecto al director de tesis para que corrija la redacción e información que

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están planteados en él, además de la revisión de normas Icontec y estipulaciones exigidas por el instituto para la presentación del anteproyecto de grado.

Ajustes del anteproyecto: Serán todas aquellas observaciones efectuadas por el director de tesis luego del conocimiento y análisis del borrador, se pasara en limpio el anteproyecto para continuar con el siguiente paso.

Radicación del proyecto: Se entrega el acta de radicación del proyecto a la secretaria de la institución para registrarlo y que no haya similitud con los otros proyectos realizados en los años anteriores ni que otras personas puedan plagiarlo.

Elaboración borrador del proyecto: En este paso se inicia la creación del borrador del proyecto final, donde se redacta el marco teórico de los temas a tratar en este proyecto, temas, tales como tipos de brocas y su uso adecuado.

Revisión del borrador del proyecto: En esta semana se le presenta el borrador del proyecto al director de tesis para que haga todas las correcciones necesarias y así realizar los ajustes necesarios y continuar acercándose al final del proyecto.

Ajustes del proyecto: Luego de las observaciones realizadas por el director de la tesis, se procede a pasar en limpio el proyecto para finalizar con la elaboración de este y después empastar.

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Elaboración de la enciclopedia: En esta etapa se reúne con una persona que maneja los programas para realizar los fundamentos de brocas y se da inicio a la elaboración del mismo donde poco a poco se van realizando las correcciones del mismo, para obtener el resultado final.

Sustentación: Este es el paso final, se presentan ante las directivas del instituto y compañeros, el resultado final del proyecto donde se explica cómo se realizó el proyecto y el resultado final.

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7. BROCAS DE PERFORACION.

7.1 Brocas triconicas. 7.1.1 Estructura de la broca.

Las brocas triconicas están compuestos de tres componentes principales: los conos/estructura de corte, cojinetes y sellos y el cuerpo de la broca (también conocido como patas de la broca). La estructura de corte comprende los elementos de corte, que pueden ser tanto insertos de carburo de tungsteno como dientes de acero con aplicación de metal duro y que se encuentran ubicados en los conos giratorios. Los conos están montados sobre los cojinetes, que pueden ser a rodillos o a fricción, estos últimos conocidos como Journal, y que pueden no sellarse o sellarse utilizando elastòmero y sellos metálicos. El cuerpo del trépano contiene los pads de las boquillas como también el sistema compensador de presión. El shank se maquina de manera tal que se conecte a la columna de perforación.

Figura 1. Componentes principales de un tricono. 27

Todas las brocas triconicas cuentan con los mismos componentes básicos principales, usando diferentes elementos de corte, tipos de cojinetes, sellos y configuraciones de boquillas.

7.1.2 Estructura de corte

En la actualidad se emplean dos tipos diferentes de estructuras de corte en las brocas triconicas: Dientes de Acero (ST) e Insertos de Carburo de Tungsteno (TCI). En la figura 2 se pueden observar las principales ubicaciones de las dos estructuras de corte.

Figura 2. Ubicaciones de la estructura de corte. Los conos se numeran comenzando por el que contiene la punta de lanza/nariz (en el caso de las brocas con TCI es el cono cuyo compacto se encuentra más cerca del centro), que se considera el cono número uno. Luego se determinan los conos número dos y tres siguiendo el sentido de las agujas del reloj, habiendo parado la broca sobre su pin (espiga).

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Figura 3. Numeracion de los conos

7.1.3 Diseño de la broca (layout).

Las brocas tricónicas están diseñadas para perforar en una amplia variedad de aplicaciones. Pueden perforar formaciones muy duras, muy abrasivas, blandas, plásticas, pegajosas y cualquier combinación de éstas empleando distintos parámetros operativos. En las siguientes secciones se debatirán las principales características geométricas de las brocas triconicas que determinan la performance (rendimiento) en las diversas formaciones.

7.1.4 Diseño y posicionamiento del cono.

La geometría del cono controla la acción de perforación de la broca. Las formas de los conos y su correspondiente orientación proporcionan los diferentes tipos de acción de corte necesarios para perforar formaciones diversas. La Figura 4 ilustra un cono con rotación pura. Si se gira un cono en una superficie plana, independiente de cualquier control mecánico, su eje de rotación coincidirá con su vértice. Tal acción giratoria solo generará fuerza de trituración en la 29

superficie sobre la que se mueve el cono.

Figura 4. Cono con rotación pura.

En teoría, las brocas para las formaciones más duras deberían tener fundamentalmente acción de trituración y desmenuzado mientras que los destinados a formaciones más blandas deberían contar con acción de escopleado y corte por arrastre. La acción de trituración y desmenuzado deseada para formaciones duras está suministrada por las formas y posicionamiento de los conos que se aproximen lo máximo posible a una rotación pura mientras que la acción de escopleado y corte por arrastre deseada para formaciones más blandas está suministrada por las formas y posicionamiento de los conos que se alejen lo máximo posible de una rotación pura. Normalmente un cono rota entre 1.2 y 1.4 revoluciones por revolución de la broca, índice que generalmente está determinado por los dientes del heel o dientes adyacentes al heel. Estos dientes en conos sin rotación pura cuentan con una ventaja mecánica comparados con los dientes de las hileras internas al rotarse la broca en el fondo del pozo. Los dientes del heel operan sobre el diámetro mayor del cono y por consiguiente cortan sobre el diámetro mayor del pozo. Estos dientes sirven de conductores para que los conos continúen rotando. Mientras que las impresiones de los dientes de las hileras internas no generen sobre huella, es decir, que incurran constantemente en impresiones previas, se podrán controlar en

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forma eficaz los dientes de las hileras internas y se obtendrá la acción de perforación deseada.

7.1.5 Excentricidad del cono (offset).

Un cono cuyo eje geométrico pasa por el eje geométrico De la broca (figura 5) se conoce como cono sin offset dado que su offset es igual a cero. Este offset se utiliza en brocas que perforan formaciones duras para minimizar la acción de raspado y desgaste de los dientes.

Figura 5. Conos sin offset.

El offset del cono se define como la distancia horizontal que existe entre el eje geométrico de la broca y un plano vertical que contenga al eje geométrico del cono (figura 5). El grado de offset es uno de los principales factores a tener en cuenta debido al efecto que tiene sobre el tipo de acción de corte.

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7.1.2.1 Materiales de las brocas triconicas. 7.1.2.2 Cuerpos de la broca.

Las secciones del cuerpo De la broca, comúnmente llamadas patas de la broca o secciones del cabezal, se maquinan a partir de piezas forjadas de acero de aleación media con bajo contenido de carbono (figura 6). La parte del perno del cojinete se carbura selectivamente para así lograr una cobertura fuerte y resistente al desgaste. La carburación es un tratamiento térmico del acero que aumenta la dureza de la superficie exterior al introducir carbono en la superficie del acero. El carbono es uno de los elementos de aleación más eficaces para incrementar la dureza del acero tratado térmicamente. La combinación de una superficie dura y un núcleo suave y fuerte resulta beneficioso ya que puede tolerar un alto grado de tensión y fatiga. Luego la sección del cabezal se templa al aceite lográndose así superficies de cojinetes resistentes al desgaste y un núcleo fuerte y resistente.

Figura 6. Patas de la broca (secciones del cabezal) Las superficies de fricción crítica en los pernos del cojinete, tales como las superficies del journal, los hombros para resistir el empuje y las superficies del cojinete de nariz están recubiertas con B4 (también conocido como Stellite 190) para que sean resistentes al desgaste y engranado. Las superficies del cojinete a

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rodillos del cabezal se carburan y se templan para que tengan máxima resistencia a la carga y al escamado.

7.1.2.3 Conos.

Las brocas están sometidas a condiciones severas de funcionamiento cuando perforan por lo que los conos deben ser resistentes no sólo al desgaste sino también a la carga de choque. La mayoría de los conos se pierden cuando fallan los sellos ya que se desprenden de los cojinetes (desgaste por falla de los sellos). También pueden ocurrir fisuras por recalentamiento que harán que el cono se rompa y se pierda en el pozo. Las superficies del cojinete journal en el cono están recubiertas en plata, que actúa como un lubricante sólido. Las superficies de las pistas de los rodillos en el cono se carburan, endurecen y templan para maximizar la resistencia de la superficie y evitar el desgaste por escamado.

Figura 7. Conos.

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7.1.2.4 Conos con dientes de acero.

Los conos con dientes de acero se maquinan a partir de piezas forjadas de aleación de acero con níquel, molibdeno y cromo. Los conos maquinados se carburan para lograr una cobertura profunda de entre 0.040” a 0.120” dependiendo del tamaño y tipo de cono. A los dientes se les aplica material duro (hardfacing) mediante un proceso de oxiacetileno. Este material contiene varios tamaños y tipos de partículas de carburo de tungsteno diseñadas para maximizar la vida de corte del diente.

Figura 8. Conos con dientes de acero. Las superficies del cojinete se endurecen luego de un tratamiento térmico para lograr superficies de precisión con máxima dureza y resistencia al desgaste.

7.1.2.5 Conos con insertos de carburo de tungsteno.

Al igual que los conos con dientes de acero, los conos con insertos de carburo de tungsteno se maquinan a partir de piezas forjadas de aleación de acero con níquel, molibdeno y cromo. Los conos maquinados se carburan y templan al aceite. Este tratamiento térmico especial permite lograr un núcleo altamente resistente para retener los compactos y superficies de cojinetes endurecidas para resistir el desgaste. No obstante, los conos se procesan de manera tal que las

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superficies de las áreas donde se deben perforar los orificios para instalar los insertos no se carburen.

Figura 9. Conos con TCI.

7.1.2.6 Retención de los conos.

El cono se encuentra sujeto a la pata De la broca por medio de un mecanismo de retención con bolillas. En el cojinete y cono respectivamente se maquinan pistas para dichas bolillas. La pata de la broca cuenta con un orificio que se perfora desde el lado del shirttail (extremo de la pata) hasta la pista de las bolillas en el cojinete y que es por donde se insertan las bolillas una vez que se colocó el cono en el cojinete. Cuando la pista se encuentra llena de bolillas se coloca un tapón en el orificio (conocido como tapón de las bolillas) y se suelda para que permanezca cerrado.

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Figura 10. Mecanismo para retener los conos.

7.1.2.7 Estructura de corte.

Existen dos tipos principales de estructura de corte: Dientes de Acero (ST) e Insertos de Carburo de Tungsteno (TCI).

Figura 11. Estructura de corte de los triconos

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7.1.2.8 Dientes de acero.

Los elementos de corte con dientes de acero se maquinan en el acero del cono básico y luego se aplica carburo de tungsteno sobre el diente. El diseño de los dientes es el resultado de años de trabajo continuo experimental y de desarrollo. Si bien se han probado muchos diseños hasta la fecha, uno de los más comunes es el del diente con forma de cuña cuya cresta está centrada a lo largo del eje del cono como se muestra en la figura 12.

Figura 12. Diente de acero en detalle.

7.1.2.9 Aplicación de material duro (hardfacing) sobre el diente.

Uno de los factores claves para la performance de la estructura de corte con dientes de acero es el material duro que se aplica sobre el diente. Endura II consiste en una mezcla patentada de partículas de carburo de tungsteno sinterizado y fundido en una matriz de acero y se aplica mediante el proceso de oxiacetileno. La concentración de partículas duras es mayor que en los materiales previos y la mezcla patentada de tamaños y formas de gránulos ofrece buena resistencia al desgaste.

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Figura 13. Aplicación de material duro en los dientes. Con Super Thick (Super Grueso) se incrementa en un 50% el grosor del material que se aplica sobre la cresta del diente comparado con lo que se empleaba anteriormente como se observa en la figura 14.

Figura 14. Aplicación de super thick en la cresta del diente.

7.1.2.10 Calidad del material duro.

Para maximizar los beneficios de Endura II, se implemento un proceso mejorado de soldadura (oxiacetileno). Cada soldador realiza un curso de capacitación especializada para asegurar que los depósitos sean consecuentes en términos de integridad dimensional y metalúrgica. El proceso de oxiacetileno permite minimizar 38

la dilución del acero en parte manteniendo al diente más refrigerado durante la aplicación del material. También se implementaron mejoras patentadas en las aleaciones, fundentes y procesos de fabricación de varillas para garantizar que los depósitos de material duro sean de la más alta calidad posible. Este proceso permite el depósito de 70% en peso de carburo de tungsteno, lo que constituye una mejora significativa si se lo compara con el proceso con hidrógeno atómico. En la figura 15 se compara la aplicación de material duro con Endura y la convencional. Cabe observar la diferencia en la calidad al pasar del proceso con hidrógeno atómico a la aplicación de Endura con oxiacetileno.

Figura 15. Comparación entre la aplicación convencional y endura.

XLX emplea un cordón de soldadura de Endura II en los flancos de los dientes internos (LX) o externos (XL) para retardar el desgaste del diente y mejorar la vida de la broca. De esta forma se logra mitigar el desgaste de las esquinas de los dientes causada por el offset del cono. La opción “XL” es un cordón de material duro que se coloca sobre el borde de ataque del diente como se muestra en la figura 16.

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Figura 16. Opción XL. La opción “LX” es un cordón de Endura II que se aplica sobre el borde posterior de dientes específicos como se muestra en la figura 17.

Figura 17. Opción LX.

Como se observa en la Figura 18, Super Gauge (super calibre) se suelda a lo largo de todo el calibre. El Super Gauge bimetálico emplea una formulación de Endura II específica para el desgaste con un contenido de carburo esférico fundido 230% mayor que el que se emplea en el diente.

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Figura 18. Super gauge.

La geometría de radio invertido se encuentra a la derecha, o del lado donde se encuentra el calibre. En XLX (y MX), esta geometría se eliminó de los dientes de la hilera interna ya que el grosor adicional que se lograba con la aplicación de Super Thick brindaba la resistencia al desgaste que se necesitaba. Si se combinase la geometría de radio invertido con la aplicación de Super Thick se correría el riesgo de que el diente no fuera lo suficientemente duro para las condiciones de funcionamiento que se observan en el área de la hilera interna. No obstante, como se muestra en el corte transversal, se dejó la geometría de radio invertido en la cara del calibre de los dientes de la hilera del heel. La acción en el área del calibre es más de fricción por deslizamiento que de impacto por lo que se emplea la formulación de Endura II específica para desgaste con una geometría de radio invertido que brinda grosor adicional en una zona de alto desgaste. La punta de lanza que se emplea en la actualidad es de tipo con aletas y se ha transformado en el diseño preferido en aplicaciones para formaciones blandas. Si bien la punta de lanza con tres aletas es la que se considera estándar todavía se pueden observar algunos diseños con cuatro aletas.

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Figura 19. Punta de lanza con 3 aletas

figura 20. Punta de lanza con 4 aletas.

Con la incorporación de la línea de productos XLX, la totalidad de la punta de lanza está recubierta con material duro como se muestra en la figura 21

. Figura 21. Punta de lanza XLX.

Esta aplicación de material adicional se realiza para evitar la erosión prematura de la punta de lanza en aplicaciones con boquilla central como se observa en la Figura 22. La foto de la izquierda muestra que la erosión por fluido que sale de la boquilla central ha desgastado completamente la punta de lanza y está comenzando a desgastar el cono. Por el contrario, la foto a la derecha muestra cómo la aplicación de material duro sobre la punta de lanza hizo que los dientes no sufrieran erosión.

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Figura 22. Erosión de la punta de lanza y protección XLX.

7.1.2.11 Espaciamiento de los dientes.

El correcto espacio entre dientes es un factor crítico al diseñar dientes de acero. En brocas para formaciones blandas (es decir MX-1) se requiere que los dientes se encuentren bien espaciados para generar recortes grandes perforando rápidamente y ayudar a removerlos. Los trépanos para formaciones medianas (es decir, MX-3) necesitan mayor cantidad de dientes con menor proyección para perforar formaciones más duras. Por consiguiente, usualmente requieren mayor peso sobre el trépano (WOB) para perforar estas formaciones.

Figura 23. Estructura de corte con dientes de acero para formaciones blandas y medianas.

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7.1.2.12 Insertos de carburo de tungsteno (TCI)

Los insertos de carburo de tungsteno (también denominados compactos) son dientes de carburo de tungsteno sinterizados que se colocan a presión en orificios perforados en las superficies de los conos.

7.1.2.13 Carburo cementado

El carburo cementado, también conocido como carburo de tungsteno, metal duro, WC, WC-cobalto, es una matriz de granos de carburo de tungsteno y aglutinante de cobalto. En la figura 24, las partes de color claro corresponden al cobalto y las de color oscuro a los granos de carburo de tungsteno.

Figura 24. Carburo cementado. Se pueden lograr propiedades diferentes del material variando la composición. Para aplicaciones de minería y petróleo, esto se logra cambiando el tamaño del cristal del carburo de tungsteno y/o la cantidad de cobalto. Se emplea diversos grados de carburo cementado. En la figura 25. Se aprecian cuatro grados de material diferentes.

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Figura 25. Grados de carburo.

7.1.2.14 Diseño del inserto de carburo de tungsteno.

La primera broca con TCI (R-l). Estos insertos eran pequeños, romos, de forma semiesférica y contaban con muy poca proyección. La acción que ejercían en la formación era casi en su totalidad de trituración. Esta broca logró perforar formaciones duras que antes se completaban usando varias brocas con dientes de acero.

Figura 26. R-1-MX-00.

El mejoramiento continuo en el material del carburo y la tecnología de fabricación hizo que el rango de aplicación de las brocas con insertos de carburo de tungsteno

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se ampliara hasta incluir aplicaciones más blandas. La figura 27 muestra los tipos con ejemplos que ilustran el cambio en las estructuras de corte.

Figura 27. Tipos de estructura de corte.

Se pueden utilizar diversos tipos de compactos para cada sección de la estructura de corte, que dependerá de la resistencia de la formación a perforar y de los objetivos de la aplicación. Existen varias características de los compactos con TCI que los diferencian en su aplicación. En general, existen tres “familias” de formas de compactos: Cincel (Chisel), Cónicos y Ovoides.

Figura 28. Familia de formas de compacto. 46

Cada forma, en combinación con el diseño de la broca, tiene una acción de corte diferente. Las brocas para formaciones blandas tienen un offset considerable que combinado con el compacto cincel generará una fuerza de corte junto con el componente de trituración. El componente de corte genera recortes más grandes y por consiguiente mayores tasas de penetración. En algunas formaciones medianas, la roca es bastante quebradiza y puede romper los compactos cincel. El compacto cónico junto con un grado menor de offset ofrece mayor equilibrio entre las acciones de corte. Las brocas para formaciones duras tienen poco o nada de offset debido a las altas cargas necesarias para romper la roca por compresión.

Figura 29. Acción de corte de los compactos.

Las formas básicas de los compactos cuentan con una serie de subtipos que se emplean en diferentes lugares del trépano para optimizar la performance en formaciones diversas.

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Figura 30. Subtipos de compactos.

Otro aspecto importante de los compactos es la proyección, que se define como la cantidad de compacto que se prolonga desde el acero del cono como se muestra en la figura 31.

Figura 31. Proyección del compacto.

Con la incorporación de GX, la proyección para un tipo de broca dado será mayor que la de su equivalente en el GT. Esto es posible gracias al mejoramiento continúo en los grados de carburo. Existe también una mejora constante en las formas de los compactos como se observa en el compacto Modified Chisel (Cincel Modificado) que forma parte de GX. La figura 32 muestra el aumento relativo de 48

proyección entre un cincel estándar utilizado en un GT y el modificado que se emplea en GX. Mediante exhaustivas pruebas de laboratorio se comprobó que se pueden lograr mejoras potenciales en la tasa de penetración si se emplea una proyección mayor como la que ofrece el compacto Modified Chisel de los GX conservando a la vez la misma durabilidad de los compactos cincel empleados en los GT.

Figura 32. Mejoras en la proyección con GX.

Independientemente de la forma de compacto que se emplee, existen varios tamaños diferentes de compactos. Para cada tamaño de determinado tipo de broca habrá un tamaño de compacto que se adapte al grosor de la carcasa del cono. La relación de la altura con respecto al diámetro del compacto es relativamente constante para así mantener la durabilidad del mismo.

Figura 33. Tamaño del compacto Vs. Tamaño de la broca. 49

7.1.2.15 Opción especial. Con la creación de GX se introdujo una opción especial llamada “cone saver”. Los cone saver no forman parte de la estructura de corte principal sino que sirven para retardar la abrasión prematura del material de la carcasa del cono. Son en esencia pequeños compactos ovoides ubicados en lugares estratégicos de los conos entre los compactos de la estructura de corte principal.

Figura 34. Cone savers.

7.1.2.16 Cojinetes

Los diseños de cojinetes radiales en triconos se clasifican en dos tipos principales: cojinete a rodillos y cojinetes a fricción (journal).

Figura 35. Tipos de cojinetes.

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7.1.2.17 Cargas de los cojinetes

En la figura 36 se muestran los diferentes componentes de carga en un cojinete. Los porta mechas (drill collars) aplican peso sobre la broca (WOB) y este peso se transfiere a los dientes a través de los cojinetes y los conos. El WOB puede descomponerse en una carga radial y una carga de empuje hacia fuera (o en este caso carga axial). Las pistas de rodillos y los journals/pernos piloto transportan la carga radial mientras que la cara de empuje y las bolillas transportan la carga axial.

Figura 36. Componentes de carga de los cojinetes.

Mientras haya un empuje neto hacia fuera, la perforación será una operación dinámica y el cono/cojinete observará instantáneamente un empuje hacia adentro. Las pistas de bolillas están diseñadas para absorber ese empuje hacia adentro y retener el cono en la sección del cabezal. Un calibre muy redondeado y/o la operación de repaso del pozo aplican fuerzas de empuje hacia adentro muy altas sobre las bolillas, acortando así la vida de las pistas.

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7.1.2.18 Cojinetes a rodillos.

Los primeros cojinetes a rodillos se introdujeron en el año 1932. Estos cojinetes, que no tenían sellos y se lubricaban con el lodo de perforación, fueron diseñados para remplazar a los cojinetes a fricción rudimentarios que existían en ese entonces. En esa época solo se disponía de brocas con dientes de acero y los cojinetes duraban tanto o más que las estructuras de corte que abastecían. En un principio se los denominó cojinetes antifricción, constituyendo una de las mejoras más importantes en cojinetes para brocas triconicas de la época. Los cojinetes a rodillos siempre cuentan con una o más hileras de rodillos. Los de dos hileras (como se observa en la figura 1.44) por lo general se emplean en trépanos mayores que 121/4” y menores que 20” y los de tres hileras en trépanos de 20” o mayores. Los rodillos se posicionan en forma tal que soporten la carga radial.

Figura 37. Componentes del cojinete a rodillos.

7.1.2.19 Cojinetes a fricción (cojinete journal) Uno de los desarrollos más significativos en la historia de los Triconos tuvo lugar en 1969 con la incorporación de la broca con cojinete journal sellado con O-ring. 52

La combinación de estas dos características permitió que el cojinete tuviera la misma vida útil que las estructuras de corte con carburo como así también que se pudiese aplicar más peso sobre la broca. El cojinete a fricción es un perno journal sólido unido a la superficie interna del cono como se muestra en la figura 38. Este journal se convierte el principal elemento del cojinete que transporta la carga radial.

Figura 38. Componentes del cojinete journal.

Gracias a los avances en diseño de productos, metalurgia y procesos de fabricación se puede contar con un cojinete a fricción cuyo journal, perno piloto, geometría de empuje y condiciones de superficie se controlen con precisión. Las superficies en las áreas de presión donde el perno principal del cojinete journal, cara de empuje y journal del perno piloto entran en contacto con el cono se carburan y recubren con metales especiales (pad endurecido con B4, también conocido como Stellite 190) de la misma manera que las superficies del cojinete del cono se carburan y se recubren en plata. De esta forma se logra resistencia al desgaste y protección contra el engranaje. 53

7.1.2.20 Sellos.

La función del sello es que el lodo no entre en el cojinete y que el lubricante no salga. La primera broca con cojinete sellado se desarrolló en 1959 a fin de alargar la vida del cojinete y transportar mayor peso sobre el trépano para perforar formaciones duras. El primer sello fue un resorte Belleville que se empleó en X. El sello O-ring de elastómero, que se introdujo en 1969, y el sello metálico son los sistemas de sellos más comunes que se pueden encontrar en las brocas hoy día.

7.1.2.21 Sellos elastómeros.

El sello O-ring de elastómero es un sello radial dinámico que se coloca a presión entre las superficies de sello del cono y el cabezal. A medida que el cono rote, el sello se desgastará del lado de afuera y de adentro ya que se mueve en relación con las cavidades para el sello del cono o el cabezal. Las propiedades del elastómero se optimizan para así contar con resistencia al desgaste, temperatura y químicos y tener elasticidad.

Figura 39. Componentes de sello O-ring.

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7.1.2.22 Sello metálico.

Todo movimiento de deslizamiento del sello metálico se encuentra limitado a las dos caras metálicas, que son duras y están muy pulidas. La ventaja principal de este tipo de sello es que todo desgaste por deslizamiento tiene lugar entre las superficies de baja fricción del anillo. Esta configuración permite operar por más tiempo a altas RPM, alta temperatura y en condiciones abrasivas. El sello metálico con energizador único SEM es un diseño robusto que consta de sello de cabezal, sello de cono, energizador único y anillo de back-up. El sistema de sello SEM para cojinetes a rodillos (Figura 39) y el correspondiente a journals difiere en el sello del cono. En el cojinete a rodillos se utiliza un inserto de sello de cono mientras que en el journal se utiliza un anillo de sello de cono. La manera en que funciona el sello SEM es la siguiente: el sello del cabezal se coloca contra el extremo pulido del inserto de cono. El anillo de back-up contribuye a la carga de la cara del sello y sirve para evitar que los recortes se empaqueten debajo del anillo de sello del cabezal y lleguen hasta el energizador de éste.

Figura 40. Componentes de sello SEM del cojinete a rodillos.

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El cojinete a rodillos con SEM viene en brocas MX de 13 1/2” o mas grandes.

Figura 41. Sello SEM del cojinete journal

7.1.2.23 Lubricación.

En la mayoría de las aplicaciones de cojinetes hidrodinámicos (por ejemplo, los motores de los automóviles), las superficies se encuentran separadas por una película lubricante por lo que el contacto entre las superficies de los cojinetes es mínimo. No obstante, las cargas extraordinariamente altas de los cojinetes (peso sobre las brocas) en las brocas triconicas más la carga por impacto pueden hacer que las superficies del cojinete del cono y el cabezal entren en contacto. A tal fin, se desarrollaron formulaciones de grasa para minimizar este contacto y mantener películas lubricantes en las superficies de los cojinetes reduciendo de este modo la velocidad de desgaste y evitando fallas catastróficas en los cojinetes. Estas grasas están compuestas de combinaciones de aditivos, sistemas espesantes y

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fluidos base formulados para aumentar la capacidad de transporte de carga del cojinete como así también para resistir la descomposición del lubricante por las altas temperaturas en fondo de pozo.

Figura 42. Grasa en un cojinete usado

figura 43. Grasa que se agrega la broca

7.1.2.24 Sistema de lubricación.

Las brocas con cojinetes sellados tienen un sistema compensador de presión y lubricación para cada pata que está compuesto de un reservorio de grasa, compensador de caucho, un canal conector y un sello de cojinete. El sistema compensador de presión iguala la presión en el cojinete con la presión en fondo de pozo del fluido de perforación para así evitar que existan altos diferenciales de presión en los sellos del cojinete. El compensador de presión es en esencia un diafragma de elastómero que permite que la presión de lodo se comunique con la presión de la grasa dentro del cojinete. Se evacua el aire del sistema de lubricación y luego se engrasa a presión para lograr un sistema sin filtraciones y lleno al 100% de la capacidad (figura 44). Una tapa y sello gruesos, durables y sólidos que se encuentran sobre el reservorio de grasa evitan que el fluido de perforación se filtre en el sistema de lubricación. 57

Un contenedor protector especialmente moldeado con una superficie de metal lisa evita que se dañe el compensador de presión si es forzado hacia adentro. Una válvula de alivio permite que se libere la alta presión interna de la grasa pero también actúa como válvula de sentido único de manera que el lodo no pueda entrar al sistema de grasa.

Figura 44. Sistema de lubricación

figura 45. Sistema compensador.

7.1.2.25 Diseño hidráulico. El fluido de perforación se circula para limpiar y enfriar la broca.

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Las primeras brocas no empleaban hidráulica como la conocemos hoy día. El fluido de perforación simplemente anegaba el fondo del pozo para que así salieran a superficie los recortes. En 1948, Nolley et al. Presentaron una nueva broca triconica en el que el fluido de perforación se impulsaba a través de los orificios de las boquillas. Esta corriente de fluido a alta velocidad estaba dirigida intencionalmente al pozo, lejos de los conos, para limpiar el fondo y evitar que éstos se erosionen. La orientación de la boquilla, que apuntaba al fondo cerca de la unión con la pared, más o menos equidistante entre los conos, pasó a ser el estándar en la industria y se conoció como “trépano de chorro” (figura 46). A efectos comparativos, a esta configuración se la denominará boquilla convencional.

Figura 46. Broca de chorro.

El siguiente desarrollo comercial importante en hidráulica de triconos tuvo lugar en 1984 cuando Reed introdujo el Mudpick. En este diseño las boquillas estaban orientadas de forma tal que parte del fluido de perforación limpiara los conos y también el fondo del pozo.

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7.1.2.26 Embolamiento de la broca y de fondo de pozo.

En 1964, Feenstra y Van Leeuwen hicieron una distinción entre lo que denominaban “embolamiento de la broca” y “embolamiento de fondo de pozo”. Definieron al primero como roca pulverizada que se adhiere a los dientes de la broca. Cuando este material se acumula en los conos hace que los dientes reduzcan su proyección (figura 47). La acumulación entre los dientes tolera una gran parte del peso sobre el trépano e impide que los dientes penetren en la roca.

Figura 47. Embolamiento de la broca.

Feenstra y Van Leeuwen definieron al embolamiento de fondo de pozo como una capa de roca pulverizada que cubre el fondo del pozo generando una interfaz plástica y maleable entre la broca y la formación virgen, impidiendo así que los dientes corten roca virgen (figura 48). Desde entonces se demostró que el embolamiento de fondo de pozo puede tener lugar en una amplia variedad de rocas. En rocas permeables, este fenómeno es más pronunciado y se conoce como retención de recortes. Este embolamiento también puede ocurrir en rocas con baja permeabilidad, como es el caso de las lutitas, donde las partículas de arcilla tienden a adherirse entre sí en lugar de hacerlo a la broca. El embolamiento

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de fondo de pozo ocurre en función de la presión del pozo y puede ser el tipo de embolamiento que prevalece en lutita y fangolita a gran profundidad.

Figura 48. Embolamiento de fondo de pozo

7.1.2.27 Sistemas hidráulicos. Se emplea tres sistemas de hidráulica: Convencional, Clean Sweep y Xstream como se observa en la figura 49.

Figura 49. Sistemas hidráulicos.

Lo que diferencia a cada sistema es la posición de la boquilla.

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7.1.2.28 Dinámica de fluido computacional (CFD)

Mediante la Dinámica de Fluido Computacional se determina cuál es la mejor configuración hidráulica para determinado tipo de embolamiento. La figura 50 muestra los niveles de esfuerzos de corte en los conos para brocas convencionales, Clean Sweep y Xstream. A mayor nivel de esfuerzo, mayor limpieza. El color indica la magnitud del esfuerzo de corte. El amarillo y la punta roja representan los niveles más altos de esfuerzo de corte. Como puede distinguirse Claramente, Clean Sweep y Xstream generan un alto esfuerzo de corte sobre un área con buena superficie por lo que se desprende que estas brocas trabajarán mejor cuando el tipo de embolamiento que prevalece es el de la broca.

Figura 50. Esfuerzo de corte del cono. De manera similar, el esfuerzo de corte producido en el fondo del pozo sirve para saber la capacidad que tiene el flujo de las boquillas para limpiar el fondo del pozo. La figura 1.58 muestra el esfuerzo de corte generado en el fondo del pozo por los diferentes sistemas hidráulicos. El mayor esfuerzo de corte en fondo lo generan los sistemas hidráulicos convencionales y Xstream, por lo que se los considera la mejor elección cuando el tipo de embolamiento que prevalece es el de fondo de pozo.

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Figura 51. Esfuerzo de corte en fondo de pozo.

7.1.2.29 Convencional. Cuando las boquillas se encuentran ubicadas de la manera tradicional, el flujo pasa a través de la mitad del área entre los conos y toca el fondo como se muestra en la figura 52. Los recortes que son removidos arriba del espacio anular chocan contra el chorro que sale de la broca. Este cambio en la dirección del fluido genera turbulencia y recirculación cerca del chorro en el fondo del pozo traduciéndose en un patrón de flujo mucho menos eficiente.

Figura 52. Posición convencional de las boquillas.

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7.1.2.30 Hidráulica clean sweep.

Con el sistema hidráulico Clean Sweep, el chorro está más cerca del cono y de la pared apuntando a la esquina del pozo. Este chorro pasa por la estructura de corte de la hilera del heel y del calibre como se muestra en la figura 53.

Figura 53. Posición de las boquillas con clean sweep.

Debido al espacio generado por el offset de la broca (BOS), no sólo la hilera del heel se limpia con mayor eficacia sino que también lo hacen las hileras del calibre y trimmer. El BOS también permite que el chorro saque los recortes fuera del área del sello mejorando así la eficiencia de éste. Esta posición de la boquilla garantiza un mejor patrón de flujo de retorno comparado con los diseños HCC anteriores para remover recortes con mayor facilidad. Si bien las boquillas se ubican de mejor manera a fin de lograr mejoras significativas en el patrón de flujo, a su vez se encuentran más cerca del fondo del pozo. Esta ubicación permite una menor relación X/D y por consiguiente una mayor potencia hidráulica en el fondo.

7.1.2.31 Xstream

La boquilla en el sistema Xstream se coloca de manera tal que casi roce la cara

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posterior de los conos e impacte en el fondo del cono como se muestra en la figura 54.

Figura 54. Hidráulica xstream.

La estrategia de la configuración de la boquilla en el sistema Xstream es que la corriente de ésta apunte de manera tal que limpie múltiples hileras del cono y que el chorro se oriente de forma tal que el punto de impacto en el fondo del pozo se encuentre bastante alejado de las paredes. Para poder limpiar múltiples hileras de compactos, la corriente de la boquilla apunta más al centro como se puede observar en la vista tomada desde abajo de la figura 54. En las orientaciones de boquillas anteriores, la corriente del fluido iba dirigida hacia el calibre y por consiguiente sólo se limpiaban los elementos de corte de éste. Para dirigir el chorro de manera tal que el punto de impacto en el fondo del pozo esté bastante alejado de la pared, la corriente en el sistema hidráulico Xstream se orienta de forma más o menos paralela a la pared del pozo. Esto hace que el fluido impacte en el fondo y luego vaya hacia las paredes del pozo, se desvíe hacia arriba y suba a la superficie. El fluido sigue un movimiento continuo que resulta eficiente para evacuar los recortes fuera de fondo.

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Advertencia: En entornos abrasivos o sistemas de lodo con alto contenido de sólidos, la configuración hidráulica Xstream puede causar erosión severa en el cono y/o nariz.

7.1.2.32 Características opcionales.

Se puede mejorar el rendimiento de un trépano en una aplicación mediante si se cuenta con ciertas características opcionales.

7.1.2.33 Protección del calibre.

Esta protección es clave si se desea mantener un pozo en calibre y mejorar la durabilidad de la estructura de corte. Para aplicaciones muy abrasivas, se diseñan triconos con la mayor cantidad de insertos de carburo de tungsteno posible en la hilera del heel y del calibre. Estos insertos están sometidos a esfuerzos y desgaste extremos cuando perforan el ángulo que forma la pared del pozo con el fondo. Las mejoras producidas en las estructuras de corte y paquetes de sellos y cojinetes se tradujeron en intervalos más largos en la mayoría de las aplicaciones, por lo que la necesidad de mejorar la capacidad del calibre resulta de primordial importancia.

7.1.2.34 Calibre protegido con carburo.

El paquete “G” de mejoras en el calibre se encuentra disponible para aplicaciones direccionales, a altas RPM o altamente abrasivas. Este paquete presenta insertos cuña ovoides (-20 y más blandas) u ovoides (-22 a -40) en la hilera del heel. Si las estructuras de corte son mayores que -40 se utilizarán los insertos ovoides. En los compactos de la hilera del heel por lo general se utiliza carburo de grado 1750.

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Otra característica de la opción “G” es que los compactos del calibre tendrán una densidad mayor que la habitual. También habrá diseños que contarán con dos hileras alternas de compactos en algunos de los conos siempre que el espacio lo permita.

Figura 55. Mejora en el calibre con “G”

7.1.2.35 Calibre mejorado con diamante.

La hilera del calibre y la del heel de la estructura de corte del cono son los elementos que permiten que la broca perfore un pozo en calibre. La función de la hilera del calibre es mantener un pozo en calibre, compartir la carga y el desgaste del calibre con la hilera del heel y proteger al sello del cojinete para que no quede expuesto debido a un desgaste severo del calibre. Los insertos del calibre de carburo se fabrican con uno de los grados de carburo cementados más resistentes al desgaste utilizados en triconos. Aún con esta configuración, en algunas de las aplicaciones más abrasivas, el desgaste del calibre limitaba considerablemente la vida de la broca. A finales de 1980, se introdujeron los insertos con Diamante Poli Cristalino (PDC) en la hilera del calibre logra mayor resistencia al desgaste y mejora su rendimiento.

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Figura 56. Compacto del calibre con PDC. No obstante, en algunas aplicaciones abrasivas, la carcasa del cono de acero se desgastaba dejando expuesto al sustrato de carburo. Este sustrato comenzaba a erosionarse debajo de la tabla de diamante haciendo que ésta se astillara. Del análisis de estas fallas, se desprendió la necesidad de contar con un inserto del calibre con diamante que fuese más duradero. El compacto para aplicaciones extremadamente duras y abrasivas, el compacto DX, presenta una capa más gruesa de diamante que el compacto D. También cuenta con un chaflán mayor, que reduce la posibilidad de que la interfaz del carburo entre en contacto con la pared del pozo y aumenta considerablemente la longitud de la cara de corte. La tabla de diamante, al ser más gruesa permite que la interfaz del carburo con diamante quede enterrada debajo de la superficie de la cara posterior del cono. Con esta opción el acero del cono protege al carburo para que no se desgaste en forma excesiva y el chaflán es menos propenso a astillarse que el PDC estándar.

7.1.2.36 Protección del heel.

La hilera del heel de la estructura de corte ayuda considerablemente a que la broca pueda perforar un pozo en calibre. Esta es la hilera encargada de cortar la esquina que forma la pared y el fondo. En la mayoría de las aplicaciones es 68

necesario que los compactos de esta hilera sean duraderos y que los insertos sean de alta densidad para resistir el desgaste y roturas. No obstante, en algunas formaciones blandas y abrasivas se introdujo un gauge trimmer (compacto con forma de cincel) en esta hilera para completar el corte del calibre y mejorar la ROP en algunas aplicaciones.

7.1.2.37 Heel mejorado con carburo.

A fin de brindar resistencia a la rotura cuando se perforan carbonatos duros y la fricción tiende para sobrecalentar los compactos del heel se introdujo la opción “H” que consta de compactos del heel con forma de cincel y con un grado de carburo (3255) más resistente a la rotura. Esta opción no presenta ningún compacto gauge trimmer.

Figura 57. (MX-30H)

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7.1.2.38 Heel mejorado con diamante.

En algunas aplicaciones más abrasivas, la hilera del heel con carburo o los elementos del trimmer no son de lo más adecuado y se necesita un compacto o trimmer con diamante para alargar al máximo la vida de la broca. Existen dos tipos de opciones con diamante: DH (Compactos del Heel con Diamante) o DT (Gauge Trimmers con Diamante). En cada caso, la configuración estándar para cada compacto ser�� el diamante. Las configuraciones DH1 y DT1 contarán con 50% de diamante en los compactos.

Figura 58. DT

figura 59. DH

7.1.2.39 Estructura de corte con diamante.

La opción “FD” indica que todos o la mayoría de los compactos en la estructura de corte se recubrirán con diamante.

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Figura 60. FD.

7.1.2.40 Protección de la pata.

La protección de la pata es de particular importancia en ambientes direccionales. El grado de protección dependerá de la aplicación.

7.1.2.41 Aplicación de material duro para motor

La protección básica de la pata se logra aplicando material duro para motor (opción M) (figura 61).

Figura 61. Aplicación de material duro para motor.

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7.1.2.42 Compactos del shirttail.

Una mayor protecciรณn de la pata se logra mediante compactos en el shirttail, que pueden ser tanto de carburo de tungsteno (opciรณn S) como de diamante (opciรณn DS) como se observa en las figuras 62 y 63.

Figura 62. Compactos de shirttail

figura 63. Compactos de shirttail con diam.

Para proteger al mรกximo la pata en aplicaciones abrasivas, la opciรณn DXS utiliza compactos DX en lugar de los D empleados en la opciรณn DS.

7.1.2.43 Pads de estabilizaciรณn/desgaste.

Se puede lograr una mayor protecciรณn de la pata mediante el uso de pads de estabilizaciรณn/desgaste (opciรณn P) (figura 64). Estos pads son una plancha de acero que contiene insertos de carburo colocado a la misma altura sobre la pata. Si se quiere proteger aรบn mรกs la pata en aplicaciones abrasivas, la opciรณn DP

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ofrece compactos de diamante chatos (D) que se incorporan al borde de ataque del pad de la pata (figura 65). Para obtener máxima protección, la opción DXP emplea los compactos DY.

Figura 64. Pad de estabilización/desgaste

figura 65. Pad mejorado con diamante

7.1.2.44 Hidráulica.

Las opciones de hidráulica se basan en los cambios realizados a las configuraciones de las boquillas.

7.1.2.45 Boquilla central.

Se puede colocar una cuarta boquilla en el centro del trépano (figura 66). Las boquillas centrales (opción “C”) se emplean principalmente para evitar el embolamiento del trépano y la correspondiente reducción en la tasa de penetración. Estas boquillas se encuentran disponibles en trépanos de 7-7/8” o de mayor tamaño.

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Figura 66. Boquilla central.

El chorro en las boquillas centrales est谩ndar y Diffuser (Smith) impacta sobre la nariz de los conos y este fluido continuo a alta velocidad puede hacer que se erosione el acero del cono. Si en estas aplicaciones la erosi贸n de la nariz se transforma en un problema se recomienda usar boquillas Vortex. Cabe recordar que existe una cantidad limitada de estas boquillas.

Figura 67. Comparaci贸n de boquillas centrales.

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Se puede usar boquilla central triple (T3) en brocas de 16” o de mayor tamaño donde existen posibilidades de que ocurran embolamientos severos. Si se colocan tres boquillas separadas en el centro del trépano se maximiza la distribución del fluido hacia los conos como así también el área total de flujo (TFA). Esta opción debe incluirse cuando se fabrica la broca.

7.1.2.46 Boquillas extendidas para alto caudal.

Las boquillas extendidas para alto caudal (opción “T”) se incorporan para maximizar las tasas de penetración tanto en formaciones duras como blandas. Este tipo de boquillas, que pueden utilizarse en forma individual o de a dos, son más macizas y poseen mayor capacidad de caudal que las boquillas extendidas convencionales.

Figura 68. Boquillas extendidas para alto caudal.

7.1.2.47 Conos rociados con partículas de carburo.

Para entornos de extrema abrasión y erosión, existen conos rociados con partículas de carburo de tungsteno (opción “R”).

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Figura 69. Conos rociados con part铆culas de carburo.

7.1.2.48 Updrill.

El updrill consiste en proteger al compensador aplicando material duro adicional en la pata alrededor de la tapa del compensador. Esta opci贸n resulta beneficiosa en aplicaciones tales como pozos direccionales de alcance extendido y gran 谩ngulo, pozos horizontales o cualquier situaci贸n donde se necesiten realizar operaciones back-reaming por presencia de puntos apretados en el pozo.

Figura 70. Updrill.

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7.2 BROCAS DE DIAMANTE

7.2.1 Estructura de corte.

La estructura de corte de una broca de diamante está constituida por diamantes sintéticos o bien diamantes naturales de grado industrial. El tipo de elemento de corte a utilizar dependerá de la formación en la que se trabajará, así como de otros criterios de aplicación. En los primeros modelos de este tipo de brocas se utilizaban como elementos de corte diamantes naturales.

Figura 71. Estructura de corte de diamante natural.

Si bien todavía se usan diamantes naturales, en la actualidad el material de preferencia son los sintéticos. En las brocas de diamante se emplean dos tipos de elementos de corte sintéticos: los cortadores PDC (Compacto de Diamante Policristalino) y los segmentos impregnados. Estos últimos son piezas con una matriz de carburo de tungsteno que contienen diminutas partículas de diamante sintético.

Figura 72. Estructura de corte PDC. 77

Figura 73. Estructura de corte impregnada.

7.2.2 Componentes de la broca PDC.

La estructura de una broca de diamante se puede descomponer en tres grandes componentes: la estructura de corte, el cuerpo (también denominado corona) y el shank (espiga). En realidad, la estructura de corte está íntimamente vinculada a la corona, pero debido a la gran importancia de los elementos de corte en las aplicaciones de la broca, se los considera como una entidad separada. Cada parte tiene una serie de características, tal como se puede apreciar en las siguientes imágenes. Todas las brocas de diamante poseen, esencialmente, los mismos componentes pero distintos elementos de corte y sistemas hidráulicos.

Figura 74. Corte transversal de una broca PDC.

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Figura 75. Vista frontal de una broca PDC.

7.2.3 Cuerpo de la broca.

El cuerpo del trépano de diamante puede estar hecho de acero o de matriz de carburo de tungsteno.

7.2.4 Matriz de la broca.

El cuerpo de las brocas de diamante con diámetros de hasta 18” se fabrica por colada con una matriz de carburo de tungsteno. El cuerpo consiste en una matriz hecha a partir de carburo de tungsteno en polvo (sumamente resistente a la erosión y a la abrasión), con una aleación de níquel-cobre que actúa como aglutinante. Esta matriz protege y soporta los cortadores y, asimismo, define la dirección en que circulan los fluidos (incluyendo los conductos interiores) y las áreas de los canales de limpieza. El polvo de matriz se vierte en un molde de grafito que tiene la forma de la broca, tal como se aprecia en la Figura 3.6. Se utiliza una aleación de níquel-cobre, que actúa como aglutinante, para infiltrar el

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polvo de matriz en el horno con el fin de que se ligue con la corona y el blank de acero.

Figura 76. Cuerpo de la broca con matriz de carburo de tungsteno.

Figura 77. Bolsillo para cortadores PDC.

Figura 78. Soldadura de los cortadores.

7.2.5 Cuerpo de acero.

Aproximadamente a comienzos del desarrollo de las brocas PDC, se utilizaba

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acero y se insertaban cortadores PDC. Esto se debía al importante daño que sufrían los cortadores PDC a causa de la temperatura cuando se los montaba de la misma manera que los cortadores de diamante natural y cuando la tecnología de soldadura de cortadores estaba en sus inicios. Los cortadores con insertos PDC se colocaban por interferencia en una cabeza de acero relativamente sencilla obtenida por maquinado. Con la mejora de la tecnología de soldadura, el desarrollo de nuevos diseños para aletas (con requerimientos de fabricación mucho más complejos) y una estrategia por parte de la empresa de concentrar los recursos en un único material para el cuerpo de la broca.

El actual modelo de broca con cuerpo de acero nace a partir de un cilindro de acero (bar stock). El material para el cuerpo del trépano es un acero de alta aleación, para obtener buena resistencia y elasticidad. El cilindro de acero es una pieza que requiere que la forma de la broca se tornee desde cero (Figura 80.) La Figura 81 muestra una corona de broca durante el proceso de torneado. Cuando finaliza el proceso, la corona se suelda a un shank y, simultáneamente, los cortadores se adhieren al trépano mediante soldadura.

Figura 79. Cilindro de acero.

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Figura 80. Torneado del cuerpo de acero

Figura 81. Cuerpo de la broca de acero terminado. Dado que el acero posee una resistencia a la abrasión y a la erosión mucho menor que la matriz de carburo de tungsteno, es necesario aplicar material duro (hardfacing) en zonas críticas con el fin de prolongar la vida útil del cuerpo de la broca. Los materiales duros utilizados así como la técnica de colocación son áreas de continuo desarrollo. La aplicación de material duro protege al acero de las condiciones abrasivas y erosivas que se verifican durante la perforación de un pozo de petróleo. En general, este material duro se aplica en la superficie frontal de las aletas, entre los bolsillos de los cortadores, detrás de los mismos y en el pad del calibre. En la actualidad para los trépanos con cuerpo de acero se utiliza

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carburo de tungsteno macro cristalino con hierro como aglutinante. Este material se coloca fácilmente durante la fabricación de la broca y resiste muy bien al astillamiento.

Figura 82. Aplicación de material duro macroscópico mediante proceso de oxiacetileno

7.2.6 Blank de acero (estructura de sostén).

Es el “esqueleto” de una broca con cuerpo de matriz. La matriz de carburo de tungsteno es colada alrededor del blank y se utiliza para sujetar el shank. Para el blank se utiliza acero relativamente blando y dúctil (1018), dado que se lo somete a un importante ciclo térmico durante la colada.

Figura 83. Blank de acero.

83

7.2.7 Shank.

El shank es el que posee con la conexión de rosca API del pin que vincula la broca con la sarta de perforación como así también el plato de ajuste y las ranuras de identificación. Esta pieza se realiza en acero de alto porcentaje de aleación tratado térmicamente. Tanto para trépanos con cuerpo de acero y de matriz, el shank es un componente independiente. En el caso de las brocas con cuerpo de matriz, el shank se suelda al blank, mientras que para las brocas con cuerpo de acero, se suelda al cuerpo de la broca.

Figura 84. Shank.

7.2.8 Cortadores PDC.

En 1976, General Electric introdujo el primer Compacto de Diamante Policristalino (PDC) con el nombre Stratapax® para aplicaciones de perforación en la industria del petróleo y la minería. Mientras que un diamante natural es monocristaiino - es decir, posee un único cristal - el término policristalino significa que se trata de una estructura con numerosos cristales.

84

Un cortador PDC consiste de una serie de diamantes sintéticos (tabla de diamante) unida a un sustrato de carburo de tungsteno cementado (soporte) La tabla de diamante tiene un borde biselado a 45° para mejorar la durabilidad.

Figura 85. Cortador PDC.

El proceso de fabricación del PDC comienza elaborando el diamante sintético que se utiliza como materia prima. Para ello se toma carbono y se lo somete a temperatura y presión sumamente elevadas (+3000° F a cerca de 1.000.000 lb/in2) para formar pequeños granos de diamante (del orden del micrón.)

Figura 86. Proceso de fabricación del PDC. 85

La tecnología de fabricación de los cortadores PDC ha evolucionado sin cesar desde sus comienzos. El objetivo principal es obtener un cortador de mayor duración y más resistente al desgaste. Desde la década del 70 hasta mediados de los años 80, esto se logró principalmente a través de mejoras de índole metalúrgica y del proceso de fabricación. A comienzos de la década del 90, se advirtió que el esfuerzo a que se somete al cortador (incluyendo el esfuerzo residual) era un factor con gran influencia en la durabilidad de la pieza, en especial en la resistencia a la fractura. Un programa de investigación aplicado a cortadores que incluyó análisis por elementos finitos y ensayos de laboratorio y de campo dio como resultado cortadores con una interfaz no planar como medio para manejar los niveles de esfuerzo y así lograr piezas más resistentes. La tecnología de cortadores está en constante evolución.

7.2.9 Tamaño de los cortadores PDC.

Se utilizan principalmente 4 tamaños de cortadores: 3/4”(19 mm), 5/8”(16 mm), ½”(13 mm) y 3/8” (8 mm), tal como se puede apreciar en l a figura 3.17. El cortador de 3/4” produce los recortes más grandes y posee la mayor altura utilizable del diamante. Los cortadores de 5/8” y de W se pueden utilizar con un amplio rango de tamaños de trépanos. El cortador de 3/8” posee un diseño especialmente apto para trépanos de diámetro pequeño, en especial menores a 5”.

Figura 87. Comparación entre los distintos tamaños de cortadores PDC.

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No existe un método directo para elegir un tamaño de cortador para una aplicación dada. Es fácil determinar que no sería práctico utilizar un cortador de 3/8” con una broca de 17 1/2” debido al gran número de cortadores que se necesitarían. En el otro extremo de la escala, es difícil concebir que se utilicen cortadores de ¾” con brocas de 3 ¾” La Figura 89 muestra una tabla de aplicaciones según los distintos tamaños de brocas y cortadores. Existe gran superposición entre los distintos rangos de aplicación. Una buena regla empírica es emplear, para una broca determinado, el mayor tamaño práctico de cortador (“Rango preferido” en la Figura 88).

Figura 88. Tamaños de cortadores con los tamaños de brocas.

Los cortadores PDC más pequeños no son más resistentes que los más grandes. Éste es un concepto erróneo muy difundido, que proviene de la época en que se utilizaban diamantes naturales. Una broca con cortadores más pequeños inevitablemente cuenta con más cortadores para un número de aletas determinado. Intuitivamente consideramos que se trata, entonces, de una broca “más fuerte.” De hecho es más fuerte porque posee un gran número d e cortadores. Considerados individualmente, los cortadores más pequeños no duran más que los de mayor tamaño y poseen menor volumen de diamante disponible.

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La resistencia o durabilidad de un cortador depende de dos factores: la resistencia al impacto y a la abrasión. Los factores esenciales en el diseño del cortador que determinan la resistencia al impacto son la composición de la tabla de diamante, el sustrato de carburo y el bisel del borde. Por otra parte, la resistencia a la abrasión depende en gran medida de la composición de la tabla de diamante, aunque también es función del volumen de diamante y de la altura que el desgaste permite usar. Sin embargo, los cortadores PDC no son indestructibles, y durante una carrera se produce un cierto daño por impacto, con la consiguiente pérdida de material. Por lo tanto, desde el punto de vista de la resistencia de la broca, la redundancia de cortadores sigue siendo un factor importante a tener en cuenta a la hora de seleccionar el tamaño del cortador.

Figura 89. Propiedades de los cortadores PDC.

7.2.10 Cortadores pulidos.

Un desarrollo en el campo de los cortadores fueron los cortadores pulidos (característica conocida también como Black Ice.) La idea de pulir la cara del cortador se tomó de la mecánica de corte de las herramientas de maquinado. Cuando se maquinan materiales dúctiles es frecuente que se forme un reborde por acumulación de material eliminado. La fricción que se produce entre la viruta y

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cara del cortador (rake face) afecta de manera significativa la circulación de material. La fricción aumenta si hay presión externa que está forzando el recorte contra la cara del cortador. En la industria del mecanizado por arranque de material se emplean recubrimiento de baja fricción y lubricantes para reducir el reborde acumulado y obtener cortes más suaves y, por consiguiente, más uniformes. Los ingenieros especularon que este efecto también se produce al cortar roca con un cortador PDC. Una serie de experimentos con una máquina de corte de punto único y un simulador de alta presión demostraron que se podría formar un reborde por acumulación en un cortador PDC trabajando en suelo rocoso. Un examen posterior a los ensayos realizado al cortador y a la muestra de roca mostró que la acción de corte fue sumamente ineficiente, lo cual concuerda con los resultados esperables si la herramienta tuviera un reborde por acumulación (Figura 91.)

Figura 90. Resultados de laboratorio de cortadores no pulidos. Al aplicar un concepto que dio buen resultado en la industria metalmecánica, se determinó que reducir la fricción en la superficie de corte debería mejorar la eficiencia del corte. Los recubrimientos que se utilizan en la industria metalmecánica no son prácticos para un entorno tan agresivo como lo es el fondo de pozo, ya que se desgastarían rápidamente. Sin embargo, afinar el acabado superficial de la tabla de diamante brinda los resultados deseados. El acabado superficial de un cortador pulido se ubica en el rango de 0,5 - 1,0 micro pulgadas. Esta idea puede equipararse a frotar dos trozos de hielo. El acabado superficial de la tabla de diamante de un cortador convencional se ubica en el rango de 20 - 40 micro pulgadas. Esto equivale a la fricción que se produce entre los patines de freno y el tambor en un vehículo.

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Figura 91. Resultados de laboratorio para cortadores pulidos. El pulido del cortador es una característica presente en todos los cortadores.

7.2.11 Cortadores génesis.

Los más actuales al momento de la redacción de estos fundamentos son los Genesis. Está en permanente desarrollo, con la aplicación de cortadores específicos (para impacto y para abrasión.) Efectivamente, tanto en laboratorio como en el campo se están ensayando constantemente nuevos cortadores o mejoras realizadas a los mismos. La situación óptima sería encontrar un cortador que sirva para todas las aplicaciones. Desafortunadamente, con la tecnología actual de diseño y fabricación de cortadores, esto no es posible. Por lo tanto, agrupamos los cortadores según dos grandes grupos de aplicaciones: aquellas donde es más importante la resistencia a la abrasión y aquellas donde es vital la resistencia al impacto. Los cortadores normalizados actuales que fueron diseñados para un desempeño óptimo en aplicaciones abrasivas son el “Alba”, el “Barracuda”, el “Piranha” y el “Eagle.” La resistencia a la abrasión es resultado de la composición de la tabla de diamante. Es decir, la granulometría y la técnica de fabricación de la misma. Dicha composición es propia de cada fabricante de cortadores, y está protegida por patentes.

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Figura 92. Cortadores resistentes a la abrasión. Los cortadores diseñados para aplicaciones que requieren una óptima resistencia al impacto son el “Modesto” y el “Hawk.” La técnica de fabricación y la granulometría de estos dos cortadores han sido optimizados para obtener las mejores características de resistencia al impacto.

Figura 93. Cortadores resistentes al impacto.

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En ambos casos, la interfaz diamante-carburo ha sido optimizada para obtener la mejor resistencia al impacto.

7.2.12 Cortadores Genesis XT.

Como se mencionó anteriormente, se trabaja permanentemente en el desarrollo de cortadores. Un avance importante en la disposición en capas de la tabla de diamante ha dado como resultado un cortador con una mejora revolucionaria en la resistencia a la abrasión. Esta nueva técnica de disposición en capas fue utilizada con algunos de los modelos existentes, dando origen a los cortadores Zenith. La Figura 95 muestra los tipos de cortadores que integran esta familia.

Figura 94. Cortadores zenith. El gráfico de la Figura 95 muestra la mejora relativa en la tecnología aplicada a cortadores de acuerdo con ensayos de laboratorio de abrasión.

Figura 95. Mejora en los cortadores.

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La resistencia a la fractura (o resistencia al impacto) y la resistencia a la abrasión de los cortadores PDC puede considerarse de la misma manera en que analizamos al carburo. La Figura 97 muestra una representación de las posiciones relativas de nuestros cortadores cuando se grafica la resistencia a la fractura versus la resistencia a la abrasión. Las recientes mejoras en la tecnología aplicada a cortadores que exhibe Zenith mejoran la resistencia a la abrasión y lleva los cortadores que la integran hacia la derecha del gráfico.

Figura 96. Resistencia a la factura comparada con la resistencia al desgaste.

7.2.13 Mecánica de corte.

Para perforar un pozo, una broca debe transmitir la suficiente energía a la formación para quebrar la roca y remover los recortes. El objetivo principal del diseño de una broca es cortar la roca tan eficientemente como sea posible. La configuración hidráulica de la broca debe asegurar que el fondo del pozo y la estructura de corte se mantengan limpias. El cortador PDC fractura la roca por corte. Durante esta acción de corte la dirección de la carga y la fractura resultante son aproximadamente paralelas. A

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medida que el cortador penetra en la formación, la punta del cortador corta y elimina el material en capas.

Figura 97. Fractura de la roca por corte. En cambio, la broca triconica fractura la roca por compresión (trituración.) Cuando se tritura la formación, se ejerce una carga perpendicular a la roca dando lugar a una serie de fracturas que se propagan radialmente desde el punto de contacto.

Figura 98. Fractura de la roca por compresión.

7.2.14 Rastrillaje (back rake).

Los cortadores PDC se montan en la broca con cierto ángulo de rastrillaje negativo 94

con respecto a la formación, lo cual se conoce como back rake (que se expresa por medio de un número positivo.) Se define al back rake como el ángulo entre la cara de corte y una recta perpendicular a la superficie de corte, como se muestra en la Figura 100. Este ángulo es clave para determinar la agresividad (y por lo tanto la sensibilidad al torque) del trépano, así como su durabilidad.

En su momento, el ángulo de rastrillaje común (y uniforme) utilizado en los cortadores frontales de los trépanos PDC era de 20°. A medida que los diseños de los PDC se volvieron más específicos según la aplicación en la que se utilizaban, se comenzó a emplear un rango de back rakes en la cara frontal, dependiendo de la aplicación. Un ángulo de back rake (rastrillaje) bajo, por ejemplo 15°, se consideraría agresivo y se utilizaría principalmente en formaciones blandas y dentro del cono, donde la durabilidad no es una cuestión tan relevante. En cambio, un mayor ángulo de back rake, por ejemplo 30°, es menos agresivo y es menos sensible al peso y al torque, por lo que podría utilizarse en la parte superior del hombro y en el calibre. En la actualidad, numerosos diseños de PDC presentan diversos ángulos de backrake en el mismo perfil.

Figura 99. Comparación entre los distintos ángulos de back rake (rastrillaje)

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7.2.15 Orientación lateral (side rake).

La orientación lateral (Figura 100) es el ángulo entre la cara frontal del cortador y la línea generada entre el centro del cortador y el centro de la broca. Determina si la cara frontal del cortador es paralela a la formación o si se encuentra formando un pequeño ángulo en relación a ésta. Si el cortador presenta un ángulo de orientación lateral mayor que cero, su cara frontal tiene un borde de ataque y un borde posterior.

Figura 100. Angulo de orientación lateral (side rake).

7.2.2.1 Tecnología en diseño.

7.2.2.2 Perfil.

El perfil es el elemento principal en todos los diseños de brocas que poseen cortadores fijos. El término “perfil” hace referencia a la forma distintiva de la broca

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visto lateralmente. El objetivo básico de cualquier perfil es permitir un desgaste equilibrado de la estructura de corte y optimizar la estabilización de la broca. El diseño del perfil es un factor de peso a la hora de determinar el número de cortadores que se acomodarán en una aleta. Cuanto más largo es el perfil, más cortadores podrán colocarse por aleta. El diseño del perfil también es un factor que se debe tener en cuenta para equilibrar estabilidad y durabilidad. Un perfil más largo tendrá más cortadores y se desgastará más lentamente, pero será menos estable, mientras que un perfil más corto tendrá menos cortadores y, en teoría, se desgastará más rápido, pero será más estable.

7.2.2.3 Componentes del perfil.

La figura 101 muestra los principales componentes del perfil de una broca PDC; como se puede apreciar, el perfil es una curva compuesta por tres partes, el cono, la nariz y el hombro. La forma del perfil influye directamente en el número de cortadores por unidad de área (densidad), en los esquemas de colocación de los cortadores y en la configuración hidráulica.

Figura 101. Componentes del perfil de una broca PDC.

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Cono: Es la sección del perfil comprendida entre el eje geométrico y la nariz. Utilizar un cono en el centro de la broca ofrece una mayor superficie disponible para montar cortadores, lo cual resulta en un cierto grado de redundancia. El cono también estabiliza el trépano, impidiéndole tener movimiento lateral. Nariz: representa el punto más bajo del perfil. Hombro: es la parte del perfil entre la curva de unión de la nariz y el calibre. El hombro es una curva de empalme continua que se extiende desde la nariz hasta el calibre vertical para brindar la máxima densidad de cortadores a lo largo del diámetro exterior (OD), y así reducir al mínimo el desgaste en la zona del calibre.

7.2.2.4 Disposición de los cortadores.

Se entiende por disposición de los cortadores al esquema de ubicación de los mismos y a la configuración de las aletas. Una vez determinado el perfil, es necesario definir la disposición de los cortadores. En la actualidad, emplea los siguientes tres modos básicos de disposición (descriptos en la Figura 103): 1) Bajo Desbalance - Posición Radial Única – Espiral. 2) Alto Desbalance - Posición Radial Única – Espiral. 3) Bajo Desbalance - Acanaladura (kerfing) - Espiral.

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Figura 102. Resumen de los esquemas de disposici贸n de los cortadores.

7.2.2.5 Vibraci贸n y estabilidad de la broca.

Se considera que la vibraci贸n es una de las principales causas de rotura prematura de las brocas PDC. Existen tres grandes mecanismos de vibraci贸n que pueden causar la rotura de la broca:

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Figura 103. Tipos de vibración.

Es importante notar que cualquiera de estos mecanismos puede provocar la ocurrencia de los otros.

7.2.2.6 Estabilidad.

El diccionario define el término estabilidad como sigue: (1) estado o calidad de ser estable; firmeza (2) capacidad de un objeto de volver a un estado de equilibrio o a su posición original después de haber sido desplazado de la misma. Antes del desarrollo de la tecnología anti-remólino, a finales de la década de los 80, no se prestó mucha atención a la estabilidad de las brocas PDC. Dada la

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naturaleza fija de sus cortadores y la solidez de su cuerpo, nada hacía pensar que una broca de estas características pudiera rotar de otra forma que con absoluta concentricidad. Amoco fue líder en la investigación de la vibración y estabilidad de las brocas y produjo los primeros trabajos para la SPE (Society of Petroleum Engineers) sobre el fenómeno de vibración lateral de las brocas: SPE #19571 - Bit Whirl, A new Theory of PDC Bit Failure (SPE N°19.571 Vibración lateral de brocas, una nueva teoría sobre la rotura de brocas PDC) y SPE #19572 - Development of a Whirl Resistant Bit (SPE N°19.572 Desarrollo de una broca resistente al remolino.) Varios fabricantes de brocas participaron del desarrollo inicial de Amoco de una broca resistente a la vibración lateral. Desde el punto de vista del diseño de la broca, el objetivo principal es la estabilidad lateral. Durante el desarrollo de las brocas anti-remolino se verificó la estabilidad por medio de una prueba de laboratorio. Dicha prueba utiliza un simulador “de superficie” y trépanos de tamaño real ensayados en condiciones atmosféricas empleando piedra caliza. Se cuenta con un protocolo de ensayo establecido para aumentar escalonadamente la tasa de penetración a un régimen de rotación fijo. El patrón de fondo de pozo y el diámetro del pozo se controlan cada vez que se incrementa la ROP. La estabilidad para el trépano bajo ensayo se define como la ROP a la cual el trépano comienza a perforar un patrón de fondo de pozo de escasa tortuosidad y el pozo está en calibre.

Figura 104. Prueba de estabilidad en el simulador de superficie.

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7.2.2.7 Vibración lateral.

La vibración lateral de la broca es lo que en inglés se denomina bit whirl o backward whirl (remolino de la broca). Tal como su nombre lo indica, se trata de un tipo de vibración que causa movimiento lateral. El resultado de la vibración lateral es que la broca no rota alrededor de su centro geométrico, sino que pivota alrededor de un punto en el calibre que se desplaza permanentemente alrededor de la broca. La inestabilidad lateral es una condición dinámica difícil de mostrar por medio de una imagen estática.

Figura 105. Prueba de estabilidad.

Figura 106. Vibración lateral. El remolino de la broca puede detectarse frecuentemente en brocas desgastadas si se reconocen ciertos tipos específicos de daño, como se aprecia en la Figura 107. Los cortadores fracturados son una indicación de daño causado por impacto

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y, en sí, no constituyen una indicación de vibración lateral. Sin embargo, cuando se combinan con otros indicadores, como un calibre con desgaste dispar, un calibre redondeado o marcas en el cuerpo del trépano, significa que es probable que la broca haya estado sometida a vibración lateral en alguna etapa de la carrera.

Figura 107. Como determinar si una broca desgastada estuvo sometido a remolino.

7.2.2.8 Nudos de desgaste.

Los nudos de desgaste limitan la profundidad de corte. Se forman en el molde de la broca y son una extensión del cuerpo del mismo. Poseen la misma resistencia al desgaste que el material utilizado para fabricar la matriz que forma el cuerpo de la broca. En muchas aplicaciones con escasas o nulas características abrasivas éste es un método secundario costo-efectivo para controlar la estabilidad. Las nubes de desgaste son, simplemente, series de nudos de desgaste muy juntos que acaban formando una unidad.

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Figura 108. Nudo de desgaste y nube de desgaste.

7.2.2.9 Insertos brute.

Los insertos BRUTE también limitan la profundidad de corte. Cuando la aplicación es abrasiva, el inserto BRUTE permite obtener una efectividad mucho mayor que cuando se utilizan nudos o nubes de desgaste. Esto es especialmente cierto cuando la vibración es lo suficientemente poderosa como para astillar los cortadores PDC principales. Los insertos BRUTE ofrecen apoyo para los cortadores astillados. Se los puede encontrar en dos ubicaciones de la broca, cada una de las cuales cuenta con un propósito específico. En el hombro, los insertos BRUTE brindan estabilidad secundaria: actúan, verdaderamente, como si fueran nudos de desgaste.

Figura 109. Insertos brute.

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Los insertos BRUTE en el cono también se utilizan para limitar la profundidad de corte pero, en este caso, también mejoran la direccionalidad de las brocas PDC. El concepto de direccionalidad de las brocas PDC se tratará más adelante.

7.2.2.10 Diseño hidráulico.

El diseño hidráulico describe la metodología utilizada para controlar el flujo de los fluidos de perforación a través de la cara frontal de la broca. El objetivo fundamental de un diseño hidráulico es utilizar de manera eficiente la energía hidráulica disponible para obtener una limpieza y un enfriamiento óptimos. Desde el punto de vista de la eliminación de material, la eficiencia hidráulica se define como la máxima tasa de penetración lograda sin embolamiento mientras se está perforando lulita pegajosa en el simulador de perforación, en condiciones prefijadas.

7.2.2.11 Dinámica computacional de fluidos.

La Dinámica Computacional de Fluidos (DCF, en inglés CFD) es un programa de modelado por computadora que simula el flujo de fluidos. A partir de la visualización del flujo se sospechaba - y se confirmó, utilizando CFD - que sólo porque la boquilla apunta hacia un canal de limpieza en particular eso no significa que todo el fluido que sale a través de dicha boquilla se dirige hacia ese canal de limpieza; parte o todo el fluido podría dirigirse a otro canal de limpieza. La CFD es una herramienta poderosa que puede determinar rápidamente y con exactitud hacia dónde se dirige el flujo y si existe algún problema. Dado que el CFD es un modelo computacional, se puede optimizar la hidráulica de la broca durante el diseño, en cuestión de horas, por medio de un proceso iterativo mucho

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más exacto que el método que solía utilizarse en el pasado, basado en la visualización del flujo.

Figura 110. Proceso CFD.

Ahora puede examinarse a fondo el flujo alrededor de la broca para realizar los ajustes necesarios a la inclinación y orientación de la boquilla para obtener mejores resultados. El tiempo de residencia de las partículas (también conocido como “transporte de los recortes”) es el tiempo relativo que requieren las partículas liberadas por cada cortador y cada boquilla dentro del campo de flujo para salir de los canales de limpieza a través de un plano predeterminado. El número de partículas por cortador se basa en la velocidad de trabajo de ese cortador específico. Los cortadores que tienen una mayor velocidad de trabajo inyectan más partículas. El objetivo es evacuar el mayor porcentaje posible de partículas en un período dado de tiempo.

Figura 111. Simulaciones del tiempo de residencia de las partículas.

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El flujo equilibrado se logra haciendo corresponder el caudal de fluido con el caudal de recortes en cada par aleta/canal de limpieza. Para cada par, el caudal de equilibrio es el caudal porcentual dividido por el volumen porcentual de recortes generado. La relación debe ser positiva. Una relación negativa indica que está fluyendo más fluido hacia el centro del trépano del que está abandonando ese canal de limpieza en particular. Además, esta relación debería ser lo más cercana a 1 posible. Esto indica que el caudal porcentual de fluido es igual al volumen porcentual de recortes generado en un canal de limpieza dado. El ejemplo que se aprecia en la Figura 112 toma la misma broca. El gráfico de la izquierda muestra la situación original, mientras que a la derecha se ve el resultado de la optimización. En el eje X se representa el número de canal de limpieza y en el eje Y la relación de equilibrio de flujo. Se ha trazado una línea roja que cruza el eje y a la altura del valor 1 (que es el valor ideal para todas las barras.)

Figura 112. Optimización de flujo equilibrado. El gráfico de la izquierda presenta un desvío significativo con respecto al valor ideal “1”. El canal de limpieza N° 4, con su correspondiente valor negativo, indica un flujo inverso en dicho canal. Orientando adecuadamente la boquilla, como se puede ver en el gráfico de la derecha, se obtiene un balance de flujo mucho mejor en cada uno de los canales de limpieza.

107

7.2.2.12 Resultados de la optimización.

La Figura 113 muestra dos brocas con la misma disposición de los cortadores y la misma área de canales de limpieza, para realizar un ensayo de embolamiento en laboratorio.

Figura 113. Brocas utilizadas para el ensayo de embolamiento en laboratorio.

En el caso de la pieza E0369 la boquilla tenía las posiciones originales, mientras que en la pieza E0430 las posiciones de la boquilla habían sido optimizadas por medio de la CFD. La Figura 114 muestra el balance de flujo para ambos trépanos. El trépano E0369 (barras azules) presenta flujo inverso en el canal de limpieza N° 1 y está muy desequilibrado. La broca E0430 (barras rojas) presenta flujo positivo en todos los canales de limpieza y es 18% más eficiente en el transporte de partículas.

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Figura 114. Comparación del caudal balanceado.

Las brocas se utilizaron en el simulador de perforación, en condiciones de embolamiento. La broca original, identificado como E0369, tuvo un buen desempeño y alcanzó una ROP máxima de 270 pies/hora, sufrió embolamiento, y en ese momento la ROP cayó a 200 pies/hora. La broca optimizada, identificado como E0430, alcanzó una ROP máxima de 290 pies/hora (el límite del simulador) y no experimentó embolamiento. Los resultados de campo con el trépano E0430 han validado los resultados obtenidos con el simulador, y este diseño hidráulico (en conjunción con otros elementos del diseño) ha demostrado ser capaz de perforar a ROP promedio más rápidas.

Figura 115. Comparación en laboratorio del embolamiento. 109

7.2.2.13 Hidráulica de impacto inverso.

Algunas formaciones desprenden material que queda adherido a la cara del cortador y también al cuerpo de la broca. Las fuerzas de corte pueden bajar la presión en la zona donde interactúan el cortador y la formación. La presión por sobrebalance del fluido de perforación causa, entonces, que el material desprendido de la formación se adhiera diferencialmente al cortador y al cuerpo de la broca. La hidráulica de impacto inverso (Figura 116) crea una cavidad en la aleta y permite que el material desprendido se vea sometido a una presión uniforme. Entonces, la fuerza del chorro de fluido que sale por las boquillas disgrega los recortes adheridos y permite su transporte eficiente a través del espacio anular. Asi mismo, la hidráulica de impacto inverso ha demostrado ser efectiva en entornos de baja hidráulica, donde los diseños convencionales de broca han experimentado embolamiento.

Figura 116. Hidráulica de impacto inverso.

7.2.2.14 Direccionabilidad.

Se ha desarrollado una tecnología esencial denominada EZSteer™ que le permite a las brocas PDC tener un buen control de la cara de la herramienta (toolface). La tecnología EZSteer™ controla la profundidad de corte.

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Figura 117. Tecnología ezsteer..

La tecnología EZSteer™ Genesis limita la profundidad de corte en el cono haciendo que la superficie de las aletas se pongan en contacto con la formación en un punto predefinido y se comporten como superficies de contacto. Esta superficie de contacto actúa como limitador de la profundidad de corte, restringiendo por consiguiente el torque. Esto impide el atascamiento (stall) del motor y permite controlar la herramienta con mucha más facilidad.

En aplicaciones direccionales con motor, la agresividad de la broca es fundamental. Las brocas triconicas generan un torque significativamente menor para un cambio dado en el peso sobre la broca (WOB, Weight On Bit). En otras palabras, una broca triconica puede tolerar un rango mucho más amplio de cambios en el WOB sin que se atasque el motor, en comparación con una broca PDC. Esto se puede apreciar gráficamente en la Figura 118.

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Figura 118. Tolerancia al WOB.

Para un cambio en el WOB de entre 8.000 y 12.000 libras, la broca triconica produciría un cambio de torque de aproximadamente 150 libras-pie. En el caso de una broca PDC estándar, el cambio de torque sería de 800 libras-pie. Esto aumentaría las probabilidades de atascar el motor, lo que a su vez hace que el perforador direccional tenga que levantar del fondo para volver a perforar. La broca Genesis HCM PDC tiene un diferencial de torque de aproximadamente 250 libras-pie.

7.2.2.15 Calibre.

Se considera que el pad del calibre es la sección estabilizadora de la broca. Sin duda es un factor de gran importancia en la estabilización y direccionabilidad. Existe una variedad de calibres en distintos tipos y largos que permiten optimizar la eficiencia de perforación y la direccionabilidad. Todas las brocas de diamante en la actualidad cuentan con calibres lisos (flush set). Un calibre de este tipo puede incluir una serie de componentes entre los que se incluyen plaquitas de carburo de tungsteno, diamante natural o diamante

112

sintético (usualmente TSP = diamante policristalino térmicamente estable.) La mayoría de los trépanos utiliza diamantes cúbicos para obtener una mayor superficie de diamante no agresiva, en comparación con los diamantes naturales estándar, más redondeados. Los diamantes se montan en filas alternadas (con diversas configuraciones) con plaquitas de carburo de tungsteno. Cuando la formación es particularmente abrasiva, se utiliza TSP para mejorar la capacidad de la broca de sujetar el calibre; sin embargo, esto aumenta significativamente el costo.

Figura 119. Calibre liso (flush set).

El calibre estándar de cuerpo de acero cuenta con compactos de insertos redondeados de carburo de tungsteno que van en la superficie, junto con cortadores PDC montados en el borde de ataque. El calibre con cuerpo de acero de categoría superior reemplaza los compactos TCI que van en la superficie con cortadores PDC.

113

Figura 120. Configuración del calibre con cuerpo de acero.

Existe un largo estándar predeterminado para el calibre en las brocas PDC, como se muestra en la Figura 121.

Figura 121. Longitudes normalizadas de calibre.

7.2.2.16 Diámetro estándar del pad del calibre.

El calibre bajo medida se toma como diámetro estándar del pad del calibre para todas las brocas. Este calibre está apenas por debajo del diámetro nominal del pozo. Se trata de una característica muy sutil que no puede apreciarse en la

114

broca, salvo que se lo examine muy de cerca. El calibre bajo medida mejora la estabilidad de la broca.

Figura 122. Calibre estándar.

7.2.2.17 Calibre corto. Todos los diseños de PDC poseen una longitud estándar predeterminada. Sin embargo, se puede variar la longitud del pad del calibre, según las necesidades de la aplicación.

Figura 123. Calibre corto. 115

7.2.2.18 cortadores PDC en el pad del calibre.

En brocas con cuerpo de matriz, la configuración estándar del pad del calibre es lo suficientemente durable para ser utilizada en la mayoría de las aplicaciones. Sin embargo, algunas aplicaciones, en especial arenas abrasivas blandas, lo pueden desgastar prematuramente. Cuando la aplicación es dura y abrasiva, el pad del calibre suele desgastarse en forma pareja. Pero cuando las formaciones son abrasivas y blandas desgastarán preferentemente el borde de ataque. Es posible detectar, asimismo, “colas” de matriz detrás de los diamantes naturales en el pad del calibre. Se ha demostrado que colocar los cortadores PDC en el frente del pad del calibre es efectivo para mitigar este desgaste característico.

Figura 124. Cortadores PDC en el calibre.

7.2.2.19 Calibre en espiral.

Se usa principalmente en diseños con bajo número de aletas (menos de 5) para estabilizar más la broca.

116

Figura 125. Calibre en espiral.

7.2.2.20 opciones de updrill.

Esta opción se utiliza cuando se realizan operaciones de backreaming. En algunas aplicaciones, cuando se trabaja en secciones del pozo donde se redujo el diámetro, es necesario poder rotar la sarta de perforación y realizar operaciones de backreaming para poder retirar la tubería del pozo. El diámetro del pozo puede reducirse debido diversas causas, incluyendo formaciones que se hinchan, acumulación excesiva de revoque, saliente o patas de perro. La opción de updrill con diamante natural usa este material en el bisel de la corona mientras que la opción de updrill con PDC utiliza uno o dos cortadores PDC en el bisel de la corona.

Figura 126. Updrill.

117

7.3 ANTES DE LA CARRERA.

7.3.1 Diseño hidráulico.

En gran medida, la configuración hidráulica de las brocas impregnadas ha dependido del ambiente de trabajo. La broca impregnada posee una profundidad de corte muy baja, por lo que el procedimiento lógico para mejorar la ROP sería obtener un régimen de rotación lo más rápido posible, que se logra utilizando turbinas. Las turbinas generalmente requieren una baja caída de presión en la broca. Esto, sumado al hecho de que las brocas impregnadas convencionales no perforan material “blando” ha resultado en un pobre desarrollo del dis eño hidráulico de estas brocas. El diseño hidráulico de las brocas impregnadas convencionales copia el de las brocas de diamante natural que utiliza conductos de fluidos de flujo radial con gran TFA (área de flujo total) para minimizar la caída de presión en la broca y así poder utilizar turbinas.

Figura 127. Hidráulica de las brocas hedgehog.

118

7.3.2 Calibre.

El calibre es un componente muy importante del diseño de las brocas impregnadas. Las brocas impregnadas convencionales y los HedgeHog se desempeñan mejor cuando funcionan con turbinas de alta velocidad. Por lo tanto la estabilización de la broca es un factor crítico, y la mejor manera de estabilizar una broca impregnada es a través del largo del calibre.

7.4 PREPARACIÓN DE LA BROCA.

7.4.1 triconos.

Si se colocan las boquillas y se prepara la broca lo máximo posible antes de llegar a la locación se ahorrará tiempo muy valioso más tarde. Asegúrese de trabajar sobre una superficie uniforme. Para colocar las boquillas a un Tricono necesitará contar con las siguientes herramientas: anteojos de seguridad, guantes de cuero, cutters u hojas filosas (para abrir la caja), pinza para seguros, cabezas elevadoras de 6-5/8” o 7-5/8”, boquillas adecuadas.

7.4.2 PDC. En primer lugar asegúrese de que la superficie sobre la cual va a trabajar sea uniforme. Reúna todas las herramientas necesarias, que serán los anteojos de seguridad, guantes de cuero, tubos de boquillas adecuados, llave con medidor de torque o llave T, cabezas elevadoras, boquillas adecuadas, Loctite 242 (azul) y un marcador. Localizar el trépano al que se le deben colocar las boquillas y transportarlo hasta el área de trabajo en un aparato adecuado. Tenga presente que la diferencia de peso entre un trépano PDC y un Tricono es significativa como se puede apreciar en la tabla. 119

7.4.3 carreras de la broca.

Se describe la carrera desde que se perfora el equipo de flotación del casing hasta que se retira la broca. El material aquí expuesto abarca ternas tales como la optimización de los parámetros operativos mediante ensayos o pruebas de penetración y la resolución de los problemas que pueden surgir durante de la carrera.

7.4.4 preparación para la carrera.

De ser posible, se recomienda estar en el sitio cuando se extrae la broca anterior y tomar nota en caso de que hubiera puntos apretados durante el viaje de salida. De ser así, se deberán repasar tales puntos para eliminar futuros problemas. Una vez que la broca fue retirada del pozo, asegúrese de clasificar su desgaste. Preste especial atención a los dientes, boquillas y conos que se hayan roto o perdido, a las aletas que se hayan erosionado y a todo daño por chatarra. Si hay chatarra en el pozo y existe la posibilidad de que se dañe la nueva broca, se recomienda realizar un viaje de limpieza con una broca adecuada y una canasta para chatarra (junk basket). Cuando se está preparando la broca para ser enroscada, asegúrese de cubrir la mesa rotaría. En caso de que sea un Tricono, el plato de ajuste puede servir para cubrirla. Si por el contrario se trata de una broca PDC, se puede utilizar un trozo de madera para tal fin. No obstante, el PDC debe estar encajado en el plato de ajuste antes de ser colocado en la mesa rotaría. Tenga sumo cuidado al mover las brocas por su peso y levántelos en forma adecuada. A medida que prepara la broca asegúrese de que las roscas estén cubiertas con grasa de porta mechas. Si se trata de un PDC, asegúrese de colocar el plato de

120

ajuste en la mesa rotaría con la abertura en “U” orientada hacia el extremo contrario del cuadro de maniobras del equipo. Luego se debe ajustar la broca al torque recomendado según el tipo de broca..

7.5 LA CARRERA.

7.5.1 Perforación del equipo de flotación.

Los procedimientos que se emplean cuando se perfora el equipo de flotación y cementación difieren levemente para brocas PDC y Triconicas. Se deberían seguir los siguientes pasos para minimizar el daño a la broca y continuar con la perforación de pozo nuevo lo más pronto posible. Los siguientes procedimientos abarcan los aspectos específicos a la broca cuando se perfora el equipo de flotación.

7.6 PERFORACIÓN DEL EQUIPO DE FLOTACIÓN CON TRICONOS.

7.6.1 BHA rotario.

Una vez que se llega fondo lentamente y se está por perforar el equipo de flotación, se deberían acatar los parámetros expuestos a continuación:    Peso sobre la broca: 2.000 lbs. por pulgada de diámetro de la broca (esto es: broca de 81/2” = 17.000 lbs.) Rotación: 40 a 60 rpm. Caudal: bombear 35 a 60 galones por minuto para cada pulgada de diámetro de la broca (esto es: broca de 81/2” = 340 GPM a 40 gal.).

121

Estos son lineamientos generales, no obstante, pueden existir parámetros específicos para algunas áreas donde se requiera realizar modificaciones. Observe los retornos para así saber cuando se encuentra una formación. Evite aplicar un alto peso sobre la broca hasta que los estabilizadores se encuentren debajo del casing para así minimizar el daño que puede ocasionar a éste.

7.6.2 BHA con motor de fondo.

El régimen de rotación depende de la circulación de fluido a través del motor. La rotación estará controlada por la cantidad de fluido que se bombee (GPM).   Peso sobre la broca: 2.000 lbs. por pulgada de diámetro de la broca (esto es: broca de 7? ” = 15.750 lbs.). Caudal y rotación: El caudal se deberá fijar en la mitad de la velocidad normal de perforación. 7.6.3 Perforación del equipo de flotación con PDC. El procedimiento de perforación dependerá del conjunto de fondo según se utilice o no motor de fondo. 7.6.4 BHA rotario. Una vez que se localizó y tocó el fondo lentamente, el procedimiento para una broca PDC en modo rotario es el siguiente:    Peso sobre la broca: 2.000 a 4.000 lbs (máximo absoluto 6.000 lbs) (esto es: broca de 81/2” a 3.000 lbs por pulgada = 25.500 lbs.). Rotación: 50 a 80 rpm. Caudal: 40 a 60 galones por minuto para cada pulgada de diámetro de la broca (esto es: broca de 81/2” a 50 gal.= 425 GPM). Utilice el torque y la ROP como guía para aplicar peso sobre la broca. 122

Observe los retornos para así saber cuando se encuentra una formación. Estos son lineamientos generales, no obstante, pueden existir parámetros específicos para algunas áreas donde se requiera realizar modificaciones.

7.6.5 BHA con motor de fondo.

La RPM depende de la circulación del fluido a través del motor; la rotación estará controlada por la cantidad de fluido que se bombee (GPM).   Peso sobre la broca: 2.000 a 4.000 lbs (máximo absoluto 6.000 lbs). Rotación y Caudal: el caudal se deberá fijar en la mitad de la velocidad normal de perforación. La broca deberá levantarse del fondo cada cinco minutos para que se puedan evacuar los recortes. Antes de utilizar el WOB y RPM de perforación, asegúrese de que todos los estabilizadores estén fuera del casing. Recuerde que estos son lineamientos generales y que pueden existir parámetros específicos en determinadas áreas donde será necesario realizar algunas modificaciones. En cualquiera de las dos aplicaciones, la clave es tener PACIENCIA.

7.6.6 patrón de fondo de pozo.

En innumerables ocasiones se deberá reemplazar una broca por otro en pozo abierto debido a cambios en la formación o tasa de penetración entre otras razones. En estos casos, resulta siempre aconsejable establecer un nuevo patrón de fondo de pozo con la broca que se va a utilizar antes de bajarlo en condiciones normales de perforación. Este patrón, que se establecerá durante el período de asentado, permitirá que los dientes o cortadores de la broca funcionen según las

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condiciones para las que fue diseñado en lugar de soportar cargas irregulares. Al operar, las brocas distribuyen peso en todo el fondo del pozo. Por consiguiente, cada diente o cortador comparte el peso sobre, la broca a medida que se baja. Cuando se cambie la broca, la distribución del peso será diferente y necesitará establecerse un nuevo patrón. Esto sucede incluso cuando se desgasta una broca y se cambia por otro del mismo tipo. La distribución del peso sobre la broca desgastado será distinta de la broca nueva. A continuación se exponen los lineamientos generales para establecer un nuevo patrón de fondo de pozo aunque para determinadas áreas específicas pueda resultar necesario realizar algunos cambios.

7.7 ASENTADO DE TRICONOS.

7.7.1 BHA rotario.

Se debe primero llegar lentamente al fondo y marcarlo en el vástago (Kelly), luego levantar aproximadamente 3 pies (1m) del fondo, mientras se encuentra a esa distancia:     El caudal debe ser el mismo que se emplea en operaciones normales de perforación. Las RPM deben ser la mitad de las empleadas en operaciones normales de perforación. Descender al fondo lentamente. El WOB no debe ser mayor que 500 lbs por pulgada de diámetro de la broca.

Una vez que la broca perfore con ese peso, levantar del fondo y circular el pozo. Bajar nuevamente al fondo y usando los parámetros anteriores perforar 2 Ft. (0.5 m). Continuar con la perforación normal ya que se ha establecido un nuevo patrón.

124

7.7.2 BHA con motor de fondo.

  

Caudal y Rotación: la mitad del valor empleado en operaciones normales de perforación. WOB: 500 lbs. por pulgada de diámetro de la broca. Perforar 2 ft. (0.5 m).

El caudal y el peso sobre la broca deben alcanzar las condiciones de perforación normales al mismo tiempo.

7.7.3 Asentado de PDC.

Se debe bajar la broca hasta el fondo y una vez que tocó el fondo levantarlo.    Caudal: llevar las bombas a máximo caudal. RPM: comenzar la rotación de 30 a 60. WOB: Colocar no más de 500 lbs. por pulgada de diámetro de la broca.

Perforar la suficiente cantidad de pozo nuevo con estos parámetros como para enterrar la cara de la broca y el calibre y así establecer el nuevo patrón de fondo de pozo.  Aumentar el WOB a condiciones normales y luego las RPM.

7.7.4 BHA con motor de fondo. Cuando se utiliza un motor de fondo varían los procedimientos en el asentado.   Caudal: llevar el caudal a la mitad de la tasa de perforación normal. WOB: no más de 500 lbs. por pulgada de diámetro de la broca.

Perforar la suficiente cantidad de pozo nuevo con estos parámetros como para enterrar la cara de la broca y el calibre y así establecer el nuevo patrón de fondo de pozo.

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Caudal y WOB Deben alcanzar las tasas normales al mismo tiempo.

7.7.5 Pruebas de perforación.

¿Por qué realizamos pruebas de perforación? La prueba de perforación puede ayudar a optimizar los parámetros de perforación (peso sobre la broca y rotación) para que la broca alcance un máximo rendimiento. ¿Cuándo se deberían realizar ensayos de penetración? En los siguientes casos:  Broca nueva  Cambio en alguna característica.  Cambio en el diseño.  

Se penetra una formación diferente. Se establece un patrón de fondo de pozo.

No se recomienda realizar una prueba de perforación si la formación es muy errática ya que los resultados reflejarán la formación y por lo tanto serán poco uniformes.

7.7.6 Procedimientos para realizar pruebas de perforación.

Se deberán utilizar datos de referencia para seleccionar el punto de partida para el peso sobre la broca y la rotación. Las dos pruebas principales que se pueden realizar son: Activa o Pasiva.

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7.7.7 Prueba Pasiva. 1. Levantar del fondo y llevar el WOB a cero. 2. Mientras se trabaja con un régimen de rotación moderado, aplicar el máximo WOB permitido. Luego se debe trabar la palanca de freno para que el aparejo permanezca a una altura fija. 3. Escoger un incremento de peso a aplicar (por ej. 5,000 lbs) y monitorear el WOB en forma continua. 4. Registrar el tiempo que llevó perforar con el incremento de peso elegido. 5. Continuar registrando los tiempos que lleva perforar con el incremento de peso elegido hasta que la tasa de penetración caiga muy por debajo de la velocidad al comienzo del ensayo. 6. De los tiempos registrados, el intervalo más corto que tomó perforar el incremento de peso se considera el peso óptimo para este régimen de rotación. 7. Repetir el ensayo con diferentes regímenes de rotación hasta alcanzar la tasa más alta que pueda aplicarse. Se considera rotación y peso óptimo aquel que haya tomado menos tiempo para perforar con el incremento de peso elegido.

7.7.8 Prueba activa. 1. Fijar el régimen de rotación basándose en los registros de brocas o experiencia propia. 2. Fijar el WOB en el menor del rango permitido. 3. Seleccionar un intervalo de tiempo para perforar (por ej. 5 minutos). 4. Registrar la penetración lograda durante el intervalo de tiempo seleccionado. 5. Repetir el ensayo con varios pesos diferentes.

127

6. Una vez que se encontró el peso óptimo, se puede optimizar el régimen de rotación utilizando ese peso y aumentando y disminuyendo la rotación con respecto a la empleada en el ensayo que determinó el peso. 7.7.9 Resolución de problemas.

Por mucho que se planee una carrera, en determinadas ocasiones las cosas no salen como se programaron. El Rep. Técnico de Campo deberá ser capaz de evaluar la situación y plantear recomendaciones tendientes a solucionar el problema. La capacidad para evaluar la situación es lo que denominamos Resolución de Problemas. La aptitud para resolver problemas y realizar recomendaciones válidas es una característica que todo Rep. Técnico de Campo debe desarrollar. Si algo no sale como estaba planeado, los indicadores de problemas con los que se cuenta en superficie son los siguientes:         Presión de Bombeo. Torque – RPM. WOB. Caudal. ROP. Vibraciones. Muestras de Formaciones. MWD.

Cada uno de ellos debe examinarse con mayor detalle para así encontrar la manera de realizar una recomendación válida que ayude. Dentro de cada categoría presentada debajo se incluye una lista de las posibles causas del problema. Algunas de estas causas son específicas. Primero se debería examinar el problema y luego proceder a eliminar las causas una a la vez para así realizar una recomendación.

128

7.7.10 presión de bombeo. 

La lectura de presión en superficie es muy inconstante

7.7.11 PDC.   

Embolamiento de la broca. Empaquetamiento del anular. Variación en el caudal.

7.7.12 diamante natural.    

Formación fisurada o nodular. Colgamiento del conjunto de fondo. Escasa estabilización. Variaciones en el caudal.

7.7.13 Tricono.   Embolamiento del trépano. Variaciones en el caudal.

7.7.14 Aumento de la presión de bombeo.    

Aumento en el caudal. Aumento en la viscosidad o densidad del lodo. Obstrucción de las boquillas. Restricción en el espacio anular. 129

 

Anillado o coroneado. Embotamiento de la broca.

7.7.15 Disminución de la presión de bombeo.          7.8 TORQUE. Disminución en el caudal. Disminución en la viscosidad o densidad del lodo. Washout (lavado). Lodo aireado. Surgencia de gas. Pérdida de circulación. Pérdida de boquillas. Desenrosque.

7.8.1 Aumento.

    

Aumento en el WOB. Cambio de formación. Restricciones en el espacio anular. Triconos con fallas en los cojinetes. Broca bajo calibre (pérdida de diámetro).

7.8.2 Disminución.

 

Disminución en el WOB. Cambio de formación.

130

 

Broca desgastada o dañada. Embolamiento de la broca.

7.8.3 Variaciones.

     

Formación con intercalaciones o fisurada. Colgamiento del conjunto de fondo. WOB excesivo. Broca bajo calibre (pérdida de diámetro). Chatarra en el pozo. Ojos de llave o patas de perro (geometría de pozo).

7.9 ROP.

7.9.1 Aumento de la tasa de penetración.

     

Cambio de formación. Reducción en la densidad del lodo o mejora de las propiedades. Aumento en la presión de poros. Optimización del peso sobre la broca. Optimización de las RPM. Optimización de la limpieza de la broca (Hidráulica).

7.9.2 Disminución de la tasa de penetración.

Cambio de formación.

131

    

Aumento en la densidad del lodo o presencia de propiedades menos favorables. Falta de optimización del peso sobre la broca. Falta de optimización de las RPM. Escasa limpieza de brocas (Hidráulica). Condición de la broca.

7.9.3 Tasa de penetración variable.    Formaciones Asuradas, intercaladas o en capas. Embolamiento de la broca. Interferencia del conjunto de fondo.

7.10 CAUDAL.

7.10.1 Aumento en el caudal con presión de bombeo constante.

    

Washout (lavado). Lodo aireado. Surgencia de gas. Pérdida de circulación. Disminución en la viscosidad o peso de lodo.

7.10.2 Disminución en el caudal con presión de bombeo constante.

   

Restricción en el espacio anular. Obstrucción de las boquillas o conductos de fluido. Embotamiento de la broca. Aumento en la viscosidad o densidad del lodo.

132

Anillado.

Cabe recordar que existen diversas variables que deben controlarse para así determinar las mejores recomendaciones. Ejemplo: Si se observa un aumento en la presión de bombeo del equipo, se deberían examinar no sólo las propiedades del lodo sino también el caudal. Una vez que se realiza esa tarea y se eliminan, esos factores, se continúa con el proceso de eliminación hasta que se encuentre una causa probable.

7.10.3 Embolamiento de la broca.

Uno de los problemas a resolver con mayor frecuencia es el embolamiento de la broca. ¿Cómo puede determinarse y qué puede hacerse para corregirlo?

7.10.4 Síntomas de embolamiento de la broca.

    

Reducción drástica en el torque de perforación. Reducción drástica en la ROP. Aumento sustancial en la presión de bombeo. El aumento en el peso sobre la broca no afecta la ROP.

7.10.5 Limpieza de la broca cuando se presume un embolamiento.

  

Caudal alto: levantar la broca del fondo y bombear a máximo caudal aplicable. Alternar entre RPM altas y normales (fuerza centrífuga). Aplastar la bola: mantener un caudal alto y aplicar un WOB alto con RPM normales. 133

Levantar del fondo.

Para reiniciar una broca que previamente sufrió un embolamiento se debe maximizar el caudal, aumentar las RPM antes de tocar el fondo y aplicar no más del 80% del WOB que se había usado anteriormente.

7.10.6 Cuando extraer una broca.

El momento en que se debe extraer una broca puede estar motivado por diversos factores, algunos de los cuales son positivos y otros no.   Profundidad Final (TD). Intervalo predeterminado.  Formación - Cuando ocurre un cambio significativo en la formación y resulta indispensable cambiar la broca o equipo.  KOP (Kick Off Point - Punto de Comienzo de Desviación) - Cuando se llega a la profundidad o formación desde donde se comienza la perforación direccional.  Punto de extracción de Corona - Cuando se llega a la profundidad o formación donde se extrae una corona  Torque inesperado - El torque aumenta o disminuye sin razones que puedan explicarse.  Vibraciones de torque - torsionales o laterales   Disminución significativa e inesperada en la ROP Aspecto económico.

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8. CONCLUSIONES.

Este trabajo fue realizado

con el motivo que las personas recopilen más

información acerca de las brocas de perforación, teniendo en cuenta que hay diferentes tipos de brocas los cuales se deben usar dependiendo de las formaciones que encontremos en el pozo que se esté perforando, perforaciones actualmente explotadas en diferentes países convirtiéndose en una riqueza las están

muy beneficiada tanto a la empresa y la

comunidad sabiendo que el uso de esta herramienta es clave para llevar a cabo una perforación petrolera de ahí la importancia de la misma.

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9. BIBLIOGRAFIA.

CHRISTENSEN Hughes. Introducción completa a brocas de perforación. Pag 5-17. Ed Baker Hughes. EEUU. 2008.

CHRISTENSEN Hughes. Introducción completa a brocas de perforación. Pag 57-94. Ed Baker Hughes. EEUU. 2008.

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10. CIBERGRAFIA.

  

http://es.scribd.com/doc/19414708/Brocas-de-Perforacion http://html.rincondelvago.com/perforacion-para-petroleo.html. http://es.scribd.com/doc/24882797/Brocas-de-Perforacion-by-Halliburton.

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Brocas de perforacion su mundo, su naturaleza y su funcionamiento