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Julio 2013
Barrenas PDC
Tipos de Barrenas de cortadores fijos
Cuerpo de MatrixCuerpo de AceroBarrena
Impregnada
Terminología
• PDCPolycrystalline Diamond Compact ( Diamante Compacto Policristalino)
Manufactura de cortadores PDC
• Los elementos básicos para la manufactura de cortadores PDC:
Prensa cubica de Alta presión yAlta temperatura
1,000,000 psi y 1,400°C (2,550 °F)
Polvo de diamanteSintético
Sustrato de carburode tungseno
+ Cortador PDC
Video Prensa Cúbica
Barrenas PDC
Rango de tamaños.
2¾” M609 26” Si819
Matrix Bits 2-3/4” – 18-1/2”Steel Bits 3” – 26”
Componentes básicos de una barrena PDC
Toberas intercambiables
Aletas
CortadoresPDC
Zona de Desalojo
Areas de una PDC
Cono Nariz
Hombro
Insertos de proteccion al calibre
Cortadores del Calibre
Gauge Pad
Cortadores de Repaso
Cortadores de la cara
PIN de Conexion
Mecanismo de Corte de la PDC
El cortador PDC corta la formaciónpor cizallamiento.
El cizallado es el mecanismo decorte más eficiente si se compara conlos otros mecanismos a idénticascondiciones operacionales y con lamisma formación.( menos energia) Polycrystalline
Diamond
Compact
Mecanismo de Corte de la PDC
A medida que el cortador sedesgasta la energía específicarequerida aumenta reduciendola eficiencia de perforación.
El mecanismo de Auto-Afiladodel cortador PDC ayuda amantener el nivel de eficiencia.
Auto-Afilado del Cortador PDC
Video de Cizallamiento
Video de Cizallamiento
Video de Cizallamiento.
Barrena Impregnada Kinetic
Barrenas Kinetic utilizanmultiples materiales
Cortadores PDC
Ranura de desalojo
GHI (Grit Hot Pressed Inserts):• Horizontal• Vertical
Material impregnado
Aplicación de Impregnadas
Perforan en formaciones duras y/o Abrasivas– Arenisca– Arenisca/Lutita– Carbonatos
Perfora intervalos mas largos que la barrena triconica y PDC en estosambientes.
Requieren altas RPM para mejor rendimiento
Barrenas impregnadas
Distribución de diamante uniforme,
optimizada lastasas de desgaste.
K507 K703
“GHI”- Grit Hot Pressed Inserts
NOMENCLATURE PREFIX
K Kinetic Impreg Bit
PROFILE3 Round5 Medium Parabolic7 Long Parabolic
BLADE COUNT/DENSITY1--2 Very heavy3--4 Heavy Set5--6 Medium Set7--8 Light9 Very Light
Mecanismo de Corte de las ImpregnadasRASPADO:
El diamante Sintético es incrustado dentro de una matriz de carburo de Tungsteno Conforma la aleta.
La herramienta actúa como una piedra de ESMERIL por lo tanto perforan raspando la formación .La matriz se va desgastando con la finalidad de exponer nuevas piedras de diamante para raspar la roca.
Normalmente requieren altas RPM para trabajar de manera adecuada( > 800RPM)
Drilling
Direction
Las barrenas Impregnadas perforanraspando la roca.
Aleta
Diamante
Matriz de Carburo de tungteno
Bit Body
Evolución de las barrenas impregnadas.
Cizallado Raspado
Barrenas Híbridas.
Barrena Hibrida Kinetic
Formacion especifica- Entra en Lutita- Termina en Arena abrasiva, carbonatos
Unica estructura de corte ONYX PDC- Cortadores PDC proveen alto ROP en seccion
de lutita
Aletas con impregnacion de diamante- La aleta impregnada se convierte en la
estructura de corte primaria una vez que la barrena se acopla a la arena abrasiva y a los cortadores PDC ONYX estan desgastados.
GHIs son soldados en el bolsillo posterior para aumentar la durabilidad sobre el calibre de la cabeza de la barrena paraprevenir pierda el calibre.
La Hidraulica consta de boquilas Aletas impregnadas
GHIs soldados
CortadoresONYX™ PDC
Hibrida Kinetic
- Mecanismo de corte de doble acción en una sola barena:Cizallamiento y raspado de la formacion.
- El primer mecanismo de corte se logra a través decortadores PDC colocados a lo largo de las costillas.
- Tan pronto como el cortador PDC es desgastado por laformación, transformando a la barrena en una impregnada.
- Es similar a la impregnada, estas barrenas necesitan unsistema de accionamiento de alta energía.
- Los objetivos es mejorar la ROP y dar durabilidadheterogénea en formaciones abrasivas donde la PDC tienencorta durabilidad y las barrenas impregnadas muestran bajaROP.
Patrones de Fondo
TriconicaPDC
Parámetros de Diseño- Perfil de la Barrena
Parámetros de Diseño- Angulo del Cono
Parámetros de Diseño- Angulo del Cono
Parámetros de Diseño- Angulo del Cono
Parámetros de Diseño- Ubicación de la Nariz
Parámetros de Diseño- Perfiles de Aletas
Parámetros de Diseño- Perfil de la Aleta
Parámetros de Diseño- Perfiles de la Aletas
Parámetros de Diseño- Densidad de Aletas
Barrenas con mayor numero de aletas son requeridas amedida que los niveles de compresibilidad de la roca se vahaciendo cada vez mayor
Parámetros de Diseño- Tamaños de Cortadores
Existen diferentes Tamaños de Cortadores• Entre los mas comunes tenemos • 9,11,13,16,19
Formación SuaveFormacion Dura
Parámetros de Diseño- Angulo de Ataque del Cortador ( Back Rake)
Angulo con el que el cortador ataca la formación.• Los ángulos de ataque altos mejoran la resistencia al impacto y
al desgaste.• Los ángulos de ataque bajos incrementan la ROP.• Los ‘back rakes’ se pueden modificar para obtener la máxima
ROP y durabilidad. B.R
B.R
Angulo de Ataque del Cortador (‘Back Rake’)
Bajo Back Rake Formación Suave Más agresivo
Alto Back Rake Formación Dura Menos agresivo
10° 30°
Side Rake
Bajo ‘Side Rake’ = Más AgresivaUsado para balancear la Broca
Angulo LateralMax 2º
Angulos de Ataque Variables
6 aletas / cortadores de 16mm12¼” M616VPX, ER20091
Back Rake
30°
15° 20° 25°
+ Agresivo -Agresivo
PDC Configuraciones en el calibreDireccionabilidad--- Tipo de pozo
Standard Tapered ActiveUndercutDiseñado para uso en vertical/ y barrenas “ dropping” y radio cortos para aplicaciones direccionales.Alto potencial DLS 4° - 6°Preferido por cliente
Tipicamente usado(intervalos verticales y tang.) 3° DLS o menos.
Gauge Pad “typically” .100” Ø under nominal diameter
Usado en aplicacionesdireccionales con alto grado de DLS 4° - 6° DLS Minimiza la tendencia tumbar en intervalos tangenciales.
Preferido por clienteGauge Pad typically begins with 1” pad length within API tolerance, then tapers (angle) to decrease final gauge pad diameter
Cortadores PDC expuestosen calibre
Esta caracteristica no esaprobada por Smith**Disponible bajo
solicitud de clienteOriginalmente diseñado para RSS “Pushbit" Los sistemas de accionamiento.Capacidad de corte lateral puede inducir par conduce a la vibración lateral y torsional. Puede inducir torbellino poco y stick slip.
Selección de barrenas
• Estados mecánicos• Asentamientos de TR. Programa de fluidos• Pozos correlativos• Soporte DBOS• Evaluaciones de Desgaste• Nuevas tecnologías