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BARRENAS DE PERFORACIÓN

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by

juan_luix de la cruz

on 10 May 2016

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Transcript of BARRENAS DE PERFORACIÓN

BARRENAS DE PERFORACIÓN
QUE ES??
Es la herramienta encargada de penetrar la corteza terrestre , también se denomina (mecha, broca o trépano) que en cierto sentido, es el punto central de todo el equipo de perforación rotatoria, esta montada en el extremo inferior de la columna de perforación y se sujeta a los porta mechas con una junta de tubería.
MECANISMO DE OPERACIÓN
FACTORES QUE AFECTAN EL DESGASTE DE LA BARRENA
FACTORES GEOLÓGICOS:
TIPOS DE BARRENAS
*DEFINICIÓN

*PRINCIPIO DE OPERACIÓN

*TIPOS DE BARRENAS

*SELECCIÓN DE BARRENAS

*FACTORES QUE AFECTAN EL DESGASTE

* LISTA DE FABRICANTES Y COSTOS

*VIDEOS

*FALLAR LA ROCA POR COMPRESIÓN
*FALLAR LA ROCA VENCIENDO SUS ESFUERZOS DE CORTE
La barrena es la herramienta clave para el ingeniero de perforación: su correcta selección y las condiciones óptimas de operación son las dos premisas esenciales para lograr el éxito en el proceso de perforación.
El principio de ataque se realiza mediante la incrustación de sus dientes en la formación y posteriormente en el corte de la roca al desplazarse dentro de ella. La forma de ataque dependerá del tipo y características de la roca, principalmente su dureza.
CÓMO PERFORA LA BROCA???
FRICCIÓN
CIZALLAMIENTO
TRITURACIÒN
(TRICÓNICA)
(DIAMANTE NATURAL)
PDC:
polycrystalline diamond compact
TSP:
thermally stable polycrystalline
(TRICÓNICAS)
(CARTADORES FIJOS)
BARRENAS TRICÓNICAS
Tienen tres conos cortadores que giran sobre su propio eje. Los brocas de conos giratorios son unas de las mas utilizadas en la industria por su gran variedad.
DEFINICIÓN
TIPOS
Los dientes están hechos de acero (aleación entre hierro y carbono); estos dientes van forjados en el acero de que está hecho el cono.
DIENTES DE ACERO FRESADO
El fabricante introduce y presiona insertos muy duros de Carburo de Tungsteno en huecos perforados en el cono de la broca. El Carburo de Tungsteno es un metal muy duro.
INSERTOS DE CARBURO DE TUNGSTENO
BARRENAS DE CORTADORES FIJOS
Las barrenas de cortadores fijos son cuerpos compactos, sin partes móviles, con diamantes naturales o sintéticos incrustados parcialmente en su superficie inferior y lateral que trituran la formación por fricción o arrastre.
BARRENA DE DIAMANTE NATURAL
Las barrenas de diamante natural tienen un cuerpo fijo cuyo material puede ser de matriz o de acero. Su tipo de corte es de diamante natural (el diamante es el material más duro hasta ahora conocido) incrustado en el cuerpo de la barrena.

El uso de estas barrenas es limitado en la actualidad, salvo en casos especiales para perforar formaciones muy duras y abrasivas.
BARRENA DE DIAMANTE termicamente estable
Son utilizadas para perforar rocas duras como caliza dura, basalto y arenas finas. Son más usadas que las de diamante natural. Se caracteriza por usar diamante sintético de forma triangular, la densidad, el tamaño y forma del grano son características de cada fabricante.
BARRENA DE DIAMANTE COMPACTO DE POLICRISTALINO
El diseño de los cortadores esta hecho con diamante sintético en forma de pastillas (compacto de diamante). A diferencia de las barrenas de diamante natural y TSP, su diseño hidráulico se realiza con sistema de toberas para lodo, al igual que las barrenas tricónicas.

Por su diseño y características, las barrenas PDC cuentan con una gran gama de tipos y fabricantes, especiales para cada formación: desde muy suaves hasta muy duras. Pueden ser rotadas a altas velocidades, utilizadas con turbinas y motores de fondo y con diferentes pesos sobre barrena. Por su versatilidad son las más utilizadas.
BARRENAS ESPECIALES
AMPLIADORAS
BICÉNTRICAS
DESVIADORAs
PARA LOS POZOS DE TAMAÑOS MAS GRANDES
–Eliminar una corrida de una ampliadora
–Permite correr tubería de revestimiento de gran tamaño
–Ampliar zonas productoras para pozos completados con empaque de grava a hueco descubierto


AUMENTAR EL ESPACIO ANULAR
–Incrementar el volumen anular de cemento para asentar revestidores
–Eliminarla posibilidad de atascar la tubería
–Perforar formaciones con alta tendencia a hidratarse o derrumbarse.
–Mejor utilizamiento de tubo colador rodeado por grava (gravelpack)
CLASIFICACIÓN DE LA TOBERAS
La tobera juega un papel muy importante en la perforación de un pozo, ya que por medio de las toberas se nota el avance de la barrena.

*EXISTEN 3 TIPOS DE TOBERAS*
"ROSCABLES"
"DE CLAVO O SEGURO"
"DE CANDADO"
CALIBRACIÓN
Se realiza para medir el desgaste que han tenido en el transcurso de las horas-trabajo de éstas.
El calibrador que se utiliza para las barrenas tricónicas es una regla en forma triangular que mide el desgaste de los conos.
En caso de que no se cuente con un calibrador de fábrica, se utiliza una lámina de acero, en forma de anillo, con agarradera, y una regla. El anillo deberá tener el diámetro de la barrena que se va a usar. Este anillo se utiliza para calibrar las barrenas de diamante poli cristalino y las tricónicas.
La calibración de las barrenas es de mucha utilidad para saber el desgaste en el diámetro de la misma, y así al meter la barrena nueva se evitara un acuñamiento de la sarta por reducción del agujero.
DESGASTE PARA LA BARRENA DE DIENTE DE ACERO
T0 = Diente nuevo.
T1 = Desgaste de 1/8 de la altura original del diente.
T2 = Desgaste de 1/4 de la altura original del diente.
T3 = Desgaste de 3/8 de la altura original del diente.
T4 = Desgaste de 1/2 de la altura original del diente.
T5 = Desgaste de 5/8 de la altura original del diente.
T6 = Desgaste de 3/4 de la altura original del diente.
T7 = Desgaste de 7/8 de la altura original del diente.
T8 = Desgaste total del diente.

DESGASTE PARA LA BARRENA DE INSERTOS
T2 - Una cuarta parte de los insertos totales se han desgastado, roto o perdido.
T4 - La mitad de los insertos totales se han desgastado, roto o perdido.
T6 - Tres cuartas partes de los insertos totales se han desgastado, roto o perdido.
T8 - La totalidad de los insertos se han desgastado, roto o perdido.
ESTRUCTURA DE CORTE
Se observa y estima el porcentaje de vida de rodamientos, gastada en el cono que presente el peor estado.

B2 - Una cuarta parte de vida gastada.
B4 - La mitad de la vida gastada.
B6 - Tres cuartas partes de la vida gastada.
B8 - Vida totalmente gastada.

SISTEMA DE RODAMIENTO
LITOLOGÍA: Por lo general la información geológica es la primera que se necesita para determinar la mejor selección de las barrenas: Tipo de roca, dureza, homogeneidad, fracturas, etc.
ECONOMÍA: El factor económico es fundamental para la selección de barrenas.
TRAYECTORIA DEL POZO (VERTICAL O DIRECCIONAL): En pozos direccionales las barrenas de diamante tienen una ventaja especifica sobre las tricónicas debido a su gran alcance y sus posibilidades de perforar en sentido horizontal.
RENDIMIENTO DE LA BARRENA: Uno de los principales objetivos de los técnicos es perforar el pozo en el menor tiempo posible o sea, perforar la mayor cantidad de metros en un tiempo de rotación aceptable.
Es fundamental conocer los objetivos de la perforación.
SELECCIÓN DE LA BARRENA
ESCALAS DE RPM: Cuando se aplicara alta velocidad de rotación a la barrena, la barrena de diamantes nos ofrece mayor eficiencia que la de roles.
LIMITACIONES DEL PESO SOBRE LA BARRENA: Cuando se presenta esta situación, una barrena de cortadores fijos (PDC) tiene posibilidades de ofrecer un mayor ritmo de penetración que una barrena de roles.
COSTO: La barrena debe tener las cualidades que satisfagan las necesidades de aplicación al menor costo.
COEFICIENTE DE PENETRACIÓN: El cual es una indicación de la dureza de la roca, no obstante una selección inadecuada de la barrena puede ocultar las características reales de dureza.
HIDRÁULICA: La hidráulica proporciona el enfriamiento y limpieza a la barrena. El análisis histórico mostrara los parámetros utilizados y que oportunidades existen para una mejor utilización

FLUIDO DE PERFORACIÓN: El tipo y calidad del fluido de perforación utilizado tiene un importante efecto en el rendimiento de la barrena. Los fluidos base aceite mejoran el rendimiento (PDC).
AMPLIACIÓN: Cuando se requiere la ampliación de un intervalo cuya duración sea mayor de 2 hrs. se deben considerar barrenas de roles.
FORMACIONES NODULARES: En formaciones como pirita y conglomerados las barrenas de roles son m efectivas, ya que las de diamante se dañan debido al impacto.
POZOS PROFUNDOS: Se debe considerar una barrena de diamante que nos ofrezca mayor duración (menos viajes).
MOTOR DE FONDO: Los motores de fondo funcionan con altas RPM por lo que se recomienda la utilización de barrenas de diamante.
seleccion del diametro de la barrena
El programa de diámetros de barrenas depende de los diámetros de las tuberías de revestimiento. Las barrenas están disponibles en casi cualquier diámetro deseado, salvo las barrenas no estándar o fuera de lo común.
El factor mas importante para la selección y operación de una barrena es el conocimiento de la geología del sitio que se va a perforar, es decir propiedades físicas de la formación:
ABRASIVIDAD
RESISTENCIA ESPECIFICA DE LAS ROCAS
FACTORES OPERATIVOS:
PESO SOBRE LA BARRENA: a medida la barrena perfora, los dientes se desgastan por lo que se generalmente se le aplica mas peso a la barrena.
Estos factores deben ser diseñados de cuerdo con la geometría del agujero.
VELOCIDAD DE ROTACIÓN: la velocidad de rotación mas adecuada es aquella que produzca un máximo ritmo de penetración, pero sin causar problemas
LIMPIEZA EN EL FONDO DEL POZO: evita el desgaste por exceso de temperatura.
GEOMETRÍA DEL AGUJERO: en ciertas situaciones como la de empezar a desviar a un pozo el desgaste prematuro de la barrena es inevitable.
MANEJO-TRANSPORTE:
Se debe remover de su embalaje y colocarse sobre madera o alguna alfombra de caucho
NUNCA se debe rodar una barrena sobre la cubierta metálica del piso de perforación porque en el caso de las barrenas de diamante los cortadores son muy frágiles y pueden astillarse fácilmente.
Si la barrena se deja caer por descuido y se rompen algunos dientes o cortadores, es posible que se ACORTE drásticamente su DURACIÓN.
GRACIAS X SU
ATENCIÓN!!!
ARELY Y. TERRON REYES
JUAN LUIS DELA CRUZ F.
ERICK CORTEZ CAMARENA
ALEJANDRA MURILLO TORRES
MAREYNA GUTIERREZ CERINO
YADIRA A. YERENA RAMOS
DANIELA PEREZ GARCIA
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE GUADALAJARA
CAMPUS TABASCO
videos
Circulación Inversa
Proceso de perforación
El mecanismo de corte de este tipo de barrenas es por fricción y arrastre, lo cual genera altas temperaturas. El tipo de diamante utilizado para su construcción es el diamante en su forma natural y no comercial; el tamaño varía de acuerdo con el tipo de diseño de la propia barrena: entre más dura y abrasiva sea la formación, más pequeño será el diamante que se debe usar. Los diamantes utilizados para este tipo de barrenas son redondos, pero de forma irregular.

El diamante natural es una forma cristalina y pura de carbón con una estructura cúbica de cristal. Es el material más duro hasta ahora conocido y en su forma natural el 80% de los diamantes es para uso industrial, mientras que el solo 20% son para gemas de calidad tras varios procesos de limpieza y depuración.

Manufactura
LISTA DE FABRICANTES Y COSTOS
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