lunes, 31 de diciembre de 2012

Barrenas de diamante natural - II

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.

domingo, 30 de diciembre de 2012

Barrenas de diamante natural - I

Las barrenas de diamante natural, al igual que las de otros tipos de diamante, tienen un cuerpo fijo cuyo material puede ser de matriz o de acero (ver Fig. 10.1). El tipo de flujos es radial o de contramatriz, y el tipo de cortadores es de diamante natural incrustado en el cuerpo de la barrena, con diferentes densidades y diseños como se clasifica en el código IADC. El uso de estas barrenas es limitado en la actualidad salvo en casos especiales para perforar formaciones muy duras, y cortar núcleos de formación con coronas de diamante natural (Fig. 10.2).
Figura 10.2 Coronas de diamante natural.
Otro uso práctico es la aplicación de barrenas desviadoras (Side Track), para desviar pozos en formaciones muy duras y abrasivas (Fig. 10.3).
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sábado, 29 de diciembre de 2012

Códigos IADC para barrenas de cortadores fijos

La IADC desarrolló un sistema de codificación para la identificación de barrenas de cortadores fijos que incluye a todos los tipos: diamante natural, compactos de diamante policristalino (PDC) o de diamante térmicamente estable (TSP). Este código consiste en cuatro caracteres (una letra y tres números) que describen siete características básicas:
1. Tipo de cortadores.
2. Material del cuerpo de la barrena
3. Perfil de la barrena.
4. Diseño hidráulico para el fluido de perforación.
5. Distribución del flujo.
6. Tamaño de los cortadores.
7. Densidad de los cortadores.
En función de la identificación con el código IADC, existen por lo menos cinco aspectos fundamentales en el diseño de las barrenas de diamante: la forma de los cortadores, ángulos de inclinación lateral y de retardo, tipo de protección al calibre y longitud de la sección del calibre. 
Si bien todos ellos son factores importantes en el desarrollo de las barrenas de diamante, lo que se pretende con este código IADC es dar una idea del tipo de barrena y lograr que se identifiquen fácilmente sus principales características. Cabe hacer notar, que a diferencia del código IADC para barrenas tricónicas, el código IADC para barrenas de diamante no los relaciona con la formación por perforar. Únicamente, como ya se mencionó, se pueden identificar sus características más elementales (Ver tablas de códigos IADC en el manual para Perforador-Cabo. Capítulo 5. Barrenas).

DISEÑO DE UN POZO DIRECCIONAL - IV

Relevantes aspectos ambientales y económicos han incrementado el uso de la perforación direccional. En algunas áreas simplemente ya no es posible desarrollar un campo haciendo caminos a cada localización superficial y perforando un pozo vertical. En lugar de esto, así como en las instalaciones costa fuera, es necesario construir plantillas desde las cuales se puedan perforar varios pozos. Lo anterior, no sólo ha incrementado la actividad de perforación direccional, si no que también los programas de trayectorias son más complicados, aplicándose en situaciones y áreas donde no era común hacerlo. Por ejemplo, se están perforando pozos direccionales para desarrollos geotérmicos, los cuales están siendo perforados en granitos duros y en otras rocas ígneas y metamórficas. También se están perforando pozos de alcance extendido con desplazamientos horizontales de más de 10,000 m y con miras a incrementarse. Conforme se incrementen los costos de desarrollo de campos (en aguas profundas, localizaciones remotas, ambientales hostiles y zonas productoras mas profundas) el uso de la perforación direccional también se incrementará

viernes, 28 de diciembre de 2012

Barrenas de cortadores fijos

Los conductos para encauzar el fluido de perforación (vías de agua), en las barrenas de diamantes no son tan variables como los de las barrenas de chorro con toberas. Estas tienen dos configuraciones básicas, el flujo con matriz y el flujo radial, también existen variaciones de cada tipo, así como combinaciones de ambos.
 Por la configuración de este tipo de barrenas, el fondo del agujero se encuentra junto a las vías de circulación para crear restricciones al flujo, y así forzar el fluido de perforación a través del diamante para limpiar y enfriar la barrena y, a la vez, cortar la roca por fricción y compresión. Por lo general entre más dura y más abrasiva sea la formación, más pequeño será el diamante que se debe usar en la barrena.

jueves, 27 de diciembre de 2012

GUÍA DE SELECCIÓN DE BARRENAS DE DIAMANTE

Barrenas de cortadores fijos 
Las barrenas de diamante tienen un diseño muy elemental. A diferencia de las tricónicas, carecen de partes móviles, aunque esta característica sería deseable. El material usado para la construcción, además de los diamantes, puede variar según el tipo de las barrenas y de las características de los fabricantes. Normalmente el cuerpo fijo de la barrena puede ser de acero o de carburo de tungsteno (matriz) o una combinación de ambos. Estas barrenas son fabricadas con diamante natural o sintético, según el tipo y características de la misma. La dureza extrema y la alta conductividad térmica del diamante lo hacen un material con alta resistencia para perforar en formaciones duras a semiduras, y en algunos tipos de barrenas, hasta formaciones suaves. Las barrenas de diamante, a excepción de las barrenas PDC, no usan toberas de lodos para circular el fluido de control para aprovechar su hidráulica. Están diseñadas de tal manera que el fluido de perforación pueda pasar a través del centro de la misma, alrededor de la cara de la barrena y entre los diamantes por unos canales llamados vías de agua o de circulación. (Fig.10.1)
Figura 10.1 Barrena de diamantes

miércoles, 26 de diciembre de 2012

Características de diseño, construcción y funcionamiento de las barrenas de dientes de insertos de carburo de tungsteno.

10.2Características de diseño, construcción y funcionamiento de las barrenas de dientes de insertos de carburo de tungsteno.

martes, 25 de diciembre de 2012

Características de diseño, construcción y funcionamiento de las barrenas de dientes de acero maquinado.

Características de diseño, construcción y funcionamiento de las barrenas de dientes de acero maquinado.

lunes, 24 de diciembre de 2012

Selección en función de la formación que se va a perforar - II


· Limo
· Arenisca
· Anhidrita
· Caliza
· Dolomita
· Conglomerado
· Horsteno
· Rocas volcánicas
Debe recordarse que dentro de cada grupo de formaciones hay “subgrupos”, algunos de los cuales no se pueden perforar con barrenas PDC, al menos hasta ahora con la tecnología existente. La resistencia de la roca puede estar relacionada con la litología. Se debe tener cuidado de no equiparar el nombre de la formación con el tipo de roca, especialmente cuando se trata de lutitas. Algunas formaciones denominadas ”lutitas” no coinciden con la definición. Ejemplos de estas anomalías son las lutitas Laffan de Dubai y las lutitas Wolfcamp de Texas, las cuales son rocas de carbonato. En las tablas 10.1, 10.2 y 10.3 se proporciona una guía para seleccionar una barrena tricónica o PDC para perforar.

domingo, 23 de diciembre de 2012

Selección en función de la formación que se va a perforar - I

La primera y más importante tarea para seleccionar y utilizar una barrena en una aplicación específica es realizar la completa descripción de las formaciones que se han de perforar. El conocimiento de sus propiedades físicas puede demostrar algunos indicativos sobre el tipo de barrena que se debe seleccionar en intervalos determinados. Si la formación es muy elástica, tiende a deformarse cuando se comprime en lugar de fracturarse. 
Aunque la roca tenga resistencia a la compresión relativamente baja, es posible que la barrena no genere recortes fácilmente. 
En estas situaciones cuando se perfora con barrenas PDC se recomienda cortadores grandes. Las barrenas PDC se desarrollaron primordialmente para perforar formaciones sedimentarias blandas a medianas que antes se perforaban con barrenas de dientes fresados y con barrenas con insertos de carburo de tungsteno. En estas formaciones blandas, las barrenas PDC han logrado ritmos de penetración hasta tres veces más altos que con barrenas de rodillos. El incremento de los ritmos de penetración se debe al mecanismo de corte por cizallamiento de las barrenas PDC, a su más larga duración efectiva, a la resistencia de los diamantes a la abrasión y al hecho de que las barrenas PDC carecen de piezas móviles que puedan fallar. 
La siguiente lista resume los principales tipos de formaciones, en orden descendente de dificultad para perforarlas. Las formaciones que se consideran aptas para perforarse con barrenas PDC son las de tipo 1 a 7, si bien en ciertas aplicaciones se puede usar para perforar areniscas blandas (tipo 8) y algunas evaporitas (tipo 9, 10 y 11). Las formaciones de tipo 12 ó de números más altos aún no se pueden perforar con barrenas PDC.
· Arcilla
· Barro compacto (mudstone)
· Marla
· Evaporita
· Yeso
· Lutita

sábado, 22 de diciembre de 2012

Análisis de resistencia a la compresión - II

Con el fin de tener un panorama de cómo funcionan los programas de cómputo para obtener la resistencia de las rocas a partir de los registros antes mencionados, presentamos el siguiente diagrama de flujo.

jueves, 20 de diciembre de 2012

Análisis de resistencia a la compresión - I

Es un método cualitativo, relativamente nuevo para calcular la dureza de la roca, muy útil para determinar cuándo se debe usar barrenas PDC. Antiguamente, el análisis de la dureza de las rocas se basaba en el uso de registros de la velocidad de las ondas sonoras, obtenidos de registros sónicos, como medio para reemplazar la medición directa o el cálculo de la dureza. 
Recientemente se han desarrollado programas para obtener el valor correspondiente a la resistencia a la compresión de rocas no confinadas (a presión atmosférica), usando la información de la velocidad sónica para computar un valor correspondiente a la naturaleza de la roca no confinada. Aunque este enfoque es mejor que el de usar directamente las velocidades sónicas, el cálculo de la dureza de rocas no confinadas así obtenido es frecuentemente más bajo que el de las rocas comprimidas (confinadas) que se perforan. La resistencia de la roca es su dureza a presión atmosférica. Algunas compañías de barrenas han desarrollado un programa de cómputo que ayuda a seleccionar barrenas PDC. Los datos de los registros se introducen en dichos programas en código ASCII. 
Esta información es la base para calcular la resistencia a la compresión de la roca a condiciones de fondo. Estos programas definen con mayor precisión la dureza de la roca en lo referente a su dureza confinada, valor que se aproxima a la dureza de las formaciones en el fondo del pozo. Los programas utilizan los registros sónico y de rayos gamma, así como gran número de datos de ingreso de registros del lodo. Dentro de la escala de litologías, para la cual son válidos los programas, la dureza de las rocas se puede determinar con más precisión. 
El programa genera gráficos, en formato de registros, que muestran trazas de los datos originales de los registros del lodo, la litología interpretada por las computadora, los valores calculados de la resistencia de la roca confinada y otros datos opcionales sobre las características mecánicas de la roca.(Gráfica 10.3)

miércoles, 19 de diciembre de 2012

Registro de densidad

Mide la densidad en masa de la formación. La herramienta de registro tiene una fuente de rayos gamma y algunos detectores. Formaciones de baja porosidad dispersan los rayos gamma y así pocas logran ser detectadas por la instrumentación de la herramienta. Las formaciones de alta porosidad tendrán menor efecto de dispersión que los rayos, y así logran que mayor cantidad llegue a ser detectada. (Ver gráfica 10.1)

martes, 18 de diciembre de 2012

Registro sónico

Depende de la propagación de las ondas acústicas a través de la formación. Las ondas las genera un transmisor situado en la herramienta. Receptores, también puestos en la herramienta, vigilan las ondas de retorno y calculan el tiempo de desplazamiento. Mientras más corto sea el intervalo entre la emisión y la recepción de las ondas, más densa es la formación. (Gráfica. 10.2)

lunes, 17 de diciembre de 2012

Registro de rayos gamma

Detecta el grado de radiación gamma natural que emiten las formaciones. Esto permite identificar los intervalos de lutita que emiten altos niveles de radiación. El registro diferencia las lutitas de las areniscas y de los carbonatos y es lo bastante preciso para detectar lechos delgados de lutitas y arcillas. (Gráfica 10.1)

domingo, 16 de diciembre de 2012

Registro de neutrones

Mide la capacidad de las formaciones para atenuar los flujos de neutrones. Puesto que la masa atómica esta muy cercana al hidrógeno, los neutrones no pueden fluir fácilmente a través de formaciones que tengan alto contenido de hidrógeno, lo cual permite medir el hidrógeno de la formación. Esta medida se puede usar para computar la porosidad de la formación. (Gráfica 10.1)

sábado, 15 de diciembre de 2012

Selección por medio de registros geofísicos

Los registros geofísicos de los pozos son una importante fuente de información sobre las características de las formaciones que se perforan en un pozo. Existe una gran variedad de registros, cada uno diseñado para medir diferentes propiedades de las rocas. 
Algunos de estos registros son utilizados cuando se evalúa principalmente una aplicación de barrena de diamante. Los registros necesarios son: neutrones, rayos gamma, sónico y densidad. 

A continuación se describe cada uno de ellos.

viernes, 14 de diciembre de 2012

Vibración.

La vibración en el proceso de perforación ha demostrado tener una función fundamental en el rendimiento y la duración de las barrenas de perforación. En realidad, el control de las vibraciones forma, en la actualidad, parte integral de la tecnología y el diseño de las barrenas. Existen parámetros de selección de barrenas que se refieren especialmente al control de la vibración. La selección de calibre también desempeña una función importante para determinar el nivel de control de la vibración de acuerdo con el diseño de barrena ya sea tricónica o de diamante.

jueves, 13 de diciembre de 2012

Tendencias de desviación.

Normalmente esto se relaciona con formaciones de buzamiento y perforación de transición. El tipo de calibre es el criterio de selección fundamental para estas aplicaciones.

miércoles, 12 de diciembre de 2012

Fracturados o nodulares.

A este indicador se le debe prestar mucha atención. Es una situación de alto impacto para la cual, por lo general, no se recomiendan las barrenas de diamante. Sin embargo, determinadas estructuras de corte, como las barrenas de diamante natural con fijaciones dorsales y las barrenas impregnadas, pueden perforar eficazmente en estas aplicaciones.

martes, 11 de diciembre de 2012

Evaluación del desgaste de barrenas - III

En las barrenas de dientes la experiencia de campo es fundamental para evaluar su desgaste, ya que al analizar la barrena se definirá el desgaste tanto de las hileras interiores como exteriores. La tercera y séptima columnas sirven para anotar las características de desgaste de la barrena, o sea, los cambios físicos más notorios desde su condición de nueva, como pueden ser: tobera perdida, cono roto, embolamiento, interferencia de conos. 
La cuarta columna se refiere a la ubicación. Se utiliza para indicar la localización de la característica de desgaste primaria anotada en la tercera columna. 
La columna número cinco (B), se refiere a los sellos del cojinete, cuando se trata de barrenas de cortadores fijos se marca siempre con una X, puesto que las únicas barrenas que tienen cojinetes son las de rodillos. 
La columna número seis (G) se refiere al calibre. Se utiliza para registrar la condición del calibre de la barrena. Se registra “I” si la barrena permanece calibrada, de lo contrario, se registra lo descalibrado que está la barrena utilizando una medida lo más cercana posible a 1/16 pg. La última columna del sistema de evaluación de desgaste de la IADC se utiliza para registrar la razón de salida de la barrena. Los puntos anteriores para su mejor compresión se ilustran en la Fig. 10.5

Interestratificación.

Esta característica se relaciona con las formaciones de transición e indica cambios en la litología del intervalo en estudio. Se deberá considerar la selección de tipos específicos de cortadores o dientes, así como su calidad y densidad.

lunes, 10 de diciembre de 2012

Homogeneidad.

Indica la consistencia de la formación. Existe más flexibilidad de selección con respecto a características agresivas de la barrena, como menor densidad de los cortadores. Para las barrenas tricónicas sólo basta escogerlas de acuerdo con la dureza de la roca.

domingo, 9 de diciembre de 2012

De transición.

Indica cambios en la dureza de la formación del intervalo objetivo. Provocará cargas disparejas en el perfil de la barrena a través de la transición. Las vibraciones axiales, de torsión y laterales son, posiblemente, factores en este medio ambiente. La calidad y la densidad específicas de los cortadores constituirán el criterio de selección.

sábado, 8 de diciembre de 2012

Características litológicas.

Definen aún más los parámetros de selección para la barrena una vez que se eligió. Para las barrenas de diamante indican la densidad requerida para los cortadores, la configuración hidráulica y permiten estimar la duración de la barrena y su coeficiente de penetración.

viernes, 7 de diciembre de 2012

Litología.

Por lo general, la información litológica es la primera que se necesita para determinar la mejor selección. Definidos los tipos de rocas se asocian más con la mecánica de corte de las barrenas de diamante. Sin embargo, para las aplicaciones de diamante quizás sean aún más importantes los tipos litológicos desfavorables, que seguramente provocarán fallas graves. El tipo de roca ayuda a determinar el tipo de corte necesario para vencer su resistencia: corte, surcado o molido.

jueves, 6 de diciembre de 2012

Atributos del medio ambiente

Para lograr una selección total de barrenas para el pozo que se va a perforar es necesario analizarlo por secciones que se puedan manejar. El más evidente es, por supuesto, el diámetro del pozo. Luego se podrá subdividir cada sección del pozo en intervalos con atributos comunes respecto a su medio ambiente. El rendimiento económico es una función del costo operativo, el costo de las barrenas, el coeficiente de penetración y el intervalo perforado. Los atributos del medio ambiente pueden dividirse según categorías de parámetros en cuanto al tipo de roca, medio ambiente y operativos. 
Un análisis detallado de cada una de estas categorías indicará los parámetros individuales de selección de barrenas tricónicas o de diamante. En formaciones en donde pueden perforar las barrenas de diamante con ritmos de penetración mucho mayores que las barrenas tricónicas es indiscutible su utilización. Debido a lo anterior en los últimos años cuando se selecciona una barrena, antes que nada se hacen estudios para seleccionar las de diamante.

miércoles, 5 de diciembre de 2012

Aplicaciones con motores.

Algunos motores dentro del pozo funcionan a altas velocidades (a más de 250 R.P.M.). Las excesivas R.P.M aumentan la carga térmica en los cojinetes y aceleran las fallas de la barrena. Se debe considerar una barrena de diamante, que no tiene partes móviles, para optimizar las R.P.M y los objetivos de perforación.

martes, 4 de diciembre de 2012

Pozos de diámetro reducido.

Si el pozo tiene menos de 6 ½ pulgadas, se necesita una reducción física del tamaño de los cojinetes en todas las barrenas de roles. Estas limitaciones requieren una reducción de PSB, que resultará en un mayor coeficiente de penetración. Se debe considerar una barrena de diamante para aumentar el coeficiente de penetración y para permanecer en el pozo durante periodos prolongados.

lunes, 3 de diciembre de 2012

Pozos profundos.

Estos pozos pueden resultar en una cantidad desproporcionada de tiempos de viaje con respecto al tiempo de perforación. Como resultado, la eficiencia de perforación es extremadamente reducida. Se debe considerar una barrena de diamante para ofrecer mayor duración de la barrena (menos viajes) y una mejor eficiencia general de la perforación.

domingo, 2 de diciembre de 2012

Ampliación.

Si se planifican más de dos horas de operaciones de ampliación, se debe considerar seriamente la corrida de una barrena de roles. El ensanche excesivo puede dañar la superficie del calibre de una barrena de diamante porque las cargas de la barrena se concentran en una superficie muy pequeña. La vibración lateral también se debe considerar. La estructura de corte está sólo parcialmente engranada y, por tanto, hay escasas oportunidades, o ninguna, para que las características del diseño de la barrena puedan funcionar.

sábado, 1 de diciembre de 2012

Formaciones nodulares.

Las formaciones de ftanita, pirita y conglomerados se denominan comúnmente formaciones nodulares. Por lo general, en este tipo de formaciones no se puede utilizar la mayoría de las barrenas de diamante debido al daño por impacto en la estructura de sus cortadores. Sin embargo, existen estructuras de corte que pueden perforar eficazmente en estas aplicaciones.