Aplicaciones prácticas

El sistema de evaluación de desgaste de la IADC puede ser utilizado con varios propósitos. Los fabricantes evalúan el diseño y aplicación de las barrenas; el personal técnico evalúa y mejora sus programas de perforación. El sistema puede ser computarizado para construir una base de datos mundial para coordinar las aplicaciones de las barrenas. El objetivo principal de este sistema es obtener un “cuadro estándar” de una barrena, sin importar dónde, o bajo qué circunstancia ha sido utilizada. Algunas compañías que fabrican barrenas efectúan otras evaluaciones de desgaste apegadas a la IADC, con la finalidad de llevar un control más estricto y así efectuar las mejoras necesarias. 

Como ejemplo se puede mencionar que algunas compañías evalúan los tres conos de las barrenas de rodillos y para las barrenas PDC califican cada uno de los cortadores y la información se divide en nueve categorías. Las dos primeras categorías, las cuales se enumeran, indican la ubicación del cortador en la barrena respecto a las aletas; la tercera categoría identifica el porcentaje de desgaste del cortador mediante un calibrador especial de desgaste. Las dos siguientes categorías indican la condición general de cada cortador y de su soporte; las categorías seis y siete se relacionan con la erosión y las dos últimas con los postes impregnados de diamantes y con cualquier otra observación pertinente. Lo anterior con la finalidad de continuar con las mejoras en el rendimiento con base en el diseño. Ejemplos de evaluación de desgaste se pueden observar en las Fig. 10.6 y 10.7

Evaluación del desgaste de barrenas - V

Otro punto fundamental y casi no usado es el análisis de los récords de barrenas. Ahí, además de anotar datos como la profundidad inicio y término de perforar, las condiciones de operación, el tipo, las toberas utilizadas, el tiempo de perforación, etc., se incluyen las observaciones, en donde se puedan explicar las condiciones en las que fue operada la barrena, que en muchos casos son especiales, tales como:

· Inicio de desviación. 

· Mantener, incrementar o reducir ángulo. 

· Velocidad de perforación controlada por pérdida de circulación, cambio de formación, etc. 

· Utilización de motores de fondo, turbinas y/o sartas navegables. 

· Utilización de martillo en casos de atrapamiento. 

· Perforar con pérdida total de circulación. 

· Perforar con presencia de gases amargos como ácido sulfhídrico y bióxido de carbono. 

· Perforar con condiciones no óptimas de cualquier tipo por incapacidad del equipo de perforación, como el gasto, las revoluciones por minuto, etc. 

Con las observaciones mencionadas anteriormente, se tendrá un mejor criterio para evaluar el desgaste y no se sacrificará el uso de un tipo de barrena que ha sido seleccionado correctamente. Esto podría suceder en el caso de una barrena de conos que se ha utilizado para iniciar a desviar, y al evaluarla tenga un excesivo desgaste en los baleros y los metros perforados sean pocos. A simple inspección se supondría que tuvo un bajo rendimiento, pero la realidad es que se utilizó con operaciones drásticas con un fin específico. En el mismo caso podría estar una barrena de diamantes; por esta razón se recomienda llevar los records de las barrenas que se van a evaluar.

Evaluación del desgaste de barrenas - IV

Evaluación del desgaste de barrenas - II

En este sistema, el desgaste se divide en ocho factores: las primeras cuatro columnas definen el grado de desgaste de los dientes, insertos o cortadores fijos de las hileras interiores y exteriores ya sea para barrenas de conos ó de diamante, en escala de 0 a 8, con base en la cantidad de desgaste comparada con el tamaño original del diente o el cortador, los números aumentan con la cantidad de desgaste, el “cero” representa sin desgaste y el “ocho” indica desgaste total de los dientes ó cortadores. 

La primera columna representa los cortadores situados dentro de los dos tercios del radio de la barrena para las de diamante, y para las barrena de conos representa las hileras de dientes interiores. Al evaluar una barrena de diamante desgastada, se debe registrar el promedio de desgaste de los dos tercios del radio, que representa las hileras internas, suponiendo que tenga 6 cortadores con desgaste 8, 6, 7, 4, 2 y 3 respectivamente, el desgaste de la hilera interior será:

La segunda columna para las barrenas de diamante comprende el tercio restante y para las barrenas tricónicas la hilera de dientes exteriores, si los desgastes de una barrena de diamante 2, 1 y 3 entonces el desgaste de la hilera exterior es:

Evaluación del desgaste de barrenas - I

Sistema IADC de clasificación de desgaste 

El análisis y evaluación de cada barrena gastada puede ser de mucha utilidad para decidir el tipo de barrena que se va a utilizar después y si, en su caso, la práctica de operación debe ser modificada. Quien aprende a “leer” el desgaste de cada barrena y entienda bien que significa su aspecto, estará muy cerca de obtener el máximo rendimiento de cada una de ellas. La información que se obtiene al evaluar el desgaste de las barrenas puede ser muy significativa. Este valor fue reconocido por la Asociación Internacional de Contratistas de Perforación IADC (Interntional Association of Drilling Contractors) hace algunos años, cuando se estableció un sistema mundial para la evaluación de desgaste de las barrenas de conos. Para las barrenas de cortadores fijos, este sistema de evaluación del desgaste no pudo ser aplicado y se tuvo que establecer un nuevo sistema. El sistema de evaluación de desgaste para cortadores fijos fue desarrollado por el Subcomité de Barrenas de Perforación de la IADC en 1987, y revisado en 1991. La tarea de evaluar y clasificar el desgaste de las barrenas representa un punto de gran importancia en aspectos clave para las operaciones de perforación: las revoluciones por minuto; la hidráulica y el peso sobre barrena que influyen en su rendimiento; para aprovechar al máximo su vida útil y así seleccionar mejor el tipo de barrena idóneo para la formación que se va a perforar.

El sistema de evaluación de desgaste puede ser utilizado para todas las barrenas de conos, incluyendo a las de diamante natural (ND), de compactos de diamante policristalino (PDC), de diamante policristalino térmicamente estable (TSP), barrenas impregnadas, coronas y otras barrenas que no son de rodillo y que no utilizan el diamante como elemento cortador. La tabla de evaluación de desgaste adoptada por la IADC incluye todos los códigos necesarios para analizar el desgaste tanto de barrenas de conos como de barrenas de cortadores fijos.

PROBLEMAS MÁS COMUNES EN LAS BARRENAS - III

Geometría del agujero. En función de la experiencia, en ciertas situaciones como la de empezar a desviar a un pozo, es necesario utilizar condiciones de operación no tan recomendables como el peso sobre barrena, revoluciones por minuto, la utilización de sartas navegables para aumentar, disminuir o mantener ángulo. En estos casos el desgaste prematuro de la barrena es inevitable, por lo que la experiencia de campo es indispensable para detectar el desgaste que se está ocasionando. 

Manejo – Transporte. Otro factor no menos importante de desgaste de las barrenas es su manejo y transporte. Sin importar el tipo de barrena, de conos o de diamante, debe tratarse bajo ciertos cuidados: 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. En ese caso se debe anotar su número de serie, así como su tipo y su diámetro; revisarla en busca de daños que le pudieron haber ocurrido en tránsito y finalmente inspeccionar su interior para determinar si hay objetos extraños que pueden obstruir las toberas.

PROBLEMAS MÁS COMUNES EN LAS BARRENAS - II

Velocidad de rotación. La velocidad de rotación suele expresarse con el término “RPM”, o sea Revoluciones Por Minuto. La alta velocidad de rotación, por sí sola, no limita el funcionamiento de las barrenas, principalmente a las de diamante, ya que por su diseño pueden ser usadas como motor de fondo o turbina. En cuanto a las barrenas de conos hay algunas especiales para altas velocidades de rotación; sin embargo, hay otros factores que imponen un valor práctico máximo de RPM en ciertas aplicaciones. Las causas de la limitación son la sarta de perforación y el mecanismo impulsor. Para evitar velocidades críticas debe usarse el sentido común: la velocidad de rotación más adecuada es aquella que produzca un máximo ritmo de penetración, pero sin causar problemas. 

Debe observarse que en formaciones blandas el aumento de la velocidad de rotación resulta en un aumento proporcional del ritmo de penetración. Es posible que en algunas formaciones más duras ocurra lo contrario debido a que los dientes o cortadores no pueden perforar la roca si se sobrepasa cierto límite de velocidad de rotación y se afecte así el desgaste de las barrenas. Un caso particular son las barrenas de conos diseñadas para ser usadas con motor de fondo o turbina. En estas condiciones la velocidad de rotación es alta (los motores de fondo, dependiendo de su diámetro, tipo, gasto, marca etc., pueden dar una velocidad de rotación de 50 hasta 600 rpm, mientras que las turbinas pueden dar una velocidad de rotación mayor a 1000 rpm), y el diseño específico consiste en mejoras en el sistema de rodamiento e hidráulica; recubrimiento de carburo de tungsteno para proteger de la abrasión las piernas; y mantener el sello durante condiciones de carga extrema: sello y grasa para operar en condiciones de alta temperatura, permite operarlas con seguridad. Limpieza en el fondo del pozo. 

La limpieza de fondo es también uno de los puntos que afectan el desgaste de las barrenas debido a que el fluido de perforación limpia el pozo al desalojar los recortes. De esta manera evita que la barrena se embole y se deban usar entonces otros parámetros de perforación. También enfría los dientes o cortadores para que permanezcan a menor temperatura; efectúa, además, el enfriamiento y lubricación de la barrena y evita el desgaste por exceso de temperatura.