Barrenas PDC

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