Barrenas Corregido y Ampliado 2011

8/2/2019 Barrenas Corregido y Ampliado 2011

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01/04/2011 ING.RAFAEL VIASRODRGUEZ 1

BARRENASIPNCIENCIAS DE LA TIERRAAPUNTES PARA LA CLASE

PLANEACION DE LAPERFORACIN


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IntroduccinLA BARRENA ES LA HERRAMIENTA CLAVE

PARA LA PERFORACIN:SU CORRECTASELECCIN Y LAS CONDICIONES

OPTIMAS DE OPERACIN SON LAS DOSPREMISAS ESENCIALES PARA LOGRARXITO EN EL PROCESO. SE DEBENEXAMINAR ADECUADAMENTE LAS

CONDICIONES DE LA FORMACIN QUESE PRETENDE PERFORAR Y EL EQUIPODISPONIBLE.


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DEFINICIN

BARRENA ES LA HERRAMIENTA DE CORTELOCALIZADA EN EL EXTEMO INFERIOR DE LA SARTADE PERFORACIN QUE SE UTILIZA PARA CORTAR O

TRITURAR LA FORMACIN DURANTE EL PROCESO DEPERFORACIN ROTATORIA


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INFORMACIN REQUERIDA.LA EVALUACIN DEL DESGASTE DE LAS BARRENAS

PREVIAMENTE EMPLEADAS.

LOS RENDIMIENTOS OBTENIDOS EN POZOS VECINOS.LOS REGISTROS GEOFSICOS DE POZOS VECINOS Y DEL MISMO

POZOLOS DATOS SISMICOS DEL AREA.EL SOFTWARE ESPECIALIZADO EN CLCULO Y ANLISIS PARA LA

SELECCIN.LAS PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DE PERFORACIN.LAS TABLAS E INFORMACIN GEOLGICALOS CATLOGOS DE BARRENAS.LOS BOLETINES SOBRE LAS CARACTERSTICAS DE LAS

BARRENAS

LAS TABLAS COMPARATIVAS DE BARRENASLAS CLASIFICACIONES DE LAS BARRENAS (IADC.-INTERNATIONAL

ASSOCIATION OF DRILLING CONTRACTORS)


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PRINCIPIOS.-

PARA REALIZAR LA PERFORACIN, LAS BARRENAS FUNCIONAN CON BASE ENDOS PRINCIPIOS ESENCIALES:

FALLAR LA ROCA VENCIENDO SUS ESFUERZOS DE CORTE Y DE COMPRESIN.

EL PRINCIPIO DE ATAQUE DE LA BARRENA SE REALIZA MEDIANTE LA

INCRUSTACIN DE SUS DIENTES EN LA FORMACIN Y POSTERIORMENTE ENEL CORTE DE LA ROCA AL DESPLAZARSE DENTRO DE ELLA; O BIEN,MEDIANTE EL CIZALLAMIENTO GENERADO POR LOS CORTADORES DE LABARRENA Y QUE VENCEN LA RESISTENCIA DE LA ROCA.

DE AH QUE SE DISTINGUEN DOS TIPOS FUNDAMENTALES DE BARRENAS:

DE DIENTES

DE ARRASTRELA FORMA DE ATAQUE DEPENDER DEL TIPO Y CARACTERSTICA DE LA ROCA

QUE SE DESEA CORTAR, PRINCIPALMENTE EN FUNCIN DE SU DUREZA.


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Tipos de Barrenas Barrenas tricnicas.- Tienen tres conos cortadores quegiran sobre su propio eje. Varan de acuerdo con su

estructura de corte, y pueden tener dientes de acerofresado o de insertos de carburo de tungsteno, estasbarrenas adems tiene un jet que se le llama tobera y

consiste en un agujero que enva el fluido deperforacin a alta velocidad contra el fondo del pozopara remover y levantar las partculas a medida que labarrena afloja el terreno. La estructura de corte, estmontada sobre cojinetes (baleros),los cuales corrensobre pernos, estos pueden ser de balines y rodillos, oslo de balines, de balero sellado y de chumacerasellada.


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Tipos de Barrenas El espacio permitido a los diferentes componentes depende del

tipo de formacin que perforar. Las barrenas paraformaciones blandas, que requieren poco peso, tienen loscojinetes ms pequeos, menor espesor de conos y la seccinde las patas ms delgada que la de las barrenas paraformaciones duras. Esto permite ms espacio para dientes

largos. Las barrenas para formaciones duras, que debenperforar bajo grandes pesos, tienen elementos de corte msrobustos, cojinetes ms grandes y cuerpos ms vigorosos.Una accin ms efectiva para incrementar la penetracin enformaciones blandas, se obtiene con la excentricidad de losejes de los conos. Los conos para formaciones duras deben

estar ms cerca de un movimiento circular y, por lo tanto,tienen muy poca o ninguna excentricidad.


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Tipos de barrenas CODIGO IADC (ASOCIACIN INTERNACIONAL DE

CONTRATISTAS DE PERFORACIN) PARA BARRENASTRICNICAS.- Cada compaa fabricante de barrenastiene sus propios diseos con caractersticasespecficas por eso esta asociacin ha clasificado,seleccionado y estandarizado el uso de las mismas de

acuerdo a un cdigo. Se clasifican de acuerdo con eltipo (dientes de acero o de insertos), la clase deformacin para la cual fueron diseadas (en trminos deserie y tipo), las caractersticas mecnicas, y en funcindel fabricante. Para evitar confusin entre los tipos de

barrenas equivalentes en relacin con sus distintosfabricantes la IADC cre el sistema, de clasificacin deTRES DIGITOS.


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Tipos de barrenas DIGITOS DEL CODIGO IADC.- Primer digito.-Identifica el tipo de estructura de corte y

tambin el diseo de la estructura de corte con respectoal tipo de formacin, como se relaciona a continuacin: 1.- Dientes fresados para formaciones blandas. 2.- Dientes fresados para formacin media. 3.- Dientes fresados para formacin dura. 4.- Dientes de inserto de tungsteno para formacin muy

blanda. 5.- Dientes de inserto de tungsteno para formacin

blanda. 6.- Dientes de inserto de tungsteno para formacin media. 7.- Dientes de inserto de tungsteno para formacin dura. 8.- Dientes de inserto de tungsteno para formacin extra

dura.


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Tipos de barrenas CODIGO IADC.- Segundo Digito.- Identifica el grado de dureza de la

formacin en la cual se usara la barrena. Varia de suave a dura,

como se relaciona a continuacin: 1.-Para formacin Suave 2.-Para formacin media suave. 3.-Para formacin media dura. 4.-Para formacin dura.

Tercer Digito.- Identifica el sistema de rodamiento y lubricacin dela barrena en ocho clasificaciones:1.- Con toberas para lodo y balero estndar.2.- De toberas para aire y/o lodo con dientes diseo en T y

balero estndar.3.- Balero estndar con proteccin en el calibre.

4.- Balero sellado autolubricable5.- Balero sellado y proteccin al calibre.6.- Chumacera sellada.7.- Chumacera sellada y proteccin al calibre.8.- Para perforacin direccional


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Tipos de barrenas BARRENAS DE CORTADORES FIJOS.-Las

barrenas de diamante tienen un diseo muyelemental A diferencia de las tricnicas,carecen de partes mviles. Normalmente elcuerpo fijo de la barrena puede ser de acero o

de carburo de tungsteno (matriz) o unacombinacin de ambos. Son fabricadas condiamante natural o sinttico. La dureza extremay la alta conductividad trmica del diamante lo

hacen un material con alta resistencia paraperforar en formaciones duras a semiduras.


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Tipos de Barrenas Las barrenas de diamantes, a excepcin de las

barrenas (PDC.-diamante policristalino),no usantoberas de lodo. Estn diseadas de tal manera que elfluido de perforacin pueda pasar a travs del centro dela misma, alrededor de la cara de la barrena y entre los

diamantes por unos canales llamados vas de agua ode circulacin, estas tienen dos configuracionesbsicas el flujo contramatriz y el flujo radial.

Esta barrena corta la roca por friccin y compresin.Por lo general entre ms dura y ms abrasiva sea laformacin, ms pequeo ser el diamante que se debeusar en la barrena.


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Tipos de barrenas

CODIGO IADC Para barrenas de cortadores fijos.- Incluyen los tipos:Diamante natural, Compactos de diamante Policristalino (PDC) o deDiamante Trmicamente estable (TSP). Este cdigo consiste encuatro caracteres.-UNA LETRA Y TRES NUMEROS que describensiete caractersticas bsicas:

1.- Tipo de cortadores 2.- Material del cuerpo de la barrena 3.- Perfil de la barrena 4.- Diseo Hidrulico para el fluido 5.- Distribucin del flujo

6.- Tamao de los cortadores. 7.- Densidad de los cortadores. Este cdigo a diferencia del que se vio para barrenas triconicas no

se relaciona con la formacin a perforar.


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Tipos de barrenas Barrenas de Diamante Natural.- El uso es limitado en la actualidad

salvo en casos especiales para perforar formaciones muy duras, ycortar ncleos de formacin con coronas de diamante natural. Otrouso practico es la aplicacin de barrenas desviadoras (side track),para desviar pozos en formaciones muy duras y abrasivas, losdiamantes utilizados para este tipo de barrenas son redondos,pero de forma irregular.

Barrenas de Diamante Trmicamente estable (TSP) Son usadaspara perforar rocas duras como caliza dura, basalto y arenas finasduras. Son un poco ms usadas para la perforacin convencional

que las de diamante natural. Sin embargo su uso es restringidodebido a la dificultad que presentan en la hidrulica, adems segeneran altas torsiones. Se usan como estructura de corte,diamante sinttico en forma de tringulos pequeos no redondos.


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Tipos de barrenas Barrenas de compacto de Diamante Policristalino

(PDC).- Su diseo de cortadores est hecho condiamante sinttico en forma de pastillas (compactode diamante) , montadas en el cuerpo de loscortadores de la barrena, pero a diferencia de las

barrenas de diamante natural y las TSP, su diseohidrulico se realiza con un sistema de toberas paralodo, al igual que las barrenas tricnicas. Elmecanismo de corte de las barrenas PDC es por

arrastre, es la ms usada actualmente. Estasbarrenas pueden ser rotadas a altas velocidades,utilizadas con turbinas o motores de fondo, condiferentes pesos sobre barrena.


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Tipos de barrenas Una desventaja de este tipo de barrena son los

problemas de acuamiento en formaciones deleznablesy en pozos en donde se debe repasar el agujero porconstantes derrumbes de la formacin. Una secuencialgica para la seleccin adecuada de una barrena PDC

contempla los siguientes pasos: Obtener informacin de los pozos prospecto. Seleccionar la estructura de corte, cuerpo y perfil de

la barrena.

Elaborar anlisis econmicos. Seleccionar el diseo hidrulico


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Tipos de barrenas BARRENAS ESPECIALES.-

Barrenas Desviadoras Barrenas Monocnicas Barrenas Especiales.-

Barrenas para perforar con aireBarrenas AmpliadorasBarrenas para corte de T.R.Barrenas especiales para perforar Diam. GrandesBarrenas especiales para perforar Diam. Pequeos.

El desgaste de una barrena tambin tiene que evaluarse ypara eso IADC estableci un cdigo como puede versems adelante.


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Tipos de barrenas Para la seleccin de barrenas se deben considerar los

siguientes criterios: Objetivo de la Perforacin Rendimiento.-mxima cantidad en metros en un tiempo de

rotacin aceptable. Direccional.-

Economa.- nfasis en los costos Anlisis histrico. Fluidos de perforacin Energa hidrulica. Restricciones en la Perforacin.

Limitaciones del peso sobre la barrena. Pozos profundos Tipo de roca


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Tipos de Barrenas Sistemas de Rodamiento.- Existen tres diseos

principales: Estndar con rodillos y balines

Autolubricados con rodillos y balines. De friccin autolubricados El sistema depende de la economa de

aplicacin, y en funcin del lugar donde debernser empleados.


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TOBERAS Es una parte muy importante de la barrena, sin

ellas puede que la barrena no funcione bien.Las toberas sirven para circular fluido el cual enprimer lugar lleva el recorte a la superficie y ensegundo limpia la formacin debajo de la

barrena. Las toberas tienen dos objetivos:

1.- Toberas convencionales que dirigen el fluido alos cortadores.

2.- Toberas Jet que dirigen el fluido hasta elfondo del pozo.


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TOBERAS Un problema que se tiene es crear erosin en la

formacin con las toberas, esto se puede prevenirdando los cambios en la direccin del lodo enforma gradual, la aceleracin del lodo debe serincrementada gradualmente.

La mayora de las toberas son construidas decarburo de tungsteno para minimizar la erosin.

Las toberas deben ser reemplazadas fcilmente;

sus tamaos son menores a la unidad depulgada, y su rango varia desde pequeas de5/32 a muy grandes de 32/32.


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O S


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TOBERAS

Lo ltimo en limpieza de las barrenas es usar 4toberas, una de ellas central ya que ayuda atener ms limpieza.

Las estadsticas han demostrado que seincrementa la velocidad de penetracin de un15 a un 17 % particularmente en formaciones

suaves o plsticas. Las barrenas fabricadas para usar aire tienen

toberas especiales diseadas para eso.


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SISTEMA DE BALEROS LUBRICADOS

Se usan varios sistemas de lubricacin en lasbarrenas con el fin de proteger los baleros. Al principio se usaba el mismo lodo como

lubricante pero se observo que contena slidos y

la barrena se desgastaba ms rpido. Ahora se utilizan grasas especiales. Hay dos tipos de lubricacin:

La lubricacin de baleros normal sin sello, lo cual no

previene el desgaste y el balero sellado el cual si lopreviene. Las estadsticas han demostrado queestas duran 30 % ms.


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D t d l B


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Desgaste de la Barrena

Es muy importante conocer el desgaste de laBarrena con el fin de evaluar el ltimo segmentodel pozo perforado y tambin para poderseleccionar la siguiente barrena para el siguiente

segmento a perforar. Hay observaciones cualitativas que se pueden

hacer con una inspeccin visual:


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D t d l B


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Desgaste de la Barrena Una medida muy importante cuantitativa es medir

la barrena con un calibrador; esta se reporta en32 avos.de pg.


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Desgaste de la Barrena

El desgaste en los dientes es una consideracinimportante en la seleccin de las barrenas.

El desgaste solo se refiere a un desgaste uniformedel diente y no nada anormal (tal como una rotura).

Se mide en octavos de la condicin original.- To.-sin desgaste; T1.-1/8 ; T2.- 2/8 ; T3.- 3/8 ; T4.- 4/8 ;

T5.-5/8 ; T6.- 6/8 ; T7.- 7/8 ; T8.-8/8. Algunas otrasnotaciones se usan para describir una condicinespecial de desgaste. La formacin con T1,T2,T3tiene un nivel bajo de abrasividad.


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D t d l B


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Desgaste de la Barrena CONDICIN DE BARRENA NOTACIN.

Diente Roto (broken teeth) BT Embolada (Balled Up) BU Cono Desgastado(Cone Dragged) CD

Nucleado ( Cored ) CR Prdida de material(lost compacts) LT Fuera de Centro (Off- center) OC Desgaste Redondo (Rounded gauge) RG Desgaste uniforme (Uniform wear) UW Desgaste Fuera de calibracin WG

B l


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Baleros Sirven para soportar las cargas impuestas a la barrena. El desgaste de estos es importante para futuros

trabajos, estos se evalan en octavos de uso. Por ejemplo un grado B-3 indica que 3/8 de la vida del

balero se gasto; sin embargo esto es subjetivo.

El IADC establece algunas guas que sirven comoreferencia: Vida del balero Codigo

1/8 B1 2/8 B2 3/8 B3 4/8 B4 Etc. 8/8 B8

Baleros


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Baleros

El IADC ha establecido otras abreviaciones

relacionadas con las condiciones del balero: Roles Rotos (Broken Rollers) BR Prdida de Balines(Lost Bearings) LB Perdida de Roles ( Lost Rollers) LR Sello efectivo(Seals effective) SE Falla de Sello(Seal Failure) SF Sello Cuestionable(Seals questionable) SQ


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CONVERSIN DE BARRENAS.


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Costos de Perforacin


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Costos de Perforacin. El Costo Total es la Suma de 3 costos:

Costo de la Barrena Costo del Viaje Costo del Equipo. Entre el tiempo que se requiere para perforar Y

pies.$/ft = Cb + CrTr + CrTt

---------------------------

YDonde: $/ft = Costo por pie (dlls)Cb = Costo de la Barrena (dlls)

C t d P f i


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Costos de Perforacin

Cr = Costo del Equipo ( dlls/hr ) Tt = Tiempo de Viaje ( hr ) Tr = Tiempo de Rotacin ( hr ) Y = Pies perforados ( pies )

PROBLEMAS


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ING RAFAEL VIAS

FIN DE TEMA

GRACIAS

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