UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADORFACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL

ESCUELA DE INGENIERÍA EN PETRÓLEOSFLUJO DE FLUIDOS EN MEDIOS POROSOS II

Profesor: Ing. Iván BedoyaNombre: Leines Artieda Joseph Fecha: 2013-09-24Curso: Séptimo

LA TECNOLOGÍA EN BROCAS CONTINÚA AVANZANDO

La intensa competencia estimula la innovación

Avances en el diseño de la broca se está haciendo en todos los frentes. Las mejoras van desde grandes cambios en el diseño por mejores técnicas de fabricación. Algunos objetivos de los nichos de mercado es buscar resolver problemas específicos, otros tienen objetivos más amplios. Algunos tienen por objeto mejorar las tasas de penetración, mientras que otros tratan de mejorar la longevidad. Los operadores son los beneficiarios últimos, porque obtienen mejores pozos perforados de calidad en menos tiempo, reduciendo los costos de tiempo de equipo al tiempo que mejora el tiempo de comercialización.

Las principales innovaciones

Con un nuevo diseño híbrido, la broca Baker Hughes Kymera intenta combinar las ventajas de las brocas compactas de diamante de policristalino (PDC) con la tecnología de las brocas de cono de rodillo. Orientación de las zonas de transición donde vetas duras están intercaladas con las de resistencia a la presión normal, las estructuras de corte de doble acción de las brocas Kymera incrementa la tasa de penetración (ROP), mientras que la reducción de peso sobre la broca es requisito. Según la compañía, esto le da un mejor control direccional y maniobrabilidad. Lo más importante, los nuevos ejercicios de diseño con menos vibración axial y de torsión (stick-slip), que mejora la estabilidad, vida de la broca, y la eficiencia de la perforación.

Los resultados hasta la fecha han superado las expectativas, con una sola broca se corren en duras e intercaladas aplicaciones. En Bolivia, ROP aumentó un 460% durante la perforación de un extra de 270% de material de archivo sobre el desempeño anterior en la zona, el ahorro de más de $ 3 millones. Un beneficio significativo de una mayor vida de la broca es la eliminación de los viajes y la reducción de vibraciones. Cuando el tiempo no productivo (NPT) se reduce en grandes bloques por menos viajes, este ROP trasciende como el principal contribuyente a la eficiencia de la perforación y la reducción de costos.

Brocas Smith, una empresa Schlumberger, ha presentado su nueva tecnología de Stinger cónica de diamante. Esta característica consiste en un elemento de diamante muy dura, cónica apuntando directamente hacia abajo en la roca y situado en el centro de la broca. Debido a que la velocidad de rotación de los cortadores de PDC convencionales disminuye con su proximidad al centro de la estructura citando, que son menos eficaces en la eliminación de roca desde el centro de la perforación, especialmente en formaciones duras. El Stinger resuelve este problema mediante la trituración de la roca en el centro de bits en lugar de tratar de raspar.

Diseñadores de brocas acortan las hojas que tienen los cortadores de las brocas PDC de centro baja velocidad. La ausencia de estos cortadores permite una tensión de la columna de alivio de roca a desarrollar durante la perforación, que el centro colocado elemento Stinger aplasta y fracturas

continuamente, mejorando así la eficiencia de la perforación. Además, el Stinger  ayuda a minimizar la inestabilidad de brocas. Esto mejora la calidad del pozo y reduce la tensión en los componentes de la sarta de perforación, aumentar la confiabilidad BHA. En pruebas de laboratorio, se obtuvo un aumento del 70% en la eficiencia de corte en comparación con los diseños convencionales de brocas. La tecnología Stinger  se puede aplicar a cualquier diseño de diente de cortadores  fijos. Recientemente, una Broca SHARC Smith Bits con tecnología Stringer  entregó 46% mejora a ROP sobre la experimentada en los pozos vecinos de perforación, estratos abrasivos muy duros. El elemento Stinger creó una columna de roca aliviado el estrés inmediatamente delante del epicentro de la broca, la mejora de la eficiencia de corte del cortador del centro. En una formación de transición dura con areniscas duras cuya resistencia a la compresión no confinada oscilado entre 25,000 psi y 30.000 psi, un Stinger equipado PDC bits ROP aumentó 14% en un ser perforado y con un motor de fondo de desplazamiento positivo y 15 º sub dobladas. A pesar de que en el modo de rotación del elemento punzante estaba describiendo una trayectoria circular, su exterior resistente de diamantes le permitió aplastar la roca delante de los cortes centrales sin problemas. Peso sobre la broca- Rango de 30.000 lbf a 50.000 lbf en el broca punzante- equipada fue capaz de mitigar el desgaste por la pre-trituración de la roca.

Beneficios Combinados

Baker Hughes ha presentado la plataforma de Talon Hughes Christensen de brocas PDC de alta eficiencia. Diseñado con el proceso de revisión de la solicitud de perforación DART, la nueva oferta de características StaySharp (permanecer sostenido) tecnología patentada de corte diamante pulido que la compañía dice que mejora la vida a cargo de la reducción de la fricción y la temperatura asociado acumulación en la superficie de corte. Este cortador reduce el embolamiento produciendo recortes más pequeños, lo que maximiza la evacuación de corte de la cara de la herramienta. StaySharp cortador también incorporan la mejora de los materiales y procesos de fabricación de diamantes, y los nuevos diseños de interfaz para ofrecer un mejor y general ROP e imágenes mediante la reducción de picar como el cortador revestido. Las brocas Talon PDC incorporan el uso totalmente mapeado y ranuras divergentes no deseadas para incrementar la eficiencia hidráulica, especialmente efectiva en situaciones de baja potencia hidráulica. Una versión de cuerpo de acero está disponible. El Talon 3D de las brocas PDC incluyen revestimiento duro StayTough (mantenimiento fuerte) que reduce la erosión del cuerpo de la broca y aumenta la durabilidad. Esta consiste en la aplicación de recubrimiento de metalurgia avanzada que ofrece tres veces la resistencia al desgaste de recubrimiento duro no apropiado, y se puede reparar para prolongar la vida de la broca. El tratamiento de duración de la empresa permite poner pedacitos de acero en el cuerpo de la broca proceso que se lleva a cabo con éxito en los mismos ambientes de perforación como en la matriz del cuerpo de la broca.

Mejoramientos de la efectividad del diseño con nuevos software

Una nueva aplicación para elementos endurecidos es encontrada en el tratamiento de Varel’s EdgeGuard (ProtegeBordes) de sus brocas cónicas rodantes. Aplicables para todas las compañías de la línea cónica rodante, el tratamiento adiciona elementos endurecidos a la parte superior del calibre de la broca (shirttail) que protege el fondo y los bordes delanteros de la parte superior del calibre de la broca. Esto suma significativamente a la vida de la broca mientras se protege las áreas de los cojinetes y los sellos. Varel ha adicionado consistencia y velocidad a sus capaces diseños tradicionales con su nueva plataforma de software llamada SPOT-DN.Haciendo un mejoramiento en su previo y exitoso programa SPOT, la compañía dice que el SPOT-DN puede integrar daros de registros eléctricos por wireline para producir modelos simulados de desempeño de diseños de broca propuestos. Enfocándose en objetivos específicos de pozo, aplicaciones y sistemas de perforación, los ingenieros de Varel pueden conectar cambios específicos de diseño con sus implicaciones en las variables de eficiencia en la perforación. Prácticamente cualquier condición puede ser simulada

utilizando la nueva plataforma, ahorrando tiempo y produciendo diseños de brocas a medida para una aplicación específica. De acuerdo con la compañía, el nuevo software ya ha dado sus frutos en la mejora de diseños de su línea de brocas de su cuerpo de acero con un mejor manejo del torque, mejora el control direccional y un ROP más rápido. La estabilidad de la broca ha sido mejorada destinada a reducir las vibraciones destructivas que roba la eficiencia a la broca.

El Corazón Del Mercado

La broca MegaForce de Halliburton está construida alrededor de una plataforma superior que es la matriz del cuerpo PDC. Utilizando diseños específicos de la aplicación, la broca tiene como objetivo proporcionar un mayor ROP, la estructura de corte más robusta y el menor costo por pie. La nueva línea cuenta con tecnología PDC SelectCutter de la compañía para la máxima resistencia a la abrasión, con una pérdida mínima de diamante.Selecciona cortadores para alcanzar sus objetivos a través de la resistencia de alto impacto que disipa la fuerza dinámica en todo el corte, y la integridad mecánica térmica que permite a los cortadores a aguantar el calor de fricción que generan durante el proceso de perforación. Ambos atributos ayudan a mantenerse nítida más tiempo.

Halliburton ha usado el equilibrio de la fuerza probado al campo en sus diseños de la broca durante varios años. Con el equilibrio de la fuerza del multinivel, la colocación se optimiza, aumentando la estabilidad de la broca y estructura de la eficiencia de corte. Analizando fuerzas en cortadores contiguos durante la perforación de la zona de transición, los ingenieros han determinado la posición óptima de cortadores de todos los brazos para minimizar cualquier desequilibrio. Esta técnica causa una vibración reducida y penetración eficiente.

Megaforce cuentan con brocas que utilizan un avanzado sistema hidráulico dirigido, micro-inyectores de dirección para optimizar el flujo de fluido a través de la superficie de la broca. Las microboquillas reducen un poco el embolamiento a través del movimiento del fluido al tiempo que proporciona un impulso a la eliminación y el transporte de los cortes. Los nuevos brocas utilizan una matriz de carburo de tungsteno avanzada para minimizar el desgaste y proporcionar un mejor soporte a los cortadores. Una longitud de vástago optimizada da un mejor control direccional, disminuye la distancia de la broca para doblarse, y ofrece una fuerza de torsión consistente

El diseño innovador del cortador extiende la vida de corrida

Nuevas brocas Smith ONYX 360 rodante PDC los cortadores giran a medida que perforan para exponer toda la circunferencia de la fresa a la formación. Los tradicionales cortadores fijos utilizan 10% a 40% del borde de corte para destruir la roca, mientras que los cortadores rodantes utilizan 100% del filo de corte. El desgaste abrasivo se distribuye de manera más uniforme, y la cortadora mejora la disipación térmica para proteger la integridad de la estructura de diamante.

No todos los cortadores tienen que girar. La ingeniería de las brocas Smith permiten identificar cuáles cortadores fijos necesitan ser reemplazados y optimizar la orientación y la colocación de las cuchillas rodados en cada hoja de las brocas. Criterios incluyen identificar primero los cortadores que experimentan mayor desgaste. A continuación, el análisis de las fuerzas de corte que generan la rotación. La simulación de las ideas identifica el número de cortadores rodantes necesarios y su colocación para garantizar el mejor resultado en una variedad de escenarios de perforación y tipos de formación

En las pruebas de laboratorio con formaciones de prueba de granito confinado de 30 000 psi resistencia a la compresión, cortadores fijos primas requeridas aumentos dramáticos de peso sobre la barrena (WOB) para mantener constante ROP y la insuficiencia terminal de experiencia en menos de 100 pases. ONYX 360 cortadores requiere la mitad de la cantidad de WOB y todavía estaban cortando después de 600 pases.

Rendimiento de laboratorio ha sido replicado en el campo, la perforación de formaciones altamente abrasivos mientras que la entrega significativamente mayor ROP y durabilidad. Un poco PDC equipada con cortadores ONYX 360 de rodadura se ha ejecutado en un granito de lavar bien en Oklahoma para probar el cortador rodante es potencial para reducir los costos de perforación. la broca perforó el zapato carcasa y luego hizo 1.562 pies (476m) de orificio horizontal a través de la sección de depósito de abrasivo a 24,8 ft / hr (7.6m/hr). Los necesarios siete bits laterales adicionales convencionales fijos cortador PDC con varios cargos hoja. La broca ONYX360 perforó 57% más de material de archivo que entonces más larga ejecución posterior de 996 pies (304 m) y alcanzó 44% mayor ROP en comparación con la broca PDC normalizada más rápida.