brocas de perforacion ok

7/31/2019 Brocas de Perforacion Ok

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Las brocas tambin denominadas mechas, son laherramienta de corte localizada en el extremo inferior de lasarta de perforacin, cuya funcin principal es cortar otriturar la formacin durante el proceso de perforacinrotatoria. Lo anterior se basa en dos principios esenciales:fallar la roca venciendo sus esfuerzos de corte y decompresin.

El principio de ataque de la barrena se realiza mediante la

incrustacin de sus dientes en la formacin yposteriormente en el corte de la roca al desplazarse dentrode ella; mediante el cizallamiento generado por loscortadores de la broca y que vence la resistencia de la roca.


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Constan de aspas con cortadores fijos que son integralescon el cuerpo de la broca y rotan como una unidad conla sarta de perforacin.

Las caractersticas de diseo de estas brocas incluyen elnmero y forma de las aspas cortadoras o piedras, eltamao y localizacin de los canales de agua, as comola metalurgia de la broca y sus elementos de corte.

Este tipo de brocas de cortadores fijos son ideales paraformaciones extremadamente duras de gran espesor, loque permite economizar dinero a pesar de su grancosto.


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PARTES:Cono: Imparte estabilidad a la broca.

Nariz: Es la primera parte de la broca que encuentralos cambios de las formaciones.

Flanco: Es la seccin situada entre la nariz y elcalibre, proporciona cierto grado de estabilidad y sulongitud suele depender de la concentracinnecesaria de cortadores

Calibre: Parte externa de la broca la cual define eldimetro del pozo.


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TSP (Termally Stable Profile):

Se usan para pozos de altas temperaturas (350F a

900F) o profundos. Este tipo de brocas tienen unaventaja sobre las brocas de cortadores giratorios y esque no tienen ninguna parte giratoria lo cual norequiere el uso de cojinetes. Esto es especialmente

importante en pozos de dimetros pequeos.


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PDC (Policristalino de Diamante Compacto):


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Consiste en un cuerpo y una corona donde se colocanestratgicamente los cortadores. Su clasificacindepende del tipo de material del cuerpo, clases de

formacin a perforar y el perfil de la estructura decorte.

Estas brocas se desarrollan para perforar formacionessedimentarias blandas que antes se perforaban conbrocas de dientes y con conos con insertos blandos. Enestas formaciones blandas las brocas PDC han logradoratas de penetracin hasta 3 veces mas altas que conbrocas de conos.

Este tipo de broca cizalla la formacin tal como lostornos desbastan el metal, penetran la roca triturndolay resquebrajndola lo cual se logra aplicando alto WOBpara comprimir la formacin hasta que falle.


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Clasificacin Segn el Material del Cuerpo:

Cuerpo de Acero: Son ms resistentes que las de cuerpode matriz a altas cargas de impacto y de torsin. Tieneuna rosca macho la cual la conecta directamente con lasarta sin necesidad de soldadura. Es menos resistente a

la erosin.

Cuerpo de Matriz: Se fabrican por medio del proceso defundicin donde se infiltran partculas de Carburo de

Tungsteno, ste es ms resistente a la erosin que elacero por tanto son preferidas cuando se necesitaperforar durante un periodo extenso.


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DIAMANTE NATURAL


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Las brocas de Diamante Natural estn hechas deCarburo de Tungsteno y Diamante, lo que permite unalto rendimiento en operaciones de perforacin conmotores o turbinas de fondo.

Son usadas en lodos base aceite, lodos base agua enformaciones no hidratadas, cuando se perfora a altasvelocidades, en altas temperaturas mayores a 300F, ensecciones que requieren poco peso sobre la broca, enperforacin Direccional y tambin se pueden emplearen formaciones ancianas tales como el periodoDevnico.

Su mecanismo de corte se realiza por medio del arrastre,la broca avanza abriendo surcos dentro de la formaciny luego triturndola pero sin cizallarla, esto se logramediante la combinacin de Diamantes Naturales ysintticos ubicados en las crestas de matriz de Carburosy Tungstenos.


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La broca es un elemento cortador usado para perforarpozos de petrleo y gas, la cual perfora la formacin amedida que se le hace rotar, aplicndolesimultneamente peso para que sus elementoscortantes vayan demoliendo y cortando la roca.

Este tipo de brocas tienen dos o ms conos quecontienen elementos de corte, los cuales rotan sobre el

eje del cono mientras la broca rota en el fondo del pozo.

Aunque la mayora son de tres conos hay diseos debrocas con dos y cuatro conos.


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BROCAS TRICONICAS:

Es el tipo de broca mas utilizado en las operaciones de

perforacin rotaria, este tipo de broca est disponiblecon una gran variedad de diseos y es apropiada parauna gran variedad de formaciones. Tienen 3 conos loscuales se van interfiriendo y luego limpiando entre s,con filas de cortadores en cada cono.

Poseen tambin boquillas, las cuales se encuentranposicionadas encima de cada cono, sonreemplazables y pueden ser instaladas en variostamaos, siendo mayor la velocidad del lodo por laboquilla a medida que sta es ms pequea (lostamaos de las boquillas se expresan en treintaidosavosde pulgada). Si no se instala una boquilla, se conocecomo boquilla abierta o full open .


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Partes:

Cono: Es el lugar donde se coloca la estructura de corte.De acuerdo a la agresividad, tamao y tipo de laformacin, esta estructura cortadora estar compuestapor un mayor o menor nmero de insertos o dientes. El

diseo del cono depende del nmero y alineacin de lasfilas de dientes o insertos de corte.

Cojinetes: Es el elemento que le permite el movimientoal cono, para su diseo se debe tener en cuenta lavelocidad de rotacin (rpm) y el peso sobre la broca.


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Sello: Elemento que no permite el contacto entre elfluido de perforacin y la parte interna del cono.

Estructura de Corte: el tamao, forma y separacinentre los insertos o dientes afectan la eficiencia orendimiento de la broca segn la dureza de las

formaciones.

Boquillas o jets: son los componentes de la broca pordonde sale el fluido de perforacin. Cada boquilla estposicionada encima de cada cono.


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Los conos son principalmente de dos tipos:

Dientes tallados: Cortadores integrales de acero

De Insertos: Compuesto por carburo de tungsteno(Tungsten Carbide Inserts, TCI)


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The 4th Character IADC code

Manufacturer

Feature and 4th Character Security / DBS Hughes Reed Smith A Air application (journal bearing with air nozzles) A A A

B Special bearing bit Standard ** ATM*

C Centre jet J4 C* JC C

D Deviation control D* A1

E Extended jets (full length) E T* JX E

G Extra gauge / body protection G*, M*, D, SS* M*, D, G JK G, L, D, OD

H Horizontal / Steering Application Hx*, SS*, MM* M* M*

J Jet deflection JD JD BH*

L Lug pads L P* JL L

M Motor application SS*, MM*, M* MAX* M* M*

S Standard steel tooth model TC* A1

T Two cone 2* D D

w Enhanced cutting structure D

X Predominantly chisel toothed inserts - A

Y Predominantly conical inserts CF

Z Other shaped inserts C*


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Tipos de rodamiento:

Sin sello: Estn llenos con grasa, lo que permite que losrodamientos estn expuestos a la fatiga del metal y a laabrasin por slidos, por lo tanto su vida es corta.

Sellados y autolubricados: An existe fatiga del metal,pero la abrasin por slidos se ha eliminado mientras elsello permanece.

Bujes sellados: Tienen una vida ms larga, pero puedehaber desgaste ocasionado por las superficies de metal enla parte inferior de los bujes.


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Requisitos para la operacin:

Las formaciones abrasivas y duras requieren fuerza sobrela broca (WOB). El mayor peso obviamente tendr suimpacto en los rodamientos, de forma que una rotacinms lenta deber ser aplicada, con el fin de no desgastar en

exceso los rodamientos.

Las formaciones ms suaves requieren menor WOB con elfin de lograr una buena penetracin, por lo tanto se puedeaplicar un valor mayor de RPM. Demasiado peso puede enefecto quebrar los dientes o insertos ms largos de lasbrocas usadas en estas formaciones.


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Generalmente la ROP es mayor cuando aumenta WOB yaumenta RPM, sin embargo puede ocasionar efectoscontraproducentes como empacamiento de la broca en

formaciones blandas, desgaste en los rodamientos yrotura de dientes o insertos.


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Desgaste parcial del dimetro (Rounded Gauge)


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Tambin conocidas como coronas tienen dos funciones:perforar el pozo y formar el ncleo.

Por lo tanto es importante tener en cuenta la calidad delncleo, para as evitar los disturbios mecnicos y la invasinde fluidos.

Las caractersticas de las coronas son:

Aletas + estructura de corterea de desalojamiento de recortes (junk slots) + puertosDimetro exterior/pads gageDimetro interno/ Calibre interno


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Partes:Shank: Rosca Estandard (STD), Rosca Heavy Duty (HDT)

Conexin Caja (Box up)Ranuras del cuadro de apriete (Breaker slot)


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Barriles interiores de aluminio acanaladosJunta de seguridad ajustable


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Para estandarizar la numeracin de brocas en los reportes, se ha

establecido el siguiente formato:Numero, condicin (nueva o usada), Numero de corrida.

Ejemplos:

1 Primera Broca Nueva2 Segunda Broca Nueva1R Segunda corrida de la broca 11R2 Tercera corrida de la broca 13U Tercera Broca (usada en otro pozo)4 Cuarta broca Nueva3UR Segunda corrida de la Broca 3 (usada en otro pozo)3UR2 Tercera corrida de la Broca 3 (usada en otro pozo)1R3 Cuarta corrida de la broca 1


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Para seleccionar una broca se deben tener en cuenta

varios tems que hacen parte de una ingeniera bsica:

Evaluacin de brocas usadasUso de los registros de brocaClculos de costosPropiedades de lodos de perforacinEquipo a utilizar

Hidrulica de la brocaRgimen de flujorea total de flujoVelocidad de fluido


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Densidad del lodoCada de presinCaractersticas de la roca:

Resistencia a la compresin Abrasividad Elasticidad

Presin de los poros Pegajosidad Dureza de la roca Esfuerzos compresivos Presin de Overburden Porosidad Permeabilidad Plasticidad


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Calificacin IADC de brocas: Este sistema, denominadodull grading, permite clasificar cada broca una vezusada, sea esta de conos o de cortadores fijos.

Cada compaa es libre de usar esta informacin,creando registros que al ser consultados, dan alperforador informacin sobre los problemas que puedenpresentar las brocas en dada estructura geolgica y as seleccionar una broca, que no vaya a presentar losmismos inconvenientes cuando se est perforando en elrea de donde se sac la broca que dio lugar al registro.


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Evaluacin de desgaste IADC

Externa

Estructura de corte

Interna Caracterstica. Ubicacin

Cojinetes/

SellosCalibre Otra

Caract.

Razn de

Sacar

1 3 4 5 6 7 82

1. Estructura de corte interna2. Estructura de corte externa3. Caracterstica de los cortadores4. Localizacin

5.Rodamiento y sello6. Dimetro7. Otra caracterstica de los cortadores8. Razn de la salida


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DULL GRADING PARA BROCAS DE CONOS

1. Estructura de corte interna (Inner Rows): Reporta lacondicin de las estructuras cortantes que no tocan lasparedes del hueco y que corresponden a las dos terceraspartes internas del radio de la estructura cortante.

2. Estructura de corte externa (outer Rows): Reporta lacondicin de las estructuras cortantes que tocan las paredesdel hueco, correspondiente a la tercera parte externa delradio de la estructura cortante. Se especifica el desgastemediante una escala:

0: Corresponde a ninguna prdida de la estructura cortante (altura del diente o delinserto)

8: Corresponde a prdida total de la estructura cortante (altura del diente o delinserto)


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3. Caracterstica de los cortadores (D): Utiliza un cdigo dedos letras para indicar la caracterstica del desgaste.

4 Localizacin: Donde ocurre la caracterstica de desgaste(L): Se indica con una letra la parte de la cara de la brocadonde ocurri el desgaste registrado en la casilla tres (D)y se considera como cono numero uno el cono cuyoelemento cortante est ms al centro de la broca, losotros conos se cuentan en el sentido de las manecillasdel reloj, estando la broca apoyada en el pin.


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5.Rodamiento y sello (condicin de los conos):Dependiendo del tipo de rodamiento se designa con unacon un cdigo numrico.

6. Dimetro (Gauge): Describe el dimetro de labroca y reporta las reducciones del mismo en 1/16de pulgada, si este no se reduce se indica como (1) o

con la letra (I).


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7. Otra caracterstica de los cortadores: Reporta cualquiercaracterstica adicional a las que ya se tengan listadas.

8. Razn de la salida: Indica el motivo por el cual fueterminada la corrida de la broca y se expresa medianteun cdigo de dos o tres letras.


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DULL GRADING PARA BROCAS DE CORTADORES FIJ

Se registra sus caractersticas de desgaste en las mismasocho columnas que se utilizan para clasificar el desgastede una broca de conos, las particularidades y variacionescon respecto a esta son las siguientes:

1. Estructura de corte interna: Reporta la condicin de lasestructuras cortantes que no tocan las paredes delhueco y que corresponden a las dos terceras partesinternas del radio de la estructura cortante.

2. Estructura de corte externa: Reporta la condicin de lasestructuras cortantes que tocan las paredes del hueco,correspondiente a la tercera parte externa del radio dela estructura cortante.


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3. Caracterstica de los cortadores (D): Se registran igual yutiliza el mismo cdigo usado para reportar una brocade conos, salvo las excepciones mostradas en tabla

acompaadas de un asterisco.4. Localizacin: Indica el lugar donde se presenta la primera

Dull Characteristic

5. Rodamiento y sello (condicin de los conos)

6. Diametro:


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7. Otra caracterstica de los cortadores

8. Razn de la salida: Indica el motivo por el cual fueterminada la corrida de la broca y se expresa medianteun cdigo de dos o tres letras, es el mismo usado para

las brocas de conos.


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CONO ARRASTRADO Falla de cojinete

La broca fue forzada enun hoyo de menortamao Embolamiento Asentamiento

inapropiado


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CONOS ROTOS

Interferencia de conos

Se dej caer la broca

La broca golpe unborde durante un viajeo conexin

Fragilidad por H2S


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INTERFERENCIA DE

CONOS

Repaso de un hoyo

bajo calibre con

excesivo peso

Forzar la broca en un

hoyo de menordimetro

Falla de cojinete


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DAO POR CALOR Chatarra cada desde

superficie

Chatarra cada delensamblaje de fondo Chatarra dejada por una

broca corrida anteriormente Chatarra de la misma broca

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