Trépanos De Arrastre

TREPANOS PDC

1. Introducción.

Las barrenas PDC (Diamantes policristalinos compactados) pertenecen al conjunto de barrenas de diamante con cuerpos sólidos y cortadores fijos y, al igual que las barrenas TSP (de diamante térmicamente estable), utilizan diamante sintético. Su diseño de cortadores está hecho con diamante sintético en forma de pastillas (compacto de diamante), montadas en el cuerpo de los cortadores de la barrena de diamante natural y las TSP, su diseño hidráulico se realiza con sistema de toberas para lodo, al igual que las barrenas tricónicas. Hoy en dia las barrenas de PDC representan una gran mayoría dentro de las barrenas de cortadores fijos.

2. Antecedentes.3. Objetivos.4. Aplicaciones de las barrenas de cortadores fijos (PDC) y características de diseño.

Las barrenas PDC son altamente adecuadas para formaciones blandas hasta medias-duras, generalmente no-abrasivas, de composición homogénea. Mejorasen la tecnología y en el diseño han extendido el rango de formaciones que pueden ser perforadas con barrenas PDC. Conglomerados, Rocas Cuarzosa y Rocas Volcánicas, son usualmente consideradas, no perforables con PDC. Las barrenas TSP y de diamantes naturales son efectivas en formaciones más duras (medias a duras) y más abrasivas que las barrenas PDC, pero no son tan efectivas en formaciones más blandas.Debido a su mecanismo cortante, la fuerza cortante (desgarrado), opuestamente ala acción de aplastamiento / excavación producida por barrenas de conos, las barrenas PDC requieren considerablemente menos WOB.

Las barrenas de cortadores fijos son conocidas por un mejor desempeño en lodos con base aceite que en lodos con base agua, en donde las barrenas de conos, se afectan menos.Cuando los parámetros de perforación son optimizados para una formación dada, se puede esperar una considerable mejora en el ROP, cuando se compara con barrenas de conos convencionales. Sin embargo, estas barrenas son mucho más caras que los diseños convencionales de barrenas de conos. Por estas razones se debe llevar a cabo una evaluación económica general. Las barrenas de cortadores fijos también son una buena opción para las siguientes aplicaciones:

4.1 Altas velocidades de rotación.

Muchas veces asociadas con el motor, pero particularmente con turbinas debido a su incapacidad de los sellos de los cojinetes de las barrenas tricónicas a tolerar altas velocidades rotarias. Las barrenas de cortadores fijos también conllevan menos riesgo de dejar deshechos en el agujero.Las barrenas de cortadores fijos diseñadas específicamente para aplicaciones con turbinas, son construidas con un perfil prolongado, generalmente parabólico con un ahusado más largo y una nariz cerca del eje de la barrena. Esto permite el incremento de redundancia de cortadores en áreas de alto desgaste.

4.2 Perforación de agujeros estrechos o de diámetro reducido (Slim Holes).

Las barrenas de cortadores fijos perforan más eficientemente que las barrenas de conos, con poco peso en barrena. Por esta razón las barrenas PDC y de diamantes naturales son muchas veces preferidas para perforación con tubería flexible, en donde la transferencia de peso a la cara de la barrena, es limitada.

4.3 Perforación direccional y horizontal.

Cuando se requiere de peso reducido en la barrena, para propósitos de perforación direccional, las barrenas PDC pueden, una vez más, ser más efectivas que los diseños de barrenas de conos. Sin embargo, en ciertas formaciones, las barrenas PDC podrían producir demasiada torsión cuando la navegación está envuelta. En este caso, las barrenas de tres conos podrían ser la opción preferente. Cuando se selección una barrena de perforación PDC para una aplicación direccional, las siguientes características de diseño, deberán ser consideradas:

Tamaño del cortador.

 Cortadores de PDC de menor diámetro, producen menos torsión reactiva que,digamos, cortadores de 19 mm y de esta manera ayudan a la estabilidad. En general los cortadores de 13 mm de diámetro y menores, son la opción preferente.El uso de características reductoras de torsión, es de particular importancia cuando las barrenas se corren junto con un motor de lodos, el cual se podría ahogar en caso de que la barrena produjera demasiados recortes.

Orientación del Cortador

 Altos grados de inclinación hacia atrás en los cortadores PDC, hacen el diseño de barrenas menos agresivo y por lo tanto ayudan a mantener el control de la cara dela herramienta.

Perfil de la Barrena.

Un perfil de cara plana, incorporando un cono relativamente poco profundo con un quiebre afilado desde la nariz del codo de la barrena, reduce la carga en puntos de cortadores individuales, al permitir mejor distribución de WOB. Esto también reduce la torsión y hace a la barrena, más navegable.- El perfil se emplea para optimizar el rendimiento del trepano.- El objetivo es optimizar la estabilización del trepano y desgaste.

Longitud del calibre.

La longitud del calibre es muy importante cuando se selecciona una barrena para aplicaciones direccionales. En caso de que mucha navegación sea requerida, entonces una longitud de calibre pequeña de 2.50 pulgadas o menos, proveerá mejor sensibilidad. Sin embargo, si se perforan secciones largas y horizontales, una barrena con una longitud de calibre fuertemente protegida y un poco más larga, podría ser preferida.