TRÉPANOS TRÉPANOS DE PERFORACIÓN INTRODUCCIÓN El trép trépan ano o es la herr herram amie ient nta a de cort corte e que que perm permit ite e perf perfor orar ar.. Es y ha sido sido permanentemente modificado a lo largo del tiempo a fin de obtener la geometría y el material adecuados para vencer a las distintas y complejas formaciones del terreno que se interpone interponen n entre entre la superfici superficie e y los hidrocarburo hidrocarburos s (arenas, (arenas, arcillas, arcillas, yesos, yesos, calizas, basaltos), las que van aumentando en consistencia en relacin directa con la profundidad en que se las encuentra.
DEFINICIÓN: !n trépano es un dispositivo que se coloca en el final de una sarta de perforacin para que rompa rompa,, corte corte y muela muela las formac formacio iones nes rocosa rocosas s mient mientras ras se perfo perfora ra un pozo pozo mediante peso y rotacin aplicados sobre ellas. "a sea éste un pozo de gas, agua o petrleo.
1 TIPOS DE TRÉPANO: 1.1 Trépanos de Rodillo Cónio: Este Este tipo tipo de trép trépan ano o es el tipo tipo m#s m#s usad usado o en el mund mundo. o. $a acci accin n cort cortan ante te es propo proporci rciona onada da por por conos conos que tienen tienen dient dientes es de acero acero o insert insertos os de carbur carburo o de tungsteno. Estos conos rotan en el fondo del pozo y perfora predominantemente con una accin cortante y demoledora. $os avances de la introduccin de este dise%o son& 'roporciona accin limpiadora al usar chorros desde la boquilla. '!sa carburo de tungsteno para formaciones duras. 'ntroduccin de cojinetes sellados para prevenir que el lodo cause fallas prematuras.
1.! Trépanos de Dia"an#es El diamante ha sido usado como un material para cortar roca por muchos a%os. *esde que fue usado, sin embargo, el tipo de diamante y la forma en que este es fijado en el trépano trépano ha cambiad cambiado. o. $os trépanos trépanos de diamante diamantes s tienen tienen un cuerpo cuerpo de acero con con
incrustaciones de diamantes industriales. $os trépanos de diamantes se usan en formaciones muy duras en condiciones de alta o posibles reventones. $os trépanos de diamantes tienen un dise%o muy b#sico y no tienen partes mviles. El tama%o de los diamantes y su disposicin determina el uso de esta. $os diamantes se clasifican de acuerdo a sus alquileres. $os diamantes grandes de + a quilate, con espaciamiento medio, se emplea en aquellas barrenas que tienen una utilidad m#s vers#til. Este tipo de barrena se emplea en toda clase de formaciones. $os diamantes peque%os - a + se emplean en formaciones duras dispuestos en patrones de menor espaciamiento.
1.$ Trépanos de PDC !na nueva generacin de trépanos de diamante conocida como /ompacto de *iamante olicristalino (*/) fue introducida en los 0. Estos trépanos tenían las mismas ventajas y desventajas que los trépanos de diamantes naturales $os discos peque%os pueden ser fabricados en cualquier tama%o y forma, y no es susceptible a fallos. El cortador */ corta la formacin por cizallamiento. El cizallado es el mecanismo de corte m#s eficiente si se compara con los otros mecanismos a idénticas condiciones operacionales y con la misma formacin. 1 medida que el cortador se desgasta, la energía específica requerida aumenta, disminuyendo la eficiencia de perforacin. El mecanismo de 1uto afilado del cortador */ ayuda a mantener el nivel de eficiencia.
1.% Trépanos de TSP !n desarrollo m#s all# de los trépanos de */ fue la introduccin en el a%o 20 del trépano de *iamante 3intético 4érmicamente Estable (43). Estos trépanos son fabricados de una forma similar a los de */, pero son tolerantes de muchas m#s altas temperaturas que los trépanos de */. 1. 5Tr épanoshí br i dos L ost r ép an oshí b r i d osc ombi n anl at e cn ol o gí ad el PDCyde ld i a man t en at u r al .Lo s e l e me nt o sdec or t edec ar b ur odet u ng s t e noi mp r e gn ad osd ed i a ma nt es ec o l o c ande t r á s d el o sc o r t a do r e sd ePDC. Cadacor t adori mpr egnadof unci onacomouncompañer oder epar t odel acar gapar aun c or t a do rPDCe sp ec í fi c oe nl a sr e gi on esdeal t ode sg as t edeunt r ép an o.Es t o sc or t a do r e s
s e c u nd ar i o sp r o t e ge n al o sc o r t a do r e s PDC e nc o n di c i o ne sd ep er f o r a c i ó ns e v e r a sy r e du c en e ld es g as t ee nf o r ma c i o ne sd ur a s ya br a s i v a s ,y me j o r a nl ae s t a bi l i d ad d el t r é pa no .Ad emá s,l o sco r t a dor e si mp r e gn ad oss op or t anl ama y orp ar t edel o si mpa ct o s.
! DISE&O DE' TRÉPANO !.1 Dise(o de Trépanos de Rodillo Cónio El dise%o del trépano de rodillo cnico puede describirse en condiciones de 5 principales elementos de su dise%o. $os siguientes aspectos del dise%o ser#n distribuidos en detalle&
Ensa")la*e de rodillos 6ay tres tipos de rodillos& 'resin del rodillo, que est#n ensamblados afuera del trépano y ayuda a soportar la carga radial (o 789). '9olas de rodillo, que resisten cargas longitudinales y empujones, y también ayuda para asegurar los conos. ':riccin de los rodillos, ayuda a soportar las cargas radiales. $a friccin de los rodillos consiste en un buje especial comprimido en la punta del cono. Esto se combina con un pin modelo para producir un bajo coeficiente de friccin para resistir el ataque.
Dise(o del Cono
Es#r+#+ra de Cor#e: El dise%o de la estructura de corte ser# basado por la dureza de la formacin a ser perforada. $as principales consideraciones en el dise%o de la estructura de corte son la altura y el espacio de los dientes o los insertos.
Cir+laión del Fl+ido: El fluido de perforacin pasa de la manguera y a través de la boquilla en el trépano. El dise%o original para cortes de rocas es solamente permitir el flujo del lodo de perforacin e;pulsado del medio del trépano.
!.,
Dise(o de Trépano de PDC -a#erial Cor#an#e: El trépano de */ est# formado en < fases de alta temperatura, y procesos de altas presiones. $a primera etapa en el proceso es fabricar el diamante de cristal artificial por e;posicin del grafito, en la presencia de cobalto, níquel y hierro o manganeso para una presin en e;ceso de =00000 si. 3in embargo, durante el proceso de conversin del grafito al diamante hay un volumen de reduccin, que causa el catalizador para fluir entre los cristales de formacin. En la segunda etapa del proceso, el material cortante del trepano de */ es formado por una operacin fase líquida. El polvo de diamante formando en la primera etapa del proceso es completamente mezclado con el catalizador y e;puesto a temperaturas en e;ceso de 500 >/ y presiones de ?@0000 si.
Densidad de Cor#e: $a densidad de corte es el nAmero de cortadores por unidad de #rea en la superficie
del trépano. $a densidad de corte puede ser incrementada o decreciente para controlar la suma de cargas por cortador. *ebe ser, sin embargo, balanceado contra el tama%o de los cortadores. 3i una alta densidad es usada por los cortadores, debe ser bastante peque%o para permitir eficiencia de limpieza en la superficie del trépano.
Cir+laión del Fl+ido: $a circulacin del fluido por la superficie del trépano debe ser dise%ado para remover eficientemente los recortes en la superficie de este. Estos requisitos pueden satisfacer el incremento del fluido, o el dise%o para cursos de agua que corren por el trépano. El fluido incrementado puede causar e;cesiva erosin en su superficie y fallas. B#s de C chorros son generalmente usados en un t répano de */. 3 .Es t a bi l i da ddel ost r é pa nos : Laes t abi l i daddel ost r épanosesunf ac t orc l a veenc uant oal r endi mi ent ogener al del a per f or a ci ón.Enel f ondodel huec o,l ost r épa noss emue v enenf or macaó t i c a,i nc l uy endo v i br a ci onesl at er al es ,ax i al esyt or s i onal esqu es epuedenpr e sen t ars ol asoc ombi nadas .
