IADC Desgaste PDC

SISTEMA DE GRADUACION DE DESGASTE DE IADC PARA TREPANOS PDC

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A Baker Hughes company

INTRODUCCION

La información que se obtiene al graduar el desgaste de un tr epano puede ser muy significativa. Este valor fue reconocido por IADC 25 años atrás cuando se estableció un sistema mundial para la graduación de desgaste de trepanos triconicos. Para trepanos de cortadores fijos todas los trepanos no tricónicos o de rodillo - este sistema de graduación del desgaste no pudo ser aplicado y se tuvo que establecer un nuevo sistema. El sistema de graduación de desgaste para cortadores fijos fue desarrollado por el subcomité de trépanos de perforación de IADC en 1987 y revisado en 1991. El sistema de graduación de desgaste para cortadores fijos puede ser utilizado para todos los trépanos que no son a rodillo o tricónicos, incluyendo a los de diamante natural, de compactos de diamante policristalino (PDC), de diamantes policristalinos térmicamente estables (TSP), trépanos impregnados, coronas y otros trépanos no a rodillo que no utilizan el diamante como elemento cortador. El sistema no hace diferencia entre trépanos de perforación y coronas. Esta guía sólo mostrará ejemplos de trépanos PDC, TSP, diamante natural e impregnados o sinterizados.

1

ESTRUCTURA DEL SISTEMA La tabla de Graduación de Desgaste adoptada por IADC incluye todos los códigos necesarios para analizar el desgaste tanto de trépanos a rodillo como de cortadores fijos. La tabla describe ocho factores en trépanos de perforación. Las primeras cuatro columnas describen a la “Estructura Cortadora”. La quinta columna “B” se refiere a los sellos del cojinete y no es aplicable a trépanos de cortadores fijos. Esta columna debe ser completada con una “X” cuando se analiza el desgaste de un trépano de cortadores fijos. La sexta columna “G” se refiere a la “Medida del Calibre” mientras que las dos últimas columnas de Observaciones indican “Otras características de desgaste” (o características de desgaste secundarias) y “Razón de Salida”. Hileras Interiores/Exteriores Utilizando una escala lineal de cero a ocho se le otorga un valor a los cortadores en la hilera interior y exterior de los trépanos sacados a superficie para indicar la cantidad de desgaste. Los números aumentan con la cantidad de desgaste, el “cero” representa “sin desgaste” y el “ocho” indica que no quedaron cortadores en buenas condiciones. Proporcionalmente, un “cuatro” indica un 50% de desgaste. El desgaste de los cortadores PDC se mide en escala lineal de uno a ocho a lo largo de la tabla de diamante, cualquiera sea la forma, tipo o exposición del cortador. La Figura 1 ilustra esquemáticamente el sistema de graduación de desgaste del cortador.

FIGURA 1

GRADOS DE DESGASTE DEL CORTADOR Al graduar un trépano desgastado, se debe registrar el promedio de desgaste de cada área. Como se muestra arriba, 2/3 del radio representa a las hileras internas. Los cinco cortadores en esta área serán graduados “dos”. Esto se calculo promediando los grados individuales para cada cortador en el área: (4+3+2+1+0) 5

=

2

El promedio de desgaste para el área exterior se calcula de la misma manera: (5+6+7) 3

=

6

El promedio de desgaste para la hilera exterior en este caso sería “Seis”. Ahora, esta información puede ser trasladada al Cuadro del Sistema de Graduación de desgaste de IADC que figura más arriba. NOTA: Para una Corona, la línea central en la Figura 1 estaría dentro del Diámetro Interno de la misma. Hilera Interior

Hilera Exterior

2

6

Caract. del Desgaste

Ubicación

Sellos del Cojinete

Calibre 1/16”

Otras Carac

Razón Salida

X 2

TREPANOS Características de Desgaste/ Otras Características La 3a. y 7a. columna son para anotar las características de desgaste del trépano, o sea, los cambios físicos más notorios desde su condición de nuevo. Abajo se listan los códigos para estas características. En general, se pueden distinguir cuatro características de desgaste en trépanos de cortadores fijos, como se muestra en las figuras 2A y 2B.

Cuadro del sistema de graduación de desgaste de IADC Estructura Cortadora B G Hilera Hilera Caract. del UbicaSellos Calibre Interior Exterior Desgaste ción del 1/16” Cojinete

WT

X

Observaciones Otras Razón Carac Salida

RO

FIGURA 2A - CORTADORES STUD TABLA 1 - DESGASTE/OTRAS CARACTERISTICAS BC* Cono Roto Falla en el Enlace BF Dientes/Cortadores Rotos BT Embolamiento BU CC* Cono fisurado CD* Cono arrastrado Interferencia de Conos CI Coroneado CR Dientes/Cortadores Astillados CT Erosión ER Crestas achatadas FC Sobrecalentamiento HC Daño por Chatarra JD Cono perdido LC* Boquilla Perdida LN Dientes/Cortadores Perdidos LT Sin desgaste importante/Otras NO características Imposible volver a correr NR Desgaste excéntrico OC Trépano Comprimido PB Boquilla Tapada/Pasaje de PN Fluido Calibre Redondeado RG Anillado RO Re-utilizable RR Daño en el extremo de la Pata SD Desgaste autoafilado SS Tracking/Sobrehuella TR Trépano Lavado WO Dientes/Cortadores WT desgastados

* Mos trar N°de Con o en “Ubic ación ” NOTA: Si no hay Características de desgaste visibles, en esta columna anotar NO. Si no se observan “Otras características de desgaste”, en esta columna anotar “NO”.

Características de desgaste: Cortadores “Post” o “Stud”

FIGURA 2B - CORTADORES CILINDRICOS

Características de desgaste: Cortadores cilíndricos Las características de desgaste se basan en el desgaste de PDC o cortadores stud, pero también son aplicables a TSP o Diamantes Naturales. Ver fotografías en las páginas siguientes.

3

ESTRUCTURA DEL SISTEMA Cuadro del sistema de graduación de desgaste de IADC Estructura Cortadora B G Hilera Hilera Caract. del UbicaSellos Calibre Interior Exterior Desgaste ción del 1/16” Cojinete

BT

X


WT

Cortador Desgastado (WT) TSP Redondo

Cortador Desgastado (WT) Mosaico

Cortador Desgastado (WT) TSP Redondo; Cortador Roto (BT) TSP Redondo.

Cortador Roto (BT), Diamante Natural

Cortador Desgastado (WT), TSP Triangular; Cortador Roto (BT) TSP Triangular

Cortador Roto (BT), TSP Triangular

4


CR

X


ER

Trépano PDC Coroneado (CR)

Anillado (RO) en un trépano PDC

Daño por Chatarra (JD), Trépano PDC

Embolamiento (BU), Trépano impregnado.

Anillado (RO) Trépano TSP

Erosión (ER) en un Trépano PDC

5


CT

X


LT

Cortador Desgastado (WT), PDC

Cortador Astillado (CT), PDC

Cortador Perdido (LT) PDC

Cortador Astillado (CT), PDC

Cortador Desgastado (WT), PDC Sobrecalentamiento (HC) PDC

Erosión (ER), PDC

6

Ubicación La columna de “Ubicación” se utiliza para indicar la ubicación de la Característica de desgaste primaria anotada en la tercera columna. En la figura 3 se muestran cuatro perfiles posibles de trépanos de cortadores fijos, junto con los códigos utilizados para identificar ubicaciones más comunes en el trépano. Uno o más de estos códigos se utilizan para indicar la ubicación de la característica (s) de desgaste observada. Sellos del Cojinete Esta columna se utiliza para trépanos a rodillo, por lo tanto siempre llevará una “X” cuando se trate de un trépano de cortadores fijos. Calibre La columna “Calibre (G)” se utiliza para registrar la condición del calibre del trépano. Se debe registrar con “I” si el trépano permanece calibrado. De lo contrario, se registra lo descalibrado que está el trépano utilizando una medida lo más cercana posible a 1/16”. Para marcas específicas de trépano fuera de calibre, observar la figura 4


N

X


I

Figura 3. Perfiles de Trépanos de Cortadores Fijos

C- Cono N- Nariz T-Taper S-Hombro G-Calibre A- Todas las áreas.

Figura 4. Condición del Calibre Código

Explicación

1

En Calibre

1/16

Fuera de calibre hasta 1/16”

2/16

Fuera de calibre de 1/16” a 1/8”

3/16


4/16


7

ESTRUCTURA DEL SISTEMA Razón de Salida La última columna en el Cuadro de Sistema de Graduación de Desgaste de IADC se utiliza para registrar la razón de salida del trépano. En la tabla 2 a continuación figura un listado de códigos:

Cuadro del sistema de graduación de desgaste de IADC Estructura Cortadora B G Hilera Hilera Caract. del Ubica- Sellos del Calibre Interior Exterior Desgaste ción Cojinete 1/16”

X


BHA

TABLA 2 - RAZONES DE SALIDA BHADMFDSFDST DTFLOGRIGCMCPDPFMHPHRPPPRTDTQTWWCWO-

Cambio de Ensamble de fondo Falla de motor de fondo Falla de la sarta de perforación Prueba de perforación Falla de herramientas de fondo Perfilaje Reparación del equipo Condición del lodo Corte de Núcleo Sarta Tapada Cambio de formación Problemas en el pozo Horas Presión de la bomba Penetración Profundidad final/Profundidad CSG Torque Sarta Torcida Condiciones Climáticas Sarta Lavada

8

GRADUANDO EL DESGASTE DE TREPANOS UTILIZADOS

Razón de Salida La última columna en el Cuadro de Sistema de Graduación de Desgaste de IADC se utiliza para registrar la razón de salida del trépano. En la tabla 2 a continuación figura un listado de códigos:


2

1

WT

A

X

I


BU

BHA

Ejemplo 1 Este S279 fue utilizado para perforar una formación de areniscas muy dura y abrasiva en Rotliengendes, en el Norte de Alemania. La característica especial de este trépano es su eyector central. Perforó 100 metros en 51 horas con un motor de fondo Mach 2 con una penetración promedio de 2.0 m/hr. y fue sacado a 4750 metros para cambiar el ensamble de fondo. Luego de sacar el trépano, se observó un tipo de desgaste uniforme con la excepción del comienzo del anillado en el hombro. Ocho canales de agua estaban tapados con formación, lo cual no redujo la penetración. El trépano permanecía en calibre.

Información sobre el Trépano Tipo: S279CE Diámetro: 5.875” TFA: 0.5

Información sobre el Trépano Trépano usado

9

GRADUANDO EL DESGASTE DE TREPANOS UTILIZADOS Ejemplo 2 Este R437GN fue corrido en una operación de perforación horizontal. La primera carrera fue en arcilla con motor de construcción de ángulo fijo 6 3/4” Mach 1. El trépano perforó 118 metros en 8.5 horas y fue sacado a 1433 metros. La penetración fue de 13.9 m/hr. Luego de sacar el trépano no se observó ningún desgaste obvio, y se graduó según el sistema de IADC como lo muestra la figura más arriba. El trépano fue corrido nuevamente en otro pozo en el mismo yacimiento en la misma formación, perforando 218 metros en 13.5 horas con una penetración promedio de 16.2 m/hs. El trépano fue sacado cuando se t uvo que cambiar el ensamble de fondo.


0

0

NO

A

X

I


1

1

LT

A

X

I


NO

TD


ER

BHA

Al graduar el desgaste del trépano, se observó poco desgaste en la estructura cortadora, resultando en un desgaste de 1 para “hileras interiores y exteriores”. Se perdieron tres cortadores debido a la erosión de la matriz por una alta velocidad del fluido, como se muestra en las columnas de “Característica de Desgaste/Dull Characteristic” y “Otras características/Other Characteristics”. El trépano estaba en calibre, como se indica con “I” en la columna “Calibre/Gauge”.

Ejemplo 3

Información sobre el Trépano Tipo: R437GN Diámetro: 8.5” TFA: 0.6

Este R437GN fue corrido en un pozo horizontal para perforar arcillas y areniscas quebradizas y plásticas. Perforó 387 metros en 29.5 horas con penetración promedio de 13.1 m/hr con un motor Mach 1 de Kick Off ajustable. El trépano fue sacado a 1820 metros por baja penetración.


8

1

CR

C

X

I


LN

PR

10

Luego de sacar el trépano resultó obvio el motivo por el cual hubo que sacarlo - estaba coroneado y había perdido las cuatro boquillas. Los cortadores restantes no mostraban ningún desgaste significativo. Nota: A pesar de que el trépano perdió las cuatro boquillas, la “Característica de desgaste” principal es “coroneado” porque esta es la principal razón por la pérdida de boquillas. La pérdida de boquillas se registra bajo “Otras Características”.

Ejemplo 4 Este trépano Ballaset S725 con TSP cilíndricos fue utilizado para perforar piedra arcillosa y arena en la densa formación media dura de Rotliegendes en Holanda. Perforó 154 metros en 57 horas, alcanzando una penetración de 2.7 m/hr con un motor de fondo Mach 2 en un pozo direccional. El trépano fue sacado por baja penetración. La graduación del desgaste indicó que los cortadores estaban desgastados 75% y 100% en las hileras interiores y exteriores, respectivamente. Además, se puede ver el anillado en el área del taper. El trépano también estaba 1/16” fuera de calibre debido a las arenas abrasivas en la formación.

Información sobre el Trépano Tipo: R437GN Diámetro: 8.5” TFA: 0.6 Cuadro del sistema de graduación de desgaste de IADC Estructura Cortadora B G Hilera Hilera Caract. del UbicaSellos Calibre Interior Exterior Desgaste ción del 1/16” Cojinete

6

8

RO

T

X


1/16 WT

PR

Información sobre el Trépano Tipo: S725GN Diámetro: 8.38” TFA: 0.10 11

GRADUANDO EL DESGASTE DE TREPANOS UTILIZADOS Ejemplo 5 Este R435SG fue corrido 4 veces en el Mar del Norte. El trépano perforó un total de 977 metros en 166.3 horas, principalmente atravesando formaciones de sal/anhidrito del Zechstein. 3 de las 4 carreras fueron realizadas con Motor Mach1 DTU con 210 a 320 rpm’s. El análisis del desgaste de las primeras dos corridas mostró que no había falla visible de las estructuras cortadoras. La “Razón de Salida” fue la Falla de herramientas de fondo (DTF) en ambos casos. Luego de la tercera corrida (389 metros en 89.5 horas) el trépano fue sacado por problemas del ensamble de fondo, y demostró un desgaste uniforme de aproximadamente el 20% para las hileras interiores y exteriores. Cuando fue sacado luego de la cuarta carrera, el desgaste de la estructura cortadora era del 50% y 60% para las hileras interiores y exteriores respectivamente. Luego de cuatro carreras, el trépano también mostraba severa erosión y cortadores rotos en el área del taper (ver foto tomada luego de la carrera n°4). Aplicaciones Prácticas El sistema de Graduación de desgaste de IADC puede ser utilizado con varios propósitos. Los fabricantes evalúan el diseño y aplicación del trépano. Los operadores evalúan y mejoran sus programas de perforación. El sistema puede ser computarizado para construir una base de datos mundial para coordinar las aplicaciones de los trépanos. El objetivo principal del este sistema es obtener un “cuadro estándar” de un trépano, sin importar dónde, o bajo qué circunstancias ha sido utilizado el trépano. Se espera que esta estandarización lleve a mejores aplicaciones para trépanos y mejores diseños en toda la industria.


0

0


NO

A

X

I

NO

DTF

NO

A

X

I

NO

DTF

NO

A

X

I

NO

BHA

BT

T

X

I

ER

DTF

Carrera N°2

0

0

Carrera N°3

2

2

Carrera N°4

4

5

Información sobre el Trépano Tipo: R435SG Diámetro: 12.25” TFA: 0.65 - 1.60

12

©1996 Hughes Christensen Company. The emblems , and Hughes, Christensen, Eggbeater, Kingcutter and BallaSet are registered trademarks of Hughes Christensen Company. Black Ice, CSE, ECP, Mosaic, and SEC are trademarks of Hughes Christensen Company. ®

Printed in U.S.A.

WL / 6M US / 4M A4 / 6-96

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