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INTRODUCCION
La función del ingeniero de perforación es la de diseñar la forma de ejecutar un pozo que pueda ser puesto en producción. El costo de equipo representa una parte importante de los costos de perforación, por lo que se buscará la forma de perforar lo más rápidamente posible. Esto implica seleccionar el tipo de trépano, la hidráulica y el lodo a utilizar. Todos estos parámetros están interrelacionados, así al seleccionar el tipo de trépano, se determinarán el peso a aplicar y la velocidad de rotación, lo que permite estimar una velocidad de penetración. La velocidad de penetración exige el cálculo del caudal mínimo (de acuerdo a la reología del lodo) para lograr una adecuada limpieza. Asimismo esta velocidad de penetración puede mejorarse utilizando la potencia hidráulica disponible para ayudar a perforar más rápidamente. Si se tiene que diseñar la forma de ejecutar un pozo es muy importante hablar del método rotatorio de un agujero (pozo), el cual implica invariablemente el empleo de una barrena o trepano. Esta herramienta es clave para un ingeniero de perforación: su correcta selección y sus condiciones óptimas de operación son 2 premisas esenciales para lograr un excelente proceso.
En la actualidad existen gran variedad de barrenas fabricadas por varias compañías para diferentes procesos de trabajo, por eso es que el diseñador debe examinar adecuadamente las condiciones de la formación que se pretende perforar y el equipo disponible. Por lo tanto es imprescindible que un ingeniero de perforación domine los fundamentos de diseños de las barrenas y que sea capaz de entender sus comportamientos para lograr una adecuada selección.
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OBJETIVOS
3.1.-OBJETIVO GENERAL. Cortar o triturar la formación y remover la roca (ripios) mediante el vencimiento de su esfuerzo de compresión durante el proceso de perforación rotatoria. 3.2.-OBJETIVOS ESPECIFICOS.
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Seleccionar la barrena adecuada para el proceso de perforación rotatoria. Conocer los conceptos básicos para entender que es un trepano, cuál es su función y cuáles son los tipos de trépanos Conocer las condiciones óptimas de operación de los trépanos especiales.
JUSTIFICACION
El trabajo de investigación se llevó a cabo con el fin de alcanzar un conocimiento solido respecto al funcionamiento, partes, rendimiento y problemáticas de los triconos con una operación especial.
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MARCO TEORICO
Previamente a conceptualizar los tipos de barrenas especiales vamos a indicar algunos conceptos base para un mejor entendimiento de la presente investigación:
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BARRENA
Es una herramienta de corte ubicada en el extremo inferior de la sarta de perforación utilizada para cortar o triturar la formación durante el proceso de la perforación rotatoria.
FUNCION PRINCIPAL: Su función principal es de remover la roca mediante el vencimiento de su fuerza de corte, o bien removerla mediante el vencimiento de su esfuerzo de compresión. El trépano es y ha 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 interponen entre la superficie y los hidrocarburos (arenas, arcillas, yesos, calizas, basaltos), las que van aumentando en consistencia en relación directa con la profundidad en que se las encuentra. Para la selección de la misma debemos tomar en cuenta los siguientes puntos: -
Evaluación de desgaste de barrenas empleadas previamente.
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Evaluación de rendimiento de pozos vecinos.
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Registros geofísicos de pozos vecinos y del mismo pozo.
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Datos sísmicos del área.
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Catálogos de barrenas.
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Tablas comparativas de las barrenas.
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Clasificación de las barrenas.
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Propiedades de los fluidos de perforación a emplearse en función de la barrena elegida.
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Los rendimientos obtenidos en pozos vecinos.
FABRICACION Y TIPOS DE TREPANOS Existen 3 tipos de barrenas o trépanos:
Barrenas triconicas.
Barrenas de cortadores fijos (TSP) y (PDC)
Barrenas especiales.
BARRENAS ESPECIALES: Vienen a ser los trépanos que llegan a tener un funcionamiento específico por el requerimiento del personal de perforación estas pueden ser: -
Barrenas desviadoras.
También llamadas “barrenas de chorro desviadoras” a veces se emplean par la
perforación direccional de formaciones blandas durante operaciones de desviación del agujero. La tubería de perforación y la barrena especial son bajadas dentro del agujero; y el chorro grande es apuntado de modo que,
cuando se aplica presión de las bombas, el chorro deslava el lado del agujero en una dirección específica. Una barrena considerada para trabajar en condiciones especiales es la barrena para perforar con aire. Las barrenas de chorro de aire están diseñadas para la perforación con aire, gas o neblina, como medio de circulación. Estas barrenas están provistas de conductos para circular parte del aire, gas o neblina a través de los cojinetes nosellados, con fin de enfriarlos y mantenerlos limpios. Los filtros de tela metálica colocados sobre la abertura de la entrada de aire evitan que los ripios u otras materias extrañas obstruyan a los cojinetes. -
Brocas compactas (pdc)
Otro tipo de barrenas llamadas de diamante, porque su elemento cortante lo forman diamantes industriales incrustados en el cuerpo de la barrena. El diseño del cuerpo de la barrena así como la disposición y configuración de las hileras de diamantes ofrecen una gran variedad de alternativas para perforar las diferentes clases de rocas. Durante los últimos años se viene experimentando y acumulando experiencia con la perforación con aire en vez de lodo. Esta nueva modalidad ha introducido cambios en el tipo de barrena requerida.La variedad de tipos de barrenas disponibles demuestra el interés que los fabricantes mantienen para que el diseño, la confección y utilización de barrenas de perforación representen la más acendrada
tecnología.
Entre la muchas clasificaciones que se han dado a este tipo de brocas en este documento a vamos a tomar la dada por la Baker Hughes. -
Diamante natural
Estas brocas son utilizadas en formaciones duras y abrasivas. Presentan una variedad de estilos para perforación rotatoria y con motor de fondo. Están diseñadas en varios tamaños, grados y
concentraciones de diamante natural, dependiendo del uso específico que se le vaya a dar.
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Estructura de Cuchillas con dientes Fresados
La estructura de diente fresado se crea al mecanizar metal fuera de un cono sin punzar. Se cubren los dientes de acero con un revestimiento duro de carburo de tungsteno para disminuir su desgaste.
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Trépano TCI (De Pastillas)
Los trépanos TCI usan insertos de Carburo de Tungsteno para destruir la roca. Estos son muy duros pero tienen una menor resistencia al impacto que los dientes de acero. No se deben usar trépanos de TCI si hay chatarra en el hoyo, incluso si
son pequeños pedazos. También el funcionamiento de los insertos puede afectarse por observaciones de calor, en donde hay ciclos de calor y de
enfriamiento que pueden causar que se resquebrajen los insertos y que éstos no funcionen correctamente cuando hay cargas de perforación. Como se puede observar, hay trépanos TCI de uno, dos o tres conos. El trépano de un cono fue diseñado para hoyos de pequeños diámetros en donde un trépano de 3 conos tradicional requeriría cojinetes muy pequeños que se desgastaría rápidamente e incluso provocarían la pérdida de conos dentro del hoyo. Al tener un cono se puede contar con un cojinete mucho más grande para el tamaño del hoyo. Habrá muchos raspados y triturados en el fondo por lo que este trépano es recomendado para formaciones que van desde suaves hasta una dureza intermedia. También se puede ver la longitud de los dientes. Se diseñó el trépano de
dos
conos
para
aplicaciones
direccionales en donde es más fácil dirigir el trépano a los sitios requeridos. -
Trépanos poli cristalinos compactos de brillantes PDC
La mayor cantidad de cuchillas permite que se monten más cortadores, pero disminuyen el área para el flujo de lodo y para quitar escombros. Cuando se espera que la perforación sea rápida, probablemente se seleccione una menor cantidad de cuchillas. -
Trépanos poli cristalinos compactos de brillantes (PDC) - Geometría de las cuchillas
Las cuchillas podrán ser rectas o curvas. No son mejores ni las curvas ni las rectas, por lo que se deberá analizar el
tema
con
los
fabricantes
con
respecto a las formaciones que se piensa perforar. -
Trépanos poli cristalinos compactos de brillantes (PDC) – Perfil del trépano
Se usan calados más cortos y perfiles más planos para trabajo más direccional, mientras que los calados y los perfiles más largos se usarán más bien cuando se desea perforar hoyos rectos. -
Trépanos de brillantes naturales
1. Existen una variedad de perfiles. Se pueden usar los de cara plana y calado corto para trabajo direccional mientras que los de perfiles largos y calados alongados son para perforaciones rectas. 2. Tome en cuenta que estos trépanos no usan boquillas, más bien usan canales en su cara para dirigir el fluido conocidos como para “flujos de agua”.
Ventajas:
Vida útil más larga en áreas demostradas
ROP más rápido en áreas probadas
No hay partes móviles (alto N)
Aplicaciones de diámetro pequeño
Desventajas:
Menor ROPs
Hidráulicas intensas
Caro, es difícil recuperar
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Trépanos policristalinos compactos de brillantes (PDC)
Están disponibles calados muy largos para cuando se debe perforar lo más recto posible.
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Diseño de la Estructura para Cortar
Los trépanos de formaciones suaves tienen menos dientes largos mientras que los de formaciones duras tienen más dientes cortos y planos.
5.-CONCLUSIONES. Debido a la información adquirida se obtuvo un conocimiento más amplio acerca de que es un trepano?, para que nos sirve? , cuando se las usa su manejo y la importancia que adquiere en la perforación rotatoria.
6.-BIBLIOGRAFIA.
http://www.scribd.com/doc/16726538/trepanos-y-AFE
http://www.wikipedia.com/trepanos
www.smithbits.com
www.scribd.com
Sistema de graduación de desgaste de IADC para trépanos tricónos (Hughes Christensen).
Catalogo Introducción al Equipo de Perforación, Schlumberger.
Schlumberger – Perforación De Pozos – Programa De Entrenamiento
http://www.scribd.com/doc/14703424/Optimizacion-en-La-Operacion-deTrepanos
