Prof. Luis Soto Pineda FACULTA DE INGENIERIA Elementos de Perforación
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Objetivo: El alumno será capaz de identificar los diferentes componentes y tipos de tuberías que conforman una sarta de perforación, los tipos de roscas utilizados, tipos de barrenas, sabrá diseñar una sarta de perforación y elaborar un programa de barrenas.
FACULTA DE INGENIERIA Elementos de Perforación
a. Definición
b. Principio de operación
c. Clasificación de las barrenas
d. Barrenas tricónicas
e. Barrenas de cortadores fijos (de diamante)
f. Selección de barrenas
g. Selección del diámetro de la barrena
h. Factores que afectan el desgaste de la barrena
i. Determinación del tiempo optimo para el cambio de la barrena
BARRENAS
TEMA IV Herramientas de perforación “Barrenas”
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Barrena es la herramienta de corte que se localiza en el extremo inferior de la sarta de
perforación y se utiliza para cortar o triturar la formación durante el proceso de
perforación rotatoria.
Para realizar la perforación, las barrenas funcionan con base en dos principios
esenciales: fallar la roca venciendo sus esfuerzos de corte y de compresión. El principio
de ataque se realiza mediante la incrustación de sus dientes en la formación y
posteriormente en el corte de la roca al desplazarse dentro de ella. La forma de ataque
dependerá del tipo y características de la roca, principalmente su dureza.
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TEMA IV Herramientas de perforación “Barrenas”
La barrena es la herramienta clave para el ingeniero de perforación: su correcta
selección y las condiciones óptimas de operación son las dos premisas esenciales para
lograr el éxito en el proceso de perforación.
a. Definición
b. Principio de operación
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Barrenas tricónicas.- El mecanismo principal
de ataque de esta barrenas (de dientes
maquinados o insertos) es de trituración por
impacto fallando la roca por compresión.
Fallan la roca por esfuerzo de corte
Fallan la roca por compresión
De acuerdo a su mecanismo de ataque las barrenas se clasifican en:
De cortadores fijos.- El mecanismo de
ataque es por raspado de la roca fallando por
esfuerzo de corte.
c. Clasificación de barrenas
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Como su nombre lo indica, estas barrenas tienen tres conos cortadores que giran sobre
su propio eje y fueron introducidas entre 1931 y 1933. Varían de acuerdo con su
estructura de corte ya que pueden tener dientes de acero fresados o de insertos de
carburo de tungsteno y constan de tres importantes componentes:
d. Barrenas tricónicas
TEMA IV Herramientas de perforación “Barrenas”
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1. Estructura cortadora 2. Sistema de rodamiento 3. Cuerpo de la barrena
Dientes fresados
Insertos de carburo de tugsteno
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La estructura cortadora (diente).- La estructura de corte esta montada sobre los cojinetes,
los cuales corren sobre pernos y constituyen una parte integral del cuerpo de la barrena.
Sistema de rodamiento.- Existen tres diseños: rodillos y balines, autolubricados con rodillos
y balines, de fricción autolubricados y los de chumacera.
1. Una conexión roscada que une la barrena
con la tubería.
2. Tres ejes de cojinetes donde van
montados los conos.
3. Los depósitos que contienen el lubricante
para los cojinetes.
4. Toberas u orificios por donde sale el fluido
de perforación para la limpieza del pozo.
d. Barrenas tricónicas
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Cuerpo de la barrena.- El cuerpo de la barrena consta de:
Conos
Toberas
Conexión
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Código IADC para barrenas tricónicas
Las barrenas tricónicas son las más utilizadas en la perforación petrolera, y para otras
aplicaciones como: pozos de agua, minería y geotermia. Cada compañía tiene sus
propios diseños con características especificas.
Para evitar confusión entre los diferentes tipos de barrenas equivalentes en relación con
sus distintos fabricantes, la Asociación Internacional de Contratistas de Perforación
(IADC) ha desarrollado un sistema estandarizado para clasificar las barrenas tricónicas
de rodillos de acuerdo con:
d. Barrenas tricónicas
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El tipo de diente (acero o inserto) El tipo de formación (en términos de serie y tipo) Las características mecánicas Función del fabricante
El sistema de clasificación permite hacer comparaciones entre los tipos de barrenas que ofrecen los fabricantes. El sistema de clasificación consta de tres dígitos:
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El primer dígito.- Identifica el tipo de estructura de corte y también el diseño de la
estructura de corte con respecto al tipo de formación, como se relaciona a continuación:
1. Dientes fresados para formación blanda.
2. Dientes fresados para formación media.
3. Dientes fresados para formación dura.
4. Dientes de inserto de tungsteno para formación muy blanda.
5. Dientes de inserto de tungsteno para formación blanda.
6. Dientes de inserto de tungsteno para formación media.
7. Dientes de inserto de tungsteno para formación dura.
8. Dientes de inserto de tungsteno para formación extra dura.
d. Barrenas tricónicas
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El segundo dígito.- Identifica el grado de dureza de la formación en la cual se usará la
barrena y varía de suave a dura como se indica:
1. Para formación suave.
2. Para formación media suave.
3. Para formación media dura.
4. Para formación dura.
El tercer dígito.- Identifica el sistema de rodamiento y lubricación de la barrena.
1. Con toberas para lodo y balero estándar.
2. Toberas para aire t/o lodo con dientes diseño en T y balero estándar.
3. Balero estándar con protección en el calibre
4. Balero estándar sellado autolubricable.
5. Balero sellado y protección al calibre.
6. Chumacera sellada.
7. Chumacera sellada y protección al calibre.
8. Para perforación direccional.
9. Otras.
d. Barrenas tricónicas
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Barrena dientes de
acero111
Barrena dientes de
acero257
Barrena dientes de
insertos546
Barrena dientes de
insertos847
d. Barrenas tricónicas
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Las barrenas de diamante tienen un diseño muy
elemental, a diferencia de las tricónicas carecen de
partes móviles. Normalmente el cuerpo puede ser de
acero o carburo de tungsteno (matriz) o una
combinación.
El diamante utilizado puede ser natural o sintético,
según el tipo y características de la misma. La dureza
extrema y la alta conductividad térmica del diamante lo
hacen un material con alta resistencia para perforar en
formaciones duras y semiduras.
Las barrenas de diamante, a excepción de las barrenas PDC, no usan toberas para circular el
fluido de perforación, su diseño es tal que, el fluido de perforación puede pasar a través del
centro de la misma, alrededor de la cara de la barrena y entre los diamantes por unos canales
llamados vías de agua o de circulación.
Las vías de circulación en una barrena de diamante no son tan variadas como en una barrena
tricónica donde las toberas son intercambiables.
e. Barrenas de cortadores fijos
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Barrenas de diamante natural
El tipo de flujo es radial y el tipo de cortadores es de
diamante natural incrustado en el cuerpo de la barrena
con diferentes diseños. El mecanismo de corte es por
fricción y arrastre.
El uso de estas barrenas es limitado salvo en casos
especiales para formaciones duras, cortar núcleos de
formación y como barrenas desviadoras en pozos con
formaciones muy duras y abrasivas. Entre más dura y
abrasiva es la formación, más pequeño será el
diamante. Los diamantes utilizados son redondos pero
irregulares.
Barrenas desviadoras
Corta núcleos
e. Barrenas de cortadores fijos
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Barrenas de diamante térmicamente estable (TSP)
Son utilizadas para perforar rocas duras como caliza dura, basalto y
arenas finas. Son más usadas que las de diamante natural. Se
caracteriza por usar diamante sintético de forma triangular, la densidad, el
tamaño y forma del grano son características de cada fabricante.
Barrenas de diamante policristalino compacto (PDC)
El diseño de los cortadores esta hecho con diamante sintético
en forma de pastillas (compacto de diamante). A diferencia de las
barrenas de diamante natural y TSP, su diseño hidráulico se
realiza con sistema de toberas para lodo, al igual que las
barrenas tricónicas. Por su diseño y características, las barrenas
PDC cuentan con una gran gama de tipos y fabricantes,
especiales para cada formación: desde muy suaves hasta muy
duras. Pueden ser rotadas a altas velocidades, utilizadas con
turbinas y motores de fondo y con diferentes pesos sobre
barrena. Por su versatilidad son las más utilizadas.
e. Barrenas de cortadores fijos
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Código IADC para barrenas de cortadores fijos
La IADC desarrollo el código para las barrenas de cortadores fijos que consta de cuatro
caracteres (una letra y tres números) que describen siete características básicas:
1. Tipo de cortados
2. Material del cuerpo de la barrena.
3. Perfil de la barrena.
4. Diseño hidráulico para el fluido de perforación.
5. Distribución del flujo.
6. Tamaño de los cortadores.
7. Densidad de los cortadores.
e. Barrenas de cortadores fijos
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BarrenaM426
BarrenaD182
e. Barrenas de cortadores fijos
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Las barrenas especiales, como su nombre lo indica se
usan para condiciones muy especificas y así tenemos la
siguiente clasificación:
Barrenas desviadoras. Barrenas ampliadoras. Barrenas nucleadoras.
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Para el proceso de selección de barrenas es fundamental conocer los objetivos de la perforación.
Los principales aspectos que se deben tomar en cuenta para la selección de barrenas son:
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f. Selección de barrenas
El Rendimiento de la barrena.- Uno de los principales objetivos de los técnicos es perforar el
pozo en el menor tiempo posible o sea, perforar la mayor cantidad de metros en un tiempo de
rotación aceptable.
La trayectoria del pozo (vertical o direccional).- En pozos direccionales las barrenas de
diamante tienen una ventaja especifica sobre las tricónicas debido a su gran alcance y sus
posibilidades de perforar en sentido horizontal.
Economía.- El factor económico es fundamental para la selección de barrenas.
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f. Selección de barrenas
Litología.- Por lo general la información geológica es la primera que se necesita para determinar
la mejor selección de las barrenas: Tipo de roca, dureza, homogeneidad, fracturas, etc.
Registro de barrenas
Registro de barrenas .- Un análisis objetivo de los pozos de correlación ofrece la oportunidad de
comprender las condiciones en el fondo del pozo, las limitaciones de su perforación y en muchos
casos la adecuada selección de barrenas. Un adecuado análisis del registro de las barrenas
proporcionan datos de gran valor como:
Factores importantes
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f. Selección de barrenas
Coeficiente de penetración.- El cual es una indicación de la dureza de la roca, no obstante una
selección inadecuada de la barrena puede ocultar las características reales de dureza.
Fluidos de perforación.- El tipo y calidad del fluido de perforación utilizado tiene un importante
efecto en el rendimiento de la barrena. Los fluidos base aceite mejoran el rendimiento (PDC).
Hidráulica.- La hidráulica proporciona el enfriamiento y limpieza a la barrena. El análisis histórico
mostrara los parámetros utilizados y que oportunidades existen para una mejor utilización.
Factores importantes
Costos.- La barrena debe tener las cualidades que satisfagan las necesidades de aplicación al
menor costo.
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f. Selección de barrenas Factores que afectan la selección de barrenas
Limitaciones de peso sobre la barrena.- Cuando se presenta esta situación, una barrena de
cortadores fijos (PDC) tiene posibilidades de ofrecer un mayor ritmo de penetración que una
barrena de roles.
Escala de RPM.- Cuando se aplicara alta velocidad de rotación a la barrena, la barrena de
diamantes nos ofrece mayor eficiencia que la de roles.
Formaciones nodulares.- En formaciones como pirita y conglomerados las barrenas de roles
son más efectivas, ya que las de diamante se dañan debido al impacto.
Ampliación.- Cuando se requiere la ampliación de un intervalo cuya duración sea mayor de 2 hrs
se deben considerar barrenas de roles.
Pozos profundos.- Se debe considerar una barrena de diamante que nos ofrezca mayor
duración (menos viajes).
Motor de fondo.- Los motores de fondo funcionan con altas RPM por lo que se recomineda la
utilización de barrenas de diamante.
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Para seleccionar el tipo de barrena (tricónica o de cortadores fijos) se propone el método de
energía especifica (Es). Debido a que la energía mecánica especifica no es solo una propiedad
intrínseca de la roca, si no que esta íntimamente ligada con las condiciones de operación de la
barrena de acuerdo con la siguiente ecuación:
1. Calcular la Es para cada intervalo y para cada
barrena.
2. Graficar los resultados Es vs Prof.
3. Seleccionar la ó las barrenas (triconicas o de
cortadores fijos).
Es = 13415 *W*N
d*Rp
Donde: W es el peso sobre la barrena (ton)
N es la velocidad de rotación (rpm)
d es el diámetro de la barrena (pg)
Rp es el ritmo de penetración (min/m)
Método a seguir
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f. Selección de barrenas
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Un procedimiento práctico y sencillo para optimizar la perforación es elegir los parámetros de
perforación tales como: tipo de barrena, peso sobre la barrena y velocidad de rotación, más
que obtener la velocidad de perforación promedio del área.
1. Seleccionar los pozos de correlación.
2. Recopilar la información sobre los registros de las barreas utilizadas en los pozos.
3. Calcular el costo por metro de cada barrena a utilizar.
4. Realizar una gráfica de Costo/metro vs. Profundidad.
5. A partir de la gráfica seleccionar las condiciones que den el costo mínimo.
CM = CB + CE * (TR+TV)
M
CM = costo por metro perforado, dólares/metro
CB = costo de la barrena, dólares
TV = tiempo de viaje completo, horas
TR = tiempo de rotación, horas
CE = costo de operación del equipo, dólares/hora
M = metros perforados
TV = 0.0025 Profundidad (m)
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f. Selección de barrenas
Procedimiento
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Perforado
Programado
En perforacion
A
B
D
C
7
85
39
2
14
6
12
1.- Pozos de correlación
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f. Selección de barrenas
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No.Barrena
Diámetropg
Tipobarrena
Costodólares
Prof. Inicialm
Prof. Finalm
Metrosperforados
Tiemporotación
hrs Costo / mCosto porintervalo
1 17 1/2 111 5,062 0 1,352 1,352 78 22 297442 12 1/4 114 2,500 1,352 1,788 436 37 36 156963 12 1/4 114 2,500 1,788 2,105 317 18 32 101444 12 1/4 114 2,500 2,105 2,363 258 27 51 131585 12 1/4 126 3,050 2,363 2,758 395 46 50 197506 12 1/4 126 3,050 2,758 2,899 141 22 92 129727 12 1/4 517 8,400 2,899 3,355 456 88 85 387608 8 1/2 517 4,400 3,355 3,892 537 104 74 397389 8 1/2 517 4,400 3,892 3,958 66 33 288 19008
10 8 1/2 517 4,400 3,958 4,033 75 30 242 1815011 8 1/2 517 4,400 4,033 4,144 111 32 170 1887012 8 1/2 517 1,100 4,144 4,181 37 11 253 936113 8 1/2 517 4,400 4,181 4,426 245 75 130 3185014 8 1/2 517 4,400 4,426 4,511 85 21 189 1606515 8 1/2 517 4,400 4,511 4,756 245 63 117 28665
58,962 4,756 685 321,931
Pozo No. 1
No.Barrena
Diámetropg
Tipobarrena
Costodólares
Prof. Inicialm
Prof. Finalm
Metrosperforados
Tiemporotación
hrsCosto / m Costo por
intervalo1 17 1/2 114 7,400 0 1,067 1,067 36 18 192062 12 1/4 114 2,500 1,067 1,622 554 26 21 116343 12 1/4 114 2,500 1,622 2,057 435 28 30 130504 12 1/4 114 2,500 2,057 2,048 27 6 251 67775 12 1/4 114 2,500 2,048 2,308 224 32 66 147846 12 1/4 114 2,500 2,308 2,468 160 30 90 144007 12 1/4 517 8,400 2,468 2,878 410 80 87 356708 12 1/4 517 8,400 2,878 3,231 353 82 104 367129 8 1/2 517 4,400 3,231 3,471 240 78 133 31920
10 8 1/2 517 4,400 3,471 3,471 6 10 400 240011 8 1/2 517 4,400 3,471 3,735 258 95 144 3715212 8 1/2 537 4,400 3,735 3,878 143 45 157 2245113 8 1/2 537 4,400 3,878 3,995 117 45 193 2258114 8 1/2 537 4,400 3,995 4,106 111 40 192 2131215 8 1/2 537 4,400 4,106 4,166 60 20 256 1536016 8 1/2 627 4,400 4,166 4,190 24 18 500 1200017 8 1/2 537 4,400 4,190 4,273 83 30 222 1842618 8 1/2 Diamante 14,875 4,273 4,410 137 150 475 6507519 8 1/2 Diamante 14,875 4,410 4,615 205 160 333 6826520 8 1/2 517 4,400 4,615 4,878 263 98 150 39450
110,450 4,877 1,109 508,625
Pozo No. 2
2. Recopilacion de la informacion 3. Calcular el costo por metro
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De la gráfica se observa que hasta
2000 m aproximadamente, se deben
usar las condiciones de operación del
pozo 2 y de 2,000 a 4,800 m las
condiciones del pozo 1.
Utilizando los datos de las tablas
anteriores realizar el programa de
barrenas para un pozo nuevo.
0
500
1000
2000
3000
4000
5000
5 10 15 20 25 30 35 40
Pozo 2
Pozo 1
Pozo 2Profun
didad (m)
Costo 1000 dlls
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f. Selección de barrenas 4. Graficar el costo por metro vs profundidad
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Existe el concepto erróneo de que una barrena que perfora más metros o que dure más
tiempo perforando es la que da el mínimo costo por metro perforado. Para ilustrar el
concepto anterior se presenta el siguiente ejemplo:
Peso sobrebarrena
(ton)
Velocidad derotación
(rpm)
Metrosperforados
Horas derotación
Caso 1 38 80 150 6
Caso 2 32 85 200 10
Caso 3 30 85 250 15
El costo del equipo es de: 500
dólares la hora.
El costo de la barrena es de:
1,500 dólares.
El tiempo promedio de viaje es
de 6 horas.
Caso 1 CM = (1,500 + 500(6+6)) / 150 = 50 dll/m
Caso 2 CM = (1,500 + 500 (10 + 6)) / 200 = 47.5 dll/m
Caso 3 CM = (1,500 + 500(15 + 16)) / 250 = 48 dll/m
Caso 1 Vel Perf = 150 / 6 = 25
Caso 2 Vel Perf = 200 / 10 = 20
Caso 3 Vel Perf = 250 / 15 = 16
CM = CB + CE * (TR+TV)
M
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f. Selección de barrenas
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Como se puede observar de la tabla anterior, la barrena que da como resultado el
mínimo costo por metro es la del caso 2 y es importante notar que no fue la que más
metros perforó (caso 3), ni la que más horas de rotación trabajó (caso 3), ni la que
mayor velocidad de perforación obtuvo (caso 1).
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f. Selección de barrenas
CasoVelocidad de perforacion
( m / hr )
Horas derotacion
Metrosperforados
Costo pormetroDll/m
1 25 6 150 50.0
2 20 10 200 47.5
3 16 15 250 48.0
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f. Selección de barrenas
Durezade la
FormaciónTipo debarrena
Descripción de la formación
Estructura cortadora
Excentricidady ángulode cono
Tamaño de los baleros y espesor
de la concha
Accióncortadora
Formación:MedioSuave
511, 514516, 521524, 526
Suaves no consolidadasbaja resistencia a lacompresión y altaperforabilidad:Arcillas, lutitas, sal deintervalos grandes
Insertos blandosen forma de dientesde extenciónmáxima
Insertos blandosde acciónraspadora y
Los insertos bandosproveen conchasde cono másdelgadas y balerosmás pequeños
Principalmente raspadocon un mínimorequerimiento deastillado triturado
Formación:Media
531, 534536, 511614, 616
Intercalaciones másblandas deformaciones duras:calizas, dolomías ylutitas arenosasduras
Insertos medios:en forma de cuña deextensión media
Insertos medios:acción trituradoracon ligero raspado
Fundamentalmenteastillado yrascado conalgo de accióntrituradora
Formación:MediaDura
621, 624626, 711714, 716
Intercalaciones mediasen formacionesduras:pedernal, granitobasalto y formacionescuarcíticas
Insertos medios:en forma de cuñade extensiónmedia
Insertos medios:acción trituradoracon ligero raspado
Principalmentetrituradora conalgo de acciónrascadora
Formaciones:ExtremadamenteDuras
721, 724726, 811814, 816
Las más duras yabrasivas:cuarcitas y arenascuarciticas duras
Insertos duros:de forma cónicade mínima extcon máximaresistencia
Insertos duros:acción trituradora
Inserto tipo duroprovisto de balerosgrandes con unasección de conchagruesa
Solamente accióntrituradora yfracturadora
Insertos tipo medioprevisto de una
sección de conchamás gruesa paramayor resistencia
Guia para la selección de barrenas de Carburo de tungsteno
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Durezade la
formación
Tipode
barrena
Tipode
roca
Estructuracortadora
Exentricidado ángulo del
cono
Tamaño de los baleros y espesor
de la conchaAstilladotriturado
Rascadoraspado
Formación:Suave
111, 114116, 121124, 126
Formaciones blandas que tengan poca
resistencia compresiva y alta perforabilidad:Lutitas suaves,
arcillas, lechos rojos, sal calizas suaves y
formaciones no consolidadas
Formación:Media a Suave
131, 134136, 211214, 216
Formaciones suaves con intercalaciones de
estratos mas duros:Lutitas o arenas no
consolidadas, lechos rojos, sal anhidrita,
etc.
Formación:Media a Suave
221, 224226, 231234, 236241, 244
246
Formaciones medias a duras:
Lutitas arenosas y calizas
Dientes de longitud media
menos espaciados
Excentricidad media con acción
combinada raspado y triturado
Baleros y espesor de concha mediano para cargas sobre
barrena moderadas
Formacion:Dura
311, 314316, 321324, 326341, 344
346
Formaciones medias duras, duras abrasivas y
duras:Dolomias, caliza dura
y lutita dura
Dientes de longitud corta
poco espaciados para acción
triturante con máxima
resistencia a la ruptura
Rodillos rectos para acción de
astillado
Baleros grandes y conchas gruesas
para soportar grandes cargas
Guia de selección para barrenas de dientes de acero
Dientes largosy espaciados
para penetracionprofunda:
Se utiliza eldiseño
interrumpidospara una
mejor limpiezay mayores
velocidadesde penetración
Exentricidadmáxima enlos conos deseñado
para generaruna acciónde raspado
y altavelocidad depenetración
enformaciones
suaves
Generalmente son baleros pequeños
y conchas delgadas para
permitir dientesmás largos para incrementar lavelocidad depenetración
Acción cortadora
TEMA IV Herramientas de perforación “Barrenas”
FACULTA DE INGENIERIA Elementos de Perforación
f. Selección de barrenas
Prof. Luis Soto Pineda
TEMA IV Herramientas de perforación “Barrenas”
FACULTA DE INGENIERIA Elementos de Perforación
f. Selección de barrenas
Tipo de Formación
Tipo deRoca
Barrenas PDC
BarrenasD.N.
BarrenasTSP
Formación suave con capaspagajosas y baja resistenciacompresiva
LutitaMarga
M 314, M 611M 612, M 672
M 342
Formación suave con baja resistencia compresiva yalta perforabilidad
Marga, SalAnhidrita
Arcilla
M 312M 645
D2 RID1 X2
Formación suave a media conbaja resistencia compresiva conintercalaciones duras
ArcillaArenaYeso
M 646M 346M 256
D2 R2M 263
T 2R8T 646
Formación media a dura densacon alta a muy alta resistenciacompresiva pero no abrasiva conpequeñas capas abrasivas
Arcilla, MudstoneArenisca
Caliza, DolimíaAnhidrita
D 2X5D 4X6
T 2X8T 2R8
Formación dura y densa con muyalta resistencia compresiva y algunas capas abrasivas
SiltstoneAreniscaMudstone
D 5X9D 4X9
D 560
Formaciónextremadamente duray abrasiva
CuarcitaVolcánica
D 560
Guia de selección para barrenas de diamante
Prof. Luis Soto Pineda
TEMA IV Herramientas de perforación “Barrenas”
FACULTA DE INGENIERIA Elementos de Perforación
f. Selección del diámetro de la barrena
El programa de diámetros de barrenas depende de los diámetros de las tuberías de
revestimiento. Las barrenas están disponibles en casi cualquier diámetro deseado, salvo las
barrenas no estándar o fuera de lo común.
La siguiente figura puede usarse para seleccionar los diámetros de las barrenas y tuberías de
revestimiento para casi todos los programas de perforación.
Ejemplo: Usando la figura (de la diapositiva siguiente) realizar la selección de diámetros de
barrenas y tuberías de revestimiento para un pozo que terminara en TR de 4 ½ pg y se
requerirán instalar 5 tuberías adicionales.
Tuberíapg
Barrenapg
Tuberíapg
Barrenapg
4 1/2 6 - 5 7/8 4 1/2 6 1/8 - 6 1/27 8 1/2 7 5/8 9 1/2
9 5/8 12 1/2 10 3/4 14 3/413 3/8 17 1/2 - 18 1/2 16 20 - 2220 26 24 30
Primer arreglo Segundo arreglo
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4 5 ½ 4 ½ 5
6 5/8 7
4 ¾ 5 7/8 6 1/8 6 ½ 7 7/8
7 7/8
7 5/87 ¾
2016
8 5/8 9 5/8
8 ½ 12 ¼ 9 ½ 10 5/88 ¾
8 5/89 5/89 7/8
10 ¾ 11 ¾ 11 7/8
13 3/814
10 ¾ 12 ¼ 14 ¾ 17 ½
11 ¾ 11 7/8
13 3/814
14 ¾ 17 ½ 20 26
16 20 24 30
TUBERIAREVESTIMIENTO
BARRENA
BARRENA
TUBERIADE
REVESTIMIENTO
TUBERIADE
REVESTIMIENTO
BARRENA
BARRENA
TUBERIADE
REVESTIMIENTO
TUBERIAREVESTIMIENTO
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FACULTA DE INGENIERIA Elementos de Perforación
Guía para la selección del diámetro de la barrena
Prof. Luis Soto Pineda
Los factores que afectan el desgaste de las barrenas se puede dividir en:
Factores geológicos.- El factor más importante para la selección y operación de una
barrena es el conocimiento geológico; la composición y la resistencia específica de la roca,
ya que materiales abrasivos en la roca son la causa del desgaste prematuro en toda la
estructura de la barrena.
Factores operativos.- Estos factores deben ser diseñados de acuerdo con la geología por
atravesar y la geometría del agujero. Los principales factores son:
Peso sobre la barrena.- A medida que la barrena perfora los cortadores se van desgastando
por lo que se requiere de mas peso, si el peso aplicado no es el correcto, la barrena tendrá
un desgaste prematuro.
Limpieza en el fondo del pozo.- Una limpieza eficiente evita embolamiento de la barrena y
desgaste prematuro por exceso de temperatura.
Manejo y transporte.- Sin importar el tipo de barrena, debe moverse de su embalaje y
colocarse sobre madera, nunca se debe rodar sobre la cubierta metálica del piso de
perforación, sobre todo las de diamante porque son muy frágiles y los elementos cortadores
se pueden dañar y reducirse con esto la vida de la barrena.
TEMA IV Herramientas de perforación “Barrenas”
FACULTA DE INGENIERIA Elementos de Perforación
h. Factores que afectan el desgaste de las barrenas
Prof. Luis Soto Pineda
Evaluación del desgate de las barrenas
El análisis y evaluación de cada barrena gastada puede ser de gran utilidad para decidir el
tipo de barrena que se va a utilizar después, ó si en su caso, la práctica de operación debe
ser modificada.
El análisis del record de la barrena es de gran importancia debido a que en el se registran
datos como: inicio y termina de la perforación, condiciones de operación, toberas, tiempos,
etc. y observaciones especiales como: inicio de desviación, variaciones en el ángulo,
perforación controlada por pérdidas de circulación, utilización de motores de fondo,
utilización de martillo, perfora con gases amargos, etc.
Con estas observaciones se tendrá un mejor criterio para evaluar el desgaste y no sacrificar
el uso de un tipo de barrena que ha sido seleccionado correctamente.
Esto podría suceder en el caso de una barrena que se ha utilizado para iniciar a desviar, y al
evaluarla tenga un excesivo desgaste y los metros perforados sean pocos. A simple
inspección se supondría que tuvo un bajo rendimiento, pero la realidad es que se utilizó con
operaciones drásticas con un fin específico.
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FACULTA DE INGENIERIA Elementos de Perforación
i. Determinación del tiempo optimo para el cambio de barrena
Prof. Luis Soto Pineda
Un método experimentado para determinar el momento preciso para suspender la
perforación y efectuar un cambio de barrena consiste en graficar los Es Vs. Avance
acumulado como se muestra en la siguiente gráfica.
En el caso b) se detecta un incremento de Es y el torque tiene un comportamiento
normal. Esto indica que se esta perforando una formación con mayor dureza lo cual se
corrobora con la recuperación de recortes.
En el caso c) Es se incrementa significativamente y el torque muestra un aumento
normal y la recuperación de recortes muestra que no hay cambio de litología. Este
comportamiento indica el punto donde la barrena debe ser remplazada.
TEMA IV Herramientas de perforación “Barrenas”
FACULTA DE INGENIERIA Elementos de Perforación
i. Determinación del tiempo optimo para el cambio de barrena
Prof. Luis Soto Pineda
TEMA IV Herramientas de perforación “Barrenas”
FACULTA DE INGENIERIA Elementos de Perforación
i. Determinación del tiempo optimo para el cambio de barrena