diseÑo y aplicacion de barrenas y triconicas
TRANSCRIPT
ENTRENAMIENTO SOBRE BARRENAS REED-HYCALOG
DIAGRAMA DE UNA PIERNA
DISEO DE BARRENAS
Aspectos Mecnicos de la Perforacin Estructuras de Corte Cojinetes y Sellos Configuraciones Hidrulicas
FORMACION DEL RIPIO La carga sobre los dientes vence la fuerza de compresin de la roca y forma un crter. El raspado ayuda a remover el ripio del crter.
Cortador
Formacin
REMOCION DE RIPIO Los recortes se deben remover para que se forme ms ripio. La fuerza hidrulica ayuda a remover el ripio.
Cortador
Formacin
Reaccin al Peso Sobre la Barrena
GENERACION DE RIPIO
REMOCION DE RIPIO
RDP0 0
PESO SOBRE LA BNA
Reaccin a las RPM
GENERACION DE RIPIO
REMOCION DE RIPIO
RDP0 0
RPM
INTERACCION DIENTES-ROCA Diferente a Travs del Fondo Raspado Rodamiento
Diseo, Seleccin y Aplicacin de Estructuras Cortantes de Barrenas Tricnicas
ANGULO DEL COJINETE
ANGULO DEL COJINETE
Barrenas para Formaciones Duras 36Conos de pared mas delgada Talones Ms Gruesos Calibre Menos Raspador Alto Peso Sobre la Barrena
Barrenas para Formaciones Blandas 33Conos de pared mas gruesa Talones Ms Delgados Calibre Ms Raspador Peso Moderado Sobre la BNA
RESALTO (Excentricidad)
EFECTOS DEL RESALTO (SESGO)
Menos Resalto 0Calibre Menos Raspador Ms Durable Perforacin Ms Lenta Formaciones Abrasivas
Ms Resalto 3Calibre Ms Raspador Menos Durable Perforacin Ms Rpida Formaciones Blandas/Pegajosas
PERFILES DE CONOS
CONO PLANOMnimo Raspado en el Fondo Ms Durable Perforacin Ms Lenta Formaciones Abrasivas
CONO REDONDEADOMs Raspado en el Fondo Menos Durable Perforacin Ms Rpida Formaciones Blandas/Pegajosas
BARRENAS DE DIENTES Barrenas de Dientes Fresados Maquinadas y Soldadas Para Formaciones Blandas a Medianas (Clave IADC 11*-34*) Metal Duro Duraclad (HP) Metal Duro Armorclad (EHT) Metal Duro PMC * - Tercer Dgito: Proteccin, Cojinete/Sello/Calibre
CONFIGURACIONES DE DIENTES REVESTIDOS CON METAL DURO
AUTOAFILANTE
RECUBRIMIENTO TOTAL
TIPOS DE METAL DURO EN LOS DIENTES
DURACLAD ESTANDAR
ARMORCLAD TIPO PREMIUM
PMC INCORPORADO
BARRENAS DE INSERTOS
Dientes de Insertos de Carburo de Tungsteno Embutidos a Presin en Orificios de los Conos de Acero Formaciones Blandas a Duras(Clave IADC 41*-84*)
* - Tercer Dgito: Proteccin, Cojinetes/Sellos y Calibre
DISEO DE CORTADORES DE INSERTOSHP51
HP83
Perforacin Ms Rpida Menos Durable
Peforacin Ms Lenta Ms Durable
COMPARACION, ESTRUCTURAS CORTADORAS DE 8-1/2
EHP41HBlanda RPM BAJA/MED. Sin Consolidar
HP83RPM BAJA
Abrasiva
Consolidada
No se Embola Se Embola Alta Resistencia
Baja/Med. Resistencia
Bajo PSM
Alto PSM
Perforacin Ms Rpida Perforacin Ms Lenta Ms Durable Menos Durable
FORMAS DE INSERTOS POR FORMACION
GRADO DE CARBURO DE TUNGSTENO POR FORMACION
GRADOS DE MATERIAL DE INSERTOS
Densidad (g/cm3)
Hardness HRA
INSERTOS DE PDC Eliminan la fatiga trmica Eliminan el desgaste por abrasin La sobrecarga puede astillarlos por diferencias en el mdulo de elasticidad. Se optimiza la composicin de las capas mltiples y la cofiguracin para aumentar la resistencia al astillamiento.
REED-HYCALOG: PROTECCION DEL CALIBRE Metal Duro en los Faldones ( - ) En Todas las Aplicaciones Pacs en el Taln ( - , G ) En Todos los Insertos y Dientes Abrasivos, Alta RPM Calibre Tuff ( - ) Formaciones Duras Guarnicin del Calibre ( T ) Perforacin Direccional Insertos en el Faldn ( K.. ) Pozos Desviados Placas en el Taln ( L ) Alta RPM / Pozos Desviados Opcin de Insertos de PDC ( D ) Abrasividad Agrietamiento Trmico
DISEOS, CORTADORES DE DIENTES Y DE INSERTOSFORMACIONES BLANDAS FORMACIONES DURAS Ms Dientes Ms Cortos Ms Pequeos Menos Afilados Planos Material Resistente al Desgaste - Perforacin Ms Lenta - Ms Durable
- Menos Dientes- Ms Largos - Ms Grandes - Ms Afilados - Redondos - Material Resistente al Desgaste - Perforacin Ms Rpida - Menos Durable
ESTRUCTURA CORTADORA: DECISIONES DE DISEODISEOCantidad de Dientes Caractersticas:
APLICACION
Propiedades de las Formaciones Forma Parmetros de Operacin Filo de las Puntas Caractersticas del Lodo Porcin Expuesta Dimetro Condiciones Hidrulicas Material de los Dientes Configuracin del Pozo Colocacin de los Dientes Desempeo de los Perfil de los Conos Competidores Resalto Riesgo/Costo Angulo del Cojinete
He aqu la frmula para escoger la mejor barrena para su aplicacin.
Frmula
He aqu la frmula para escoger la mejor barrena para su aplicacin.
No Existe!No se Deje Engaar!
He aqu la frmula para escoger la mejor barrena para su aplicacin..
No Hay Frmula! Pero S Hay Proceso...La elecin de diseos de barrenas es un proceso complicado en el cual se recolectan y analizan datos empricos para extrapolar el rendimiento previsto. Los ajustes necesarios se hacen agregando ms datos empricos.
He aqu la frmula para escoger la mejor barrena para su aplicacin.
No Hay Frmula! Pero S Hay Proceso... Si entendemos la aplicacin podemos aplicar las caractersticas de diseo necesarias para usarla
Factores de Aplicacin, Estructura CortadoraPropiedades de las Formaciones La RDP y la Duracin Dependen de la Aplicacin Condiciones Hidrulicas Especfica Vibracin del Conjunto de Fondo-Resistencia a la Compresin -Abrasividad -Variabilidad -Intercalaciones
Reaccin Direccional
ALTA RESISTENCIA A LA COMPRESION
Alta Densidad de Cortadores Insertos de Forma Durable Bajo Offset* Alto Peso Sobre la Barrena Baja Velocidad (RPM)
ABRASIVIDAD Insertos Resistentes al Desgaste Insertos de Diamantes Bajo Offset Baja Velocidad (RPM) Proteccin del Calibre - TuffGage - GageGuard - Insertos K en el Faldn - Placas Estabilizadoras
REACTIVIDAD HIDRAULICA Diseo Agresivo-Baja Densidad de Cortadores -Dientes Largos -Alto Offset -Forma Redonda
Mudpick & Mudpick II
Boquillas Asimtricas Chorros Centrales (Barrenas de Dientes) Propiedades del Lodo Peso y RPM
FORMACIONES VARIABLES
Barrena capaz de sobrevivir elintervalo que va a perforar
Ajustar peso y RPM
DESLIZAMIENTO
Perforacin
Direccional
ROTACION
Fuerzas Laterales Friccin del BHA Atasco-Deslizamiento. Rotacin Excntrica Giro Vibracin Lateral
DESLIZAMIENTO
RDP Lento Dao del Calibre Por Fuerzas Por Velocidad Carga Sobre los Cojinetes Desgaste de Conos
ROTACION
Condicin de Desgaste
Desgaste Oblicuo de los DientesCausa
Vibracin Lateral (whirl)(Rotacin Excntrica)
Condicin de Desgaste
Conos ACANALADOS(Desgaste Tipo Kerf) Causa
Rotacin ExcntricaGiro Vibracin Lateral
Condicin de Desgaste
Agrietamiento TrmicoCausa Alta RPM Atasco-Deslizamiento Vibracin Lateral
Condicin de Desgaste
Rastreo TrackingCausa
Deficiente transferencia de peso
Condicin de Desgaste
Falla de CojineteCausa Eventos de Transferencia de Peso Carga Sobre el Calibre Variacin de RPM
VIBRACIONES DEL CONJUNTO DE FONDO Calibre Durable Placas Estabilizadoras. Cambios de RPM A rezar
RESPUESTA DIRECCIONAL Calibre de Diseo Agresivo
Calibre Tipo Tuff Sin Placas Estabilizadoras
Seleccin y Evaluacin de su Rendimiento
Seleccin de CojinetesElementos Opciones para Seleccionarlos Aplicacin
Evaluacin de Rendimiento(Clculo) Mecanismos del Desgaste Factores de Control Medidas de Rendimiento Ejemplos de Campo
Seleccin de CojinetesElementos Opciones de Seleccin Aplicacin
Complejidad Metodologa
Evalacin de Rendimiento(Clculo) Mecanismo del Desgaste Factores de Control Medidas de Rendimiento Ejemplos de Campo
Sello radialBuje flotante recubirto con Plata
SISTEMA Depsito de grasa DE Tapa del dep. de grasa COJINETES Diafragma
Cara de empuje
Sistemas Reed-Hycalog de Cojinetes SelladosDe Rodillos(Contacto con Rodillos)
De Friccin/Chumacera(Contacto Deslizante)
Concentraciones de Esfuerzos
Proceso del Desgaste de Rodillos
Astillado por Fatiga
Contacto rodante con esfuerzos concentrados
Proceso del Desgaste de Rodillos
Desgaste por adhesinDesgaste Uniforme por adhesin
Superficies Deslizantes
Vista Magnificada Desgaste por adhesin concentrada
Proceso del Desgaste de Rodillos
Desgaste por Abrasin
Contacto Deslizante Sobre Contaminantes
16000
Comparacin de Velocidad de Deslizamiento de Cojinetes26
14000
24 22
12000
1000017 1/2
8000
V
16
13 1/2
600012 1/4 9 7/8
4000
6 1/2
2000
3 3/4
0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450
RPM
Estructuras de CojinetesCojinete Primario
Cojinete Principal Rodillo Buje Flotante
COMPONENTES DEL COJINETE
Cojinete de Espiga Cilindro Comn Buje Flotante
Cojinete Retenedor Bolas Anillo Roscado
Cojinete de Empuje Botn de Empuje Arandela de Empuje
Fuerzas de Perforacin
Peso Promedio
Sistema Reed-Hycalog de Cojinete Sellado de Rodillos
Rodillo perfilado
Rodrillo Comn
Sistema Reed-Hycalog de Cojinete de Chumacera
Aplicaciones de Cojinetes de Rodillos No sellado Pocas Horas/ Econmico Alta Temperatura
Sellados Altas RPM / Poco Peso) Barrenas de Dimetro Grande
Aplicaciones de Cojinetes de Chumacera
Completamente Sellados Moderada Velocidad de DeslizamientoRPM Bajas a Moderadas Barrenas de Dimetro Pequeo a Mediano
Altos Pesos
Cojinetes RetenedoresO un Cojinete de Bolas Anillo Roscado Caras del Cojinete Con Punto de Contacto
Evento de Carga
FALLA DE RETENCION DE COJINETE DE BOLAS
ANILLO ROSCADO DAADO POR ABUSO
COMPARACION DE RETENCION DE CONOS RETENCION DE COJINETES DE BOLAS Cargas Concentradas en Puntos Especficos La Carga Cclica en Puntos Especficos Causa Astilladuras RETENCION DE ANILLOS ROSCADOS Contacto Superficial No Se Astilla Disminuye en 2/3 la Prdida de Conos Materiales Opcionales Para Cortadores
La Duracin de los Cojinetes es Difcil de PredecirLa Razn Principal Son las Condiciones Variables de Fondo de Pozo
Los Clientes Esperan Predicciones Confiables de la Duracin de los Cojinetes
Factores Determinantes Fatiga por ContactoMagnitud Concentracin
Velocidad de Deslizamiento Temperatura Contaminacin
Angulo de la ChumaceraOffset
Peso Sobre la Barrena Esfuerzo por Contacto
Formacin(Torque)
Magnitud
Duracin del Cojinete
Deslizamiento y Rotacin
Tamao de la Barrena
Angulo de la ChumaceraUbicacin de los Dientes
Resalto
Fatiga por Contacto
Condicin del Pozo
Duracin del Cojinete
Magnitude Concentracin
Deslizamiento y RotacinDinmica del Conjunto de Fondo
Condicin
Offset
Fatiga por Contacto
Duracin del CojineteDeslizamiento y RotacinDinmica del Conjunto de Fondo
Velocidad del Deslizamiento
Magnitud Concentracin
RPM Tamao de la Barrena
Profundidad Flujo Fatiga por ContactoMagnitud Concentracin
Duracin del Cojinete
Velocidad del Deslizamiento Temperatura
Fatiga por ContactoMagnitud Concentracin
Duracin del Cojinete
Velocidad del Deslizamiento Temperatura Contaminacin
Materiales AbrasivosDesgaste de los Sellos
Angulo de la ChumaceraUbicacin de los Dientes
Peso Sobre la Barrena
Profundidad Flujo
Resalto
Fatiga por ContactoFormacin(Torsin)
Condicin del PozoDeslizamiento y Rotacin
Duracin del Cojinete
Magnitud Concentracin
Velocidad de Deslizamiento Temperatura Contaminacin
Dinmica del Conjunto de Fondo
Materiales Abrasivos
RPM Tamao de la Barrena
Condicin Cut. Str.
Desgaste de los Sellos
Angulo de la Chumacera
Peso Sobre Weight Weight on la on Bit Barrena Bit
Profundidad
Resalto
Ubicacin de los Dientes
Flujo Contact StressMagnitude Concentration
FormacinFormation (Torsin)(Torque)
Condicin del Pozo
Eventos Bearing Acumulados LifeRPM RPM RPMTamao de la Barrena
Sliding Speed Temperature Contamination
Deslizamiento Sliding & y Rotacin Rotating
BHA BHA del Dinmica BHA Dynamics Dynamics Conj. de Fondo Dynamics AbrasivesCondicin Cut. Str. Condition Cut. Str.
Desgaste de Seal Wear los Sellos
Dinmica de la Temperatura de Cojinetes
Desgaste de Cojinetes Durante la Perforacin
Medios Comunes Para Medir el Rendimiento de Cojinetes Horas Pies de Perforacin Revoluciones (Krev) Revoluciones-Libra Tasa de Fallas
(BPR)
7 7/8, Duracin en Abilene, Texas, EUA
119 Horas
7 7/8, Duracin en Panola,Texas, EUA
61 Horas
77/8, Duracin en Abilene,Texas, EUA
522 Krevs
Duracin de Cojinetes - Comparacin de Diversas Aplicaciones7-7/8 HP51X Abilene, TX D-In 100-600 84 Barrenas Prom. de 119 Horas 28.6% BF 7-7/8 HP51X Tyler, Tx D-In 3700-5000 62 Barrenas Prom. de 96 Horas 32.3% BF 7-7/8 HP51X Tyler, TX D-In 5800-7200 43 Barrenas Prom. de 64Horas 2.3% BF
6, Duracin en Argelia
10 horas!
Modo de Calcular Duracin de Cojinetes Recolectar Datos de la Lnea Base Litologa Historiales de Barrenas Barrenas Desgastadas/Fotografas Informes de Operaciones Anotaciones de Funciones de Perforacin Informes Diarios Informes de Perforacin Direccional Informes del Sistema del Lodo
Observaciones Personales
Identificar y Escoger Rocas Cuantificar Desempeo de Competidores Mtodo de Mediciones Metas Numricas
Demostrar Expectativas
SELLOSTodos los Sellos Dinmicos se Fugan
Forma Interfaz Material
Elementos de Diseo de Elastmeros
Dureza Lubricidad Resistencia a la Abrasin Reactividad
Flexibilidad
SELLO RADIAL HNBR Ms Protegido Funciona Ms Fro Tolera Mejor el Movimiento de los Cortadores Activa la Interfaz de la geometra de los Sellos
OTRAS OPCIONES DE SELLOS Reed-Hycalog: Texturizados Security: Ondulados / Dobles Smith: Dobles / Con botones Reed-Hycalog: Metlicos
Hughes: Metlicos
REED-HYCALOG SELLO RADIAL TEXTURIZADO HNBR
Sello Metlico Reed-Hycalog
COMPARACION DE SELLOS METALICOS
CONFIGURACIONES DE SISTEMAS HIDRAULICOS
EMBOLAMIENTO DE LOS CONOS El ripio se adhiere a la superficie de los cortadores y en el fondo del pozo. Disminuye la longitud efectiva de los dientes. Ocurre en muchas formaciones, no slo en las de lutitas pegajosas. El embolamiento reduce el rgimen de penetracin.
SISTEMA HIDRAULICO CONVENCIONAL No Limpia los Dientes de la Barrena Limpia la Roca Entre las Zonas de Corte Flujo Estancado en la Zona de Corte
SISTEMA HIDRAULICO MUDPICK Limpia el Calibre y la Hilera entre conos Limpia la Roca en el Borde de la Zona de Corte Desva el Area de Flujo Estancado Hacia el Lado Trasero de los Cortadores
SISTEMA HIDRAULICO MUDPICK II Limpia el Calibre y los Dientes Interiores Limpia la Roca en la Zona de Corte Remueve el Flujo Estancado de la Zona de Corte
MUDPICK II: COMPARACION DE RENDIMIENTO
MUDPICK II, BOQUILLAS CIEGAS, ASIMETRICAS Complementan el sistema Mudpick II La boquilla ciega siempre apunta al cono con menos insertos en el calibre. Las boquillas grandes siempre apuntan al cono con mas insertos del calibre.