Baker Hughes Inc. 2003 Baker Hughes Inc. 2003
Trpanos PDC
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
Diamante Natural PDC Impregnado
Estructura de Corte de Diamante
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
Pad del Calibre
Chafln
de la Corona
Ranura
del Plato de AjusteRanura
de Identificacin
Shank
SoldaduraBlank
Cuerpo del Trpano con Matriz
Boquilla
Conexin
API
Cortadores
Estructura del Trpano PDC
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
Vista Frontal de un Trpano PDC
Boquilla
Aleta
Canal de Limpieza
Cortadores
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
Cuerpo con Matriz de Carburo de Tungsteno
Polvo de matriz de carburo de tungsteno con aleacin de metal como aglutinante
Muy resistente a la erosin y a la abrasin
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
Agregado de Cortadores PDC
Se suelda a baja temperatura Se une solo al sustrato PDC La clave est en la tcnica
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
El Proceso de Soldadura
Se aplica calor, fundente y soldadura al bolsillo del cortador
Se forma una fina capa de aleacin entre el PDC y el bolsillo del cortador
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
Cuerpo de Acero
Diseo de dos piezas
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
Aplicacin de material duro macroscpico mediante proceso de oxiacetileno
Aplicacin de Material Duro (Hardfacing)
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
Blank de Acero (Estructura de Sostn)
Esqueleto de acero del trpano Se utiliza para sujetar el shank Acero blando y dctil (1018)
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
Shank
Acero de alto porcentaje de aleacintratado trmicamente (4140)
Conexin API Regular
Ranuras del Plato de Ajuste
Ranuras de Identificacin
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
PDC - Compacto de Diamante Policristalino
Tabla de Diamante
Sustrato de Carburo de Tungsteno
Borde biselado a 45
Fundamentos de Trpanos de Perforacin Fotos
cortesa
de US Synthetic
Fabricacin del Cortador PDC
Diamante sinttico fabricado con anterioridad Sustrato de carburo de tungsteno fabricado con anterioridad Proceso de Alta Temperatura y Presin (HTHP)
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
Tamaos de los Cortadores PDC
0.529
(13.3 mm)
0.323
(8.2 mm)
0.750
(19 mm)
0.625
(16 mm)
0.866
(22 mm)
0.25
(6 mm)
Smith
HCC, Smith, SecDBS, Hycalog
HCC, Smith, SecDBS, Hycalog
HCC, Smith, SecDBS, Hycalog
HCC, Smith, SecDBS, Hycalog
Smith
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
Tamao de cortador PDC vs. Tamao de trpano
C. de 3/8
(8 mm)
Cortador
de 1/2
(13 mm)
Cortador
de 3/4
(19 mm)
5
-
614
Rango
de Tamaos
de Trpanos
Slido Preferido Liviano Aceptable
Cortador
de 5/8
(16 mm)
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
Propiedades de los Cortadores PDC
Tabla de Diamante Resistencia a la abrasin y al impacto
Geometra del Borde Resistencia al impacto
Interfaz Diamante/Carburo Resistencia al impacto
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
Cortadores Pulidos
Caracterstica Estndar Bajo Coeficiente de Friccin
PDC Convencional Efecto pastilla de freno
PDC Pulido Efecto hielo sobre hielo
Patente de Hughes Christensen
DEMO
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
Borde
de acumulacin
Cortador
Pulido
Cortadores Pulidos
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
Test SPC (piedras por quilate)
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
Cortadores PDC Genesis Estndar
AlbaModesto
Factor Dominante: AbrasinF. Dominante: Impacto
8, 13, 1913, 19
Barracuda
16, 19
Hawk Eagle
13, 1919
Piranha
Aplicacin
Cortador
TamaoCortador
13, 16, 19
, , , , , , ,
(mm)
(pulg.)
Interfaz
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
Genesis XT
Lnea de Cortadores Zenith Mayor resistencia a la abrasin Mejora en la Mecnica de Corte
Cortador Barracuda Z Piranha Z Eagle Z
Tamaos16, 19,
13, 16, 19, ,
13, 19,
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
Desarrollo de la Tecnologa de CortadoresR
e
s
i
s
t
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n
c
i
a
R
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l
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i
v
a
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D
e
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g
a
s
t
e
Lnea Gold
Black Diamond
Genesis2001
2002Genesis
Genesis2003
Lnea Zenith Genesis XT
Ensayo de Molino de LaboratorioLos cortadores
de la lnea
Zenith son cuatro
veces
ms
resistentes
a la abrasin
que
los
PDC anteriores
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
Resistencia a la Fractura vs. Resistencia al Desgaste Abrasivo
Resistencia al Desgaste Abrasivo
R
e
s
i
s
t
e
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c
i
a
a
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f
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a
AlbaBarracuda
Eagle
ModestoHawk
Piranha
CortadoresCortadoresLLneanea ZenithZenith
Mejora
M
e
j
o
r
a
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
PDC(Corte)
Tricono(Trituracin)
Mecnica Bsica de Corte
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
Orientacin del Cortador- Rastrillaje (Back Rake)
Determina la agresividad del cortador Cuando menor sea el rastrillaje ms agresivo ser el
corte
15 20 30
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
Orientacin del Cortador Orientacin Lateral (Side Rake)
Centro delTrpano
Calibre
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
Hombro
NarizCono
Perfil del Trpano PDC
El perfil se emplea para optimizar el rendimiento del trpano El objetivo es optimizar la estabilizacin del trpano y el
desgaste
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
Revisin
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
Bit Bounce
Vibracin
Axial
Stick-Slip
Vibracin
Torsional
Bit Whirl
Vibracin
Lateral
La resistencia
al remolino
se
denomina
estabilidad
lateral
Vibracin del Trpano
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
Vibracin Lateral Modelada por Computadora
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
Cmo determinar si un trpano desgastado estuvo sometido a Vib Lat
Cortadores Fracturados Pad del Calibre con desgaste dispar
Calibre redondeado Marcas
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
Componentes Vibracion Lateral
Estabilidad Primaria La tendencia de una broca para perforar
smoothly ( Disposicion de Cortadores)
Estabilidad Secundaria La magnitud de la vibracion cuando es inestable
( Manejo de Chordal Drop & Extra Features)
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
Disposicin de los Cortadores (Componente Primario de Estabilidad Lateral)
Espiral
Posicin
Radial nica Acanaladura
Bajo
Desbalance Alto Desbalance Bajo
Desbalance
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
Bajo Desbalance - Posicin Radial nica - Espiral
El espiral comienza a partir del eje geomtrico del trpano Cada cortador tiene su propia posicin radial (Posicin Radial
nica) Bajo Desbalance
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
Diseo de Bajo Desbalance
Porcentaje del WOB Lineamientos del
Diseo: Menos del 7% Generalmente 2% - 5%
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
Alto Desbalance Posicin Radial nica - Espiral
Dispuesto de manera tal que se genere una fuerza de alto desbalance
Antes conocida como Anti-remolino (Anti-Whirl) Se genera una zona de baja friccin
Fuerza Resultante
Zona de Baja Friccin
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
Zona de Baja Friccin
Cortadores ms pequeos en la parte superior del hombro
Video Clip
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
Zona de Baja Friccin
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
Disposicin con Acanaladuras
Adaptacin especial de la disposicin en espiral Los cortadores en las aletas secundarias poseen la misma
posicin radial que los correspondientes en las aletasprimarias
Bajo Desbalance
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
Acanaladuras ... Cmo funcionan?
Rozamiento de los cortadores de respaldo Profundas acanaladuras (surcos) limitan el movimiento lateral
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
Por qu se deben emplear diferentes disposiciones de cortadores?
Para combatir el remolino del trpano (vibracin)
Bajo
Desbalance
El ms eficiente Durable
Fortalezas
No se autoestabiliza
Debilidades
Acanaladuras
Durable Levemente autoestabilizante
Fortalezas
Menos Eficiente
Debilidades
Alto Desbalance
Eficiente El que mejor se autoestabiliza
Fortalezas
Durabilidad del Hombro
Debilidades
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
Manejo del Chordal Drop (Componente Secundario de Estabilidad Lateral)
Chord
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
Manejo del Chordal Drop (Componente Secundario de Estabilidad Lateral)
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
Manejo del Chordal Drop
Pre-Genesis Genesis with chordal drop management
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
Opciones de Estabilidad (Componente Secundario de Estabilidad Lateral)
LMM BRUTE
Estndar Opcional
Nudo de DesgasteNube de Desgaste
Opcional
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
With LMMNo LMM
Mitigador del Movimiento Lateral (LMM)
Ofrece una superficie que limita el movimiento lateral cuando se produce remolino en el trpano Reduce la severidad de la
vibracin Protege a los cortadores del
impacto
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
Nudos de Desgaste / Nubes de Desgaste
Superficie de contacto que limita el movimiento lateral cuandose produce remolino en el trpano Reduce la severidad de la vibracin Protege a los cortadores del impacto
Nudo de Desgaste Nube de Desgaste
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
Insertos BRUTE en el Hombro
Superficie de contacto que limita el movimiento lateral cuandose produce remolino en el trpano Reduce la severidad de la vibracin Protege a los cortadores del impacto
Backups that are Radially Unaggressive and Tangentially Efficient
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
Insertos BRUTE en el Cono
Ofrece una superficie de contacto que limita la profundidad de cortepara obtener mayor direccionabilidad (Concepto de reduccin de exposicin) Aumento en la durabilidad Caracterstica de exposicin reducida que es reparable
Backups that are Radially Unaggressive and Tangentially Efficient
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
Diseo Hidrulico
Remocin de Recortes (Limpieza) Mxima ROP sin embolamiento
Enfriamiento de los Cortadores Mantiene la velocidad del fluido de perforacin
dentro de un rango aceptable en la cara de cadacortador
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
Maximizar la ROP
Dinmica Computacional de Fluidos
Minimizar el tiempo de residencia de laspartculas
Flujo balanceado Minimizar la re-circulacin
Controlar la velocidaddel fluido
Minimizar la Erosin
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
Buena evacuacin de los recortesMala evacuacin los recortes son forzados hacia el centro del trpano
Simulacin del Tiempo de Residencia de las Partculas
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
Flujo Balanceado
Orientacin Original de la Boquilla
-1.0
-0.5
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
%
C
a
u
d
a
l
/
%
R
e
c
o
r
t
e
s
1 2 3 4 5 6Canal de limpieza N
Comparacin de caudales
Orientacin Optimizada
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
%
C
a
u
d
a
l
/
%
R
e
c
o
r
t
e
s
1 2 3 4 5 6Canal de limpieza N
Comparacin de caudales
Caudal Inverso
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
Optimizacin mediante CFD Resultados de Laboratorio
HC406 de 8E0369 E0430
-0.5
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
%
C
a
u
d
a
l
/
%
R
e
c
o
r
t
e
s
1 2 3 4 5 6
Canal de Limpieza N
Comparacin de Caudales
E0369
E0430
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
Resultados del Simulador: HC406 de 8
ROP Mx
de 270 pies/hrEmbolamiento
y cada
a 200 pies/hr
ROP Mx
de 290 pies/hr* ROP en el campo concuerda
con resultado
de laboratorio
E0369 E0430
*Lmite del Simulador
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
Aplicacin de Hidrulica Especial
Formaciones muy blandas Embolamiento de trpano
global Baja hidrulica Diseos de 3 4 aletas
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
Hidrulica de Impacto Inverso
Rear Impact Hydraulics Junk Slot Cleaning Nozzle Cuttings Peeling / Nozzle Impact Point Elimina el material del cuerpo del trpano para que los recortes no tengan superficie donde adherirse.
Impacta a los recortes desde atrs apuntando a su eje de menorresistencia.
Provee gran volumen de cara (face volume) y una transicin sin complicaciones hacia el espacio anular.
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
Tecnologa Direccional
Optimizada mediante el Proceso de Revisin de la Aplicacin del Diseo
Tecnologa EZSteer
que controla la
Profundidad de CorteNudos de Desgaste
Opcionales para
proteccin contra impacto
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
Tecnologa EZSteer para controlar la DOC
La superficie de contacto en el cono toca el fondo del pozo y soporta el WOB extra
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
EZSteer - Su funcionamiento
HCM PDC con EZSteer logra una mejor respuesta torque/peso La fluctuacin del WOB en fondo de pozo es absorbida sin que el motor se atasque
Torque de Perforacin vs. Peso sobre el TrpanoDiversos Trpanos de 8-1/2"
0
500
1,000
1,500
2,000
2,500
3,000
0 4,000 8,000 12,000 16,000 20,000 24,000 28,000
Peso sobre el Trpano (lb)
T
o
r
q
u
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R
e
a
c
t
i
v
o
(
p
i
e
s
-
l
b
)
Tricono
Genesis HCM PDC
PDC Estndar
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
EZSteer - Su funcionamiento
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
Calibre
Seccin estabilizadora del trpanoGauge Cutter
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
Calibre de Matriz
Diamantes naturales redondeados o cbicos Plaquitas de carburo de tungsteno TSP (diamante policristalino trmicamente estable)
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
Calibre Estndar Calibre de categora Superior
PDC en el Calibre
Compactos TCI
Cortadores PDC
Calibre con Cuerpo de Acero
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
Longitudes Normalizadas de Calibre
Rango de Tamaos de
Trpanos
Largo Estndar del
Calibre
5.000 2.0 pul.
5.001 9.000 2.5 pul.
9.001 13.000 3.0 pul.
13.001 18.000 3.5 pul.
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
Diseo de Calibre Estndar
Los pads del calibre se colocan a 0.025 por debajodel radio del trpano
25/1000
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
Opcin de Calibre Corto
El largo del calibre es menor que el estndar
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
Opcin de Cortadores PDC en el Calibre
Cortadores PDC en el calibre Colocados a la misma altura en el borde de ataque Durabilidad extra para aplicaciones que desgastan
un calibre TCI/ND en forma prematura
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
Calibre en Espiral
Se usa principalmente en diseos con bajo nmero de aletas(menos de 5)
Se usa para aumentar el rea de contacto con las paredesdel pozo
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
Opciones de Updrill
Diamante Natural PDC
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
Product Line
Nomenclatura para la Lnea Genesis
HCLnea
de Productos
X
Tamao
del Cortador(en octavos de pulgada)
XXN
de Aletas
R/M
Tipo
Direccional(R = Direccional
Rotario)(M = Direccional
con Motor)
HC Lnea de ProductosGenesis
6 Tamao de cortador de (19mm)
07 - 7 aletas
Ejemplo: HC607
SCuerpode Acero
ZCortadoresZenith
Fundamentos de Trpanos de Perforacin
Ejercicio
Trpanos PDCEstructura de Corte de DiamanteEstructura del Trpano PDCVista Frontal de un Trpano PDCCuerpo con Matriz de Carburo de TungstenoAgregado de Cortadores PDCEl Proceso de SoldaduraCuerpo de AceroAplicacin de Material Duro (Hardfacing)Blank de Acero (Estructura de Sostn)ShankPDC - Compacto de Diamante PolicristalinoFabricacin del Cortador PDCTamaos de los Cortadores PDC Tamao de cortador PDC vs. Tamao de trpanoPropiedades de los Cortadores PDCCortadores PulidosCortadores PulidosTest SPC (piedras por quilate)Cortadores PDC Genesis EstndarGenesis XTDesarrollo de la Tecnologa de CortadoresResistencia a la Fractura vs. Resistencia al Desgaste AbrasivoMecnica Bsica de CorteOrientacin del Cortador- Rastrillaje (Back Rake)Orientacin del Cortador Orientacin Lateral (Side Rake)Perfil del Trpano PDCRevisinVibracin del TrpanoVibracin Lateral Modelada por ComputadoraCmo determinar si un trpano desgastado estuvo sometido a Vib LatComponentes Vibracion LateralDisposicin de los Cortadores (Componente Primario de Estabilidad Lateral)Bajo Desbalance - Posicin Radial nica - EspiralDiseo de Bajo DesbalanceAlto Desbalance Posicin Radial nica - EspiralZona de Baja FriccinZona de Baja FriccinDisposicin con AcanaladurasAcanaladuras ... Cmo funcionan?Por qu se deben emplear diferentes disposiciones de cortadores?Manejo del Chordal Drop (Componente Secundario de Estabilidad Lateral)Manejo del Chordal Drop (Componente Secundario de Estabilidad Lateral)Manejo del Chordal DropOpciones de Estabilidad (Componente Secundario de Estabilidad Lateral)Mitigador del Movimiento Lateral (LMM)Nudos de Desgaste / Nubes de DesgasteInsertos BRUTE en el HombroInsertos BRUTE en el ConoDiseo HidrulicoDinmica Computacional de FluidosSimulacin del Tiempo de Residencia de las PartculasFlujo BalanceadoOptimizacin mediante CFD Resultados de Laboratorio Resultados del Simulador: HC406 de 8 Aplicacin de Hidrulica EspecialHidrulica de Impacto InversoTecnologa DireccionalTecnologa EZSteer para controlar la DOCEZSteer - Su funcionamientoEZSteer - Su funcionamientoCalibreCalibre de MatrizCalibre con Cuerpo de AceroLongitudes Normalizadas de CalibreDiseo de Calibre EstndarOpcin de Calibre CortoOpcin de Cortadores PDC en el CalibreCalibre en EspiralOpciones de UpdrillNomenclatura para la Lnea GenesisEjercicio