Brocas Y Barrenas De Perforacion

TIPOS DE BROCAS

BROCAS DE CONOS

BROCAS DE CORTADORES FIJOS

Las brocas también denominadas mechas, son los elementos que colocados en el extremo inferior de la sarta, encargados de cortar, triturar y abrir paso a través de las formaciones, mediante peso y rotación aplicadas sobre ellas, pueden ser divididas en dos grandes grupos, las de conos, y las de cortadores fijos.

BROCAS DE CONOS

A su vez estas brocas cónicas pueden dividirse en dos subgrupos: de dientes (cortadores integrales de acero) y de insertos (de carburo de tungsteno). con sus partes que las caracterizan, estas son:

La IADC/SPE 23937 de 1992 modificó el sistema de clasificación para brocas de conos, que ahora define 4 caracteres de diseño, los tres primeros numéricos, el cuarto alfabético. Estos cuatro caracteres pueden observarse en la tabla de la clasificación IADC para brocas de conos.

Primer carácter, Serie: Define las características generales de la formación (de menor a mayor dureza, resistencia compresiva y abrasividad), las tres primeras asignadas para brocas de dientes y de la cuatro (4) a la (8) para brocas con insertos de carburo de tungsteno.

Segundo carácter, Tipo: Cada serie se divide en 4 Tipos, de la broca para la formación más blanda a la más dura, dentro de la misma serie.

Tercer carácter, Configuración del Diseño de Rodamiento y Protección al Diámetro: agrupadas en 7 categorías, como resultado de estos dos parámetros, existen (4) tipos de rodamiento: de rodillos no sellados, de rodillos enfriados por aire, de rodillos sellados y de rodillos sellados con anillos de fricción, que pueden presentar o no, protección al diámetro de la estructura cortante.

Cuarto carácter, Mejoramientos disponibles: Son (16) caracteres alfabéticos que compendian especificaciones especiales de la broca, estos son:

CARACTER MEJORAMIENTO

A En caso de aire como fluido de perforación.

B Aumenta la capacidad de rotar a mayores rpm. (a los conos).

C Para proveer limpieza en los dientes, distribución de flujo y energía hidráulica uniforme debajo de la broca.

D Estructura de corte especial para minimizar los pate-perros

E Aumenta la remoción de ripios en formaciones blandas.

G Recubrimientos de soldadura o insertos colocados en pierna de la broca, para proteger el sello y el cuerpo en perforaciones direccionales y geotérmicas.

H Ideales para pozos desviados.

J Configuración de las boquillas que cambian de dirección el chorro en formaciones bastantes blandas para erosionarlas e incluso basta con extender y orientar una para direccionar el hueco.

L Platinas soldadas al cuerpo de la broca, con insertos de carburo de tungsteno incorporados.

M Específicas para correrse con motores de fondo en pozos direccionales.

S Broca normal con dientes de acero.

T Brocas de dos conos, a veces usadas para control de desviación y ROP

W Estructura de corte mejorada.

X De insertos biselados.

Y De insertos cónicos.

Z De insertos con otra forma.

En este tipo de brocas tricónicas existe un elemento importante en cuanto a su diseño, esta es la excentricidad offset que es establecida por la desviación del alineamiento de los ejes de los muñones de las balineras, con respecto al centro de la broca.

Las brocas para formaciones blandas suelen ser perforadas con una combinación de penetración, acción de paleo y arrastre, producida por brocas de dientes relativamente largos, afilados y espaciados (caso de las brocas de cortadores integrales de acero) además son corridas con menos WOB a más alta velocidad de rotación. Las formaciones duras, son perforadas por una acción de desmenuzado y triturado, razón por la cual se opta por brocas con dientes cortos, anchos y menos espaciados con conos menos curvos y poco excéntricos, a menores revoluciones por minuto y mayor WOB.

Los insertos, pueden ser biselados, cónicos, redondeados, etc. Para formaciones extremadamente duras son cortas y redondeadas para minimizar su ruptura; en formaciones medio duras la forma de proyectil incrementa la rata de penetración y los biselados en formaciones medio suaves a suaves entregan una combinación de penetración y arrastre efectiva.

BROCAS DE CORTADORES FIJOS

Estas brocas pueden subdividirse a su vez en brocas de diamantes tipo insertos o de diamantes naturales, pero con las mismas partes en común.

DE INSERTOS

DE DIAMANTE NATURAL

Las brocas de cortadores fijos PDC (Poli-Diamond Cutters) y de Diamante, modificaron su clasificación en el IADC/SPE 23940 en 1992, este nuevo sistema es un código de (4) caracteres: 1 alfabético y 3 numéricos, de la siguiente manera:

• Primer carácter, material del cuerpo: este puede ser de dos tipos: Matrix (M) o Acero (S) y se refiere al material que constituye principalmente la broca.

BROCAS PDC (Caracter) DENSIDAD DE CORTADORES

1 Menos de 30 cortadores

2 30 – 40

3 40 – 50

4 Mas de 50 cortadores

5 Desarrollos futuros

BROCAS DE DIAMANTE (Caracter)

6 Menos de 3 piedras/Kilate

7 3 – 7 piedras/Kilate

8 Mas de 7 piedras/Kilate

9 Desarrollos futuros

• Segundo caracter, densidad de los cortadores: son 9 categorías, que identifican la cantidad de cortadores en la broca, divididas así:

Tercer caracter, tamaño y tipo de los cortadores: especifica el tamaño del cortador ya sea para PDC o de Diamante, los TSP o diamantes termo estables averiguar:

BROCAS PDC (Caracter) DIÁMETRO DE CORTADORES

1 Mayor de 24 mm

2 14 – 24 mm

3 Menor de 14 mm

BROCAS DE DIAMANTE (Caracter) TIPO DE CORTADOR

1 Diamante natural

2 Diamante Termoestable (TSP)

3 Mezcla de Natural y TSP

4 Broca impregnada de diamantes, la más alta densidad de diamantes

Cuarto carácter, el perfil: Toma en cuenta la longitud media del perfil cortante de la broca.

CARÁCTER PERFIL BROCAS PDC PERFIL BROCAS DE DIAMANTE

1 Cola de pescado Plano

2 Corto Corto

3 Medio Medio

4 Largo Largo

Este tipo de brocas de cortadores fijos son ideales para formaciones extremadamente duras de gran espesor economizando dinero a pesar de su gran costo, comparadas con las de conos, en la sección que trata sobre la selección y evaluación de brocas son observadas las posibles razones que hacen optar por estas brocas.

DESGASTE Y EVALUACION DE BROCAS

• DULL GRADING PARA BROCAS DE CONOS

• DULL GRADING PARA BROCAS DE CORTADORES FIJOS

Calificación IADC de brocas

Este sistema, denominado dull grading, permite clasificar cada broca una vez usada, sea esta de conos o de cortadores fijos. Cada compañía es libre de usar esta información, creando registros que al ser consultados, dan al perforador información sobre los problemas que pueden presentar las brocas en dada estructura geológica y así seleccionar una broca, que no vaya a presentar los mismos inconvenientes cuando se esté perforando en el área de donde se sacó la broca que dio lugar al registro.

DULL GRADING PARA BROCAS DE CONOS

Consta de cinco columnas, cada una evalúa el desgaste de cada sección establecida de la broca, cada columna tiene su propia manera de registrar cada criterio.

ESTRUCTURA DE CORTE B G OBSERVACIONES

FILAS INTERNAS (Inner Rows)

(I) FILAS EXTERNAS (Outer Rows)

(o) CARACTERISTICAS DE LOS CORTADORES (Dull Characteristics)

(D) LOCALIZACIÓN (Location)

(L) RODAMIENTO Y SELLO (Bearing / Seals)

(B) DIÁMETRO 1/16” (Gauge)

(G) OTRAS CARACTERÍSTICAS DE LOS CORTADORES (Other Dull Characteristics)

(O) RAZON DE LA SALIDA (Reason Pulled or Run Terminated)

(R)

FILAS INTERNAS (Inner Rows) (I):

Reporta la condición de las estructuras cortantes que no tocan las paredes del hueco y que corresponden a las dos terceras partes internas del radio de la estructura cortante.

FILAS EXTERNAS (Outer Rows) (o):

Reporta la condición de las estructuras cortantes que tocan las paredes del hueco, correspondiente a la tercera parte externa del radio de la estructura cortante.

Para estas dos primeras columnas se especifica el desgaste mediante una escala de uno a ocho (1-8) donde:

• 0 – Corresponde a ninguna pérdida de la estructura cortante (altura del diente o del inserto)

• 8 – Corresponde a pérdida total de la estructura cortante (altura del diente o del inserto)

Ejemplo: Una broca con la mitad de los insertos de sus filas internas partidos o perdidos y con los insertos remanentes desgastados a la mitad de su altura original, debería calificarse con 6 en la columna 1. Si los insertos de las filas externas están intactos pero desgastados a la mitad de su altura original, la calificación apropiada en la columna 2 sería 4.

CARACTERISTICAS DE LOS CORTADORES (Dull Characteristics) (D):

Utiliza un código de dos letras para indicar la característica del desgaste, a continuación de esta tabla aparecen ejemplos visuales, para cada código, incluso los casos que aplican a ambos tipos de brocas colocando el puntero

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