20183984-Trepanos-PDC

Baker Hughes Inc. 2003 Baker Hughes Inc. 2003

Trpanos PDC

Fundamentos de Trpanos de Perforacin

Diamante Natural PDC Impregnado

Estructura de Corte de Diamante


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


Vista Frontal de un Trpano PDC

Boquilla

Aleta

Canal de Limpieza

Cortadores


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


Agregado de Cortadores PDC

Se suelda a baja temperatura Se une solo al sustrato PDC La clave est en la tcnica


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


Cuerpo de Acero

Diseo de dos piezas


Aplicacin de material duro macroscpico mediante proceso de oxiacetileno

Aplicacin de Material Duro (Hardfacing)


Blank de Acero (Estructura de Sostn)

Esqueleto de acero del trpano Se utiliza para sujetar el shank Acero blando y dctil (1018)


Shank

Acero de alto porcentaje de aleacintratado trmicamente (4140)

Conexin API Regular

Ranuras del Plato de Ajuste

Ranuras de Identificacin


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)


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




Smith


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)


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


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


Borde

de acumulacin

Cortador

Pulido

Cortadores Pulidos


Test SPC (piedras por quilate)


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


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,


Desarrollo de la Tecnologa de CortadoresR

e

s

i

s

t

e

n

c

i

a

R

e

l

a

t

i

v

a

a

l

D

e

s

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


Resistencia a la Fractura vs. Resistencia al Desgaste Abrasivo

Resistencia al Desgaste Abrasivo

R

e

s

i

s

t

e

n

c

i

a

a

l

a

f

r

a

c

u

t

r

a

AlbaBarracuda

Eagle

ModestoHawk

Piranha

CortadoresCortadoresLLneanea ZenithZenith

Mejora

M

e

j

o

r

a


PDC(Corte)

Tricono(Trituracin)

Mecnica Bsica de Corte


Orientacin del Cortador- Rastrillaje (Back Rake)

Determina la agresividad del cortador Cuando menor sea el rastrillaje ms agresivo ser el

corte

15 20 30


Orientacin del Cortador Orientacin Lateral (Side Rake)

Centro delTrpano

Calibre


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


Revisin


Bit Bounce

Vibracin

Axial

Stick-Slip

Vibracin

Torsional

Bit Whirl

Vibracin

Lateral

La resistencia

al remolino

se

denomina

estabilidad

lateral

Vibracin del Trpano


Vibracin Lateral Modelada por Computadora


Cmo determinar si un trpano desgastado estuvo sometido a Vib Lat

Cortadores Fracturados Pad del Calibre con desgaste dispar

Calibre redondeado Marcas


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)


Disposicin de los Cortadores (Componente Primario de Estabilidad Lateral)

Espiral

Posicin

Radial nica Acanaladura

Bajo

Desbalance Alto Desbalance Bajo

Desbalance


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


Diseo de Bajo Desbalance

Porcentaje del WOB Lineamientos del

Diseo: Menos del 7% Generalmente 2% - 5%


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



Cortadores ms pequeos en la parte superior del hombro

Video Clip


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


Acanaladuras ... Cmo funcionan?

Rozamiento de los cortadores de respaldo Profundas acanaladuras (surcos) limitan el movimiento lateral


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


Manejo del Chordal Drop (Componente Secundario de Estabilidad Lateral)

Chord


Manejo del Chordal Drop (Componente Secundario de Estabilidad Lateral)


Manejo del Chordal Drop

Pre-Genesis Genesis with chordal drop management


Opciones de Estabilidad (Componente Secundario de Estabilidad Lateral)

LMM BRUTE

Estndar Opcional

Nudo de DesgasteNube de Desgaste

Opcional


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


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


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


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


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


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


Buena evacuacin de los recortesMala evacuacin los recortes son forzados hacia el centro del trpano

Simulacin del Tiempo de Residencia de las Partculas


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


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


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


Aplicacin de Hidrulica Especial

Formaciones muy blandas Embolamiento de trpano

global Baja hidrulica Diseos de 3 4 aletas


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.


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


Tecnologa EZSteer para controlar la DOC

La superficie de contacto en el cono toca el fondo del pozo y soporta el WOB extra


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

e

R

e

a

c

t

i

v

o

(

p

i

e

s

-

l

b

)

Tricono

Genesis HCM PDC

PDC Estndar


EZSteer - Su funcionamiento


Calibre

Seccin estabilizadora del trpanoGauge Cutter


Calibre de Matriz

Diamantes naturales redondeados o cbicos Plaquitas de carburo de tungsteno TSP (diamante policristalino trmicamente estable)


Calibre Estndar Calibre de categora Superior

PDC en el Calibre

Compactos TCI

Cortadores PDC

Calibre con Cuerpo de Acero


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.


Diseo de Calibre Estndar

Los pads del calibre se colocan a 0.025 por debajodel radio del trpano

25/1000


Opcin de Calibre Corto

El largo del calibre es menor que el estndar


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


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


Opciones de Updrill

Diamante Natural PDC


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


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

20183984-Trepanos-PDC

Documents

Transcript of 20183984-Trepanos-PDC