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SISTEMA DEGRADUACIONDE DESGASTEDE IADC PARATREPANOS PDC

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INTRODUCCION

La información que se obtiene algraduar el desgaste de un trepanopuede ser muy significativa. Estevalor fue reconocido por IADC 25años atrás cuando se estableció unsistema mundial para la graduaciónde desgaste de trepanos triconicos.

Para trepanos de cortadores fijos -todas los trepanos no tricónicos o derodillo - este sistema de graduacióndel desgaste no pudo ser aplicado yse tuvo que establecer un nuevosistema. El sistema de graduaciónde desgaste para cortadores fijosfue desarrollado por el subcomité detrépanos de perforación de IADC en1987 y revisado en 1991.

El sistema de graduación dedesgaste para cortadores fijospuede ser utilizado para todos lostrépanos que no son a rodillo otricónicos, incluyendo a los dediamante natural, de compactos dediamante policristalino (PDC), dediamantes policristalinostérmicamente estables (TSP),trépanos impregnados, coronas yotros trépanos no a rodillo que noutilizan el diamante como elementocortador.El sistema no hace diferencia entretrépanos de perforación y coronas.Esta guía sólo mostrará ejemplos detrépanos PDC, TSP, diamantenatural e impregnados osinterizados.

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ESTRUCTURA DEL SISTEMA

La tabla de Graduación deDesgaste adoptada por IADCincluye todos los códigosnecesarios para analizar eldesgaste tanto de trépanos arodillo como de cortadores fijos.

La tabla describe ocho factoresen trépanos de perforación. Lasprimeras cuatro columnasdescriben a la “EstructuraCortadora”. La quinta columna “B”se refiere a los sellos del cojinetey no es aplicable a trépanos decortadores fijos. Esta columnadebe ser completada con una “X”cuando se analiza el desgaste deun trépano de cortadores fijos. Lasexta columna “G” se refiere a la“Medida del Calibre” mientras quelas dos últimas columnas deObservaciones indican “Otrascaracterísticas de desgaste” (ocaracterísticas de desgastesecundarias) y “Razón de Salida”.

Hileras Interiores/ExterioresUtilizando una escala lineal decero a ocho se le otorga un valora los cortadores en la hilerainterior y exterior de los trépanossacados a superficie para indicarla cantidad de desgaste. Losnúmeros aumentan con lacantidad de desgaste, el “cero”representa “sin desgaste” y el“ocho” indica que no quedaroncortadores en buenascondiciones. Proporcionalmente,un “cuatro” indica un 50% dedesgaste.El desgaste de los cortadoresPDC se mide en escala lineal deuno a ocho a lo largo de la tablade diamante, cualquiera sea laforma, tipo o exposición delcortador.La Figura 1 ilustraesquemáticamente el sistema degraduación de desgaste delcortador.

HileraInterior

HileraExterior

Caract. delDesgaste

Ubica-ción

Sellosdel

Cojinete

Calibre1/16”

OtrasCarac

RazónSalida

2 6 X

FIGURA 1

GRADOS DE DESGASTE DEL CORTADOR

Al graduar un trépano desgastado, se debe registrar el promedio dedesgaste de cada área. Como se muestra arriba, 2/3 del radiorepresenta a las hileras internas. Los cinco cortadores en esta áreaserán graduados “dos”. Esto se calculo promediando los gradosindividuales para cada cortador en el área:

(4+3+2+1+0) = 25

El promedio de desgaste para el área exterior se calcula de la mismamanera:

(5+6+7) = 63

El promedio de desgaste para la hilera exterior en este caso sería“Seis”. Ahora, esta información puede ser trasladada al Cuadro delSistema de Graduación de desgaste de IADC que figura más arriba.

NOTA: Para una Corona, la línea central en la Figura 1 estaría dentrodel Diámetro Interno de la misma.

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TREPANOS

Características de Desgaste/ OtrasCaracterísticasLa 3a. y 7a. columna son para anotarlas características de desgaste deltrépano, o sea, los cambios físicosmás notorios desde su condición denuevo. Abajo se listan los códigospara estas características. En general,se pueden distinguir cuatrocaracterísticas de desgaste entrépanos de cortadores fijos, como semuestra en las figuras 2A y 2B.

TABLA 1 - DESGASTE/OTRASCARACTERISTICASBC* Cono RotoBF Falla en el EnlaceBT Dientes/Cortadores RotosBU EmbolamientoCC* Cono fisuradoCD* Cono arrastradoCI Interferencia de ConosCR CoroneadoCT Dientes/Cortadores AstilladosER ErosiónFC Crestas achatadasHC SobrecalentamientoJD Daño por ChatarraLC* Cono perdidoLN Boquilla PerdidaLT Dientes/Cortadores PerdidosNO Sin desgaste importante/Otras

característicasNR Imposible volver a correrOC Desgaste excéntricoPB Trépano ComprimidoPN Boquilla Tapada/Pasaje de

FluidoRG Calibre RedondeadoRO AnilladoRR Re-utilizableSD Daño en el extremo de la PataSS Desgaste autoafiladoTR Tracking/SobrehuellaWO Trépano LavadoWT Dientes/Cortadores

desgastados

* Mostrar N° de Cono en “Ubicación”

NOTA: Si no hay Características dedesgaste visibles, en esta columna anotarNO. Si no se observan “Otrascaracterísticas de desgaste”, en estacolumna anotar “NO”.

Cuadro del sistema de graduación de desgaste de IADCEstructura Cortadora B G Observaciones

HileraInterior

HileraExterior

Caract. delDesgaste

Ubica-ción

Sellosdel

Cojinete

Calibre1/16”

OtrasCarac

RazónSalida

WT X RO

FIGURA 2A - CORTADORES STUD

Características de desgaste: Cortadores “Post” o “Stud”

FIGURA 2B - CORTADORES CILINDRICOS

Características de desgaste: Cortadores cilíndricos

Las características de desgaste se basan en el desgaste de PDC o cortadoresstud, pero también son aplicables a TSP o Diamantes Naturales. Verfotografías en las páginas siguientes.

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ESTRUCTURA DEL SISTEMA

Cuadro del sistema de graduación de desgaste de IADCEstructura Cortadora B G Observaciones

HileraInterior

HileraExterior

Caract. delDesgaste

Ubica-ción

Sellosdel

Cojinete

Calibre1/16”

OtrasCarac

RazónSalida

BT X WT

Cortador Desgastado (WT)TSP Redondo

Cortador Desgastado (WT)Mosaico

Cortador Desgastado (WT) TSPRedondo; Cortador Roto (BT)TSP Redondo.

Cortador Roto (BT),Diamante Natural

Cortador Desgastado (WT), TSPTriangular; Cortador Roto (BT)TSP Triangular

Cortador Roto (BT),TSP Triangular

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Cuadro del sistema de graduación de desgaste de IADCEstructura Cortadora B G Observaciones

HileraInterior

HileraExterior

Caract. delDesgaste

Ubica-ción

Sellosdel

Cojinete

Calibre1/16”

OtrasCarac

RazónSalida

CR X ER

Trépano PDC Coroneado (CR) Anillado (RO) en un trépano PDC

Daño por Chatarra (JD), TrépanoPDC

Embolamiento (BU), Trépanoimpregnado.

Anillado (RO) Trépano TSP Erosión (ER) en un Trépano PDC

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Cuadro del sistema de graduación de desgaste de IADCEstructura Cortadora B G Observaciones

HileraInterior

HileraExterior

Caract. delDesgaste

Ubica-ción

Sellosdel

Cojinete

Calibre1/16”

OtrasCarac

RazónSalida

CT X LT

Cortador Desgastado (WT), PDC Cortador Astillado (CT), PDC

Cortador Perdido (LT) PDC Cortador Astillado (CT), PDC

Cortador Desgastado (WT), PDCSobrecalentamiento (HC) PDC

Erosión (ER), PDC

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UbicaciónLa columna de “Ubicación” seutiliza para indicar la ubicación dela Característica de desgasteprimaria anotada en la terceracolumna. En la figura 3 semuestran cuatro perfiles posiblesde trépanos de cortadores fijos,junto con los códigos utilizadospara identificar ubicaciones máscomunes en el trépano. Uno omás de estos códigos se utilizanpara indicar la ubicación de lacaracterística (s) de desgasteobservada.

Sellos del CojineteEsta columna se utiliza paratrépanos a rodillo, por lo tantosiempre llevará una “X” cuandose trate de un trépano decortadores fijos.

CalibreLa columna “Calibre (G)” se utilizapara registrar la condición delcalibre del trépano. Se deberegistrar con “I” si el trépanopermanece calibrado. De locontrario, se registra lodescalibrado que está el trépanoutilizando una medida lo máscercana posible a 1/16”. Paramarcas específicas de trépanofuera de calibre, observar la figura4

Cuadro del sistema de graduación de desgaste de IADCEstructura Cortadora B G Observaciones

HileraInterior

HileraExterior

Caract. delDesgaste

Ubica-ción

Sellosdel

Cojinete

Calibre1/16”

OtrasCarac

RazónSalida

N X I

Figura 3. Perfiles de Trépanos de Cortadores Fijos

C- Cono N- Nariz T-Taper S-Hombro G-Calibre A- Todas las áreas.

Figura 4. Condición del Calibre

Código Explicación

1 En Calibre

1/16 Fuera de calibre hasta 1/16”

2/16 Fuera de calibre de 1/16” a 1/8”

3/16 Fuera de calibre de 1/8” a 3/16”

4/16 Fuera de calibre de 3/16” a 1/4”

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ESTRUCTURA DEL SISTEMA

Razón de SalidaLa última columna en el Cuadro deSistema de Graduación de Desgaste deIADC se utiliza para registrar la razón desalida del trépano. En la tabla 2 acontinuación figura un listado de códigos:

TABLA 2 - RAZONES DE SALIDA

BHA- Cambio de Ensamble de fondoDMF- Falla de motor de fondoDSF- Falla de la sarta de

perforaciónDST Prueba de perforaciónDTF- Falla de herramientas de

fondoLOG- PerfilajeRIG- Reparación del equipoCM- Condición del lodoCP- Corte de NúcleoDP- Sarta TapadaFM- Cambio de formaciónHP- Problemas en el pozoHR- HorasPP- Presión de la bombaPR- PenetraciónTD- Profundidad final/Profundidad

CSGTQ- TorqueTW- Sarta TorcidaWC- Condiciones ClimáticasWO- Sarta Lavada

Cuadro del sistema de graduación de desgaste de IADCEstructura Cortadora B G Observaciones

HileraInterior

HileraExterior

Caract. delDesgaste

Ubica-ción

Sellos delCojinete

Calibre1/16”

OtrasCarac

RazónSalida

X BHA

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GRADUANDO EL DESGASTE DE TREPANOS UTILIZADOS

Razón de SalidaLa última columna en el Cuadro deSistema de Graduación de Desgaste deIADC se utiliza para registrar la razón desalida del trépano. En la tabla 2 acontinuación figura un listado de códigos:

Ejemplo 1

Este S279 fue utilizado para perforar unaformación de areniscas muy dura yabrasiva en Rotliengendes, en el Nortede Alemania. La característica especialde este trépano es su eyector central.

Perforó 100 metros en 51 horas con unmotor de fondo Mach 2 con unapenetración promedio de 2.0 m/hr. y fuesacado a 4750 metros para cambiar elensamble de fondo.

Luego de sacar el trépano, se observó untipo de desgaste uniforme con laexcepción del comienzo del anillado en elhombro. Ocho canales de agua estabantapados con formación, lo cual no redujola penetración. El trépano permanecía encalibre.

Cuadro del sistema de graduación de desgaste de IADCEstructura Cortadora B G Observaciones

HileraInterior

HileraExterior

Caract. delDesgaste

Ubica-ción

Sellos delCojinete

Calibre1/16”

OtrasCarac

RazónSalida

2 1 WT A X I BU BHA

Información sobre el TrépanoTipo: S279CEDiámetro: 5.875”TFA: 0.5

Información sobre el TrépanoTrépano usado

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GRADUANDO EL DESGASTE DE TREPANOS UTILIZADOS

Ejemplo 2

Este R437GN fue corrido en unaoperación de perforación horizontal. Laprimera carrera fue en arcilla con motorde construcción de ángulo fijo 6 3/4”Mach 1.

El trépano perforó 118 metros en 8.5horas y fue sacado a 1433 metros. Lapenetración fue de 13.9 m/hr.

Luego de sacar el trépano no se observóningún desgaste obvio, y se graduósegún el sistema de IADC como lomuestra la figura más arriba.El trépano fue corrido nuevamente enotro pozo en el mismo yacimiento en lamisma formación, perforando 218 metrosen 13.5 horas con una penetraciónpromedio de 16.2 m/hs.El trépano fue sacado cuando se tuvoque cambiar el ensamble de fondo.

Al graduar el desgaste del trépano, seobservó poco desgaste en la estructuracortadora, resultando en un desgaste de1 para “hileras interiores y exteriores”. Seperdieron tres cortadores debido a laerosión de la matriz por una altavelocidad del fluido, como se muestra enlas columnas de “Característica deDesgaste/Dull Characteristic” y “Otrascaracterísticas/Other Characteristics”. Eltrépano estaba en calibre, como seindica con “I” en la columna“Calibre/Gauge”.

Ejemplo 3

Este R437GN fue corrido en un pozohorizontal para perforar arcillas yareniscas quebradizas y plásticas.Perforó 387 metros en 29.5 horas conpenetración promedio de 13.1 m/hr conun motor Mach 1 de Kick Off ajustable. Eltrépano fue sacado a 1820 metros porbaja penetración.

Cuadro del sistema de graduación de desgaste de IADCEstructura Cortadora B G Observaciones

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HileraExterior

Caract. delDesgaste

Ubica-ción

Sellos delCojinete

Calibre1/16”

OtrasCarac

RazónSalida

0 0 NO A X I NO TD

Cuadro del sistema de graduación de desgaste de IADCEstructura Cortadora B G Observaciones

HileraInterior

HileraExterior

Caract. delDesgaste

Ubica-ción

Sellosdel

Cojinete

Calibre1/16”

OtrasCarac

RazónSalida

1 1 LT A X I ER BHA

Información sobre el TrépanoTipo: R437GNDiámetro: 8.5”TFA: 0.6

Cuadro del sistema de graduación de desgaste de IADCEstructura Cortadora B G Observaciones

HileraInterior

HileraExterior

Caract. delDesgaste

Ubica-ción

Sellosdel

Cojinete

Calibre1/16”

OtrasCarac

RazónSalida

8 1 CR C X I LN PR

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Luego de sacar el trépano resultóobvio el motivo por el cual huboque sacarlo - estaba coroneado yhabía perdido las cuatro boquillas.Los cortadores restantes nomostraban ningún desgastesignificativo.

Nota: A pesar de que el trépanoperdió las cuatro boquillas, la“Característica de desgaste”principal es “coroneado” porqueesta es la principal razón por lapérdida de boquillas. La pérdidade boquillas se registra bajo“Otras Características”.

Ejemplo 4

Este trépano Ballaset S725 conTSP cilíndricos fue utilizado paraperforar piedra arcillosa y arenaen la densa formación media durade Rotliegendes en Holanda.Perforó 154 metros en 57 horas,alcanzando una penetración de2.7 m/hr con un motor de fondoMach 2 en un pozo direccional. Eltrépano fue sacado por bajapenetración. La graduación deldesgaste indicó que loscortadores estaban desgastados75% y 100% en las hilerasinteriores y exteriores,respectivamente. Además, sepuede ver el anillado en el áreadel taper. El trépano tambiénestaba 1/16” fuera de calibredebido a las arenas abrasivas enla formación.

Información sobre el TrépanoTipo: R437GNDiámetro: 8.5”TFA: 0.6

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HileraExterior

Caract. delDesgaste

Ubica-ción

Sellosdel

Cojinete

Calibre1/16”

OtrasCarac

RazónSalida

6 8 RO T X 1/16 WT PR

Información sobre el TrépanoTipo: S725GNDiámetro: 8.38”TFA: 0.10

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GRADUANDO EL DESGASTE DE TREPANOS UTILIZADOS

Ejemplo 5

Este R435SG fue corrido 4 veces enel Mar del Norte. El trépano perforóun total de 977 metros en 166.3horas, principalmente atravesandoformaciones de sal/anhidrito delZechstein. 3 de las 4 carreras fueronrealizadas con Motor Mach1 DTUcon 210 a 320 rpm’s.El análisis del desgaste de lasprimeras dos corridas mostró que nohabía falla visible de las estructurascortadoras. La “Razón de Salida” fuela Falla de herramientas de fondo(DTF) en ambos casos. Luego de latercera corrida (389 metros en 89.5horas) el trépano fue sacado porproblemas del ensamble de fondo, ydemostró un desgaste uniforme deaproximadamente el 20% para lashileras interiores y exteriores.Cuando fue sacado luego de lacuarta carrera, el desgaste de laestructura cortadora era del 50% y60% para las hileras interiores yexteriores respectivamente. Luegode cuatro carreras, el trépanotambién mostraba severa erosión ycortadores rotos en el área del taper(ver foto tomada luego de la carreran°4).

Aplicaciones PrácticasEl sistema de Graduación dedesgaste de IADC puede serutilizado con varios propósitos. Losfabricantes evalúan el diseño yaplicación del trépano. Losoperadores evalúan y mejoran susprogramas de perforación. Elsistema puede ser computarizadopara construir una base de datosmundial para coordinar lasaplicaciones de los trépanos.El objetivo principal del este sistemaes obtener un “cuadro estándar” deun trépano, sin importar dónde, obajo qué circunstancias ha sidoutilizado el trépano. Se espera queesta estandarización lleve a mejoresaplicaciones para trépanos ymejores diseños en toda la industria.

Cuadro del sistema de graduación de desgaste de IADCEstructura Cortadora B G Observaciones

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HileraExterior

Caract. delDesgaste

Ubica-ción

Sellosdel

Cojinete

Calibre1/16”

OtrasCarac

RazónSalida

0 0 NO A X I NO DTFCarrera N°2

0 0 NO A X I NO DTFCarrera N°3

2 2 NO A X I NO BHACarrera N°4

4 5 BT T X I ER DTF

Información sobre el TrépanoTipo: R435SGDiámetro: 12.25”TFA: 0.65 - 1.60

©1996 Hughes Christensen Company. The emblems , and Hughes, Christensen, Eggbeater, Kingcutter and BallaSet are registeredtrademarks of Hughes Christensen Company. Black Ice, CSE, ECP, Mosaic, and SEC are trademarks of Hughes Christensen Company.

Printed in U.S.A. WL / 6M US / 4M A4 / 6-96

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