El núcleo de la elección de los dientes de corte PDC adecuados es la "coincidencia precisa". Para decirlo sin rodeos, se trata de numerar con precisión la forma geométrica del diente de corte (por ejemplo, para la búsqueda de alta velocidad de perforación de tipo punta plana o para el tipo semiesférico duradero) con la dureza de la formación, y luego elegir el grado de diamante para encontrar un equilibrio entre coste y rendimiento.

A continuación, voy a hablar de los parámetros aburridos de las especificaciones, sobre todo de las compensaciones ocultas (Trade-offs) que los fabricantes no suelen tomar la iniciativa de destacar: ésta es la clave de la selección experta.

Elección óptima de fresas PDC para taladrado

Según los accidentes in situ de los que me he ocupado, la elección de una forma de diente incorrecta suele ser el primer incentivo importante para el fallo prematuro de la broca o el fallo de la ROP (velocidad de penetración). Simplifiquemos el asunto y vayamos al grano.

El cortador plano: El "coolie" en busca de la velocidad"

El mejor escenario de aplicación: En formaciones blandas a semiduras, no abrasivas, como pizarra, lodolita y arenisca, si se quiere disparar la ROP al máximo, hay que acertar al elegirla.
Lo que es: Las características son muy evidentes, con una superficie de corte plana y muy agresiva.
Nota: Este filo cortante es muy frágil en la formación dura o la formación entre capas, fácil de colapsar (Chipping), desgaste rápido.

Dientes esféricos/de cúpula (el cortador esférico/de cúpula): Campeón de durabilidad

El mejor escenario de aplicación: Se utiliza para condiciones duras de extrema dureza, alta abrasividad o alto impacto, como el conglomerado y el granito. Funciona más como trituración y agrietamiento de rocas que como cizallamiento.
Lo que es: La parte superior es lisa y redondeada, sin bordes afilados.
Nota: Su ROP es significativamente inferior a la de los dientes planos. Si el objetivo principal del cambio es acelerar, no lo utilices.

El cortador cónico: Híbridos equilibrados

El mejor escenario de aplicación: La opción pangold para formaciones de dureza media a dura tiene un buen equilibrio entre ROP y resistencia al impacto. Es uno de los diseños más utilizados actualmente en el mercado.
Lo que es: La forma cónica puntiaguda combina la agresividad de los dientes planos y la durabilidad de los dientes esféricos.

Ajuste fino con chaflán (Chamfer) y ángulo (Rake Angle)

Chaflán (Chamfer): El pequeño bisel en el filo de corte. No subestime este pequeño detalle. Cuanto mayor sea el chaflán, mayor será la fuerza y la resistencia al impacto del filo de corte, pero a costa de sacrificar un poco la agresividad.
Ángulo de inclinación: El ángulo relativo de la superficie de corte con respecto a la roca. Inclinación positiva (Positivo) es más agresivo (comer fragancia roca blanda), mientras que la inclinación negativa (Negativo) es más fuerte en la estructura y adecuado para los huesos duros.
Mi regla de oro: primero hay que fijarse en el informe geológico para determinar la dirección general (plana, esférica o cónica), y luego afinarla mediante el biselado y la inclinación. Esto es como cocinar, se selecciona el material principal y hay que controlar la temperatura mediante estos dos parámetros.

Para facilitar la comparación, he elaborado el siguiente cuadro:

Tipo de dientes de corte	Características del papel y la forma	El mejor escenario	Resultados y observaciones
Diente plano (Flat)	La velocidad actúa como <br> superficie de corte plana y agresiva.	De blando a semiduro <br> formaciones no abrasivas (esquisto, arenisca, etc.).	Pros: Muy alta ROP. <br> Inconvenientes: fácil colapso en la formación dura o en la capa intermedia, desgaste rápido.
Cúpula	Rey duradero <br> Liso, redondeado, sin aristas.	Extremadamente duro/altamente abrasivo <br> condiciones de alto impacto (conglomerado, granito).	Ventajas: Alta resistencia al impacto por aplastamiento/fisuración de rocas. <br> Desventajas: La ROP es significativamente menor y no es adecuada para recuperar el tiempo perdido.
Dientes cónicos	equilibrio híbrido <br> forma cónica afilada.	Medio duro a duro <br> El actual todoterreno polivalente.	Ventajas: tanto la agresividad de los dientes planos como la durabilidad de los dientes esféricos. <br> Equilibrio: Excelente compromiso entre ROP y resistencia al impacto.
Parámetro	Definición	Ajuste y efecto
Chaflán	Un pequeño bisel en el filo de corte.	Chaflán más grande: Aumenta significativamente la fuerza del filo (resistencia al impacto) pero sacrifica ligeramente la agresividad.
Ángulo del rastrillo	Ángulo de la cara de corte con respecto a la roca.	Positivo: Más agresivo (mejor para rock suave).Negativo: Estructura más fuerte (mejor para rock duro).

Seleccionar el grado y la calidad adecuados

Si la forma determina la escena aplicable, entonces el grado del diente de corte determina lo bien que puede desenvolverse en esta escena.

Tamaño y grado de las partículas de diamante: Las partículas gruesas de diamante cortan rápido, pero la resistencia al desgaste es ligeramente peor; las finas, todo lo contrario. Los proveedores de gama alta suelen ofrecer diversos grados, lo que permite elegir entre coste y rendimiento en condiciones de funcionamiento extremas.
Estabilidad térmica (Thermal Stability): Este es el "corazón" del cortador PDC ". En pozos profundos de alta temperatura, el PDC ordinario (que normalmente sólo puede soportar unos 750°C) puede fallar fácilmente porque el metal catalizador provocará la grafitización (grafitización) del diamante. Asegúrese de especificar cortadores de gama alta que hayan sido sometidos a un proceso de descobalización (proceso de lixiviación), que elimina el catalizador y puede aumentar la estabilidad térmica hasta 1200°C.
Control de calidad (CC): Un fabricante fiable debe contar con estrictos procedimientos de control de calidad, como pruebas de torno vertical (VTL) para medir la resistencia al desgaste y la fuerza de impacto. Recuerde solicitar documentos de control de calidad como acción estándar en el proceso de adquisición.

5 preguntas clave que debe hacer a su proveedor antes de firmar un contrato

No te apresures a firmar, primero lánzales estas preguntas y comprueba si la otra parte es profesional:

• "Según mi informe de formación, ¿qué combinación de forma y chaflán se recomienda? ¿Cuál es la razón?"
• "¿Cuál es la estabilidad térmica de este producto y si ha sido lixiviado?"
• "¿Pueden proporcionar datos de campo o estudios de casos de este diente cortante en condiciones de fondo de pozo similares?".
• "¿Cómo garantizan la coherencia entre lotes? ¿Puede compartir su proceso de control de calidad?"
• "Si nos encontramos con un desgaste prematuro, ¿cuál es su proceso de asistencia técnica y análisis de fallos?".

Sobre el proceso de fabricación y la frontera de los dientes de corte PDC

Principio de proceso:

Brevemente, el polvo de diamante sintético de tamaño micrométrico se sinteriza sobre un sustrato de carburo de tungsteno a una presión superior a 5,5 GPa y a una temperatura elevada de 1400°C. El catalizador metálico del sustrato (normalmente cobalto) se fundirá y penetrará en la capa de diamante, promoviendo la formación de fuertes enlaces entre los diamantes, y formando finalmente una densa capa de diamante policristalino (capa de diamante policristalino).

Fronteras de la investigación:

La investigación y el desarrollo actuales se centran en la síntesis sin catalizador, la optimización de las interfaces de unión (como las interfaces no planas) para hacer frente a las tensiones residuales causadas por el desajuste de la expansión térmica, y la introducción de nanomateriales para mejorar la tenacidad. Esto puede sonar académico, pero los futuros avances en la eficacia de la perforación están en estos detalles.

Sobre el autor

Me llamo Billy y soy consultor independiente en tecnología de perforación, con más de 19 años de experiencia en el sector energético. Mi carrera comenzó en primera línea como ingeniero de campo, lo que me proporcionó un conocimiento práctico de cómo los equipos... realmente en el fondo del pozo, no sólo cómo se ve en una hoja de especificaciones.

Desde entonces he asesorado a importantes operadores de petróleo y gas en decisiones de compra multimillonarias, y mi misión ahora es compartir esos conocimientos. Tiendo puentes entre las afirmaciones de los fabricantes y el rendimiento real para ayudar a ingenieros y responsables de compras a tomar decisiones que aumenten la eficiencia y protejan los resultados.