En el campo de la perforación de petróleo y gas, la elección de la chapa de PDC más adecuada (cortadora de roca de PDC) es sin duda el factor clave para equilibrar los dos indicadores clave de velocidad de penetración (ROP) y durabilidad. Para los ingenieros de perforación, que a menudo tienen que enfrentarse a rocas duras abrasivas o a esas problemáticas formaciones intercaladas, los llamados "mejores" dientes de corte están en realidad muy claramente definidos: deben tener una alta tenacidad al impacto (para evitar el astillamiento catastrófico del diente) y una excelente estabilidad térmica (para resistir el agrietamiento en caliente).

En este enlace, la primera tarea es encontrar una fábrica de origen que siga estrictamente las normas API y tenga una calidad constante y estable. No se trata solo de garantizar el rendimiento, sino también de controlar realmente los costes del proyecto reduciendo el tiempo no productivo (TNP).

En esta guía, desmontaré cómo optimizar el rendimiento de sus perforaciones a partir de las dos dimensiones de las especificaciones técnicas y las normas de fabricación.

El núcleo técnico

Papel del proceso de lixiviación del cobalto (tecnología de eliminación profunda del cobalto)

En el proceso de perforación de petróleo y gas, la alta temperatura generada por la fricción hará que el catalizador de cobalto residual en la capa policristalina de diamante se expanda. Esta expansión crea tensiones internas que dan lugar a microfisuras, lo que en la industria llamamos "degradación térmica" ".

Solución: Utilizamos una avanzada tecnología de descobalización profunda (Deep Leaching Technology). En pocas palabras, consiste en eliminar el catalizador de cobalto de la superficie de trabajo de la capa de diamante. Esto puede mejorar significativamente la estabilidad térmica.
Resultado: Los dientes de corte conservan un filo cortante incluso a temperaturas superiores a 700°C. Según mi experiencia, esto es esencial para mantener una ROP ideal en pozos profundos y calientes.

Ingeniería de interfaz: evitar la delaminación

La superficie de unión entre la capa de diamante policristalino y el sustrato de carburo de wolframio suele ser una "costilla blanda" en condiciones de alto impacto ".

Interfaz no planar (NPI): Personalmente, me opongo firmemente al uso de interfaces planas simples en condiciones complejas. En su lugar, diseñamos geometrías complejas que liberan tensiones en la capa de adherencia. Esto puede dispersar la energía del impacto de forma más eficaz. Este diseño reduce significativamente el riesgo de delaminación (descamación) al perforar formaciones inestables como conglomerado o piedra caliza triturada.

Selección específica de la formación

Tome un cortador de uso general para perforar una formación específica, ya sea ROP no puede subir, o usted tiene que retirarse antes de tiempo. De acuerdo con los datos de perforación actuales de que se dispone, le sugiero que aclare los requisitos según las siguientes categorías:

Para formaciones de dureza blanda a media (esquisto, arenisca, lodolita)

• Objetivo principal: cizallamiento agresivo, tire ROP completo.
• Tipo de diente recomendado: Dientes planos estándar con énfasis en la resistencia al desgaste (fresas planas estándar).
• Diseño de chaflán: En este caso, tiendo a elegir un ángulo de chaflán más pequeño. De este modo, con un menor peso sobre la broca (WOB), los dientes también pueden penetrar más profundamente en la formación.

Para formaciones duras y abrasivas (granito, cuarcita, caliza dura)

• Objetivo principal: supervivencia y durabilidad al impacto.
• Tipo de diente recomendado: Dientes en forma de eje (Axe/Ridge) o dientes cónicos. Estas estructuras geométricas únicas pueden concentrar la fuerza de aplastamiento y son mucho más eficaces que la simple rotura por cizallamiento.
• Diseño de chaflán: En este caso es necesario un doble chaflán o un chaflán de gran ángulo, principalmente para proteger el filo de corte del agrietamiento cuando golpea la dura capa intermedia.

Identificación y solución de problemas de desgaste del PDC

Observando el desgaste de los dientes de corte, podemos deducir básicamente las condiciones de trabajo del subterráneo:

• Desgaste suave (punto plano): Esto es normal. Pero si se muele demasiado rápido, hay que cambiar a una mayor densidad de diamante o a un tamaño de grano más fino de la matriz.
• Agrietamiento: Se trata de un típico "fallo por fragilidad". Los dientes son demasiado duros, o la tenacidad al impacto no es suficiente. Tienes que cambiar a una marca más "cuero" (mejor tenacidad), u optimizar el diseño de la interfaz.
• Grieta por calor (piel de serpiente/Heat Checking): Los dientes están sobrecalentados. Para ver esto, usted debe ir a los dientes con la eliminación profunda de cobalto, o volver a comprobar si hay un problema con el diseño de refrigeración hidráulica de la broca.

Compra de cortadoras de roca PDC

Por último, a la hora de comprobar el control de calidad (CC), estos tres datos de prueba son indispensables:

• Prueba VTL (torno vertical): simular un desgaste severo para garantizar el estándar de vida.
• Torre de caída: Medir la absorción total de energía de impacto, que es un indicador duro para garantizar la tenacidad.
• Detección de defectos por ultrasonidos C- Scan: debe garantizar que la interfaz de carburo cementado con diamante cero defectos internos, cero riesgo de delaminación.

Sobre el autor Michael Ross 
Yo soy Michael Ross Con más de 11 años de experiencia en materiales superduros y dinámica de perforación, estoy especializado en análisis de fallos y optimización de cortadores para formaciones complejas de petróleo y gas. Con un máster en Ciencia de los Materiales, me centro en salvar la distancia entre la metalurgia de fabricación y la aplicación en el fondo del pozo, dedicado a ayudar a los equipos de perforación a eliminar los fallos prematuros de las brocas y maximizar la ROP.