En mi opinión, las picas de PDC más eficaces en la perforación de pozos de agua suelen ser las de la "serie de impacto medio": estas picas suelen adoptar una estructura de grano de diamante entre medio y grueso. Su principal ventaja reside en su capacidad para lograr un buen equilibrio entre una resistencia moderada al desgaste y una excelente tenacidad al impacto. En concreto, para las brocas estándar de perforación de pozos de agua de entre 6 y 12 pulgadas, los tamaños 1308 y 1613, junto con diseños especiales de biselado, se han convertido básicamente en la norma del sector. Nuestro objetivo es muy sencillo: encontrar un tipo de diente cortante que pueda permanecer intacto (sin astillarse) bajo el impacto de estratos complejos y cambiantes, manteniendo al mismo tiempo el coste de perforación por metro dentro de un rango razonable. Después de todo, en un mercado tan competitivo como el de la perforación de pozos de agua, mantener un margen de beneficios no es tarea fácil.

Selección de fresas PDC para pozos de agua

Selección de materiales

La perforación de pozos se caracteriza por capas poco profundas, una geología compleja y un gran número de estratos blandos y duros entrelazados. Por eso, en mi opinión, la resistencia al impacto es lo primero. Cuando nuestra fábrica selecciona picas de PDC para aplicaciones en pozos de agua, tendemos a preferir productos con granos de diamante gruesos sinterizados.

• Estabilidad térmica: Desde el punto de vista de la aplicación práctica, las picas de grano grueso suelen tener mejores efectos de disipación del calor en operaciones agresivas como la perforación de pozos de agua.
• Resistencia al impacto: Al encontrarse de repente con estratos duros como el granito o el cuarzo, el riesgo de fractura frágil catastrófica de las picas de grano grueso es mucho menor. Esto se ha comprobado en muchos casos de fallo que he tratado.
• Coste-eficacia: En comparación con la mezcla "policristalina" de grano ultrafino utilizada en la perforación en aguas profundas, el coste de producción de las picas de grano grueso es generalmente inferior, lo que hace que nuestras picas acabadas sean más competitivas en el mercado.

Diseño de la geometría del chaflán

Cuando la gente elige picos de PDC para pozos de agua, a menudo sólo se centra en el grado. Sin embargo, en mi opinión personal, el chaflán (ese borde inclinado) es la clave.

• Borde estándar: Funciona bien contra capas blandas de arcilla o arena, con una velocidad de corte rápida. Sin embargo, su inconveniente es que es propensa a astillarse y no es resistente a los impactos.
• Bisel mejorado: Para las picas de pozos de agua, solemos diseñar un ángulo de chaflán ligeramente mayor. Sacrificar un poco de filo de corte (ROP) puede mejorar significativamente la capacidad de los dientes de corte para soportar las fuerzas de impacto. Calculado así, resulta muy rentable. Según nuestras estadísticas de datos internas, la simple elección del chaflán adecuado puede reducir las "reclamaciones por calidad" en aproximadamente 30% sin modificar el coste del material.

Identificar la fuente

A lo largo de los años, he visto a muchos comerciantes reetiquetar las picas de PDC de grado de "corte de piedra" y venderlas como productos de grado de perforación. Para verificar a su proveedor, mi sugerencia es que le pida directamente los datos de las pruebas VTL (torno vertical) y los datos de las pruebas de peso de caída. Un director técnico de fábrica realmente competente seguramente podrá mostrarle cuántas veces se han cortado sus dientes de corte en el bloque de roca de granito antes de que aparezca una superficie desgastada.

Aplicación de campo

Comprender los límites de rendimiento de sus picas PDC para pozos de agua puede ahorrarle a menudo la molestia de levantar y bajar la perforadora.

1. Formaciones blandas a medias (fangolita, arenisca, esquisto)

En este tipo de estrato, el principal modo de fallo es el desgaste.
Selecciones recomendadas: Picas planas estándar 1308 PDC.
Sugerencia de operación: Se puede correr a gran velocidad. En este caso, las picas rompen las rocas principalmente por el efecto de "cizallamiento". Si los dientes de corte se embotan demasiado rápido, es necesario comprobar si el lavado hidráulico (caudal de agua) es suficiente y puede enfriar eficazmente los dientes de corte. Las grietas calientes en forma de "piel de serpiente" que aparecen en la tabla de diamante de los dientes de corte suelen ser una señal de refrigeración insuficiente más que de mala calidad de los dientes de corte.

2. Formaciones duras y abrasivas (caliza, granito, cuarzo)

En este tipo de estrato, el principal modo de fallo es el daño por impacto, como el astillado o la fragmentación.
Selecciones recomendadas: Plaquitas PDC esféricas o cónicas (a veces como auxiliar), o PDC planas de alta calidad con chaflanes mejorados.
Sugerencia de operación: Reduzca adecuadamente la velocidad de rotación y aumente la presión de perforación (WOB). Si observa deslaminación de la capa de diamante (desprendimiento del sustrato de aleación dura), suele deberse a un salto o vibración excesivos de la broca. Para una pica de pozo de agua de alta calidad, la interfaz entre el diamante y la aleación dura debe ser no plana (la interfaz en forma de diente de sierra), lo que puede prevenir eficazmente este fenómeno de separación.

3. Reparación y soldadura

Muchos perforadores de pozos de agua reparan las brocas por sí mismos. Entre los casos de rotura de dientes de PDC en el laboratorio que he tratado, la razón más frecuente fue el sobrecalentamiento durante el proceso de soldadura. Las picas de PDC empezarán a degradarse permanentemente entre 700°C y 751°C aproximadamente. Por lo tanto, si se limita a utilizar un soplete de soldadura y quemar el color a naranja o amarillo brillante a simple vista, para ser sinceros, es posible que ya haya dañado la estructura interna del diamante antes incluso de que la broca baje al pozo.

Sobre el autor: Alan Chen

Yo soy Alan ChenIngeniero Superior de Materiales y Director Técnico. Con más de 20 años de experiencia práctica en la industria de materiales superduros, estoy especializado en procesos de sinterización a alta presión y alta temperatura (HPHT) y en análisis de fallos de PDC. Mi objetivo es ayudar a los fabricantes de brocas de perforación y a los contratistas a ir más allá del bombo publicitario para encontrar soluciones de corte prácticas y de alto rendimiento que realmente equilibren la durabilidad con los costes de producción.