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El pozo de brocas Pdc
Las brocas de diamante policristalino compacto (PDC) son herramientas fijas de alto rendimiento que utilizan herramientas de diamante sintético para cizallar la roca en lugar de romperla. Aumentan significativamente la velocidad de penetración (ROP) y prolongan la vida útil de la broca para aplicaciones de pozos de agua, petróleo, gas y minería. Son especialmente adecuadas para formaciones de dureza media a blanda y tienen una durabilidad superior a las brocas convencionales.
Mecanismo central de la broca PDC: acción de corte y estructura
Para comprender realmente el valor de las brocas de PDC en aplicaciones de pozos de agua, tenemos que remontarnos a los principios de ingeniería más básicos.
La mayor diferencia entre las brocas PDC y las tradicionales es la "acción de cizallamiento". La broca de cono de rodillo tradicional se basa en una gran presión para triturar la roca, mientras que la PDC funciona más como un torno en el procesamiento de metales. Los dientes de corte de diamante sintético "raspan" las capas de roca. Desde el punto de vista de la conversión de energía, este mecanismo de cizallamiento es mucho más eficaz que la trituración, por eso he mencionado antes que puede dar lugar a una mayor ROP.
Analicemos de nuevo la estructura. La duración del taladro depende de que los "cimientos" estén bien tocados. Normalmente utilizamos un cuerpo o carcasa de acero resistente.
- Cuerpo de acero: buena tenacidad, fuerte resistencia al impacto. En caso de geometrías de perforación complejas, suelo recomendar cuerpos de acero.
- Carcasa: normalmente con polvo de carburo de tungsteno con aglutinante metálico sinterizado, tiene la ventaja de la resistencia a la erosión.
En cuanto a los propios dientes de corte, el sustrato de carburo de tungsteno más la capa de diamante sintético proporcionan una dureza extremadamente alta para mantener el filo afilado. En algunas aplicaciones convencionales, he visto que duran 100 veces más que las brocas convencionales.
Fresa plana PDC
El cortador PDC plano presenta una estructura plana para una distribución uniforme de la fuerza, una excepcional resistencia al desgaste para una larga vida útil y un diseño versátil y rentable.
Fresa PDC de cúpula
El cortador PDC de cúpula utiliza una geometría esférica para una mayor resistencia al impacto, garantiza una disipación uniforme del calor para evitar daños térmicos y se adapta a formaciones variadas.
En forma de cresta
El cortador de PDC con forma de cresta presenta proyecciones en forma de cresta para aumentar la eficacia del taladrado, canales de evacuación de virutas optimizados y un diseño antivibraciones para mayor estabilidad.
Cortadora PDC escalonada
La fresa PDC escalonada presenta una estructura escalonada para la rotura escalonada de la roca, un área de contacto reducida para minimizar el calor por fricción y una estabilidad mejorada para un rendimiento fiable.
Diseño especial para perforación de pozos de agua
Cuando se habla de brocas de PDC para pozos de agua, no basta con fijarse en el material, sino que hay que clasificarlo según el diseño hidráulico. Los retos que plantean los distintos estratos deben corresponderse con estructuras hidráulicas diferentes:
- Diseño estándar: pertenece al "aceite dorado", puede hacer frente a una variedad de condiciones mixtas. Si va a perforar en una capa mixta de dureza moderada, es correcto elegirlo.
- Diseño de chorro: Este diseño se centra en mejorar la limpieza. Friega la superficie de los dientes de corte directamente a través de boquillas de alto caudal, llevándose los residuos antes de que se acumulen.
- Diseño de gran desplazamiento: Tenga en cuenta que este es el punto clave. Si está perforando formaciones blandas o extremadamente viscosas (como arcilla, lodolita), debe utilizar esto. Tiene un gran canal de flujo abierto que permite el paso de fluido de perforación de gran desplazamiento. Sin este gran desplazamiento para sacar los recortes, la broca se quemará hasta morir en cuestión de minutos.
Buenas prácticas para las operaciones sobre el terreno
Aunque tenga a mano la mejor broca PDC, si los parámetros de funcionamiento son incorrectos, no podrá reproducir la eficacia teórica. Como ya se ha dicho, el PDC funciona bien en esquisto, arenisca y caliza, pero su rendimiento depende en gran medida de dos factores mecánicos:
- PESO EN LA BROCA: Aquí es donde muchos perforistas que cambian de brocas de cono a rodillo son propensos a cometer errores. El cono necesita una gran presión de la broca para "aplastar" la piedra, pero el PDC necesita una presión "adecuada" de la broca, la suficiente para que los dientes de corte penetren en la formación.
- Alta velocidad: Al tratarse del mecanismo de "cizallamiento", cuanto mayor sea la velocidad, más rápido será el corte. Una presión estable de la broca combinada con una alta velocidad de rotación puede hacer que la perforadora corte suavemente la formación.
Además, la limpieza hidráulica no es negociable.
Lo que más miedo me da es ver que el material de formación "bolsa de barro" (como la pizarra parecida al barro) en los dientes de corte alrededor de la compactación, la pasta de perforación en una bola lisa, pierde completamente la fuerza de corte. Mantener un alto caballaje de agua en la superficie de perforación, asegurando que los dientes de corte estén siempre limpios y exponiendo nuevas superficies de ataque, es la clave para el éxito del trabajo.
Factores de selección: Adaptar la broca a la formación
La elección de la configuración correcta de la broca PDC es esencialmente la ciencia de equilibrar la densidad y el tamaño de la fresa.
- Dureza de la formación y densidad del diente: ambas están inversamente relacionadas.
- Formación blanda: necesitamos utilizar dientes de corte de gran tamaño, y la densidad del diente es baja (menos dientes), para maximizar la profundidad de comido, perforando rápido.
- Formación dura/formación abrasiva: se deben utilizar dientes de corte de alta densidad (muchos dientes) y pequeño tamaño. Así se distribuye la carga y se evita el desgaste prematuro de los dientes de corte.
- Requisitos de tamaño: La flexibilidad del PDC se refleja en su amplia gama de tamaños. Tanto si se trata de una perforación pequeña (como de 3 7/8 pulgadas) para pozos de exploración como de un diámetro grande (como de 12 1/4 pulgadas) para pozos de producción, existen tamaños estándar o personalizados para adaptarse a las distintas capacidades de los equipos de perforación y procedimientos de entubación.
En conclusión, sólo evaluando cuidadosamente estos factores -dureza, densidad y tamaño del diente del paño- puede el personal de campo exprimir realmente los límites de rendimiento de la tecnología PDC y lograr la durabilidad y la alta velocidad de perforación que deseamos.
Autor: Robert Stone
Hola, soy Robert StoneEspecialista en eficiencia de perforación. Mi trabajo se centra en optimizar el rendimiento en el fondo del pozo mediante la tecnología de diamante policristalino compacto (PDC). Ayudo a los perforistas a comprender cómo características como la acción de cizallamiento y los diseños hidráulicos "big flush" pueden aumentar significativamente las tasas de penetración (ROP). Me apasiona guiarle en la selección de la densidad de corte y el tamaño de broca adecuados para dominar cualquier formación, desde la arcilla blanda hasta la caliza abrasiva."