Carrera: Ing. Petrolera “DESGASTE DEL TREPANO TRICONICO DURANTE SU VIDA UTIL” MATERIA : PREPARACION Y EVALUACION DE PROYECTO DOCENTE : ING. EDUARDO ALBA INTEGRANTES : OSCAR SANCHEZ VARGAS 212096710 : JUAN CARLOS FLORES SANDI 205107168 : VICTOR HUGO TARQUI LIMA 213146053 : YOSELIN CRISTINA POQIVIQUI Julio del 2017 Montero – Santa Cruz 210009887 INTRODUCCION 1.1.-ANTECEDENTE:…………………………………………………………………….. 1.2.-PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA:………...………………………………… 1.3-.PREGUNTA DE INVESTIGACION:…………….………………………………… 1.3-.OBJETIVOS:……………………………………….………………………………… 1.3.1-.Objetivo General:………………………….………………………………….. 1.3.2-.Objetivos específicos:………………….…………………………………… 1.4-.JUSTIFICACIÓN:……………………………..…………………………………….. 1.5-.DELIMITACIÓN:…………………………….………………………………………. 1.6-.VIABILIDAD DE LA INVESTIGACIÓN:...……………………………………….. 1.7.-HIPOTESIS:…………………………………………………………………………. Unidad de análisis:………..…………………………………………………… Variable independiente:………………………………………………………. Variable dependiente:…..……………………………………………………. Elemento Lógico:……..……………………………………………………….. 2.-MARCO TEORICO:….………………………………………………………………. 2.1.-Bolivia:………………….…………………………………………………………… 2.2.-Santa cruz de la cierra:….………………………………………………………. 2.3.-Provincia cordillera:……………...……………………………………………… 2.4.-Campo El Dorado:……………………………………………………………….. 2.5.-Trepano:……………………………………………..……………………………… 2.6.-Conocimientos generales de los trépanos:…………………………………. 2.7.-Clasificación de los trépanos:…………………………………………………. 2.8.-Tipos de trépanos:……………………………………………………………….. 2.9.-TrepanosTricónicos:…………………………………………………………….. 2.9.1.-Componentes de los trépanos tricónicos:………..……………………… 2.9.2.-Mecanismos de corte de los trépanos tricónicos:……………………… 2.9.3.-Acción del cono:………………..……………………………………………… 2.9.4.-Cojinete y Sello:………………………………………………………………… 2.9.5.-Tipos de rodamiento:……………………..…………………………………… 2.9.6.-Almacén de grasa:……………………………...……………………………… 2.9.7.-Dientes:…………………………………………………….…………………….. 2.9.8.-Toberas:………………………………………………………..………………… 2.9.9-Clasificación IADC para trepanos tricónicos:………………..…………… 2.9.9.1..-Cojinete de fricción sellado con calibre protegido:…………..……… 2.9.9.2.-Condiciones de operación de los trepanos tricónicos y PDC:...…… 2.9.9.3.-La operación de los trepanos se define por tres parámetros:……… Peso sobre trepano.:……………………………….………………………… Velocidad de rotación (rotaria):………………………..…………………… Hidráulica de perforación:…………………………………..………………. 2.9.9.4.-Problemas más comunes en los Trepanos:…………….……………… 2.9.9.4.1.-Factores que afectan el desgaste de los trepanos:…….……… 2.9.9.4.2.-Factores geológicos:……………………….………………………… 2.9.9.4.3.-Resistencia específica de la roca:…………….…………………… 2.9.9.4.4Factores operativos:…………………………………….……………… 2.9.9.4.5.-Peso sobre trepano:…………………………………………………… 2.9.9.4.6.-Velocidad de rotación:………………………………………………… 2.9.9.4.7.-Limpieza en el fondo del pozo:……………………………………… 2.9.9.4.8.-Geometría del agujero:………………………………………………... 2.9.9.4.9.-Manejo – Transporte:……………………………………..…………… 3.-METODOLOGICA:………………………………………………………..…………... 3.1.-Tipo de Investigación:…………………………………………………..………… 3.2.-Proceso de la Investigación:……………………………………………..……… 3.3.-Diseño de la Investigación:………………………………………………….…… 3.4.-Método y técnica de la investigación:………………………………………….. 3.4.1.-Método:………………………………………………………………………… 3.4.2.-Técnica de la investigación:………………………………………….……. 3.5.-Actividades desarrolladas:……………………………………………………….. 3.5.1.-Fase 1: Tipos de trépanos que existen:……………………………………… 3.5.2.-Fase 2: Componentes del trepano tricónico de perforación:………… 3.5.3.-Fase 3: Funcionamiento del trepano tricónico de perforación:……… 3.5.3.1-La operación de los trépanos se define por tres parámetros:………….. Peso sobre trepano:……………………………………………………………… Velocidad de rotación (rotaria):………………………………………………… Hidráulica de perforación:………………………………………………………. 3.6.-Fase 4: Factores influyen en el desgastes prematuros en el trepano de perforación son:…………………………………………………………………………… 4.-CONCLUSIONES:……………………………………………………………………….. 5.-BIBLIOGRAFIA:………………………………………………………………………….. 6.- ANEXO:………………………………………………………………………….. INTRODUCCION La perforación de un pozo es uno de los procesos de suma importancia dentro de la Industria Petrolera, ya que persigue suministrar un conducto del yacimiento (reservorio) a la superficie que permite retirar con carácter comercial los fluidos (gas o petróleo) del yacimiento. Dentro de la perforación existe una herramienta llamada trepano conocida también como (barrena, broca o mecha) es la herramienta más importante en dicho proceso cuyo servicio avanza al trabajo de perforación, cortando las rocas, atravesando formaciones y profundizando el pozo. Conoceremos que existen distintos tipos de trépanos con sus propias particularidades, debido a que cada uno no puede atravesar cualquier tipo de formación, es por ello que se debe seleccionar el trepano correcto para dicho proceso de perforación. El trepano es una herramienta que sufre desgaste debido a los distintos factores que se presentan dentro de las formaciones, es por ello que el presente proyecto se enfoca a poder darle solución a esa problemática existente. 1.1.-ANTECEDENTE En los primeros años de la utilización de la perforación petrolera rotatoria, el tipo común de trepano fue la de arrastre, fricción o aletas, compuesta por dos o tres aletas. La base afilada de las aletas hechas de acero duro, se reforzaba con aleaciones metálicas más resistentes para darle mayor durabilidad. Algunos tipos tenían aletas reemplazables. Este tipo de trepano se comportaba bien en estratos blandos y semiduros, pero en estratos duros o muy duros el avance de la perforación era muy lento o casi imposible. El filo de la aleta o cuchilla se iba perdiendo rápidamente por el continuo girar sobre la roca dura, no obstante el peso que se impusiese al trepano para lograr penetrar el estrato. A partir de 1909, el trepano de conos giratorios hizo su aparición. Este nuevo tipo ganó aceptación bien pronto y hasta ahora es el tipo más utilizado para perforar rocas, desde blandas hasta las duras y las muy duras. Los trépanos se fabrican de dos, tres o cuatro conos. A través de la experiencia acumulada durante el paso de los años desde su aparición, el diseño, la disposición y características de los dientes integrales o los de forma esférica, semiesférica o botón incrustado, tienden a que su durabilidad para cortar el mayor volumen posible de roca traduzca en la economía que representa mantener activa la barrena en el hoyo durante el mayor tiempo posible. Cada cono rota alrededor de un eje fijo que tiene que ser muy fuerte para que cada cono soporte el peso que se le impone al trepano y pueda morder bien la roca para poder desmenuzarla. Por tanto, el encaje del cono en el eje tiene queser muy seguro para evitar que el cono se desprenda. El movimiento rotatorio eficaz del cono se debe al conjunto de rodamientos internos empotrados alrededor del eje, los cuales por lubricación adecuadamente hermética mantienen su deslizamiento. Además, la disposición, el diámetro y las características de los orificios o boquillas fijas o reemplazables por donde sale el fluido de perforación a través del trepano, han sido objeto de modificaciones técnicas para lograr mayor eficiencia hidráulica tanto para mantener al trepano en mejor estado físico como para mantener el fondo del hoyo libre del ripio que produce el avance del trepano. 1.2.-PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA En la Industria Petrolera el desgaste del trepano durante su vida útiles uno de los riesgos más latentes, por el gran problema que presenta dentro de la perforación de un pozo petrolero. El desgaste del trepano causa una pésima perforación porque no permite triturar las diferentes formaciones, provocando una perdida millonaria para la industria. El desgaste del trepano puede realizarse por distintos factores que hacen posible su deformación, como ser: roca dura, fricción elevada, fluido de perforación, resistencia de las roca, temperatura, viscosidad, etc. Como también por una mala utilización del mismo ya que es operado por un operador de consola que es el encargado de realizar el trabajo de perforación. El operador debe tener una buena formación profesional para poder realizar el trabajo con éxito, tomando en cuenta que el trepano está sometido a varios factores que permite su deformación. Los daños que causa dicho desgaste son los siguiente: retraso de la perforación toda vez que se necesita sacar toda la sarta de perforación del pozo, el mismo que tiene una velocidad mínima para no provocar alguna surgencia dentro del pozo, remplazar el trepano desgastado con uno nuevo apto para dicho trabajo, requiere de un monto elevado el precio del trepano toda vez que las herramientas petroleras son muy caras. 1.3-.PREGUNTA DE INVESTIGACION ¿Cuáles son las causas y factores que influyen en el desgaste del trépano tricónico de perforación durante su vida útil? 1.3-.OBJETIVOS 1.3.1-.Objetivo General identificar las principales funciones del trepano tricónico de perforación para prevenir y minimizar notablemente los desgaste prematuro en el trepano tricónico de perforación. 1.3.2-.Objetivos específicos Clasificar los diferentes tipos de barrena de perforación a fin de tener un amplio conocimiento. Identificar los componentes del trepano tricónico de perforación a fin de poder realizar una descripción del mismo. Determinar el funcionamiento del trepano tricónico de perforación a fin de comprender sus respectivas funciones durante la perforación. Determinara los factores que influyen en el desgastes prematuros en el trepano de perforación para poder comprender los problemas que puede generar durante la perforación. 1.4-.JUSTIFICACIÓN Se realiza la siguiente investigación debido a que el desgate de trepano es de carácter perjudicial para la industria petrolera, porque la misma pierde bastante dinero en la compra de otro para reemplazar el dañado, este daño disminuye la vida útil del trepano en un 50% (factor económico) y al mismo tiempo hay retroceso en la etapa perforativa (factor tiempo), por tanto un estudio minucioso a la herramienta de perforación sería de gran aporte al área hidrocarburífera para un desarrollo óptimo del trepano triconico durante la perforación. 1.5-.DELIMITACIÓN El lugar de estudio donde se va efectuar la investigación, sobre la temática desgaste de trepano, es en el Pozo hidrocarburífero el DORADO, el cual se encuentra ubicado en el departamento de Santa Cruz, provincia Cordillera en el país de Bolivia. La investigación correspondiente se llevó a cabo durante el periodo de la perforación del pozo el DORADO que fue de 4 meses. 1.6-.VIABILIDAD DE LA INVESTIGACIÓN Se dispone de un grupo de personas las cuales tienen como por objeto indagar a profundidad dichos problemas que causan el desgaste del trépano durante su vida útil. Gastos económicos en compra de materiales de escritorio, Internet, fotocopias, etc. Contamos con materiales de trabajo para profundizar dicha indagación como ser: revistas, periódicos, Internet y Libros. 1.7.-HIPOTESIS Mediante la selección y descripción del trepano tricónico de perforación se obtendrá una perforación eficiente, segura, económica que permitirá la explotación adecuada de los hidrocarburos minimizando notablemente los desgastes prematuros en la perforación del pozo el Dorado. Unidad de análisis Trepano tricónico de perforación que se utilizará en el pozo hidrocarburifero El Dorado. Variable independiente Selección y descripción del trepano tricónico de perforación. Variable dependiente Se realizara una perforación eficiente, segura, económica que permitirá la explotación adecuada de los hidrocarburosminimizando notablemente los desgastes prematuros en la perforación del pozo el Dorado. Elemento Lógico A mayor elección y descripción del trepano tricónico de perforación, menor será el desgaste del trepano tricónico de perforación. 2.-MARCO TEORICO 2.1.-Bolivia Oficialmente Estado Plurinacional de Bolivia, es un país sin salida al mar situado en el centro-oeste de América del Sur, cuenta con una población de cerca de 10,1 millones de habitantes. Limita al norte y al este con Brasil, al sur con Paraguay y Argentina, y al oeste con Chile y Perú. Su superficie es la sexta más extensa de Iberoamérica y comprende distintos espacios geográficos como la cordillera de los Andes, el Altiplano, la Amazonía, los Llanos de Moxos y el Chaco, siendo así uno de los países con mayor biodiversidad en el mundo. Políticamente, se constituye como un estado plurinacional, descentralizado con autonomías. Se divide en nueve departamentos y mantiene una reclamación territorial a Chile por una salida soberana al océano Pacífico. Sucre es la capital y sede del órgano judicial, mientras que La Paz es la sede de los órganos ejecutivo, legislativo y electoral. 2.2.-Santa cruz de la sierra El Departamento Autónomo de Santa Cruz es un departamento boliviano situado en el tercio suroriental del país. Es la entidad sub nacional más extensa de Hispanoamérica y de Bolivia con 370 621 km²; (33,74 % del territorio nacional), y cuenta con 2,6 millones de habitantes (2012). Limita al norte con el Departamento del Beni, al oeste con el de Departamento de Cochabamba, al sur con el Departamento de Chuquisaca y la República del Paraguay, al este con Brasil. Es la región con la mayor tasa de crecimiento económico de los últimos 50 años en Bolivia y una de las mayores en Sudamérica, representada principalmente por la producción agropecuaria y forestal. Además, es una zona de importante producción hidrocarburífera y potencialmente minera. La capital departamental es la ciudad de Santa Cruz de la Sierra en la Provincia de Andrés Ibáñez. 2.3.-Provincia cordillera Esta zona del chaco boliviano ocupa la parte sur del departamento, es la provincia de mayor extensión del país, geográficamente definida como Gran Chaco, se extiende hacia los departamentos de Tarija y Chuquisaca y la república del Paraguay. Con características de clima seco, caluroso de día y frío de noche. El nombre a esta provincia se debe a su topografía, siendo la provincia de mayor superficie en el departamento y del país. Limita al norte con las provincias de Chiquitos y Andrés Ibáñez. Al sur con la república del Paraguay y el departamento de Chuquisaca. Al este con la provincia Germán Busch. Al Oeste con el departamento de Chuquisaca y la provincia Florida y Vallegrande Tiene un superficie de 86.245 km2 ocupando un 23.3% de la superficie total del departamento, constituyendo la provincia más extensa del país 2.4.-Campo El Dorado El Campo Dorado Sur, se encuentra ubicado en el departamento de Santa Cruz provincia Cordillera, fue descubierto en el año 2010 por YPFB CHACO S.A, con la perforación del pozo DRD-X3ST el mismo que probo acumulaciones comerciales de hidrocarburos en el sector sur del anticlinal El Dorado. De acuerdo a la información técnica disponible, se constató que este nuevo yacimiento no se encuentra vinculado con el yacimiento norte donde se ubican los pozos Dorado-X1001, Dorado-X1002 y Dorado-1005, actualmente en producción. Gracias a los estudios de sísmica 3D, construcción de mapas estructurales, estudios estratigráficos, análisis de presiones, se evidenció que ambos yacimientos se encuentran separados tectónicamente, constituyendo de esta manera diferentes, unidades de acumulación de hidrocarburos. Actualmente el campo tiene dos pozos perforado el DRD-X3ST y el DRS-1003D, y se tiene planificado desarrollar el campo con la perforación de 3 pozos adicionales. La profundidad promedio del reservorio productor es de 4188 m, La producción promedio por día actual de este campo es de 425 barriles de petróleo y 14.6 millones de pies cúbicos de gas. Toda la producción del campo es procesada en el Planta Percheles. 2.5.-Trepano El trepano es la herramienta de corte localizada en el extremo inferior de la sarta de perforación, utilizada para cortar o triturar la formación del suelo durante el proceso de la perforación rotatoria. Su función es perforar los estratos de la roca mediante el vencimiento de su esfuerzo de compresión y de rotación del trepano. Cada trepano tiene un diámetro específico que determina la apertura del hoyo que se quiere hacer. Y como en las tareas de perforación se requieren trepanos de diferentes diámetros, hay un grupo de gran diámetro que va desde 610 hasta 1068 milímetros (24 a 42 pulgadas), y seis rangos intermedios para comenzar la parte superior del hoyo y meter una o dos tuberías de superficie de gran diámetro. El peso de esta clase de trepano es de 1080 a 1575 kilogramos, lo cual idea de la robustez de la pieza. El otro grupo de barrenas de 36 rangos intermedios de diámetro, incluye las de 73 hasta 660 milímetros de diámetro (3 a 26 pulgadas), cuyos pesos van desde 1.8 a 552 kilogramos. La selección del grupo de trepanos que ha de utilizarse en la perforación en determinado sitio depende de los diámetros de la sarta de revestimiento requerido. Por otro lado, las características y grado de solidez de los estratos que conforman la columna geológica en el sitio determinan el tipo de trepano más adecuado que debe elegirse. 2.6.-Conocimientos generales de los trépanos En los primeros años de la utilización de la perforación petrolera rotatoria, el tipo común de trepano fue la de arrastre, fricción o aletas, compuesta por dos o tres aletas. La base afilada de las aletas hechas de acero duro, se reforzaba con aleaciones metálicas más resistentes para darle mayor durabilidad. Algunos tipos tenían aletas reemplazables. Este tipo de trepano se comportaba bien en estratos blandos y semiduros, pero en estratos duros o muy duros el avance de la perforación era muy lento o casi imposible. El filo de la aleta o cuchilla se iba perdiendo rápidamente por el continuo girar sobre la roca dura, no obstante el peso que se impusiese al trepano para lograr penetrar el estrato. A partir de 1909, el trepano de conos giratorios hizo su aparición. Este nuevo tipo de trepano ganó aceptación bien pronto y hasta ahora es el tipo más utilizado para perforar rocas, desde blandas hasta las duras y las muy duras. Los trepanos se fabrican de dos, tres o cuatro conos. A través de la experiencia acumulada durante el paso de los años desde su aparición, el diseño, la disposición y características de los dientes integrales o los de forma esférica, semiesférica o botón incrustado, tienden a que su durabilidad para cortar el mayor volumen posible de roca traduzca en la economía que representa mantener activa el trepano en el hoyo durante el mayor tiempo posible. Cada cono rota alrededor de un eje fijo que tiene que ser muy fuerte para que cada cono soporte el peso que se le impone al trepano y pueda morder bien la roca para poder desmenuzarla. Por tanto, el encaje del cono en el eje tiene que ser muy seguro para evitar que el cono se desprenda. El movimiento rotatorio eficaz del cono se debe al conjunto de rodamientos internos empotrados alrededor del eje, los cuales por lubricación adecuadamente hermética mantienen su deslizamiento. Además, la disposición, el diámetro y las características de los orificios o boquillas fijas o reemplazables por donde sale el fluido de perforación a través del trepano, han sido objeto de modificaciones técnicas para lograr mayor eficiencia hidráulica tanto para mantener el trepano en mejor estado físico como para mantener el fondo del hoyo libre del ripio que produce el avance de la barrena. Por los detalles mencionados, se apreciará que la fabricación del trepano requiere de utilización de aceros duros y aleaciones especiales que respondan a las fuerzas y desgaste que imponen a las diferentes partes del trepano la rotación y el peso, la fricción el calor y la abrasión. 2.7.-Clasificación de los trépanos. Aunque todos los trépanos son capaces de perforar casi cualquier tipo de formación, la velocidad de perforación y el desgaste que sufren será diferentedependiendo del tipo de trepano seleccionada. Dentro de cada tipo existen características diferentes, por esto, es necesario tener una idea de cada una de ellas para poder así hacer una selección adecuada. 2.8.-Tipos de trépanos En la actualidad existen varios tipos de trépanos para la perforación de pozos petroleros que difieren entre sí, ya sea en su estructura de corte o por su sistema de rodamiento, por ejemplo, cuando son de tres conos o por los materiales usados en su construcción. De acuerdo con lo anterior, los trépanos se clasifican en: trépanos tricónicos trépanos de Cortadores fijos trepanos especiales 2.9.-TrepanosTricónicos Los trépanos tricónicos, poseen conos de metal que contienen insertos o dientes maquilados que giran en forma independiente sobre su propio eje, al mismo tiempo que el trepano rota en el fondo del pozo. Cada uno de los conos cuenta con una estructura cortante (dientes de acero resistentes al desgaste, o insertos de carburo de tungsteno) que cortan y trituran, o penetran y rompen la roca, dependiendo de la formación. 2.9.1.-Componentes de los trépanos tricónicos El cuerpo de un trepano tricónico está compuesta por: Una conexión roscada (piñón) que une al trepano con una doble caja del mismo diámetro de lastrabarrenas. Tres ejes (muñón) del cojinete en donde van montados los conos Tres conos Los depósitos que contienen lubricante para los cojinetes Los orificios (toberas) a través de los cuales el fluido de perforación fluye para limpiar del fondo el recorte que perfora el trepano. Cortadores (dientes o insertos) Hombro del trepano 1 Existen dos tipos de trépanos de acuerdo a la estructura cortadora: trépanos de dientes de acero, donde los dientes son fundidos y forjados del mismo cuerpo del cono con bordes de compuestos de carburo resistentes al desgaste y trépanos con insertos de carburo de tungsteno en los cuales los insertos son formados por separado y colocados a presión en la superficie de los conos. Los trépanos tricónicos con dientes de acero se utilizan en formaciones blandas con baja resistencia a la compresión. Las que poseen insertos se utilizan para perforar formaciones que van de semiduras a duras semiabrasivas y duras abrasivas. 2.9.2.-Mecanismos de corte de los trépanos tricónicos Los elementos de corte de los trépanos tricónicos corresponden a hileras de dientes alrededor de cada cono que se entrelazan sin tocarse con las de los conos adyacentes a manera de engranes. Este tipo de trépanos, remueve la roca raspándola o triturándola. Los conos giran y realizan una acción de trituración. A medida que los conos se apartan del movimiento giratorio real, las estructuras cortantes penetran y raspan más. El desplazamiento o excentricidad del cono y la forma del mismo, provocan que los conos dejen de girar periódicamente a medida que gira el trepano. Como resultado, las estructuras cortantes se deslizan en el fondo del pozo y raspan la formación. Los ángulos de desplazamiento varían de 5° para formaciones blandas, a 0º para formaciones duras12. Los trépanos para formaciones blandas utilizan estructuras de corte más largas con ángulos de desplazamiento en los conos que reducen el movimiento de rotación, los cortadores cortos en los conos que giran más, provocan una acción de trituración en las formaciones duras. 2.9.3.-Acción del cono A medida que el cono rueda en el fondo del pozo, una acción de raspado y excavado se ejecuta sobre la formación. Los conos tienen más de un eje de rotación debido al número y alineación de las filas de dientes de corte, pero esto se halla limitado por el efecto que tenga la tubería de perforación aplicada sobre el trepano . La rotación se efectúa del trepano, en forma que los dientes van deslizando y excavando a medida que van girando. Este efecto es minimizado en el diseño de brocas duras (pues los ejes de rotación de los conos son concéntricos) con el fin de reducir desgaste, pero aún así en esta acción no hay rodamiento puro. El efecto de deslizamiento produce un efecto de arranque, raspado y tallado controlado en la formación, que conduce a una rápida y eficiente remoción de los cortes de formación producidos. Para formaciones blandas, el efecto de raspado se mejora haciendo que los ejes de los conos no sean concéntricos, esto lleva a una perforación más rápida y la cantidad de raspado dependerá de la cantidad de alejamiento que tengan los ejes de los conos. 2.9.4.-Cojinete y Sello Los cojinetes son estructuras que funcionan como un eje alrededor de los cuales giran los conos. Estos elementos son diseñados tomando en cuenta la velocidad de rotación (RPM) y el peso sobre el trepano (WOB). El sello generalmente es un elastómero el cual no permite el contacto entre el fluido de perforación y la parte interna del cono. Generalmente cuenta con partes reforzadas de diferente material para poder resistir el desgaste producido por la rotación del cono. Dentro del cono se encuentra un sistema de retención formado por balineras, las cuales evitan que el cono se salga de la parte superior del trepano. Estas balineras son ingresadas al momento de ensamblar el trepano. Existen varios tipos de cojinetes. Estos pueden ser: Cojinete de Rodillos: Los cojinetes de rodillos soportan grandes pesos sobre el trepano y bajas revoluciones por minuto puesto que las cargas se distribuyen de manera puntual en los rodillos. Estos cojinetes se utilizan en tamaños de trepanos superiores a 12 ¼14. Cojinete de Fricción: Los cojinetes de fricción soportan altas revoluciones por minuto y bajos pesos sobre el trepano debido a que las cargas se distribuyen de manera uniforme en la superficie del cojinete. 2.9.5.-Tipos de rodamiento Sin sello: Estos están llenos con grasa y expuestos. Su vida por lo tanto es corta pues los rodamientos están expuestos a la fatiga del metal y a la abrasión por sólidos. Sellados y autos lubricados: Aún existe fatiga en el metal, pero la abrasión por sólidos se ha eliminado mientras el sello permanezca. Bujes sellados: Estos tienen una vida más larga, pero puede haber desgaste ocasionado por las superficies del metal rozando en la parte inferior de los bujes. Si el sello falla, el lodo de perforación entrará dentro del buje, sacando la grasa y el recalentamiento consiguiente resultará en la pronta falla del rodamiento. El buje tiene un sistema de compensación de presión el cual minimiza la diferencial de presión entre el rodamiento y la columna hidrostática del lodo. 2.9.6.-Almacén de grasa Como su nombre lo indica, este elemento permite almacenar la grasa que sirve como lubricante al cojinete y al sistema interno del cono. El objetivo de este almacén es proveer el lubricante al interior del cono, el cual es movido dentro de del trepano por diferencial de presión. Cuando existe un cambio de presión dentro del trepano, se acciona un sello interno que permite el desplazamiento de la grasa. Físicamente, el almacén de grasa se encuentra en la parte inferior de la pierna del trepano junto con el compensador de presión conectado por un canal hacia el cojinete. 2.9.7.-Dientes El tamaño, forma y separación de los dientes afecta la eficiencia o rendimiento de la broca según la dureza de las formaciones. El diseño de los dientes también determinará el tamaño y la forma de los cortes de formación producidos. Para formaciones blandas, los dientes escogidos generalmente serán largos, delgados y ampliamente espaciados. Los dientes entre más largos logran mayor penetración en la formación blanda. Para formaciones de de mediana dureza se usan dientes más cortos y son innecesarios los dientes largos. Un amplio espaciamiento permite una eficiente limpieza, aunque el empacamiento no es una consideración tan importante como en las formaciones blandas. Para perforación en formaciones duras se usan dientes cortos y aún más anchos, los cuales producen un efecto de aplastamiento y fragmentación más que de arranque y deformación en la roca. No se requiere espaciamiento entre los dientes ya que los cortes producidos serán más pequeños. Se consigue una vida útil más larga en los trepanos cuando se usan dientes de caras endurecidas o con insertos de carburo de tungsteno. 2.9.8.-Toberas La tobera juega un papel muy importante en la perforación de un pozo, ya que por medio de las toberas se nota el avance del trepano. Existen tres tipos de toberas: Roscables (hexagonal y cuadrado) De clavo o seguro De candado 2.9.9-Clasificación IADC para trepanos tricónicos PorLa asociación internacional de contratistas de perforación (por sus siglas en ingles, IADC), proporciona un método de clasificación de los trépanos tricónicos, con el cual se nombra de una manera estándar cada trepano. El sistema de clasificación permite hacer comparaciones entre los tipos de trépanos que ofrecen los fabricantes. La clasificación se basa en un código de tres caracteres numéricos. Primer Carácter (Serie de la estructura cortadora 1-8). Los caracteres de esta serie indican la dureza de la formación, así como también el tipo de estructura de corte el trepano, ya sea dientes o insertos. Las series del 1 al 3 indican qué trepano tiene dientes de acero. La serie del 4 al 8 indica que el trepano tiene insertos de carburo de tungsteno (TCI). Se considera que en la serie 1 la formación será muy blanda, aumentando hasta la serie 8, en donde la formación será muy dura. Segundo Carácter (Tipos de estructura cortadora). El segundo carácter presenta una clasificación de dureza dentro de la dureza definida anteriormente. Cada serie está dividida en cuatro tipos en la mayoría de los casos. El 1 indica que es una formación muy blanda, hasta el 4 que indica una formación muy dura Tercer Carácter (Cojinete/ Calibre). Este carácter indica una descripción interna y externa del trepano. Hace referencia al diseño del cojinete y a la protección del calibre. Está dividido en siete categorías: 1. Cojinete de rodillo estándar no sellado 2. Cojinete de rodillo enfriado con aire. 3. Cojinete de rodillo con calibre protegido. 4. Cojinete de rodillo sellado. 5. Cojinete de rodillo sellado con calibre protegido. 6. Cojinete de fricción sellado. 2.9.9.1.-Cojinete de fricción sellado con calibre protegido 2.9.9.2.-Condiciones de operación de los trepanos tricónicos y PDC Los trepanos para formación blanda requieren de una carga o peso mínimo para que sus dientes largos y espaciados, efectúen su acción de rascado y triturado; los factores limitantes de su rendimiento son la eficiencia hidráulica de su equipo de perforación. Debe recordarse que un factor muy importante en estas formaciones es la velocidad de rotación (RPM). Los trepanos para formaciones medias-blandas tienen una estructura de corte capaz de resistir la mayor carga unitaria para penetrar la formación y el desgaste por abrasión en el área del calibre. Por esta razón, sus dientes son más fuertes y numerosos con mayor cantidad de metal en las hileras del calibre. Los trepanos para formaciones medias-duras destruyen la formación por trituración con un mínimo de rascado. Requieren cargas unitarias altas para exceder la resistencia a la compresión de la formación, las que generalmente son más abrasivas que las anteriores. Los trepanos para formaciones duras requieren los máximos niveles de energía para vencer la alta resistencia compresiva de la formación que contiene considerables cantidades de material abrasivo. La mecánica de perforación de estos trepanos es básicamente por cincelamiento y necesitan la máxima protección del calibre. 2.9.9.3.-La operación de los trepanos se define por tres parámetros: Peso sobre trepano. Velocidad de rotación (rotaria). Hidráulica de perforación. Peso sobre trepano (psb). Es la carga aplicada al trepano por medio de las lastrabarrenas (D.C.) para que ésta efectúe la penetración de las capas rocosas del subsuelo, llamadas también formaciones. La penetración se logra cuando la carga aplicada sobre el trepano supera la resistencia de compresión de la formación en contacto con los dientes del trepano. La “respuesta” de la formación en relación con el peso sobre el trepano se puede medir a través de la velocidad de penetración. Y cuando no hay avance en la velocidad de penetración; puede ser por porque el trepano se está atascando (Embolando) por exceso de recortes, perforar formación más dura o se acabó la vida útil del trepano. Velocidad de rotación (rpm). Se le llama generalmente “rotaria” y consiste en la cantidad de vueltas por minuto que la mesa rotaria transmite a la sarta de perforación y ésta, a su vez, al trepano. La velocidad de perforación es directamente proporcional a la velocidad de rotación (RPM) en formaciones blandas (suaves). En formaciones duras, el incremento de la velocidad de rotación disminuye así como la velocidad de penetración, en ciertos rangos. Con todo lo anterior se explica por qué en formaciones suaves es más importante la velocidad de rotación (RPM) que el peso sobre del trepano (PST); al contrario en las formaciones duras. 2.9.9.4.-Problemas más comunes en los Trepanos 2.9.9.4.1.-Factores que afectan el desgaste de los trepanos Los factores que afectan el desgaste del trepano se puede dividir en: geológicos, operativos, de manejo y de transporte. Los dos últimos parámetros pueden obviarse; pero el primero debe ser bien estudiado antes de definir el tipo de trepano que se va a utilizar. Esto permitirá minimizar el desgaste y determinar su rendimiento de operación sobre las formaciones que se van a perforar. 2.9.9.4.2.-Factores geológicos El factor más importante para la selección y operación de un trepano es el conocimiento de la geología del sitio que se va a perforar; es decir las propiedades físicas de la formación, entre las que se pueden mencionar: Abrasividad. La composición de materiales abrasivos en la constitución de la roca (pirita pedernal, magnetita, etc.) son la causa del desgaste prematuro en toda la estructura de un trepano; el calibre es el parámetro más afectado. 2.9.9.4.3.-Resistencia específica de la roca. Está relacionada con la litología y los eventos geológicos que se hayan experimentado. Existen rocas que fueron confinadas a gran profundidad y que posteriormente quedaron a profundidades someras debido a levantamientos tectónicos. Por esto son más compactas que las de tipos similares, pero que no han cambiado de profundidad. La resistencia específica de la roca también depende de la cementación de los granos, forma y tamaño. 2.9.9.4.4.-Factores operativos Estos factores deben de ser diseñados de acuerdo con la geología por atravesar y con la geometría del agujero. Pueden ser modificados en el campo en función del desempeño observado. A continuación se mencionan los principales factores operativos así como las consecuencias inherentes a una inadecuada selección: 2.9.9.4.5.-Peso sobre trepano A medida que el trepano perfora, los dientes o cortadores se desgastan, por lo que generalmente se le aplica cada vez más peso. Éste es recibido por los conos o por la cara del trepano. Este aumento de peso puede hacerse hasta lograrse un ritmo de penetración aceptable o hasta llegar al límite prescrito en las recomendaciones de operación del trepano; en caso contrario el trepano, de conos o de diamante, tendrá un desgaste prematuro. 2.9.9.4.6.-Velocidad de rotación La velocidad de rotación suele expresarse con el término “RPM”, o sea Revoluciones Por Minuto. La alta velocidad de rotación, por sí sola, no limita el funcionamiento de los trepanos, principalmente a las de diamante, ya que por su diseño pueden ser usadas como motor de fondo o turbina. En cuanto a los trepanos de conos hay algunas especiales para altas velocidades de rotación; sin embargo, hay otros factores que imponen un valor práctico máximo de RPM en ciertas aplicaciones. Las causas de la limitación son la sarta de perforación y el mecanismo impulsor. Para evitar velocidades críticas debe usarse el sentido común: la velocidad de rotación más adecuada es aquella que produzca un máximo ritmo de penetración, pero sin causar problemas. Debe observarse que en formaciones blandas el aumento de la velocidad de rotación resulta en un aumento proporcional del ritmo de penetración. Es posible que en algunas formaciones más duras ocurra lo contrario debido a que los dientes o cortadores no pueden perforar la roca si se sobrepasa cierto límite de velocidad de rotación y se afecte así el desgaste de los trepanos. 2.9.9.4.7.-Limpieza en el fondo del pozo La limpieza de fondo es también uno de los puntos que afectan el desgaste de los trepanos debido a que el fluido de perforación limpia el pozo al desalojar los recortes. De esta manera evita que el trepano se embole y se deban usar entonces otros parámetros de perforación. También enfría los dientes o cortadores para que permanezcan a menor temperatura; efectúa, además, el enfriamiento y lubricación del trepano y evita el desgaste por exceso de temperatura. 2.9.9.4.8.-Geometría del agujero En función de la experiencia, en ciertas situaciones como la de empezar a desviar a un pozo, es necesario utilizar condiciones de operación no tan recomendables como el peso sobre trepano, revoluciones por minuto, la utilización de sartas navegables para aumentar, disminuir o mantener ángulo. En estos casos el desgaste prematuro del trepano es inevitable, por lo que la experiencia de campo es indispensable para detectar el desgaste que se está ocasionando. 2.9.9.4.9.-Manejo – Transporte Otro factor no menos importante de desgaste de los trepanos es su manejo y transporte. Sin importar el tipo de trepano, de conos o de diamante, debe tratarse bajo ciertos cuidados: se debe remover de su embalaje y colocarse sobre madera o alguna alfombra de caucho; nunca se debe rodar un trepano sobre la cubierta metálica del piso de perforación porque en el caso de los trepanos de diamante los cortadores son muy frágiles y pueden astillarse fácilmente. Si el trepano se deja caer por descuido y se rompen algunos dientes o cortadores, es posible que se acorte drásticamente su duración. En ese caso se debe anotar su número de serie, así como su tipo y su diámetro; revisarla en busca de daños que le pudieron haber ocurrido en tránsito y finalmente inspeccionar su interior para determinar si hay objetos extraños que pueden obstruir las toberas. 3.-METODOLOGICA 3.1.-Tipo de Investigación El tipo de investigación que se va realizar es de descriptivo por que especifica las características que presenta el trepano triconico para encontrar cuales son las ventajas y desventajas que presenta el mismo. 3.2.-Proceso de la Investigación El proceso de la investigación se llevara a cabo de acuerdo a los siguientes puntos: Se describirán los tipos de trépanos que existen Se Identificara los componentes del trepano tricónico de perforación a fin de poder realizar una descripción del mismo. Se Determinara el funcionamiento del trepano tricónico de perforación a fin de comprender sus respectivas funciones durante la perforación. Se Determinara los factores que influyen en el desgastes prematuros en el trepano de perforación para poder comprender los problemas que puede generar durante la perforación. 3.3.-Diseño de la Investigación El trabajo de investigación tiene como por objetivo ser investigado en el departamento de Santa Cruz en la provincia de cordillera en el campo el Dorado (Denominado como “UNIVERSO”), enfocando como grupo Meta: los procesos de utilización del trepano triconico de perforación en los pozos perforado. 3.4.-Método y técnica de la investigación 3.4.1.-Método El método utilizado en la indagación es inductivo porque va desde lo particular a lo general. 3.4.2.-Técnica de la investigación Los materiales documentados que fueron proporcionados, fueron; información web, libros sobre desgaste de trépanos y material de escritorio que se utilizaron para el desarrollo de este trabajo de indagación. 3.5.-Actividades desarrolladas Proceso de investigación las actividades se efectuaron de la siguiente manera: 3.5.1.-Fase 1: Tipos de trépanos que existen Los siguientes tipos de trépanos se presentan a continuación: Trépanos triconos Trépanos de cortadores fijos, o de arrastre Trépanos de diamante natural Trépanos de PDC Trépanos impregnados de diamante Trépano kymera 3.5.2.-Fase 2: Componentes del trepano tricónico de perforación El cuerpo de un trepano tricónico está compuesta por: Una conexión roscada (piñón) que une al trepano con una doble caja del mismo diámetro de lastrabarrenas. Tres ejes (muñón) del cojinete en donde van montados los conos Tres conos Los depósitos que contienen lubricante para los cojinetes Los orificios (toberas) a través de los cuales el fluido de perforación fluye para limpiar del fondo el recorte que perfora el trepano. Cortadores (dientes o insertos) Hombro del trepano 3.5.3.-Fase 3: Funcionamiento del trepano tricónico de perforación 3.5.3.1-La operación de los trépanos se define por tres parámetros: Peso sobre trepano. Velocidad de rotación (rotaria). Hidráulica de perforación. 3.5.3.2.-Peso sobre trepano (pst). Es la carga aplicada al trepano por medio de las lastrabarrenas (D.C.) para que ésta efectúe la penetración de las capas rocosas del subsuelo, llamadas también formaciones. La penetración se logra cuando la carga aplicada sobre el trepano supera la resistencia de compresión de la formación en contacto con los dientes del trepano. La “respuesta” de la formación en relación con el peso sobre el trepano se puede medir a través de la velocidad de penetración. Y cuando no hay avance en la velocidad de penetración; puede ser por porque el trepano se está atascando (Embolando) por exceso de recortes, perforar formación más dura o se acabó la vida útil del trepano. 3.5.3.3.-Velocidad de rotación (rpm). Se le llama generalmente “rotaria” y consiste en la cantidad de vueltas por minuto que la mesa rotaria transmite a la sarta de perforación y ésta, a su vez, al trepano. La velocidad de perforación es directamente proporcional a la velocidad de rotación (RPM) en formaciones blandas (suaves). En formaciones duras, el incremento de la velocidad de rotación disminuye así como la velocidad de penetración, en ciertos rangos. Con todo lo anterior se explica por qué en formaciones suaves es más importante la velocidad de rotación (RPM) que el peso sobre del trepano (PST); al contrario en las formaciones duras. 3.6.-Fase 4: Factores influyen en el desgastes prematuros en el trepano de perforación son: Los factores que afectan el desgaste del trepano se puede dividir en: geológicos, operativos, de manejo y de transporte. Los dos últimos parámetros pueden obviarse; pero el primero debe ser bien estudiado antes de definir el tipo de trepano que se va a utilizar. Esto permitirá minimizar el desgaste y determinar su rendimiento de operación sobre las formaciones que se van a perforar. 4.-CONCLUSIONES Se observa con dicha investigación que al hacer este tipo de estudios acerca del desgaste de los ´´los trépanos tricónicos`` reduce los costos, generando grandes cambios que determinan su mayor rendimientos de operación sobre las formaciones que se van a perforar, pues en algunos casos se ha logrado reducir los costos significativamente por cada sección de pozo. Llegando a ahorrar hasta un 50% del costo total en la perforación. 5.-BIBLIOGRAFIA http://www.taringa.net/posts/apuntes-y-monografias/13571845/Informe-sobretrepanos-para-perforacion-en-petroleo.html Introducción a la perforación conceptos básicos-Ing. Ángel Pérez Gómez. http://es.scribd.com/doc/260428507/Una-triconico-Revoluciona-La-Perforacionde-Pozos#scribd http://energypress.com.bo/?s=+desgaste+trepanos+de+perforacion+de+pozos http://www.bakerhughes.com/products-and-services/drilling/drill-bit-systems/hybrid-drill-bit-technology
