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BROCASLAURA PATRICIA CUJIA MEDINAPAOLA ANDREA SOTELO JAIMES
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1. Broca
Es la herramienta de corte
localizada en el extremo inferiorde la sarta de perforacin y seutiliza para triturar y/o cortar lasformaciones del subsuelo duranteel proceso de perforacin.
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2. Tipos de Brocas
Los tipos de broca ms utilizados se clasificanen :
2.1. Brocas TRC (Tricnicas)
2.2. Brocas PDC (Compactos de diamantepolicristalino)
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2.1 Broca TRCComponentes:
2.1.1. Cortadores o Conos2.1.2 Cojinetes (valeros o rodamientos)2.1.3 Cuerpo de la broca
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2.1.1 Cortadores o conos
Emplean dos tipos de estructurade corte
Dientes de Acero (ST):Sefabrican a partir de piezasforjadas de aleacin de acerocon nquel, molibdeno y cromo.
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2.1.1 Cortadores o conos
Dientes con Insertos de
Carburo de Tungsteno (TCI):En estas brocas el fabricante
introduce insertos duros deCarburo de Tungstenoaplicando presin en huecos
perforados en el cono de labroca.
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2.1.2 Cojinetes
Permiten a los conos girar alrededor del cuerpode la broca.
-Cojinete a rodillos -Cojinete a friccin (journal)
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2.1.3 Cuerpo de la broca
Consiste en: Una conexin roscada que une la broca con la tubera de
perforacin. Tres ejes para los cojinetes en donde van montados los conos. Los depsitos que contienen el lubricante para los cojinetes. Los orificios a travs de los cuales el fluido de perforacin limpia y
transporta del fondo los recortes
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2.1 Broca TRC
Accin cortadora
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2.2 Broca PDC
Componentes
2.2.1 Estructura de corte2.2.2 Cuerpo o Corona
2.2.3 Espiga (Shank)
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2.2.1 Estructura cortante
Serie de diamantessintticos unidos a una basede carburo de tungsteno
que se encuentre fijo en elcuerpo de la broca
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2.2.1 Estructura cortante
Tamao del cortador
8 mm: Formaciones duras
13 mm: Tamao industrial estndar (rocaabrasiva) media hasta dura
16 mm: Formaciones desde media-blandahasta media-dura
19 mm : Formaciones blandas hasta medias
24 mm: Formaciones blandas
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2.2.1 Estructura cortante
Orientacin
Inclinacin hacia atrs
Inclinacin lateral
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2.2.2 Cuerpo o corona
Puede estar fabricado por
Carburo de Tungsteno: Consiste de una matrizhecha a partir de carburo de tungsteno enpolvo, con una aleacin de nquel-cobre queacta como aglutinante.
Acero: El material es un acero de alta aleacin,
que provee buena resistencia y elasticidad.
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2.2.2 Cuerpo o corona
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2.2.3 Espiga
Es la que vincula labroca con la sarta deperforacin que sefabrica con acero dealto porcentaje dealeacin tratado
trmicamente.
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2.2 Broca PDC
Accin cortadora
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3. Generalidades
Las brocas tricnicas perforan ms lento quelas brocas PDC y tienen una vida ms corta.
Los recortes de las PDC tienden a ser mucho
ms pequeos que los hechos por las TRC. Las PDC tiene un alto costo , y son adecuadas
para formaciones blandas, pero a la vez son
reutilizables. Conglomerados, rocas cuarzosa y volcnicas
no son perforables con PDC.
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4. Parmetros para la seleccin debrocas
4.1 Descripcin general del pozo
4.2 Informacin de pozos vecinos
4.3 Perfil direccional4.4 Litologa
4.5 Tipo de fluidos de perforacin
4.6 Informacin del taladro4.7 Parmetros operacionales
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4.7 Parmetros operacionales
4.7.1 Torque
4.7.2 Peso sobre la broca (WOB)
4.7.3 Tasa de penetracin (ROP) 4.7.4 Velocidad rotatorio (RPM)
4.7.5 Tasa de Flujo (Caudal)
4.7.6 Conglomerados de Tiyuyacu
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4.7.1 Torque
Al aplicar una fuerza en un punto de un cuerporgido, este va a realizar un movimiento derotacin en torno a algn eje.
Alto torque en la PDC implica que la brocaprobablemente est excavando
Alto torque en la broca tricnica podrasignificar que los conos estn bloqueados
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4.7.2 Peso sobre la broca (WOB)
Conforme la estructura de corte de la broca sedesgasta, se requerir ms peso para mantenerla tasa de penetracin.
En general, se debe aplicar peso, antes de quese supere la velocidad rotaria, de manera que la
estructura de corte se mantenga en profundidadpara estabilizar la broca y evitar remolino.
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4.7.3 Tasa de perforacin (ROP)
Es la medida de los pies perforados en una hora(ft/hora), este parmetro indica si se debecontinuar perforando con la broca o si es
necesario cambiarla debido a que su valor no seencuentra dentro del rango adecuado deoperacin y adems depender del modo en
que se est trabajando (rotando o deslizando).
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4.7.4 Velocidad rotatoria (RPM)
La velocidad de rotacin total de la broca es igual ala velocidad de rotacin en superficie ms lavelocidad de rotacin del motor en profundidad y
no es limitada por el uso de brocas PDC.
Cuando la broca empieza a crear remolino no se
debe tener una alta velocidad de rotacin porquepuede iniciar resonancia (altos niveles de vibracin)de la sarta, problema que no se desea tener.
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4.7.5 Tasa de flujo (Caudal)
Afecta la limpieza del hueco y de la broca.Altas tasas de flujo ofrecen mejor limpieza quelas bajas, porque transportan mejor los cortes
a la superficie debido a una mayor velocidadanular y aumentan la energa hidrulica en labroca.
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4.7.6 Control de Parmetros enformaciones complejas (Conglomerados de
Tiyuyacu) Tiyuyacu InferiorEst constituido principalmente de conglomerados y enmenor proporcin areniscas gruesas y lutitas, el tope de
este miembro est conformado por areniscas finas y aveces por lutitas en facies de areniscas.
Tiyuyacu Superior
Formado en su mayora por conglomerados y en menorproporcin areniscas y lutitas. En la base se puedeidentificar conglomerado estratificado, arenisca fina agruesa o conglomertica, y en el tope areniscas.
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5. Hidrulica aplicada a mechas deperforacin
Para optimizar la operatividad de la mecha esnecesario realizar un diseo hidrulico tal quecontribuya al mejoramiento de la tasa de
penetracin. Es necesario tomar en cuenta lossiguientes trminos:
-Fuerza de impacto (HSI)
-Cada de presin en la mecha-rea total de flujo (TFA)
-Velocidad de los chorros
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5.1 Fuerza de impacto (HSI)
Representa el ndice o la fuerza con que lamecha se enfrenta a la formacin,contribuyendo al efecto de flotabilidad de la
mecha.
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Clculo de fuerza de impacto (HSI)
Se calcula con la siguiente frmula:
HSI = HHPm / ADonde:-HHPm= Potencia en la Mecha,-HHPm= ( Pmx Q) / 1714-Pm= Cada de Presin en la Mecha-Q= Caudal de Flujo-A = rea del hoyo, pulgs-A = (/ 4) x Dh.
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Cada de presin en la mecha
Representa la prdida de presin al pasar elfluido de perforacin a travs de los chorros dela mecha, debida a la diferencia de dimetro
entre la tubera y la parte interna de la mecha atravs de los chorros.
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5.1.1 Clculo de cada de presin en lamecha
Donde:
-Q = Caudal de Flujo
-MW = Densidad del Lodo-An = rea Total de los Chorros
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5.2 rea Total de Flujo (TFA)
Representa la sumatoria de las reas de loschorros de la mecha a travs de los cualespasa el flujo.
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5.2.1 Clculo de TFA
Donde:
-rea en pulgadas cuadradas.
-N es el dimetro del chorro en numero/32
pulgadas.
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5.2.2Ejercicio clculo de TFA
Se est usando una mecha que tieneun total de 5 chorros. Tres de ellos
tienen un dimetro de 10/32 pulgadasy los otros dos son de 12/32 pulgadasde dimetro. Determine el TFA.
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Solucin
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5.3 Velocidad de los chorros
La cada de presin originada en la mechainfluye en la velocidad de salida de los chorros,mientras menor dimetro tengan estos mayor
ser la velocidad de salida y la fuerza deimpacto, representando con ello una mayorcada de presin.
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5.3.1 Clculo de velocidad de loschorros
Vjets = Q / (3,14 x TFA)
Donde:
-Q = Caudal de la bomba en uso, GPM
-TFA de los jets de la broca en uso, pulgs
-3,14 = Factor de conversin (NUMERO PI)
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6. Calificacin IADC del desgaste enuna broca
1. Estructura de corte interna2. Estructura de corte externa
3. Caracterstica de desgaste
4. Ubicacin de desgaste5. Condicin rodamientos
6. Calibre
7. Otras caractersticas de desgaste8. Razn de salida de la broca
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6. Calificacin IADC del desgaste enuna broca
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6.1 Calificacin de una broca decortadores fijos (PDC)
1. Estructura de corte interna (2/3)
2. Estructura de corte externa (1/3)
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3. Caracterstica de desgaste
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4. Ubicacin del desgaste
C-Cono
N-Nariz
T-Flanco
S-Hombro G-Calibre
A-Todas las zonas
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6.2 Calificacin de una broca tricnica
1. Estructura de corte interna2. Estructura de corte externa
3. Caracterstica de desgaste
4. Ubicacin de desgaste5. Condicin rodamientos
6. Calibre
7. Otras caractersticas de desgaste8. Razn de salida de la broca
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1. Estructura de corte interna
2. Estructura de corte externa
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3. Caracterstica de desgaste
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4. Ubicacin del desgaste
G-Fila del calibre N-Fila de la nariz
M-Fila media
A-Todas las filas
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8. Razn de salida de la broca