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FACULTAD DE INGENIERIA

Elementos de Perforación

Prof. Luis Soto Pineda

FACULTA DE INGENIERIA
TEMA IV

Elementos de Perforación

Herramientas de perforación

“Barrenas”

a. Definición
Barrena es la herramienta de corte que se localiza en el extremo inferior de la sarta de
perforación y se utiliza para cortar o triturar la formación durante el proceso de
perforación rotatoria.
La barrena es laherramienta clave para el ingeniero de perforación: su correcta
selección y las condiciones óptimas de operación son las dos premisas esenciales para
lograr el éxito en el proceso de perforación.

b. Principio de operación
Para realizar la perforación, las barrenas funcionan con base en dos principios
esenciales: fallar la roca venciendo sus esfuerzos de corte y de compresión. El principio
deataque se realiza mediante la incrustación de sus dientes en la formación y
posteriormente en el corte de la roca al desplazarse dentro de ella. La forma de ataque
dependerá del tipo y características de la roca, principalmente su dureza.

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“Barrenas”

c. Clasificación de barrenas
De acuerdo asu mecanismo de ataque las barrenas se clasifican en:
Barrenas tricónicas.- El mecanismo principal
de ataque de esta barrenas (de dientes

Fallan la roca por
compresión

maquinados o insertos) es de trituración por
impacto fallando la roca por compresión.

De cortadores fijos.- El mecanismo de
ataque es por raspado de la roca fallando por
esfuerzo de corte.

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Fallan la rocapor
esfuerzo de corte

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“Barrenas”

d. Barrenas tricónicas
Como su nombre lo indica, estas barrenas tienen tres conos cortadores que giran sobre
su propio eje y fueron introducidas entre 1931 y 1933. Varían de acuerdo con su
estructura de corte ya que pueden tener dientes de acero fresados o de insertos decarburo de tungsteno y constan de tres importantes componentes:
1. Estructura cortadora

2. Sistema de rodamiento
Dientes fresados

Insertos de carburo
de tugsteno

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3. Cuerpo de la barrena

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“Barrenas”

d. Barrenas tricónicas
La estructura cortadora (diente).- La estructura de corte estamontada sobre los cojinetes,
los cuales corren sobre pernos y constituyen una parte integral del cuerpo de la barrena.
Sistema de rodamiento.- Existen tres diseños: rodillos y balines, autolubricados con rodillos
y balines, de fricción autolubricados y los de chumacera.
Cuerpo de la barrena.- El cuerpo de la barrena
consta de:
1.

Una conexión roscada que une la barrena

Conexión

con la tubería.
2.Tres

ejes

de

cojinetes

donde

van
Toberas

montados los conos.
3.

Los depósitos que contienen el lubricante
para los cojinetes.

4.

Toberas u orificios por donde sale el fluido
de perforación para la limpieza del pozo.
Conos

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“Barrenas”

e. Barrenas de cortadores fijos
Las barrenas dediamante tienen un diseño muy
elemental, a diferencia de las tricónicas carecen de
partes móviles. Normalmente el cuerpo puede ser de
acero

o

carburo

de

tungsteno

(matriz)

o

una

combinación.
El diamante utilizado puede ser natural o sintético,
según el tipo y características de la misma. La dureza
extrema y la alta conductividad térmica del diamante lo
hacen un material con altaresistencia para perforar en
formaciones duras y semiduras.
Las barrenas de diamante, a excepción de las barrenas PDC, no usan toberas para circular el
fluido de perforación, su diseño es tal que, el fluido de perforación puede pasar a través del
centro de la misma, alrededor de la cara de la barrena y entre los diamantes por unos canales
llamados vías de agua o de circulación.
Las vías de circulación en...