Hidraulica

Barrenas e Hidráulica de Perforación

Barrenas e Hidráulica
de Perforación

ÍNDICE
I. INTRODUCCIÓN Y DEFINICIÓN 2
Información requerida y principios 2
II. TIPOS DE BARRENAS 3
Barrenas tricónicas 3
Barrenas de cortadores fijos 8
Barrenas especiales 12
III. MECÁNICA DE ROCAS 12
Objetivo 12
Introducción 13
Evaluación de formaciones 13
Conceptos básicos 16Propiedades mecánicas de las formaciones 24
Medición de las propiedades mecánicas de las rocas 26
Aplicación a selección de barrenas 27
Referencias 39
IV. SELECCIÓN DE BARRENAS 30
Criterios de selección de barrenas 30
Selección por medio de registros geofísicos 33
Selección en función a la formación que se va a perforar 36
Factores que afectan el desgaste de barrenas 38Evaluación del desgasgte de barrenas 39
Evaluación económica de rendimientos 41
V. OPTIMIZACIÓN DE LA PERFORACIÓN 47
Introducción 47
Modelos matemáticos de perforación 47
Derivación de ecuaciones básicas 58
VI. FACTORES QUE AFECTAN LA VELOCIDAD DE PENETRACIÓN 60
Introducción 60
Variables inalterables 61
Variables alterables 66
VII. HIDRÁULICA DE LA PERFORACIÓN 80

1Barrenas e Hidráulica de Perforación

Barrenas e Hidráulica
de Perforación

I.   INTRODUCCIÓN Y DEFINICIONES

El  método  rotatorio  de  perforación  de  un  agujero
implica invariablemente el empleo de una barrena.
Es la herramienta clave para el ingeniero de perfora-
ción:   su   correcta selección y las condiciones ópti-
mas de operación son las dos premisas esenciales
para lograr éxito en el proceso.En la actualidad existe gran variedad de barrenas fa-
bricadas por varias compañías para diferentes pro-
cesos del trabajo. Por ello, el diseñador debe exami-
nar adecuadamente las condiciones de la formación
que se pretende perforar y el equipo disponible.

Es imprescindible, por lo tanto,  que el ingeniero en
perforación domine los fundamentos del diseño delas barrenas y sea capaz de entender sus comporta-
mientos para lograr  una adecuada  selección.

Definición

Barrena es la herramienta de corte localizada en el
extremo  inferior  de  la  sarta  de  perforación  que  se
utiliza para cortar o triturar la formación durante el
proceso de la perforación rotatoria.

Información requerida

Para seleccionar la barrena adecuada se deben ana-lizar  un  gran  número  de  variables  que  interactúan
entre sí. Por esta razón es indispensable conocer:

·  La evaluación del desgaste de las barrenas previa-
mente empleadas.
·  Los rendimientos obtenidos en pozos vecinos.
·  Los registros geofísicos de pozos vecinos y del mis-
mo pozo (si se tienen).
·  Los datos sísmicos del área.
·  El software especializado en cálculo y análisis para
la selección.·  Las propiedades de los fluidos de perforación por

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emplearse en función de la barrena elegida.
· Las tablas e información geológica.
· Los catálogos de barrenas.
· Los boletines sobre las características de las barrenas.
· Las tablas comparativas de barrenas.
· Las clasificaciones de barrenas (ejemplo del IADC)
International  Association of Drilling Contractors.

PrincipiosPara 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 de ataque de la barrena se realiza me-
diante la incrustación de sus dientes en la formación
y posteriormente en el corte de la roca al desplazar-
se dentro de ella; o bien, mediante el cizallamientogenerado  por  los  cortadores  de  la  barrena  y    que
vence la resistencia de la roca. De ahí que se distin-
gan dos tipos fundamentales de barrenas: de dien-
tes y de arrastre.

La forma de ataque dependerá del tipo y caracterís-
ticas de la roca que se desea cortar,  principalmente
en  función  de  su  dureza.  Este  factor   resulta   muy
importante en la clasificación de las barrenas....