Selección de Barrenas

Guía para la Selección de Barrenas CONTENIDO 1. Introducción 2. Conceptos generales 3. Metodología para la selección del tipo de barrena: barrena: tricónica o de cortadores fijos fijos

3.1. Selección de la barrena tricónica óptima usando información de registros geofísicos. 3.2. Selección de la barrena de cortadores fijos óptima. 4. Determinación de la vida útil útil de la barrena 5. Recomendaciones 6. Nomenclatura Referencias Apéndice A. Cálculo de UCS mediante el Modelo de Smorodinov

Apéndice B. Clasificación IADC para barrenas d e cortadores fijos.

La selección de barrenas es parte importante dentro del proceso de planeación de la perforación de un pozo, ya que de ello depende en buena parte la optimización del ritmo de penetración. Esta guía proporciona los elementos de criterio necesarios para la selección de barrenas basado en propiedades mecánicas de la formación y condiciones de operación de la barrena. Se propone el método de Energía Mecánica Específica como criterio de apoyo para la selección.

Guía para la Selección de Barrenas

1. Introducción

La selección de barrenas es una parte importante dentro del proceso de planeación de la perforación de un pozo, ya que de ello depende, en buena parte, la optimización del ritmo de penetración, el cual está influenciado por diversos parámetros, tales como: esfuerzos efectivos de la roca, características de la barrena, condiciones de operación (peso sobre barrena, velocidad de rotación e hidráulica), ensamble de fondo, propiedades físico-químicas de la roca, fluidos de perforación y desviación del pozo, entre otros. El alcance de esta guía se concentra en el análisis de la eficiencia de la barrena en función de propiedades mecánicas de la roca y algunos parámetros de operación como el peso sobre barrena, velocidad rotatoria, ritmo de penetración, y torque. Los fenómenos fisicoquímicos originados por la interacción del fluido de perforación con la formación en la cara de la barrena, las propiedades del lodo de perforación, el ensamble de fondo y la optimización de la hidráulica no son considerados. Esta metodología es recomendable para etapas de perforación intermedias y profundas, en donde se dispone de la información de registros requerida. Tradicionalmente, la selección de barrenas se efectúa con base en la información de registros de barrenas usadas en pozos de correlación. Se selecciona la barrena más económica utilizando el criterio de costo por metro. Este criterio de selección requiere de una buena base de datos de registros de barrenas usadas en pozos vecinos y de la experiencia del personal involucrado en la selección de la barrena, y les otorga poco valor a las características mecánicas de la roca como criterio para su selección. Su efectividad está limitada a la repetición de las mismas condiciones de operación y bajo el supuesto de que los datos existentes representan parámetros óptimos de operación, lo cual no necesariamente es cierto. Como resultado, la selección de barrena finaliza en un proceso de ensayo y error. Algunos de los criterios y metodologías reconocidos en la literatura para la selección de barrenas son los siguientes1: factor de barrena, perforabilidad de la formación, energía mecánica

específica, índice de perforación, y costo por  metro. Algunos son estadísticos, basados en registros de barrenas, mientras que otros son analíticos, basados en principios matemáticos asociados con las propiedades mecánicas de las formaciones. El propósito de esta guía es proporcionar los elementos de criterio al personal para seleccionar  barrenas con base en las propiedades mecánicas de la formación y las condiciones de operación, tomando como criterio de comparación el tradicional método de costo por metro basado en estadística y experiencia. 2. Conceptos generales

Las barrenas son clasificadas de acuerdo con su mecanismo de ataque a la roca en dos tipos: tricónicas y de cortadores fijos. El mecanismo principal de ataque de las barrenas tricónicas, ya sea de dientes maquinados o insertos, es de trituración por impacto. Este ataque causa que la roca falle por compresión, como se ilustra en la Figura 1.

Figura 1. La roca falla por esfuerzos compresivos.

En cambio, las barrenas de cortadores fijos tienen un mecanismo de ataque por raspado de la roca. Esto causa que la roca falle por esfuerzos de corte. La Figura 2 ilustra este mecanismo2.

3

Guía para la Selección de Barrenas

Donde W  es el peso sobre la barrena, N  es la velocidad de la rotaria, d es diámetro de la barrena, y R P  el ritmo de penetración.

Figura 2. La roca falla por esfuerzos de corte.

3. Metodología para la selección del tipo de barrena: tricónica o de cortadores fijos

La primera disyuntiva que el ingeniero de diseño enfrenta es la de elegir una barrena tricónica o una de arrastre. La revisión de la literatura indica que no existe un criterio normalizado sobre cómo seleccionar el tipo de barrena, por lo que generalmente se hace a partir de experiencias del comportamiento de cada tipo de barrena en litologías conocidas. Por lo tanto, aquí se propone la siguiente metodología para este trabajo.

Cuando se estima la eficiencia de la barrena conforme al concepto de costo por metro ( C ), existen parámetros como el tiempo de viaje (t V ) y el costo del equipo (C E)  que afectan el costo por  metro perforado, pero que no son representativos de la eficiencia con la que la barrena perfora. Esto se puede ver en la ecuación (2) de costo por metro que se presenta a continuación, donde el costo por  metro es directamente proporcional al costo del equipo y tiempo de viaje. C  =

C  B + (t V  + t  R )C E   H 

(2)

Donde C B es el costo de la barrena, t R  es el tiempo efectivo de rotación de la barrena en el intervalo perforado H .

Inicialmente, es necesario recopilar información de pozos de correlación, sobre todo registros de barrenas y registros geofísicos (sónico –bipolar, de preferencia–, de densidad, y de rayos gamma). Existen diferentes tipos y presentaciones de registros de los cuales se puede obtener la información necesaria. La Figura 3 muestra un registro sónico que contiene información del tiempo de tránsito, porosidad y rayos gamma. Se propone el método de energía mecánica específica (E S)  como criterio de apoyo para decidir  qué tipo de barrena seleccionar: tricónica o de cortadores fijos. Debido a que la energía mecánica específica no es sólo una propiedad intrínseca de la roca, sino que está íntimamente ligada con las condiciones de operación de la barrena, (E S ) proporciona una medida directa de la eficiencia de la barrena en una formación particular. La energía mecánica específica se define como la energía requerida para remover una unidad de volumen de roca, y se calcula de acuerdo con la siguiente expresión3.

 E S  =

13415 * W  * N 

dR p

(1)

Figura 3. Registro con información del tiempo de tránsito, porosidad y RG.

4

Guía para la Selección de Barrenas

La metodología es la siguiente: 1. Ordenar la información del registro de barrenas de pozos de correlación, como se muestra en la Tabla 1. Tabla 1. Información obtenida de un registro de barrenas. Avance (m)

Avance acumulado (m)

Profundidad alcanzada (m)

WxNx 1000 (Ton-rpm)

tv  (hr)

t RD (hr)

t RA (hr)

C  ($/m)

Es (pg lb/pg3)

*tRD es el tiempo de rotación diaria y tRA es el tiempo de rotación acumulado.

2. Calcular la energía mecánica específica ( Es) con la ecuación 1 para cada intervalo perforado y para cada barrena. 3. Graficar los datos de Es en una gráfica como la mostrada en la Figura 4 de profundidad alcanzada vs Es. 4. Seleccionar la(s) barrena(s) utilizando la gráfica construida. El criterio de decisión es que la barrena más efectiva es la que requiere menos energía, Es. Este criterio junto con el tradicional de costo por  metro sirve como un apoyo para decidir qué tipo de barrena se va a utilizar. Para el caso ilustrado en la Figura 4, es claro que la barrena que requiere menor  Es para perforar el intervalo 1750-2500 m es la barrena de cortadores fijos, la cual sería seleccionada. Es (pg-lb/pg3) 0

500

1000

1500

1700 1800

3.1 Selección de la barrena tricónica óptima usando información de registros geofísicos.

Si en el punto 3 se decidió utilizar una barrena tricónica, el diseño parte de calcular el UCS  (esfuerzo compresivo de la roca sin confinamiento ), el cual es definido como la resistencia que una muestra no confinada de roca tiene bajo esfuerzos compresivos. Los valores de UCS  calculados se comparan con los rangos de aplicación de las barrenas PDC proporcionados por el fabricante para seleccionar la barrena con la dureza suficiente para vencer la resistencia de la roca. Existen diferentes criterios para el cálculo del UCS . A continuación se presenta la metodología para calcularlo a partir de información de registros geofísicos4. Existen otros métodos para calcularlo, como el modelo de Smorodinov, y por su simplicidad es presentado en el Apéndice A como alternativa de cálculo. La selección de barrenas con base en registros geofísicos usa la relación que existe entre la litología de la formación y la resistencia a la compresión de la roca. A continuación se presenta el método de selección de barrenas tricónicas con base en el esfuerzo compresivo sin confinamiento UCS. 3.1.1 Cálculo del UCS a partir de información de registros geofísicos.

Si no cuenta con la información del registro sónico que proporcione directamente los datos de los tiempos de tránsito compresional y de cizallamiento, ∆t C  y ∆t S  , entonces se calculan de la siguiente forma4,5.

1900

   )   m    (   a    d 2000   a   z   n   a   c    l   a 2100    d   a    d    i    d   n 2200   u    f   o   r    P

2300

1. Calcular  ∆t C  para el intervalo ∆t C  = [∆t ma (1 − φ )] + ∆t  f   (φ ) Tricónica

Cortador  fijo

2400 2500

Figura 4. Gráfica comparativa de eficiencia en términos de la energía mecánica específica E s.

(3)

Donde ∆t ma es el tiempo de tránsito a través de la matriz de la roca, el cual se obtiene de la tabla 2, φ  es la porosidad, y ∆t  f   es el tiempo de tránsito a través del fluido en el poro. Un valor de ∆t  f   = 207 µseg/pie, correspondiente al agua, puede ser 

considerado.

5

Guía para la Selección de Barrenas

2. Calcular  ∆t S  para el intervalo

 ∆t    ∆t S  = ∆t C   S    ∆t C  

α 

(4)

Donde α  es un factor de corrección por tamaño de grano. Debido a que su valor es cercano a la unidad, para propósito de esta guía se toma como α  = 1 . Los valores de la relación tiempo de tránsito de cizallamiento y tiempo de tránsito compresivo,  ∆t S      , para diferentes tipos de rocas se obtienen ∆ t    C   de la tabla 2. 3. Calcular la relación de Poisson (υ ) con los valores de tiempo de tránsito.

  ∆t S    2  −1 0.5 ∆t C       υ  =  2  ∆t S    − 1     ∆t C  

(5)

4. Obtener del registro de densidad la densidad de la roca ( ρ  R ) para cada intervalo.

Tabla 2. Relación de tiempo de tránsito de cizallamiento/compresivo y tiempo de tránsito a través de matrices para diferentes tipos de roca. Litología de la Velocidad en la ∆ts/∆tc Formación matriz rocosa (pies/seg) Arcillita 1.90 19000 Arcilla 3.20 6000 Anhidrita 2.45 20000 Arenisca (limpia) 1.60 19500 Arenisca (limosa) 1.70 19500 Arenisca (arcillosa) 1.85 19500 Basalto 1.55 20150 Caliza (limpia) 1.90 21000 Caliza (limosa) 2.10 21000 Caliza (arcillosa) 2.30 21000 Carbonato ferroso 2.45 8500 Cuarcita 1.50 21500 Cuarzo 1.55 20000 Diabasa 1.70 22700 Diorita 1.75 22000 Dolomía 1.80 25000 Epidosita 1.70 23000 Gabro 1.60 23500 Gneis 1.80 25000 Granito 1.70 21350 Hornsteno 1.85 25000 Limonita 1.80 23000 Lodolita 1.85 19000 Lutita 1.70 a 1.75 19500 Mármol 1.80 24000 Pedernal 1.60 22300 Pirita 1.70 28000 Sal 2.15 15000 Yeso 2.45 19050

5. Calcular el módulo de cizallamiento (G).

G = 1.34x1010

ρ  R

(6)

∆t S 2

9. Calcular el esfuerzo confinamiento (UCS).

6. Calcular el módulo de Young (E).

 E  = 2G(1 + υ )

(7)

7. Calcular el módulo volumétrico (K) y el módulo de compresibilidad (C).

  1

 K  = 1.34x1010 ρ  R 

2  ∆t C 

C b =

1  K 

−

8. Determinar el volumen de arcillas en fracción del registro de rayos gama ( V S  ).

4  



3∆t S 2  

(8) (9)

UCS  =

9 x10 −8 E 

C b

compresivo

[0.008V S  + 0.0045(1 − V S  )]

sin

(10)

Esta expresión ha sido simplificada suponiendo el caso de una roca poco consolidada con un ángulo de fricción interna de 30o. 11. Seleccionar la barrena tricónica de acuerdo con los valores de UCS en la Tabla 3.

6

Guía para la Selección de Barrenas

Tabla 3. Clasificación de la IADC con el valor de UCS .

Tipo de litología

Formaciones muy débiles - Alta  plasticidad con baja resistencia (margas y arcillas) Formaciones débiles Baja resistencia (margas, evaporitas y lutitas) Formaciones débiles a medianamente débiles  baja resistencia, interlaminadas con secuencias de alta resistencia (lutitas,  pizarras, lignitos) Formaciones medianamente duras alta densidad, alta resistencia, pero sin lentes abrasivos (lutitas, areniscas y carbonatos) Formaciones duras alta resistencia, con lentes abrasivos (areniscas, limolitas y dolomitas) Formaciones extremadamente duras - resistencia muy alta, muy abrasivas (rocas ígneas y metamórficas)

Resistencia a la compresión (psi) < 1500

Código IADC / API

111 - 117 / 415 – 427

1500 –  3000

121 - 127 / 435 – 527

3500 –  7500

131 - 137 / 537 – 547

7500 –  15000

por la presión de poro. Por esta razón, se requiere una selección más rigurosa y se sugiere un método que tome en cuenta las propiedades mecánicas de la roca bajo condiciones de confinamiento. El método aquí descrito es el propuesto por O’Hare6 para el diseño de barrenas de cortadores utilizando la velocidad de transmisión de la onda compresiva en la roca con confinamiento, CCV . 5.1 Cálculo del número y diámetro de cortadores y  del número de aletas utilizando la velocidad de transmisión de la onda compresiva en la roca con confinamiento.

1. Con la información del registro de barrenas (Tabla 1) y los tiempos de tránsito compresional y de cizallamiento para cada intervalo, calcular la velocidad de cizallamiento ( ∆v S  ). ∆v S  =

211 - 221 / 617 – 637

1

(11)

∆t S 

2. Calcular la CCV  utilizando una de las siguientes ecuaciones:

15000 –  30000

> 30000

316 - 347 / 732 – 737

832 – 837

3.2 Selección de la barrena de cortadores fijos óptima.

En el caso de haber determinado en el punto 3 la utilización de una barrena de cortadores fijos, la selección de la barrena óptima se inicia calculando la velocidad de transmisión de la onda compresiva en la roca con confinamiento, CCV . Debido a que el UCS  sólo relaciona la dureza de la formación con la dureza y tamaño de los cortadores (ver tabla Apendice B), pero no proporciona información para definir el número y diámetro de cortadores, número de aletas, ni el cuerpo (gauge) de la barrena, el UCS  no toma en cuenta ni el grado de compactación de la roca a perforar, ocasionado por la sobrecarga, ni los esfuerzos efectivos de la formación ocasionados

Si la cima del intervalo a perforar está a una profundidad vertical real mayor a 610 m (2000 pies)  H CIMA > 610 m, entonces: CCV  =

∆v S  * H CIMA 1524

(12)

Si la cima del intervalo a perforar está a una profundidad vertical real menor a 610 m (2000 pies)  H CIMA < 610 m, entonces:

 

 H CIMA  

 

1524  

CCV  = 1 +

∆v S 

(13)

3. Calcular el número de cortadores ( C n ).

C n = [51.967 ln(CCV ) − 442.8]

(14)

4. Calcular el diámetro de cortadores a partir de la CCV  y el tamaño de grano de la formación ( α ), (Considerar  α  = 1 ).

C S  = 21.617 − .0002 * CCV  * α 

(15)

7

Guía para la Selección de Barrenas

5. Calcular el número de aletas ( Bn ), en función del número de cortadores.  Bn = −0.0006C n2 + 0.1576C n − 1.0245

(16)

Esta metodología deja fuera el cálculo de otras características de la barrena, como la longitud del cuerpo “gauge” (de primordial importancia en perforación direccional) y el área libre al flujo en la barrena. Para ello se sugiere consultar la referencia citada. Con la metodología aquí detallada, es posible indicar al proveedor las características mínimas de barrena de cortador  requeridas para la sección de pozo programada. Esta metodología tampoco incluye la posición (ángulo de ataque) de los cortadores en las aletas. Se requieren modelos más complejos para un diseño completo de una barrena de cortadores, por  lo que se recomienda el uso de software especializado para la optimización del programa de barrenas.

observa un significativo incremento de la Es. En el caso b), se detecta un incremento de la Es y el registro de torque (ver Figura 6) se mantiene dentro de un comportamiento normal. Esto indica que se está perforando una formación con mayor  dureza, lo cual debe ser corroborado con el cambio de formación observado en la recuperación de recortes en superficie. En el caso c), Es incrementa significativamente y el torque muestra un incremento anormal; adicionalmente, la recuperación de recortes comprueba que no hay cambio de litología. Este comportamiento indica el punto donde la barrena debe ser reemplazada. Es (pg-lb/pg3)

0

500

1000

1500

0 100 200 300

   )   m    (   o    d   a    l   u   m   u   c   a   e   c   n   a   v    A

400

4. Determinación de la vida útil de la barrena

500

En el punto 3 de esta guía se mencionó la ventaja de utilizar el criterio de la energía mecánica específica para la selección de la barrena. Con base en este argumento, este mismo criterio es importante para decidir, una vez que la barrena está perforando, el tiempo óptimo para sacarla; por  lo tanto, se sugiere su uso. La metodología es similar a la ya expuesta en el punto tres y se detalla a continuación. 1. Se ordena la información del registro de la barrena en uso como en la Tabla 1. 2. Se calcula la energía mecánica específica ( Es) con la ecuación 1 para los intervalos perforados. 3. Se grafican los datos obtenidos de Es en una gráfica de avance acumulado vs Es. La Figura 5 muestra un caso típico. 4. Se analiza el comportamiento de la barrena tomando en cuenta al menos los siguientes aspectos: gráfica de Es, gráfica de torque en superficie y las características de los recortes en superficie. A continuación se presentan tres casos típicos. El primer caso corresponde a incrementos suaves de Es; esto indica que la barrena está perforando a través de formaciones con mayor dureza. La figura 5 ilustra este caso en la sección denominada a). La misma Figura 5 ilustra los casos b) y c) donde se

 b)

600

a)

700 800

c) 900

Figura 5. Gráfica típica para decidir la vida útil de la barrena en términos de la energía mecánica específica (E s).

En general, el incremento de Es asociado al incremento anormal en el torque es indicativo de desgaste excesivo de la barrena. La figura 7 ilustra el análisis del comportamiento de esta misma barrena con base en el criterio de costo por metro. Se observa que, de acuerdo con este criterio, la barrena aún tiene vida útil, mientras que el criterio de Es indica lo contrario. La explicación de esta diferencia es que la Es toma en cuenta parámetros de operación y, por lo tanto, permite detectar más rápidamente cambios en el desempeño de la barrena. Una limitación de este método es que no evalúa el desgaste de la barrena. Con el propósito de tomar en cuenta este importante parámetro, se sugiere que, de acuerdo al desgaste exhibido por la barrena, se establezcan

8

Guía para la Selección de Barrenas

valores máximos de energía específica (Es) para el intervalo analizado.

60 50

Torque (lb-pie)

6500 0

7000

7500

   )   r    h    /   m    (

8000

  n    ó    i   c   a   r    t   e   n   e   p   e    d   o   m    t    i    R

100 200    )   m    (   o    d   a    l   u   m   u   c   a   e   c   n   a   v    A

30 20 10

300

0 -200

400 500

400

600

800

1000

5. Recomendaciones • En formaciones someras donde la toma de

800

c) 900

Figura 6. Registro de torque en superficie.

• Costo ($/m)

30

200

Figura 8. Efecto de la presión diferencial sobre el ritmo de penetración.

a)

700

20

0

Presión Diferencial (psi)

 b)

600

40

50

60

70

80

0

•

100 200    )   m    (   o    d   a    l   u   m   u   c   a   e   c   n   a   v    A

d=8.5 pg WOB=20 Ton N=140 rpm

40

300 400 500

•

600 700 800 900

Figura 7. Gráfica típica para decidir la vida útil de la barrena en términos del costo por metro ($/m).

•

•

información de registros es limitada, los registros de barrenas de pozos de correlación son la mejor herramienta para seleccionar  barrenas. La metodología aquí propuesta es aplicable para etapas de perforación intermedias y profundas, en donde se dispone de la información de registros requerida. Cuando no se tenga la información, la aplicación de criterios prácticos de campo es trascendental. Así como una roca dura no puede ser perforada con una barrena cuyos elementos de ataque son de menor dureza que la roca, una roca suave no puede ser perforada con eficiencia si los elementos de ataque de la barrena son para alta dureza. Se recomienda mantener una diferencial de presión mínima entre la densidad equivalente de circulación y la presión de poro de la formación (mínimo sobrebalance). Estudios realizados por diversos investigadores1 comprueban que esta práctica mejora el ritmo de penetración. La Figura 8 ilustra el comportamiento típico del efecto de sobrebalance en el ritmo de penetración. Es necesario optimizar la hidráulica del sistema de tal modo que la potencia hidráulica sea transmitida de manera óptima al fondo del pozo. El uso de fluidos de perforación limpios de sólidos es de vital importancia para el correcto desempeño de la barrena. Esto implica un

9

•

•

•

•

Guía para la Selección de Barrenas

adecuado mantenimiento de los fluidos en superficie. La ventaja de la utilización del criterio de energía específica es que proporciona la información oportuna acerca de la eficiencia de la barrena para cada intervalo perforado en función de condiciones de operación. Sin embargo, su uso en planeación está limitado para pozos de desarrollo. En pozos exploratorios o con poca información de correlación, sólo es aplicable como criterio para decidir sacar oportunamente la barrena. Mantenerse informado acerca de innovaciones tecnológicas en todo tipo de barrenas, particularmente las PDC de vanguardia, que permiten un mejor control de la dirección en perforación direccional. Fomentar la cultura de toma de información rutinaria de la roca y sus fluidos para la caracterización de nuestros campos. Los resultados de la aplicación de esta metodología deben ser entendidos como un soporte para tomar decisiones correctas y no como un criterio de validez absoluta.

C  = C b =

Costo por metro de la barrena [$/m]

CCV  =

C n =

Velocidad compresional con confinamiento [pie/µseg] Número de cortadores.

C S  =

Diámetro de cortadores [mm].

 Bn =

Número de aletas.

d  =  E  =  E S  =

Diámetro de la barrena [pg] Módulo de Young [psi] 3 Energía mecánica específica [pg-lbf/pg ]

G=  H CIMA =

Módulo de cizallamiento [psi]

 K  =  N  =  R P  = UCS  =

Módulo volumétrico [psi] Velocidad de la rotaria [rpm]

-1

Módulo de compresibilidad [psi ]

Cima del intervalo a perforar [m]

Ritmo de penetración [m/hr] Esfuerzo compresivo de la roca sin confinamiento [psi] Volumen de arcilla leido del

W  = Peso sobre la barrena [Ton] α  = Factor de corrección por tamaño de grano. ∆t C  = Tiempo de tránsito de la onda compresional [µseg/pie]

roca [µseg/pie] ∆t S  = Tiempo de tránsito de la onda de cizallamiento [µseg/pie] ∆vS  = Velocidad de cizallamiento [pie/µseg]

φ  =

Porosidad [fracción]

 ρ  R = Densidad obtenida del registro de litodensidad 3

υ  =

gr/cm ] Relación de Poisson [adimensional]

Referencias:

1.

2. 3.

4.

Nomenclatura

V S  =

∆t ma = Tiempo de tránsito a través de la matriz de la

5.

6.

Perrin, V.P., Mensa-Wilmot, G., and Alexander, W.L.: Drilling Index-A New Approach to Bit  Performance Evaluation, SPE/IADC paper 37595, presented at the SPE/IADC Drilling Conference, The Netherlands, March 1997. Burgoyne, A.T. y asociados:   Applied Drilling  Engineering , Society of Petroluem Engineers, textbooks series, second printing, Texas 1991. Rabia, H.: Specific Energy as a Criterion for Bit  Selection, SPE paper 12355, Journal of Petroleum Technology, July 1985.100 años de la industria petrolera en México. Procedimiento para la selección de barrenas, Gerencia de Tecnología, Unidad de Perforación y Mantenimiento de Pozos. Mason, K.L.: Three-Cone Bit Selection with Sonic  Logs, SPE paper 13256, SPE Drilling Engineering, June 1987. O´Hare J. and Aigbekaen, O.A.: Design Index: A Systematic Method of PDC Drill-Bit Selection, IADC/SPE paper 59112, presented at the IADC/SPE Drilling Conference, Louisiana, February 2000.

10

Guía para la Selección de Barrenas

Apéndice A. Cálculo de Modelo de Smorodinov

UCS 

mediante el

Smorodinov y asociados4 determinaron dos relaciones entre el esfuerzo compresivo de la roca para un grupo de rocas carbonatadas: uno en función de la densidad de la formación y el otro en función de la porosidad. Ellos propusieron que la resistencia a la compresión de la roca (UCS ) puede relacionarse con la densidad y porosidad de la siguiente forma:

UCS  = 0.88 exp(2.85 ρ  R )

(A1)

UCS  = 2590 exp(− 0.91φ )

(A2)

Donde  ρ  R es la densidad y φ  es la porosidad de la formación. Apéndice B. Clasificación IADC para barrenas de cortadores fijos.

Cuerpo M S D

Tipo matriz acero diamante

1 muy suave

Cortador 

2 PDC, 19 mm 3 PDC, 13 mm 4 PDC, 8 mm

Perfil 1. 2. 3. 4.

2 suave

2 PDC, 19 mm 3 PDC, 13 mm 4 PDC, 8 mm

3 medio suave

2 PDC, 19 mm 3 PDC, 13 mm 4 PDC, 8 mm

4 medio

2 PDC, 19 mm 3 PDC, 13 mm 4 PDC, 8 mm

5 sin código

6 medio duro

1 Diamante natural 2 TSP 3 Híbrido

7 duro

1 Diamante natural 2 TSP 3 Híbrido

8 extremadamente duro

1 Diamante natural 4 Diamante impregnado

corto cola pescado  perfil corto  perfil medio Perfil largo