Desgaste PDC

EVALUACION DELDESGASTE DE LAS BROCAS PDC

Contenido· Evaluación de BROCAs usadas· Revisión del Código IADC· Definición de las Hileras Internas y

Externas· Calibración de las BROCAs y Tolerancias

API· Tipos de Cortadores y Nomenclatura· Ejemplos Típicos de Desgaste· Ejemplos de Razón de Salida de la

BROCA· Ejemplos de Otros Códigos de Desgaste

Comunes

Evaluación del Desgaste· Los reportes de las características de desgaste de

la BROCA son muy útiles. Ellos proporcionan información sobre la compatibilidad del diseño con las formaciones y dan pistas de lo que pasó durante la perforación.

· El sistema de evaluación de desgaste del IADC para BROCAs de cortadores fijos fué introducido en 1987 para facilitar la visualización de las condiciones físicas del desgaste de la BROCA a través de una evaluación estandar.

· Mejoras en el Sistema fueron hechas en 1992 en dos áreas específicas:- Evaluación del desgaste del Cortador PDC- Códigos de Características de Desgaste

Tabla de Evaluación de Desgaste

Los primeros cuatro espacios describen la extensión y ubicación del desgaste de los Cortadores. El quinto espacio está reservado para la evaluación de los Baleros de las BROCAs de conos. El sexto espacio indica la medida del calibre. Los dos últimos espacios proporcionan información adicional del desgaste, tales como características secundarias y razón por la cual se sacó la BROCA del hueco.

Estructura de Corte B G Observaciones

HilerasInternas

HilerasExternas

Caract.Desgaste Ubicación

BalerosSellos

Calibre1/16”

OtraCaract.

Razón deSalida

(B)(I) (O) (D) (L) (G) (O) (R)

(I) = (“Inner Rows”) Hileras Interiores· Usada para reportar el promedio de desgaste de los

cortadores ubicados en los dos tercios internos del radio de la BROCA. El desgaste es reportado usando una escala lineal del 0 al 8, donde 0 representa ningún desgaste y 8 significa que no queda diamante en los cortadores.

· El desgaste del cortador PDC se mide a lo largo de la capa de diamante sin importar la forma, tamaño, tipo y exposición.


HilerasInternas

HilerasExternas


BalerosSellos

Calibre1/16”

OtraCaract.

Razón deSalida

(B)(I) (O) (D) (L) (G) (O) (R)


(O) = (“Outer Rows”) Hileras ExterioresUsada para reportar el promedio de desgaste de los cortadores ubicados en el tercio exterior del radio de la BROCA. El desgaste es reportado usando una escala lineal del 0 al 8, donde 0 representa ningún desgaste y 8 significa que no queda diamante en los cortadores.


HilerasInternas

HilerasExternas


BalerosSellos

Calibre1/16”

OtraCaract.

Razón deSalida

(B)(I) (O) (D) (L) (G) (O) (R)


DESIGNACION DE LAS HILERAS (INTERIOR/EXTERIOR)


(D) = Característica de Desgaste - Estructura de Corte

· Usa un código de dos letras para indicar la característica principal de desgaste de la Estructura de Corte.

· Esta columna es sólo para los códigos que se aplican a la estructura de Corte.

· Reportar sólo un código.


HilerasInternas

HilerasExternas


BalerosSellos

Calibre1/16”

OtraCaract.

Razón deSalida

(B)(I) (O) (D) (L) (G) (O) (R)


BF - Bond Failure (Falla de Pega/Adherencia)

BU - Balled Up (Embolamiento)BT - Broken Teeth/Cutters

(Cortadores Rotos)CR - Cored (Nucleo/Desgaste en el

Centro)CT - Chipped Teeth/Cutters

(Cortadores astillados)ER - ErosiónFC - Flat Crested Wear (Desgaste

Plano)HC - Heat Checking (Fatiga Térmica)JD - Junk Damage (Trabajó sobre

chatarra)LN - Lost Nozzle (Perdida de

Boquilla)LT - Lost Teeth/Cutters (Cortador

Perdido)

NR - Not Rerunable (No Re-usable)OC - Off-center Wear (Desgaste

Descentrado)PN - Plugged Nozzle/Flow Passage

(Boquilla/Canal Tapado)RG - Rounded Gauge (Calibre

Redondeado)RO - Ring Out (Anillada)RR - Rerunable (Re-usable)TR - Tracking (Desgaste mostrando

“encarrilado”)WO - Washed Out-Bit (Filtración en la

BROCA)WT - Worn Teeth/Cutter (Cortador

Desgastado)NO - No Major Characteristics (Sin

Desgaste/Sin otro Desgaste)

NOMENCLATURA DEL CODIGO DE DESGASTE


(L) = (“Location”) UbicaciónUsa un código de una letra para indicar la

ubicación en la cara de la BROCA donde el desgaste principal ocurrió.

C - Cone (Cono)N - Nose (Nariz)T - Taper (Flanco)

S - Shoulder (Hombro)G - Gauge (Calibre)A - All Areas (Todas las Areas)


HilerasInternas

HilerasExternas

Caract.DesgasteUbicación

BalerosSellos

Calibre1/16”

OtraCaract.

Razón deSalida

(B)(I) (O) (D) (L) (G) (O) (R)


DESIGNACION DE “UBICACION”


(B) = (“Bearings / Seals”) Baleros / Sellos Este espacio es utilizado sólo para las BROCAs de conos. Siempre se reportará como “X” para las BROCAs de cortadores fijos.


HilerasInternas

HilerasExternas


BalerosSellos

Calibre1/16”

OtraCaract.

Razón deSalida

(B)(I) (O) (D) (L) (G) (O) (R)


(G) = (“Gauge”) Calibre · Usada para reportar la condición del calibre de la BROCA. Se

basa en la medida nominal del anillo de calibración. Asegurarse que el anillo de calibración es de PDC y no de BROCAs de conos, debido a las diferencias de tolerancia.

· “IN” es usado cuando el BROCA esta “en calibre”.· La cantidad de desgaste del calibre es reportada en 16 avos

(1/16”) de pulgada.


HilerasInternas

HilerasExternas


BalerosSellos

Calibre1/16”

OtraCaract.

Razón deSalida

(B)(I) (O) (D) (L) (G) (O) (R)


Tolerancias API para BROCAs de Cortadores Fijos y de Conos

Diámetro Nominal (pulg.) Cortador Fijo Conos

6-¾” y menores -0.015 a +0.00 -0.0 a +1/32

6-25/32 a 9” (inclusive) -0.020 a +0.00 -0.0 a +1/32

9-1/32 a 13-¾” (incl.) -0.030 a +0.00 -0.0 a +1/32

13-25/32 a 17-½” (incl.) -0.045 a +0.00 -0.0 a +1/16

17-17/32” y mayores -0.063 a +0.00 -0.0 a +3/32


(O) = (“Other Dull Characteristics”) Otras Características de Desgaste

Usada para reportar otra característica de desgaste como una evidencia secundaria del desgaste de la BROCA. Esta evidencia puede servir para identificar la causa de la característica de desgaste principal que se reportó en la tercera columna.


HilerasInternas

HilerasExternas


BalerosSellos

Calibre1/16”

OtraCaract.

Razón deSalida

(B)(I) (O) (D) (L) (G) (O) (R)

(NOTA: SE UTILIZA EL MISMO CODIGO DE LA TERCERA COLUMNA)


(R) = Razón de Salida del Hoyo

BHA - Cambio de Ensamblaje de FondoDMF - Falla del Motor de FondoDST - Prueba de ProducciónDTF - Falla de Herramienta de FondoLOG - RegistrosRIG - Reparación del TaladroCM - Condition Mud (Acondicionar Lodo)CP - Core Point (Profundidad de Núcleo)

DP - Drill Plug (Tapón de Cemento)FM - Cambio de FormaciónHP - Hole Problems (Problemas del Hoyo)HR - Hours (Tiempo en el Hoyo)PP - Pump Pressure (Presión de la Bomba)PR – Penetration Rate (Tasa de penetración)TD - Total Depth/Casing Depth (Prof. Total)TQ - TorqueTW - Twist Off (Desconexión)WC - Weather Conditions (Clima)WO - Washout - Drill String (Fuga en la Sarta)


HilerasInternas

HilerasExternas


BalerosSellos

Calibre1/16”

OtraCaract.

Razón deSalida

(B)(I) (O) (D) (L) (G) (O) (R)


Ejemplos Típicos de Desgaste de BROCAs PDC

Falla de AdherenciaCódigo: BF (“Bond Failure”)Esta falla resulta cuando se despega la superficie entre los dos substratos de carburo de tungsteno. Se caracteriza por presentar una superficie plana y suave en el substrato secundario.La falla es típicamente causada por altas cargas axiales aplicadas durante la perforación.También puede ser causada por controles inadecuados durante el proceso de manufactura.

Cortadores Rotos Código: BT (“Broken Cutters”)

La rotura es el resultado de fuertes choques, como por ejemplo, contra chatarra en el hueco, equipo de cementación no compatible, de impactos resultado de vibraciones (axiales o “whirl”), del resultado de erosión extrema o desgaste por fatiga del substrato de carburo de tungsteno.

BROCA EmboladaCódigo: BU (“Bit Balling”)

Se caracteriza por la obstrucción de uno o más canales de flujo que disminuye o impide el flujo de lodo.Puede ser causada por:• tipo de formación• BROCA muy

densa• pobre diseño

hidráulico • intercalaciones• alto WOB• baja tasa de flujo • BOQUILLAs mal

calculadas

Se identifica en la superficie por un aumento de la presión de la bomba y la rápida caída de la tasa de penetración.

Desgaste en el Centro Tipo “Nucleo”Code: CR (“Cored”)

Se caracteriza porque la estructura de corte del centro esta completamente removida.Puede ser causado por:

• intercalación dura• perfil inadecuado • poca densidad de

cortadores• chatarra en el fondo • mal procedimiento de

inicio* de perforación

Es también el resultado final de un “anillamiento” si la BROCA no es sacado a tiempo.

(* establecimiento del nuevo patrón de fondo)

Cortadores AstilladosCode : CT (“Cutter Chipping”)

Estos cortadores muestran signos de astillamiento. Esto es usualmente evidencia de daños por impactos causados por vibraciones o cambios de formación. Se puede notar que el cortador superior muestra desgaste tipo auto-afilado y astillado. El de abajo muestra poco auto-afilado y astillado alrededor de su periferia. El astillado circunferencial es causado por cargas de impacto y los esfuerzos internos remanentes en el cortador desde la fabricación del mismo.

ErosiónCódigo: ER

Se presenta por la acción del fluido de perforación fluyendo alrededor del poste o del cilindro. El carburo de tungsteno puede ser erosionado a altas velocidades de flujo debido a altos contenidos de sólidos, arena o de material de peso en el lodo.

Fatiga TérmicaCódigo : HC (“Heat Checking”)

Estos cortadores muestran los efectos de insuficiente enfriamento. El carburo detrás del cortador está desgastado y presenta las fisuras características de fatiga térmica (“heat checking”) que es el resultado del sobrecalentamiento del carburo. Esto también puede ser detectado en las BROCAs de cuerpo de acero por la coloración azulada del metal.

Sobrecalentamientoen el calibre de la BROCA

Daño Causado por ChatarraCódigo: JD (“Junk Damage”)

El daño causado por perforar sobre chatarra puede reducir el rendimiento y la vida del BROCA. Esta situación se presenta típicamente cuando: • la BROCA anterior dejó partes• Herramientas del taladro que caen

en el hueco• Partes del BHACuando la BROCA trabaja sobre chatarra se presenta torque errático y se reduce la ROP. Puede causar debilitamiento y daño a los cortadores.

Pérdida de Boquilla(s)Código: LN (“Lost Nozzle”)

Reduce la eficiencia de limpieza, causando tasas de penetración más bajas de lo normal. El BROCA se puede “embolar” con el nuevo patrón de flujo. Puede ser causado por instalación inadecuada o tipo de BOQUILLA equivocado. La vibración puede aflojar y hacer perder una BOQUILLA. Se identifica en la superficie por pérdida de presión y caída de la ROP.

Pérdida de CortadoresCódigo: LT (“Lost Tooth”)

Se caracteriza por la presencia de bolsillos de cortadores vacíos y limpios. Puede ser causado por:

• Intercalación dura • falla de fabricación• chatarra en el fondo• inapropiado “inicio*” de la BROCA • vibración

Dependiendo de la estructura de corte y la ubicación, la pérdida de un cortador puede no causar disminución del rendimiento debido a redundancia. Sin embargo puede afectar la durabilidad de la BROCA y ser la causa de inicio de anillamiento.

(* establecimiento del nuevo patrón de fondo)

Boquilla TapadaCódigo: PN (“Plugged Nozzle”)

Una BOQUILLA o canal tapado se caracteriza por una obstrucción que disminuye o no permite el flujo del fluido. Puede ser causado por: • BROCA muy densa• diseño hidráulico

pobre • alto WOB• tasa de flujo baja • sólidos en el lodo • BOQUILLA muy

pequeñaSe detecta por un aumento de la presión de la bomba y reducción de la ROP. Esto puede promover el desgaste prematuro de la estructura de corte adyacente. Puede causar erosión por el desvío de flujo adicional hacia otras áreas de la BROCA.

AnillamientoCódigo: RO (“Ring Out”)

Se caracteriza por la pérdida de estructura de corte en una posición radial. Puede ser causado por:• intercalación dura y

abrasiva • perfil no adecuado • BROCA poco densa• chatarra en el fondo • “inicio” inadecuado Se puede formar un “núcleo” si la BROCA no es sacada a tiempo y el anillo se propaga. Se detecta por un incremento de presión en la superficie.

Conexión “Lavada”Código: WO (“Washed Out Bit”)

Se presenta cuando el fluido se “filtra” a través de la espiga de conexión de la BROCA. Si la pérdida de presión no es detectada, se puede producir la desconexión o rotura de la herramienta. Una conexión lavada puede ser el resultado de un mal enroscado y apriete, rosca dañada, insuficiente grasa, vibraciones, grietas inducidas, etc.

Desgaste Normal Código : WT (“Normal Cutter Wear)”

Estos cortadores presentan desgaste plano normal. Se puede observar el desgaste del substarto detrás de la capa de diamante.

Esto es normal, el diamante es más resistente a la abrasividad y se desgasta menos que el carburo de tungsteno. A esto se le llama desgaste AUTO-AFILADO

Ejemplos de Razón de Salida

Presión de la BombaCódigo: PP (“Pump Pressure”)

Una BROCA que es sacada por exceder la máxima presión de la bomba y limitar la tasa de flujo, presenta: • una o más BOQUILLAs

tapadas • desgaste del centro

(“núcleo”)• anillamiento• BOQUILLAs muy

pequeñasUna tasa de flujo limitada puede resultar en una disminución de la ROP y el desgaste prematuro de la estructura de corte.

TorqueCódigo: TQ

Un alto torque puede promover la terminación de la corrida debido a potencial daño al taladro, a la sarta, BHA y herramientas de fondo. También puede limitar los parámetros operacionales. El torque excesivo a nivel de la BROCA puede ser causado por:

• cortadores muy desgastados • diseño muy agresivo para la

aplicación • altos WOB / bajas RPM• vibración / “whirl”• intercalaciones

El torque excesivo usualmente es acompañado por bajas tasas de penetración debido a ineficiente acción de corte.

Conexión PartidaCódigo: TW (“Twist-Off”)

Un “twist-off” es causado por fatiga de la rosca o de la espiga debido a sobre-torque al hacer la conexión o por debilitamiento producto de la erosión al presentarse escape de fluido (“wash-out”) a través de la rosca. Las causas pueden ser:

• torque de conexión inapropiado

• falta de grasa• vibración, etc.

Un “twist-off” no necesariamente es precedido por un escape de fluido. Se identifica por pérdida de presión y torque.

Otros Códigos de Desgaste Comunmente Usados

Falla Interna de la Capa de Diamante Código: SP (“Spalling”)

El “spalling” es una condición donde la capa de diamante falla internamente debido a cargas de impacto. El resultado es un “descascaramiento” en láminas a lo largo de la línea de concentración de los esfuerzos residuales internos de la capa de diamante.

Delaminación Código : DL (“Delamination”)

Características: Separación de la capa de PDC del substrato de carburo de tungsteno. Se presenta una superficie suave en el substrato en el lugar del desprendimiento.Mecanismo de Falla: Iniciación de una fisura en la unión entre el disco de diamante y el substrato y propagación de la misma a lo largo de esa interfase causando la separación del PDC. La formación de la fisura puede estar relacionada con los esfuerzos residuales remanentes en la interfase y a la diferencia entre los coeficientes de expansión térmica de los dos materiales. También, la falta de buena cohesión en la interfase puede resultar en la rápida propagación de la fisura a lo largo de la interfase.

Características: La corrosión del substrato de carburo de tungsteno se observa por la presencia de hoyuelos en la superficie del mismo.Mecanismo de Falla: Los substratos con combinaciones de carburo de tungsteno-cobalto (WC-Co) son más propensos a la oxidación en ambientes ácidos.Estrategias para la Solución: Reducir la agresividad del ambiente aumentando el pH del lodo. Los carburos con aleaciones de níquel son más resistentes a la corrosión que los carburos con Cobalto como material cementante.

Corrosión del CortadorCódigo : CO (“Cutter Corrosion”)

Aleta Rota Código: BB (“Broken Blade”)

Se observa cuando un segmento completo de la estructura de corte se pierde. La parte desprendida normalmente debilita o rompe otras partes de la BROCA antes de pasar al espacio anular.Una aleta partida resulta de:

• alto WOB• vibraciones• torque alto • chatarra en el fondo• cortadores desgastados• inesperados cambios de formaciones• mala aplicaciónSe identifica por torque errático y caída de la ROP.

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