Selección de barrenas PDC utilizando la resistencia de la roca y el código IADC

Abstract

RESUMEN: Se presenta una guía de selección de barrenas PDC en función de la resistencia a la compresión sin confinar (USC) de la formación y un análisis estadístico de un clasificador de barrenas. Los resultados se comparan con la selección y el rendimiento de las barrenas PDC en tres pozos del mismo campo petrolero. La UCS se usa para determinar la resistencia a la compresión de cada categoría de formación propuesta por el clasificador de barrenas y el código de barrenas PDC de la IADC se usa para estandarizar la clasificación de las barrenas. Finalmente, con base en la estadística, se define el tipo de barrena PDC más recomendado para cada tipo de formación. El rendimiento de las barrenas se calcula con base en el método de energía específica y se compara con la UCS de las rocas perforadas, para determinar qué tan óptimo es el rendimiento de la perforación. En los tres casos analizados, la selección de las barrenas PDC se realizó de acuerdo con la guía propuesta. Los tres pozos se encuentran en el mismo campo petrolero, por lo que las formaciones que se perforan están compuestas básicamente por el mismo tipo de rocas, sin embargo, se nota que el desempeño del mismo tipo de barrena PDC es diferente en cada uno de los pozos. Múltiples factores, como el peso de la sobre la barrena y la velocidad de rotación, tienen un impacto significativo en el rendimiento de la misma. Otro factor importante a considerar en el rendimiento es la calidad de la fabricación de la barrena. El método de selección de barrenas PDC que se aplica aquí, utilizando una tabla de selección, ayuda al ingeniero de diseño en la toma de decisiones para elegir una barrena PDC óptima, reduciendo el tiempo y los costos de la perforación. ABSTRACT: A PDC drill bit selection guide is presented that uses unconfined compressive strength of the rock formation and a statistic analysis of a drill bit classifier for an appropriate choice of such. Results are compared to the selection and performance of PDC drill bits in three wells of the same oil field. The UCS is used to determine the hardness of each rock category proposed by the drill bit classifier, then the IADC PDC drill bits’ code is used to standardize the classification of the bits. Finally, based on the statistics the most recommended type of PDC drill bit for each rock category is defined. The performance of the bits is calculated based on the specific energy method and is compared to the UCS of the drilled rocks, to determine how optimal is the performance of the drilling. In all three cases, PDC bit selection was made according to the guide that we proposed. The three analyzed wells are in the same oil field, thus the formations that are drilled are basically composed by the same kind of rocks, nevertheless, it is noticed that the performance of the same type of PDC bit is different in each one of the wells. Multiple factors, such as the weight on bit and the rotational speed, have a significant impact in the performance of the drill bit; another important factor to be considered in the performance is the quality of the manufacture of the bit. The method of PDC drill bits selection applied hereby, using a selection table, helps the design engineer in the decision making of choosing an optimal PDC drill bit, reducing the time and costs of the drilling.