Foratura all'avanguardia delle prestazioni con Shaped

le frese a forma non sono nuove nel settore. Sono stati introdotti decenni fa, quando gli ambienti di perforazione hanno cominciato a cambiare e formazioni più complesse hanno introdotto nuove sfide, e fanno parte dei portafogli tecnologici delle punte di perforazione dagli anni '90. Per molti anni, i team di sviluppo hanno studiato le condizioni del fondo pozzo che causavano danni alle frese e disfunzioni di perforazione, giocando continuamente con l’equilibrio tra materiali e geometria.

Questa conoscenza è stata un trampolino di lancio per sforzi mirati di ricerca e sviluppo volti a migliorare la progettazione delle frese per far fronte a condizioni di perforazione impegnative e pozzi più complessi. Oggi, le frese sagomate spingono le prestazioni a nuovi limiti nelle applicazioni che attraversano più formazioni in un unico passaggio, da formazioni intercalate, a rocce dure e abrasive, attraverso sabbia, argilla, arenaria e calcare.

Un'intera suite di frese sagomate (Fig. 1) è stata sviluppata utilizzando le più recenti ricerche sui materiali per affrontare una gamma di tipi e applicazioni di formazione impegnativi. Gli ingegneri della perforazione possono posizionare combinazioni di frese specializzate su una singola punta per perforare in modo efficiente formazioni complesse.

Uno dei cutter avanzati (Fig. 1a) emersi da questi sforzi di sviluppo è un design che migliora le prestazioni nelle formazioni dure. La fresa risultante ha una nuova geometria del tagliente per resistere a carichi ad alto impatto e uno smusso secondario sulla faccia del diamante che le consente di resistere a carichi più elevati rispetto alle frese in diamante policristallino compatto (PDC). Ciò consente di mantenere l'efficienza di perforazione in formazioni dure e intercalate, portando a un tasso di penetrazione complessivo (ROP) più elevato per l'intervallo.

Durante la perforazione in formazioni dure e abrasive, il calore generato dall'interazione del tagliente da roccia può compromettere l'integrità del tagliente, portando a un'usura prematura e a prestazioni ridotte. Gli ingegneri si sono concentrati sul miglioramento della punta della fresa migliorata per sviluppare una fresa (Fig. 1b) che rimane fredda in formazioni dure e abrasive ed è particolarmente efficace nell'arenaria, dove presenta microfratture e usura notevolmente inferiori rispetto alle frese tradizionali.

Percorsi complessi spesso implicano che le punte debbano perforare formazioni molto diverse, dalla roccia dura intercalata a formazioni più abrasive. Per far fronte a queste condizioni variabili, una taglierina deve essere efficace in condizioni di carico ad alto impatto ed essere ancora funzionante alla fine del ciclo. Un'altra fresa specializzata (Fig. 1c) è stata sviluppata per fornire queste prestazioni bilanciate, riducendo l'attrito e la generazione di calore all'interfaccia fresa/roccia, rompendo i detriti rocciosi e consentendo perforazioni più veloci e cicli più lunghi con un peso inferiore sulla punta (WOB) richiesto per un dato ROP.

Le condizioni in cui è richiesto un carico puntuale, come la perforazione attraverso evaporiti o ambienti ad alto contenuto di fango e nei percorsi di perforazione in cui il WOB è limitato, richiedono una fresa con la capacità di distribuire più peso su una porzione più piccola della roccia. Baker Hughes ha progettato una fresa (Fig. 1d) per queste condizioni che penetra nella formazione in modo più efficace rispetto alle frese standard generando una maggiore profondità di taglio utilizzando l'energia disponibile per fornire cicli di perforazione più rapidi.

L'aggiunta più recente (Fig. 1e) al portafoglio di frese specializzate affronta condizioni ancora più impegnative con un design che offre maggiore durata con l'inclusione di smussatura secondaria, un rilievo al centro della fresa e una migliore capacità di caricamento del punto.

Tutte queste frese specializzate condividono l'obiettivo di migliorare il ROP, prolungare la durata della punta e rendere possibili cicli di perforazione più lunghi, e ogni modello ha caratteristiche applicative e prestazionali specifiche che migliorano l'efficienza di perforazione. Ma ottimizzare il posizionamento di queste frese sagomate sulla punta del trapano non è semplice. Esistono molte variabili correlate, quindi determinare cosa modificare per migliorare le prestazioni è una sfida ardua. Trovare il percorso migliore significa identificare gli strumenti giusti per il lavoro e, spesso, ciò significa non solo una fresa, ma più tipi di fresa posizionati in modo appropriato sulla parte corretta della punta.