Guía de funcionamiento de brocas tricónicas
Sección 1 - Falla de la roca
1.1 - Mecánica de falla de rocas
La perforación de roca eficiente requiere una combinación óptima de muchos factores, uno de los cuales es la carga dinámica o la energía de impacto aplicada a la estructura de corte de la broca.
Los experimentos demostraron que la profundidad de corte depende de la carga aplicada al inserto. La Figura 1 muestra esta regularidad en forma de línea poligonal con 4 áreas principales de falla de roca (a, b, c, d) debajo de ella.
La Figura 2 ilustra los patrones de falla de la roca en el proceso de penetración de un inserto.
Cuando solo se aplica una pequeña energía de impacto, el inserto produce solo una pequeña fragmentación en la superficie de la roca (deformación residual). Esto da como resultado que la roca se agriete alrededor del contorno del inserto.
Con un mayor aumento de la energía del impacto, la roca comienza a desprenderse del contorno del inserto. Esta es la primera etapa de la falla de la roca. La fuerza que resulta en el desconchado alrededor del contorno del inserto se llama carga de la primera etapa de falla de la roca.
El aumento adicional de la energía de impacto hasta la carga de la segunda fase de rotura de la roca da como resultado sólo un aumento insignificante en el volumen de rotura.
Cuando se aplica la carga máxima, el volumen de destrucción aumenta proporcionalmente. Este tipo de falla se denomina segunda etapa de falla de la roca.
La Figura 2 ilustra: 1 Superficie de contacto inserto-roca; 2 cráter de falla de roca; 3 Sección transversal de corte
1.2 - Selección de modos de perforación
Condiciones para las etapas b, d en falla de roca.
(Figura 1) dependen de las propiedades de la roca, WOB, RPM y condiciones de limpieza del fondo del pozo.
La optimización de los parámetros de perforación se logra mediante la selección experimental de WOB y RPM. No se deben exceder las especificaciones mostradas para WOP y RPM del tipo de broca. Para facilitar la selección de la estructura de corte más adecuada, consulte la Tabla R-1 “Clasificación de rocas”. La tabla muestra una variedad de formaciones y su clasificación según el código IADC, coeficiente de resistencia según la escala del profesor M. Protodyakonov, categoría de perforabilidad, resistencia a la compresión uniaxial, etc.
Los experimentos demostraron la relación entre la penetración en el fondo del pozo δ por rotación y el WOB durante la perforación con una barrena para roca. La Figura 3 ilustra la relación como una curva.
Debajo se muestran tres áreas principales de falla de la roca.
Área I
La roca se corta mediante desgaste abrasivo, microdesprendimiento, aplastamiento y movimiento de algunas irregularidades del fondo del pozo. Esta área demuestra un WOB insuficiente. La ROP no supera los 3 m/h.
Área II
Fallo por fatiga, desconchado voluminoso después de varios impactos en la misma zona del fondo del pozo. En esta zona se perforan principalmente formaciones muy duras. La ROP no supera los 10 m/h.
Área III
Esta es un área de falla masiva donde las entradas de energía específicas por unidad de volumen de roca son considerablemente menores que en las dos primeras áreas, pero la ROP es mayor.
Cuando se modifican las RPM, la cantidad de insertos impacta contra el orificio inferior por cada cambio de unidad de tiempo. La penetración por rotación (δ) se puede expresar mediante ROP: ROP = n.δ
La Figura 4 muestra cómo la penetración de la broca por rotación (δ) y la ROP dependen de las RPM. Con un aumento de RPM en la sección n < n1, los valores de ROP y δ aumentan. Con un aumento de RPM en la sección n1≤n≤n2, δ disminuye pero la ROP sigue creciendo. Con un mayor aumento de RPM en la sección n>n3, los valores de δ y ROP disminuyen considerablemente.
La ROP disminuye después del punto n3 debido a:
- Reducción del tiempo de interacción inserto-roca;
- Disminución de la energía de impacto aplicada a un inserto;
- Mayor resistencia dinámica de la roca perforada debido a sus propiedades plásticas con poca penetración de la broca por rotación;
- Mayores vibraciones de la varilla de perforación;
- Se modificó el modo del flujo de aire en el orificio inferior;
- Mayor consumo de energía.
El flujo continuo de aire durante la perforación garantiza la limpieza del fondo del pozo, el enfriamiento de la broca y contribuye a la penetración eficiente en la roca. Una relación óptima del valor de penetración de la broca por rotación δ y ROP en la Figura 4 corresponde a las RPM n opt de la broca. Un aumento adicional de las RPM resultará en la erosión de la estructura de corte de la broca y del soporte con un pequeño aumento adicional de la ROP.
1.3 - Uso práctico de los resultados de las pruebas
La ROP máxima se determina experimentalmente para cada tipo y tamaño de barrena en determinadas aplicaciones geológicas y mineras. Por lo tanto, teóricamente se logra una relación óptima entre WOP y RPM cuando la profundidad de corte es aproximadamente el 80% del saliente de la plaquita. Queda el 20% para una eliminación eficiente de los esquejes. En la práctica, los parámetros de perforación recomendados para un tipo y tamaño de broca en particular se determinarán utilizando las Tablas K-1 y K-2. El objetivo es determinar la ROP máxima con los WOP y RPM dados. El valor máximo de ROP corresponderá a los valores óptimos de WOP y RPM.
Un WOB excesivo que hace que la profundidad de corte sea superior al 80% produce lo siguiente:
1. Los recortes no se eliminarán por completo del área de corte de roca;
2. La roca se muele repetidamente;
3. La ROP disminuye;
4. La estructura de corte de bits y el rodamiento se desgastan intensamente;
5. La carga en el cabezal giratorio de la plataforma de perforación aumenta.
Sección 2 - Sistema de circulación de aire
2.1 - Limpieza del fondo del pozo
Una circulación de aire óptima en la perforación moderna con barrenas mineras se reduce a las siguientes tareas:
- Para garantizar una eliminación eficiente de los recortes desde el fondo del orificio hasta la superficie;
- Reducir el desgaste erosivo de la estructura de corte y los cojinetes mediante una limpieza eficiente del fondo del pozo.
- Para enfriar el rodamiento y mantenerlo limpio.
Un objetivo eficiente de limpieza del fondo del pozo se reduce a obtener la velocidad de retorno anular requerida.
La velocidad de retorno anular produce una fuerza de elevación que asegura la eliminación de los recortes. Puede ser controlado por:
- Selección de un compresor y su ajuste a la capacidad de aire óptima;
- Selección del diámetro de la broca y del diámetro exterior de la varilla de perforación.
- Selección de boquillas reemplazables con área de flujo óptima y colocación de las mismas en la broca.
La capacidad real del compresor cambia según la posición de la trampilla del acelerador, el desgaste del par de tornillos y el cuerpo del compresor, la altitud sobre el nivel del mar y las fugas en el colector.
Factores que afectan el valor de la velocidad anular para la remoción de recortes:
- Correlación entre el diámetro de la broca y el diámetro exterior de la tubería de perforación;
- Pérdida de calibre de la varilla de perforación como resultado del desgaste.
- Fuerza específica de la roca.
- Tamaños y formas de esquejes.
- Agua en el hoyo.
Se pueden expresar mediante la siguiente fórmula: Q = 47 • V • (D2 b – D2 p)
Donde Q es – flujo de aire, m3/min;
V – es la velocidad del aire deseada, m/seg;
Cabe señalar que:
- La velocidad del aire para perforar roca liviana debe ser superior a 25 m/s;
- La velocidad del aire para perforar roca pesada debe ser superior a 35 m/s;
- La velocidad del aire para perforar roca pesada con alto contenido de agua debe ser superior a 50 m/s;
Db — es el diámetro de la broca, m;
Dp — es el diámetro de la tubería, m;
2.2 - Capacidad requerida del compresor de la plataforma de perforación
El valor requerido de la capacidad del compresor versus la velocidad del aire, el diámetro de la barrena y el diámetro de la varilla de perforación se muestran en la Tabla R-2.
El cálculo anterior proporciona una estimación preliminar de la capacidad requerida del compresor. Los datos finales sólo se pueden obtener después de una perforación de prueba.
2.3 - Selección de boquillas
La combinación óptima de equipos de perforación en una plataforma de perforación (diámetro de la broca, diámetro de la varilla de perforación, capacidad real del compresor) para determinadas aplicaciones mineras y geológicas hace posible lograr la velocidad anular requerida y una limpieza del fondo del pozo y una eliminación de recortes satisfactorias. Cuanto mejores sean la limpieza del fondo del pozo y la eliminación de los recortes, menor será el desgaste erosivo de la estructura de corte y del cojinete a máxima ROP. Sin embargo, es muy importante darse cuenta de que el sistema de circulación de aire debe garantizar no solo la velocidad de retorno anular requerida sino también proporcionar las condiciones para el mejor enfriamiento y limpieza del rodamiento. Este problema se resuelve únicamente mediante la elección del diámetro de las boquillas de la broca, porque sólo la selección de las boquillas permite obtener una caída de presión de aire en la broca necesaria para una perforación exitosa.
La presión de aire recomendada en una barrena se determina en cada caso experimentalmente midiendo con un manómetro especial. La experiencia a largo plazo en la perforación de barrenos revela que la presión del aire en una barrena debe estar dentro del rango de no menos de 0,20 – 0,22 MPa (29,7 – 32,6 psi) y debe coincidir con las propiedades físicas y mecánicas de las formaciones y aplicaciones de perforación. Si no se respetan los valores recomendados de presión de aire en la barrena, inevitablemente se producirá un fallo prematuro del rodamiento.
2.4 - Reemplazo de boquillas
Las boquillas se fijan con un clavo. El clavo se instala en una ranura de la pata y rellena la ranura del anillo realizada en la pata y en la boquilla. Este método es el más fiable y facilita la sustitución de las boquillas. Procedimiento de sustitución de boquillas:
2.5 - Medición in situ de la capacidad del compresor
Los valores obtenidos con este método son válidos sólo para las brocas Black Diamond cuando sus conductos de aire están libres de recortes. Se recomienda medir la capacidad del compresor en el siguiente orden:
- Determine el tipo y tamaño de la broca y su condición. Sólo se pueden utilizar brocas nuevas o en buen estado.
- Determine el área de flujo de las boquillas. Asegúrese de que las tres boquillas sean iguales.
- Cuando el compresor esté encendido, verifique el flujo de aire debajo de los conos para asegurarse de que todos los conductos de aire estén vacíos. El compresor debe funcionar a una temperatura nominal de trabajo y con el suministro de agua cortado.
- Determine la temperatura del aire con las herramientas en la cabina del operador.
Instale un manómetro en una de las boquillas y mida la presión. - Basándose en el diámetro correspondiente de la broca y la boquilla, encuentre la capacidad del compresor en la tabla.
El método en cuestión hace posible medir la capacidad real del compresor de una plataforma de perforación en el sitio considerando su desgaste, fugas del sistema de circulación de aire y otros factores.
Tabla de capacidad del compresor
Nuestras recomendaciones le permitirán obtener un buen rendimiento de bits
Antes de perforar:
- Inspeccione el estado de la rosca de la varilla impulsora de la tubería de perforación. Si la condición de la rosca no es satisfactoria, se debe reemplazar la varilla impulsora.
- Inspeccione el estado de la varilla de perforación. No utilice varillas dobladas o roscas desgastadas.
- Inspeccione el estado del casquillo de la plataforma. No utilice casquillos de plataforma desgastados.
- Inspeccione el compresor basándose en la lectura del manómetro en la salida en comparación con sus datos de especificación. Ajústese si es necesario.
- Inspeccione los conductos de aire y las mangueras en busca de fugas. Reparar cualquier falla encontrada en el sistema.
- Inspeccionar el equipo de control. Reemplace el equipo defectuoso.
- Inspeccionar los gatos de elevación. No permita que la plataforma de perforación pierda la posición horizontal mientras perfora.
- Inspeccionar el estado de la broca y el estado de la válvula de alivio, disponibilidad y tamaño de las boquillas, conexión de rosca.
- No realice cambios no autorizados en el diseño de la broca cortando o soldando piezas adicionales o quitando la válvula de alivio y las boquillas.
- Enjuague el conjunto de perforación con aire antes de atornillar la broca.
- Evite impactos o desplazamientos al atornillar la broca.
- Ajuste la presión del aire en la broca al menos a 0,2 MPa mediante la selección de las boquillas.
Mientras perfora:
- Complete la Hoja de Registro de Bits para cada bit.
- Introduzca una broca nueva durante 15 minutos con la rotación de la varilla de perforación a 30 RPM y un WOB del 10 % del límite superior recomendado en la especificación de la broca. Instalación de una broca nueva en un hoyo nuevo. Se recomienda que las brocas nuevas no comiencen a trabajar en terreno accidentado (agujeros frontales).
- Aplique suavemente los parámetros de operación recomendados en la especificación de bits. No exceda el WOB y RPM indicados en la especificación.
- Si con el aumento secuencial del WOB el ROP no aumenta o disminuye, entonces el WOB se reducirá al nivel registrado anteriormente en el que se obtuvo el ROP máximo.
- Si la varilla de perforación comienza a vibrar, entonces las RPM o WOB de la broca se reducirán al nivel en el que se detiene la vibración.
- Una parada de emergencia y dejar una broca en el orificio inferior con el compresor apagado puede provocar que los cojinetes se obstruyan y los conos se atasquen. Para evitar su fracaso prematuro, lleve a cabo las siguientes medidas de control:
- Levante la broca del fondo del hoyo entre 1,5 y 2 metros sin girarla. Encienda el compresor y enjuague la broca. Mientras lo hace, controle el aumento de presión en la línea de aire de la plataforma de perforación con un manómetro.
- Los parámetros de perforación óptimos se determinarán únicamente mediante experimentos. El factor más crítico es la ROP máxima.
- Taladre únicamente con el compresor encendido.
- No aplique peso sobre la broca sin rotación.
- No taladre cuando los conos de la broca estén agarrotados y no giren.
- No taladre cuando los conductos de aire de la broca estén bloqueados.
- No coloque una broca nueva en un agujero viejo. Puede provocar que los insertos de la cola de la camisa y de la fila del talón se agrieten y los conos se atasquen.
- Realice el disparo y el acondicionamiento del orificio únicamente con el conjunto de perforación en rotación y el compresor encendido.
- No utilice brocas nuevas o de prueba para limpiar agujeros colapsados. Utilice siempre una broca usada para este fin.
- Saque la broca del orificio, límpiela, verifique la rotación de los conos manualmente, encienda el compresor y verifique visualmente el flujo de aire a través de los conos.
- Puede continuar perforando con la broca si los resultados del examen de la misma son satisfactorios para el operador de la plataforma de perforación.
- Si los resultados del examen de la broca no son satisfactorios para el operador de la plataforma de perforación, entonces se deberá retirar la broca.
Después de perforar:
Las brocas usadas destinadas a la reparación y perforación de pozos o a la limpieza de pozos obstruidos se lavarán y limpiarán de lodo y se lubricarán sus cojinetes y roscas. No se recomienda utilizar brocas nuevas en operaciones de reparación.
Las brocas sin filo destinadas al desguace serán:
- Examinado por el operador de la plataforma de perforación e inscrito en el registro de brocas.
- El informe de perforación se envía al ingeniero para que registre las brocas y analice las estadísticas de rendimiento de las brocas.
- Se recomienda entregar al fabricante un informe sobre las estadísticas de rendimiento de la broca sin filo, incluidos los metros perforados y las horas de uso.
Sección 4 - Análisis de bits aburridos
Dientes rotos (BT)
Examen: Los dientes se rompen al ras del cuerpo del cono.
Causas:
- RPM demasiado altas.
- Formación rota y desintegrada durante la perforación.
- Bit inadecuado.
- Alteración de formaciones.
Recomendación:
- Reduzca las RPM.
- Perfore secciones intercaladas con formaciones muy duras con WOB y RPM reducidos.
- Seleccione una broca con características de estructura de corte que se ajusten a las condiciones de perforación.
Dientes astillados (CT)
Examen: Insertos de carburo de tungsteno desconchados.
Causas:
- WOB excesivo.
- Formación rota y desintegrada, perforación completa.
- Grado TCI incorrecto.
- Interferencia del cono.
Recomendación:
- Revisar las aplicaciones de perforación y WOB.
- Reduzca el WOB y reduzca gradualmente las RPM.
- Seleccione una broca con TCI más resistente al desgaste.
Dientes perdidos (LT)
Examen: TCI se cae del cuerpo del cono
Causas:
- Metal en el fondo del agujero.
- Erosión de conos.
- Una grieta en el cono que afloja el agarre del inserto.
- WOB excesivo.
Recomendación:
- Reduzca el WOB y reduzca gradualmente las RPM.
- Seleccione un poco más adecuado a la aplicación.
Dientes desgastados (WT)
Examen: Los insertos están desafilados. Tasas de penetración lentas.
Causas:
- WOB excesivo.
- El grado de carburo no coincide con las propiedades de la roca.
- Las formaciones cambiaron y están intercaladas con largueros abrasivos duros.
- RPM excesivas.
Recomendación:
- Reducir WOB y RPM.
- Seleccione una broca con otra forma de insertos y un grado de carburo más resistente al desgaste.
- Seleccione un bit que sea más adecuado a la aplicación.
Esta característica opaca puede considerarse normal si los valores de metraje y durabilidad son altos.
Comprobación de calor (HC)
Examen: La superficie del inserto está desgastada y parece una "piel de serpiente". Puede provocar la rotura del inserto.
Causas:
- El grado de carburo no coincide con las formaciones perforadas.
- Los insertos se calientan mediante el proceso de perforación y al mismo tiempo se enfrían con agua, se inyectan en el pozo con aire y agua subterránea.
Recomendación:
- Seleccione una broca con carburo menos propenso a sufrir deterioro por calor (mayor contenido de cobalto o mayor tamaño de grano).
- Reducir las RPM y el suministro de agua.
Calibre redondeado (RG)
Examen: Los insertos de calibre están redondeados hacia el centro de la broca. Tasas de penetración lentas.
Causas:
- RPM excesivas.
- El carburo no coincide con la dureza de la formación.
Recomendación:
- Reduzca las revoluciones por minuto.
- Utilice una broca con grado de carburo más resistente.
- Utilice una broca con menos desplazamiento y un ángulo de muñón más grande.
Seguimiento (TR)
Examen: Esta es una característica opaca que ocurre cuando las inserciones se desgastan de tal manera que conservan una forma de cresta afilada. Esto demuestra la selección adecuada de la broca y los parámetros operativos.
Desgaste autoafilante (SS)
Examen: Las inserciones se usan principalmente en un lado. Esta es una característica opaca que ocurre cuando los insertos engranan como un engranaje en la formación del orificio inferior.
Causas:
- WOB y PRM incorrectos.
- Selección de bits incorrecta.
- Cambios en la formación.
Recomendación:
- Ajuste WOB y RPM para lograr el corte de roca adecuado dentro de un período de tiempo determinado.
- Seleccione un bit que se adapte mejor a la aplicación o un bit con un parche de salto irregular.
Erosión (ER)
Examen: El acero del cono se erosiona alrededor de los insertos y provoca la pérdida de los insertos. Además, la erosión excesiva de las piernas puede provocar la pérdida de inserciones en las piernas y el desgaste de los faldones de la camisa, la apertura del paso del aire y la pérdida del cono.
Causas:
- Alta abrasividad de las formaciones perforadas.
- Volumen de aire inadecuado que fluye a través de las boquillas.
- Formaciones abrasivas y pegajosas húmedas (ya sea por agua subterránea o por inyección excesiva de agua).
Recomendación:
- Seleccione WOB y RPM para lograr la máxima ROP.
- Inspeccione el sistema de suministro de aire en busca de fugas.
- Si se utiliza control de polvo, reduzca el suministro de agua. Asegúrese de que las boquillas no estén obstruidas.
- Inspeccionar la eficiencia de eliminación de recortes.
- Aumente el tamaño de la boquilla para reducir la presión del aire.
Cono agrietado (CC)
Examen: El cono se agrieta axial o circunferencialmente.
Causas:
- Fatiga del acero del cono.
- Interferencia del cono haciendo que el cono se caliente y genere grietas.
- WOB excesivo.
- Varilla de perforación caída.
Recomendación:
- Reducir el WOB.
- Revise las aplicaciones de perforación y asegúrese de que la broca taladre el orificio inferior suavemente y sin impactos.
- Monitorear y controlar el desgaste de las uniones roscadas de varillas de perforación.
Cono perdido (LC)
Examen: Se dejan conos en el agujero inferior.
Causas:
- La broca estaba demasiado perforada.
- Problema de choque de la broca, varilla doblada con rosca cruzada (broca no cuadrada).
- Fallo del rodamiento (se cayeron todos los rodillos y bolas).
Recomendación:
- Observe las instrucciones del manual de la broca.
Interferencia del cono (CI)
Examen: El desgaste de los rodamientos provoca que los dientes (insertos) de un cono interfieran con otro cono. A menudo resulta en atascos intermitentes del cono y deterioro de los insertos y rotura del cono radial.
Causas:
- WOB excesivo que resulta en un movimiento de flexión exagerado de los muñones.
- Los conductos de aire están obstruidos y, como resultado, los rodamientos no se enfrían adecuadamente.
- Volumen de aire insuficiente suministrado al rodamiento.
- Corriendo un poco en un agujero de bajo calibre.
- Los rodillos y los cojinetes de bolas se caen del cono.
Recomendación:
- Reducir el WOB.
- Inspeccionar el estado de las barras de perforación, su desgaste y desviación.
- Inspeccione los casquillos del conjunto de perforación en busca de desgaste.
- Verifique la disponibilidad de la válvula de contrapresión, así como la disponibilidad de boquillas y su selección adecuada.
Cono arrastrado (CD)
Examen: Los tres conos están atascados. Los conos tienen pistas típicas (pisos) causadas por insertos que se deslizan en el orificio inferior.
Causas:
- Perforación con el compresor de aire apagado o fallido.
- El suministro de aire se detuvo o es insuficiente debido a una rotura de la manguera de aire o una fuga de aire en el sistema de circulación.
- Un objeto extraño atrapado entre los conos.
- Un poco hecho una bola.
Recomendación:
- Reparar y ajustar el compresor.
- Eliminar las fugas de aire.
- Siga las instrucciones del manual de brocas.
Broca con núcleo (CR): pérdida de conos de nariz
Examen: Faltan partes de los conos de la nariz o están desgastadas.
Causas:
- WOB excesivo que resulta en que el cuerpo del cono entre en contacto y golpee contra el fondo del orificio.
- Limpieza inadecuada del pozo causando erosión del cono.
- Las puntas cónicas de las brocas con boquilla central se desgastan mucho al perforar formaciones abrasivas debido al efecto de chorro de arena, lo que resulta en la pérdida de insertos y puntas desgastadas.
- Basura en el agujero inferior.
Recomendación:
- Reducir el WOB.
- Seleccione la proyección, la forma, el diámetro y la cantidad de las inserciones de modo que el cuerpo del cono no entre en contacto ni golpee el orificio inferior.
- Mida la capacidad real del compresor, el diámetro de la varilla de perforación y verifique la selección de las boquillas.
- Sustituir la broca con boquilla central por una broca con boquillas laterales únicamente.
Broca enrollada (BU)
Examen: La formación está empaquetada entre los conos. Se puede considerar erróneamente que el rodamiento está atascado.
Causas:
- Limpieza inadecuada del orificio inferior.
- Colocar la broca en el pozo con el compresor apagado.
- Perforando una formación pegajosa.
Recomendación:
- Aumente el caudal de aire seleccionando las boquillas.
- Examine la broca con regularidad.
Pierna rota (BL)
Examen: Faltan una o las tres patas. A menudo ocurre como resultado de un error del operador o una falla del equipo.
Causas:
- La varilla de perforación se perdió en el pozo durante el disparo o la reparación.
- Alta abrasividad de las formaciones perforadas.
Recomendación:
- Verifique periódicamente la rosca de la varilla de perforación. En caso de desgaste o daño en la rosca, reemplace la conexión de la rosca.
- Seleccione el diámetro de boquilla óptimo.
Broca apretada (PB) - Broca dañada mecánicamente
Examen: Los insertos de las filas interiores están desconchados. Entre las filas de un cono hay huellas del cono adyacente.
Causas:
- Vuelva a perforar con una broca nueva.
- Limpiar los agujeros con una broca nueva.
Recomendación:
- Vuelva a perforar un agujero nuevo adyacente al anterior.
Boquilla obstruida (PN)
Examen: Una boquilla está obstruida con recortes o restos de manguera de goma. El compresor descarga aire a través de la válvula. Hay una erosión significativa en los faldones de la camisa y las piernas.
Causas:
- La broca se dejó en el fondo del agujero sin aire.
- La válvula de broca que protege contra los recortes falló o falta.
- Material accidentalmente en la sarta de perforación.
Recomendación:
- Ajuste el compresor, elimine las fugas de aire, limpie la broca de los recortes (boquillas y conductos de aire en las patas).
- Enjuague la varilla de perforación con aire antes de atornillar la broca.
Boquilla perdida (LN)
Examen: Una boquilla perdida suele provocar una fuerte caída de presión.
Causas:
- Instalación incorrecta de la boquilla.
- Daño mecánico de las boquillas o de su sistema de retención.
- Erosión de boquillas o sus accesorios.
- Un poco hecho una bola.
Recomendación:
- Examine la broca con regularidad.
Desgaste descentrado (OC)
Examen: Desgaste excesivo de una o dos piernas (piernas, faldones de camisa); de uno o dos conos (filas de ancho y de colina), junto con fallas en los cojinetes; conos atascados y bolas y rodillos perdidos.
Causas:
- La varilla de perforación está doblada, lo que produce una rotación descentrada de la broca (desviación radial).
- El gato de elevación ha fallado.
- La broca tiene rosca cruzada, la rosca de la broca está dañada.
- La rosca del sub (caja) no está cortada correctamente, la cara de empuje del sub no empuja contra la de la broca.
Recomendación:
- Verifique la excentricidad de la rotación de la varilla de perforación.
- Revise la broca para ver si hay roscas dañadas.
- Verifique y reemplace la broca si su rosca está dañada.
Daño en la cola de la camisa (SD)
Exploración: el faldón de la camisa de la pierna que protege el cojinete está roto.
Causas:
- La parte axial de la carga sobre el rodamiento da como resultado que el faldón de la camisa soporte una parte de la carga.
- Descentramiento axial cuando la broca gira.
- La erosión debilita la estructura de la cola de la camisa.
Recomendación:
- Reduzca el WOB y seleccione una broca con un ángulo de muñón y un eje de broca más pequeños.
- Verifique que la broca no tenga desgaste descentrado y que la varilla de perforación no esté doblada.
- Compruebe si hay daños en la rosca de la broca y la rosca secundaria.
- Compruebe si hay fugas en la varilla de perforación, el compresor y la línea de aire.
Lodos de rodamientos (BS)
Examen: Lodos en el cojinete de la broca (erróneamente se puede considerar como cojinete atascado).
Causas:
- Capacidad insuficiente del compresor.
- Selección inadecuada de boquillas
- Perforación sin válvula de alivio.
- La broca permaneció en el fondo del pozo durante mucho tiempo con el compresor apagado.
Recomendación:
- Seleccione las boquillas según las recomendaciones.
- No deje la broca en el agujero con el compresor apagado.
- Ejecute la broca con una válvula de alivio instalada.
Sección 5 - Selección de diseños de brocas eficientes.
Es importante seleccionar diseños de brocas eficientes para aplicaciones mineras y geológicas específicas para garantizar el mejor rendimiento (reducción de gastos en equipos y operaciones de perforación, mayor productividad de las plataformas de perforación, reducción del tiempo para la preparación de bloques de voladura). Nuestros especialistas brindan todas las recomendaciones sobre la selección óptima de tipos y tamaños de brocas y analizan la eficiencia de los recorridos de las brocas.
La selección eficiente de barrenas en cada empresa minera se realiza en base a una evaluación compleja de:
- Aplicaciones de perforación minera, geológica y tecnológica.
- Estadísticas de brocas de roca
- Análisis aburrido
- Estructura de corte y características de diseño.
- Índices técnicos y económicos del rendimiento de las brocas basados en los resultados de las pruebas. Si es necesario, podemos diseñar y fabricar brocas para roca según los requisitos específicos de nuestros clientes.
5.1 - Análisis de aplicaciones mineras y geológicas
Un factor crítico que afecta el rendimiento de la barrena es el análisis de aplicaciones geológicas y mineras. Las propiedades de la roca, a saber, la resistencia a la compresión uniaxial δ, el factor de dureza promedio de la formación F según la escala del profesor Protodyakonov, la alteración, los largueros, la actitud de los lechos, el corte de agua, la abrasividad, las formaciones rotas, etc., determinan las especificaciones de la broca y las características de diseño.
Dado que la geología puede alterarse con la profundización y ampliación de una mina, es importante considerar el volumen de perforación según el “Plan de operación de perforación a largo plazo”.
5.2 - Análisis de aplicaciones tecnológicas
El desarrollo intensivo del complejo minero está directamente relacionado con el reequipamiento técnico y la sustitución de las plataformas de perforación. Las características técnicas de los equipos de perforación, como la potencia de perforación, el conjunto de perforación, la rosca de conexión y la capacidad del compresor, deben corresponder a las características de diseño de las brocas. Es obvio que es imposible lograr un efecto económico considerable al perforar con brocas de última generación con equipos de perforación viejos y desgastados. Al mismo tiempo, es muy posible reducir los gastos de perforación mediante la selección de brocas cuya eficiencia coincida con los parámetros técnicos reales de la plataforma de perforación.
5.3 - Análisis de estadísticas de rendimiento de bits
La base de datos de evaluación para una selección eficiente del diseño de broca es el Análisis estadístico de rendimiento de brocas para roca. Las empresas de perforación modernas suelen utilizar algunos tipos de brocas de diferentes fabricantes y es importante realizar una evaluación comparativa de su eficiencia sin tener en cuenta el coste de las brocas.
Si el metraje y la ROP de dos bits son iguales, entonces los bits tienen la misma eficiencia.
5.4 - Análisis de bits aburridos y motivos del error del bit
Después de evaluar la eficiencia de los bits basándose en estadísticas, es necesario realizar un análisis comparativo de cada tipo de embotamiento y sus motivos. Los resultados del análisis son importantes porque es fundamental identificar con mucha precisión qué características de diseño de la broca se requieren para la aplicación.
5.5 - Análisis de las características de diseño de la estructura de corte de la broca y del rodamiento
Como regla general, para seleccionar las brocas para optimizar sus características de diseño, los especialistas en perforación de las empresas mineras utilizan un método de identificación de las brocas basado en los datos proporcionados por los fabricantes. Es una lista de productos en sitios web y catálogos con especificaciones de bits. La información contiene caracteres alfabéticos según GOST 20692-2003 y la designación según el código IADC.
5.6 - Análisis de índices técnicos y económicos de rendimiento de las brocas en base a los resultados de las pruebas de campo.
La eficiencia del diseño de una barrena se determina basándose en resultados de pruebas comparativas en condiciones mineras y geológicas iguales. Se debe considerar un diseño de broca eficiente aquel que asegure el valor mínimo de gastos operativos para perforar un metro lineal de pozo, el cual está determinado por la fórmula:
