Resumen técnico de perforación rotativa.
Parámetros funcionales de perforación de roca
La perforación involucra una variedad de factores y variables que afectan la facilidad de penetrar diferentes formaciones rocosas, lo que comúnmente se conoce como "perforabilidad". Si bien la dureza de la roca, medida por la resistencia a la compresión ilimitada (UCS), es un elemento clave, es solo uno de varios factores utilizados para determinar las mejores configuraciones operativas y la selección de brocas para un rendimiento óptimo.
Algunos otros factores son: resistencia al corte, ángulo interno de fricción, elasticidad y tenacidad a la fractura.
Todas estas variables deben considerarse al determinar la mejor elección de broca para una penetración y vida útil óptimas.
Parámetros funcionales de perforación de roca
La clave para lograr un rendimiento de perforación óptimo radica en el peso sobre la broca (WOB) y la velocidad de rotación. Un WOB adecuado es crucial para presionar eficazmente los dientes de la broca contra la roca, lo que permite una rotura eficiente y es el factor principal para determinar la tasa de penetración.
WOB - Peso en la broca
La cantidad de WOB aplicada depende de la resistencia a la compresión ilimitada (UCS) de la roca; Las rocas con mayor UCS pueden requerir más tiempo para una fractura adecuada, lo que a menudo requiere velocidades de rotación (RPM) más bajas para garantizar una rotura eficiente de la roca.
Velocidad de rotación
La rotación mueve los dientes cortantes a la siguiente posición en la roca y cuanto más rápido se reposicionan los dientes, más rápido avanza la perforación. Sin embargo, si la roca resiste la indentación de los dientes, se produce una rotura mínima y la velocidad de penetración no aumentará en proporción a velocidades de rotación más altas. En roca más blanda, las RPM altas son efectivas ya que responde bien a la frecuencia, mientras que la roca más dura requiere RPM más bajas, ya que responde mejor al tiempo para una rotura efectiva.
Otros factores clave
Varios factores clave más allá de las características de la roca influyen en el rendimiento de la perforación, muchos de los cuales están relacionados con el equipo utilizado y la competencia del operador. Las consideraciones críticas incluyen:
- Presencia de fracturas del subsuelo por voladuras.
- Condición y tamaño del subperforador y estabilizadores.
- Estado mecánico del equipo de perforación.
- Tamaño y rectitud de los tubos de perforación.
- Ángulo de perforación
- Eficiencia de la limpieza de pozos.
- Experiencia y formación del perforador.
Estos factores, cuando se optimizan, trabajan juntos para mejorar significativamente la eficiencia y el rendimiento de la perforación.
Requisitos de aire para perforación rotativa
Suministrar aire al volumen y presión correctos es fundamental para un rendimiento óptimo de la broca. Para garantizar una limpieza eficaz del pozo, se recomienda una velocidad de achique mínima de 5000 a 7000 pies por minuto para cortes secos y de 7000 a 10 000 pies por minuto para cortes más densos o húmedos. Un volumen de aire adecuado ayuda a eliminar eficientemente los recortes desde el fondo del pozo hasta la superficie, al mismo tiempo que minimiza el desgaste de la estructura de corte y los cojinetes mediante una limpieza adecuada del pozo.
Este cálculo del volumen de aire generalmente se basa en tamaños de tubería y broca estándar, pero debe aumentarse para materiales más densos para mantener la eficiencia de la limpieza. La fórmula Q = A × V se utiliza para calcular el flujo de aire necesario (Q), donde (V) es la velocidad deseada y (A) es el área por donde pasan el aire y los recortes, que es el área del orificio menos el Área ocupada por la tubería de perforación.
Selección de boquillas de broca tricónica
La presión del aire interna en un taladro rotativo está regulada por el tamaño de la boquilla. Al aumentar el tamaño de la boquilla, se reduce la presión dentro de la broca. Cuando se reduce el tamaño de la boquilla, la presión aumenta. La selección de la boquilla se determina en función de la configuración general del equipo de perforación y las características de corte.
Procedimiento de rodaje de broca giratoria
Las brocas nuevas deben asentarse gradualmente utilizando un peso reducido y una rotación más lenta para garantizar que todas las superficies de trabajo estén correctamente rodadas y endurecidas antes de aplicar cargas operativas completas.
Este método ayuda a prolongar la vida útil de la broca. Normalmente, durante los primeros 10 minutos, aplique el 50 % del peso y la rotación normales, seguido del 75 % durante los siguientes 10 minutos, antes de reanudar las operaciones de perforación normales.
Este proceso paso a paso garantiza que la broca esté acondicionada para una máxima durabilidad.
Problemas y soluciones de perforación rotativa
Sobrecalentamiento del tricónico: el sobrecalentamiento de las brocas podría ser una indicación de que un paso de aire está bloqueado y que los rodamientos no se están enfriando lo suficiente. Los pasajes de las brocas deben limpiarse con agua para eliminar cualquier obstrucción.
Presión de aire inconsistente: las irregularidades en el sistema de aire pueden deberse a dos cosas: un bloqueo puede provocar un aumento de la presión y una disminución de la presión del aire podría ser el resultado de una fuga.
Roscado cruzado: al acoplar la broca giratoria a la cuerda, asegúrese de utilizar una velocidad de rotación lenta para que coincida hombro con hombro.
Desgaste descentrado: el desgaste descentrado puede ser una indicación de que la varilla de perforación está doblada o que la broca tricónica tiene rosca cruzada.
Desgaste prematuro de los dientes: los insertos se desgastan demasiado rápido, el peso excesivo en la broca WOB o las RPM excesivas pueden causar que los dientes se desgasten extremadamente rápido. Reduzca WOB y RPM para encontrar el equilibrio adecuado.
Problemas con los rodamientos: los problemas con los rodamientos pueden deberse a obstrucciones en los conductos de aire, un procedimiento de almacenamiento incorrecto y una técnica de rodaje incorrecta.