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Contenido
Historia de la Perforacion
Nuestra Broca
El Aire
El Pulldown
Alineamiento
Tecnicas de Perforacion
Desgastes
Historia de la Perforacion
Esta perforadoradora
fue perfeccionada
colocando en
reemplazo a las piedras
afiladas fierros tipo
lanzas
Esta perforadora fue
llamada
CABLEHERRAMIENTA
O
SHANKDRILL
La historia de la perforacion en busca de petróleo
dio inicio en el año 1858 en Titusville, Pennsylvania.
Mr. Townsend
presidente de la
compañía Oil Rock
producía su
petróleo cavando
fosos en las tierras
cercanas a
afluencias de
petróleo y
recogiéndola en
baldes
El Primer pozo en ser perforado en busca de petróleo fue
propuesto por James Townsend en 1857. Este le pidió a
E. L. Drake construir una perforadora y emplear a
alguien que hiciera pozos de agua para buscar petróleo
en Titusville, Pennsylvania. Tomó 2 años construir la
perforadora e instruir al perforista. La perforación
comenzó en Abril de 1859, y después de muchos
problemas, el pozo había alcanzado la profundidad de
21,04 Mts a fines de 1859.
A esas alturas, todos los
inversionistas de Townsend
habían agotado sus
esperanzas de encontrar
petróleo y se rehusaban a
perder mas dinero en el
proyecto. Los ciudadanos
de la localidad, firmemente
convencidos de la perdida
de tiempo comenzaron a
llamarlo “La tontera de
Drake”. Townsend también
decidió arrojar la toalla y le
envió a Drake una carta para
que abandonara el pozo.
Mientras tanto en Titusville,
Drake seguia perforando,
sin saber que la carta ya
estaba en camino en una
diligencia desde Conneticut.
Antes que la carta llegara,
Drake descubrió petróleo. El
“boom” del petróleo
comenzó entonces. Este era
el primer pozo petrolero
comercial en los Estados
Unidos. Luego de unos años
el área alrededor de “Oil
Creek” estaba cubierta de
grúas de madera para las
perforadoras “cable –
herramienta”..
La perforadora
“cable –
herramienta”
perforó la
mayoría de los
pozos de agua y
petroleros hasta
que la
perforadora de
rotación fue
usada por
primera vez en
1880.
La primera
perforadora
de rotación
fue
desarrollada
en Francia en
1860
Este método de perforación consistía en usar un engranaje
de madera, tubos de perforación, una bomba para barro, y
un plato giratorio para direccionar la broca de acero de una
manera circular para perforar en la tierra. Este tipo de
perforación no causó mucho impacto en un comienzo.
Entonces, en 1880, los hermanos Baker tuvieron un
gran éxito haciendo pozos de agua en las suaves tierras
de Texas. Con una perforadora de rotación, ellos usaron
un sistema de circulación de fluidos para remover los
cortes. El primer campo petrolero en Texas fue
encontrado por los Bakers en Corsicana, Texas cuando
ellos estaban buscando agua.
En 1900 el A. F. Lucas decidió buscar petróleo al sur de
Texas. Después de meses intentando perforar con una
maquina “cable – herramienta” cambió su perforadora por
una perforadora de Rotación
El 10 de Enero de
1901, él
descubrió el
primer gran pozo
petrolífero en los
Estados Unidos.
El campo fue
conocido como
Spindletop. Este
descubrimiento
comenzó unos
de los mayores
“booms” en
Norteamerica
Las brocas de
perforación en esos
tiempos eran hechas en
una herrería, y se
conocían como
“Brocas Cola de
pescado”, que tenían
que ser afiladas por un
herrero en el sitio de la
perforadora casi a
diario.
Las primeras
perforadoras de
rotación usaba un
anticuado tipo de
broca, la cual limitaba
las perforaciones a
sitios con suelo blando.
Howard Hughes padre,
introdujo la primera
broca para roca en el
mundo, equipada con
dos conos cortadores
de rotación
1909
1933
Introduce la primera
broca triconica con
dientes intermedios
ganando la aceptacion
mundial y el dominio
de la industria
1951
Introduce la primera
broca triconica con
dientes de carburo de
tungsteno que permite
la perforacion en
terrenos cuarciferos
abrasivos y duros
Nuestra Broca
Espejo
Valvula (back flow, water separator, etc)
Espiga
Nozzle
Tubo de Aire
Hombro
Brazo
Cono
Paso de aire a los rodamientos
Tapon retenedor de bolitas
Inserto Plano
Rodamiento de rodillos
Rodamiento de Bolitas
Faldon
Hard facing
Rodamiento de nariz
Insertos
Tapon de Empuje
El Aire
Circuito del Aire
Filtros
65
PSI
65
PSI
Valvula de Ingreso del Aire
Compresor
40 - 45 PSI
Circuito del Aire
Valvula de
descarga del
Separador
Valvula
reguladora de
presion
Tanque
separador de
aceite
Aire
para el
Tricono
Filtros
Linea para regular la presion del compresor
Desacarga del compresor
Compresor
Radiador
Linea de retorno del aceite al compresor
Sistema de Aire
Debe
proveer
Buen
Volumen
y Presion
Se necesita aire para
• Mantener los
rodamientos
limpios y frios.
• Remover los
detritos bajo el
bit.
• Llevar los detritos
fuera del pozo de
perforacion.
Distribucion del Aire
Otra parte
pasa a traves
de los ductos
de
refrigeracion
de los
rodamientos
Una parte
va traves
de los
nozzles
para mover
los detritos
Volumen de Aire
Fuerza del aire para levantar las particulas de roca por el espacio
anular hacia la superficie del pozo
• La minima velocidad de aire requerida para cuttings livianos es
de 5,000 fpm.
• La minima velocidad de aire requerida para cuttings pesados es
de 7,000 fpm.
• Grandes cuttings, condiciones de roca humeda, alta densidad de
roca, inyeccion de agua, siempre requerida mas altas velocidades
del aire.
• La velocidad de salida del chip, debera ser 1,000 fpm o mayor
cuando la barra presente el desgaste de reemplazo.
Presion del Aire
Fuerza necesaria para remover los detritos
cortados desde el fondo del pozo
• Un Minimo de 40 - 45 psi es
recomendado por Baker Hughes Mining
Tools
• Recuerde, que la presion en el bit puede
ser menor que la leida en el indicador de
la cabina.
Circulacion del Aire & Rotacion de los Conos
• Sople el Bit antes y
durante su turno, para
asegurarse que el
tricono se mantiene
limpio y esta operando
correctamente.
• Si la inspeccion normal
revela un cono o pierna
mas caliente que otra,
esto indica que el
sistema de refrigeracion
del rodamiento esta
obstruido.
Prueba de Aire
• Es la prueba necesaria para chequear todo el
sistema de suministro de aire comprimido bajo
las condiciones locales de cada mina.
Componentes del Equipo de Aire
Instalacion del Kit a la columna
Cómo saber que algo anda mal en el
compresor
Síntomas
• Los detritus salen como si fuera la erupción de un volcán.
– Los detritus no salen en forma contínua. Salen y luego
dejan de salir, luego salen y sigue el ritmo de un
volcán.
• Mientras se perfora, la presión de aire varía unos cuantos
psi, algunas veces , la broca tiene que ser subida ,para
dejar vacio el barreno y hacer que la presión caiga.
• Baja presión en la broca, toberas muy
grandes, o no hay toberas.
• La presión del tanque recibidor esta por
debajo de los 55 psi,cuando se corta el
aire a la broca.
• En algunas perforadoras, una pequeña
cantidad de aire sale por debajo del
regulador de modulación.
Flujo de aire dentro de la broca.
Por que debemos cuidar el Aire
• Al salir más aire por los
rodamientos,los labios de la
broca se mantienen más
limpios, se evita la erosíon
de los mismos y se reduce
la exposición de los
rodamientos.
• Incrementar el volumen de
aire a tráves de los
rodamientos, aumentará la
resistencia a la entrada de
cortaduras a los mismos y
reducirá los tapamientos de
las brocas.
Las brocas BHMT, vienen con tres toberas del mismo tamaño
No use brocas sin nozzles, o sin un nozzle. Utilice el tamaño
adecuado, de acuerdo a las mediciones y sugerencias de su
asesor BHMT.
Debemos cuidar el Aire para evitar remolienda
El Pulldown
El empuje del boton causa astillamiento en la roca
Base del Cono
Diente
Zona de Compresion
Fracturas de Tension
Movimientos
Relativos
Fractura Central
Aplicacion de Poco Pulldown
Fracturas muy pequenas
Produce abracion en los insertos
Aplicacion de Bajo Pulldown
Se producen
grietas que no se
conectan, no se
rompe la roca y
provoca una gran
abracion en los
insertos
Inicio del rompimiento de la roca con aplicacion de Pulldown
Al aplicar el
correcto
Pulldown las
grietas se
conectan
comenzando la
fragmentacion
de la roca en el
fondo del pozo
Aplicacion del correcto Pulldown
Las fracturas
producidas se
conectan entre
dientes y entre
corridas
provocando la falla
completa de la roca
al fondo del pozo
Aplicacion del correcto Pulldown
Con la union de
las fracturas y el
desplazamiento de
los dientes se
fractura la roca
produciendo los
cutting libres para
ser elevados por el
aire
Aplicacion de excesivo Pulldown
Los detritus
producidos por
el
fracturamiento
y la rotacion no
pueden salir al
no tener
espacio, pues
los dientes
estan muy
enterrados
Alineamiento
PIN ANGLE
De acuerdo al tipo de tricono ellos poseen un
angulo de inclinacion respecto de la
horizontal
DISTRIBUCION DEL PULLDOWN
La fuerza aplicada por el pulldown se divide
en dos componentes que afectan los conos
Cone Angle
Cada corrida de los
bits tiene su propio
pin angle, siendo este
mas amplio en las
corridas exteriores.
El cono # 3 al tener la
mayor densidad de
dientes y la corrida
mas externa tiene el
mayor pin angle de
todo el Bit.
Ejemplo
Carga máxima por cono: Wcono = 91.441/3 = 30.480 Libras ó 135,6 Knewton.
Descomposición de la carga:
Radial Load =
Thrust Load =
30.480 * 8.000/10.000 = 24.438 Libras ó 108.5 Knewton.
30.480 * 6.000/10.000 = 18.828 Libras ó 81.4 Knewton
Ejemplo
Peso Normal aplicado = 70.000 Libras ó 311 Knewton.
Si esta fuerza se aplica por desalineamiento a un solo cono sus componentes se elevaran
a:
Radial Load : 70.000 * 8.000/10.000 = 56.000 Libras ó 249 Knewton
Siendo este valor muy superior al de
Radial Load =
30.480 * 8.000/10.000 = 24.438 Libras ó 108.5 Knewton.
Provocando el desarme del cono # 3 principalmente.
Sobre el 100% de lo posible a resistir por un cono
REGLA DEL TERCIO
***
Use durante el primer tercio del tiro un 1/3 de la rotacion
y 1/3 del peso normal.
***
Use durante el segundo tercio del tiro 2/3 de la rotacion y
2/3 del peso normal.
***
Use durante el tercer tercio del tiro 3/3 de la rotacion y
3/3 del peso normal.
REGLA DEL ALTO Y BAJO
***
Poca rotacion y poco peso son tan malos como alta
rotacion y alto peso. Siempre son mejores los altos y
bajos.
ROCA BLANDA:
***
Use ALTA rotacion y BAJO peso.
ROCA DURA:
***
Use BAJA rotacion y ALTO peso.
1.- No se debe hacer el empate hasta activar el aire por
30 a 60 segundos hasta dejar limpia la superficie de
corte y mantenerlo activado mientras la broca se
encuentre en perforacion.
2.- No golpee la broca ni los aceros.
3.- Use la barra de perforacion en angulo recto.
Utilizarla en forma inclinada podria acortar
dramaticamente la vida util de la broca
4.- El espacio entre el diametro de la barra y el
diametro del Bit es llamado espacio anular. Este
espacio debe ser de 2” a 3”.
5.- Mantenga el aire encendido todo el tiempo mientras la
broca se encuentre dentro de la perforacion. Siempre se debe
dar el aire antes de rotar la broca en el fondo
6.- Inspeccione periodicamente la broca como
medida preventiva. Una excesiva temperatura en
los conos indica la obstruccion en el paso del aire
7.- Observe el indicador de presion, un aumento
brusco indica bit tapado. Asegurese que el bit no esta
tapado, chequee el bit antes de iniciar la perforacion.
Asegurese que el aire sale por nozzles y labios
8.- Asegurese que el aire es suficiente para remover los
cutting desde el fondo del pozo:
* Para cuttings humedos use 7.000 a 9.000 pies por
minuto de velocidad de barrido.
*Para cutting seco use 5.000 a 7.000 pies por minuto de
velocidad de barrido.
El Pulldown
Alto Pulldown puede resultar en un incremento de la velocidad de
penetracion
Alto Pulldown puede provocar una disminucion de la vida de los
rodamientos
Alto Pulldown puede provocar una disminucion en la estructura de
corte
R.P.M
Alta R.P.M. puede resultar en un incremento de la velocidad de
Penetracion
Alta R.P.M. puede resultar en un deterioro de la vida de los
rodamientos
Alta R.P.M. puede resultar en un acortamiento de la vida de la
estructura de corte
INSUFICIENTE AIRE
Aire para Limpieza
Aire para
refrigeracion
INSUFICIENTE AIRE
Una broca con su
estructura de corte
casi intacta podria
ser dada de baja
por problemas en
sus rodamientos
INSUFICIENTE AIRE
Se calientan los
rodamientos, se
expanden, perjudicando
las pistas y se sueltan
los polines.
INSUFICIENTE AIRE
Finalmente se
caen los polines y
se pierde el cono
INSUFICIENTE AIRE
Se debe observar el
estado de los labios.
Los desgastes
prematuros en el
sector podrian
implicar
insuficiencia de aire
INSUFICIENTE AIRE
2
1
Desgaste en el labio
y en el faldón . Se
empiezan a exponer
los rodamientos.
Desgastes focalizados en
el faldon implican una
remolienda localizada
INSUFICIENTE AIRE
Material introducido
en los rodamientos,
superficie de corte
con casi 70 % de
vida. Buenos hábitos
de barrenación, nos
llevarán a revisar y
limpiar
continuamente la
broca
INSUFICIENTE AIRE
Broca con suficiente
presión de aire. A
pesar de lo mojado
del terreno, NO se
observa
introducción de
material en los
rodamientos, ni
desgaste en el labio
1