Brocas triconicas
Identifcar el producto a) Función del producto. Es la herramienta de corte localizada en el extremo inerior de la sarta de peroración y se utiliza para triturar y/o cortar las ormaciones del subsuelo durante el proceso de peroración. b) Características enerales del producto El cuerpo de la broca consiste de una conexión de rosca con la cual se su!eta la broca de la tubería" los conos est#n montados sobre unos co!inetes" el lubricante para estos co!inetes y los sitios por donde pasa de manera continua el $uido de peroración con el propósito de limpiar el ondo del hueco de los recortes producidos por la operación de peroración. %no de los propósitos de la orma del cuerpo de la broca es para &ue el $uido de peroración lleue de orma directa donde este har# m#s efcientemente su traba!o de limpieza. 'uchos de los dierentes tipos de brocas triconicas utilizan !ets en la parte superior entre los conos para limpiarlos directamente durante la peroración" las brocas uncionan ba!o un principio esencial( encer los esuerzos de corte y de compresión de la roca. *ara cumplir este propósito los dientes de la l a broca" en el caso de la tricónica" deben incrustarse en la ormación y posteriormente cortarla cuando se desplaza dentro de la misma. En el tipo *+C el proceso se cumple mediante elcizallamiento enerado por los cortadores de la broca &ue encen la resistencia de la ormación. *or esta razón se distinuen dos tipos undamentales de brocas( de dientes y de arrastre. El traba!o de la broca depender# del tipo y características de la roca &ue se desea cortar" principalmente en unción de la dureza" actor &ue resulta importante para clasifcar las brocas. c) Identifcar los principales componentes del producto Existen , tipos de brocas triconicas de acuerdo a la estructura de corte( +e insertos de carburo de tunsteno. +e dientes acero. - continuación mostramos a ambas y los principales componentes de estas
as brocas est#n ormadas por tres conos cortadores &ue iran sobre su propio e!e. arían de acuerdo con la estructura de corte" pueden tener dientes de acero resados o de insertos de carburo de tunsteno y cambiaren unción de su sistema de rodamiento. as brocas tricónicas constan de tres componentes( La estructura de corte o conos. Cojinetes. Cuerpo de la broca .
d) Elaborar los bos&ue!os y los planos de cada componente del producto
En las dos rafcas siuientes se muestra como el espacio entre los conos es un actor muy importante" en la determinación de la broca y depende del tipo de ormación a perorar.
e) Identifcar la unción de cada componente del producto a Estructura de Corte o Conos as brocas tricónicas emplean dos tipos de estructura de corte( +ientes de -cero 012)( 1e abrican a partir de piezas or!adas de aleación de acero con ní&uel" molibdeno y cromo. as brocas con dientes de acero son las m#s económicas3 cuando se usan apropiadamente pueden perorar por arias horas y se dise4an para traba!ar en ormaciones blandas" medias y duras. +ientes con Insertos de Carburo de 2unsteno 02CI)( En estas brocas el abricante introduce insertos duros de Carburo de 2unsteno aplicando presión en huecos perorados en el cono de la broca. 1u tiempo de ida 5til es mayor debido a &ue el Carburo de 2unsteno es m#s resistente al desaste durante la peroración &ue el acero. Este tipo perora desde ormaciones blandas" medianas" hasta muy duras. En eneral" la estructura de corte est# montada sobre los co!inetes" &ue rotan sobre pernos y constituyen una parte undamental del cuerpo de la broca. Co!inetes *ermiten a los conos irar alrededor del cuerpo de la broca. 1e clasifcan en dos tipos principales( Co!inete a rodillos( posicionados de tal orma &ue soporten la cara radial. Co!inete a ricción 0!ournal)( es un perno sólido unido a la superfcie interna del cono &ue se conierte en el principal elemento del co!inete &ue soporta la cara radial.
Cuerpo de una 6roca
%no de los propósitos del cuerpo de la broca es diriir el $uido de peroración para lorar una limpieza m#s eectia en el ondo del pozo.
-nteriormente" los orifcios en el cuerpo estaban ubicados para diriir el $uido de peroración de orma tal &ue limpiaban los conos de la broca. En la actualidad" la mayoría de las brocas son del tipo a chorro" donde el $uido apunta hacia el ondo del pozo . El Cuerpo de la 2ricónica consiste de( • • • •
%na conexión roscada &ue une la broca con la tubería de peroración. 2res e!es para los co!inetes en donde an montados los conos. os depósitos &ue contienen el lubricante para los co!inetes. os orifcios a tra7s de los cuales el $uido de peroración limpia y transporta del ondo los recortes.
a siuiente fura muestra las partes constitutias de una broca tricónica.
) Características &ue debe poseer cada componente. a -sociación Internacional de Contratistas de *eroración 0I-+C) ha desarrollado un sistema estandarizado para clasifcar las brocas tricónicas y eitar &ue exista conusión entre los tipos de brocas e&uialentes en relación con los distintos abricantes. *ara este propósito se creó el sistema 0códio I-+C) de clasifcación de tres díitos" &ue se explica en la siuiente tabla(
- continuacion un es&uema en dodne muestra el espectro para la aplicación de lasbarrenos
,) Identifcar los actores &ue in$uyen en la ida del material" de cada uno de los componentes del producto. a) Condiciones de estabilidad estructural 0caras o esuerzos &ue soporta) +ependiendo del tipo de roca en donde se llee a cabo la peroración se debe aplicar un adecuado pull do8n balanceado con la rotación de acuerdo al tipo de roca. 9eneralmente se recomienda los siuientes pull do8n. : ;
">?? lb/pul. : @ A/B pul. = ;">?? lb/pul. : , D pul. = A",?? lb/pul *ull do8n e enería especifca - #rea del taladro 0pies,) rano de penetración 0pie/min) * presión 0*1I)os ranos de rotación m#s comunes en peroración rotatia en minería superfcial son los siuientes • •
+e ;?G@? *' para rocas compactas +e @? '* para rocas suaes
b) In$uencia del medio ambiente El actor m#s importante para la selección y operación de una barrena es el conocimiento de la eoloía del sitio &ue se a a perorar3 es decir las propiedades ísicas de la ormación" entre las &ue se pueden mencionar( -brasiidad . a composición de materiales abrasios en la constitución de la roca 0pirita pedernal" manetita" etc.) son la causa del desaste prematuro en toda la estructura de una barrena3 el calibre es el par#metro m#s aectado. esistencia específca de la roca. Est# relacionada con la litoloía y los eentos eolóicos &ue se hayan experimentado. Existen rocas &ue ueron confnadas a ran proundidad y &ue posteriormente &uedaron a proundidades someras debido a
leantamientos tectónicos. *or esto son m#s compactas &ue las de tipos similares" pero &ue no han cambiado de proundidad. a resistencia específca de la roca tambi7n depende de la cementación de los ranos" orma y tama4o. c) In$uencia de las condiciones del sericio as condiciones de sericio an estar de acuerdo con la eoloía por atraesar y con la eometría del au!ero. *ueden ser modifcados en el campo en unción del desempe4o obserado. - continuación alunos condiciones de sericio así como las consecuencias de un inadecuada condición de la misma *eso sobre barrena. - medida &ue la barrena perora" los dientes o cortadores se desastan" por lo &ue eneralmente se le aplica cada ez m#s peso. Hste es recibido por los conos o por la cara de la barrena. Este aumento de peso puede hacerse hasta lorarse un ritmo de penetración aceptable o hasta llear al límite prescrito en las recomendaciones de operación de la barrena3 en caso contrario la barrena" de conos o de diamante" tendr# un desaste prematuro elocidad de rotación. a elocidad de rotación suele expresarse con el t7rmino *'J" o sea eoluciones *or 'inuto. a alta elocidad de rotación" por sí sola" no limita el uncionamiento de las barrenas" principalmente a las de diamante" ya &ue por su dise4o pueden ser usadas como motor de ondo o turbina. En cuanto a las barrenas de conos hay alunas especiales para altas elocidades de rotación3 sin embaro" hay otros actores &ue imponen un alor pr#ctico m#ximo de *' en ciertas aplicaciones. as causas de la limitación son la sarta de peroración y el mecanismo impulsor. *ara eitar elocidades críticas debe usarse el sentido com5n( la elocidad de rotación m#s adecuada es a&uella &ue produzca un m#ximo ritmo de penetración" pero sin causar problemas. +ebe obserarse &ue en ormaciones blandas el aumento de la elocidad de rotación resulta en un aumento proporcional del ritmo de penetración. Es posible &ue en alunas ormaciones m#s duras ocurra lo contrario debido a &ue los dientes o cortadores no pueden perorarla roca si se sobrepasa cierto límite de elocidad de rotación y se aecte asíel desaste de las barrenas. impieza en el ondo del pozo. a limpieza de ondo es tambi7n uno de los puntos &ue aectan el desaste de las barrenas debido a &ue el $uido de peroración limpia el pozo al desalo!ar los recortes. +e esta manera eita &uela barrena se embole y se deban usar entonces otros par#metros de peroración. 2ambi7n enría los dientes o cortadores para &ue permanezcan a menor temperatura3 eect5a" adem#s" el enriamiento y lubricación de la barrena y eita el desaste por exceso de temperatura.
9eometría del au!ero. En unción de la experiencia" en ciertas situaciones como la de empezar a desiar a un pozo" es necesario utilizar condiciones de operación no tan recomendables como el peso sobre barrena" reoluciones por minuto" la utilización de sartas naeables para aumentar" disminuir o mantener #nulo. En estos casos el desaste prematuro de la barrena es ineitable" por lo &ue la experiencia de campo es indispensable para detectar el desaste &ue se est# ocasionando.
*roblemas m#s comunes en las barrenas 'ane!o K 2ransporte. Ltro actor no menos importante de desaste de las barrenas es su mane!o y transporte. 1in importar el tipo de barrena" de conos o de diamante" debe tratarse ba!o ciertos cuidados( se debe remoer de su embala!e y colocarse sobre madera o aluna alombra de caucho3 nunca se debe rodar una barrena sobre la cubierta met#lica del piso de peroración por&ue en el caso de las barrenas de diamante los cortadores son muy r#iles y pueden astillarse #cilmente. 1i la barrena se de!a caer por descuido y se rompen alunos dientes o cortadores" es posible &ue se acorte dr#sticamente su duración. En ese caso se debe anotar su n5mero de serie" así como su tipo y su di#metro3 reisarla en busca de da4os &ue le pudieron haber ocurrido en tr#nsito y fnalmente inspeccionar su interior d) Consideraciones sobre el proceso de producción" disponibilidad" costo del material" etc
1e5n la norma +IM B>B? estos procesos pueden clasifcarse se5n la orma de la herramienta cortante en(G -rran&ue de iruta por medio de flos determinados eom7tricamente( 2orneado" resado" etc.G -rran&ue de iruta por medio de flos indeterminados( el material es arrancado por material abrasio &ue no tiene ninuna orma determinada( 6ru4ido" pulido" etc. *or medio del arran&ue de iruta se obtienen piezas con tolerancias pe&ue4as y buenos acabados superfciales" aun&ue se pierde ran parte de material en orma de iruta debido a &ue se parte de una pieza de tama4o aproximado 0pieza en bruto o preorma).
N) Conclusiones *ara perorar un pozo" la inormación &ue se puede obtener de los pozos ecinos como( litoloía" par#metros operacionales" reistros eoísicos" entre otros3 es de ital importancia para dise4ar el prorama de brocas m#s óptimo. -dem#s de estos datos otra consideración importante es el perfl
direccional del pozo con el cual se puede determinar el traba!o a realizarse tanto en inclinación 0construcción" tanente o tumbado) como en dirección 0azimuth). 2ener en consideración el tipo de terreno donde se a llear acabo laperoración impieza en el ondo del pozo. a limpieza de ondo es tambi7n uno de lospuntos &ue aectan el desaste de las barrenas se a prolonar la ida 5tilde la broca 2ener en cuenta el medio en donde se a realizar la peroración
