PERFORADORA BUCYRUS 49 R III
Contenido Historia de la Perforación Estructura Controles Nuestra Broca El Aire El Pulldown Técnicas de Perforación Desgastes
Historia de la Perforación
Perforación
Subterránea
Rajo Abierto
La perforación subterránea tiene una historia tan antigua como la perforación en superficie pero ha seguido un camino diferente en cuanto a su desarrollo debido a las restricciones que la explotación misma le coloca.
Dimensión de las cavidades Requerimientos de Aire
Selectividad de la Operación Etc.
La mecanización ha sido también parte de su desarrollo
Hasta llegar a los grandes equipos capaces de cavar una chimenea de hasta 6 metros de una sola vez
O Simplemente túneles completos
La historia de la Perforación y en especial el desarrollo de los actuales triconos esta completamente ligada a la obtención de Petróleo y la búsqueda de agua subterránea
Se tiene antecedentes que la primera perforadora la utilizaron los Chinos un milenio antes de Cristo para buscar aguas en zonas áridas del Asia. El agujero se hacía en la tierra a través del impacto que producía una roca afilada suspendida en una cuerda la cual era levantada y arrojada de manera vertical para así hacer pedazos las rocas y la tierra
Esta perforadoradora fue perfeccionada colocando en reemplazo a las piedras afiladas fierros tipo lanzas
Esta perforadora fue llamada CABLE-HERRAMIENTA O SHANKDRILL
Esta máquina se uso hasta 1880
La historia de la perforación 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.
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.
PERFORADORA DE ROTACIÓN
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 Primera broca tricónica con dientes intermedios ganando la aceptación mundial y el dominio de la industria
1951 Introduce la primera broca tricónica con dientes de carburo de tungsteno que permite la perforación en terrenos cuarcíferos abrasivos y duros
ESTRUCTURA Y COMPONENTES
Torre Cabezal Zarta de Perforación Estanque de Aceite
Filtros Válvula de Presión
Valvula de Ingreso del Aire
Estanque
Separador Compresor
Rueda Tensora
Rodillos Superiores Oruga
Rodillos Superiores
RuedaMotriz
CONTROLES DE CABINA
CONJUNTO DE PERFORACIÓN
COMPRESOR DE TORNILLO
SEPARADOR
Alguna Pregunta????
Nuestra Broca
Espejo
Válvula (back flow, water separator, etc.) Espiga
Nozzle
Tubo de Aire Hombro Brazo
Cono
Paso de aire a los rodamientos Tapón retenedor de bolitas
Inserto Plano
Rodamiento de rodillos Rodamiento de Bolitas Faldón
Hard facing
Rodamiento de nariz
Insertos Tapón de Empuje
Alguna Pregunta ?????
El Aire
Circuito del Aire
Filtros
65 PSI
65 PSI
Valvula de Ingreso del Aire
Compresor
40 - 45 PSI
Circuito del Aire Válvula de descarga del Separador
Válvula reguladora de presión
Tanque separador de aceite Aire para el Tricono
Filtros
Linea para regular la presion del compresor
Descarga 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 atraves 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.
Velocidad de sedimentacion de la particula
Velocidad ascendente del aire
5.200 fpm 4.000 fpm 1.200 fpm
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.
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 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.
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, vienen con tres toberas del mismo tamaño No use brocas sin nozzles, o sin un nozzle. Utilice el tamaño adecuado.
Debemos cuidar el Aire para evitar remolienda
En zonas con agua, es indispensable utilizar las perforadoras con mejores condiciones de aire.
El Pulldown
El empuje del botón causa astillamiento en la roca
Base del Cono
Diente
Zona de Compresión
Fracturas de Tensión
Movimientos Relativos Fractura Central
Aplicación de Poco Pulldown
Fracturas muy pequeñas Produce abrasión en los insertos
Aplicación de Bajo Pulldown
Se producen grietas que no se conectan, no se rompe la roca y provoca una gran abrasión en los insertos
Inicio del rompimiento de la roca con aplicación de Pulldown
Al aplicar el correcto Pulldown las grietas se conectan comenzando la fragmentación de la roca en el fondo del pozo
Aplicación del correcto Pulldown
Las fracturas producidas se conectan entre dientes y entre corridas provocando la falla completa de la roca al fondo del pozo
Aplicación del correcto Pulldown
Con la unión de las fracturas y el desplazamiento de los dientes se fractura la roca produciendo los cutting libres para ser elevados por el aire
Aplicación de excesivo Pulldown
Los detritus producidos por el fracturamiento y la rotación no pueden salir al no tener espacio, pues los dientes están muy enterrados
Aplicación del Pulldown
Técnicas de Perforación
REGLA DEL TERCIO ***
Use durante el primer tercio del tiro un 1/3 de la rotación y 1/3 del peso normal.
***
Use durante el segundo tercio del tiro 2/3 de la rotación y 2/3 del peso normal.
***
Use durante el tercer tercio del tiro 3/3 de la rotación y 3/3 del peso normal.
REGLA DEL ALTO Y BAJO ***
Poca rotación y poco peso son tan malos como alta rotación y alto peso. Siempre son mejores los altos y bajos. ROCA BLANDA:
***
Use ALTA rotación y BAJO peso. ROCA DURA:
***
Use BAJA rotación 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 perforación.
2.- No golpee la broca ni los aceros.
3.- Use la barra de peroración en ángulo recto. Utilizarla en forma inclinada podría acortar dramáticamente la vida útil de la broca
4.- El espacio entre el diámetro de la barra y el diámetro 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 perforación. Siempre se debe dar el aire antes de rotar la broca en el fondo
6.- Inspeccione periódicamente la broca como medida preventiva. Una excesiva temperatura en los conos indica la obstrucción en el paso del aire
7.- Observe el indicador de presión, un aumento brusco indica bit tapado. Asegúrese que el bit no esta tapado, chequee el bit antes de iniciar la perforación. Asegúrese que el aire sale por nozzles y labios
8.- Asegúrese que el aire es suficiente para remover los cutting desde el fondo del pozo: * Para cuttings húmedos 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.
NUNCA REPASE UN TIRO REALIZADO CON OTRO BIT. REEMPLACE EL BIT POR UNO DADO DE BAJA.
El Pulldown Alto Pulldown puede resultar en un incremento de la velocidad de penetración Alto Pulldown puede provocar una disminución de la vida de los rodamientos Alto Pulldown puede provocar una disminución en la estructura de corte
R.P.M Alta R.P.M. puede resultar en un incremento de la velocidad de Penetración 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
Desgastes
TRICONO CON EXCESIVA ROTACION
TRICONO CON EXCESIVO PULLDOWN
TRICONO CON POCO PULLDOWN
INSUFICIENTE AIRE Aire para Limpieza Aire para refrigeración
INSUFICIENTE AIRE Una broca con su estructura de corte casi intacta podría 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 podrían 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 faldón 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
RESPUESTAS AL TEST AIRE
1.- El aire entregado por el compresor es usado para: a) b) c) d) e)
Limpiar el pozo. Refrigerar el tricono. Refrigerar todos los aceros. Sólo a y b Ninguna de las anteriores.
Respuesta Correcta: d) Solo a y b
2.- La presión de aire indicada en el panel view: a) b) c) d) e)
Es la misma presión al interior del tricono. Es menor a la existente en el tricono. Es mayor a la existente en el tricono. Es la presion a la salida de los nozzles. Ninguna de las anteriores.
Respuesta Correcta: b)
RESPUESTAS AL TEST 3.- Si la presión de aire sube repentinamente: a) b) c) d) e)
Indica falla en el compresor. Indica que hay una grieta en el pozo. Indica que el tricono está tapado. Indica que hay exceso de agua. Ninguna de las anteriores.
Respuesta Correcta: c)
4.- Presión de Aire: a) b) c) d) e)
Es usada para limpiar el fondo del pozo. Es usada para sacar los detritus del tiro. Es usada para mantener el compresor en perfecto estado. Es la unidad para medir la capacidad del compresor Respuesta Ninguna de las anteriores.
Correcta: a)
RESPUESTAS AL TEST 5.- Volumen de Aire a) b) c) d) e)
Es usado para extraer detritus del tiro. Es utilizado para estabilizar paredes del pozo. Es la medida para medir la capacidad del compresor. Es la cantidad de aire que pasa por los nozzles Ninguna de las anteriores.
Respuesta Correcta: a)
6.- El agua es: a) b) c) d) e)
Utilizada para evitar el polvo en superficie. Es utilizada para refrigerar los triconos. Es utilizada para estabilizar las paredes del tiro. Es utilizada para lubricar los interiores del triconos Todas las anteriores.
Respuesta Correcta: e)
RESPUESTAS AL TEST 7.- Una gran cantidad de agua. a) b) c) d) e)
Es recomendable para evitar el polvo. Es recomendable para formar barro y estabilizar las paredes del pozo. Es recomendable pues siempre el tricono estará refrescado. Todas las anteriores son ciertas Respuesta Ninguna de las anteriores son ciertas.
Correcta: e)
8.- La velocidad de rotacion: a) b) c) d) e)
Es la cantidad de giros que da la sarta por minuto. Es la cantidad de giros del tornillo del compresor por minuto. Es la cantidad de tiempo que utiliza el tricono en dar 100 giros. Es la cantidad de vueltas de los conos de un tricono por minuto. Ninguna de las anteriores.
Respuesta Correcta: a)
RESPUESTAS AL TEST 9.- La velocidad de Rotación: a) b) c) d) e)
Nunca debe ser mayor que 70 R.P.M. Nunca debe ser mayor que 100 R.P.M. Nunca debe ser menor que 70 R.P.M. Nunca debe ser menor que 100 R.P.M. Ninguna de las anteriores.
Respuesta Correcta: e)
10.- La Velocidad de Rotación: a) b) c) d) e)
Debe ser mayor en una roca blanda que en una roca dura. Debe ser menor en una roca blanda que en una roca dura. Roca dura y blanda deben usar la misma velocidad de rotación. En cada tipo de roca el instructor indicara la velocidad de rotación. Ninguna de las anteriores. Respuesta
Correcta: a)
RESPUESTAS AL TEST 11.- La Velocidad de Rotación: a) b) c) d) e)
No debe ser variada durante la perforación de un tiro Sólo se modificará al empatar un pozo. Sólo se modificará al finalizar un pozo. Sólo se modificará si el instructor autoriza. Respuesta Ninguna de las anteriores.
Correcta: e)
12.- El Pulldown: a) Es la fuerza correspondiente al peso de la columna aplicado al tricono. b) Es la fuerza del compresor aplicada al tricono. c) Es la fuerza accinada a través de cadenas y/o cilindros hidráulicos que se aplica al tricono. d) Es la suma del peso de la columna mas el empuje accionado a traves de las cadenas y/o cilindros hidraúlicos. e) Ninguna de las anteriores. Respuesta Correcta: d)
RESPUESTAS AL TEST 13.- El Empuje: a) b) c) d) e)
Siempre debe sobrepasar las 55.000 libras ó Siempre debe sobrepasar las 63.000 libras ó Siempre debe ser menor que 55.000 libras ó Siempre debe ser menor que 63.000 libras ó Ninguna de las anteriores.
260 KN 280 KN 260 KN 280KN
Respuesta Correcta: e)
14.- El Empuje: a) b) c) d) e)
Nunca debe variarse durante la perforación de un tiro. Sólo se puede variar en el empate. Sólo se puede variar al finalizar un pozo. Sólo se puede variar por indicación del instructor. Ninguna de las anteriores. Respuesta
Correcta: e)
RESPUESTAS AL TEST 15.- El Empuje: a) b) c) d) e)
En roca blanda debe ser mayor que en roca dura. En roca dura debe ser mayor que en roca blanda. No depende de la roca, solo del instructor. Debe mantenerse fijo independiente de la roca. Ninguna de las anteriores.
Respuesta Correcta: b)
16.- Que haría usted si perfora en las siguientes condiciones? 16.1.- Roca Fracturada: a) b) c) d) e)
Aplica todo el empuje para pasar rápido la falla. Aplicar el mínimo de empuje para evitar los saltos. Aplicar el máximo de rotación pues la roca fracturada es lo mismo que roca blanda. Aplicar el mínimo de empuje y rotación para no dañar el tricono Disminuir peso, pulldown y ajustar avance para evitar saltos y golpes.
Respuesta Correcta: e)
RESPUESTAS AL TEST 16.2.- Roca mediana y al encontrarse con grietas a) b) c) d) e)
Continue normal pues es solo una grieta temporal. Aplique mas fuerza y mayor rotación para pasar la zona. Detenga la perforación y consulte al instructor. Cambie tricono y pase la grieta con tricono soldado. Ninguna de las anteriores. Respuesta
Correcta: e)
16.3.- Pozo con agua y barro. a) b) c) d) e)
Perfore con mas agua de lo normal para diluir el barro y extraerlo. Corte completamente el agua y perfore normal. Utilize válvula back-flow en el tricono y olvidese del problema. Utilice válvula back-flow, perfore sin agua y avance soplando mas de lo normal. Ninguna de las anteriores.
Respuesta Correcta: d)
