Brocas triconicas Identificar el productoa) Funcin del
producto.Es la herramienta de corte localizada en el extremo
inferior de la sarta de perforacin y se utiliza para triturar y/o
cortar las formaciones del subsuelo durante el proceso de
perforacin.b) Caractersticas generales del productoEl cuerpo de la
broca consiste de una conexin de rosca con la cual se sujeta la
broca de la tubera, los conos estn montados sobre unos cojinetes,
el lubricante para estos cojinetes y los sitios por donde pasa de
manera continua el fluido de perforacin con el propsito de limpiar
el fondo del hueco de los recortes producidos por la operacin de
perforacin. Uno de los propsitos de la forma del cuerpo de la broca
es para que el fluido de perforacin llegue de forma directa donde
este har ms eficientemente su trabajo de limpieza. Muchos de los
diferentes tipos de brocas triconicas utilizan jets en la parte
superior entre los conos para limpiarlos directamente durante la
perforacin, las brocas funcionan bajo un principio esencial: vencer
los esfuerzos de corte y de compresin de la roca. Para cumplir este
propsito los dientes de la broca, en el caso de la tricnica, deben
incrustarse en la formacin y posteriormente cortarla cuando se
desplaza dentro de la misma. En el tipo PDC el proceso se cumple
mediante elcizallamiento generado por los cortadores de la broca
que vencen la resistencia de la formacin. Por esta razn se
distinguen dos tipos fundamentales de brocas: de dientes y de
arrastre. El trabajo de la broca depender del tipo y caractersticas
de la roca que se desea cortar, principalmente en funcin de la
dureza, factor que resulta importante para clasificar las brocas.c)
Identificar los principales componentes del productoExisten 2 tipos
de brocas triconicas de acuerdo a la estructura de corte: De
insertos de carburo de tungsteno. De dientes acero. A continuacin
mostramos a ambas y los principales componentes de estas
Las brocas estn formadas por tres conos cortadores que giran
sobre su propio eje. Varan de acuerdo con la estructura de corte,
pueden tener dientes de acero fresados o de insertos de carburo de
tungsteno y cambiaren funcin de su sistema de rodamiento. Las
brocas tricnicas constan de tres componentes:La estructura de corte
o conos.Cojinetes.Cuerpo de la broca.d) Elaborar los bosquejos y
los planos de cada componente del producto
En las dos graficas siguientes se muestra como el espacio entre
los conos es un factor muy importante, en la determinacin de la
broca y depende del tipo de formacin a perforar.
e) Identificar la funcin de cada componente del productoLa
Estructura de Corte o ConosLas brocas tricnicas emplean dos tipos
de estructura de corte: Dientes de Acero (ST): Se fabrican a partir
de piezas forjadas de aleacin de acero con nquel, molibdeno y
cromo. Las brocas con dientes de acero son las ms econmicas; cuando
se usan apropiadamente pueden perforar por varias horas y se disean
para trabajar en formaciones blandas, medias y duras. Dientes con
Insertos de Carburo de Tungsteno (TCI): En estas brocas el
fabricante introduce insertos duros de Carburo de Tungsteno
aplicando presin en huecos perforados en el cono de la broca. Su
tiempo de vida til es mayor debido a que el Carburo de Tungsteno es
ms resistente al desgaste durante la perforacin que el acero. Este
tipo perfora desde formaciones blandas, medianas, hasta muy duras.
En general, la estructura de corte est montada sobre los cojinetes,
que rotan sobre pernos y constituyen una parte fundamental del
cuerpo de la broca.CojinetesPermiten a los conos girar alrededor
del cuerpo de la broca. Se clasifican en dos tipos principales:
Cojinete a rodillos: posicionados de tal forma que soporten la
carga radial. Cojinete a friccin (journal): es un perno slido unido
a la superficie interna del cono que se convierte en el principal
elemento del cojinete que soporta la carga radial.
Cuerpo de una BrocaUno de los propsitos del cuerpo de la broca
es dirigir el fluido de perforacin para lograr una limpieza ms
efectiva en el fondo del pozo. Anteriormente, los orificios en el
cuerpo estaban ubicados para dirigir el fluido de perforacin de
forma tal que limpiaban los conos de la broca. En la actualidad, la
mayora de las brocas son del tipo a chorro, donde el fluido apunta
hacia el fondo del pozo.El Cuerpo de la Tricnica consiste de: Una
conexin roscada que une la broca con la tubera de perforacin. Tres
ejes para los cojinetes en donde van montados los conos. Los
depsitos que contienen el lubricante para los cojinetes. Los
orificios a travs de los cuales el fluido de perforacin limpia y
transporta del fondo los recortes.La siguiente figura muestra las
partes constitutivas de una broca tricnica.
f) Caractersticas que debe poseer cada componente.La Asociacin
Internacional de Contratistas de Perforacin (IADC) ha desarrollado
un sistema estandarizado para clasificar las brocas tricnicas y
evitar que exista confusin entre los tipos de brocas equivalentes
en relacin con los distintos fabricantes. Para este propsito se cre
el sistema (cdigo IADC) de clasificacin de tres dgitos, que se
explica en la siguiente tabla:
A continuacion un esquema en dodne muestra el espectro para la
aplicacin de lasbarrenos
2) Identificar los factores que influyen en la vida del
material, de cada uno de los componentes del producto.a)
Condiciones de estabilidad estructural (cargas o esfuerzos que
soporta)Dependiendo del tipo de roca en donde se lleve a cabo la
perforacin se debe aplicar un adecuado pull down balanceado con la
rotacin de acuerdo al tipo de roca. Generalmente se recomienda los
siguientes pull down. 6 pulg. 5,500 lb/pulg. 9 7/8 pulg. 6,500
lb/pulg. 12 pulg. 7,200 lb/pulgPull down= e = energa especifica A =
rea del taladro (pies2) R = rango de penetracin (pie/min) P =
presin (PSI)Los rangos de rotacin ms comunes en perforacin rotativa
en minera superficial son los siguientes De 60-90 RPM para rocas
compactas De 90 RMP para rocas suavesb) Influencia del medio
ambienteEl factor ms importante para la seleccin y operacin de una
barrena es el conocimiento de la geologa del sitio que se va a
perforar; es decir las propiedades fsicas de la formacin, entre las
que se pueden mencionar:Abrasividad. La composicin de materiales
abrasivos en la constitucin de la roca (pirita pedernal, magnetita,
etc.) son la causa del desgaste prematuro en toda la estructura de
una barrena; el calibre es el parmetro ms afectado.Resistencia
especfica de la roca.Est relacionada con la litologa y los eventos
geolgicos que se hayan experimentado. Existen rocas que fueron
confinadas a gran profundidad y que posteriormente quedaron a
profundidades someras debido a levantamientos tectnicos. Por esto
son ms compactas que las de tipos similares, pero que no han
cambiado de profundidad. La resistencia especfica de la roca tambin
depende de la cementacin de los granos, forma y tamao.c) Influencia
de las condiciones del servicioLas condiciones de servicio van
estar de acuerdo con la geologa por atravesar y con la geometra del
agujero. Pueden ser modificados en el campo en funcin del desempeo
observado. A continuacin algunos condiciones de servicio as como
las consecuencias de un inadecuada condicin de la mismaPeso sobre
barrena.A medida que la barrena perfora, los dientes o cortadores
se desgastan, por lo que generalmente se le aplica cada vez ms
peso. ste es recibido por los conos o por la cara de la barrena.
Este aumento de peso puede hacerse hasta lograrse un ritmo de
penetracin aceptable o hasta llegar al lmite prescrito en las
recomendaciones de operacin de la barrena; en caso contrario la
barrena, de conos o de diamante, tendr un desgaste
prematuroVelocidad de rotacin.La velocidad de rotacin suele
expresarse con el trmino RPM, o sea Revoluciones Por Minuto. La
alta velocidad de rotacin, por s sola, no limita el funcionamiento
de las barrenas, principalmente a las de diamante, ya que por su
diseo pueden ser usadas como motor de fondo o turbina. En cuanto a
las barrenas de conos hay algunas especiales para altas velocidades
de rotacin; sin embargo, hay otros factores que imponen un valor
prctico mximo de RPM en ciertas aplicaciones. Las causas de la
limitacin son la sarta de perforacin y el mecanismo impulsor. Para
evitar velocidades crticas debe usarse el sentido comn: la
velocidad de rotacin ms adecuada es aquella que produzca un mximo
ritmo de penetracin, pero sin causar problemas. Debe observarse que
en formaciones blandas el aumento de la velocidad de rotacin
resulta en un aumento proporcional del ritmo de penetracin. Es
posible que en algunas formaciones ms duras ocurra lo contrario
debido a que los dientes o cortadores no pueden perforarla roca si
se sobrepasa cierto lmite de velocidad de rotacin y se afecte asel
desgaste de las barrenas.Limpieza en el fondo del pozo.La limpieza
de fondo es tambin uno de los puntos que afectan el desgaste de las
barrenas debido a que el fluido de perforacin limpia el pozo al
desalojar los recortes. De esta manera evita quela barrena se
embole y se deban usar entonces otros parmetros de perforacin.
Tambin enfra los dientes o cortadores para que permanezcan a menor
temperatura; efecta, adems, el enfriamiento y lubricacin de la
barrena y evita el desgaste por exceso de temperatura.Geometra del
agujero.En funcin de la experiencia, en ciertas situaciones como la
de empezar a desviar a un pozo, es necesario utilizar condiciones
de operacin no tan recomendables como el peso sobre barrena,
revoluciones por minuto, la utilizacin de sartas navegables para
aumentar, disminuir o mantener ngulo. En estos casos el desgaste
prematuro de la barrena es inevitable, por lo que la experiencia de
campo es indispensable para detectar el desgaste que se est
ocasionando.
Problemas ms comunes en las barrenasManejo Transporte.Otro
factor no menos importante de desgaste de las barrenas es su manejo
y transporte. Sin importar el tipo de barrena, de conos o de
diamante, debe tratarse bajo ciertos cuidados: se debe remover de
su embalaje y colocarse sobre madera o alguna alfombra de caucho;
nunca se debe rodar una barrena sobre la cubierta metlica del piso
de perforacin porque en el caso de las barrenas de diamante los
cortadores son muy frgiles y pueden astillarse fcilmente. Si la
barrena se deja caer por descuido y se rompen algunos dientes o
cortadores, es posible que se acorte drsticamente su duracin. En
ese caso se debe anotar su nmero de serie, as como su tipo y su
dimetro; revisarla en busca de daos que le pudieron haber ocurrido
en trnsito y finalmente inspeccionar su interior d) Consideraciones
sobre el proceso de produccin, disponibilidad, costo del material,
etc
Segn la norma DIN 8580 estos procesos pueden clasificarse segn
la forma de la herramienta cortante en:- Arranque de viruta por
medio de filos determinados geomtricamente: Torneado, fresado,
etc.- Arranque de viruta por medio de filos indeterminados: el
material es arrancado por material abrasivo que no tiene ninguna
forma determinada: Bruido, pulido, etc. Por medio del arranque de
viruta se obtienen piezas con tolerancias pequeas y buenos acabados
superficiales, aunque se pierde gran parte de material en forma de
viruta debido a que se parte de una pieza de tamao aproximado
(pieza en bruto o preforma).
3) ConclusionesPara perforar un pozo, la informacin que se puede
obtener de los pozos vecinos como: litologa, parmetros
operacionales, registros geofsicos, entre otros; es de vital
importancia para disear el programa de brocas ms ptimo. Adems de
estos datos otra consideracin importante es el perfil direccional
del pozo con el cual se puede determinar el trabajo a realizarse
tanto en inclinacin (construccin, tangente o tumbado) como en
direccin (azimuth).Tener en consideracin el tipo de terreno donde
se va llevar acabo laperforacinLimpieza en el fondo del pozo.La
limpieza de fondo es tambin uno de lospuntos que afectan el
desgaste de las barrenas se va prolongar la vida tilde la
brocaTener en cuenta el medio en donde se va realizar la
perforacin
