CURSO : PERFORACIN Y VOLADURA DE ROCASPOR: ECCOA TELLO JOSE A.SISTEMAS DE PERFORACION A ROTACION*UNIVERSIDAD NACIONAL MICAELA BASTIDAS APURIMAC ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA DE MINASIng. FRANKLIN AGUIRRE HUILCAS

SISTEMAS DE PERFORACION A ROTACION

SISTEMAS DE PERFORACION A ROTACION Bajo esta denominacin se agrupan todas aquellas formas de perforacin en las que la fragmentacin de la roca se produce bsicamente por compresin, corte o por la accin combinada de ambos. Un empuje sobre el til de perforacin que supere la resistencia a la compresin de la roca y un par de giro que origine su corte por cizalladura, son las dos acciones bsicas que definen la perforacin rotativa.

Dependiendo del tipo de til que se emplee, existen dos variantes distintas de perforacin rotativa: perforacin rotativa por corte (con trialeta, boca de tenedor, etc.) y perforacin rotativa con tricono. Existe adems una tercera variante, que es la perforacin con corona de diamante que suele aadir la abrasin a las acciones de compresin y cizalladura antes mencionadas. Este sistema es el que generalmente se emplea para los sondeos con extraccin de testigo y que se abordarn ms adelante.

1. PERFORACIN POR CORTEIncluye todas las formas de perforacin rotativa mediante tiles, cuya estructura de corte est formada por elementos de carburo de tungsteno convenientemente dispuestos en la herramienta de perforacin y en la cual ocupan unas posiciones fijas .Este til, dependiendo de su forma y tipo de aplicacin, recibe distintas denominaciones (trialeta, broca de tenedor, broca progresiva, etc.). La fragmentacin de la roca en este tipo de perforacin parece originarse principalmente como consecuencia de los esfuerzos de cizalladura generados.

LA VELOCIDAD DE PERFORACIN Vara de forma proporcional a la velocidad de giro. Tambin es proporcional a la fuerza de empuje, pero siempre y cuando sta no supere un cierto valor lmite que haga a la broca hundirse tanto dentro de la formacin que quede virtualmente atascada. En cualquier caso, cabe mencionar aqu que las velocidades de perforacin obtenidas con este sistema, en las contadas aplicaciones en que es viable, son muy superiores a las que se obtendran con un sistema a percusin.La razn hay que buscarla en el hecho de que este tipo de perforacin rotativa es un proceso de corte de la roca casi continuo, mientras que, en la perforacin percusiva, la fragmentacin de la roca ocupa en tiempo escasamente el 15% del ciclo del martillo.

LA PRINCIPAL LIMITACIN DE ESTE TIPO DE PERFORACIN Radica en el fuerte incremento que experimentan tanto el par de giro como el desgaste del til a medida que aumenta el dimetro de perforacin o la dureza de la roca. Este sistema sirve por tanto para rocas blandas que puedan perforarse con empujes inferiores a las 2500 libras por pulgada de dimetro (500 N/mm aproximadamente) y cuyo contenido en slice no supere el 8%. La velocidad de rotacin estar limitada por el desgaste del til de perforacin que, a su vez, depende de la naturaleza de la roca y de la velocidad perifrica. As pues, velocidad de rotacin y dimetro de barreno habrn de adecuarse entre s para que, salvo en casos de rocas extremadamente blandas y nada abrasivas, la velocidad perifrica del til de corte no sea superior a 1 m/s.

2. PERFORACIN ROTATIVA CON TRICONOSu desarrollo se inici en los pozos de petrleo. La necesidad de que dichos pozos fueran cada vez ms profundos, con el incremento en cuanto a dimetro inicial de perforacin y dureza de las formaciones a atravesar que ello conlleva, indujo a pensar en la conveniencia de disponer de unos elementos de corte mviles que permitieran a la vez perforar con menos par y reducir los desgastes. Esta nueva herramienta era el tricono, formado por tres pias troncocnicas que, montadas sobre un juego de cojinetes, ruedan sobre el fondo del taladro

TRICONOSEl tipo de tricono ha de elegirse en consonancia con el terreno a perforar. Los triconos para terrenos ms blandos pueden ser de dientes de acero, tallados sobre el propio cuerpo de los conos (A). Actualmente han sido sustituidos por los de insertos de carburo de tungsteno, ms resistentes al desgaste (B).

El tricono acta sobre la roca de forma similar como lo hara una rueda dentada que se desplazase rodando sobre el fondo del taladro y produciendo al mismo tiempo una serie de indentaciones cuya profundidad y separacin dependern de: La dureza del terreno. La fuerza de empuje aplicada. La forma, tamao y nmero de dientes del tricono.

Dependiendo de que se utilice aire o bien agua o lodo como fluido de barrido para la evacuacin del detritus, se emplear un tricono del tipo "no sellado" (A), que permite el paso del aire a travs de los rodamientos para su refrigeracin, o uno del tipo "sellado" (B), cuyos rodamientos se lubrifican mediante las pequeas emboladas de grasa que un diafragma flexible enva desde un diminuto depsito situado en su interior. La mayor capacidad de refrigeracin que tienen, tanto el agua como el lodo con respecto al aire, permite en este caso la refrigeracin de los rodamientos sin que el fluido de barrido entre en contacto directo con ellos.AB

PARMETROS DE PERFORACIN

El tricono fragmenta la roca por compresin y cizalladura. La velocidad de perforacin que con l puede obtenerse es prcticamente proporcional al producto de la fuerza de empuje por la velocidad de rotacin.

Los parmetros de perforacin controlables por el operador son fundamentalmente el empuje y la velocidad de rotacin. Ambos, junto con la dureza de la roca, determinan la velocidad de penetracin.

3. PERFORACIN CON CORONA DE DIAMANTESe emplea en los sondeos con extraccin de testigo y est basada en la conminucin de la roca principalmente por la accin combinada de compresin y abrasin. Segn el tipo de corona y la naturaleza de la roca predomina uno u otro fenmenoForma de fragmentacin en funcin del tipo de corona y dureza de la roca

CORONASSi la roca es homognea y no excesivamente dura, se utiliza una corona de insercin con diamantes de un tamao apreciable (menos de 60 piedras por quilate) insertados en la superficie de una matriz de bronce y carburo de tungsteno (Figura 24 A). El empuje aplicado por el equipo de perforacin sobre la corona consigue, venciendo la resistencia a la compresin de la roca, la penetracin de los diamantes en la misma y su conminucin en pequeos fragmentos.

TIPOS DE CORONAS DE DIAMANTE

TIPOS DE CORONAS DE CARBURO DE TUNGSTENO

PARMETROS DE PERFORACIN En la prctica el empuje a aplicar sobre una corona est limitado por tres factores principalmente: Resistencia de los diamantes Pandeo del varillaje. Desviaciones del sondeo.

Pueden darse las siguientes cifras en relacin al empuje ejercido sobre el til de perforacin: Corona de concrecin: 20 - 50 Kg por cm2 de rea de corte.Corona de insercin: 60 - 75 Kg por cm2 de rea de corte

Por su parte, una velocidad de rotacin excesiva podra incrementar las vibraciones en la mquina y aumentar el desgaste de los elementos de corte. La siguiente gama de velocidades perifricas puede ser orientativa a tal respecto. Coronas de carburo de tungsteno: 0,3 - 0,6 m/s Coronas de insercin: 1 - 3 m/s Coronas de concrecin: 2 - 4 m/s

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