CONTENIDO:
OBJETIVOS
TERRENOS DE PERFORACION
PARÁMETROS DE PERFORACIÓN
BROCAS ATLAS COPCO
REPORTE DIARIO DE PERFORACIÓN
CUIDADOS DE LA BROCA
REGLAS BASICAS
ANALISIS E INTERPRETACIÓN DE FALLAS
PROBLEMAS DE PERFORACIÓN
RECOMENDACIONES PARA MEJORAR EL RENDIMIENTO DE LAS BROCAS
COSTO TOTAL DE PERFORACIÓN
OBJETIVOS
Identificar los problemas de perforación rotativa.
Incrementar la productividad.
Hacer el trabajo mas fácil.
Resolución de problemas.
Optimizar la vida de brocas nuevas.
Mejorar los sistemas de información y control
de las brocas nuevas.
Ser participe activo del Plan de Mejoramiento
Continuo Atlas Copco.
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TERRENOS DE PERFORACIÓN
U.C.S. : Esfuerzo a la Compresión,
¿Cuanto empuje se necesita para romper
una roca en una condición estática?
Módulo de Young, ¿Cuán elástica es una
roca?
Radio de Poisson, ¿Cuánto se deforma
una roca a una presión dada?
Propiedades de la roca
TERRENOS DE PERFORACIÓN
Las 3 propiedades combinadas determinan cuán dura o blanda es
una roca y cómo debe perforarse.
Todas las propiedades de las rocas deben ser consideradas para
seleccionar la mejor broca y los mejores parámetros operacionales
para obtener un menor costo de perforación.
Alto U.C.S. = Roca dura.
Alto Módulo de Young = La roca es elástica y resiste el impacto,
pero puede romperse bien.
Alto Radio de Poisson = La roca absorbe la energía dada sin
romperla. No forma detritus.
Bajo UCS = El RPM es el factor primario en la VDP. No se necesita
mucho pulldown en la broca para romper la roca.
Propiedades de la roca
TERRENOS DE PERFORACIÓN
Alto UCS = Pulldown puede ser el factor primario en la VDP. Se
debe empujar adecuadamente los dientes en la roca para romperla
eficientemente .
Bajo Módulo de Young (Elasticidad) = La roca es quebradiza y se
rompe fácilmente . La roca responde bien al Pulldown y al RPM .
Alto Módulo de Young = La roca es dura. Se le debe dar tiempo para
romperla. Necesita más Pulldown con un RPM más lento.
Bajo Radio de Poisson = La roca se rompe con un pequeño cambio
en su forma . La roca es quebradiza .
Alto Radio de Poisson = La roca se deforma antes de romperse .
Se puede abollar sin romper material. La energía de perforación es
absorbida. La roca es plástica o elástica
Propiedades de la roca
TERRENOS DE PERFORACIÓN
Rock Cutting, Abrasion – Very small cracks, insert grinds surface.
¿Cómo se rompe la roca?
TERRENOS DE PERFORACIÓN
Rock Cutting, Deeper Abrasion – Deeper cracking, but does not
connect. Next cone must crack rock between these teeth.
¿Cómo se rompe la roca?
TERRENOS DE PERFORACIÓN
Rock Cutting, Spalling Starts – Enough weight applied to card rock
deeper. Cracks connect. Chips will come free with air blast.
¿Cómo se rompe la roca?
TERRENOS DE PERFORACIÓN
Rock Cutting, Deep Spalling – Cracks connecting at deeper levels.
Cracks connect between teeth and between rows.
¿Cómo se rompe la roca?
TERRENOS DE PERFORACIÓN
Rock Cutting, Overpenetration – Cuttings trapped between cone shell
and rock. Cannot be blown out by air blast from nozzles.
¿Cómo se rompe la roca?
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PARAMETROS DE PERFORACION
Pull Down
R.P.M.
Presión de aire
Torque
Velocidad de barrido
Velocidad de Salida
de Detritus
Inyección de Agua
al Taladro.
PARAMETROS DE PERFORACIÓN
PULL DOWN: produce la rotura
de la roca, los dientes de la
broca deben de crear suficiente
fuerza de compresión para
producir la falla de la roca.
Bajo resistencia a la
compresión (UCS) < Pull
Down necesario para
producir la falla de la roca
Alta resistencia a la compresión
(UCS) > Pull Down neceario
para producir la falla de la
roca
PARAMETROS DE PERFORACIÓN
Mayor pull down puede resultar en un aumento de
la velocidad de penetraciòn
Mayor pull down puede resultar en una disminución
de la vida del cojinete
Mayor pull down puede resultar en una disminuciòn
de la vida de la estructura de corte
APLICACIÓN DE PULL DOWN
PARAMETROS DE PERFORACIÓN
R.P.M. : Es requerido para mover el inserto de corte a la
siguiente posición de rotura del inserto, mientras este cambio
de posición sea más rápido la velocidad de penetración será
mayor.
TERRENO DURO = BAJO RPM
TERRENO SUAVE = ALTO RPM
PARAMETROS DE PERFORACIÓN
Alto RPM puede resultar en un incremento de
velocidad de penetraciòn
Alto RPM puede resultar en una disminuciòn de la
vida del cojinete
Alto RPM puede resultar en una disminuciòn de la
vida de la estructura de corte
APLICACIÓN DE RPM
PARAMETROS DE PERFORACIÓN
PRESIÓN DE AIRE: Es requerida para brindar un
suficente volumen y presión de aire para optimizar
la vida de la broca.
La broca necesita como minímo 40 psi de presión,
para así garantizar que los cojinetes puedan ser
refrigerados y lubricados
PARAMETROS DE PERFORACIÓN
Velocidad de Barrido es la rapidez con que el aire sale del taladro .
Velocidad de caida de la Particula es la velocidad con que cada partícula quiere caer al fondo del taladro.
Velocidad de Salida de los Detritus es la diferencia neta entre la vel. de barrido y la vel.de caida de la particula
VELOCIDAD DE BARRIDO VB
PARAMETROS DE PERFORACIÓN
La Velocidad de Barrido deberá ser de 5000 - 7000 ft/min para material
seco y ligero.
La Velocidad de Barrido deberá ser de 7000 - 9000 ft/min para material
húmedo y pesado.
El agua hace que las partículas se junten, haciéndose más grandes y
pesadas al momento de ser barridas.
Tratar de usar una barra 2 -3 pulgadas más pequeña que la broca si se
tiene suficiente aire.
Tratar de no usar una barra que sea 1 1/2 pulgadas más pequeña que la
broca si no se tiene el aire necesario . Mantener un mínimo de 3/4” de
espacio anular.
Al incrementar la Presión de Aire en la Broca = Se incrementa la fuerza de
limpieza del fondo del taladro = La velocidad de las boquillas aumenta ^ 2 =
Se incrementa el aire en los cojinetes>> >psi = > volumen.
CONSIDERACIONES VB
PARAMETROS DE PERFORACIÓN
Se incrementa la Velocidad de Penetración :>> Fondo del taladro más limpio = >Velocidad de Penetración.
Se reduce la erosión de los faldones >> Volumen & PSI = Labios del faldón más limpio.
Se recomienda 40 - 50 psi en la broca, la presión en cabina será mayor.
La presión en la broca no debe causar modulaciones en el compresor.
Asegurarse de que el compresor esté ajustado para dar volúmenes
estándares en presiones estándares >> Chequear las fugas, el regulador de
diafragmas y los filtros de aire >> Hacer una frecuente y cuidadoso PM.
No usar una barra más ancha en un taladro pequeño para incrementar la
velocidad de barrido, el collar será restringido, las partículas no pasarán
libremente y se incrementará la turbulencia .
CONSIDERACIONES VB
PARAMETROS DE PERFORACIÓN
• TORQUE: Es la presión ejercida el la
broca, debido a la fuerza WO (Pull Down)
y las RPM aplicados en el fondo del
taladro vs.la presión del terreno.
PARAMETROS DE PERFORACIÓN
Inyección de Agua al
Taladro: requerida para suprimir el
polvo y empatar el pozo; sin embargo
la broca se debe operar sin agua,
debido a que daña los rodamientos y
fractura los rodillos.
¿Qué pasa si agregamos
demasiada agua?Cortamos la vida de la broca hasta un
tercio de su vida útil, el diseño de la
broca es para perforar sin agua.
PARAMETROS DE PERFORACIÓN
Operating Parameters vs. Rock Hardness
2,000
3,000
4,000
5,000
6,000
7,000
8,000
9,000
10,000
5,00
0
10,0
00
15,0
00
20,0
00
25,0
00
30,0
00
35,0
00
40,0
00
45,0
00
50,0
00
Rock Hardness, UCS, Psi
WO
B, L
b./In
ch
of
Bit
Dia
mete
r
0
20
40
60
80
100
120
140
RP
M
WOB RPM Regresar
BROCAS ATLAS COPCO BHMT
ELEMENTOS DE LA BROCA AC BHMT
BROCAS ATLAS COPCO BHMT
1. Insertos de Carburo de
Tungsteno.
2. Boton antipresión del Cono.
3. Superficie externa del cuerpo del
cono.
4. Cuerpo interno del Cono.
CONOS
Hileras de Insertos de
Carburo de Tungsteno
A. Nariz
B. Internas
C. Al costado del calibre.
D. Calibre
E. Sobreprotección del
Calibre
BROCAS ATLAS COPCO BHMT
The Conical insert is used
primarily in Medium/Medium-
Hard rock. It is designated in
the bit nomenclature with a
suffix of C.
The Chisel insert is used in
Soft/Medium-Soft rock. It is
the standard insert in soft
bits (40’s & 50’s) and has no
suffix in the bit nomenclature.
The Ogive insert is used in
areas were the
aggressiveness of the
conical insert is required
with additional toughness.
The Ogive is designated
as a G in the bit
nomenclature.
INSERT
BROCAS ATLAS COPCO BHMT
The Super-Scoop is used in
very soft rock. With the
patented offset tip, digging
and gouging help penetrate
in sticky materials. The
Super-Scoop is designated
as an S in the bit
nomenclature. The Trimmer is used
specifically in the MAG
product line. It enhances
the gage rows ability to cut
the bore hole wall. The
MAG feature is used in Soft
to Medium brittle rock
formations.The Ovoid is use in the
hardest formations. Its blunt
geometry gives it the most
fracture resistant design. The
ovoid is the standard insert in
hard bits (60’s, 70’s & 80’s)
and has no suffix in the bit
nomenclature.
INSERT
BROCAS ATLAS COPCO BHMT
Modelo de Broca
Numero de Parte
Numero de Serie
Diámetro
CODIGOS DE IDENTIFICACION DE UNA BROCA TRICONICA AC BHMT
BROCAS ATLAS COPCO BHMT
Rock Strength BHMT Bit Series
UCS (Psi) UCS (Mpa) 40 50 60 70 80
Rock Type
Lower Lower Claystone, Mudstone
8,000 55 Soft Shale & Sandstone
10,000 69 Consolidates Sandstone
12,000 83 Medium Shale
14,000 97 Tuff, Soft Schist
16,000 110 Andesite, Rhyolite
18,000 124 Quartzite (Sand & Silt)
20,000 138 Limestone, Marble
22,000 152 Monzonite, Granite
24,000 165 Gneiss
26,000 179 Diorite, Diabase
28,000 193 Hard Shale, Slate
30,000 207 Limestone, Dolomite
32,000 221 Basalt
34,000 234 Tactite, Skarn
36,000 248 Granodiorite
38,000 262 Taconite
40,000 276 Quartzite
42,000 290 Syenite
44,000 303 Gabbro
46,000 317
48,000 331 Banded Iron
50,000 345 Taconite
52,000 359 Chert
54,000 372
56,000 386 Quartzite
58,000 400
60,000 414 Amphibolite
Higher Higher Hornfels, Hematite Ore
Rock UCS is only one factor that controls drillability. Hardness and Elasticity will also effect bit
selection.
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REPORTE DIARIO DE PERFORACIÓN
Herramienta de control para optimizar la vida de las brocas
Nos brinda información a tiempo para corregir errores
Sirve para confrontar información con el Sistema Dispatch
Un manejo de los reportes de perforación ayudaran a
determinar el tipo apropiado de broca para el terreno a
perforar
Identificación rápida de los supervisores de los parámetros
que se están aplicando en el campo
Ayudara a determinar la disponibilidad mecánica y operativa
de la perforadora
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CUIDADOS DE LA BROCA
No dejar caer las brocas . Puede resultar dañados los estructuras de corte olos hilos del pin.
Proteger los hilos. Un daño en los hilos puede ocasionar un daño en la brocadespués.
Usar pequeña cantidad de grasa anti-corrosiva . Cubrir de vez en cuando loshilos. Se recomienda no usar mucha grasa, pues ésta puede meterse en lostubos de aire y bloquearlos, malogrando los cojinetes.
Siempre hacer rotar la broca cuando esté en el taladro y tener abierto el airecuando la broca se está moviendo dentro del taladro .
Nunca dejar la broca en el fondo de un taladro con agua.
Usar una broca usada para perforar taladros no terminados.
Limpiar la broca y lubricar los cojinetes cuando la perforadora esté en standby. Mejor aún, remover la broca, limpiarla, lubricarla y guardarla
Si se está limpiando una broca tapada, estar seguro de limpiarla de adentropara afuera. Hacer correr agua en todas las partes de los cojinetes.
CUIDADOS DE LA BROCA
En los primeros 1/3 del primer
taladro , usar :
- 1/3 del Pulldown normal .
- 1/3 del RPM normal.
En los segundos 1/3 del primer
taladro, usar :
- 2/3 del Pulldown normal .
- 2/3 del RPM normal .
En los últimos 1/3 del primer
taladro, usar :
- La cantidad normal de Pull Down .
- La cantidad normal de RPM .
EMPEZANDO UNA BROCA NUEVA
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REGLAS BASICAS
UN OPERADOR CONOCE
EL PANEL EN UNA
SEMANA
PERO SABER PERFORAR
TOMA MUCHO MÁS
TIEMPO
REGLAS BASICAS
Perforar el Collar & Material Roto Bajar la rotaciòn y menos pull down para reducir el
pandeo de la broca, lo cual puede ocasionar rotura de
insertos o daños a los cojinetes.
Perforaciòn en Rocas Suaves Bajar el pull down y aumentar R.P.M.
Perforaciòn en Rocas Duras Bajar R.P.M. & aumentar pull down.
REGLAS BASICAS
Rotura de insertos sòlo en la fila externa Excesiva Rotaciòn
Rotura de insertos sòlo en la fila interna Excesivo Pull Down
REGLAS BASICAS
Observar la presión de aire
en el manometro durante la
perforación
Si conoces que los hilos
estan ya dañados, no correr
la broca
Revizar los hilos del
estabilizador
REGLAS BASICAS
Nunca usar una broca que
ha sido golpeada o dejada
caer
REGLAS BASICAS
Perforar con barra doblada
es una causa frecuente de
daño prematuro de la
broca
REGLAS BASICAS
Nunca trabajar cuando la
broca està enterrada por
los detritus u otros.
REGLAS BASICAS
Nunca trabajar una broca
nueva en taladros no
terminados
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ANALISIS E INTERPRETACIÓN DE FALLAS
Una de las herramientas mas importantes para la detención oportuna y
obtención de información precisa de perforación, es la inspección y el análisis
de falla del desgaste de broca.
Cuando una broca sale de
perforación se inspecciona muy de
cerca las condiciones de desgaste.
Los resultados obtenidos entregan
una visión de lo que pasa en la
perforación y da la oportunidad de
elegir la broca correcta y ver en la
práctica la alta eficiencia de
perforación y sus bajos costos.
ANALISIS E INTERPRETACIÓN DE FALLAS
El análisis e interpretación de fallas nos permite preparar una base de
datos completa que nos permitirá contar con información necesaria para
toma de decisiones.
ANALISIS E INTERPRETACIÓN DE FALLAS
SERIE: 1001205
MODELO: MAG53CA
METROS: 4,715.9 mts
HORAS: 152.2 hr
ROP: 30.98 m/h
TDC: 5.203 $
CAUSA:
Presión de aire muy
pobre en el fonfo del
taladro.
DESGASTE DE NARIZ
ANALISIS E INTERPRETACIÓN DE FALLAS
SERIE: 761079
MODELO: MAG53CA
METROS: 3,447.1 mts
HORAS: 109.47 hr
ROP: 31.49 m/h
TDC: 5.382 $
CAUSA:
Remolienda de material
Terreno inestable
Zonas muy suaves y
plásticas difíciles de
formar
DESGASTE DE LA PIERNA O FALDON
ANALISIS E INTERPRETACIÓN DE FALLAS
SERIE: 1003847
MODELO: MAG53CA
METROS: 3,912.6 mts
HORAS: 106.2 hr
ROP: 36.85 m/h
TDC: 4.876 $
CAUSA:
Exceso RPM en terreno
duro y fracturado
DESGASTE POR PERDIDA DE INSERTOS
ANALISIS E INTERPRETACIÓN DE FALLAS
SERIE: 761181
MODELO: HD+62CA
METROS: 6,730.6 mts
HORAS: 230.58 hr
ROP: 29.19 m/h
TDC: 5.275 $
CAUSA:
Polines cruzados,
debido a la baja presión
de aire en la broca
Desgaste de los
faldones o patas
DESGASTE POR PERDIDA DE CONO
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TIENE UN PROBLEMA DE PERFORACIÓN
Formación de collares, perforación en la cresta,
perforación difícil
PROBLEMA: Se está perforando en terreno roto o
fracturado. La broca quiere rebotar y la barra quiere
sacudirse. El avance es lento.
SOLUCION: Mantener peso y reducir R.P.M.; el peso
permitirá que la broca afloje la roca y al bajar la R.P.M. la
broca se mantiene y no salta, por consiguiente, menos
rebotes causarán menos daño a los insertos y cojinetes
de la broca.
TIENE UN PROBLEMA DE PERFORACIÓN
Cambios de formación:
transición de terreno suave a duro
PROBLEMA: Al entrar muy rápido en un terreno duro, se
puede provocar la rotura de dientes, puede que no
suceda de inmediato, pero se inicia con raspaduras para
posteriormente romperse.
SOLUCION: Se debe disminuir el R.P.M. y aumentar el
pulldown para introducir cuidadosamente al terreno duro.
TIENE UN PROBLEMA DE PERFORACIÓN
Cambios de formación:
transición de terreno duro a suave
PROBLEMA: El atoro de la broca es un problema cuando
se entra en terreno suave, después de haber estado en
terreno duro. Mayor pulldown, en terreno duro puede
causar una VDP muy alto en terreno suave.
SOLUCION: Se debe aumentar el R.P.M. y disminuir el
pulldown para introducir cuidadosamente al terreno
suave.
TIENE UN PROBLEMA DE PERFORACIÓN
Vibración de Columna de Perforación
PROBLEMA: ocasionados por mal diseño y operación de
la broca, la roca, vibración armónica de la columna y/o
perforadora, barra doblada.
SOLUCION: aumentar el pulldown, cambiar de RPM, usar
un shock absorver, usar una barra más pesada, cambiar
de diseño de broca.
TIENE UN PROBLEMA DE PERFORACIÓN
Perforación en zonas fangosas o deleznables
PROBLEMA: los collares y paredes en los taladros se
colapsan, las barras y las brocas se atascan. Hay grandes
cantidades de relleno cuando se termina el taladro.
SOLUCION: perforar con abundante agua para saturar la
roca, luego perforar en seco de 2 – 4 mts, los detritus
secos formarán una pasta en la zona de fango. Luego
seguir con la inyección normal de agua.
TIENE UN PROBLEMA DE PERFORACIÓN
Presencia de agua subterránea en el taladro
PROBLEMA: Disminuye notablemente la vida útil de las
brocas.
SOLUCION: mantener la velocidad de barrido alta, usar
válvula de contraflujo en las brocas. Evitar dejar la broca
en el taladro.
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RECOMENDACIONES PARA MEJORAR LA VIDA DE LAS BROCAS
RECOMENDACIONES PARA MEJORAR LA VIDA DE LAS BROCAS
RECOMENDACIONES PARA MEJORAR LA VIDA DE LAS BROCAS
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COSTO TOTAL DE PERFORACIÓN
Cuando se comparan dos diferentes herramientas
(Brocas), el costo actual de la broca no es tan
importante en comparación con el costo ahorrado
por la velocidad de penetración alcanzada.
En otras palabras, cuando se incrementa la
velocidad de penetración se reduce el costo total de
perforación, manteniendo los parametros de
perforación.
¿CUAL ES EL SIGNIFICADO DE ESTE CONCEPTO?
COSTO TOTAL DE PERFORACIÓN
FORMULA
ROP
D
M
BTDC
Donde:
B = Costo de la broca [ US$ ]
M = Total metros perforados [ metros ]
D = Costo horario de la perforadora [US$/Hr ]
ROP = Velocidad de Perforación [ mt/Hr ]
COSTO TOTAL DE PERFORACIÓN
Incluye todo lo relacionado con la perforación :
Labor, combustible, accesorios.
Labor de mantenimiento, partes.
Supervisión administración.
Costo del equipo del propietario.
El costo de Perforación puede llegar a ser de US$300/hora operativa.
OPORTUDIDADES PARA MEJORAR … COSTO HORARIO
PERFORADORA
COSTO TOTAL DE PERFORACIÓN
Incrementando la velocidad de penetración
lograremos reducir el TDC
Cumplir los parámetros de perforación
Cumplir los recomendaciones para mejorar la vida de las
brocas
Informando adecuadamente las demoras de operación
Ingreso de datos en el reporte diario de perforación
OPORTUDIDADES PARA MEJORAR … ROP VELOCIDAD
PENETRACIÓN
¿Qué costos se deben incluir en el Costo de la Perforadora?
Se deben diferenciar 2 tipos de costo:
DIRECTOS:
Costo de repuestos y lubricantes.
Costo de energia.
Reparación y mantto.
Mano de obra,gastos generales,etc.
INDIRECTOS:
Depreciación del equipo.
Seguros e impuestos.
Costos prorrateables.
Costos de bodegas, inventarios.
Supervisión.
COSTO TOTAL DE PERFORACIÓN
COSTO TOTAL DE PERFORACIÓN
ROP
D
M
BTDC
COSTO HORARIO PERF: US$
METROS:
EJEMPLO A:
3225PRECIO BROCA: US$
140
5500
EJEMPLO B:
135HORAS:
40,7407VELOCIDAD:
CALCULAR EJEMPLO A
TDC 4,08636
METROS: 5500
135HORAS:
40,7407VELOCIDAD:
TDC 4,08636
CALCULAR EJEMPLO B
CALCULAR
0
0El TDC en el Ejemplo B es: % MAYOR.
En el cálculo del Costo Total de Perforación, la productividad de la
perforadora, Velocidad de Penetración, en el lado derecho de la ecuación , es
el driver del costo .
El precio de la Broca por metro es más pequeño en el lado izquierdo de la
ecuación .
El tipo de Broca y las operaciones producen un mayor impacto en el Costo
Total de Perforación.
Seleccionar las brocas que produzcan la mayor Velocidad de Penetración
Operar con las brocas que den la mayor velocidad de Penetración y una
vida razonable.
COSTO TOTAL DE PERFORACIÓN
Ejemplo: