Curso Perforacion Rotativa Perforadoras Atlas Copco Solucion Problemas
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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. Regresar
TERRENOS DE PERFORACIÓN
Propiedades de la roca 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?
TERRENOS DE PERFORACIÓN
Propiedades de la roca
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.
TERRENOS DE PERFORACIÓN
Propiedades de la roca
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
TERRENOS DE PERFORACIÓN ¿Cómo se rompe la roca?
Rock Cutting, Abrasion – Very small cracks, insert grinds surface.
TERRENOS DE PERFORACIÓN ¿Cómo se rompe la roca?
Rock Cutting, Deeper Abrasion – Deeper cracking, but does not connect. Next cone must crack rock between these teeth.
TERRENOS DE PERFORACIÓN ¿Cómo se rompe la roca?
Rock Cutting, Spalling Starts – Enough weight applied to card rock deeper. Cracks connect. Chips will come free with air blast.
TERRENOS DE PERFORACIÓN ¿Cómo se rompe la roca?
Rock Cutting, Deep Spalling – Cracks connecting at deeper levels. Cracks connect between teeth and between rows.
TERRENOS DE PERFORACIÓN ¿Cómo se rompe la roca?
Rock Cutting, Overpenetration – Cuttings trapped between cone shell Regresar and rock. Cannot be blown out by air blast from nozzles.
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 APLICACIÓN DE PULL DOWN 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
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 APLICACIÓN DE RPM 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
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 VB
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
PARAMETROS DE PERFORACIÓN CONSIDERACIONES VB
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.
PARAMETROS DE PERFORACIÓN CONSIDERACIONES VB
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 .
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 Hardn ess
ti B f o
10,000
140
9,000
120
8,000
100
h
7,000
/.
et
r m
6,000
D
5,000
c nI
e ai W
O
B
,
L
b
80
M
60
R
4,000
40
3,000
20
2,000
0
P
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 5 , 1 0 , 1 5 , 2 0 , 2 5 , 3 0 , 3 5 , 4 0 , 4 5 , 5 0 ,
Rock Hardness, UCS, Psi WOB
RPM
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BROCAS ATLAS COPCO BHMT ELEMENTOS DE LA BROCA AC BHMT
BROCAS ATLAS COPCO BHMT CONOS
Insertos de Carburo de Tungsteno. 2. Boton antipresión del Cono. 3. Superficie externa del cuerpo del cono. 4. Cuerpo interno del Cono. 1.
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 LUGS
BROCAS ATLAS COPCO BHMT INSERT
The Conical insert is used primarily in Medium/MediumHard 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.
BROCAS ATLAS COPCO BHMT INSERT 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 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.
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.
BROCAS ATLAS COPCO BHMT CODIGOS DE IDENTIFICACION DE UNA BROCA TRICONICA AC BHMT
Modelo de Broca
Numero de Parte
Numero de Serie
Diámetro
BROCAS ATLAS COPCO BHMT Rock Strength UCS (Psi) UCS (Mpa) Lower Lower 8,000 55 10,000 69 12,000 83 14,000 97 16,000 110 18,000 124 20,000 138 22,000 152 24,000 165 26,000 179 28,000 193 30,000 207 32,000 221 34,000 234 36,000 248 38,000 262 40,000 276 42,000 290 44,000 303 46,000 317 48,000 331 50,000 345 52,000 359 54,000 372 56,000 386 58,000 400 60,000 414 Higher Higher
BHMT Bit Series 40 50 60 70 80
Rock Type Claystone, Mudstone Soft Shale & Sandstone Consolidates Sandstone Medium Shale Tuff, Soft Schist Andesite, Rhyolite Quartzite (Sand & Silt) Limestone, Marble Monzonite, Granite Gneiss Diorite, Diabase Hard Shale, Slate Limestone, Dolomite Basalt Tactite, Skarn Granodiorite Taconite Quartzite Syenite Gabbro
Banded Iron Taconite Chert Quartzite Amphibolite Hornfels, Hematite Ore
Rock UCS is only one factor that controls drillabil ity. Hardness and Elasticity will also effect bit
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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 Regresar
CUIDADOS DE LA BROCA
No dejar caer las brocas . Puede resultar dañados los estructuras de corte o los hilos del pin.
Proteger los hilos. Un daño en los hilos puede ocasionar un daño en la broca después.
Usar pequeña cantidad de grasa anti-corrosiva . Cubrir de vez en cuando los hilos. Se recomienda no usar mucha grasa, pues ésta puede meterse en los tubos de aire y bloquearlos, malogrando los cojinetes. Siempre hacer rotar la broca cuando esté en el taladro y tener abierto el aire cuando 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 stand by. Mejor aún, remover la broca, limpiarla, lubricarla y guardarla Si se está limpiando una broca tapada, estar seguro de limpiarla de adentro para afuera. Hacer correr agua en todas las partes de los cojinetes.
CUIDADOS DE LA BROCA EMPEZANDO UNA BROCA NUEVA
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 .
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REGLAS BASICAS
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
Excesiva Rotaciòn
Rotura
de insertos sòlo en la fila externa 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 DESGASTE DE NARIZ
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.
ANALISIS E INTERPRETACIÓN DE FALLAS DESGASTE DE LA PIERNA O FALDON
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
ANALISIS E INTERPRETACIÓN DE FALLAS DESGASTE POR PERDIDA DE INSERTOS
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
ANALISIS E INTERPRETACIÓN DE FALLAS DESGASTE POR PERDIDA DE CONO
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
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TIENE UN PROBLEMA DE PERFORACIÓN
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 ¿CUAL ES EL SIGNIFICADO DE ESTE CONCEPTO? 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.
COSTO TOTAL DE PERFORACIÓN FORMULA
TDC
B M
Donde: B = Costo de la broca [ US$ ] M = Total metros perforados [ m etros ] D = Costo hor ario de la perforador a [US$/Hr ] ROP = Velocid ad de Perforación [ mt/Hr ]
D
ROP
COSTO TOTAL DE PERFORACIÓN OPORTUDIDADES PARA MEJORAR … COSTO HORARIO
PERFORADORA
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$300/hora operativa.
COSTO TOTAL DE PERFORACIÓN OPORTUDIDADES PARA MEJORAR … ROP VELOCIDAD
PENETRACIÓN Incrementando
la velocidad de penetración lograremos reducir el TDC
Cumplir los parámetros de perforación Cumplir los recomendaciones para mejorar la vida de las brocas Informando adecuadamente las demoras de operación Ingreso de datos en el reporte diario de perforación
COSTO TOTAL DE PERFORACIÓN ¿Qué costos se deben incluir en el Costo de la Perforadora? Se deben diferenciar 2 tipos de costo:
DIRECTOS : Costo de repuestos y lubricantes. Costo de energia. Reparación y mantto. Mano de obra,gastos generales,etc.
INDIRECTOS: Depreciación del equipo. Seguros e impuestos. Costos prorrateables. Costos de bodegas, inventarios. Supervisión.
COSTO TOTAL DE PERFORACIÓN PRECIO BROCA: US$
3225
COSTO HORARIO PERF: US$
140
TDC
B M
D
ROP
EJEMPLO B:
EJEMPLO A:
5500
METROS:
HORAS:
135
HORAS:
135
VELOCIDAD:
40,7407
VELOCIDAD:
40,7407
4,08636
TDC
METROS:
TDC
CALCULAR EJEMPLO A
El TDC en el Ejemplo B es:
0
0 CALCULAR
5500
4,08636
CALCULAR EJEMPLO B
% MAYOR.
COSTO TOTAL DE PERFORACIÓN Ejemplo:
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
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