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.

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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




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.





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





Rock Cutting, Abrasion – Very small cracks, insert grinds surface.

¿Cómo se rompe la roca?




Rock Cutting, Deeper Abrasion – Deeper cracking, but does not

connect. Next cone must crack rock between these teeth.





Rock Cutting, Spalling Starts – Enough weight applied to card rock

deeper. Cracks connect. Chips will come free with air blast.





Rock Cutting, Deep Spalling – Cracks connecting at deeper levels.

Cracks connect between teeth and between rows.





Rock Cutting, Overpenetration – Cuttings trapped between cone shell

and rock. Cannot be blown out by air blast from nozzles.


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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




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




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




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




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




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




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




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




• 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.




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.




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




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




LUGS




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




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




Modelo de Broca

Numero de Parte

Numero de Serie

Diámetro

CODIGOS DE IDENTIFICACION DE UNA BROCA TRICONICA AC 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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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.




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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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.




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.




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




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




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




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.




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.




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.




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.




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.




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

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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?




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 ]




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




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.





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.


Ejemplo:



GRACIAS



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