Aplicación de la tecnología de brocas PDC con enfriamiento por aire y descarga de recortes
Actualmente, en la perforación de pozos de drenaje de gas para minas de carbón, el enfriamiento de la broca se logra generalmente mediante inyección de agua o aire, según las condiciones geológicas y los requisitos del proceso. El objetivo es evitar la acumulación excesiva de calor causada por la fricción rotacional a alta velocidad, evitando así el desgaste, el astillamiento o la pérdida de los cortadores de PDC.
Durante la perforación con inyección de agua, las fluctuaciones en el volumen de inyección y las diferencias en la suavidad de la formación suelen provocar el bloqueo del pozo a medida que la roca sensible al agua se expande. Además, la perforación con agua suele presentar un retorno deficiente de los recortes en pozos de ángulo negativo y verticales, lo que puede provocar fácilmente atascos. Si se interrumpe la perforación, los recortes mezclados con agua pueden consolidarse y bloquear la sarta de perforación. Por estas razones, la perforación con inyección de agua no es adecuada para operaciones con brocas PDC en muchos casos.
En la perforación neumática convencional, el aire a presión se transmite a través del orificio de la varilla de perforación hasta la broca de PDC. Sin embargo, debido a las limitaciones del sellado y a la larga distancia de transmisión, a menudo se producen pérdidas de aire, lo que reduce el rendimiento de refrigeración por debajo de lo esperado. Asimismo, los conductos de ventilación de gran tamaño pueden causar una distribución desigual del flujo de aire, lo que dificulta el transporte eficiente de los recortes.
Gracias a la colaboración a largo plazo con usuarios de primera línea en minas de carbón, nuestra empresa desarrolló una broca PDC para la extracción neumática de recortes. Su característica principal es una salida de aire ubicada debajo del cortador, con un diámetro de salida no mayor a 2 mm y una relación angular específica entre la salida y el cortador. Durante la operación, el aire a alta presión forma un chorro de alta velocidad a través de la boquilla de 2 mm y se dirige al ángulo del filo del cortador, lo que permite un enfriamiento rápido.
Esta broca PDC con refrigeración por aire y descarga de recortes consta principalmente de un cuerpo con estructura de corona, un conjunto de boquillas de chorro de aire y cortadores de PDC. La corona superior utiliza un diseño de ala segmentada de múltiples cuchillas, con cortadores dispuestos en posiciones optimizadas. El aire a alta presión sale por debajo de los cortadores para proporcionar refrigeración directa, lo que previene eficazmente la quema de la broca y el desgaste excesivo causado por un flujo o velocidad de aire insuficientes. Además, la refrigeración por aire a alta presión puede reducir significativamente los problemas de atascamiento durante la perforación en zonas de falla, y su eficiencia operativa suele ser de 4 a 5 veces superior a la de los métodos de refrigeración por agua.
En resumen, esta broca PDC con refrigeración por aire y descarga de recortes aborda eficazmente el daño térmico de los cortadores durante la perforación. Al combinar una alta presión de aire con una mejor remoción de recortes, también aumenta la eficiencia de la perforación, a la vez que contribuye al ahorro de energía y la reducción del consumo.
