Reglas de uso de las brocas de diamante: Cinco errores que pueden dañar una broca en los primeros diez metros.
Las brocas de diamante no se desgastan, se destruyen. Los operadores las dejan caer al fondo del pozo a máxima velocidad. Los perforadores siguen empujando cuando la broca empieza a pulirse. Los equipos arrancan la sarta de un pozo profundo tan rápido que provocan el colapso de la formación. Cada broca de diamante tiene una vida útil potencial que se mide en cientos de metros. La mayoría no llega a ese límite debido a errores cometidos en los primeros y últimos cinco metros de cada perforación.
Si estás perforando con brocas de diamante, ya sea para pozos de agua, exploración o investigación geotécnica, estas reglas marcan la diferencia entre una broca que dura y una que no.
Regla número uno: Las brocas de diamante cortan. No martillan, raspan ni arrasan.
Una broca de diamante funciona mediante abrasión. Las partículas de diamante expuestas en la superficie superior —ya sean diamantes naturales engastados en una matriz o diamantes sintéticos en una capa impregnada— desgastan la roca micrón a micrón. La broca no tritura como un cono de rodillos ni corta como una broca PDC. Su funcionamiento es abrasivo, y requiere condiciones específicas para ser eficaz.
La primera regla de la perforación con diamante es que, si la broca no corta, no la fuerce. Si la velocidad de penetración disminuye repentinamente (no gradualmente, sino de repente), algo ha cambiado en el fondo del pozo. La broca podría haber chocado con una inclusión dura que el diamante no puede desgastar eficazmente. Podría haber fragmentos sueltos del núcleo bloqueando la cara de la broca. Podría haber un trozo de roca desprendida que obstruya el espacio anular.
La respuesta a cualquiera de estas situaciones es la misma: detenga la perforación y retire la cuerda. No añada peso. No aumente las RPM. No fuerce la bomba con la esperanza de eliminar la obstrucción. Una broca de diamante que gira contra algo que no puede cortar simplemente está puliendo su propia superficie de corte. Los diamantes se vitrifican, el cuerpo de la matriz se calienta y la broca queda desafilada, aunque parezca estar bien. Los diamantes vitrificados no se pueden restaurar en el campo. La broca está inservible.
La misma regla se aplica al ensanchamiento y la limpieza. No utilice una broca de diamante para ensanchar un orificio estrecho dejado por la broca anterior. No la utilice para eliminar fragmentos residuales del fondo. No la utilice para intentar perforar una herramienta o accesorio de acero que se haya caído al fondo del pozo. Las brocas de diamante son para cortar roca virgen. Cualquier otro uso es un abuso.
Regla número dos: Las piezas nuevas necesitan un período de rodaje.
Una broca de diamante nueva, recién sacada de la caja, no está lista para perforar con todos los parámetros. La cara superior tiene bordes afilados, la exposición del diamante puede ser irregular y la broca no se ha probado con el tipo de roca específico que va a perforar.
El procedimiento de rodaje —llamado "dressing" o "initial Grinding"— es simple pero no negociable:
Baje la broca suavemente hasta el fondo del agujero. Aplique poco peso, aproximadamente un tercio del peso normal de perforación. Gire lentamente, a unas 100 RPM. Perfore entre 0,2 y 0,3 metros (aproximadamente un pie) con estos parámetros reducidos. Luego, aumente gradualmente el peso y las RPM en el siguiente medio metro hasta alcanzar su rango de perforación habitual.
Lo que ocurre durante los primeros decímetros es que las partículas de diamante en la cara superior se exponen a diferentes velocidades. El metal de la matriz que sujeta los diamantes se erosiona ligeramente, permitiendo que estos sobresalgan hasta alcanzar su altura de corte óptima. La cara superior se desgasta hasta adquirir un perfil que coincide con el fondo del orificio. Y cualquier irregularidad microscópica en la geometría de la broca —una ligera falta de redondez en el calibre, una leve rugosidad superficial derivada de la fabricación— se suaviza al rozar con la roca.
La primera pasada con una broca nueva debe ser corta: retírela después de uno o dos metros e inspeccione la superficie de la corona. Busque un desgaste uniforme en toda la superficie, una exposición constante del diamante y un perfil de corona que coincida con el orificio. Si el patrón de desgaste es irregular, ajuste los parámetros para la siguiente pasada. Si la broca está en buen estado, puede aumentar la longitud de la pasada en las siguientes.
Regla tres: Comience a girar antes de que la broca toque el fondo.
Este error suele provocar más fallos que cualquier otro. La broca se baja hasta el fondo del pozo con la rotación detenida, el perforador activa el accionamiento y se le pide a la broca —que permanece inmóvil en el fondo bajo todo el peso de la sarta— que comience a girar contra la roca desde una posición estática.
El par necesario para vencer la fricción estática entre una broca de diamante y la roca puede ser varias veces superior al par de funcionamiento normal. Este pico repentino de par puede desprender diamantes de la matriz, agrietar la corona o sobrecargar la conexión entre la broca y el cuerpo.
La secuencia correcta: bajar la broca hasta unos pocos centímetros del fondo del pozo. Poner en marcha la bomba y establecer un flujo de lavado. Iniciar la rotación a baja velocidad. Solo entonces bajar la broca los últimos centímetros hasta que toque la roca. La broca entra en el corte girando, con el flujo de lavado ya establecido y con la sarta de perforación en tensión en lugar de compresión. Todo es dinámico y equilibrado desde el primer contacto.
Regla cuatro: No añadas varillas a mitad de la carrera sin desmontar la parte inferior.
En un mundo ideal, dimensionarías la sarta de perforación para poder completar toda la perforación sin necesidad de añadir varillas. En la práctica, a veces es necesario añadir una varilla a mitad de la perforación porque el pozo es más profundo de lo esperado.
Si necesita añadir una varilla, retire primero la broca del fondo. No deje la broca apoyada en el fondo del pozo mientras desconecta la varilla en el aparejo. Una broca que permanece fija en el fondo mientras se añaden las varillas puede asentarse en el lecho de recortes, compactarse alrededor de la corona y, o bien no reiniciarse, o reiniciarse bajo una carga excesiva.
Retire la broca aproximadamente un metro del fondo, agregue la varilla, luego bájela de nuevo y reinicie según la Regla Tres.
Regla cinco: Retírelo lentamente y siga bombeando.
La salida de un pozo profundo no es simplemente el proceso inverso al de entrada. A medida que la sarta de perforación asciende, actúa como un pistón dentro del pozo: el movimiento ascendente crea un efecto de succión debajo de la broca, lo que reduce la presión y puede arrastrar fluidos de la formación, roca suelta o material no consolidado hacia el interior del pozo. Este efecto de succión es más intenso en la parte inferior del pozo, donde el espacio anular es menor y la broca y el tubo de extracción de testigos generan la mayor restricción.
En formaciones fracturadas, no consolidadas o hinchadas, el uso de la sarta de perforación puede provocar el colapso de la pared del pozo tras la inserción de la sarta. La sarta sale intacta, pero lo que queda es un pozo colapsado que debe perforarse de nuevo.
La solución: tire lentamente —más despacio de lo que cree necesario— y mantenga la bomba de lavado en funcionamiento durante todo el trayecto. El flujo continuo de lavado llena el espacio que deja libre la sarta ascendente, evitando la caída de presión que provoca el efecto de succión. En formaciones especialmente sensibles, tire a media velocidad y no deje de bombear hasta que la broca esté en el collarín.
