Las seis maneras en que un trabajo de DTH puede salir mal: Análisis de accidentes desde el fondo del agujero.
La perforación DTH neumática es diez veces más rápida que los métodos convencionales en roca dura. Esa velocidad es su principal atractivo. Pero el mismo impacto de alta frecuencia que la hace rápida también la hace implacable cuando algo sale mal. Un accidente con DTH no se desarrolla lentamente: ocurre a cincuenta golpes por segundo, y cuando uno se da cuenta, el daño ya está hecho.
Aquí te mostramos las seis maneras en que una instalación de DTH puede fallar, qué causa cada una y qué hacer antes y después.
1. Fractura en cabeza de martillo: rotura por fatiga en el hombro de la espícula.
La cabeza del martillo casi siempre se rompe en el mismo punto: la transición de diámetro justo encima de la sección estriada. Se trata de una concentración de tensión geométrica: donde cambia la sección transversal, se acumula la tensión. También es donde la broca transmite el par a través de las estrías, lo que añade tensión cortante a la carga de impacto axial.
Dos factores hacen que la cabeza de un martillo supere su límite de fatiga. El primero es una mala fabricación: acero de baja calidad, tensiones residuales del mecanizado, resistencia a la fatiga insuficiente. El segundo son las condiciones de operación: una presión de avance excesiva que dobla la cuerda y amplifica la vibración, o perforar a través de transiciones de materiales blandos a duros donde el par fluctúa constantemente.
La prevención comienza con la compra a un fabricante que pueda demostrar su calidad. Luego, se trata de disciplina en la perforación: reducir los parámetros al entrar en terrenos fracturados o heterogéneos, comenzar con una alimentación ligera cuando se desconoce la formación y disminuirla en capas blandas donde los insertos pueden penetrar demasiado y generar un par de torsión excesivo.
Dos medidas de seguridad prácticas: utilice un martillo con un manguito de retención para que la cabeza rota no caiga al fondo, y si la cabeza se rompe, sáquela inmediatamente antes de que se atasque permanentemente.
2. Rotura de la inserción: el borde exterior va primero.
En la perforación normal, el desgaste de los insertos es gradual. La mayoría de las fallas de los insertos se producen por rotura repentina, y los insertos situados en el extremo exterior de la cara de la broca son los más vulnerables. Estos soportan la mayor carga de impacto, el contacto más abrasivo con la pared del orificio y la mayor tensión de flexión.
Las causas se dividen en tres categorías: formación del terreno (duro, fracturado o mixto), parámetros de perforación (exceso de avance, excesiva velocidad de rotación) y operación (avance errático, rebotes, disparos en vacío).
La prevención se basa en la disciplina estándar: alimentación ligera al inicio, parámetros reducidos en terrenos difíciles, presión de alimentación suave y constante y, lo más importante, elegir una broca cuyo grado de inserto y diseño de la cara coincidan con la formación. Un inserto que se rompe en una formación para la que no fue diseñado no es un problema de calidad, sino de selección.
3. Obstrucción por martillo: los residuos que provienen de sus propias tuberías.
Esto es vergonzoso porque es totalmente culpa mía.
Las tuberías de perforación nuevas presentan óxido, cascarilla de laminación y residuos de fabricación en su pared interior. Al entrar en funcionamiento el aire comprimido, estos residuos se desprenden y se desplazan a lo largo de la sarta, directamente hacia la parte superior del martillo. Se acumulan contra los conductos de aire y la válvula de retención, restringiendo o bloqueando el flujo de aire.
La solución es sencilla y a menudo se pasa por alto: limpie cada tubería antes de introducirla en el pozo. Sopléela con aire comprimido. Si la tubería es nueva, cepille el orificio con un cepillo de alambre o utilice un hisopo de limpieza. Limpie también las líneas de aire superficiales, especialmente las válvulas y los codos donde se acumulan los residuos.
4. Reflujo: la diferencia de presión que succiona los recortes.
Este es el modo de fallo más insidioso del DHT porque ocurre incluso cuando el martillo no está funcionando.
Cuando el orificio contiene virutas espesas y viscosas y el martillo se detiene, se genera un diferencial de presión. Si la válvula de retención no sella correctamente o si las holguras internas están desgastadas, este diferencial de presión succiona las virutas hacia atrás, a través de los espacios internos del martillo, hacia el pistón y las holguras de las estrías. Las virutas se compactan. El pistón se atasca. Las estrías se bloquean. Los orificios de escape se obstruyen.
La causa principal suele ser una válvula de retención desgastada o dañada, o holguras entre el pistón y el cilindro que ya no sellan correctamente. La prevención consiste en la inspección: revise la válvula de retención antes de cada viaje, compruebe las holguras del pistón y del cilindro según el programa de mantenimiento y reemplace las piezas desgastadas antes de que provoquen reflujo.
Una solución más sofisticada para perforaciones profundas: instalar una válvula de flotador a una distancia de 150 a 200 metros de la tubería. La válvula de flotador se cierra cuando baja la presión del aire, impidiendo el flujo inverso que empuja los detritos hacia el martillo.
La respuesta inmediata ante una restricción del flujo de aire es mover la cuerda vigorosamente hacia arriba y hacia abajo para eliminar la obstrucción. Si esto no funciona, tire de la cuerda e inspeccione; no siga forzando el aire en un martillo bloqueado.
5. Envoltura de anillos de barro: el estrangulamiento lento
En condiciones húmedas, los recortes no se desprenden fácilmente. Se adhieren a la sarta de perforación, a la pared del pozo y al cuerpo del martillo. Se forma un anillo de recortes compactados. El espacio anular se reduce. Los recortes que antes fluían libremente ahora se acumulan contra el anillo. Este anillo se convierte en una capa de lodo, que finalmente sella completamente el espacio anular. La sarta queda atascada.
El mecanismo es progresivo: cada ciclo de circulación deja un poco más de material en el anillo, y este hace que el siguiente ciclo sea menos eficiente. Para cuando alguien nota que la circulación se está deteriorando, la acumulación ya se está formando.
La prevención consiste en mantener limpio el espacio anular: un volumen de aire adecuado, un enjuague fuerte y regular, y prestar atención al flujo de retorno. Si el retorno disminuye, enjuague con fuerza antes de que se detenga por completo.
6. Atascados y enterrados: la formación contraataca.
El modo de fallo final es el más costoso: la cuerda se atasca, y cuanto más tiempo permanezca así, más se atascará.
Entre los factores de formación se incluyen rocas fracturadas o falladas que se derrumban en el pozo, y capas acuíferas que provocan la hinchazón y desintegración de las lutitas. Los factores técnicos incluyen la vibración de alta frecuencia que afloja la pared del pozo, el aire a alta velocidad que erosiona la roca inestable y la ausencia de fluido de soporte en la perforación con aire comprimido.
Cuando las paredes empiezan a ceder, la secuencia es predecible: los bloques se caen, el martillo se atasca y, si el agujero se derrumba, el martillo queda enterrado.
La escala de respuesta es gradual. Comience con la observación: observe el flujo de retorno, el torque y los cambios en la penetración. Mantenga la sarta en movimiento: realice viajes cortos y frecuentes, con movimientos regulares hacia arriba y hacia abajo para evitar el asentamiento. Ante el primer indicio de problema, deténgase y soluciónelo. Use la inyección de espuma para extraer los recortes más pesados. Realice un viaje corto para verificar el estado de la pared del pozo. Si el pozo no se mantiene abierto, cambie de táctica: perforación con espuma, fluido de soporte de pared o revestimiento. Como último recurso, fresado para liberar una sarta atascada.
El patrón
La perforación DTH es rápida, pero exige atención y castiga la negligencia. Los seis tipos de accidentes tienen algo en común: casi todos se pueden prevenir con inspección, limpieza y disciplina en la perforación. El martillo que falla debido a residuos en una tubería sucia, una válvula de retención desgastada o una presión de alimentación excesiva no es mala suerte. Son el resultado previsible de omitir pasos en la perforación.
