Método de operación de martillos de fondo de pozo (DTH) para perforación rotativa por impacto
El método de perforación rotativa por impacto instala un martillo de fondo (DTH) entre el extremo inferior de una sarta de perforación giratoria y el conjunto de extracción de núcleos/perforación, de manera que los pulsos de impacto, la carga axial de la broca y el par de torsión de la sarta actúan simultáneamente sobre la broca, permitiendo tanto la perforación como la recuperación de núcleos. Este método se originó en Europa a principios del siglo XIX. China inició la investigación en 1958 y su desarrollo se aceleró en la década de 1970. Sus principales ventajas son el aumento sustancial de la velocidad de perforación en roca dura, un mayor avance por pasada, una menor desviación del pozo y costos de perforación significativamente más bajos. La perforación rotativa por impacto se realiza con dos tipos de martillos: martillos hidráulicos (DTH accionados por fluido de perforación) y martillos neumáticos (DTH accionados por aire comprimido). A continuación, nos centraremos en el método de perforación rotativa por impacto hidráulico.
Sistema de perforación rotativa por impacto con lodo. En un sistema de perforación con lodo, una bomba de lodo envía fluido de perforación a través de la sarta de perforación hacia el martillo, el cual acciona un martillo hidráulico que transmite impactos al tubo de núcleo interno y a la broca. La sarta de perforación gira y se lastra mediante la plataforma para proporcionar torque y carga axial. Este método puede combinarse con herramientas de extracción de núcleos con cable, en cuyo caso se denomina perforación rotativa DTH con cable y lodo. Antes de comenzar la perforación, el martillo accionado por lodo y el tubo de núcleo interno (suspendido por el cabezal de recuperación de cable) se bajan desde la superficie al barreno. A continuación, se bombea fluido de perforación a la sarta de perforación para accionar el martillo y realizar la perforación y la extracción de núcleos. Al finalizar la perforación, se utiliza un cable de acero fino y una herramienta de recuperación, operados por un cabrestante específico, para recuperar el martillo y el tubo de núcleo interno a la superficie.
Tipos de martillos hidráulicos y selección de brocas. Los martillos hidráulicos son las principales herramientas para la perforación rotativa por impacto. Según su principio de funcionamiento, se clasifican en tres tipos: de acción directa, de doble efecto y de acción inversa. Según su frecuencia de impacto, se dividen en dos categorías: martillos de alta frecuencia (superior a 40 Hz), que pueden utilizarse con brocas de diamante y se basan principalmente en la rotación con el impacto como mecanismo auxiliar de rotura (a menudo denominado perforación rotativa por impacto con lodo); y martillos de baja frecuencia (inferior a 40 Hz), que suelen utilizarse con brocas de aleación dura o de carburo, y que se basan principalmente en el impacto con la rotación como acción auxiliar (comúnmente denominado perforación rotativa por impacto con lodo).
