Aire Reverso

C U R SOSistema Perforación Aire Reverso RECURSOS HUMANOS JUNIO 2005 Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso INDICE: CURSO SISTEMA PERFORACION AIRE REVERSO Modulo 1.Capítulo 1.Capítulo 2.Capítulo 3.Capítulo 4.Modulo 2.Capítulo 1.Capítulo 2.Modulo 3.Capítulo 1.Capítulo 2.Modulo 4.Capítulo 1.Capítulo 2.Capítulo 3.Modulo 5.Operación aire reverso Introducción Conceptos y definiciones Test de perforabilidad Características de los equipos de aire reverso Secuencia de operación aire reverso Diagrama de flujo – manual de procedimientos PGI 7511 Secuencia de operación Operaciones asociadas Muestreo. Ciclón, cuarteador Determinación del peso del cutting por metro de sondaje. Recuperación Parámetros operacionales Selección de la herramienta de perforación Determinación compresor de aire Desgaste y evaluación de triconos. Imágenes Glosario 3 3 4 9 17 25 25 41 51 51 55 58 58 61 66 85 Recursos Humanos, Capacitación JD/jrp Junio 2005 2 /90 Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso Modulo 1 Capítulo 1 Operación aire reverso Introducción La necesidad de establecer técnicas para la construcción de pozos es fundamental para el desarrollo humano, considerando los beneficios que se consiguen mediante este tipo de técnicas. Por ejemplo, el agua subterránea, en muchos lugares del planeta es la principal fuente que existe para el abastecimiento de este vital recurso. Por esta razón las diversas técnicas de perforación de pozos han sido seguramente una de las actividades de mayor trascendencia para que muchos pueblos, ciudades o países puedan desarrollarse adecuadamente con el recurso de agua que necesiten. Otras aplicaciones sin duda son, la exploración minera y extracción de recursos no renovables como el petróleo y el gas natural. Recursos Humanos, Capacitación JD/jrp Junio 2005 3 /90 con un fluido o lodo que circula continuamente. tiene que ver principalmente con el sistema de perforación que se utilice. Capacitación JD/jrp Junio 2005 4 /90 . radicando esta decisión en las siguientes variables: • • • El tipo de terreno a perforar Del plazo disponible Las especificaciones técnicas Capítulo 2 Conceptos y definiciones Para aclarar conceptos. previamente se describirá la perforación por rotación directa. Esta consiste en perforar un pozo. mediante la acción rotatoria de un tricono.Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso Las diferencias entre los diversos métodos utilizados para la construcción de pozos profundos. Recursos Humanos. llamados cutting. removiendo los fragmentos de material perforado. removiendo material fragmentos perforado. Convencionalmente. sistema Rotary y DTH (Down the Hole) La rotación directa consiste en perforar un pozo los mediante la de acción rotatoria de un tricono. llamados cutting con un fluido o lodo que circula continuamente.Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso Perforación por rotación directa La rotación directa y rotación inversa. utiliza triconos y martillos de fondo. el fluido o lodo de perforación es bombeado desde la superficie por Recursos Humanos. Capacitación JD/jrp Junio 2005 5 /90 . El método rotación inversa. El tricono va en el extremo inferior de la sarta de tuberías o barras de perforación. Este fluido puede ser lodo (agua) o principalmente aire comprimido que se inyecta a medida que el tricono penetra en los materiales de la formación geológica. difieren esencialmente en el sentido de circulación del lodo inyectado. Perforación con circulación inversa Este método se implementa invirtiendo la circulación del flujo de perforación. Los sólidos removidos por la perforación son decantados o colados mediante embudos de malla. En este caso el fluido de perforación con su carga de fragmentos y/o cutting. Así el fluido retorna al pozo por flujo gravitacional a través del espacio anular que rodea la tubería. ascendiendo a la superficie y arrastrando el material perforado. fluye verticalmente por el espacio anular alrededor de la tubería a medida que se inyecta fluido al pozo. se desliza hacia arriba por dentro de la tubería de perforación y es descargado por la bomba al foso de sedimentación. Capacitación JD/jrp Junio 2005 6 /90 . La resistencia al colapso del pozo se obtiene mediante la presión hidrostática del fluido de perforación dirigida radialmente hacia afuera. hasta alcanzar el fondo del pozo y atrapar nuevamente cutting que vuelven a entrar a la tubería de perforación. El lodo. para luego ser conducido hasta un foso de sedimentación y de ahí a otro de reserva. Al llegar al fondo. a diferencia del método rotatorio convencional.Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso una bomba de lodos hacia el fondo de la perforación a través de la tubería. es expulsado por las boquillas o nozzles que posee el tricono. Recursos Humanos. donde es succionado por la bomba e inyectado al fondo del pozo nuevamente. el fluido de perforación puede definirse como una agua lodosa que rara vez se le agregan aditivos para aumentar la viscosidad. Recursos Humanos. el nivel del fluido se mantiene a nivel del suelo en todo momento. Perforadora de circulación inversa marca Tamrock-drilltech modelo Para prevenir la socavación del pozo. la presión hidrostática más la inercia de la porción que se desplaza hacia abajo mantienen la estabilidad de la pared y la erosión no constituye problema porque la velocidad del fluido es baja en el espacio anular. El foso de sedimentación deberá tener por lo menos un volumen de tres veces el de la perforación. Capacitación JD/jrp Junio 2005 7 /90 .Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso Más que un lodo de perforación. Recursos Humanos. También hay bombas que tienen eyectores que evitan que los fragmentos pasen a través de la bomba misma. con aberturas de impulsores grandes. Ausencia de arcilla o cantos rodados Nivel de agua a unos 3 metros o más de profundidad. Capacitación JD/jrp Junio 2005 8 /90 . Las condiciones favorables de este método son tales como: • • • Presencia de formaciones de limo. arena o arcilla suave.Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso El caudal de agua utilizado de circulación comúnmente es de 1. Se utiliza una bomba centrífuga que no atasque las cortaduras.900 litros por minuto. La optimización usualmente requiere cambios inversamente proporcionales entre estas dos variables. Capacitación JD/jrp Junio 2005 9 /90 . la otra disminuye. " Esta combinación o calibración es una Constante " Recursos Humanos. esto significa que mientras una aumenta.Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso Capítulo 3 Test de Perforabilidad El Test de Perforabilidad busca definir los valores combinados de las RPM y el Peso sobre el tricono o corona (WOB) que maximicen la Razón de Penetración (ROP = Rate on Penetration) Rpm y peso sobre el Bit La velocidad de rotación y el peso sobre el bit (tricono o corona) debe aumentarse cuidadosamente previniendo el desgaste prematuro del bit y la desviación no esperada del pozo. se muestra a continuación una tabla con los pesos y velocidades para diferentes diámetros de bit en formaciones geológicas de dureza mediana y suave. Pesos y velocidades de rotación para triconos en formaciones suaves y medias.61/2 77/8 83/8 – 83/4 91/2 – 97/8 11 121/4 70 70 70 70 70 70 65 65 65 65 65 65 55 55 55 55 55 55 Limestone Dolomite (Calizas. Recommended Weight and Speed for Typical Insert BIT in Medium Soft Formations Formation BIT Diameter (inches) Rotary Speed (rpm) Shale (Esquistos) High Speed / Low Weight Weight on Bit (1000 lb) 15-16 23 27-28 30-32 33 34 20 – 21 31 34 –35 38 – 40 43 47 20 – 21 31 34 – 35 38 – 40 43 47 Low Speed / High Weight Rotary Speed (rpm) 55 55 55 55 55 55 45 45 45 45 45 45 40 40 40 40 40 40 Weight on Bit (1000 lb) 20-21 32 34-36 39-40 44 44 27 –28 39 42 – 44 48 – 49 50 53 25 –26 35 39 – 40 44 – 45 50 54 61/4 . Dolomita) 61/4 – 61/2 77/8 83/8 – 83/4 91/2 – 97/8 11 121/4 Unconsolidated Shales. Capacitación JD/jrp Junio 2005 10 /90 . y arenas) 61/4 – 61/2 77/8 83/8 – 83/4 91/2 – 97/8 11 121/4 Recursos Humanos. Calizas. and sands (Esquistos sin consolidar.Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso De manera de comprender adecuadamente este concepto. Limestones. Capacitación JD/jrp Junio 2005 11 /90 . Es altamente conocido por los perforistas que el peso sobre el bit es quizás el parámetro más importante para perforar un pozo. como ejemplo la acción cortadora de los bit para formaciones suaves. puede disminuir este efecto aunque formaciones bastante inclinadas o que alternen capas suaves con duras pueden desviar el pozo incluso a bajos valores de WOB. Nota: Weight on Bit = Peso sobre el bit. pues pesos de hasta 10. si bien el peso excesivo puede resultar en desviación. especialmente si el bit empieza a embotarse. pueden adaptarse a velocidades por encima de las 250 y 300 rpm.000 lb/pulg de diámetro del bit. han aumentado la capacidad de los bit incluso en formaciones duras. cada formación responde diferente al valor de estas dos variables. aumentará la desviación del pozo.Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso Como primera conclusión.Ejemplos de Tipos de Bits En cuanto al aumento de peso. Recursos Humanos. sin embargo un adecuado arreglo del BHA (botellas-estabilizadores). con el consabido incremento en el desgaste de los dientes del tricono . pero los nuevos avances en dientes y rodamientos. deben usarse para superar la resistencia compresiva de la roca. Nota: Rate on Penetration = Razón de Penetración Drill ability test = Test o prueba de habilidad de perforación ¿Cuándo realizar el Procedimiento? 1 2 3 Al comenzar la vida de un tricono o corona nueva Al encontrar cambios litológicos Al ocurrir una reducción drástica o brusca en la ROP (ROP = Razón de Penetración) Monitor de perforación en maquinas de 3ª generación Recursos Humanos. que buscan definir los valores combinados de RPM y WOB que maximicen el ROP.Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso Así el peso sobre el bit y las revoluciones a las que debe girar para obtener la mayor penetración en las formaciones son determinadas principalmente a partir de pruebas de perforabilidad. Capacitación JD/jrp Junio 2005 12 /90 . llamadas drill ability test. Capacitación JD/jrp Junio 2005 13 /90 . WOB. Esta será las RPM seleccionada. esto determinará si la formación ha cambiado o no. redundaran en la optimización del Bit y de la perforación de la formación. 1 lb = 0. WOB = Peso sobre bit Anotar el tiempo demorado para perforar con un determinado peso. Seleccionar el WOB que produjo la máxima ROP. Paso 5 Paso 6 Paso 7 Paso 8 Paso 9 Paso 10 Recursos Humanos. Graficar RPM vs. Graficar el tiempo en segundos vs. mantener este WOB constante y repetir la prueba variando las RPM. la última prueba se hace con los mismos parámetros de la primera.454 Kg Paso 3 Paso 4 Anotar el largo de la Columna perforada en el tiempo del paso (2). Paso 2 incrementando el peso en intervalos de 5. ROP y seleccionar las RPM que produjeron la máxima ROP. WOB. Graficar ROP vs.500 kg).000 lbs (2.Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso El procedimiento consta de los siguientes pasos: Mantener RPM constante y seleccionar un WOB cercano al Paso 1 máximo permisible del diseño. Estos valores de RPM y WOB obtenidos. De los datos obtenidos en los pasos (2) y (3). Repetir los pasos (2) y (3) por lo menos cuatro veces. calcular la ROP en pies/hora. 5 29.000 libras.0 Según los resultados de la prueba.8 30.50 ROP (Calculadas) 30.4 20.60 0.0 31.48 0.50 0. el WOB que produjo la mayor ROP es 40.Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso Ejemplo: En una prueba se obtuvieron los siguientes resultados WOB (Libras x 1000) 50 45 40 35 30 50 Tiempo (Seg) 59 62 68 74 78 60 Largo (pies) 0.50 0.8 23. al ver las graficas: Recursos Humanos.45 0. Capacitación JD/jrp Junio 2005 14 /90 . Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso Se puede constatar que el máximo de ROP se presenta a las 40. Ahora manteniendo constante este peso y variando la velocidad de rotación se obtienen los siguientes datos: RPM 100 90 80 70 60 100 Tiempo (Seg) 70 65 60 64 69 72 ROP (Obtenidas) 25.0 28.1 26.1 25.7 27.000 lbs de peso sobre el tricono.0 Recursos Humanos.7 30. Capacitación JD/jrp Junio 2005 15 /90 . es que los valores óptimos de las dos variables o parámetros de peso y rotación combinados son: • • WOB = 40. el punto más alto en la razón de penetración.000 libras RPM = 80 revoluciones por minuto Con una razón de penetración máxima obtenida (ROP) de: 30 pies/ hora o 9 metros/hora Recursos Humanos. Así la conclusión. Capacitación JD/jrp Junio 2005 16 /90 . se presenta en 80 revoluciones por minuto.Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso Al graficar ROP vs. RPM. La perforación diamantina se utiliza tanto en superficie como en interior mina. Recursos Humanos.600 revoluciones por minuto. La perforación Rotary se caracteriza por requerir de una muy buena capacidad de empuje y rotación a diferencia de la perforación DTH.Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso Capítulo 4 Características de los equipos de aire reverso En las sondas para perforación de circulación reversa existe la posibilidad de perforar tanto con martillo de fondo (DTH = down the hole). para la obtención del testigo. Sin embrago. como con tricono (ROTARY). Capacitación JD/jrp Junio 2005 17 /90 . como genera un corte cilíndrico hueco. donde el empuje y la rotación son considerablemente menores. Además. mientras que el aire reverso siempre ha sido principalmente de superficie. no requiere de mucho empuje. en el rango de las 800 hasta las 1. con un motor de menor potencia. trabaja a altas revoluciones. Diferencia con equipo diamantino El equipo diamantino es básicamente más pequeño. por los malos resultados desde el punto de vista de la calidad de la información de la muestra cuando se ha utilizado en minas subterráneas. Recursos Humanos. Capacitación JD/jrp Junio 2005 18 /90 . Condiciones e innovaciones Geográficamente.000 mts. Cada mil metros de altura. los yacimientos se encuentran distribuidos desde los pocos metros sobre el nivel del mar a alturas extremas de 5.500 mts. de altura. puesto que los equipos de circulación reversa lo que entregan es un polvo. está muy restringido por la contaminación que pueda provocar. la eficiencia mecánica de los motores petroleros puede disminuir hasta en un 50% y en el caso de los compresores entre un 40% y 45%. Para minimizar tal impacto se ha tenido que hacer perforación húmeda.Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso En interior mina. porque a mayor altura hay menor cantidad de aire y la capacidad de los equipos se ve mermada respecto a su condición normal de operación. con agua y eso genera que la calidad de la muestra sea bastante deficiente. sobre el nivel del mar. por lo tanto. la eficiencia mecánica disminuye en 10%. Motor Diesel Compresor de 45 m³/min. en un proyecto ubicado a 5. sobre los 2000. Esto influye de manera importante en los equipos. Otros desarrollo importante en circulación reversa lo constituye el sistema de entubado continuo.Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso Por este motivo. Todo ello se suma a los avances en los diversos materiales empleados en ambos tipos de perforación. con profundidades máximas de 675 metros. especialmente en circulación reversa.000 m mensuales. Los rendimientos normales. Capacitación JD/jrp Junio 2005 19 /90 . asegurando así mejores rendimientos y obteniendo un barrido más eficiente de la muestra. están en el orden de los 3. esta tecnología es aplicable en perforaciones con presencia de agua. una de las principales innovaciones.000 m mensuales. existiendo proyectos en los cuales se puede llegar a perforar a razón de 6. lo que es contra-restado con estos implementos. Hoy día. toda vez que el líquido también implica una pérdida de eficiencia por la contra presión que genera una columna de agua.000 a los 4. Asimismo. que evita que los pozos se derrumben en zonas de condición no consolidada. en circulación reversa las profundidades típicas que se perforan en Chile son de hasta 400 mm como media. Los diámetros más comunes van desde 5 3/4" a 5 1/8". lo que permite compensar la pérdida de eficiencia de los compresores. Recursos Humanos. es la utilización de compresores auxiliares y boosters. dependiendo del tipo de roca y en función del proyecto. 5 milímetros) NQ (47. según las últimas indicaciones asciende a 600. hoy en días se están perforando pozos de una profundidad de hasta 1. Los diámetros de testigo normales con los que se trabaja son: • • • HQ (63.6 milímetros) BQ (36. Este método de perforación es muy versátil.000 metros año para la circulación reversa.5 milímetros). Los diámetros de los barrenos varían entre las 2" y las 17 1/2" (50 a 444 mm).600 m. Recursos Humanos. ya que con grandes equipos son capaces de ejercer elevados empujes sobre la boca del tricono. ya que abarca una amplia gama de rocas. donde comenzó su aplicación.Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso En el caso de la diamantina las profundidades que se alcanzan son muy variadas. Perforación con tricono La perforación con tricono fue desarrollada en el campo del petróleo desde 1907 al aplicar el aire comprimido como fluido de evacuación del detritus formado durante la perforación. En cuanto al tamaño del mercado de sondajes. siendo el rango más frecuente en minería a cielo abierto de 6" a 12 1/4" (152 a 311 mm). pero el promedio deber ser del orden de los 600 m.000 m al año en el caso de la diamantina y 900. La perforación rotativa con triconos es las más extendida en estos tiempos. Capacitación JD/jrp Junio 2005 20 /90 . hasta las muy duras. desde las muy blandas. en las grandes operaciones los equipos se desplazan poco. ya que éstas pueden soportar mayores cargas y transmitir menor presión al suelo en desplazamiento. una columna de barras o tubos. Los factores que influyen en la elección de un tipo u otro son las condiciones del terreno y el grado de movilidad requerido. El principal inconveniente del montaje sobre orugas es su baja velocidad de traslación.Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso Las perforadoras rotativas están constituidas principalmente por una fuente de energía. por lo que si la máquina debe perforar en varios bancos un de la explotación. Sin embargo. distantes entre si. que transmiten el peso. ya que perforan un gran número de barrenos en reducido espacio. Hay dos sistemas de montaje para las perforadoras rotativas: sobre oruga o sobre neumáticos. es más aconsejable seleccionar equipo montado sobre camión cuya velocidad media de desplazamiento es diez veces superior. Recursos Humanos. individuales o conectados en serie. Capacitación JD/jrp Junio 2005 21 /90 . la rotación y el aire de barrido a una boca con dientes de acero o insertos de carburo tungsteno que actúa sobre la roca. La mayoría de las grandes perforadoras van montadas sobre orugas planas. a su vez. Martillo en cabeza Este sistema de perforación se puede calificar como el más clásico o convencional y aunque su empleo por accionamiento neumático se vio limitado por los martillos en fondo y equipos rotativos. cuando este sistema evolucionó y pasó a usarse en forma extensiva.Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso Perforación a rotopercusión Este sistema es el más clásico en perforación y su aparición en el tiempo coincide con el desarrollo industrial del siglo XIX. Este hecho unido a la aparición de la dinamita constituyeron los acontecimientos decisivos en el vertiginoso desarrollo del arranque de rocas en minería y obras públicas a finales del siglo pasado. en la ejecución del túnel de Mont Cenis en 1861. la aparición de los martillos hidráulicos en la década de los setenta ha hecho resurgir de nuevo este método complementándolo y ampliándolo en su campo de aplicación. Recursos Humanos. transmite la energía al fondo del barreno por medio de un elemento final (boca). Pero fue con la energía. en cabeza o en fondo. El principio de perforación de estos equipos se basa en el impacto de una pieza de acero (pistón) que golpea a un bit que. Capacitación JD/jrp Junio 2005 22 /90 . Las primeras máquinas prototipos de Singer (1838) y Couch (1848) utilizaban aplicación comprimido vapor posterior como para del fuente su aire de accionamiento. Los equipos de rotopercusión se clasifican en dos grandes grupos según dónde se encuentre colocado el martillo. En la actualidad. Capacitación JD/jrp Junio 2005 23 /90 .Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso Martillo de fondo Estos martillos fueron desarrollados en 1951 por Stenuick y desde entonces se han venido utilizando con una amplia difusión en explotaciones a cielo abierto. La perforación a rotopercusión se basa en la combinación de las siguientes acciones: 1. La extensión de este sistema a trabajos subterráneos es relativamente reciente ya que fue a partir de 1975 con los nuevos métodos de barrenos largos y de cráteres invertidos cuando se hizo popular en ese sector. Empuje: para mantener en contacto el útil de perforación con la roca se ejerce un empuje sobre la sarta de perforación. Perforadoras de barrenos largos en abanico en el método de cámaras por subniveles. Recursos Humanos. etc. Percusión: Los impactos producidos por el golpe del pistón originan unas ondas de choque que se transmiten a la boca a través del varillaje (en el martillo en cabeza) o directamente sobre ella (en el martillo en fondo). Rotación: Con este movimiento se hace girar la boca para que los impactos se produzcan sobre la roca en distintas posiciones. 2. Jumbos para excavación de túneles y galerías. 3. por cámaras y pilares. Barrido: el fluido de barrido permite extraer el detritus del fondo del barreno. debido al fuerte desarrollo de los equipos hidráulicos con martillo en cabeza. Perforadoras de barrenos largos para sistemas de cráteres invertidos y cámaras por banqueo. 2. 4. Los equipos de perforación que más se utilizan en labores de interior son los siguientes: 1. explotación por corte y relleno. en competencia con la rotación. 3. en obras de superficie este método de perforación está indicado para rocas duras. las normas más estandarizadas son: acero ASTM 519 calidad 4140 (acero carbono. Capacitación JD/jrp Junio 2005 24 /90 . Lo más importante que tiene que tener en cuenta un usuario de perforación es que el proveedor de estos elementos sea una industria por lo menos con certificación ISO 9001:2000 (sistema de gestión de calidad) y un servicio post venta en terreno.Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso Aceros de perforación En la perforación rotativa. ya sea adaptador de barra con cabezal. son: 1. barras. cromo. entre los más conocidos. para un mejoramiento continuo de sus rendimientos. molibdeno). níquel. las variables que se deben tener en cuenta para una buena elección de la columna de perforación. Propiedades de las rocas 2. Aleación de los aceros resistentes. con tricono. con hardfacing y anillos rotatorios. estabilizador o adaptador de barra. Recursos Humanos. Profundidad de los pozos 5. ya que así se asegura de hacer un desarrollo de estos elementos en su faena. como una columna fabricada a la medida de su faena. Litología del terreno 3. cromo. molibdeno). en cuanto a la calidad de los aceros. carburo de tungsteno. 4340 (acero carbono. entre otros. carburos de vanadio. También hay que tener presente los elementos de recubrimiento anti-desgaste como el carburo de cromo. Cabe mencionar que el desarrollo de estos elementos viene de la industria petrolera. Abrasividad 4. Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso Modulo 2 Capítulo 1 Secuencia completa perforación aire reverso Diagrama de flujo – procedimiento PGI 7511 Con el objetivo de comprender paso a paso. Capacitación JD/jrp Junio 2005 25 /90 . El Jefe de Turno y el Perforista son responsables de ejecutar los trabajos de perforación aire reverso. nos basaremos en el Manual de Procedimientos preparado por GBB y que se detalla a continuación en el procedimiento de gestión integrado PGI 7511. El Jefe de Faena es responsable de hacer cumplir las normas de seguridad y cuidado del medio ambiente y que el proceso de aire reverso se desarrolle adecuadamente y de acuerdo a lo establecido en este procedimiento. que cumpla y exceda las expectativas del cliente. 3. para la recuperación de muestras. Recursos Humanos.A. Alcance Este procedimiento es aplicable a todos los servicios de sondaje mediante el proceso aire reverso el cual se caracteriza por el uso de martillos (bits) o triconos como herramientas de perforación. Objetivo El propósito de este procedimiento es especificar los requerimientos mínimos para el control del proceso aire reverso de Geotec Boyles Bros S. El Ayudante de Perforista es responsable de colaborar y seguir las instrucciones del Perforista o Jefe de Turno. a fin de asegurar un servicio seguro y eficiente.. 4. Responsabilidades 1. El Gerente de Operaciones es responsable de la aprobación de este procedimiento y de velar por su cumplimiento. 2. utilizando el equipo y herramientas de sondaje en forma correcta y de acuerdo con lo establecido en este procedimiento. en donde el tubo exterior traslada el aire comprimido desde el compresor hacia la herramienta (HTA) y el empuje y la rotación desde la unidad de rotación de la sonda hasta el martillo (bit) o tricono. y por el tubo interior.: Bits (martillos o triconos). Recursos Humanos. Ej. El Prevencionista es responsable de velar por el uso adecuado y mantención de los elementos de protección personal y que las actividades del proceso sean ejecutadas según las normas de prevención de riesgos y protección del medio ambiente. cutting o recortes. mediante la acción de retorno del aire comprimido hacia el ciclón. Pueden ser martillos de percusión o triconos de rotación. Cutting: Partículas de roca producidas en un pozo debido a la acción abrasiva o de percusión de la herramienta de corte. Bit: Herramienta utilizada para perforar por abrasión y percusión. Tricono: Herramienta de rotación utilizada para perforar por trituración o molienda. establecidas en el Programa de Prevención de Riesgos (PCR). prevenir pérdidas de agua y para reducir el diámetro del pozo cuando se desea continuar el sondaje con un diámetro de barra inferior. Capacitación JD/jrp Junio 2005 26 /90 . se traslada la muestra hacia el exterior. Definiciones Barra aire reverso: Es un conjunto de tubos (interior y exterior). Revestimiento: Cañería que sirve para proteger las paredes del sondaje en casos de derrumbes en sobrecarga.Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso 5. con lo cual se recuperan las muestras en forma de cutting. con la cual se recuperan las muestras en forma de polvo. n iv e la r y a n c la r la s o n d a In s ta la r c o m p r e s o r c ic ló n y c u a r te a d o r In c lin a r la to r r e d e la s o n d a S e le c c io n a r H e r r a m ie n ta s (H T A S ) In ic ia r p r o c e s o d e p e r fo r a c ió n 6 7 No ? Si 8 C o r r e g ir y c o n tin u a r p e r fo r a c ió n V e r ific a r in c lin a c ió n del pozo No 9 ? Si ¿ In c lin a c ió n c o r r e c ta ? A B (Ver continuación del diagrama de flujo en página 30) Recursos Humanos.Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso D E S C R IP C IO N D E L P R O C E S O FLU JO G R AM A In ic io 1 2 3 4 5 M o d ific a r p a r á m e tr o s de p e r fo r a c ió n P r e p a r a r P la ta fo r m a d e S o n d a je In s ta la r . Capacitación JD/jrp Junio 2005 27 /90 . rumbo y ángulo de inclinación del pozo. previa una inspección ocular de ella. más un equipo de apoyo y una camioneta de servicios. además de los accesorios (ciclón. JF/JT PE 3 4 Instalar compresor. levantar torre de la sonda de acuerdo al ángulo o inclinación del pozo requerida por el cliente. PE 2 Instalar la sonda en el rumbo indicado por el cliente. de modo que garantice un buen soporte en relación al peso de la sonda. por personal autorizado por el mandante. Instalar ciclón. Considerando: a. Verificar los aspectos de seguridad de la plataforma (ver manual PCR). Capacitación JD/jrp Junio 2005 28 /90 . permitiendo la ubicación del camión de apoyo y del combustible. Registrar recepción conforme en "Informe de Turno” sección observaciones. Chequear instalación.Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso Fase Descripción Recepcionar la plataforma de sondaje. El tamaño adecuado para acomodar la sonda y proveer el espacio suficiente para el perforista y su ayudante. En caso de ser necesario. c. Nivelar la sonda asegurando que las gatas hidráulicas queden apoyadas en un lugar sólido y seguro.) Responsable 1 JF / JT b. JF/JT PE JF/JT PE Significado de las siglas: AY Ayudante JT Jefe de Turno GE Geólogo (cliente) JF Jefe de Faena PE Perforista Recursos Humanos. Instalar cuarteador Desde la posición horizontal. acoplar un compresor auxiliar. Una muy buena nivelación. etc. comenzar perforación. Significado de las siglas: AY Ayudante JT Jefe de Turno GE Geólogo (cliente) JF Jefe de Faena PE Perforista Recursos Humanos. hacer circular el aire JT/PE comprimido y a continuación con la rotación del bit o tricono apoyado en el fondo del pozo.Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso Fase Descripción Seleccionar las herramientas de sondaje de acuerdo al diámetro de pozo especificado y características del terreno. la carga sobre el bit. la velocidad de avance y el caudal del aire comprimido o del fluido de circulación cuando corresponda 7 Modificar los parámetros de perforación cuando se presenten anomalías durante el proceso. Verificar constantemente las RPM. Capacitación JD/jrp Junio 2005 29 /90 . Responsabl e JF/JT PE 5 6 Primeramente instalar pipa en la boca del pozo (ver sección 8). cuando sea un requisito especificado por el Cliente. según las pautas proporcionadas en la sección 9 de este procedimiento PE 8 Verificar inclinación del pozo. JF/JT GE JT/PE 9 Corregir la inclinación del pozo cuando proceda y continuar perforando hasta alcanzar la profundidad especificada. Posteriormente. Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso A 10 P reparar e introducir lodo Si 11 ? No E xtraer y cuartear cutting ¿Presencia de hum edad o agua? 12 C orregir causas probables ? 13 V erificar profundidad del pozo ¿Porcentaje de recuperación de m uestra adecuado? B No ? Si R egistrar datos R etirar barras. Capacitación JD/jrp Junio 2005 30 /90 . herram ientas y equipos ¿Profundidad del pozo de acuerdo a lo especificado? 14 15 Fin Recursos Humanos. Responsable JT/AY JT/AY 12 13 Corregir las causas que puedan estar incidiendo en una baja recuperación de muestras. Si aún no es alcanzada la profundidad del pozo especificada. ciclón y cuarteadores. según lo requerido por el cliente. Verificar la profundidad del pozo. con especial atención en el cuidado del medio ambiente. es igual al peso del volumen teórico del pozo. Dejar la plataforma en las mismas condiciones en que fue recepcionada. Desinstalar la sonda para cambiar al pozo siguiente. Extraer las muestras y depositarlas cuidadosamente en las bolsas de embalaje. según lo establecido en el párrafo 13 de este procedimiento Retirar las barras y accesorios de perforación. Capacitación JD/jrp Junio 2005 31 /90 . La cantidad máxima de muestra o cutting. JF/JT PE/GE JF/JT PE JF/JT 14 15 Registrar los datos del proceso. esta fase requiere de la máxima atención. Así mismo retirar la pipa. Siendo el objetivo principal de la perforación aire reverso la de obtener muestras (o cutting) representativas de la roca. JF/JT PE/AY Significado de las siglas: AY Ayudante JT Jefe de Turno GE Geólogo (cliente) JF Jefe de Faena PE Perforista Recursos Humanos. Cuartear (clasificar) la cantidad de cutting requerida por el cliente. Desinstalar compresor. continuar el proceso desde la fase 9.Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso Fase 10 11 Descripción Preparar e introducir lodo al pozo (bombear) cuando exista presencia de humedad o agua en el pozo. además. 10. 6. 8. 9. Recursos Humanos. Capacitación JD/jrp Junio 2005 32 /90 . cascos y protección auditiva apropiados. Las roscas o hilos de las barras. deben asegurarse que: 1. Todo el personal bajo su responsabilidad esté equipado con la ropa de trabajo. No existan condiciones inseguras en el área de sondaje y pasillos o zonas de acceso. tengan el torque adecuado. Registrar en la hoja "Inspección de Elementos de Protección Personal ". el lugar para almacenar las barras. Exista un buen suministro de agua (cuando sea requerido) y que haya suficiente espacio para la maniobra segura del camión aljibe y camión para combustible. las herramientas sean las adecuadas. antes de iniciar las actividades de perforación. herramientas y accesorios estén adecuadamente lubricadas y libres de suciedad. El área de trabajo esté limpia y que todos los productos inflamables y grasas estén almacenados a una distancia segura de la sonda y debidamente señalizada. herramientas y accesorios sea el apropiado y el lugar para depositar el cutting sea el adecuado (incluyendo su embalaje). zapatos de seguridad (o botas). Existan los elementos adecuados para la nivelación de la sonda y equipos auxiliares. El lugar para la instalación de la sonda sea el adecuado. de que se ha instruido sobre los procedimientos básicos del Programa de Control de Riesgos (PCR). Que el área de los trabajos este debidamente delimitada con cinta y/o conos reflectantes. 3. 5. Las mangueras posean la malla y los estrobos de seguridad y que las conexiones estén en buenas condiciones.Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso Verificaciones previas a la instalación de la sonda El Jefe de Faena en conjunto con los Jefes de Turno y/o Perforistas. 2. 7. el suministro de agua sea suficiente. 4. Todos lo pernos de sujeción críticos. Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso Instalación de la pipa. En perforaciones Aire Reverso, por lo general se debe comenzar perforando con tricono de 7 1/4”, para luego instalar la pipa de 6” en la boca del pozo. Una vez que se ha instalado la pipa, se debe proceder a recubrir el espacio anular con yeso o cemento, con el fin de evitar la fuga del aire comprimido. Parámetros de control del proceso de perforación. El Perforista es responsable del control de los parámetros de operación y de su registro, siempre y cuando el equipo esté dotado de los instrumentos necesarios, con el fin de asegurar un óptimo rendimiento del bit o tricono y una máxima recuperación de polvo o cutting. Como estándar, se establecen tres parámetros de control fundamentales: 1. Velocidad de rotación 2. Peso o carga sobre el tricono o bit 3. Barrido (en algunos casos puede requerirse agua o espuma) Velocidad de rotación. El tipo de bit o tricono, la profundidad y diámetro del pozo, el diámetro y condición de las barras de perforación, el tamaño de los estabilizadores y fundamentalmente la formación rocosa, son aspectos que el Perforista debe considerar al seleccionar una determinada velocidad de rotación. a. Velocidades de Rotación de orientación para bits (Triconos) Formación rocosa Blanda Mediana Dura Muy dura RPM (*) 15 – 60 10 – 40 5 – 20 5 – 12 Avance o Penetración (Avance) Pies/hr Una primera aproximación se obtiene multiplicando las RPM por 2, lo que da el resultado en Pies / hr (**) Recursos Humanos, Capacitación JD/jrp Junio 2005 33 /90 Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso (*) Las rpm bajas correspondan a diámetros de bits entre 12” a 18” y las rpm más altas a diámetros de bits entre 4” a 6”. (**) Al multiplicar los pies/hr por 0,3048 se obtiene el avance o penetración expresado en m/hr. b. Velocidades de Rotación de orientación para triconos (con insertos de carburo de tungsteno) Formación rocosa Blanda Mediana Dura Muy dura (*) RPM (*) 50 – 150 50 – 120 50 – 90 40 – 80 Avance o Penetración (Avance) Pies/hr (**) 75 – 225 36 – 86 29 – 52 17 – 33 Las rpm bajas corresponden a diámetros de triconos entre 12” a 15” y las rpm más altas a diámetros de bits entre 4” a 6”. (**) Al multiplicar los pies/hr por 0,3048 se obtiene el avance o penetración expresado en m/hr. Peso o carga sobre el bit o tricono Un peso correcto sobre el bit o el tricono es tan importante como una correcta velocidad de rotación (RPM). A medida que aumenta la profundidad del pozo y se agregan nuevas barras de perforación, hay que reducir la presión de empuje para compensar el peso de las barras ya introducidas en el pozo y soplarlo por algunos segundos con el objeto de evitar contaminación de la muestra siguiente y atrapamiento de herramienta. ¡Importante! Cuando compruebe el manómetro de presión de avance recordar que se trata de una presión hidráulica, medida en PSI y no de un peso real en libras o kilogramos. La correlación entre presión hidráulica y peso en kgs. o libras varía de equipo a equipo, dependiendo del tamaño (diámetro) de los cilindros hidráulicos utilizados. Recursos Humanos, Capacitación JD/jrp Junio 2005 34 /90 Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso a. Valores de orientación del peso o carga total (mínima) sobre el bit. Peso total mínimo sobre el bit @ 250 PSI (*) Libras (lb) Blanda Mediana Dura Muy dura (*) 1300 2100 - 3300 5000 - 8600 11300 Kilogramos (Kg) 600 1000 - 1500 2300 – 3900 5100 Formación rocosa Para otras presiones, consultar el catálogo del fabricante del martillo (bit). b. Valores de orientación del peso sobre el tricono. Peso sobre el tricono Formación rocosa Libras (lb) (*) Blanda Mediana Dura Muy dura (*) 1000 – 4000 2000 – 5000 3000 – 6000 5000 – 8000 Kilogramos (Kg) (**) 500 – 1800 900 – 2300 1400 – 2700 2300 – 3600 Valores por cada pulgada de diámetro del tricono. (**) Valores por cada 25 mm. de diámetro del tricono. Barrido La función del barrido es transportar los cuttings o detritos de perforación desde el fondo del pozo hasta la superficie. Además de esto, el barrido contribuye eficazmente a la refrigeración de los rodamientos o bujes del tricono. Recursos Humanos, Capacitación JD/jrp Junio 2005 35 /90 Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso a. Valores de orientación de la velocidad de barrido con aire comprimido para bits y triconos: Tipo de cutting Fino y minerales ligeros Grueso y minerales pesados Grueso y minerales pesados con alto contenido de agua. Velocidad de barrido m/s 25 35 50 Pies/min 5.000 7.000 10.000 b. Velocidad del Aire Comprimido o Velocidad de Barrido. Para evacuar eficazmente el cutting a través del tubo interior de la barra para aire reverso, la velocidad del aire debe estar comprendida entre los 5.000 y 10.000 pies/min (ver tabla anterior sobre la velocidad de barrido). Esta velocidad se controla por la capacidad del compresor y el diámetro interior del tubo interior de la barra de aire reverso. Reduciendo el diámetro del tubo interior, se incrementará la velocidad del aire. Para tener una idea aproximada del volumen de aire, utilice la siguiente fórmula: c. Caudal (Flujo) de Aire Es un volumen de aire medido en una unidad de tiempo (minuto) y se calcula por la siguiente expresión: Q = V x D2 183,33 En donde: Q = Caudal o flujo de aire en pies cúbicos/ min. V = velocidad de barrido en pies/min D = diámetro interior del tubo interior en pulgadas Recursos Humanos, Capacitación JD/jrp Junio 2005 36 /90 (pies3/min Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso Ejemplo: Si se requiere perforar un pozo con una velocidad de barrido de 7.000 pies/min, empleando una barra de aire reverso de 41/2”, cuyo diámetro interior del tubo interior es de Ø 2,468”, el caudal de aire requerido será: Q = 7.000 x 2,4682 183,33 Q = 232,6 pies3/min Nota: para obtener el equivalente en m3/min, divida el resultado por 35,3. Si desea obtener litros/seg, entonces multiplique el resultado por 0,472 (Nota: 2,4682 = 2,468 x 2,468) d. Corrección por altitud La altura a la cual se encuentra perforando, afecta a la capacidad del compresor. Debe tener en cuenta que por cada 1.000 m. sobre el nivel del mar (m.s.n.m), el compresor pierde su capacidad en aproximadamente un 10%. Ejemplo: si se está a 3.000 m.s.n.m., entonces se contará con un 70% de la capacidad nominal del compresor. e. Corrección por contrapresión La contrapresión aumenta de forma constante según aumenta la longitud del pozo. Para corregir este efecto, es necesario aumentar la presión de aspiración (o de succión) hasta obtener la velocidad de barrido adecuada. f. Inyección de agua o espuma Durante el proceso de perforación con aire reverso, la inyección de agua o espuma puede ser beneficiosa en determinadas circunstancias. Recursos Humanos, Capacitación JD/jrp Junio 2005 37 /90 haga un buen manejo y cuidado de las muestras recuperadas. Valores de orientación de R. se emplea el “Porcentaje de Recuperación de Muestra (o Cutting)”. Capacitación JD/jrp Junio 2005 38 /90 .M Clase 1 2 3 4 5 Categoría Muy bueno Bueno Regular Pobre Muy pobre R. el cual se determina según la siguiente fórmula: Nota: El peso del volumen teórico de la corrida depende del peso específico del material de la formación. Como criterio de valoración de la calidad del proceso de perforación aire reverso. Información complementaria se encuentra en el procedimiento PGI-7553 “Manipulación y Almacenamiento de Muestras/Testigos”. el Jefe de Faena debe velar que el personal bajo su responsabilidad. por lo tanto. el objetivo principal de la perforación aire reverso es la muestra o cutting recuperado.M.Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso Porcentaje de recuperación de muestra (cutting) Siempre se debe tener presente que. del diámetro del pozo y de los metros perforados al momento de la medición. % 95 – 100 75 – 90 50 – 75 25 – 50 0 – 25 Recursos Humanos. el Jefe de Turno y Perforista deben ejecutar las operaciones de rescate de acuerdo a las instrucciones de trabajo establecidas en su faena para este proceso. los bits y triconos por su importancia y elevado costo necesitan una mantención continua para asegurar una buena operación y una vida útil razonable. Semanales y Mensuales de Mantención Preventiva. Capacitación JD/jrp Junio 2005 39 /90 . La operación de rescate consiste en el empleo de herramientas y técnicas especiales para extraer objetos atascados o caídos dentro del pozo. versus a abandonar los elementos caídos o atascados e iniciar un nuevo pozo. Las causas principales que eventualmente podrían dar origen a una operación de rescate son: La formación rocosa Las condiciones de la sonda y accesorios La técnica de perforación La falta de capacitación El Jefe de Faena es responsable de planificar las operaciones de rescate y comparar los costos que implica el rescate.Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso Operaciones de rescate. Recursos Humanos. previstos para los equipos y herramientas asignadas a cada faena en particular y de acuerdo a lo establecido en los siguientes procedimientos: • • • Recepción de Equipos en Talleres PGI-7514 Despacho de Equipos Reparados en Taller PGI-7515 Mantenimiento de Equipos en Faena – PGI-7516” Las barras para aire reverso. asimismo. Mantención preventiva del equipo y herramientas El Jefe de Faena en conjunto con el Jefe de Turno y el Perforista son responsables de la aplicación y cumplimiento de los Programas Diarios. La verificación de la inclinación del pozo (cuando el cliente lo solicite) La verificación de la profundidad final del pozo (al final del proceso) Recursos Humanos.Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso Registro de los datos del proceso de perforación. c. confía plenamente en la información que proporciona el Perforista. Registro 1 2 3 Informe de Turno Reporte Semanal Rendimiento Broca Código PGI 7101-1 PGI 7101-2 PGI 7510-1 Elabora Perforista Coordinador Administrativo Jefe Administrativo Revisa Jefe de Turno Jefe de Faena Jefe de Turno Aprueba Cliente Cliente Jefe de Faena El manejo y distribución del Informe de Turno PGI 7101-1 y el Reporte Semanal PGI 7101-2. La recepción de la plataforma (al inicio del pozo). éste último debe asegurar la exactitud y veracidad de los datos del proceso. conservando las respectivas copias. Cada 15 días el Jefe de Faena debe enviar el original de dicho informe al Coordinador de Operaciones. b. Capacitación JD/jrp Junio 2005 40 /90 . está establecido en el procedimiento PGI-7101 “Coordinación y Control de las Actividades de Faena”. Partiendo de la base que. y tres registros para la mantención preventiva de los equipos. Para tal efecto. En el Informe de Turno que corresponda (PGI-7101-1). Cada vez que un bit o tricono cumple su vida útil o queda inutilizado repentinamente. el Jefe de Faena (o el Jefe Administrativo) registra los datos en el Informe de Rendimiento de Broca PGI 7510-1. el Geólogo o la persona que representa al Cliente en la faena. en la sección observaciones se debe registrar: a. se utilizan tres registros básicos para recopilar la información del proceso. camión de barras.- Secuencia de operación Instalación de la faena En la instalación de faena. camionetas.Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso Capítulo 2 2. camión petrolero. etc. Capacitación JD/jrp Junio 2005 41 /90 . Sonda aire reverso Camión con ciclón y sonda aire reverso Recursos Humanos. camión aljibe.1. camión grúa. intervienen equipos como sonda de aire reverso. camión con ciclón. Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso Camión barras y perforadora Camión grúa Recursos Humanos. Capacitación JD/jrp Junio 2005 42 /90 . Capacitación JD/jrp Junio 2005 43 /90 .Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso Camión petrolero Camión aljibe Recursos Humanos. - Operación aire reverso Sonda perforando Captación cutting en ciclón Recursos Humanos. Capacitación JD/jrp Junio 2005 44 /90 .2.Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso 2. Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso Disposición cutting en bolsa Ordenamiento bolsas cutting Recursos Humanos. Capacitación JD/jrp Junio 2005 45 /90 . Capacitación JD/jrp Junio 2005 46 /90 .Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso Granulometrías cutting Movimiento de barras Recursos Humanos. Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso Tablero de control y comandos Instrumentos tablero control Recursos Humanos. Capacitación JD/jrp Junio 2005 47 /90 . Capacitación JD/jrp Junio 2005 48 /90 .Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso Comandos huinche principal Otros comandos Recursos Humanos. Capacitación JD/jrp Junio 2005 49 /90 .Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso Término de pozo(bajada torre sonda) Cambio pozo(ubicación plataforma) Recursos Humanos. Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso Recursos Humanos. Capacitación JD/jrp Junio 2005 50 /90 . razón por la cual los esfuerzos deben dirigirse a mejorar la eficiencia de perforación. la que es impulsada por el aire y llevada hasta el ciclón por el tubo interior de la barra de perforación. Capacitación JD/jrp Junio 2005 51 /90 . Ciclón y cuarteador El servicio de AIRE REVERSO puede verse afectado por CASTIGOS aplicados por los clientes. circula hacia el fondo del pozo por el espacio anular que existe entre el tubo interior y la pared interna de la barra.Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso Modulo 3 Capítulo 1 Operaciones asociadas Muestreo. de modo de lograr una recuperación superior a 90%. de 1 m perforado (o su equivalente en peso). Recursos Humanos. En la práctica esto significa obtener como mínimo. se obtiene la muestra o cutting en el fondo del pozo. debido a una baja recuperación de cutting o muestra. El objetivo principal de los sondajes es la recuperación de la muestra. Con la rotación y percusión de la herramienta usada. 90 cm de muestra. Funcionamiento del sistema aire reverso El aire entregado de la por el compresor sonda. Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso En la figura se puede observar como circula el aire hacia el fondo del pozo. Recursos Humanos. También como circula el cutting por el tubo interior de la barra de perforación. por el espacio anular. Capacitación JD/jrp Junio 2005 52 /90 . permitiendo el escape de cutting por el espacio anular hacia el exterior por el BOP. Recursos Humanos. de modo de asegurar la limpieza del pozo y evitar la formación de cuellos que atrapen las barras. lo que no permite un sellado de ésta con la pared del pozo. Capacitación JD/jrp Junio 2005 53 /90 . la zapata y el tricono deben mantener diámetros similares. Para la perforación con tricono. Solución Chequear continuamente con el probador. esta situación produce una considerable baja de recuperación de cutting en el ciclón. es necesario cuando se mantener perfore una con diferencia entre bit y zapata de 1/8 pulgadas martillo. Causa 2 Disminución del diámetro exterior de la zapata. Solución Verificar el diámetro del bit o tricono y la zapata.Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso Es de suma importancia mantener continua y permanente el flujo de aire por el espacio anular que existe entre la columna de barras y la pared del pozo. al momento de colocar cada barra. Causas de pérdida de cutting Causa 1 Paso de aire al tubo interior. lo que se produce por el roce del cutting con la pared del tubo o el roce entre los extremos de los tubos. cambiando las que estén en malas condiciones. ocurre cuando tenemos un tubo roto o un sellado defectuoso de los o’ring. retirar de las columnas los tubos rotos y/o con los extremos defectuosos. antes de bajar las barras al pozo. Verificar el buen estado de los o’ring. La zapata se gasta excesivamente cuando perfora roca dura y abrasiva. A continuación se muestra el proceso de captación de la muestra o cutting a través de un ciclón y clasificación de la muestra en cuarteadores y disposición en bolsas. Informar al Cliente de tal situación una vez detectado el problema de modo de explicar la razón de la pérdida de muestra y no se aplique castigo.Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso Causa 3 Falla y grietas en el pozo. Capacitación JD/jrp Junio 2005 54 /90 . Solución Practicar un sellado de las grietas con la aplicación de aditivos que formen una pared estable en el pozo. disminuye la recuperación de cutting al fugarse aire por las grietas. llevando consigo gran parte de la muestra. Cuando se perforan zonas con fallas y grietas. Recursos Humanos. por tramo de perforación de acuerdo al diámetro de la herramienta usada. Es muy importante evitar la pérdida de muestras cuando se retiran del ciclón para llevarlas a los cuarteadores. que es el espacio resultante después de haber perforado un tramo determinado de pozo. Recursos Humanos. La balanza usada se debe mantener en todo momento en perfecto estado de funcionamiento (permanente calibración) Cálculo del peso de la muestra y recuperación Este cálculo se realiza en base al volumen de un cilindro. el Cliente estima valores del peso específico de la roca que se va a perforar y en base a sus datos. se determina el peso de la muestra o cutting. Capacitación JD/jrp Junio 2005 55 /90 . Peso de la muestra Generalmente.Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso Capítulo 2 Determinación Recuperación del peso del cutting por metro de sondaje. en que π = 3. el peso se calcula con la fórmula antes vista. dado por la relación: π r2 . de una roca cuyo peso específico sea 2. Ejemplo de aplicación Si tomamos una muestra o el cutting de 1 metro perforado.65 gr/cm3. Para calcular su volumen se emplea la siguiente fórmula: Volumen del cilindro =Area de la base x altura El área de la base es el área de un círculo. De esta forma el volumen del cilindro. Capacitación JD/jrp Junio 2005 56 /90 . el peso de 1 m perforado de pozo. entonces: Peso = π r2 x 1 metro x 2.14 x r2 x 100 cm x 2. y r es el radio del círculo. está dado por la ecuación: π x r2 x peso específico roca en que r es el diámetro del bit o tricono.65 gr/cm3 Recursos Humanos. se calcula por la relación: π x r2 x h en que para estos efectos h = 1 ( muestra en 1 m de pozo) Finalmente.14 y es un valor constante.65 gr/cm3 = 3.Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso El cilindro es el sólido generado por un rectángulo que gira en torno a uno de sus lados. 65 gr/cm3 38.14 x 46.375” x 2. esto significa que el radio en centímetros es: r = (5. para 1 metro de sondaje se tiene: Diámetro tricono pulgadas 5 3/8 " 5 1/4 " 5 1/8 " Kilos de cutting 100% recuperación 39 37 35 Kilos de cutting 90 % recuperación 35 33 32 Recursos Humanos. Capacitación JD/jrp Junio 2005 57 /90 .8 luego el Peso de la muestra es: Peso de la muestra = 3.24 cm2 r2 = 6.8 x 6.8 cm = 46. debemos obtener 38 kilos de cutting por metro para una recuperación de un 100% Para distintos diámetros de triconos y recuperaciones.65 gr/cm3 con un tricono de diámetro 5 3/8”.54) / 2 = 6.476 gr = 38 kilos/ metro Podemos concluir que si perforamos 1 metro de sondaje en una roca con peso específico 2.24 cm2 x 100 cm x 2.Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso Si perforamos 1 metro con un tricono de diámetro 5 3/8" . Recursos Humanos. Capacitación JD/jrp Junio 2005 58 /90 .Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso Modulo 4 Capítulo 1 Parámetros operacionales Selección de la herramienta de perforación A continuación se presenta una guía de selección de la herramienta de perforación en la operación aire reverso. arenas y arcilla) se debe usar tricono. 2. Capacitación JD/jrp Junio 2005 59 /90 . Es decir para rocas muy duras a duras.Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso De esta guía se deduce que: 1. Para rocas ígneas y metamórficas (granito. para diámetros entre 4 y 12 pulgadas. Es decir para rocas duras a suaves y formaciones inconsolidadas. TRICONO MARTILLO DTH + BIT Recursos Humanos. Para rocas sedimentarias (gravas. basalto) se debe usar martillo DTH para diámetros entre 4 y 8 pulgadas. Capacitación JD/jrp Junio 2005 60 /90 .Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso Vista completa de la instalación de un tricono y un martillo de aire reverso Recursos Humanos. Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso Capítulo 2 Determinación compresor de aire Un compresor es un equipo o máquina que se usa para comprimir aire. Recursos Humanos. Capacitación JD/jrp Junio 2005 61 /90 . 000 metros sobre el nivel del mar (m. afecta a la capacidad del compresor. Capacitación JD/jrp Junio 2005 62 /90 . A mayor profundidad del pozo. se requiere mayor volumen de aire o capacidad del compresor especificado en CFM (Cubic Feet Minutes). cuarcita. dependiendo de la profundidad y del diámetro del pozo se deberá considerar otro factor de corrección adicional. En terreno duro a suave como caliza.m.n. basalto.m.m) el compresor pierde aproximadamente un 10% de su capacidad. Se debe tener en cuenta que por cada 1. Capacidad de los compresores Corrección por altitud La altitud a la cual se está perforando. Recursos Humanos. 2. con barrido de aire. La caliza más blanda se puede perforar con bit – tricono.: Si se está perforando a 3. Además.n. Se requiere de un compresor de alta presión. pizarra. usando compresor de baja presión. se deberá instalar un compresor de una capacidad igual al doble de la requerida a nivel del mar (o capacidad de placa).Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso Reglas importantes 1.s.s. arenisca. En terreno muy duro a duro como granito.n. se necesita un compresor de una capacidad de 1050 CFM. se contará con un 70% de la capacidad de placa del compresor (o de la capacidad a nivel del mar) Si en una faena ubicada a 5000 m. Estas formaciones se prestan para ser perforadas con DTHH (Down The Hole Hammer) o Rotary Percusión.s.000 m. Ej. se requiere mayor presión de aire especificado en (PSI). A mayor diámetro del pozo. es decir de 2100 CFM. con método Rotary Crush o por impacto con martillo. 050 0.500 1.63 Altitud Se define como la diferencia de cota entre el nivel del mar y el punto geográfico donde operará el compresor.73 0. Altura Es la diferencia de cota entre dos puntos geo-gráficos relativos en donde no se toma como referencia base el nivel del mar.400 3. De la tabla se puede deducir que por ejemplo un compresor de 1050 CFM.000 9.68 0.86 0.79 0.000 Metros 1.000 7.800 2.65 0.82 0.700 CFM compresor a nivel del mar Factor de corrección 0.000 12. Capacitación JD/jrp Junio 2005 63 /90 .76 CFM real compresor 903 861 830 798 767 735 714 683 662 1.000 11.700 3. a 3000 m de altura tiene una capacidad de 714 CFM Factor de corrección por altura Altitud Pies 4000 5000 6.100 2.000 3.400 2.200 1.Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso A continuación se muestra una tabla para la corrección de altura para un compresor de 1050 CFM.000 8.70 0.000 10. Recursos Humanos. s. lo que hace trabajar al motor en forma dispareja. la altitud afecta el rendimiento o eficiencia de los motores diesel.Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso Bombas inyectoras de motores diesel Calibración por altitud Al igual que en la capacidad de los compresores. sin potencia. Sobre 1500 m. Por esta razón se debe regular el paso o flujo del petróleo a través de los inyectores de la bomba para que se mezcle en forma óptima con el aire y permita trabajar al motor en forma eficiente. Bomba inyectora Calibración bomba inyectora Recursos Humanos.m es necesario calibrar la bomba inyectora de petróleo del motor de la sonda.n. Esto se debe al déficit de oxígeno en el aire que participa en la mezcla con el petróleo. Capacitación JD/jrp Junio 2005 64 /90 . entre los cuales se cuentan: Altura sobre el nivel del mar a la que está operando el compresor: La densidad del aire atmosférico en la succión es extremadamente importante. Capacitación JD/jrp Junio 2005 65 /90 . estos valores son sólo referenciales pues están medidos en condiciones estándar. Fugas del sistema de alimentación en el caso de redes de aire. Elevadas pérdidas de carga las cuales se traducen en una resistencia al flujo. Este puede disminuir (o en casos excepcionales aumentar) su caudal másico por diferentes motivos. Condiciones mecánicas en la que se encuentra el equipo: Una deficiente mantención del motor o del compresor o el desgaste de las partes pueden reducir notablemente el caudal entregado por este último.Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso Conclusión Si bien el fabricante entrega las características del compresor al momento de su adquisición (presión máxima y caudal másico máximo). las cuales no son necesariamente las condiciones reales en las que operará el compresor. Un aire menos denso provocará que el caudal másico entregado se reduzca en un porcentaje que puede ser importante respecto al caudal nominal. Recursos Humanos. dan al perforista información sobre los problemas que pueden presentar los triconos en cada estructura geológica y así seleccionarlo para que no vaya a presentar los mismos inconvenientes cuando se esté perforando en el área de donde se sacó el bit y que dio lugar al registro. cada una evalúa el desgaste de cada sección establecida del tricono. Capacitación JD/jrp Junio 2005 66 /90 . creando registros que al ser consultados. Cada empresa es libre de usar esta información.Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso Capítulo 3 Desgaste y evaluación de triconos Este sistema. cada columna tiene su propia manera de registrar cada criterio. permite clasificar cada tricono una vez usado. sea éste de conos o de cortadores fijos. Recursos Humanos. denominado dull grading. Estructura de corte B G Observaciones Filas internas externas Característic as Localización de los cortadores Rodamiento y sello Otras característi Diámetro cas 1/16” de los cortadores Razón de la salida Inner rows Outer rows Dull characteristic s Location Bearing and seal Gauge Reason pulled Other dull or run characteris termina te I 1 O 2 D 3 L 4 B 5 G 6 O 7 R 8 Explicación Simbología Columna Nº 1 FILAS INTERNAS (Inner Rows) I Reporta la condición de las estructuras cortantes que no tocan las paredes del pozo y que corresponden a las dos terceras partes internas del radio de la estructura cortante. Consta de ocho columnas. Recursos Humanos. se especifica el desgaste mediante una escala de cero a ocho (0-8) donde: • • • • 0 Corresponde a cero pérdida de la estructura Cortante (altura del diente o del inserto) 8 Corresponde a pérdida total de la estructura Cortante (altura del diente o del inserto) Ejemplo : Un tricono con la mitad de los insertos de sus filas internas partidos o perdidos y con los insertos remanentes desgastados a la mitad de su altura original. Si los insertos de las filas externas están intactos pero desgastados a la mitad de su altura original. correspondiente a la tercera parte externa del radio de la estructura cortante. Para estas dos primeras columnas.Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso Columna Nº 2 FILAS EXTERNAS (Outer Rows) O Reporta la condición de las estructuras cortantes que tocan las paredes del pozo. Capacitación JD/jrp Junio 2005 67 /90 . debería calificarse con 6 en la columna 1. la calificación apropiada en la columna 2 sería 4. Detalle de la Localización Característica Ubicación de conos Fila de la nariz Fila del medio Filas del diámetro Todas las filas Nose Row Middle row Gauge row All Rows 1 2 3 Cono Nº N M G A Columna Nº 5 RODAMIENTO Y SELLO (Bearing / Seals) B Dependiendo del tipo de rodamiento (bearing) se designa con una letra o con un código numérico. se indica con una escala lineal de cero a ocho (0-8) el desgaste del rodamiento y en caso de estar selladas o ser de anillos de fricción se indica como código de letras. la parte de la cara del tricono donde ocurrió el desgaste registrado en la casilla 3 (D) y se considera como cono número uno el cono cuyo elemento cortante esté más al centro del bit. estando el tricono apoyado en el pin. incluso los casos que aplican a ambos tipos de triconos.Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso Columna Nº 3 CARACTERISTICAS DE LOS CORTADORES (Dull Characteristics) D Utiliza un código de dos letras para indicar la característica del desgaste. En la tabla siguiente se muestra el detalle. Capacitación JD/jrp Junio 2005 68 /90 . para cada código. los otros conos se cuentan en el sentido de los punteros del reloj. Al término de este capítulo se muestran ejemplos visuales. Columna Nº 4 LOCALIZACIÓN (Location) L Se indica con una letra. Recursos Humanos. Para rodamientos no sellados. Cojinetes desgastados.Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso Escala (nº sello) 0 2 4 6 7 8 Significado Rodamiento sin usar El cono permite el movimiento lateral El cono puede ser movido. Rodamiento totalmente usado. Recursos Humanos. En este se aplica el listado de códigos de dos letras que sirve para tal columna. Parte de los rodillos son visibles. si este no se reduce se indica como (1) o con la letra ( I ) Código (Para reportar como) I 1/16 2/16 4/16 En “Gauge” 1/16” por fuera de “Gauge” 1/8” por fuera del “Gauge” 1/4” por fuera del “Gauge” Significado Columna Nº 7 Otras características de los cortadores (Other Dull Characteristics) O Reporta cualquier característica adicional a las que ya se tengan listadas en la columna 3 (D). Sello dudoso Columna Nº 6 DIAMETRO 1/16” (Gauge) G Describe el diámetro del tricono y reporta las reducciones del mismo en dieciseisavos (1/16) de pulgada. Capacitación JD/jrp Junio 2005 69 /90 . frenado o cono perdido Código (sello/anillos de fricción) E F N Significado Sello efectivo Sello fallado. sin mostrar rodillos. de acuerdo al Código D de la Columna Nº 3 CARACTERISTICAS DE LOS CORTADORES (Dull Characteristics): Recursos Humanos. Capacitación JD/jrp Junio 2005 70 /90 .Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso Columna Nº 8 RAZON DE LA SALIDA (Reason Pulled or Run Terminated) R Indica el motivo del retiro del tricono y se expresa mediante un código de 2 o 3 letras. Razón de termino del uso del tricono corrida del tricono Español DSDBHA CM CP DMF DP DSF DSDDST DTF FM HP HR LIH LOG PP PR RIG TD TQ TW WC WO Cambio del ensamblaje de fondo Condiciones del lodo Punto de corazonamiento Falla del motor en el pozo Tapón balanceado Falla de la sarta de perforación Prueba de presión Falla de las herramientas de fondo Cambio de formación Problemas del Pozo Horas de rotación Tricono perdido en el pozo Toma de registros Presión de bomba Razón de penetración Reparación del equipo Profundidad total y/o de revestimiento Torque Tubería partida o desenroscada Condiciones ambientales Deslavado sarta perforación Inglés Change Bottom Hole Assembly Mud Conditions Core Point Downhole Motor Failure Drill Plug Drill String Failure Drill Stem Testing Downhole Tool Failure Formation Change Hole Problems Hours on Bit Left In Hole Run Logs Pump Pressure Penetration Rate Rig Repair Total Depth / Casing Depth Torque Twist Off Weather Conditions Washout drill string Código A continuación se muestra un set de imágenes de triconos retirados de la operación. Capacitación JD/jrp Junio 2005 71 /90 .Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso WT .WORN CUTTER Diente Gastado Recursos Humanos. Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso WO . Capacitación JD/jrp Junio 2005 72 /90 .WASHED OUT BIT LAVADO EXTERIOR BIT Recursos Humanos. Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso RO – RING OUT PERDIDA CIRCULO Recursos Humanos. Capacitación JD/jrp Junio 2005 73 /90 . Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso PN – PLUGGED NOZZLE/WATERWAY NOZZLE TAPADO Recursos Humanos. Capacitación JD/jrp Junio 2005 74 /90 . Capacitación JD/jrp Junio 2005 75 /90 .Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso LT – LOST CUTTER PERDIDA DIENTE Recursos Humanos. Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso LN – LOST NOZZLE PERDIDA NOZZLE Recursos Humanos. Capacitación JD/jrp Junio 2005 76 /90 . Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso LM – LOST MATRIX PERDIDA MATRIZ Recursos Humanos. Capacitación JD/jrp Junio 2005 77 /90 . Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso JD – JUNK DAMAGE PERDIDA COMO CHATARRA Recursos Humanos. Capacitación JD/jrp Junio 2005 78 /90 . Capacitación JD/jrp Junio 2005 79 /90 .Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso ER – EROSION DESGASTE Recursos Humanos. Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso CT – CHIPPED CUTTER DIENTE ASTILLADO Recursos Humanos. Capacitación JD/jrp Junio 2005 80 /90 . Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso CR – CORED PERDIDA NUCLEO Recursos Humanos. Capacitación JD/jrp Junio 2005 81 /90 . Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso BU – BALLED UP FORMA DE BOLA Recursos Humanos. Capacitación JD/jrp Junio 2005 82 /90 . Capacitación JD/jrp Junio 2005 83 /90 .Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso BT – BROKEN CUTTERS DIENTES QUEBRADOS Recursos Humanos. Capacitación JD/jrp Junio 2005 84 /90 .Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso BF – BOND FAILURE FALLA GARANTIA Recursos Humanos. Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso Modulo 5 Glosario Perforación con circulación inversa Ciclón El nombre técnico más acertado es Separador Centrífugo de Polvos. Agua subterránea Agua existente debajo de la superficie terrestre en una zona donde vacíos de los del saturación. espacios agua suelo están llenos de Recursos Humanos. Capacitación JD/jrp Junio 2005 85 /90 . es una máquina destinada a lograr la separación de un material pulvurulento mediante la combinación de las acciones de una fuerza centrífuga y la fuerza de gravedad. Capacitación JD/jrp Junio 2005 86 /90 .5 PSI 1 Kg/cm2 = 14. sedimento.22 PSI 1 Atm = 14. Unidad de medida de Flujo o Caudal. recorte. Capacidad del compresor.48 Galones por minuto (GPM) 1 CFM = 1 ft3 / min = 28.32 litros por minuto (lt/min) PSI: Pound square inche = libras/pulgada2 1 Bar = 14. Cubic Feet per minute = pies3/min 1 CFM = 7. Recursos Humanos. dentro del pozo CFM: Cubic Feet per minute. DTH: Down the hole. muestra de la perforación por aire reverso.699 PSI RPM: Revoluciones o vueltas / minuto Velocidad de rotación de un eje.Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso Cutting: Detrito de perforación. La geología abarca una serie de ciencias como son la mineralogía. Recursos Humanos. Capacitación JD/jrp Junio 2005 87 /90 . constitución y origen. Andesita Roca de origen volcánico. su forma. de tipo ígnea extrusiva. entre otras. petrografía. cristalografía.Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso Geología: Parte de las ciencias naturales que estudia las características físicas de la tierra. morfología. geodinámica. Recursos Humanos. Capacitación JD/jrp Junio 2005 88 /90 . Altura Es la diferencia de cota entre dos puntos geo-gráficos relativos en donde no se toma como referencia base el nivel del mar.Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso Diorita Roca ígnea de tipo intrusiva Altitud Se define como la diferencia de cota entre el nivel del mar y el punto geográfico donde operará el compresor. Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso Barra aire reverso Es un conjunto de tubos (interior y exterior). y por el tubo interior. por con utilizada abrasión lo cual para y se recuperan las muestras en forma de cutting. Recursos Humanos. se traslada la muestra hacia el exterior. prevenir pérdidas de agua y para reducir el diámetro del pozo cuando se desea continuar el sondaje con un diámetro de barra inferior. Capacitación JD/jrp Junio 2005 89 /90 . Bit Herramienta perforar percusión. en donde el tubo exterior traslada el aire comprimido desde el compresor hacia la herramienta (HTA) y el empuje y la rotación desde la unidad de rotación de la sonda hasta el martillo (bit) o tricono. Pueden ser martillos de percusión o triconos de rotación. mediante la acción de retorno del aire comprimido hacia el ciclón. Revestimiento Cañería que sirve para proteger las paredes del sondaje en casos de derrumbes en sobrecarga. Geotec e-learning Curso Sistema de Perforación Aire Reverso Tricono Herramienta de rotación utilizada para perforar por trituración o molienda. forma de polvo. Capacitación JD/jrp Junio 2005 90 /90 . Junio 2005 Recursos Humanos. con la cual se recuperan las muestras en cutting o recortes.