TRICONOS

TRICONOSREALIZADO POR

Bella AlmillateguiAdilyz BarreraJackeline BasoPacifico ChungGabriel Tejada

MTODOS DE PERFORACIN

PROFESOR: Enier PortugalINTRODUCCIONSu desarrollo se inicio en los pozos de petrleo. La necesidad de que dichos pozos fueran cada vez ms profundos, con el incremento en cuanto a dimetro inicial de perforacin y dureza de las formaciones a atravesar que ello conlleva, indujo a pensar en la conveniencia de disponer de unos elementos de corte mviles que permitieran a la vez perforar con menos par y reducir los desgastes. Esta nueva herramienta era el trcono, formado por tres pias troncocnicas que, montadas sobre un juego de cojinetes, ruedan sobre el fondo del taladro.OBJETIVOSConocer los detalles del Ensayo de Perforacin Rotary o Tricono.Describir el alcance y usos de ste mtodo de perforacin.Identificar las ventajas y desventajas que presenta la perforacin con tricono.Conocer los equipos y partes que lo componen.

ALCANCE Y USOSEsta herramienta apareci en 1910, sin embargo su utilizacin masiva se introdujo cuando se perfeccionaron los equipos de rotacin en la dcada de los 60. Este tipo de perforacin al principio se utiliz al principio en rocas blandas o de poca resistencia, pero actualmente estos sistemas ya son competitivos en rocas duras.

EQUIPOS Y PARTESDescripcin General del Equipo

EQUIPOS Y PARTESMontaje y PropulsinSe utilizan dos sistemas de montaje: sobre orugas o sobre neumticos (camin). Los factores que influyen en la eleccin son las condiciones del terreno y principalmente el grado de movilidad requerido. Mientras estn perforando, estos equipos se apoyan sobre tres o cuatro patas hidrulicas, que adems de soportar su peso sirven para nivelar la mquina.Unidad de potenciaLa fuente primaria de potencia utilizada por estos equipos puede ser elctrica o motores disel, y su aplicacin se realiza mediante mecanismos de transmisin mecnicos e hidrulicos.Mecanismo de rotacinEl torque de rotacin se transmite a la herramienta por intermedio de la columna de barras. El accionamiento del sistema lo provee un motor elctrico o hidrulico montado sobre el cabezal deslizante.Mecanismo de empujePara obtener un efecto de penetracin eficiente es preciso aplicar una fuerza de empuje que depende de la resistencia de la roca y del dimetro de perforacin. Prcticamente, casi sin excepciones, esta fuerza de empuje se obtiene a partir de un motor hidrulico.Sistema de BarridoEl barrido del detritus de la perforacin se realiza con aire comprimido, para lo cual el equipo est dotado de uno o dos compresores ubicados en la sala de mquinas. Mediante un tubo flexible se inyecta el flujo de aire -a travs del cabezal de rotacin-por el interior de la columna de barras hasta el fondo del pozo. Dependiendo de la longitud de los tiros, la presin requerida se ubica en un rango de 2 a 4 [Bar].Herramientas de perforacinLos triconos slo eran aplicables en formaciones rocosas ms bien blandas a medianas; vale decir, rocas de baja resistencia a la compresin. Hoy en da, gracias a las innovaciones introducidas, este sistema de perforacin rotativa predomina sin contrapeso en la minera a rajo abierto de gran tamao, tanto en rocas blandas como incluso muy duras

Trpanos triturantes o TrconosMecanismo de EmpujeVENTAJAS Y DESVENTAJAS Constituye quizs el mtodo de perforacin ms utilizado, ofreciendo como principales ventajas las siguientes: Velocidad de perforacin alta. Necesidades de tuberas durante la perforacin muy bajas. Rapidez de montajes y traslados. Rpida instalacin de tuberas y acabados. Gran profundidad de investigacin. Abarca una amplia gama de rocas, desde muy blandas hasta muy duras.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS

Entre las desventajas cabe citar: Las mquinas de perforacin pueden ser costosas. Se requiere un mantenimiento sofisticado. Las mquinas necesitan al menos dos personas. La toma de muestras de formacin requiere un procedimiento especial. El uso de los fluidos de perforacin puede daar las formaciones. No pueden trabajar para condiciones extremas de temperatura. El manejo de los fluidos de perforacin requiere un conocimiento adicional y experiencia

TRICONOSEste tipo de perforacin pertenece al sistema de perforacin a rotacin, por el cual, la fragmentacin de la roca se produce bsicamente por compresin, corte o por la accin combinada de ambos. Un enfoque sobre el til de perforacin que supere la resistencia a la compresin de la roca y un par de giro que origine su corte por cizalladura, son las dos acciones bsicas que definen la perforacin rotativa.

ELEMENTOS CONSTITUTIVOSLos elementos constitutivos de un tricono y, consecuentemente, de diseo son: Los conos, Los rodamientos Cuerpo del tricono.

CONOSLos parmetros de diseo de los conos son los que se exponen a continuacin:

1- Angulo del eje del conoUno de los aspectos mas importantes en el diseo de triconos es el ngulo que forma los ejes con la horizontal, ya que esto determina el dimetro del cono dentado de acuerdo con el dimetro del barreno.

2- DescentramientoOtro factor a tener en cuenta en el diseo es el descentramiento u offset de los ejes de rotacin de los conos. En el caso de rocas duras, este descentramiento es prcticamente nulo, con lo que el arranque de la roca se efecta por trituracin al sufrir los conos un movimiento de rodadura perfecta. En rocas blandas se tiende a que el descentramiento sea mayor, obtenindose as la rotura de la roca por desgarre. En rocas de tipo medio se combinan por igual ambos efectos de rotacin y deslizamiento, obteniendo el arranque de la roca por trituracin y desgarre.

3- Angulo del cono.El ngulo del cono es inversamente proporcional al ngulo del eje del cono, de forma que cuando ste aumenta el ngulo del cono debe disminuir para evitar las interferencias entre los conos.

4-Longitud de los dientes.En un tricono de dientes la longitud de stos est definida por la profundidad de la fresa en el cono. Si el tricono es de insertos, la longitud vendr dada por la parte visible de los botones de metal duro.

5- Espesor del conoSe debe disponer de un espesor mnimo "para asegurar la resistencia estructural del cono. El espesor est determinado por el tamao de los cojinetes, por la profundidad de dientes del triconos y por la profundidad de escastramiento en los botones.

RODAMIENTOSLos tipos de rodamientos empleados en los triconos son los siguientes:Bolas y rodillos.Rodamientos planos con lubricacin.

La pista de rodillos aguanta la mayor parte de la carga radial en el cono, mientras que los cojinetes lo hacen en una pequea parte. Cuando otras partes del cojinete estn desgastadas, la pista de bolas tambin soportar algunas cargas radiales y excntricas.

CUERPO DEL TRICONOEl cuerpo del tricono se compone de tres partes idnticas que se denominan global mente cabeza. Cada cabeza contiene un cojinete integral sobre el que se inserta el cono y tambin los conductos a travs de los cuales circula el fluido de barrido para limpiar los detritus de perforacin del fondo de los barrenos. Una de las tareas del cuerpo del tricono es la de dirigir el fluido de barrido hacia donde la limpieza sea ms efectiva.Los triconos actuales son de chorro (jet) que impulsan el aire entre los conos directamente al fondo del barreno, debiendo suministrar los compresores el suficiente caudal y presin para limpiar tanto el fondo del barreno como los conos.

CRITERIOS DE DISEOSe han desarrollado Trconos de diferentes caractersticas para distintos tipos de roca. Dependiendo del tipo de roca se escoge el tipo de broca.

CRITERIOS DE DISEOEl tipo de tricono ha de elegirse en consonancia con el terreno a perforar. Los triconos para terrenos ms blandos pueden ser de dientes de acero, tallados sobre el propio cuerpo de los conos. Actualmente han sido sustituidos por los de insertos de carburo de tungsteno, ms resistentes al desgaste.

CRITERIOS DE DISEOEl tricono acta sobre la roca de forma similar como lo hara una rueda dentada que se desplazase rodando sobre el fondo del taladro y produciendo al mismo tiempo una serie de indentaciones cuya profundidad y separacin dependern de:

La dureza del terreno. La fuerza de empuje aplicada. La forma, tamao y nmero de dientes del tricono. CRITERIOS DE DISEOTambin se ha modificado la geometra para hacerlos ms aptos en determinado tipo de roca (Offset)

CRITERIOS DE DISEOOtra modificacin de la geometra es el ngulo.

CRITERIOS DE DISEOLos parmetros de perforacin controlables por el operador son fundamentalmente el empuje y la velocidad de rotacin. Ambos, junto con la dureza de la roca, determinan la velocidad de penetracin. Las grficas que representan la velocidad de penetracin en funcin del empuje tienen la forma que se indica en la figura.

SELECCIN DE TOBERAS Los triconos se disean para que una parte del aire que es aprox. 20% se aproveche para la refrigeracin y limpieza de los cojinetes. El resto del aire (80%)pasa at travs de toberas con el fin de limpiar los conos dentados y producir la turbulencia necesaria para iniciar la elevacin de los detritus . Dichas toberas constan de un diafragma las cuales pueden cambiarse de posicin para lograr las condiciones adecuadas y conseguir una limpieza adecuada del barreno. Para el calculo del dimetro de la tobera se utiliza la siguiente expresin:

Donde: d, =Dimetro de la tobera (m m).Qa=Caudal de aire (m 3/min).Pa= Presin de salida del compresor (kPa).

Tipos de TriconoExisten dos tipos de TriconoDe dientesDe insertos

VentajasDe dientesLos triconos de dientes tienen la ventaja de su bajo coste, pues valen la quinta parte que uno de insertos.De insertosMantienen la velocidad de penetracin durante la vida del tricono.Requieren menos empuje para conseguir una velocidad de penetracin.Precisan menos par, y as disminuyen las tensiones sobre los motores de rotacin.Reducen las vibraciones, produciendo menos fatigas en la perforadora y en el varillaje.SELECCION DEL TIPO DE TRICONOTrconos de dientesFormaciones blandasFormaciones mediasFormaciones duras

SELECCION DEL TIPO DE TRICONOTrconos de insertos

Clases de insertos segn los tipos de triconos.

EFECTOS DE LOS PARMETROS DE PERFORACINLas principales variables de operacin de la perforacin rotativa son:El empuje o peso sobre la roca yLa velocidad de rotacin

Efecto del peso sobre los cojinetes: la vida de un cojinete es inversamente proporcional al cubo del peso ejercido sobre el mismo. Pero, como en los triconos se emplean elementos de friccin que sufren de desgastes y fatigas, esta relacin no es vlida y se acepta que la duracin de un cojinete es inversamente proporcional al peso elevado a una potencia que vara entre 1.8 y 2.8.2. Efecto del peso sobre los elementos de corte: el peso excesivo produce la rotura de los insertos y el desgaste de la estructura de corte en rocas duras. En formaciones blandas y no abrasivas, la estructura de corte raramente limita la vida del tricono y un empuje alto no da lugar a daos siempre que exista suficiente aire para limpiar el fondo del barreno.3. Efecto de la velocidad de rotacin sobre la vida de los cojinetes: La vida de los cojinetes es inversamente proporcional a la velocidad de rotacin.

4. Efecto de la velocidad de rotacin sobre los elementos de corte: En formaciones abrasivas el desgaste de los insertos aumenta con la velocidad de rotacin. En formaciones duras, una alta velocidad de rotacin produce roturas de los insertos por impacto.Ejemplo de seleccin de un triconoPaso 4. El tipo de tricono viene indicado por el valor entero que resulta de dividir la resistencia a compresin de la roca, en Ib/pulg2 por 10.000.

En este ejemplo deben ser del tipo III, es decir con insertos de carburo de forma cnica.CODIGO IADC (International Association of Drilling Contractors)Ref: SPE 23937 El Sistema de Clasificacin de Barrenas de Rodillos de la IADC.5 17 G

Serie de Estructura de CorteTipo de Estructura de Corte (1 a 4)1 se refiere a la formacin ms blanda en una serie particular y 4 se refiere a la formacin ms dura dentro de la misma serie.Descripcin de Cojinetes

Caractersticas Disponibles (Opcional)

MUCHAS GRACIASIADC Bit ClassificationSTEEL TOOTH BITSSoft Formations with Low Compressive Strength and High Drillability1Medium to Medium Hard Formations with High Compressive Strength2Hard Semi-Abrasive and Abrasive Formations3INSERT BITSSoft Formations with Low Compressive Strength and High Drillability4Soft to Medium Formations with Low Compressive Strength5Medium Hard Formations with High Compressive Strength6Hard Semi-Abrasive and Abrasive Formations7Extremely Hard and Abrasive Formations8

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IADC Bit ClassificationFirst CharacterSTEEL TOOTH BITSSoft Formations with Low Compressive Strength and High Drillability1Medium to Medium Hard Formations with High Compressive Strength2Hard Semi-Abrasive and Abrasive Formations3INSERT BITSSoft Formations with Low Compressive Strength and High Drillability4Soft to Medium Formations with Low Compressive Strength5Medium Hard Formations with High Compressive Strength6Hard Semi-Abrasive and Abrasive Formations7Extremely Hard and Abrasive Formations8Third CharacterStandard Roller Bearing1Roller Bearing Air Cooled2Roller Bearing Gauge Protected3Sealed Roller Bearing4Sealed Roller Brg - Gauge Protected5Sealed Friction Bearing6Sealed Frction Brg Gauge Protected7

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IADC Bit ClassificationFirst CharacterSTEEL TOOTH BITSSoft Formations with Low Compressive Strength and High Drillability1Medium to Medium Hard Formations with High Compressive Strength2Hard Semi-Abrasive and Abrasive Formations3INSERT BITSSoft Formations with Low Compressive Strength and High Drillability4Soft to Medium Formations with Low Compressive Strength5Medium Hard Formations with High Compressive Strength6Hard Semi-Abrasive and Abrasive Formations7Extremely Hard and Abrasive Formations8Third CharacterStandard Roller Bearing1Roller Bearing Air Cooled2Roller Bearing Gauge Protected3Sealed Roller Bearing4Sealed Roller Brg - Gauge Protected5Sealed Friction Bearing6Sealed Frction Brg Gauge Protected7Fourth Character Optional

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