Un taladro de fondo de pozo , generalmente llamado DTH por la mayoría de los profesionales, es básicamente un martillo neumático atornillado en la parte inferior de una sarta de perforación . La rápida acción del martillo rompe la roca dura en pequeños cortes y polvo que son evacuados por un fluido (aire, agua o lodo de perforación ). El martillo DTH es una de las formas más rápidas de perforar roca dura. Se cree que el sistema fue inventado de forma independiente por Stenuick Frères en Bélgica e Ingersoll Rand en los Estados Unidos a mediados de la década de 1950.
Origen del nombre
DTH es la abreviatura de "en el fondo del pozo". Dado que el método DTH se desarrolló originalmente para perforar orificios de gran diámetro hacia abajo en aplicaciones de perforación de superficie, su nombre se originó en el hecho de que el mecanismo de percusión seguía la broca hacia abajo en el orificio. Más tarde se encontraron aplicaciones para el método DTH subterráneo, donde la dirección de perforación es generalmente hacia arriba en lugar de hacia abajo.
Detalles técnicos
En la perforación DTH , el mecanismo de percusión, comúnmente llamado martillo, se encuentra directamente encima de la broca. Los tubos de perforación transmiten la fuerza de avance y la rotación necesarias al martillo y la broca, junto con el fluido (aire, agua o lodo de perforación) que se utiliza para accionar el martillo y lavar los recortes. Los tubos de perforación se agregan a la sarta de perforación sucesivamente detrás del martillo a medida que el agujero se hace más profundo.
El martillo se acciona completamente con fluido. Está compuesto por dos partes móviles: una válvula que controla el flujo y un pistón que golpea una superficie de impacto directamente vinculada a la broca. El cuerpo del martillo proporciona una guía recta y estable de la broca.
Hay tres tipos de martillos, según el fluido de actuación:
- Los martillos neumáticos se desarrollaron por primera vez para perforar roca dura, pero están limitados a pozos poco profundos (<200 m);
- Los martillos de ariete han sido desarrollados por una empresa sueca llamada Wassara. [1] Es necesario un flujo de agua perdido (entre 55 y 744 L / min, dependiendo del tamaño del martillo) para accionar el martillo. Permite un mejor rendimiento (control del pozo) y puede perforar más profundo que los martillos neumáticos;
- Los martillos operados con lodo de perforación son desarrollados actualmente por una empresa francesa llamada Drillstar Industries. [2] Presentan la ventaja de poder perforar en todos los equipos existentes utilizando una composición de lodo clásica. Su capacidad para perforar en profundidad la convierte en una buena tecnología para perforar rocas duras que se encuentran en proyectos geotérmicos profundos. Un proyecto de investigación en curso denominado ORCHYD, [3] financiado por la Unión Europea (UE) en el marco del programa Horizonte 2020 desarrollará una nueva técnica de perforación, totalmente impulsada por fluidos, que combina el martillo de lodo DTH con un sistema de chorro de agua a alta presión [4] que corta surcos en la roca junto con la acción de percusión. Eso ayudará a cortar las rocas a mayores profundidades de una manera eficiente y segura, reduciendo el tiempo operativo para la exploración geotérmica y, por lo tanto, el costo total para utilizar la energía geotérmica.
Historia
Se cree que una herramienta neumática se usó por primera vez para perforar rocas en 1844. Muchas canteras usaban herramientas de mano que requerían que el perforador se suspendiera de una cuerda sobre la cara de la cantera para colocar el pozo en la posición requerida. Este sistema usaba pozos de pequeño diámetro y no solo era terriblemente ineficiente, sino también muy peligroso debido a las rocas que volaban como resultado de la inexactitud del pozo perforado.
Algunas canteras utilizaban máquinas de martillo en cabeza primitivas que llevaban el martillo en un mástil: la delgadez de las barras de perforación que trabajaban con una broca de diámetro relativamente grande provocaba que los orificios se desviaran, lo que a veces significaba que un pozo podía terminar peligrosamente cerca de su vecino o de hecho, estar más cerca de la cara de la cantera de lo que se pretendía. En cualquier caso, los pozos que no están alineados correctamente y que luego se cargan con alto explosivo pueden ser extremadamente peligrosos, lo que hace que la roca se proyecte más allá del sitio previsto.
Las canteras más grandes usaban grandes máquinas rotativas que requerían grandes cantidades de empuje hacia abajo y altas velocidades de rotación para impulsar la broca de tres conos lo suficientemente fuerte como para aplastar la roca. Este sistema no se pudo utilizar con éxito para orificios de menos de 6 pulgadas (150 mm) y las máquinas eran muy caras de comprar y utilizar. Otro sistema en uso fue la muy primitiva máquina herramienta de cable (o golpe y salpicadura como la conocían los perforadores) que hacía que una barra pesada y un cincel se levantaran y se dejaran caer sobre la roca para aplastarla mientras se introducía agua para crear una lechada. , que en el proceso, permitió perforar el agujero. Este sistema no podía garantizar un tamaño de agujero terminado y solo se podían perforar agujeros verticales puros, ya que el sistema se basaba básicamente en la gravedad. Los escombros del pozo se empacaron utilizando un tubo de empacado con una válvula de clac, que se dejó caer periódicamente en un cabrestante para capturar la lechada, que luego se llevó a la parte superior del pozo para su descarga.
Fue solo cuando apareció el sistema DTH que se superaron muchos de los problemas asociados con los otros sistemas: con el sistema DTH, la fuente de energía está constantemente detrás de la broca, los tubos de perforación (o la sarta de perforación) son rígidos y son solo un poco menos de diámetro que la broca, se pueden hacer pasar grandes cantidades de aire a través de la sarta de perforación para operar el martillo DTH, que luego se utiliza para limpiar eficientemente el orificio de perforación. DTH no requería fuertes empujes hacia abajo o altas velocidades de rotación y, como tal, se podía emplear una máquina liviana y barata para llevar a cabo el proceso de perforación; la máquina también podía ser manejada por un hombre, mientras que algunos otros sistemas requerían dos operarios. Los beneficios que trajo el DTH a la industria fueron enormes: por primera vez, se pudo colocar un orificio de perforación donde se necesitaba porque el DTH proporcionó un orificio de perforación limpio, alineado, recto, colocado con precisión y que podría cargarse fácilmente con explosivo para proporcionar una buena control sobre el proceso de voladura que fue más seguro y que proporcionó una buena fragmentación de la roca. Los agujeros se podían perforar a profundidades cada vez mayores sin pérdida de rendimiento, ya que la fuente de energía siempre estaba directamente detrás de la broca. El sistema pudo perforar en casi todas las condiciones de roca que otros sistemas no pudieron hacer. Las caras de la cantera se volvieron más seguras, mejor perfiladas y los pisos de la cantera estaban nivelados y eran más fáciles de operar y mover los equipos de carga.
El sistema DTH revolucionó por completo la industria de las voladuras con muchas canteras abrazándola con los brazos abiertos. Finalmente, los sistemas DTH más grandes se abrieron camino en otras aplicaciones, como la perforación de pozos de agua y el trabajo de construcción.
Todavía ofrece al operador los mismos beneficios que inicialmente trajo a la industria de las canteras, pero ahora se está utilizando en muchas aplicaciones diferentes, como exploración de oro, consolidación de suelos, perforación geotérmica, pozos poco profundos de petróleo y gas, direccionales y de pilotes. El advenimiento del carburo de tungsteno para las brocas (las primeras brocas eran totalmente de acero) y el desarrollo de la broca de botón, junto con la introducción de altas presiones de aire (más de 25 bar) ha significado que el sistema DTH puede competir fácil y eficientemente. con otros sistemas de perforación. [5]
Se utilizaron herramientas de DTH para localizar a los mineros atrapados en Chile y permitieron que se les pasaran alimentos, agua y medicinas y se establecieran sistemas de comunicación que finalmente condujeron a su rescate seguro.
Usos
Los productos DTH se pueden utilizar en las siguientes aplicaciones:
- Minería- Perforación y voladura de pozos en minería a cielo abierto, donde el operador perforará varios pozos, luego los llenará con explosivos y detonará para levantar la roca, lo que permitirá el acceso al cuerpo de mineral.
- RC- Exploración y control de rasante
- GW- Pozos de agua y pozos de perforación geotérmicos
- Petróleo y gas: pozos profundos: se pueden utilizar martillos neumáticos siempre que se garantice la elevación del corte y la estabilidad del pozo. Para pozos más profundos, se pueden utilizar nuevas tecnologías DTH, que incluyen el golpe de ariete y el martillo de barro, para mejorar las tasas de perforación en rocas duras.
- Industria de la construcción: pilotes , zapatas
Referencias
- ^ "Tecnología" . www.wassara.com . Consultado el 14 de abril de 2021 .
- ^ "MUDHammer, alta potencia para perforación de roca dura" . DRILLSTAR (en francés) . Consultado el 14 de abril de 2021 .
- ^ "Inicio" . Orchyd . Consultado el 14 de abril de 2021 .
- ^ Stoxreiter, Thomas; Portwood, Gary; Gerbaud, Laurent; Seibel, Olivier; Essl, Stefan; Plank, Johann; Hofstätter, Herbert (1 de marzo de 2019). "Investigación experimental a gran escala del rendimiento de un sistema de perforación rotatorio asistido por chorro en roca cristalina" . Revista Internacional de Mecánica de Rocas y Ciencias Mineras . 115 : 87–98. doi : 10.1016 / j.ijrmms.2019.01.011 . ISSN 1365-1609 .
- ^ Bruce, Donald. La evolución de los métodos de perforación de pozos pequeños para técnicas de construcción geotécnica (PDF) (Informe técnico). Geosistemas. pag. 4 . Consultado el 31 de mayo de 2017 . CS1 maint: parámetro desalentado ( enlace )