Perforación con Martillo Neumático

Perforación con Martillo Neumático

La perforación con martillo neumático es una versión modernizada de la perforación con cuerda o con agitador, pero con mejoras significativas para agilizar la perforación. En la perforación con martillo neumático, se siguen utilizando las mismas barras de perforación que se extraen de la máquina y se insertan en el pozo, fijadas a la parte superior del martillo neumático. Estas barras de perforación reciben la rotación del cabezal o disco giratorio y la transmiten al martillo neumático. La rotación mantiene la redondez del pozo y permite utilizar una broca que no lo llene por completo.

Si se utiliza una broca redonda sólida, no se podrán extraer los detritos del fondo del pozo. Por lo tanto, cualquier broca que se utilice debe tener la forma adecuada para que los detritos puedan descargarse por debajo. Por lo tanto, la broca debe girarse para mantener la redondez del pozo.

Al igual que en la perforación rotatoria neumática, el aire pasa por la barra de perforación hasta el martillo neumático. La trayectoria del aire es similar a la de la Figura 4, donde las flechas punteadas muestran cómo el aire pasa por el centro de la varilla de perforación, pasa por el martillo y luego asciende a la superficie desde el martillo y fuera de la varilla.

La acción de perforación del martillo se produce cuando el pistón en su interior empuja hacia abajo, impactando la parte superior de la broca. Esta impacta entonces la formación. El aire se redirige a través de un mecanismo de válvula para pasar por debajo del pistón, lo que provoca que este se eleve. Cuando el pistón alcanza la parte superior del cilindro en el que se encuentra, la válvula vuelve a conmutar, permitiendo que el aire entre por encima del pistón, forzándolo a bajar para el siguiente impacto en la broca.

Esto podría describirse como similar a colocar una broca en el suelo y luego golpear la parte superior con un mazo. Pero en este caso, se utiliza aire y un pistón para lograr esta acción de martilleo. Aunque los diseños de los impactadores varían, todos funcionan básicamente con el mismo principio: el aire empuja el pistón hacia abajo, lo levanta y lo vuelve a empujar hacia abajo. Las brocas que se utilizan con los impactadores son intercambiables, por lo que se pueden extraer y afilar. La Figura 5 muestra una broca tipo X, y la Figura 6 muestra una broca de hundimiento tipo X, una broca tipo X regular y una broca de hundimiento con dientes de bola. Las brocas funcionan de forma diferente en distintas formaciones; por lo tanto, cada perforador aprende mediante ensayo y error qué broca funciona mejor para su formación y continúa usando ese tipo.

Mientras el impactador perfora, el pistón golpea la broca, que a su vez golpea la superficie de la formación que se está cortando. Sin embargo, la velocidad de rotación de la broca varía. Estas velocidades oscilan entre 400 y 1200 veces por minuto, dependiendo del martillo específico y su presión de operación. Existe un gran debate sobre cuál de las diversas marcas de martillos y presiones de operación perfora más rápido. Estoy seguro de que encontrará que las condiciones varían de una formación a otra, y algunas brocas funcionan mejor que otras. Pero el principio de funcionamiento es el mismo. A medida que la broca impacta la formación, los escombros se expulsan y el aire extraído de la parte inferior de la broca los levanta y los transporta de vuelta al suelo, fuera del martillo y la tubería de perforación. Cuando los escombros o el polvo se expulsan de la parte superior del pozo, la velocidad disminuye inmediatamente porque el flujo de aire ya no está restringido. Por lo tanto, los escombros caen al suelo en el área circundante al pozo. Cuanto más finos sean los escombros o el polvo, mayor será la distancia que recorrerán antes de caer al suelo.

Después de que el martillo haya perforado el nuevo pozo a la misma profundidad que la tubería de perforación a la que está conectado, la perforación se detiene y la tubería de perforación se desconecta del cabezal rotatorio o del kelly (según el tipo de maquinaria utilizada). A continuación, se inserta una nueva tubería de perforación entre la tubería de perforación existente y el cabezal rotatorio o el kelly en el pozo. De esta manera, se puede continuar perforando hasta la profundidad adicional de la nueva varilla de perforación.

Así, a medida que se perfora más profundo, simplemente se agrega una nueva varilla de perforación. La profundidad que la máquina puede perforar está limitada únicamente por el peso que soporta, ya que a medida que el pozo se profundiza, aumenta el número de varillas de perforación y el peso de la máquina se incrementa. En un pozo húmedo, la profundidad que se puede perforar está limitada por la presión que el agua ejerce sobre el pistón en el fondo del pozo. Esta presión eventualmente alcanzará un punto en el que es igual a la presión del aire inyectado en la parte superior del pozo.

Al introducir la perforación rotatoria neumática y la perforación con martillo neumático, basta decir por ahora que cuando hay mucha agua en el pozo, se llega a un punto práctico en el que no es rentable continuar perforando a mayor profundidad con un taladro neumático, ya que el peso del agua reduce la eficiencia del martillo.