Tecnología de perforación (Parte 2) — Equipo de perforación principal: plataformas de perforación

I. Requisitos funcionales básicos de las plataformas de perforación en procesos de perforación
Para satisfacer las demandas de la perforación de núcleo, una plataforma de perforación debe cumplir las siguientes funciones esenciales:
Proporcionar potencia rotativa: Proporcionar la fuerza rotativa necesaria para accionar la cuerda de perforación y las herramientas de ruptura de rocas (brocas de perforación) para fracturar las formaciones rocosas.

Aplicar y ajustar la presión: suministre presión hacia abajo a la broca para penetrar la roca, con la capacidad de regular esta fuerza según sea necesario.

Recuperación de herramientas de manija: Posee la capacidad de elevar y bajar herramientas de perforación de manera eficiente.

II. Tipos de plataformas de perforación
Las plataformas de perforación utilizadas en la perforación de núcleo se clasifican como sigue:
Plataformas de perforación mecánicas: incluyendo plataformas de tipo husillo y plataformas de mesa rotativa.

Plataformas de perforación totalmente hidráulicas: alimentadas por sistemas hidráulicos.
Además, hay otros tipos tales como plataformas de apilamiento rotativo, plataformas montadas en camiones y plataformas montadas en orugas, que sirven a propósitos especializados.

III. Parámetros clave para la selección y evaluación de plataformas de perforación
Las especificaciones técnicas de las plataformas de perforación se dividen en tres categorías principales:
Parámetros básicos: Estos reflejan la capacidad de perforación y la estabilidad de la plataforma, típicamente expresada como una combinación de profundidad de perforación y diámetro de la varilla de perforación.

Parámetros primarios: Derivados de los parámetros básicos, estos incluyen:
Velocidad de rotación del rotador.

Empuje hacia arriba y fuerza de perforación.

Velocidad de alimentación y longitud de carrera.

Capacidad de elevación y velocidad.

Peso de la plataforma, dimensiones generales y especificaciones de la fuente de energía (por ejemplo, potencia y velocidad del motor).

Parámetros generales: Las especificaciones secundarias están subordinadas a los parámetros básicos y primarios, como el diámetro de la cuerda de alambre y el diámetro del tambor, que indican detalles técnicos menos críticos.

IV. Componentes de plataformas de perforación de transmisión mecánica
(1) Rotador y Chuck
Rotador: Transfiere potencia de rotación, proporcionando velocidad de perforación y par, con la capacidad de girar en ambas direcciones.

Chuck: Encontrado en plataformas de tipo husillo (no en plataformas de mesa rotativa, donde está integrado con el rotador), el mandril transmite movimiento rotativo y par mientras sujeta la barra de perforación. También facilita el movimiento axial y la fuerza de perforación (o hacia arriba).

(2) Mecanismo de alimentación
El mecanismo de alimentación es un componente crítico en la perforación rotativa, responsable de:
Medición del peso de la broca.

Aplicar o reducir la presión de perforación.

Proporcionando fuerza axial y velocidad de perforación consistentes.

Retraer, levantar y suspender herramientas de perforación.

Extracción forzosa de herramientas atascadas.
Los mecanismos de alimentación están disponibles en dos tipos:

Alimentación hidráulica: accionada por cilindros hidráulicos.

Alimentación mecánica manual: Operado manualmente con rotación mecánica.

(3) Elevador
También conocido como un cabrestante, el elevador se utiliza para:
Elevar y bajar herramientas de perforación y carcasas durante la operación.

Ayudar en la perforación a presión reducida o manejar incidentes en el agujero trabajando con el mecanismo de alimentación para la extracción forzada.

(4) Caja de engranajes y caja de transferencia
Caja de engranajes: Ajusta la velocidad y el par del rotador y el elevador.

Caja de transferencia: Distribuye la energía al rotador y al elevador, lo que permite el funcionamiento independiente o simultáneo de ambos sistemas.

(5) embrague de fricción
El embrague de fricción sirve para:
Activar o desactivar la potencia del motor.

Facilitar el cambio de engranajes y las operaciones especializadas en el orificio (por ejemplo, el corte o la separación de muestras de núcleo).

Proporcionar protección contra sobrecargas.

Diagrama simplificado de los componentes de la plataforma de tipo husillo:
Fuente de alimentación

embrague

Caja de engranajes

Caso de transferencia

Husillo

Elevador

Freno de agua

Bomba hidráulica

Carruaje

Base

V. Plataformas de perforación totalmente hidráulicas
Una plataforma de perforación totalmente hidráulica utiliza sistemas hidráulicos para impulsar sus mecanismos de rotación, perforación y levantamiento de herramientas. Normalmente consta de tres partes principales: la unidad principal, la estación de bomba y la consola de control, conectadas por mangueras de alta presión.
Diagrama estructural simplificado de una plataforma totalmente hidráulica:
Estación de bomba

Manguera de alta presión

Unidad principal

Consola de control

Características de plataformas de perforación totalmente hidráulicas:
Diseño único: A diferencia de las plataformas mecánicas tradicionales, comprende tres componentes distintos con una estructura más simple.

Control de velocidad sin pasos: Ofrece ajustes de velocidad infinitos.

Elevación sin torre: permite la conexión y desconexión mecánicas y automatizadas de herramientas.

Facilidad de operación: requiere menos trabajadores y simplifica las tareas.

Operación remota: permite una operación más segura a distancias, incluido el control remoto potencial.

Ventaja de carrera larga: A diferencia de las plataformas de husillo, que requieren un marco de perforación desmontable y tienen una carrera corta (menos de 1 m), las plataformas de núcleo totalmente hidráulicas pueden manejar varillas de perforación más largas (por ejemplo, 3 m) en una sola operación sin retracción frecuente de la varilla.

Desventajas:
Alto consumo de energía: eficiencia mecánica más baja.

Requisitos de precisión: Los componentes hidráulicos requieren una alta precisión, y el sistema requiere una estricta calidad y filtración del aceite hidráulico, lo que hace que el mantenimiento sea difícil.