ANÁLISIS DE RANGOS DE OPERACIÓN RECOMENDADOS EN RPP
Descifrando el enigma de las revoluciones por pulgada recomendados
Introducción y Contexto
En el ámbito de la perforación diamantina, las revoluciones por pulgada (RPP) desempeñan un papel crucial. Estas medidas determinan la cantidad de vueltas o giros que la broca recorre por cada pulgada de penetración o avance. La elección adecuada de los rangos de RPP afecta directamente la eficiencia y la calidad del corte. En este artículo, exploraremos las recomendaciones tradicionales y cómo uno de los fabricantes de brocas diamantadas va más allá al proporcionar parámetros específicos para diferentes diámetros de perforación.
Definición de RPP-RPI y RPC
Las RPP representan la cantidad de giros necesarios para producir el corte de cada pulgada de formación rocosa. Su equivalente en revoluciones por centímetro (RPC) viene a ser lo mismo, expresado en otras unidades. Estas medidas son críticas para lograr resultados óptimos en la perforación.
Consensos y Recomendaciones Actuales
La comunidad de perforación generalmente coincide en que los rangos óptimos de RPP se encuentran entre 200 y 250. Estos valores garantizan un equilibrio entre la velocidad de corte y la vida útil de la broca. Programas de capacitación en todo el mundo enfatizan la importancia de mantenerse dentro de esta franja.
El Enfoque de Uno de los Fabricantes de Brocas Diamantadas
Un fabricante especializado en brocas de perforación ha ido más allá de las recomendaciones tradicionales. En lugar de limitarse al rango estándar, proporciona directrices específicas para cada línea o diámetro de perforación. Por ejemplo, consideremos los diámetros de las líneas A, B, N, H y P.
¿Por qué este enfoque diferente?
La respuesta probable radica en la velocidad de recorrido de los diamantes impregnados en la matriz de la broca. Tomemos como referencia un diamante en la matriz de una broca de diámetro HQ (96 mm). Cada giro de este diamante implica un recorrido de 0.3 metros en el área exterior de la matriz. A 225 RPP (como el promedio de 200-250), cada diamante recorre aproximadamente 68 metros por pulgada de avance. Esto significa que, para perforar una pulgada de roca a 225 RPP cada diamante ha recorrido 68 metros en el D.E. de la broca. Si tomamos en cuenta el D.I. de la broca HQ (63.5mm) el recorrido es de 45 m y si hacemos un promedio de ambos diámetros del anillo de la circunferencia de la broca obtenemos 56 m por cada pulgada de avance o perforación. Esto es una referencia importante.
Veamos las operaciones matemáticas con las que podemos obtener datos interesantes.
Con estos datos podemos realizar los cálculos del recorrido que los diamantes realizan en cada revolución o giro de la broca aplicando las siguientes fórmulas para determinar la longitud de la circunferencia.
Aplicando las fórmulas en Excel obtenemos los datos expuestos más arriba y las que podemos observar en la captura de pantalla de la hoja de Excel a continuación:
Esto significa que perforando en el rango de 225 RPP los diamantes hacen un recorrido en la circunferencia del área frontal a 68 m/in en el D.E. y a 45 m/in haciendo un promedio de 56 m/in en el área central del anillo.
Si continuamos aplicando las mismas fórmulas a los demás diámetros, obtenemos los siguientes datos:
En consecuencia, podemos observar que, a menor diámetro de la broca, menor distancia de recorrido y por lo tanto menor velocidad de corte por cada revolución.
Por ejemplo, si estamos perforando a 1200 RPM y un ROP de 5.33 in. con un diámetro HQ, la velocidad de corte sería 6.03m/seg. en el D.E. y 3.99m/seg. en el D.I. haciendo un promedio de 5.01 m/seg. en el área central del anillo de la circunferencia de la broca.
En cambio, si estamos perforando a 1200 RPM y un ROP de 5.33 in. con un diámetro AQ, la velocidad de corte sería 3.02m/seg. en el D.E. y 1.69m/seg. en el D.I. haciendo un promedio de apenas 2.35 m/seg. en el área central del anillo de la circunferencia de la broca. Eso significa un 53% menos de velocidad de corte, lo cual implica una mayor carga de trabajo o presión de empuje para producir la misma ratio de corte o ROP.
De esto se desprende que la aplicabilidad de los rangos 200-250 RPP cuyo promedio es de 225 RPP (valor referencial que estamos usando en los ejercicios) para todos los diámetros, no guarda relación simétrica con las velocidades de corte o recorrido en las formaciones rocosas. Si quisiéramos conservar una simetría ajustada al estándar de 225 RPP (como valor promedio referencial de los rangos 200-250) requeriremos incrementar las revoluciones por pulgada en los porcentajes referenciales en la fila “Necesario incrementar en %” para obtener los siguientes valores
Por lo tanto, partiendo de la base de que 250 RPP son ideales para el diámetro NQ y 200 para el HQ, obtendríamos los siguientes valores, siempre y cuando realizamos los reajustes en RPM para las diferentes líneas o diámetros de perforación:
Como podemos observar, solo el HQ y NQ se podrían ubicar dentro del rango 200-250, manteniendo simetría de velocidad de recorrido y por lo tanto la misma velocidad de corte y la misma rata de penetración (ROP). Los resultados para las demás líneas o diámetros de perforación necesariamente implicarían la necesidad establecer otros parámetros, fuera del citado rango, si es que queremos mantener la simetría en longitud de recorrido de los diamantes por cada revolución y por lo tanto las mismas velocidades de corte.
Ahora, si nosotros comparamos los rangos que acabamos de obtener en nuestros ejercicios de análisis (basados en la velocidad de recorridos de los diamantes) con los rangos específicos que uno de los fabricantes de brocas plantea, vamos a encontrar coincidencias y cierta simetría en la tendencia que implica el manejo de las RPP en función a los diámetros de las brocas.
En otras palabras, la necesidad de ajustar nuestros parámetros operacionales con los siguientes criterios:
• A mayor diámetro menor RPP
y consecuentemente,
• A menor diámetro mayor RPP
Observemos y comparemos los datos de esta imagen con los datos de la anterior imagen.
Entonces, tenemos un primer punto para tener en cuenta en nuestro análisis a la hora de evaluar nuestros parámetros operacionales en la tarea permanente de identificar los más ideales para cada escenario de perforación, de acuerdo con los diámetros de las brocas.
Hay otros dos factores más a tomar en cuenta:
• La dureza de las formaciones, en la que podemos dejar por sentado a priori que todas las durezas no se pueden perforar a las mismas velocidades o rangos operacionales.
• Los tipos y caudales de fluidos, en la que también no podemos negar que afectan en forma directa a la velocidad de corte y el empleo de determinados rangos de operación.
Estos temas los abordaremos en un siguiente artículo.
El objetivo de este análisis no es realizar recomendaciones a partir de estos datos. La síntesis la vamos a dejar a consideración de cada lector o interesado en abordar este tema desde el ángulo de visión que ponemos de manifiesto en este artículo; lo cual no significa que bajo esta misma perspectiva no lo hagamos en los casos que necesitamos abordar con nuestros clientes.
Consideramos que cada escenario de perforación debe abordarse desde diferentes ángulos de perspectiva, teniendo en cuenta las variables de los programas, proyectos, máquinas y herramientas en fondo de pozo a usar, condiciones estratigráficas, objetivos de profundidad, dirección del sondaje, recuperación de testigos, disponibilidad de recursos para el diseño y manejo de los fluidos de perforación, etc. en la que indudablemente el papel de los perforistas juega un rol preponderante en las operaciones, porque son los ejecutores del programa de perforación, los encargados de emplear sus mejores técnicas para cada adversidad que les toque afrontar. Son los personajes de “Marvel” de la vida real, que cuando aciertan son los verdaderos héroes que nunca aparecerán en los titulares y cuando no aciertan (lo cual es parte del proceso, más aún si consideramos la experiencia como un cúmulo de errores) son vistos y removidos como los “villanos” del famoso comic.
Con este análisis pretendemos brindar algunos criterios más que pueden servir para ampliar el marco de referencias al momento de tomar decisiones operacionales. Las operaciones de perforación por su complejidad, especialmente en los pozos profundos, requieren una mayor amplitud de criterios al momento de evaluar las decisiones de que parámetros o decisiones técnicas pueden aportarnos mayor productividad, seguridad y rentabilidad. Si nos encerramos exclusivamente en nuestros criterios, nuestra amplitud será el equivalente a conformarnos mirando el árbol, en cambio si estamos dispuestos a ampliar nuestro ámbito de visión y elevamos nuestra mirada al bosque; podremos agenciarnos de mejores herramientas que nos permitan tomar decisiones más informadas en esa búsqueda constante de mejoras en las eficiencias operacionales. Muchas de las soluciones pasan por un cambio de criterios y enfoques más que por un cambio o reemplazo del personal técnico o de las empresas contratistas de perforación.
El debate está abierto.
¡Bienvenidos los comentarios!
