A tarro de perforaciónconvierte la energía potencial almacenada en la sarta de perforación alargada en energía cinética. Después de que ocurre la acción de sacudida, esta energía cinética genera una onda de impacto que transmite una fuerza de sacudida a la sarta de perforación atascada, ayudando a liberarla.
La energía de la onda de impacto se relaciona con la aceleración de la herramienta de impacto, mientras que la duración de la onda se relaciona con la longitud de la sarta de perforación. Su relación es la siguiente:
Energía cinética=1/2MV^2
Donde M es igual al peso de la sarta de perforación sobre la percusión y V es la velocidad de la percusión durante el impacto.
Hay tres tipos principales de herramientas de sacudido: martillos mecánicos, martillos hidráulicos y martillos combinados hidráulico-mecánicos.
Tarros mecánicos
Mecánicotarros de perforaciónUtilice una serie de resortes, retenes y mecanismos de liberación para producir el impacto discordante. Se sacuden hacia arriba cuando la sobretensión alcanza un límite preestablecido y se sacuden hacia abajo cuando la sobretracción alcanza otro límite preestablecido. El martillo sólo se activa dentro de estos límites establecidos, que normalmente están por encima de las fuerzas experimentadas durante la perforación normal. Durante las operaciones regulares, la percusión mecánica está en una posición neutra o en un estado de sobretensión, pero nunca está precargada para obstruirse hacia abajo, ya que esto podría dañar la sarta de perforación que se encuentra debajo.
El mecanismo de liberación se puede configurar en la superficie o en el fondo del pozo, según el diseño del recipiente. Hay dos diseños principales de jarras mecánicas:
1) Estilo de resorte de torsión: están precargados en la superficie para las cargas de sacudida hacia arriba y hacia abajo. El disparo de la jarra se activa aplicando variaciones de torque del 10-15% a la sarta de perforación (el torque del lado izquierdo disminuye la sobretracción, el del lado derecho aumenta).
2) Manga extendida con ranuras y resortes de pestillo: la carga para disparar la pera de fondo del pozo se reduce al aumentar la velocidad de la bomba de lodo. El tarro mecánico Anadrill EQ utiliza este principio.
Tarros Hidráulicos
Hidráulicotarros de perforaciónConstan de dos zonas de pistón separadas por una válvula. Cuando se aplican fuerzas de tensión o compresión para activar la sacudida, el fluido en un área del pistón se comprime y se fuerza a través de una ruta de flujo restringida hacia la segunda área. El caudal controla el tiempo de disparo: fuerzas más altas dan tiempos de disparo más rápidos. Esta distancia de carrera se llama "golpe de potencia". Cuando la carrera de potencia alcanza su límite, el fluido presurizado se ventila a través de un bypass que permite que las áreas del pistón diferencial igualen rápidamente la presión y el impacto.
Los martillos hidráulicos no requieren cargas de disparo preestablecidas: la fuerza de disparo es proporcional a la magnitud de la sobretracción o compresión aplicada. Fuerzas mayores producen cargas de impacto mayores. Una ventaja clave es que las sacudidas hidráulicas pueden producir un rango variable de fuerzas de sacudida dentro de sus clasificaciones. También suelen tener diámetros internos más grandes que los martillos mecánicos para un tamaño de herramienta determinado.
Si el tiempo lo permite, un martillo hidráulico se volverá a armar y disparará nuevamente una vez que se complete la carrera de potencia. Esto los hace ventajosos en pozos de ángulo alto u horizontales donde puede haber disponible una sobretracción limitada. Sin embargo, también puede provocar disparos involuntarios en el fondo del pozo, especialmente en secciones verticales.
Los disparos frecuentes pueden provocar un sobrecalentamiento hidráulico, lo que reduce la viscosidad del fluido, acorta el tiempo de la carrera de potencia y provoca un disparo prematuro antes de la sobretracción deseada, lo que reduce la fuerza del impacto.
Una ventaja principal de los martillos mecánicos es que sólo se disparan cuando se alcanzan límites de fuerza preestablecidos. Son más resistentes a disparos involuntarios y tienen vidas operativas más largas en comparación con los martillos hidráulicos.
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