En la documentación del WR450SE, la fuerza de elevación de 20 T aparece junto a varios números: profundidad máxima de perforación de 450 m, barras de perforación de 6 m, diámetro recomendado de barra de 89 / 102 mm, velocidad de elevación rápida de 30 m/min, cabrestante auxiliar de 1,1 T (opcional 2,5 T). La columna de fuerza de elevación no corresponde tan directamente al objetivo del proyecto como la profundidad de perforación; se parece más a una magnitud intermedia: por arriba conecta con el peso de la sarta de perforación, y por abajo con la maniobra de introducción y extracción, el entubado y el tratamiento de anomalías en el pozo. Este artículo solo analiza qué se utiliza para asumir este único valor en una profundidad de pozo de nivel 450 m y qué partes no tienen conclusiones cuantitativas en la documentación.
Primero, distinguir: la fuerza de elevación no equivale a la capacidad de perforación
La fuerza de elevación describe cuánto peso puede levantar el sistema de elevación de un conjunto de perforación, mientras que el par de rotación describe cuánto peso de herramienta puede arrastrar el conjunto en el fondo del pozo; ambos actúan en direcciones diferentes dentro del pozo. El par máximo de rotación indicado para el WR450SE es de 9000 / 4500 N·m, correspondiente a una velocidad máxima de rotación de 90 / 180 r/min. Si se mezclan la fuerza de elevación y el par en un solo número, se podría pensar erróneamente que ambos pueden convertirse entre sí; la documentación no proporciona tal relación de conversión.
Otra cosa fácil de confundir es que la fuerza de elevación de 20 T no es el peso máximo que este equipo puede levantar. La sarta de perforación en el pozo, la fricción de las paredes del pozo, si se lleva entubado, si hay atascamiento, todo ello hace que la carga real que debe superarse se desvíe del peso neto del conjunto. La documentación sitúa la fuerza de elevación de 20 T en "satisfacer la introducción y extracción de barras de perforación convencionales de nivel 450 m, la recuperación de martillos de fondo y parte de las operaciones de entubado"; esta es una declaración de condiciones de uso, no una promesa cuantitativa de margen de carga.
Cuanto más se acerca la barra de perforación a la siguiente, más se suma la carga hacia arriba
Para una profundidad de pozo de 450 m con barras de perforación de 6 m, teóricamente el número de barras necesarias se determina dividiendo la profundidad del pozo por la longitud de una sola barra; cuanto mayor es el diámetro de perforación, también cambia el peso por unidad de longitud de la barra. La documentación recomienda dos diámetros de barra, 89 mm y 102 mm, pero no proporciona por separado el peso total de la sarta correspondiente a ninguna profundidad de pozo. Por lo tanto, al diseñar un pozo concreto, la longitud, el diámetro y el número de barras deben calcularse por separado según las especificaciones de barra realmente seleccionadas, y luego comparar el resultado del cálculo con la fuerza de elevación de 20 T para ver si cae dentro de un rango razonable.
A medida que aumenta la profundidad del pozo, hay dos cargas más que no están incluidas en el peso neto del conjunto: una es la fricción de las paredes del pozo, y otra son los detritos de perforación que pueden quedar por encima de la herramienta de fondo al extraer la sarta. La documentación menciona desprendimientos de bloques, fugas de aire y atascamientos en la descripción de zonas fracturadas, y menciona que el afloramiento de agua cambia el estado de trabajo dentro del pozo en la descripción del acuífero. Todo esto ocurre además de la fuerza de elevación de 20 T y no puede usarse directamente para calcular "hasta qué profundidad se puede levantar" a partir del valor de fuerza de elevación.
Además de la fuerza de elevación, en la misma etapa del proceso hay tres elementos complementarios
| Parámetro | Valor en la documentación | En qué etapa del proceso aparece |
|---|---|---|
| Velocidad de elevación rápida | 30 m/min | Retorno del cabezal motriz, maniobras de barras y otras acciones auxiliares |
| Velocidad de avance rápido | 55 m/min | Igual que arriba, en dirección opuesta |
| Fuerza de elevación del cabrestante auxiliar | 1,1 T (opcional 2,5 T) | Manipulación de útiles de perforación; los proyectos con accesorios pesados pueden optar por la mejora |
| Carrera de los estabilizadores hidráulicos | 1,6 m | Nivelación y apoyo |
La velocidad de elevación rápida se interpreta fácilmente como velocidad de extracción, pero la documentación dice que se utiliza "para el retorno del cabezal motriz, la manipulación de barras y otras acciones auxiliares, lo que puede reducir el tiempo no dedicado a la perforación, pero no representa directamente la velocidad real de avance en la roca". Esta frase limita el uso del valor de 30 m/min a acciones auxiliares; al leerlo, no debe extenderse a la eficiencia de perforación.
El cabrestante auxiliar de 1,1 T y la elevación principal de 20 T son dos sistemas, y sus objetos de acción también son diferentes: la elevación principal corresponde a la sarta de perforación en el pozo, y el cabrestante auxiliar a la manipulación de útiles en la superficie. La documentación menciona que, cuando el martillo de fondo, el entubado u otros accesorios son relativamente pesados en un proyecto, se puede considerar la configuración mejorada de 2,5 T.
La correspondencia entre la fuerza de elevación y el diámetro del pozo y la formación no está indicada en la documentación
El rango de diámetro de perforación del WR450SE es de 105–400 mm. La documentación asigna el diámetro de perforación, el par de rotación y la presión de aire a diferentes estados de trabajo: para diámetros grandes, roca dura o tramos de pozo con mayor resistencia se usa la marcha de baja velocidad y alto par; para etapas con resistencia relativamente menor se usa la marcha de alta velocidad; para la perforación con martillo de fondo neumático se recomienda una presión de trabajo de 1,2–3,5 MPa y un consumo de aire de 16–55 m³/min. Estos tres grupos de parámetros tienen cada uno su correspondencia, pero la documentación no proporciona una tabla de conversión de "cuánto tiempo de sarta puede levantar una fuerza de elevación de 20 T para un diámetro de pozo dado", ni enumera los requisitos de fuerza de elevación correspondientes a las operaciones de entubado con diferentes diámetros de pozo.
Al diseñar un pozo en la práctica, es necesario completar la información sobre el diámetro del pozo, las especificaciones de los útiles de perforación y el entubado a introducir, y la fricción prevista en el pozo, para luego juzgar si la fuerza de elevación de 20 T tiene margen. La frase de la documentación "después de aumentar la profundidad del pozo, tanto el peso propio de las barras como la fricción de las paredes aumentan, por lo que ante una resistencia anormal al extraer la sarta, primero debe evaluarse el estado de las paredes del pozo, la evacuación de detritos y los útiles de perforación, y luego adoptar medidas como limpieza del pozo, extracción lenta o entubado" puede usarse para determinar la dirección de tratamiento en condiciones anómalas, pero no constituye un procedimiento de operación segura.
Ver la fuerza de elevación dentro de las condiciones de la máquina completa
La fuerza de elevación de 20 T se combina con un sistema de potencia de 92 kW, un peso total de la máquina de aproximadamente 8,5 T, unas dimensiones exteriores de aproximadamente 5,85 × 1,8 × 2,4 m y una velocidad de desplazamiento de aproximadamente 2,5 km/h, con un ángulo máximo de ascenso de referencia de 21°. Estos parámetros restringen respectivamente la potencia, el traslado y la adaptación al terreno, y no tienen una relación de conversión con la fuerza de elevación en sí, pero en conjunto determinan las condiciones generales de este equipo para asumir una profundidad de pozo de nivel 450 m. En suelos blandos deben usarse placas de apoyo para evitar el hundimiento de los estabilizadores; antes de un traslado debe confirmarse la capacidad portante del suelo y las condiciones de la pendiente; estas son advertencias explícitas en la documentación.
El último párrafo de la documentación indica: debido a las diferencias en las condiciones geológicas reales, los útiles en el pozo, el ángulo de perforación y el modo de operación, la eficiencia final de perforación, la profundidad y el resultado de la perforación deben basarse en las condiciones del sitio. La misma frase se aplica a la fuerza de elevación de 20 T: ofrece capacidad de elevación para operaciones convencionales de nivel 450 m, pero para el conjunto de perforación y la disposición de entubado de un pozo concreto, aún debe calcularse por separado en la etapa de diseño. Las partes de conversión y métodos no cubiertas por la documentación deben confirmarse con el fabricante o el personal técnico de ingeniería antes de su uso.