En la tabla de parámetros del CR1000P, la sección del cabezal de rotación tiene tres líneas: transmisión directa del husillo, velocidad máxima de 1250 rpm y par máximo de 1100 N·m. En la unidad de lodo de la misma documentación también aparece 1500 rpm, que es la velocidad del agitador de lodo. Ambos valores tienen la misma unidad, pero apuntan a sistemas completamente diferentes. Este artículo solo analiza qué etapa limita realmente el valor de 1250 rpm del cabezal de potencia en la extracción de núcleos en pozos profundos, y qué no puede explicar.
1250 rpm describe el límite de rotación del propio cabezal de potencia
Primero, aclaremos a qué pertenece el valor. 1250 rpm aparece en la columna del cabezal de rotación, junto con el modo de accionamiento (motor hidráulico de engranajes), el modo de transmisión (transmisión directa del husillo) y el diámetro máximo aplicable de tubería de perforación de 114 mm. Este es un valor proporcionado por el sistema: la velocidad máxima que puede alcanzar el husillo del cabezal de potencia bajo condiciones hidráulicas y de transmisión permitidas.
Debe distinguirse de otros dos valores. Primero, los 1500 rpm del agitador de lodo, que es la velocidad del propio dispositivo de agitación; segundo, los 3000 / 1450 rpm del motor eléctrico, que es la velocidad del lado de la fuente de energía y está separada de la velocidad del husillo por la transmisión hidráulica. Si se registran estos tres valores como el mismo tipo de parámetro, las comparaciones posteriores perderán su base.
La velocidad limita la etapa de rotación, no el ritmo de perforación de todo el equipo
La perforación con extracción de núcleos puede dividirse aproximadamente en varias etapas de trabajo simultáneas: rotación, avance axial, circulación de lodo y elevación por cable. El CR1000P tiene sus propios valores en cada etapa.
- Rotación: velocidad máxima de 1250 rpm, par máximo de 1100 N·m
- Axial: fuerza de empuje de 67 kN, fuerza de extracción de 130 kN, carrera de avance de 1.8 m
- Circulación: caudal de lodo de 100 L/min, presión de lodo de 7 MPa
- Auxiliar: capacidad de cable de 1200 m (cable de acero de 6 mm), fuerza de elevación con tambor vacío de 14.5 kN, fuerza de elevación con tambor lleno de 6.9 kN
1250 rpm solo aparece en el primer grupo. Puede indicar el límite de rotación del cabezal de potencia, pero no puede sustituir la evaluación de la carga axial, el caudal de fluido de perforación y la capacidad de elevación para determinar la viabilidad de un pozo profundo.
Condiciones en las que aparece 1250 rpm en la documentación
La profundidad de referencia de perforación del CR1000P es de 1150 m para BQ, 1000 m para NQ y 550 m para HQ; a medida que el diámetro de extracción de núcleos disminuye, la profundidad de referencia aumenta. Sin embargo, el cabezal de potencia del mismo equipo solo tiene un valor de velocidad máxima, lo que en sí mismo indica que la velocidad nominal es el límite del equipo, y cuánta velocidad se usa realmente bajo diferentes profundidades, diámetros y formaciones rocosas es otro asunto.
Junto con la velocidad, en la documentación se indican el ángulo de perforación de 45°–90°, la longitud aplicable de tubería de perforación de 1 / 1.5 m y el diámetro máximo aplicable de tubería de perforación del cabezal de potencia de 114 mm. Estos elementos constituyen conjuntamente los límites de trabajo del sistema de rotación, y ninguna lectura individual es suficiente.
Al aumentar la profundidad del pozo, la velocidad se enfrenta a cambios de carga
Después de la sección del cabezal de potencia, la documentación indica claramente: a medida que aumenta la profundidad del pozo, el peso de la tubería de perforación, la fricción de la pared del pozo y la desviación del pozo se vuelven más evidentes; el operador debe ajustar oportunamente la presión de perforación, la velocidad y el fluido de perforación según los cambios en el par y la resistencia al extraer la tubería, evitando continuar perforando forzadamente en condiciones anormales.
Esta frase sitúa la velocidad en una relación dinámica. 1250 rpm es el límite alcanzable del cabezal de potencia, mientras que la velocidad realmente seleccionada en el pozo está influenciada por varios factores: el tipo de broca y el método de corte, el grado de integridad de la formación rocosa actual, si el fluido de perforación puede evacuar los detritos y la resistencia a la rotación causada por el peso propio de la sarta de perforación. En pozos profundos, si los parámetros de perforación no coinciden con el estado del pozo, los problemas aparecerán primero en el par y la resistencia al extraer la tubería, no en el indicador de velocidad.
Dos errores comunes de lectura
El primero es considerar 1250 rpm y el par por separado. Los dos valores en la misma línea corresponden a dos cargas de la misma sarta de perforación: el par necesario para girarla y la capacidad de hacerla girar a una velocidad determinada. Los 1100 N·m y 1250 rpm del CR1000P provienen del mismo cabezal de potencia y no pueden combinarse con el par y la velocidad de otro equipo.
El segundo es tomar 1250 rpm como indicador de eficiencia de perforación. La documentación no proporciona la velocidad de penetración mecánica alcanzable a una velocidad determinada en una formación rocosa específica, ni la variación de la vida útil de la broca a diferentes velocidades. Para determinar qué eficiencia puede alcanzar un equipo en una mina específica, se necesitan las condiciones del sitio, las herramientas en el pozo y el método de operación; la propia documentación ya lo señala.
Qué aspectos no responde la documentación de este equipo
Las siguientes preguntas no encuentran base en la documentación pública del CR1000P y deben confirmarse por separado con el fabricante o el proyecto: a qué condiciones de trabajo específicas corresponde 1250 rpm, el comportamiento de aumento de temperatura del sistema hidráulico al usar continuamente esa velocidad, los rangos de velocidad recomendados para diferentes formaciones rocosas y la correspondencia entre velocidad y selección de broca. Estos pertenecen al ámbito de los procesos y operaciones en el sitio, y no están cubiertos por un único valor en la documentación.
Del mismo modo, la capacidad de cable de 1200 m y la velocidad de elevación de 116 m/min indican la capacidad del sistema de elevación y no deben agruparse con los 1250 rpm del cabezal de potencia para evaluar la capacidad de perforación del equipo.