Boart Longyear mejora la recuperación del núcleo alámbrico

Sin embargo, Boart Longyear recientemente ha realizado mejoras en el sistema, lo que aumenta significativamente la fiabilidad y el rendimiento.

Principalmente, los sistemas alámbricos requieren un tubo interior receptor de muestra completamente independiente de la sarta de barras, mientras se encuentra en la parte inferior de la sarta, en el tubo exterior detrás de la broca.

Montado en la parte superior del conjunto del tubo interno está el conjunto del cabezal, que incluye el mecanismo de fijación crítico requerido para sujetar el tubo interno mientras se recibe la muestra del núcleo y para liberar el tubo interno lleno para la recuperación con alambre.

Un dispositivo llamado "overshot" o "pescante" se conecta a un cable y se baja o bombea en el orificio hasta que captura el conjunto del cabezal, lo que permite que el tubo interno se pueda tirar o elevar hacia el equipo de perforación mediante el uso de un cabrestante o mecanismo de elevación.

Acoplamiento de bloqueo de orificio completo

Acoplamiento de bloqueo estabilizado

El asiento del sistema de cierre

Para recibir los elementos de fijación desplegados desde el conjunto del cabezal, los acoplamientos se insertan en la sarta de perforación para proporcionar una abertura o asiento interior ampliado. En el sistema original, el asiento del sistema de fijación se formaba haciendo coincidir dos acoplamientos. El primer acoplamiento, conectado a las barras de perforación sobre el tubo interno, se conoce como acoplamiento de bloqueo. El acoplamiento inferior, conocido como acoplamiento del adaptador, se conecta entre el acoplamiento de bloqueo y el tubo exterior, debajo del cual se aloja el tubo interior, y a su vez a la carcasa de escariado y la broca. La cara extrema del extremo macho del acoplamiento de bloqueo sirve como cara de soporte de carga para el mecanismo de cierre.

Desafortunadamente, todos los mecanismos de cierre pivotantes requieren una cantidad significativa de "holgura" o juego axial en el asiento del mismo para permitir el movimiento pivotal, lo que da como resultado el juego del tubo interno y un rendimiento deficiente del sistema en terrenos difíciles. De hecho, un tubo interno con un núcleo acuñado, o un tubo interior sobrellenado, puede cargarse tanto contra el asiento del sistema de fijación que los pestillos no puedae pivotar en la retracción. Esto a menudo provoca el atascamiento de los tubos lo que potencialmente podría requerir la costosa retracción de la sarta de perforación.

 In more recent Roller Latch systems, an improved integrated locking coupling eliminates the secondary joint and incorporates a mid-placed interior groove which serves as the latch seat. Additionally, roller latches drop away, eliminating the need for axial play and improving system performance in difficult ground.

Principalmente, el asiento del sistema de cierre debe resistir la reacción de la carga de empuje total del taladro cada vez que el perforador empuja a través de un terreno difícil , "en bloques". Es decir, cuando la muestra del núcleo se adhiere o se agrieta temporalmente en el tubo interior (o cuando el tubo está lleno), el empuje en la sarta de perforación (peso en la broca) es completamente resistido por el tubo interno, el mecanismo de cierre y el acoplamiento de bloqueo. Sin embargo, el asiento tiene una profundidad de alrededor de un tercio del espesor de la sarta de perforación, lo que limita la capacidad de carga potencial.

Mecanismos de pestillo y material de acoplamiento de bloqueo

El conjunto del cabezal del sistema Q original incorporaba un mecanismo de pestillo que consistía en un par de pestillos pivotantes, desplegado por un resorte de alambre tipo "mariposa" y retraído por el impacto con la parte inferior de una ranura en la caja retráctil del pestillo cuando se retraía con el pescante del cable.

Ahora ya obsoletos, estos pestillos tenían sólo 8 mm (5/16 ") de grosor, lo que producía un área de contacto de acoplamiento muy pequeña en el asiento del pestillo. Esto dio como resultado presión de contacto y tensiones del material que a menudo excedían la resistencia del asiento del pestillo cuando se perforaba en condiciones difíciles. En algunos casos, el material del asiento del pestillo cedería permitiendo que los pestillos se introdujeran en el acoplamiento de bloqueo, dando como resultado un tubo atascado. Como mínimo, la alta tasa de desgaste del asiento del pestillo era un problema de mantenimiento.

In 1998, Boart Longyear once again secured its position as the leading innovator in wireline technology by introducing the patented Link Latch mechanism. This innovation virtually eliminated “stuck tubes” by providing mechanical leverage during wireline retraction, directly pivoting the latches into the retracted position, whereas conventional technology attempted to indirectly push the latches while fighting poor mechanical leverage and interference with the latch seat.

Además, el grosor del pestillo se duplicó a 16 mm (5/8 "), lo que redujo la presión de contacto del asiento y la tensión a la mitad, mejorando con ello la vida útil y la fiabilidad. Sin embargo, se requiere el juego del tubo interno para los pestillos pivotantes.

En 2012, el lanzamiento de la tecnología Roller Latch incluyó una mejora significativa en todos los acoplamientos de bloqueo de Boart Longyear. El material de aleación de acero tratado térmicamente proporcionó aumentos sustanciales en la resistencia (40% de aumento) y dureza (resistencia al desgaste). Esto proporcionó una capacidad de empuje y una confiabilidad mucho mayores al empujar a través de condiciones de perforación difíciles, pero también mejoras significativas para otras características de acoplamiento de bloqueo como se describe a continuación.

Almohadillas antidesgaste en acoplamiento de bloqueo

Situado en la parte superior del tubo exterior, el acoplamiento de bloqueo también puede actuar para estabilizar el tubo exterior y reducir la desviación del agujero. Esto se logra mediante la adición de almohadillas de desgaste que actúan como superficie de apoyo contra el orificio perforado.

Boart Longyear ofrece dos estilos de acoplamientos de bloqueo, "agujero completo" y "estabilizado". Mientras que ambos se cortan del mismo material de aleación de acero de alta calidad utilizado para varillas de perforación alámbricas, los acoplamientos de bloqueo de orificio completo tienen un diámetrro exterior aumentado con cuatro planos equidistantes que estiran en frío a todo lo largo.

Mientras que el área anular entre los planos y el orificio perforado permiten el paso del fluido de perforación y los recortes, las secciones redondeadas de mayor diámetro son endurecidas por inducción para proporcionar almohadillas de desgaste duraderas y resistentes a la abrasión en todo el cuerpo.

Los acoplamientos de bloqueo de orificios completos funcionan bien en condiciones de suelo competentes donde el orificio es uniforme y los cortes son finos. Por el contrario, las malas condiciones del terreno pueden limitar significativamente el rendimiento de la perforación y la circulación de los recortes, o generar un par de torsión excesivo o requerimientos de avance.

Detalle de la almohadilla de desgaste revestida con láser

Detalle de la almohadilla de desgaste revestida con láser

Sección ampliada que muestra carburo de tungsteno en matriz

Almohadillas antidesgaste en acoplamiento de bloqueo

Situado en la parte superior del tubo exterior, el acoplamiento de bloqueo también puede actuar para estabilizar el tubo exterior y reducir la desviación del agujero. Esto se logra mediante la adición de almohadillas de desgaste que actúan como superficie de apoyo contra el orificio perforado.

Boart Longyear ofrece dos estilos de acoplamientos de bloqueo, "agujero completo" y "estabilizado". Mientras que ambos se cortan del mismo material de aleación de acero de alta calidad utilizado para varillas de perforación alámbricas, los acoplamientos de bloqueo de orificio completo tienen un diámetrro exterior aumentado con cuatro planos equidistantes que estiran en frío a todo lo largo.

Mientras que el área anular entre los planos y el orificio perforado permiten el paso del fluido de perforación y los recortes, las secciones redondeadas de mayor diámetro son endurecidas por inducción para proporcionar almohadillas de desgaste duraderas y resistentes a la abrasión en todo el cuerpo.

Los acoplamientos de bloqueo de orificios completos funcionan bien en condiciones de suelo competentes donde el orificio es uniforme y los cortes son finos. Por el contrario, las malas condiciones del terreno pueden limitar significativamente el rendimiento de la perforación y la circulación de los recortes, o generar un par de torsión excesivo o requerimientos de avance.

Quick pump-in pestillo de rodillo stabilized locking coupling section showing latch groove and brake groove

Detalle de la almohadilla de desgaste revestida con láser

Los acoplamientos de bloqueo estabilizados (anteriormente conocidos como de estilo "convencional") utilizan conjuntos de almohadillas de desgaste con materiales con contenido de tungsteno. El carburo de tungsteno ofrece una resistencia al desgaste que es de órdenes de magnitud mayor que la del acero endurecido, proporcionando una superficie de rodamiento confiable y de mayor duración que los de orificio completo.

Además, un mayor espacio entre las almohadillas de desgaste y en el área anular entre el cuerpo de acoplamiento y el orificio, asegura un paso eficiente de los fluidos de perforación y los recortes en todas las condiciones de terreno.

Originalmente, las almohadillas de desgaste de acoplamiento estabilizado se aplicaron mediante un laborioso proceso manual donde se aplicaba tecnología de soldadura para fundir varrillas de soldadura utilizando carburo de tungsteno en una matriz metálica conocida como "revestimiento rígido" que unía el material de la varilla al cuerpo de acoplamiento.

Se necesitaba agregar una gran cantidad para volver a rectificar una almohadilla de desgaste plana a un tamaño razonable, y la forma resultante era difícil de controlar, lo que perjudicaba la capacidad de pasar fluido y recortes. 

Además, se requería una cantidad excesiva de calor, lo que suavizaba el cuerpo de acero y debilitaba el acoplamiento. En algunos acoplamientos, el revestimiento rígido también se aplicaba a la cara del asiento del pestillo para mejorar la resistencia al desgaste, pero debido al proceso de soldadura manual, esto podía suavizar el asiento del pestillo subyacente al punto donde los podían sobresalir del asiento bajo cargas normales.

Again, the launch of Roller Latch technology included another significant upgrade to all Boart Longyear stabilized locking couplings. Laser cladding technology enables the precise application of wear pads containing a significantly greater density of tungsten carbide and with very little heat.

Las almohadillas de desgaste estabilizado se proporcionan en forma de espiral eficiente, lo que favorece el paso del fluido de perforación y los cortes. Las pruebas comparativas de desgaste en el laboratorio han demostrado una mejora de más de 10 veces (pruebas según ASTM G65), que generalmente se traduce en más del doble de la vida útil en el campo.

Interacción del acoplamiento de bloqueo y el conjunto de cabezal

Aunque que Boart Longyear ha mejorado la resistencia al desgaste de los sistemas de fijación y sus asientos, la interacción de los elementos produce desgaste abrasivo durante las operaciones normales de perforación.

Se puede producir un movimiento giratorio relativo significativo entre el conjunto del cabezal del enlace del sistema de bloqueo Link Latch y la sarta de perforación cuando no hay suficiente carga o fricción de contacto coincidente. Esto puede ocasionar un desgaste rápido entre el asiento del conector y el elemento de bloqueo, así como también entre el hombro de tope del conjunto del cabezal y el anillo de tope del tubo exterior.

Los acoplamientos de bloqueo para el conjunto del cabezal Link Latch están disponibles opcionalmente con una pequeña pieza de extensión integral y parcial del hombro del extremo macho que sobresale junto a los pestillos desplegados. Como tal, la rotación de la sarta de perforación impulsará la rotación del ensamblaje de la cabeza al mismo tiempo.

Por el contrario, el mecanismo patentado Roller Latch tiene autobloqueo en rotación. Como los rodillos se despliegan centrífugamente, si hay algún movimiento relativo de rotación con la sarta de perforación, los rodillos se acuñan entre el acoplamiento de bloqueo y la caja retráctil para garantizar que el conjunto del cabezal siempre se impulse con la sarta de perforación.

Esta acción de autobloqueo proporciona un aumento significativo en la vida útil y la confiabilidad del anillo de tope, el hombro de tope, los rodillos del elemento de bloqueo y el asiento del conector del elemento de bloqueo.

Conexión de la Sarta de Perforación

Los acoplamientos de bloqueo incluyen una rosca de tubo exterior macho y una conexión de rosca hembra para la barra de perforación con cable, para acoplarse directamente a la sarta de perforación.

El tubo exterior es significativamente más grueso y más rígido que las barras de perforación, y se estabiliza mediante la broca, la carcasa de escariado y las almohadillas de desgaste del acoplamiento de bloqueo. Por el contrario, la cuerda de la barra de perforación sólo es soportada por la formación, y está sujeta a una carga dinámica significativa como resultado de la perforación de cargas, vibraciones y armónicos del sistema.

Como tal, la conexión de acoplamiento de bloqueo es crítica para el rendimiento en condiciones de perforación exigentes, en donde el material tratado con calor recientemente mejorado proporciona resistencia y resistencia al desgaste.

Boart Longyear’s proprietary Q and RQ wireline drill rod joints utilize tapered threads for easy make and break, and feature engineered thread forms, a precise interference fit, and a unique combination of heat treatments to maximize load strength and wear resistance.

Boart Longyear produce estas conexiones de rosca de precisión en sus instalaciones y de acuerdo con los exigentes estándares mundiales y controladas por un sistema maestro de medición patentado.

Como es bien sabido en toda la industria de la perforación con cable, para evitar fallas en las uniones, nunca mezcle barras, acoplamientos o adaptadores originales Boart Longyear con productos producidos por terceros sin licencia.

¿Listo para dar un vistazo a las barras de Boart Longyear?

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