La perforación de agujeros profundos exige un control preciso del refrigerante

El refrigerante es tan fundamental para el proceso de perforación de agujeros profundos que los sistemas de perforación de agujeros profundos más modernos de hoy lo controlan de la misma manera que lo harían con el husillo o los ejes de una máquina. La gestión cuidadosa de la presión, la filtración, la temperatura y el caudal del refrigerante es clave para optimizar los procesos de perforación de pozos profundos. Esto requiere una capacidad de control basada en flujo programable e infinitamente variable integrada en la propia máquina perforadora de agujeros profundos. El resultado es un sistema con la capacidad de ajuste necesaria para garantizar que nunca haya más presión en el sistema de refrigeración de la necesaria para una evacuación eficaz de la viruta y una perforación precisa.

Durante muchos años, el sistema de suministro de refrigerante más avanzado, además de los tipos de inundación, fueron los sistemas de refrigerante a través del husillo/a través de la herramienta. Luego, la llegada de los sistemas de refrigerante de alta presión que funcionan a más de 1000 psi cambió el panorama de la tecnología de refrigerante con un enfriamiento de herramientas especialmente eficaz, así como una evacuación de viruta eficiente para la mayoría de las operaciones de mecanizado convencionales. Las aplicaciones de perforación, principalmente aquellas que utilizan brocas helicoidales, fueron un importante impulsor del desarrollo de sistemas de refrigeración de alta presión, en particular aplicaciones de perforación de agujeros profundos donde las relaciones profundidad-diámetro suelen ser de 10:1 y superiores.

Sin embargo, a medida que aumenta la presión del refrigerante, también aumenta la necesidad de una filtración y un control de temperatura adecuados. Al considerar sistemas de más de 1000 psi, se necesita una filtración de 20 a 50 niveles para evitar que las bombas fallen y, en la mayoría de los casos, los sistemas de refrigerante de alta presión requerirán un enfriador para regular la temperatura del refrigerante. Si bien la mayoría de los talleres se limitan a estos sistemas, incluso para aplicaciones de perforación exigentes, la filtración y el refrigerante por sí solos no logran abordar una de las variables más importantes en el uso de refrigerante de alta presión, que es el caudal.

Los talleres a menudo no tienen idea de cuánto refrigerante entrega o debería entregar su sistema. Los sistemas típicos de refrigerante por inundación, por ejemplo, proporcionan caudales de entre 10 gpm y alrededor de 40 gpm, según el sistema. Sin embargo, se necesitan volúmenes mucho mayores para evacuar virutas en las operaciones de perforación a medida que los agujeros aumentan de diámetro y/o son más profundos. Cuando se utilizan perforadoras más grandes o herramientas BTA, por ejemplo, el flujo de refrigerante requerido puede oscilar entre 50 gpm y más de 75 a 350 gpm para diámetros de orificios de hasta 10 a 12" (25,4 a 30,5 cm). Por el contrario, los caudales para orificios pequeños Es posible que los orificios de diámetro profundo deban ser de solo 2 gpm, pero con niveles de presión mucho más altos. Un orificio de 0,040" (1,016 mm) de diámetro, por ejemplo, podría requerir una presión de refrigerante de hasta 3000 psi.

Debido a que hay un factor exponencial involucrado, cuando el diámetro del orificio aumenta ligeramente, el área/remoción de metal aumenta significativamente. Considere la diferencia entre un orificio de 1" (25,4 mm) de diámetro y uno de 1,5" (38,1 mm) de diámetro: un aumento del 50 por ciento en el diámetro. El área resultante asciende a 0,79 in3 (12,95 cm3) para el orificio de 1" frente a 1,77 in3 (29,01 cm3) para el orificio de 1,5", un aumento del 100 por ciento. Duplicar el diámetro del orificio de 1 a 2" equivale a cuatro veces más área y cuatro veces más material para evacuar del orificio. En otras palabras, los talleres deben asumir que incluso un ligero aumento en el diámetro del orificio garantizará un cambio en los parámetros del refrigerante. .

A pesar de esto, la mayoría de los sistemas de refrigeración ofrecen muy poca flexibilidad. Los sistemas de refrigeración por inundación, por ejemplo, no tienen ninguna flexibilidad: el refrigerante está encendido o apagado. Los sistemas de refrigerante a través del husillo pueden incluir configuraciones de alivio o códigos M que proporcionan configuraciones de presión baja, media y alta, pero son insuficientes para los talleres que necesitan un suministro de refrigerante verdaderamente optimizado.

Ingrese al control de refrigerante de variabilidad infinita. Esta tecnología permite a los talleres comenzar un pozo a quizás 400 psi y luego, a medida que la perforación avanza más profundamente, aumentarlo al nivel necesario para mantener el caudal para evacuar eficazmente las virutas. Sin embargo, este es un proceso difícil de marcar manualmente. Si el caudal es demasiado bajo, las virutas permanecerán en el agujero y eventualmente podrían romper la broca. Demasiado flujo puede crear una presión excesiva que, a su vez, genera fuerzas no deseadas que pueden dificultar la precisión de la perforación.

Para lograr un rendimiento exitoso y constante, los fabricantes de equipos originales de máquinas perforadoras de agujeros profundos, como UNISIG, diseñarán sistemas de refrigeración y controles en el diseño real de una máquina desde el principio para garantizar una integración completa. Esto permite que los controles proporcionen retroalimentación inmediata durante el proceso para niveles extremadamente granulares de ajuste del refrigerante que colocan exactamente la cantidad correcta de refrigerante en la vanguardia en todo momento.

El sistema funciona implementando retroalimentación del proceso en el sistema de control, lo que realiza ajustes inmediatos del refrigerante para evitar la rotura de la herramienta. La retroalimentación del control también guía a los operadores a optimizar el flujo y la presión del refrigerante de perforación de pozos profundos y, una vez que se determinan estos parámetros, se pueden utilizar para repetir el proceso una y otra vez.

Además, la presión del refrigerante y la retroalimentación del flujo del propio proceso se utilizan para detectar herramientas rotas. Por ejemplo, si la presión del refrigerante de la aplicación cae repentinamente, eso puede indicar una herramienta rota. Y justo en ese momento se puede detener el proceso y sustituir la herramienta. Esto es especialmente útil cuando se perforan orificios de diámetro extremadamente pequeño donde las cargas de perforación más ligeras hacen que incluso un ligero cambio en la fuerza sea difícil de detectar. Pero al monitorear el refrigerante, los operadores pueden determinar el estado de la herramienta y si se están evacuando virutas o no. Y puede ayudar a optimizar aún más parámetros como avances y velocidades para un mejor control de la viruta en esos casos.

Además de los sistemas y controles de refrigerante, los depósitos de refrigerante también están diseñados específicamente para perforadoras de agujeros profundos por fabricantes de equipos originales como UNISIG. Si bien los sistemas de refrigeración por inundación y a través del husillo para centros de mecanizado pueden tener depósitos de refrigerante de 20 a 50 galones, aquellos con sistemas de perforación de agujeros profundos variarán para adaptarse a la velocidad y el flujo del refrigerante. Dependiendo del tamaño de la máquina perforadora de pozos profundos, las capacidades del depósito de refrigerante pueden ser de hasta 3000 gal y combinarse con una unidad de filtrado de capacidad de 350 gpm.

Los sistemas de refrigeración por inundación, a través del husillo y de alta presión hacen posible operaciones ocasionales de perforación de alto rendimiento en centros de mecanizado convencionales. Sin embargo, cuando las operaciones de perforación se realizan todos los días e involucran agujeros mucho más profundos en proporciones de 10, 20 o incluso 40:1 y más, se necesita una máquina perforadora de agujeros profundos dedicada. Y los mejores tipos son aquellos diseñados con el sistema de refrigeración como una extensión de la máquina, de forma muy similar a como un husillo o eje es parte de la máquina. Los sistemas de refrigerante y controles de alta ingeniería de fabricantes de equipos originales como UNISIG permiten a los talleres perforar de manera confiable y precisa miles de orificios diariamente (y en proporciones de profundidad a diámetro superiores a 100:1) con una mínima intervención del operador, si la hubiera.

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