Una broca de cono giratorio es una broca que se utiliza para perforar rocas y que cuenta con 2 o 3 conos giratorios abrasivos que rompen la roca y los sedimentos a medida que se muelen contra ellos. Las brocas de cono giratorio se utilizan normalmente para perforar en busca de petróleo y gas . [1] Un chorro de agua que fluye a través de la broca arrastra la roca hasta formar una suspensión. [2]
El auge petrolero en el sur de los Estados Unidos a principios del siglo XX llevó a la necesidad de brocas de mayor eficiencia para la perforación de pozos. Después del Spindletop Gusher , Howard R. Hughes Sr. reconoció la creciente demanda de petróleo y la ineficacia de la broca de cola de pescado estándar contra formaciones rocosas más duras. La primera patente de cono de rodillo fue para la broca de roca rotatoria y fue otorgada al empresario e inventor estadounidense Howard Hughes Sr. en 1909. Consistía en dos conos entrelazados. El empresario estadounidense Walter Benona Sharp trabajó muy de cerca con Hughes en el desarrollo de la broca de roca. El éxito de esta broca llevó a la fundación de Sharp-Hughes Tool Company . En 1933, dos ingenieros de Hughes, uno de los cuales era Ralph Neuhaus, inventaron la broca tricónica, que tiene tres conos de rodillo. La patente de Hughes para la broca tricónica duró hasta 1951, después de lo cual otras compañías fabricaron brocas similares. Sin embargo, Hughes todavía tenía el 40% del mercado mundial de brocas en 2000. [3]
Las brocas de cono rodante se caracterizan por el uso de conos rodantes en la cabeza en lugar del diseño típico de tipo barrena de la mayoría de las brocas. La dureza de la roca es uno de los factores determinantes que se tienen en cuenta al seleccionar una broca adecuada. La estructura de corte de las brocas varía según la formación rocosa. Las formaciones más blandas se perforan con una broca de cono rodante con dientes largos y salientes ampliamente espaciados, mientras que las formaciones más duras se perforan con brocas con dientes más cortos y espaciados más cerca. Las brocas de cono rodante son versátiles y pueden cortar a través de muchos tipos de formaciones. Los conos con cabezas mecanizadas se utilizan en aplicaciones donde el desgaste de los dientes en la broca es insignificante. Estas brocas generalmente se mecanizan a partir de acero y tienen dientes más grandes y agresivos. Por otro lado, los conos con insertos de tungsteno se utilizan en aplicaciones de alto desgaste, donde es preferible reemplazar solo los insertos y no toda la broca. También tienden a tener dientes más pequeños. [4] [5]
Las brocas de perforación son accesorios que se añaden al extremo de una sarta de perforación para realizar el corte necesario para penetrar las numerosas capas de roca que hay entre la superficie de la Tierra y los yacimientos de petróleo y gas. Una vez perforado un pozo, se pueden insertar las tuberías de revestimiento adecuadas para sellar la formación del pozo. [6]
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Las brocas se clasifican además en función de sus cojinetes internos . Cada broca tiene tres conos giratorios y cada uno de ellos girará sobre su propio eje durante la perforación. Mientras las brocas están fijadas a las plataformas de perforación, la rotación de la tubería de perforación será en el sentido de las agujas del reloj y los conos de los rodillos girarán en sentido contrario a las agujas del reloj. Cada cono de rodillo gira sobre su propio eje con la ayuda del cojinete. Nuevamente, los cojinetes se clasifican principalmente en tres tipos: brocas con cojinetes abiertos, brocas con cojinetes sellados y brocas con cojinetes de diario . [7]
