Investigaciones del proceso de corte de areniscas con picas desgastadas

Abstract

Comprender el mecanismo de corte de roca a sido siempre un aspecto de gran interés para la industria minera y petrolera, ya que se podrían mejorar las eficiencias en la perforación. Generalmente, las investigaciones en este campo han sido dirigidas hacia el estudio de herramientas cortadoras afiladas (para un resumen en este campo véase por ejemplo [l]); el mecanismo de corte con herramientas desgastadas no ha sido estudiado con detalle suficiente, a excepción de los estudios realizados por Glowka [2], quien condujo investigaciones experimentales sobre la influencia de la superficie desgastada, bajo una pica de Diamante Policristalino Compacto (PDC), en las fuerzas en la pica. Aquí se presenta más trabajo experimental con el propósito de verificar un nuevo modelo [3]. Este trabajo describe los resultados de los ensayos de corte realizados en Imperial College, Londres, durante los años 1988 y 1992, en tres diferentes areniscas (Crosland Hill, Forest of Dean y Red Vosges), utilizando dos picas desgastadas de PDC. Estos experimentos fueron diseñados e interpretados dentro del marco del modelo de corte de roca recientemente propuesto por Detournay y Defourny [3]. Este modelo está basado en la hipótesis fundamental que el corte de roca es realmente una combinación de dos procesos, corte “puro” y fricción bajo el cortador o pica. Diversos objetivos fueron tomados en cuenta al realizar estos ensayos: • probar la predicción teórica de que existe una relación lineal entre la energía específica £ y la resistencia a la perforación S (definidas respectivamente como, la componente horizontal y vertical de la fuerza de corte dividida por el área de la sección transversal del surco trazado por la herramienta); probar la conjetura de que el ángulo de fricción en el contacto entre la superficie desgastada de la herramienta y la roca (deducido a partir de la pendiente de la línea de fricción en el diagrama Є-S), realmente refleja el ángulo de fricción interna de la roca (medido de manera convencional en ensayos triaxiales); en contacto) para cada una de las rocas ensayadas, y analizar las posibles relaciones entre estos dos parámetros y las características geomecánicas de estas rocas. Este trabajo presenta primeramente las relaciones básicas del modelo de corte de roca. Los resultados del programa experimental son resumidos. Luego los parámetros del modelo de corte de roca son determinados.