Broca cónica de rodillo

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 desgastan. Las brocas de cono giratorio se utilizan normalmente para perforar en busca de petróleo y gas. Un chorro de agua que fluye a través de la broca arrastra la roca hasta formar una suspensión.

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 brote de Spindletop, 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 rotatoria para rocas 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 para rocas. El éxito de esta broca llevó a la fundación de la 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, en 2000 Hughes todavía poseía el 40% del mercado mundial de brocas.

Las brocas de cono de rodillo 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 de rodillo con dientes largos y salientes muy espaciados, mientras que las formaciones más duras se perforan con brocas con dientes más cortos y espaciados más cerca. Las brocas de cono de rodillo 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 suelen estar mecanizadas 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.

Las brocas de perforación son accesorios que se agregan al extremo de una sarta de perforación para realizar el corte necesario para penetrar las numerosas capas de roca que se encuentran entre la superficie de la Tierra y los yacimientos de petróleo y gas. Una vez que se perfora un pozo, se pueden insertar las cubiertas adecuadas para sellar la formación del pozo.

Las brocas se clasifican además en función de sus cojinetes internos. Cada broca tiene tres conos giratorios y cada uno de ellos gira 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 giran 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 fricción.

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