A diferencia de los martillos hidráulicos, que dependen de la dosificación de fluidos para el retardo, los martillos mecánicos utilizan un sistema de pestillos o cerrojos (latches) cargados por resorte para retener la carga antes del disparo. No hay retardo de tiempo; el martillo se dispara instantáneamente una vez que se alcanza la carga preestablecida.
1. El Mecanismo de Disparo Mecánico
El corazón de un martillo mecánico es su mecanismo de cerrojo (Latch Mechanism). Este sistema mantiene al martillo en una posición fija (bloqueada) hasta que la tensión o compresión aplicada desde la superficie supera la resistencia mecánica del cerrojo.
Funcionamiento Paso a Paso:
Carga de Tensión/Compresión: Se aplica fuerza a la sarta de perforación. Esta fuerza se acumula en el mecanismo de cerrojo interno.
Liberación Instantánea: Cuando el pull (o push) alcanza el valor de disparo configurado, los pestillos se retraen o se desplazan.
Impacto: El mandril se libera y se acelera rápidamente. Dado que no hay fluido que restringir (como en los hidráulicos), la aceleración es inmediata hasta que el martillo golpea el yunque.
2. Tipos de Martillos Mecánicos
Existen principalmente dos variaciones en el diseño del mecanismo de liberación:
A. Martillos de Resorte de Torsión (Torsion Spring Jars)
Utilizan resortes que aplican una fuerza radial sobre los pestillos. Para que el martillo se dispare, la carga axial debe ser lo suficientemente alta como para "vencer" la fricción y la fuerza de estos resortes.
B. Martillos de Pin de Corte (Shear Pin Jars)
Son menos comunes en perforación convencional y más usados en operaciones de wireline o pesca específica. El martillo está bloqueado por un pin de metal que debe romperse (cortarse) físicamente para permitir el impacto. Una vez que se dispara, la herramienta debe retirarse del pozo para ser rearmada con un nuevo pin.
3. Componentes Principales
Un martillo mecánico robusto consta de las siguientes secciones clave:
Mandril Superior (Inner Mandrel): La parte móvil que viaja a través de la herramienta y contiene la cara del "martillo".
Cuerpo Exterior (Outer Housing): La sección que permanece conectada al resto del BHA y contiene el "yunque".
Conjunto del Cerrojo (Latch Assembly): Compuesto por dedos de cerrojo, resortes y superficies de fricción que determinan la carga de disparo.
Ajustador de Carga (Adjustment Nut/Collar): Un componente que permite cambiar la tensión necesaria para el disparo. En algunos modelos antiguos, esto solo se podía hacer en superficie, pero los modelos modernos permiten ciertos ajustes en el fondo (aunque es más complejo que en los hidráulicos).
Sellos de Alta Presión: Aunque no usan aceite para el retardo, los martillos mecánicos están llenos de lubricante para proteger las piezas móviles de los fluidos abrasivos del pozo.
4. Ventajas del Martillo Mecánico
Independencia de la Temperatura: A diferencia de los hidráulicos, donde el aceite se vuelve menos viscoso con el calor (acelerando el disparo), el mecanismo mecánico es consistente independientemente de la temperatura del pozo.
Sin Disparos Accidentales por Tensión Baja: El martillo no se moverá ni un milímetro hasta que se alcance exactamente la carga de disparo. Esto lo hace ideal para pozos someros donde no hay suficiente peso para "estirar" la sarta efectivamente en un martillo hidráulico.
Acción Instantánea: Es útil en situaciones donde se requiere una respuesta de impacto inmediata.
5. Limitaciones y Precauciones
Fatiga del Cerrojo: Con el uso repetido, los pestillos mecánicos pueden desgastarse, lo que altera la carga de disparo real comparada con la teórica.
Dificultad de Ajuste en Fondo: Generalmente, si necesitas cambiar la fuerza del golpe significativamente, debes sacar la herramienta a superficie (trip out).
Cargas de Disparo Críticas: Si el cerrojo está configurado a 100,000 lbs y la sarta solo puede soportar 90,000 lbs de sobretensión segura, el martillo es inútil, ya que romperías la tubería antes de disparar el martillo.
6. Comparativa: Mecánico vs. Hidráulico
Conclusión Técnica
El martillo mecánico es la opción preferida en pozos de alta temperatura (HPHT) o en secciones muy someras donde el control de tiempo de un martillo hidráulico puede ser errático. Sin embargo, requiere una planificación mucho más precisa en cuanto a las cargas de disparo antes de bajar la sarta al pozo.
