Perforación a rotación 

La perforación a rotación con circulación directa empezó a utilizarse en 1860, adquiriendo un gran auge desde 1900 paralelamente al desarrollo de la industria petrolera.

En la construcción de pozos para agua se aprovechan los conocimientos y técnicas puestas a punto para los sondeos de petróleo, pero con las simplificaciones de todo orden que se derivan de su menor profundidad y con algunas peculiaridades propias, como el empleo de mayores diámetros, colocación de filtros, desarrollo con aire comprimido y otros procedimientos.

La perforación a rotación se realiza el fluido de perforación se inyecta a alta presión desde el cabezal a la herramienta de corte a través del interior del tren de varillaje. El mecanismo impulsor suele ser una bomba de pistones (bomba de lodos). El lodo inyectado en el tricono sale a alta presión a través de unos orificios, los "jet" cumpliendo con la doble función de refrigerar y limpiar las piñas del tricono y arrastrar los detritus. El lodo asciende, impulsado por la propia presión de inyección, por el espacio anular entre el varillaje y las paredes de la perforación hasta el exterior, donde es canalizado hacia el sistema de balsas. Antes de rebombearlo al interior del sondeo se debe descargar en la medida de lo posible su contenido en detritus, bien mediante dispositivos tipos mesas vibrantes y tamices, o simplemente mediante decantación en balsas. 

En general, suelen presentar mayores dimensiones y suelen ser más complejos que los de percusión. Si se comparan, ambos coinciden en el tipo de plataforma (trailer o semitrailer) normalmente con mayor número de ejes para mejor reparto del peso. El mástil, a veces de tipo telescópico, está constituido por una estructura metálica reforzada y es abatible y/o desmontable para el transporte. Además de los motores, cabrestantes, etc., suelen llevar montados sobre el chasis otros elementos mecánicos como bombas de lodos, compresor, etc, según las características de cada equipo. Pero en cambio, son claramente distintos los elementos que constituyen la sarta de perforación.

La mecánica de perforación se basa en el corte por cizallamiento o desgaste por abrasión. Este efecto se produce en esquema mediante una herramienta de corte combinando presión/peso sobre la formación, y un movimiento rotativo, al tiempo que un fluido limpia, transporta y extrae los detritus arrancados. 

Los principales parámetros que se definen en la perforación a rotación son: el peso sobre la herramienta, la velocidad de rotación, las características de la herramienta de corte y la naturaleza y sentido de la circulación del fluido de perforación. 

Actualmente existes dos sistemas de transmisión de la energía rotativa a la sarta de perforación: mediante mesas de rotación y mediante un cabezal de rotación.

SISTEMAS DE TRANSMISIÓN DE ENERGÍA A LA SARTA DE PERFORACIÓN

  • M. La mayor parte de los equipos, sobre todos los de mayor capacidad, transmiten el movimiento rotativo mediante mesas de rotación. Este elemento lleva en su eje un hueco ajustado a la sección de la barra Kelly. Suelen ser elementos abatibles o incluso totalmente desmontables, para permitir las operaciones de entubación. Por esta razón requieren de otro elemento para soportar el peso de la sarta de perforación, y al mismo tiempo, conectar el circuito del fluido de perforación en el tren de varillaje, que es el denominado giratoria de inyección y que está soportado por un cabrestante y debe tener capacidad para soportar grandes cargas a considerables revoluciones. 
    Su principal ventaja radica en su elevado par de rotación, su capacidad para trabajar a mayor rango de velocidad y la sencillez de su mecánica. 

  • Cabezal de rotación. Consiste en un elemento de accionamiento mecánico-hidráulico que se desplaza a lo largo de la torre de perforación gracias a cilindros hidráulicos y/o transmisiones de cadenas. Este sistema se instala en la mayoría de las perforaciones modernas. Disponen de capacidad de empuje sobre la herramienta de corte, importante en la primera fase de perforación, mientras que en las otras perforadoras apenas existe peso disponible. También disponen de mejor control sobre el peso, mayor velocidad de maniobras (los cabezales suelen tener capacidad para autoalimentarse y roscar nuevas varillas) y precisan de menor número de operarios ya que el manejo es más automatizado. 

ELEMENTOS QUE INTERVIENEN EN LA PERFORACIÓN POR ROTACIÓN DE UN POZO

Columna o sarta de perforación

La máquina perforadora que, desde la superficie del terreno, proporciona a la sarta el movimiento de giro y avance que se transmite al útil de corte.

El fluido de perforación, que en general es un lodo formado por bentonitas a las que se han añadido ciertos aditivos para adecuar sus características a las necesidad de perforación para pozos. 

 
 
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