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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.
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