Perforación rotatoria

Perforación rotatoria

La idea detrás de la perforación rotatoria es crear un agujero en la formación haciendo circular fluido por el extremo de un tubo hueco, arrojando los recortes de roca de regreso a la superficie. Este principio funciona muy bien hasta que la formación encontrada comienza a absorber o absorber más agua de la que la tubería de perforación puede bombear. Esto plantea el problema de la pérdida de circulación. Se han probado muchos métodos para superar este problema, utilizándose una mezcla de arcilla y agua como solución general para sellar la formación y evitar que el agua se escape. En las primeras construcciones, los perforadores encontraban un montón de arcilla y extraían de él suficiente arcilla para hacer lodo y evitar la pérdida de fluido de perforación (Figura 3). Este principio se utilizó hasta que se estableció el actual método de perforación rotatoria. Consiste en una plataforma de perforación con un dispositivo de elevación que generalmente tiene dos tambores. El principio de este tipo de perforación implica el uso de una broca hueca a través de la cual circula un fluido de perforación (consistente en una mezcla de arcilla refinada y agua).

Como se mencionó anteriormente, el objetivo principal es retirar o hacer flotar los recortes de roca a la superficie. Una vez que el fluido llega a la superficie, su velocidad se reduce para permitir que los recortes se asienten en las zanjas de lodo, lo que permite que el fluido invierta el flujo para eliminar aún más los recortes. Así llegamos al principio general de la perforación rotatoria. Ahora debemos comenzar a explorar los principios que nos permiten construir pozos con éxito de esta manera.

Lo primero que hay que hacer es disponer de una máquina que pueda perforar hasta la profundidad y el diámetro deseados. Es importante entonces que nivelemos la máquina para poder perforar un agujero vertical en el que poder colocar la carcasa y trabajar. La máquina permitirá al operador realizar esta función. Tenemos que tener en cuenta que si la máquina no está nivelada, tenderemos a obtener un orificio que no estará a lo largo de la línea de plomada ni será vertical. Después de comenzar la instalación, debemos comenzar inmediatamente a preparar el fluido de perforación. Esto es muy importante porque los fluidos modernos requieren una cierta cantidad de tiempo para expandirse. Si los utilizamos antes del tiempo necesario, tendemos a bombear o colocar fluidos no desarrollados a través de la formación, creando así una situación que les permite expandirse in situ. Las arcillas modernas que se utilizan para perforar requieren tiempo para curarse, por lo que si se ignoran tienden a solidificarse en el lugar. Si eso sucede, podremos ver qué pasa cuando intentemos desarrollar la formación. Sólo menciono esto y trato de enfatizar desde el principio la importancia de preparar este fluido de perforación antes de su uso.

El siguiente principio es la perforación propiamente dicha del agujero. Primero penetramos la formación con una sarta de perforación, lo que implica rotar o girar la sarta de perforación y bombear el fluido de perforación de forma concéntrica a través de una columna hueca. Esto permite que el fluido se drene de la broca y circule hacia la superficie. La viscosidad o espesor del fluido de perforación llevará los recortes a la superficie debido a la velocidad. La formación de barrancos de lodo en el suelo reduce la velocidad, permitiendo que los restos de roca se asienten. Esto nos permite reutilizar el fluido una y otra vez. Es muy importante permitir que la arena o los recortes se asienten en el pozo de lodo para evitar que la bomba haga circular grandes cantidades de recortes, lo que podría causar un desgaste excesivo en la bomba.

Como se mencionó anteriormente, la perforación rotatoria implica bombear fluido de perforación a través de una serie de herramientas huecas para eliminar las formaciones encontradas por la broca. El principio de la perforación de pozos de agua es construir un agujero vertical o recto. En la perforación rotatoria, esto se logra evitando que la línea quede floja. En otras palabras, no podemos permitir que todo el peso de la tubería de perforación se aplique a la broca. Si esto sucede, haremos que la línea de herramientas se doble, lo que provocará que el taladro se desvíe o se mueva a una orientación no vertical. La forma adecuada de mantener el pozo recto o vertical es utilizar collares de perforación en pozos profundos. Un collar de perforación es una sección de tubo de paredes muy gruesas hecha de una gran cantidad de acero que pone peso directamente sobre la broca y mantiene la tubería de perforación tensa o vertical. Para obtener la penetración diseñada de la broca utilizada, debemos aplicar una cierta cantidad de fuerza o libras por pie cuadrado de área de perforación. En otras palabras, se requiere una cierta cantidad de fuerza para penetrar el suelo.

Vemos en los manuales de perforación que la presión varía dependiendo de las formaciones encontradas.

Es muy importante visualizar en tu mente las formaciones que encuentras. Esto debe conseguirse mediante la perforación o la reacción de la propia máquina. Se trata de una cuestión de experiencia adquirida al observar el funcionamiento de la máquina en diversas formaciones. Por ejemplo, la arena provocará vibraciones y perforará bastante rápido, mientras que la arcilla hará que la máquina funcione con bastante suavidad y perforará lentamente. Además, descubrimos que el proceso de perforación es una combinación de varias condiciones de perforación. Esta variación empírica en la velocidad de perforación y el funcionamiento de la máquina permitirá al perforador determinar la formación que se está perforando.

En los últimos años, el uso del registro electrónico nos ha permitido identificar las diversas formaciones que se están perforando en una medida mucho mayor de lo que era posible antes. El tipo de bomba utilizada en la perforación depende de la formación y la profundidad del pozo que se está perforando. Las bombas centrífugas nos permiten mover grandes volúmenes de fluido a profundidades relativamente superficiales, pero su efectividad es limitada cuando la tubería de perforación es larga o de tamaño pequeño, lo que genera altas pérdidas por fricción. Al perforar a mayores profundidades, se debe utilizar una bomba de pistón de alta presión. Requieren un diseño cuidadoso del pozo de lodo y un buen control del lodo para evitar grandes cantidades de arena en el fluido. La gran cantidad de arena en este tipo de bomba puede provocar un desgaste rápido del pistón y del buje.