Perforación rotativa: tecnología, principio de funcionamiento y características

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificación: 2023-12-17 10:24

Uno de los métodos más utilizados para crear pozos de producción y exploración de agua es la perforación rotatoria. Se proporciona mediante la transferencia de movimientos de rotación del rotor de superficie a la sarta de perforación.

La perforación rotatoria es diferente porque no tiene fuerza axial generada por el accionamiento. Durante el proceso, el trabajo (sacrificio) se lava de los desechos de roca con la ayuda de agua y soluciones especiales. Considere el método con más detalle.

Antecedentes históricos

La perforación rotativa se ha utilizado durante más de ciento cuarenta años. La tecnología de este método de perforación de pozos se utilizó por primera vez en los Estados Unidos de América a principios de los años ochenta del siglo XIX. Desde entonces, se ha mantenido prácticamente sin cambios, con la excepción de innovaciones menores que han llevado a una mayor eficiencia. Los cambios afectaron a las herramientas de corte de roca: se mejoraron, se crearon nuevos medios líquidos para limpiar pozos y se incrementó la resistencia de partes del mecanismo.

La perforación rotatoria es uno de los tipos de perforación rotatoria. el principio esque la herramienta para romper rocas, ubicada dentro del pozo, opera a partir de la fuerza que le transmite un motor eléctrico o un equipo de turbina de gas. Este método es bastante simple y efectivo. Con su ayuda, se perforan pozos de exploración y producción de petróleo. El tamaño compacto de la unidad permite su uso en terrenos privados para crear pozos de agua.

Métodos de perforación

En la actualidad, la perforación de pozos de agua se lleva a cabo mediante métodos de corte de rocas que utilizan mecanismos especiales. El suelo se puede alimentar de dos maneras:

• Con la ayuda de mecanismos - método seco.
• Chorro de agua a alta presión o gravedad - hidráulico.

En general, la perforación mecánica se realiza de una de estas tres formas:

• Perforación rotativa rotativa: el suelo se perfora con movimientos rotativos.
• Impacto: el suelo es destruido por el impacto del taladro.
• Vibrante: el suelo se rompe por vibraciones de alta frecuencia.

El primer método es el más utilizado debido a su simplicidad, bajo costo y rendimiento al mismo tiempo.

Cuando se aplica el método

La perforación rotatoria se utiliza cuando se están desarrollando suelos semi-rocosos y rocosos para perforar pozos de hasta ciento cincuenta metros de profundidad. Para perforar rocas con éxito, es necesario elegir la herramienta de perforación adecuada: un cincel y tubos pesados. Según los expertos, para una operación efectiva, se debe usar la perforación rotatoria sise cumplen las siguientes condiciones:

• El estudio de la sección hidrogeológica del sitio se realizó con suficiente detalle.
• Se sabe que el suelo está formado por rocas.
• Hay datos sobre el nivel del acuífero.
• Hay buena presión de agua subterránea.
• Existe la posibilidad de suministro constante de líquido de lavado.

Además, debe tenerse en cuenta que las condiciones de las regiones del sur permiten las operaciones de perforación durante todo el año, y en las regiones del norte, el trabajo está limitado por la temperatura del ambiente externo, en el que el fluido de lavado se congela.

Equipos para perforación de pozos

La tecnología de perforación rotativa implica el uso de instalaciones especiales, montadas sobre la base de vehículos autopropulsados o estacionarios. Ambos deben tener los siguientes componentes:

• Motor.
• Torre.
• Conducir.
• Swivel: un sistema que suministra fluido al fondo del pozo.
• Sarta de perforación.
• Rotor.
• Bomba de pistón.
• Mecanismo de elevación que incluye bloque y bloque de corona.
• Línea de presión
• Un sistema de retorno y purificación de líquidos que contiene hidrociclones, un conducto y una criba vibratoria.

Ventajas y desventajas del método

El método de perforación rotatoria tiene una serie de ventajas sobre otros métodos. Entre ellos, cabe destacar los siguientes:

• Supera al resto en términos de rendimiento: cinco veces el método de impacto y diez veces el método de vibración.
• Tiene un subidónvelocidad de trabajo.
• Debido al uso de una variedad de cinceles removibles, se puede usar en suelos de diversa complejidad.
• La unidad tiene un tamaño compacto, por lo que puede funcionar en un espacio limitado.
• Debido a la posibilidad de ubicación en la plataforma, la unidad es bastante móvil.
• Permite la perforación de pozos profundos y la extracción de agua de caliza fracturada.
• El método tiene buenas propiedades de retención de agua.
• Permite perforar pozos de hasta doscientos centímetros de diámetro.

Además de estas ventajas, la perforación rotativa direccional tiene las siguientes desventajas:

• Asegúrese de considerar el tipo de suelo para encontrar el cincel adecuado.
• La presencia de partículas de roca súper dura en el camino puede ser un obstáculo que requiera el uso de mecanismos más destructivos.
• El suelo arcilloso puede interferir.
• Un serio obstáculo para la perforación es el suelo congelado.
• La potencia depende del rotor instalado actualmente.
• La necesidad de tener siempre una gran cantidad de líquido de lavado.

A pesar de ciertas desventajas, este método tiene muchas más ventajas.

El principio de funcionamiento de las unidades rotativas

La perforación rotatoria de pozos se realiza mediante una instalación especial: una estructura o torre de celosía, fijada en la plataforma. Todos los demás sistemas están conectados a él, lo que le permite subir y bajar la sarta de perforación perfilada. Talla columna se ensambla a partir de varios tubos conectados por acoplamientos plegables.

La fuerza motriz es el motor eléctrico del automóvil o un generador separado, que transmite la rotación de la columna al rotor a través del eje de transmisión y el tren de engranajes. Girando, el rotor impulsa el cincel, que destruye la capa de suelo en el pozo con sus bordes de trabajo. El rango de rotación se puede ajustar. Los bordes de la broca pueden ser de diamante, compuesto o carburo. Su forma puede variar.

La capa de suelo desarrollada se desplaza de la mina por lavado directo o inverso por gravedad o bajo presión usando unidades de bombeo. Después de lavar el pozo, se instalan tuberías de revestimiento en él. A través de los tubos giratorios y huecos de la sarta de perforación, se suministra fluido de lavado a la barrena, que erosiona el suelo debajo de la barrena. A través del espacio entre las tuberías y el barril, el líquido saca la tierra. En la superficie, el líquido se recoge y se limpia a través de filtros especiales para que pueda volver a ponerse en funcionamiento mediante bombas de pistón.

Características de la tecnología de perforación rotatoria

El proceso de perforación está organizado de tal manera que, debido al lavado de la capa de suelo de la mina, la sarta de perforación se profundiza con cada movimiento. Periódicamente, debe aumentarse agregando otras tuberías.

El proceso de perforación se realiza en pasos:

• Después de pasar las primeras capas sueltas de suelo, se eleva la columna y se baja el revestimiento en el pozo.
• El hueco se rellena en círculo con mortero de cemento.
• Despuéscuando fragua el cemento, se introduce una broca con un diámetro más pequeño en el eje y el trabajo continúa.

Se pueden realizar varios de estos pasos similares y luego se baja una tubería de producción perforada en el extremo hacia el pozo. Dependiendo de la calidad de la capa del suelo y la profundidad, se seleccionan la cantidad y el peso de las tuberías, el tipo de broca, su velocidad de rotación y el material del borde, y la presión del fluido de lavado. Los detalles son los siguientes:

• Las formaciones rocosas ligeras corren a máxima velocidad y con la mayor cantidad de descargas.
• Los suelos rocosos requieren una frecuencia reducida y una presión de fluido reducida.

Inclusiones duras del suelo - cantos rodados - en la trayectoria del rotor, que pueden atascarse, o la suciedad que absorbe activamente el lavado puede interferir con el trabajo. El proceso también se ralentiza por la f alta de agua en el lugar de trabajo y la presencia de una gran capa de arcilla. La arcilla, mezclada con agua, obstruye el canal de agua y requiere un lavado a fondo adicional.

Tubos de revestimiento

Después de perforar un pozo, es importante fortalecer sus paredes. El suelo no es confiable y puede cambiar, lo que afectará negativamente el fondo del pozo.

Para evitar que la tierra se derrumbe, se instala una sarta de revestimiento. Ayuda a prevenir el derrame de tierra y previene la filtración de agua. La primera columna se llama "conductor". Se monta para cubrir rocas inestables. La instalación se lleva a cabo a una distancia no anterior a la marca de 30 metros y no posterior a 600 metros. Para un pozo de petróleo, la columna se coloca a una distancia máximacerca de la superficie.

Debido a que la perforación rotatoria se usa en casi cualquier tipo de suelo, durante la instalación de las columnas, los trabajadores se guían por las condiciones geológicas. A veces es necesario utilizar varias sartas de revestimiento para fortalecer el fondo del pozo.

El diámetro más pequeño de ellos se hunde más profundamente que el resto y se llama operativo. La perforación se realiza desde abajo, es a través de estos orificios que fluirá la masa de gas, agua o aceite.

La importancia del fluido de perforación en las operaciones de perforación

El método de lavado correcto para la perforación rotatoria puede aumentar significativamente la eficiencia del proceso. En obras de este tipo se aplica:

• Soluciones poliméricas.
• Emulsiones de aceite.
• Soluciones aireadas.
• Agua.

El método de purga de aire también se usa mucho. Si el trabajo se lleva a cabo en áreas con baja presión de depósito, los trabajadores usan un gas especial. El lavado ayuda a eliminar el exceso de impurezas y objetos, las rocas que se desmoronan, lo cual es inevitable en el proceso de perforación. El líquido que cae sobre la broca la enfría. Lo que prolonga la vida útil de la herramienta.

La perforación rotatoria se realiza en tres etapas:

1. Destrucción de rocas terrestres con un cincel.
2. Lanzamiento de agua para llevar a cabo la roca destruida. El proceso se puede realizar tanto por lavado inverso como directo, todo depende de la profundidad del pozo, el volumen de agua utilizado y el tipo de suelo. Utilizado en hogares privados.popular método de descarga directa.
3. Reforzamiento de las paredes de un pozo nuevo con tubos de revestimiento.

La perforación rotativa es un proceso que requiere mucha mano de obra, durante el cual se deben tener en cuenta muchos factores. A pesar de esto, se considera bastante efectivo y se usa en varias condiciones.