Construcción de Pozos: Diferentes técnicas en la construcción de Pozos

Transcripción

1 SECCIÓN 2: PERFORACIÓN A ROTACIÓN En el capítulo 2, se hacía mención a los sondeos de rotación. Aquellos sondeos estaban destinados a un reconocimiento geológico y a la obtención de datos hidrológicos, mediante la realización de ensayos o pruebas, para determinar el interés hidrogeológico del acuífero o acuíferos en estudio. La técnica, en un caso u otro, es prácticamente igual. También en el capítulo 1, indicábamos una diferenciación entre sondeo y pozo, entendiendo por pozo todo punto explotable que frecuentemente suele tener un diámetro suficiente como para introducir una bomba sumergible, teniendo en cuenta la sección de los cables eléctricos que alimentan a la bomba, indicábamos que los diámetros normales en estos casos eran 200 a 600 mm o incluso superiores. La técnica de la rotación es igual en el sondeo de reconocimiento que en la construcción del pozo, si bien hay que reconocer que existen variantes, motivados por la diferencia de diámetro. Fluido de perforación Una característica importante en la construcción de pozos a rotación es el fluido de perforación. Decíamos en el capítulo 2 que los elementos mecánicos en la perforación a rotación eran ( figs y 3.18): - la batería de perforación - la sonda o máquina de perforar - el fluido de perforación, que en aquellos casos era normalmente agua, aquí suele ser un lodo cuya composición será en función de los terrenos a atravesar fig Máquina de rotación. Failing 1250 Página 1 de 1

2 fig Disposición esquemática de un equipo de rotación Ensanchadores En de la batería de perforación, un componente para alcanzar diámetros adecuados, son los ensanchadores (fig. 3.19). Página 2 de 2

3 Son elementos constituidos por cuerpo central de forma cilíndrica que llevan adosados en la periferia del cilindro un tricono o rodillos móviles desbastadores que están encargados de realizar el ensanche. Su empleo se suele realizar, cuando se trata de hacer perforaciones de gran diámetro. Una vez efectuada la perforación inicial, de diámetro pequeño, con esta herramienta, puede efectuarse una captación de mayor diámetro, eliminando los peligros que pueden presentarse como consecuencia de la actuación de un par importante, en el efecto de la rotación, si se hubiese iniciado directamente la perforación con un diámetro muy grande. fig Ensanchador Para perfilar el diámetro de un sondeo es interesante la utilización del escariador (fig. 3.20). Su utilización está indicada con vistas a la entubación. Su fin es perfilar el taladro con objeto de eliminar los obstáculos que hayan podido quedar durante la perforación. Página 3 de 3

4 fig Escariador Respecto al varillaje, se suele utilizar un varillaje normalizado por A.P.I. Los diámetros normales son dos. Las características de las varillas vienen definidas por las casas expendedoras de este material La barra Kelly Es una barra de forma hexagonal o cuadrada que tiene la cualidad de ir introducida en la mesa de rotación, se desliza por su interior. Lleva en su parte superior, una cabeza de inyección y en la inferior va toda la columna de perforación. La longitud de esta barra es algo superior al varillaje que se suele utilizar. Lastrabarrenas El peso en la perforación a rotación, como ya se ha dicho, es un parámetro que influye en la velocidad de corte. Son unas barras huecas de pared gruesa, cuyo objeto, como indica su nombre, es proporcionar peso, obteniendo un mejor avance. Van situadas encima del útil de corte, consiguiéndose, además, una mayor verticalidad en el taladro. Responden a las especificaciones que tiene normalizadas A.P.I. En la figura 3.21 se recoge un ábaco correspondiente al peso aplicable a los triconos. Página 4 de 4

5 fig Ábaco para la determinación del peso de las barras de carga, con relación al peso aplicable al tricono Mesa de rotación La barra de Kelly recibe el movimiento de rotación por medio de lo que denominamos mesa de rotación. La mesa de rotación es una plataforma horizontal, en cuyo interior existe un dispositivo de la misma forma que la barra Kelly, con objeto de adaptarse perfectamente a ella y transmitirle el movimiento que recibe a través de un motor. Algunas mesas de rotación poseen un dispositivo de empuje que está muy indicado en el inicio de la perforación. La bomba de lodos Es una bomba de mayor potencia, que la empleada en los sondeos de reconocimiento de diámetro pequeño, por la mayor densidad del fluido de perforación. Hay bombas que llegan a utilizar presiones de hasta 200 kp/cm 2. Página 5 de 5

6 Una bomba de lodos consta esencialmente de dos cilindros horizontales con doble efecto. Los cilindros llevan camisas desmontables, para su mejor facilidad en el montaje, varían entre 3 y 8 pulgadas. La carrera de los pistones, en el caso de las bombas de mayor importancia, es del orden de unas 20 pulgadas. Una característica de la bomba de lodos, es el número de pistonadas por minuto, suele ser del orden de 40 a 65 golpes/min. fig Lodos y balsa de lodos El caudal de un lodo que puede bombear una bomba viene definido por la fórmula: Q = nπ (D 2-2 d 2 ) L 0,90 Donde: Q = caudal en litros por minuto; D = diámetro de los pistones en decímetros; d = diámetro de las varillas del pistón en decímetros; L = carrera de los pistones en decímetros; 0,90 es el rendimiento volumétrico medio de la bomba en buen estado. Esta fórmula se aplica casi exclusivamente en bombas de dos cilindros de doble efecto, que es prácticamente el caso general de las máquins utilizadas para realizar sondeos a rotación. Página 6 de 6

7 Aproximadamente, puede utilizarse la expresión abreviada: Q = 0,04.n.D.L Donde: Q = caudal por en litros por minuto; n = número de golpes por minuto; D = diámetro de los pistones en pulgadas; L = carrera del pistón en pulgadas. Como criterio general, la velocidad de ascensión de un lodo en el espacio anular de un taladro, debe ser de 50 a 65 m/min. Es necesario indicar, que el caudal demandado durante una perforación, es muchísimo mayor en terrenos blandos que en terrenos duros. En terrenos blandos, como se avanza más deprisa, impone un mayor caudal. Como regla práctica, en terrenos blandos es necesario un caudal de 200 l/m por pulgada de diámetro del útil de corte. En terrenos duros el caudal debe ser de 100 l/minuto. Parámetros: peso, velocidad. A título de curiosidad y como norma general, podemos decir que en terrenos blandos el peso del útil debe variar entre 700 a 900 kp por pulgada de diámetro del útil. La velocidad de rotación debe de estar comprendida entre 85 y 150 vueltas por minuto. En terrenos duros, el peso del útil debe de ser 1400 a 1800 kp por pulgada de diámetro de útil y una velocidad de rotación de 40 ó 50 r.p.m. La experiencia de cada perforista conocedor de su máquina, es el que dará el peso y las revoluciones que en cada caso se especifiquen. Hay que poner de manifiesto, que el útil no se deberá de cargar nunca con lastrabarrenas superiores al 50 ó 75 % de su peso, a fin de que el tren de varillaje, quede totalmente en tensión. TRANSFORMACIÓN DE UN SONDEO DE RECONOCIMIENTO EN POZO Los sondeos de reconocimiento con fines hidrogeológicos, rara vez sobrepasan los 110 mm cuando lo hacen con este diámetro, o ligeramente superiores, sus profundidades suelen ser pequeñas, del orden de 30 a 70 m, dependiendo siempre de la potencia de la maquina, el empleo de éste diámetro viene impuesto por razones económicas. En algunos países probablemente se perfore directamente con diámetros mayores. Página 7 de 7

8 Suele ocurrir frecuentemente, en estudios hidrogeológicos en pueblos pequeños de 500 a 1000 habitantes, que la demanda de agua puede estar cifrada en caudales de 3 a 5 l/s. La explotación de este caudal se puede conseguir con perforaciones de 110 mm, sin embargo, la captación está muchas veces condicionada a la altura manométrica de bombeo. Ello implica la necesidad de tener que utilizar bombas, que superan el diámetro del taladro, viéndonos en la necesidad de tener que ampliar el diámetro de la perforación, para que sea capaz de alojarla. Para evitar pérdidas de tiempo, las máquinas pequeñas utilizadas en estos fines, pueden conseguir ensanchar el taladro hasta 220 mm y entubar con 200 mm. El propio sondeo de reconocimiento que sirvió para estudiar el acuífero, se convierte en pozo de explotación para el abastecimiento del núcleo urbano. Para ello se utiliza un útil polifase como el de la figura Consiste, es un acoplo de diversas coronas de widia que llevan una corona central guiadera y otras dos encargadas de conseguir el ensanche fig Acoplos de coronas con guiadera Página 8 de 8

9 Si el taladro inicial se realizó con 75 mm, podremos pasar a 100 mm con una trialeta, posteriormente a 155 mm con otra y luego iniciar el taladro de 220 mm con el útil representado en la figura anterior. Estos procesos quedan reflejados en la figura El número de r.p.m. de la sonda debe ser el mínimo posible, cuando se trata de máquinas con poca potencia fig Fases sucesivas de perforación para aumentar el diámetro Página 9 de 9