La perforación direccional horizontal (HDD) es un método convencional empleado por las ciudades y los trabajadores de la construcción para instalar servicios públicos y plomería bajo tierra. A diferencia de la instalación subterránea tradicional, HDD no requiere zanjas abiertas para completarse.
Equipo necesario para HDD
Como la perforación direccional horizontal requiere ambos lados de entrada y salida, se necesitan varios equipos según el lado. Para el punto de entrada, los trabajadores laterales necesitan:
- Unidades de energía y generadores.
- bomba de agua
- Suministro de lodo de perforación
- Tanque de mezcla de lodo
- Bastidores para bombas de lodo y tubos de perforación
- tubos de perforación
- La plataforma en sí
Si se requiere lodo, es necesario su manejo y un sistema de limpieza.
En el punto de salida, los trabajadores laterales necesitan:
- Cortar tanques de sedimentación
- Tanques de contención de lodos de salida
- Rodillos y equipos de manipulación de tuberías.
- Plumas laterales
- Bastidores de tuberías
- Tubos de producto
Otros equipos necesarios incluyen tuberías, revestimiento, soldadura y equipos de prueba.
Componentes de la plataforma de perforación horizontal
En cuanto a la plataforma en sí, hay un par de componentes que dependen únicamente del plan de perforación general. Estas son la varilla de perforación y las brocas. Las varillas de perforación, también conocidas como vástagos de perforación, vienen en una variedad de longitudes, generalmente de 3,0, 4,6 y 9,1 metros. Los segmentos tienen roscas hembra y macho en extremos opuestos para permitir la unión entre sí.
La longitud total de la varilla se calcula en función de los ángulos de entrada y salida en grados, la profundidad en metros, la longitud del obstáculo a sortear y el radio de la curva en metros tanto para el punto de entrada como para el de salida. Los cálculos deben considerarse cuidadosamente ya que exceder el radio de curvatura puede causar daños a la varilla y eventualmente fallar. El fallo genera costes adicionales de sustitución y tiempo de inactividad de la máquina.
El tipo de roca que los trabajadores están perforando determina la elección del cabezal de perforación. Para terrenos blandos, como arcilla, piedra caliza blanda, esquisto, arena no consolidada y lecho rojo, lo mejor es una broca de arrastre o de corte fija. Estas brocas son una sola pieza sólida que gira con la sarta de perforación. No hay cojinetes y los trabajadores pueden usar líquido de corte o aire para quitar el terreno roto.
Para terrenos medios o duros, como piedra caliza, calcita, piedra caliza, pizarra dura, lutita o dolomitas, lo mejor es una cortadora rodante de tres-conos. La forma, el ángulo y el material determinan su uso. Las brocas con dientes largos-espaciados son para suelos medios, mientras que los dientes más cortos y muy espaciados están hechos para romper suelos duros. Las brocas para terrenos duros y medianos utilizan fluido de perforación para excavar astillas de roca.
Pasos necesarios para HDD
Para la perforación direccional horizontal, es necesario completar cuatro pasos. Para comenzar, está la planificación previa-del sitio. A la planificación le sigue la perforación del orificio guía, la expansión del pozo mediante escariado y, a continuación, la retirada de la sarta de tuberías.
Planificación previa-del sitio
La planificación previa-del sitio comienza con un informe geotécnico. Este informe incluye un examen de estudios geológicos anteriores. Además de revisar información histórica, los topógrafos toman muestras del terreno a intervalos aleatorios.
Los topógrafos pueden recolectar estas muestras mediante una barrena manual o una máquina perforadora. Luego, las muestras de suelo se envían para su análisis, lo que indica la ubicación, elevación y profundidad del ejemplo. El informe regresa con indicaciones de los tipos de suelo encontrados en cada profundidad.
Además de la clasificación del suelo, el informe geotécnico indica la resistencia del suelo y las condiciones del agua subterránea. Los ingenieros utilizan esta información para planificar drenaje adicional y la posible presión de elevación o filtración de cimientos que pueda ocurrir.
Una vez que se completa el informe geotécnico, los ingenieros determinan los puntos de entrada y salida de la plataforma HDD. Utilizan los datos del informe para trazar la ruta de perforación. Después de planificar la ruta, los planificadores del proyecto afinan los puntos de entrada y salida.
Perforar el agujero piloto
Una vez completada toda la planificación previa-del sitio, es hora de llevar el equipo al sitio y configurarlo en consecuencia. El informe geotécnico indica la capacidad portante del suelo, por lo que los trabajadores tienen la garantía de no llevar maquinaria demasiado pesada para la obra. Los resultados de la encuesta también ayudan a los ingenieros a seleccionar las brocas y la longitud de varilla adecuadas para el trabajo.
Una vez que el equipo está en su lugar, los trabajadores perforan un orificio piloto a lo largo del camino predeterminado. Una sonda situada cerca de la broca envía lecturas al controlador periódicamente. Estas lecturas indican las coordenadas verticales y horizontales a lo largo del agujero. Estas lecturas están en relación con el punto de entrada inicial. Los operadores los utilizan para asegurarse de permanecer en el camino y evitar desviaciones.
A menudo, mientras perforan el pozo piloto, los trabajadores inyectan fluido de perforación en el pozo. Este fluido ayuda a proporcionar estabilidad al pozo y a transportar los recortes de perforación. También ayuda a limpiar la acumulación en el taladro y a enfriar la broca mientras reduce la fricción entre el taladro y la pared.
Ampliación del agujero
Una vez que la broca perfora el terreno de la ubicación de salida, el fondo del pozo, los trabajadores retiran el conjunto del fondo del pozo. Luego colocan un escariador trasero en la sarta de perforación. La cuerda vuelve a pasar a través del pozo, aumentando el diámetro.
Para alcanzar el diámetro deseado, es posible que los trabajadores deban realizar pasadas adicionales a través de la línea con el escariador.
No todos los agujeros piloto necesitan expansión. Las tuberías de menor diámetro no utilizan escariadores. Esto se debe a que el orificio piloto tiene un tamaño adecuado para pasar la sarta de tubería.
El retroceso de la sarta de tubería
La sarta de tubería es la sección de arrastre, que es ligeramente más larga que la longitud de perforación. La línea se tira sobre rodillos hacia el orificio de salida y se tira de regreso a la plataforma hasta que toda la sarta de tubería se haya movido a través del pozo. A menudo esta pieza está conectada al escariador.
El revestimiento externo de la sarta de tuberías es visible y permite a los trabajadores inspeccionar la línea en busca de daños al finalizar el retiro. Luego, los trabajadores completan una inspección interna para garantizar que no hubo daños en la tubería durante la retracción.
Una vez que se confirma que el oleoducto es exitoso, el equipo se desmoviliza y desmantela.
Los proyectos de perforación direccional horizontal requieren una planificación cuidadosa. Los informes geotécnicos permiten a los planificadores determinar qué brocas utilizar, qué longitud deben tener las varillas y que el sitio pueda manejar equipos pesados. Una vez que se haya implementado un plan, los trabajadores pueden perforar el hoyo piloto y expandirlo para uso de la tubería.
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