Los proyectos de perforación direccional horizontal (HDD) no dependen únicamente de la propia perforadora. La calidad del fluido de perforación, la eficiencia con la que se gestiona y la eficacia con la que se eliminan los sólidos no deseados son factores que influyen de manera decisiva en la productividad, la calidad del sondeo y los costes totales del proyecto.
El uso de un sistema de control de sólidos o de reciclaje de fluidos de perforación ofrece varias ventajas en los proyectos de perforación con lodo rotativo. El reciclaje del fluido de perforación reduce el consumo de agua, disminuye los costes de combustible asociados al transporte de agua dulce hasta la obra, minimiza los costes de transporte y reduce la cantidad de residuos de perforación húmedos que deben eliminarse una vez finalizado el trabajo.
Dado que muchos vertederos solo aceptan materiales que superan una prueba de filtro de pintura, la eliminación de los residuos de perforación húmedos puede resultar costosa y llevar mucho tiempo. El reciclaje de los fluidos de perforación también ayuda a conservar la valiosa bentonita, los polímeros y otros aditivos, lo que reduce el desperdicio de producto y minimiza la cantidad de material que debe transportarse hacia y desde la obra.
A continuación se enumeran cinco aspectos importantes que todo contratista de HDD debería conocer sobre los sistemas de control de sólidos y el reciclaje de fluidos de perforación.
1. Elige un sistema de reciclaje adecuado para tu taladro
Para seleccionar el sistema de reciclaje adecuado, lo primero es elegir uno que pueda procesar al menos una vez y media la capacidad máxima de bombeo de tu perforadora. Esto permite que el sistema elimine los sólidos de forma eficiente sin perder el ritmo de las operaciones de perforación.
Los hidrociclones son uno de los principales factores que determinan la capacidad de un sistema de reciclaje. A modo de referencia general, un hidrociclón de 5 pulgadas procesa aproximadamente 80 galones por minuto. Para calcular el caudal total, hay que multiplicar el número de conos por su capacidad de procesamiento, teniendo en cuenta que los hidrociclones no eliminan todas las partículas en una sola pasada. Para garantizar un rendimiento constante, es necesaria una capacidad de procesamiento adicional.
Los contratistas deben evitar los sistemas de reciclaje de tamaño insuficiente o excesivamente compactos. Las plataformas de cribado más pequeñas limitan el rendimiento y, a menudo, no pueden utilizar las cribas de vibración ultrafinas necesarias para prolongar la vida útil del fluido de perforación. Las cribas finas también ayudan a reducir el desgaste por abrasión en todo el sistema de circulación del fluido de perforación.
Según el Instituto Americano del Petróleo (API), el tamaño de las partículas de arena oscila entre aproximadamente 74 y 200 micras. Un tamiz de malla 200 retiene partículas de hasta unas 74 micras, mientras que uno de malla 60 solo retiene partículas de alrededor de 250 micras o más. Esa diferencia tiene un impacto significativo en la limpieza del fluido de perforación.
A medida que los sólidos siguen circulando por el sistema, se van reduciendo progresivamente de tamaño hasta alcanzar el rango de la arcilla coloidal. Estas partículas ultrafinas aumentan la viscosidad plástica, provocan desgaste por abrasión y contaminan el fluido de perforación sin mejorar la estabilidad del pozo ni las características de suspensión. Finalmente, el fluido de perforación debe desecharse y sustituirse.
2. Elegir bien la pantalla marca una gran diferencia
Las cribas de su vibrador son uno de los componentes más importantes de cualquier sistema de reciclaje.
La criba de prefiltrado constituye la primera etapa de la eliminación de sólidos, ya que retiene las partículas más grandes antes de que lleguen a los hidrociclones. Si la malla de la criba es demasiado fina, los retornos de fluido de perforación pueden saturar el sistema, lo que provocaría que el valioso fluido de perforación se derramara por el extremo de la criba en lugar de ser recuperado.
Otro problema habitual es la obstrucción de la rejilla. Esto ocurre cuando los restos de corte quedan atascados en las aberturas de la rejilla, lo que restringe el flujo de líquido y reduce la eficacia de la separación.
Cuando esto ocurra, detén el sistema e inspecciona las cribas. Limpiarlas puede resolver el problema, pero a veces la mejor solución es cambiar a una malla más fina o más gruesa, dependiendo de las condiciones del suelo. Muchos contratistas utilizan con éxito una criba de pretría de malla gruesa (30) y terminan con una criba de malla fina (200) para la eliminación final de sólidos.
Elegir la combinación adecuada de tamices para cada obra ayuda a maximizar la recuperación y, al mismo tiempo, a prolongar la vida útil del fluido de perforación.
3. La técnica del operador puede influir en el rendimiento
Dos operadores con experiencia pueden utilizar exactamente el mismo sistema de reciclaje, con configuraciones de cribado idénticas, y obtener resultados notablemente diferentes.
Un sistema de reciclaje dimensionado adecuadamente debería permitir que el fluido de perforación fluya en cascada a través de los compartimentos limpios, mientras que el compartimento de prefiltrado se adapta a los retornos que llegan desde el foso de salida.
Una de las claves para maximizar el rendimiento es controlar el nivel de fluido en el depósito de prefiltrado. El uso de la válvula del sistema para mantener el compartimento lleno aproximadamente a tres cuartos de su capacidad permite que los retornos sucios circulen de forma eficiente, al tiempo que aumenta la concentración media de sólidos que entran en la criba. Esto mejora la eficacia de la separación y contribuye a devolver un fluido de perforación más limpio a la perforadora.
El equipo es importante, pero el conocimiento que tiene el operador del sistema suele determinar su rendimiento.
4. Mantén el fluido de perforación durante toda la perforación
Ni siquiera el mejor sistema de reciclaje puede sustituir a un mantenimiento adecuado de los fluidos de perforación.
Bentonita, polímerosy los aditivos especiales se consumen constantemente durante la perforación. Se incorporan a la pared del pozo para mejorar la estabilidad, reducir la pérdida de fluidos y controlar las arcillas reactivas, y también son arrastrados junto con los residuos de perforación.
Dado que las condiciones de perforación varían a lo largo del pozo, es necesario analizar periódicamente las propiedades del fluido de perforación. La viscosidad merece una atención especial, ya que influye directamente en la limpieza del pozo, la estabilidad del mismo y la eficiencia del bombeo.
Las pruebas rutinarias permiten a los contratistas reponer la bentonita, los polímeros y los aditivos antes de que el rendimiento de la perforación empiece a verse afectado. Muchos profesionales de la perforación utilizan el consumo de bentonita como referencia para determinar las necesidades de polímeros y aditivos a lo largo del proyecto.
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5. Elige aditivos que sean compatibles con los sistemas de reciclaje
No todos los aditivo para fluidos de perforación es compatible con los equipos de control de sólidos.
Los polímeros sintéticos de alto peso molecular diseñados para el control de arcillas reactivas pueden crear un efecto de formación de capas en las rejillas de los separadores, lo que reduce el flujo de fluido y hace que el fluido de perforación eluda el proceso de reciclaje. A la hora de seleccionar polímeros sintéticos para sistemas de fluidos de perforación reciclados, se deben elegir formulaciones de baja viscosidad diseñadas específicamente para ser compatibles con los equipos de reciclaje.
También deben evitarse los productos diseñados para desmenuzar la arcilla de forma agresiva. Aunque pueden reducir las partículas de arcilla más grandes, a menudo generan sólidos extremadamente finos que las cribas vibratorias no pueden eliminar de forma eficaz. Estas partículas permanecen en suspensión en el fluido de perforación, lo que aumenta la viscosidad plástica y contamina todo el sistema.
Por otro lado, los polímeros de celulosa polianiónica (PAC) utilizados para el control de la pérdida de fluido suelen ser muy adecuados para los sistemas de reciclaje. Los productos de PAC de viscosidad extra baja ayudan a mantener la estabilidad del pozo en suelos de grano grueso, al tiempo que controlan la viscosidad y reducen la presión anular.
Los detergentes y tensioactivos no espumantes también deben utilizarse con precaución. Para minimizar la aireación y evitar la cavitación de la bomba, mantenga cerrada la válvula de garganta de la tolva de mezcla, salvo mientras se estén mezclando activamente los productos del fluido de perforación.
En definitiva, el éxito del reciclaje no depende únicamente del equipo. Una formación adecuada y un manejo competente del sistema son igual de importantes. Afortunadamente, muchos fabricantes de equipos y proveedores de fluidos de perforación ofrecen formación para ayudar a los contratistas a maximizar el rendimiento y prolongar la vida útil de los fluidos de perforación.
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Fuente: Adaptado de «Lo que hay que saber a la hora de elegir un sistema de reciclaje de fluidos de perforación», de George M. Dugan, publicado en Trenchless Technology. Esta versión ha sido reescrita y ampliada por Georgia Underground Superstore con información adicional sobre fluidos de perforación HDD, aditivos y buenas prácticas.