Al comprar un equipo de perforación de pozos de agua de nivel 1000 metros como el WR1000S, es fácil caer en el error de comparar únicamente la fuerza de elevación, el par y la profundidad de perforación del propio equipo, dejando para después las herramientas de perforación y el compresor de aire. El resultado es que los parámetros de la máquina principal cumplen, pero en la práctica, al descender en tramos de gran diámetro y roca dura, aparece un retorno insuficiente de detritos, disminuye la eficiencia de impacto, o las especificaciones de las barras de perforación no coinciden con la cabeza motriz y el sistema de rotación. Para evitar este desajuste, lo esencial es verificar el diámetro, la profundidad, las barras de perforación, el martillo de fondo y la presión y el caudal del compresor de aire en una misma cadena de parámetros, en lugar de dividirlos en varias listas aisladas.
Primero, confirmar los límites de los parámetros del propio WR1000S
El WR1000S es un equipo de perforación de pozos de agua sobre orugas con torre telescópica de nivel 1000 metros. Sus principales parámetros son los siguientes:
| Elemento | Parámetro |
|---|---|
| Profundidad máxima de perforación | 1000 m |
| Diámetro de perforación | 105–800 mm |
| Fuerza de elevación | 52 T |
| Presión axial | 8 T |
| Par de rotación | 26000 / 13000 N·m |
| Velocidad máxima correspondiente | 70 / 140 r/min |
| Potencia diésel | 194 kW |
| Presión de trabajo recomendada | 1.6–8 MPa |
| Consumo de aire | 16–96 m³/min |
| Barras de perforación | 6 m, diámetro recomendado 114 mm |
| Elevación rápida / avance rápido | 30 m/min / 61 m/min |
| Velocidad de desplazamiento | aprox. 5 km/h |
| Ángulo máximo de ascenso | referencia 21° |
| Carrera de los estabilizadores hidráulicos | 1.7 m |
| Fuerza de elevación del cabrestante auxiliar | 2.5 T |
| Peso total de la máquina | aprox. 17.8 T |
| Dimensiones exteriores | aprox. 7.3 × 2.25 × 2.75 m |
Estos parámetros indican que el WR1000S posee una reserva de profundidad de nivel 1000 metros y capacidad para un diámetro máximo de 800 mm, pero 105–800 mm es un rango de diámetros, lo que no significa que cada diámetro pueda perforarse de forma convencional a cualquier profundidad y en cualquier formación. A mayor diámetro, mayores son los requisitos para el compresor de aire, las herramientas de perforación, el entubado y la carga total de la máquina. Esta limitación debe tenerse en cuenta desde la fase de selección.
¿En qué etapas suele aparecer el desajuste en pozos profundos de gran diámetro?
El desajuste entre las herramientas de perforación y la capacidad del compresor de aire no suele deberse a un único parámetro erróneo, sino a varios factores que se condicionan mutuamente:
- Al aumentar el diámetro, crecen el área anular y la cantidad de detritos, por lo que el caudal de aire necesario para el retorno también aumenta.
- Al aumentar la profundidad, se alarga la distancia de transporte de los detritos desde el fondo; si el retorno no es suficiente, se forman sedimentos y se produce una trituración repetida, lo que incrementa aún más el par y el consumo de energía.
- El martillo de fondo tiene su propio rango de presión de trabajo; una presión insuficiente afecta directamente la energía y la frecuencia de impacto.
- Si el caudal del compresor de aire es insuficiente, disminuyen simultáneamente la eficiencia de impacto y de retorno, se reduce la velocidad de perforación y aumentan el desgaste de las herramientas y el consumo de combustible por unidad de avance.
- Si el diámetro de las barras de perforación, las especificaciones de las roscas y la interfaz de la cabeza motriz no coinciden, se limita la transmisión real del par y la fuerza de elevación.
Por lo tanto, en la fase de compra se deben tomar la fuerza de elevación de 52 T y el par de 26000/13000 N·m del WR1000S como límites de capacidad, y luego recalcular la demanda según la combinación real de diámetro, profundidad y formación, para confirmar que dicha demanda queda dentro de estos límites.
Encadenar diámetro, profundidad, barras de perforación, martillo de fondo y compresor de aire en una sola cadena de parámetros
Diámetro y profundidad
El diámetro determina el canal anular de retorno y la cantidad de detritos generados; la profundidad determina la distancia de ascenso de los detritos y el peso propio de la sarta de perforación. El rango de diámetros de 105–800 mm del WR1000S es amplio; en la compra debe definirse el diámetro principal de construcción y el diámetro máximo del proyecto, e indicar en qué tramos de profundidad se planea usar el diámetro máximo y durante cuántos metros. Considerar "800 mm" solo como un parámetro de capacidad del equipo y considerar "800 mm usados a qué profundidad" como una condición de construcción son dos cosas distintas.
Especificaciones de las barras de perforación
El WR1000S utiliza barras de perforación de 6 m, con diámetro recomendado de 114 mm. Las especificaciones de las barras deben coincidir con la interfaz de la cabeza motriz, la transmisión del par de rotación y el sistema de elevación. Las roscas, la rectitud y el estado de fatiga de las barras deben incluirse en una inspección continua. A profundidades de nivel 1000 metros, si las barras son demasiado pequeñas, la transmisión del par y la resistencia de la sarta pueden convertirse en limitantes; si son demasiado grandes, debe verificarse su adaptabilidad con la cabeza motriz, el mandril y los útiles de izaje. El alcance específico de estas herramientas debe confirmarse con el fabricante mediante la lista de compatibilidad.
Martillo de fondo y presión de trabajo
En roca dura maciza, el WR1000S puede equiparse con martillos de fondo de media y alta presión para perforación DTH, con presión de trabajo recomendada de 1.6–8 MPa. El martillo de fondo tiene su propio rango de presión requerido; al seleccionarlo, debe alinearse la presión nominal de trabajo del martillo con la presión de salida del compresor de aire, y no limitarse a la presión máxima nominal del compresor. La altitud reduce la capacidad real de salida del compresor; en proyectos de altura debe incorporarse la corrección por altitud en el cálculo de presión y caudal.
Caudal del compresor de aire
El rango de consumo de aire indicado en la información del WR1000S es de 16–96 m³/min. Este intervalo es muy amplio, lo que indica que el consumo varía según el diámetro, la profundidad, el modelo de martillo de fondo y el proceso de perforación. En la compra debe confirmarse con el fabricante y el proveedor del compresor el caudal requerido para la combinación de "diámetro principal de construcción + profundidad máxima + formación objetivo + altitud", sin dimensionar el equipo solo por el valor mínimo ni asumir que 96 m³/min se aplica a todas las condiciones.
Puntos que se recomienda confirmar por escrito con el fabricante antes de la compra
- Rango de presión y caudal del compresor de aire recomendado para el WR1000S con el diámetro principal de construcción y el diámetro máximo previstos.
- Modelo de martillo de fondo a utilizar, presión nominal de trabajo y consumo de aire, así como su relación de compatibilidad con el rango de presión recomendado del WR1000S.
- Si especificaciones alternativas de barras de perforación distintas de las de 6 m y 114 mm recomendadas son compatibles con la cabeza motriz y el sistema de elevación, y cuáles son los límites de compatibilidad.
- Cómo deben complementarse el método de sostenimiento de la parte superior del pozo y el plan de entubado al cambiar de rotación con lodo a proceso DTH en tramos de gran diámetro.
- Corrección por altitud y temperatura ambiente del proyecto sobre la presión y el caudal reales de salida del compresor de aire.
- Principios de tratamiento para tramos complejos como fugas de aire, afloramientos de agua y zonas fracturadas, así como las medidas de estabilización del pozo que deben prepararse con antelación.
No todas estas preguntas se responden en la tabla de parámetros del equipo; algunas requieren evaluarse con los datos hidrogeológicos del proyecto. El equipo proporciona capacidad de perforación y control de la sarta, pero no sustituye la evaluación del acuífero, el diseño de suministro de agua ni el diseño de drenaje.
Manifestaciones típicas de que la capacidad del equipo es suficiente pero los complementos no están a la altura
Si se presentan las siguientes situaciones, debe revisarse prioritariamente las herramientas de perforación y el compresor de aire, en lugar de ajustar solo los parámetros de operación del equipo:
- La velocidad de perforación en tramos de gran diámetro es notablemente inferior a la esperada, y el retorno de detritos en la boca del pozo es escaso o discontinuo.
- El par y el consumo de energía aumentan rápidamente al incrementarse la profundidad, con indicios de trituración repetida.
- El martillo de fondo impacta con poca fuerza o frecuencia anómala, pero la lectura del manómetro de presión sigue dentro del rango nominal.
- Se requiere limpiar el pozo con frecuencia o realizar maniobras de extracción e introducción para tratar sedimentos.
Estas manifestaciones se relacionan con la larga distancia de transporte de detritos desde el fondo y un retorno insuficiente; la información también indica que en pozos profundos de roca dura se requiere un caudal de aire estable, buena lubricación y limpieza continua del pozo. El diagnóstico y tratamiento específicos deben ser determinados por el personal técnico en sitio según las condiciones reales. Lo que puede hacerse en la fase de compra es verificar claramente los parámetros de los complementos, para evitar descubrir en obra que el caudal del compresor o las especificaciones de las herramientas no son adecuados.
Conclusión
Al comprar el WR1000S para pozos profundos de gran diámetro, la fuerza de elevación de 52 T y el par de 26000/13000 N·m resuelven el control de la sarta y la capacidad de rotación, pero no sustituyen el cálculo de compatibilidad del compresor de aire y las herramientas de perforación. Alinear uno por uno el diámetro, la profundidad, las especificaciones de las barras, la presión de trabajo del martillo de fondo y el caudal del compresor en una misma cadena de parámetros, y hacer correcciones por altitud, formación y condiciones de afloramiento de agua, es la vía viable para evitar que "la máquina principal cumpla pero los complementos queden rezagados". Los modelos específicos de compresor, modelos de martillo de fondo y rangos de compatibilidad de barras alternativas que no cubre la información deben verificarse por escrito con el fabricante, punto por punto, durante la fase de confirmación de compra.