Para un mismo propósito de suministro de agua, las condiciones del pozo y la organización en obra a las que se enfrenta el equipo son completamente diferentes entre una profundidad de trescientos metros y una de más de mil metros. Los proyectos de suministro de agua superficial suelen tener diámetros de perforación más pequeños, cargas de sarta de perforación ligeras y traslados flexibles; los pozos de agua profundos, en cambio, deben mantener la continuidad de la construcción con sartas de perforación más largas, diámetros mayores y estructuras de pozo más complejas. Los requisitos de capacidad del equipo para ambos tipos de proyectos no están en la misma escala; para determinar qué nivel de equipo utilizar, primero hay que ver en qué extremo se sitúa el objetivo de la operación.
1. Varias condiciones operativas que deben distinguirse primero entre los dos tipos de proyectos
La diferencia entre los pozos de agua profundos y los proyectos de suministro de agua superficial no es solo la cifra de profundidad del pozo. Las siguientes condiciones marcan la distancia en los requisitos del equipo:
- Profundidad del pozo y peso propio de la sarta de perforación: cuanto más profundo es el pozo, más larga es la sarta de perforación, mayor es la carga que debe soportar el sistema de elevación durante las maniobras de introducción y extracción, y más tiempo auxiliar se requiere para conectar y desconectar las barras de perforación.
- Diámetro de construcción del pozo: cuando la escala de suministro de agua es grande y el acuífero está a gran profundidad, el diámetro de construcción del pozo suele ser mayor, lo que incrementa los requisitos de par de rotación, caudal del compresor de aire y especificaciones de las herramientas de perforación.
- Combinación de estratos y entibación: si las capas sueltas superiores de un pozo profundo se reducen o colapsan, afectará la construcción profunda posterior, por lo que los requisitos de estabilidad de la pared del pozo en la etapa de apertura son más altos.
- Organización en obra: los proyectos de pozos profundos tienen ciclos de construcción largos y muchas herramientas auxiliares; el peso y las dimensiones exteriores del equipo imponen restricciones adicionales al transporte y a la disposición del sitio.
Es la superposición de estas condiciones la que constituye la base real para elegir el nivel del equipo. Si solo se considera la cifra de profundidad del pozo, es fácil sobredimensionar la configuración para proyectos superficiales y también subestimar la dificultad de control de la sarta de perforación en proyectos profundos.
2. Dirección de pozos profundos: correspondencia de capacidades de un equipo de nivel 1500 m
Cuando la profundidad del proyecto supera el kilómetro, el diámetro es relativamente grande, los estratos son complejos y el ciclo de construcción es largo, el equipo no solo necesita margen de profundidad de perforación, sino también capacidad de elevación, par de rotación y organización de las barras de perforación. En la información pública del WR1500S, los siguientes aspectos están directamente relacionados con las necesidades operativas de los pozos de agua profundos.
Cobertura de profundidad y diámetro de perforación
El WR1500S tiene una profundidad máxima de perforación de 1500 m y un diámetro de perforación de 105–1000 mm. Para regiones donde los acuíferos superficiales no satisfacen la demanda y los acuíferos profundos están a gran profundidad, la profundidad de perforación de nivel 1500 m proporciona un margen en la capacidad de construcción; el rango de diámetro de 105–1000 mm cubre pozos de agua profundos convencionales, pozos de agua subterránea de gran diámetro y algunos pozos de drenaje en zonas mineras y perforaciones de ingeniería de gran tamaño. La profundidad y el diámetro reales del pozo aún deben determinarse según la hidrogeología, el diseño de construcción del pozo y la combinación de herramientas de perforación; no se debe tomar el límite del equipo directamente como objetivo del proyecto.
Fuerza de elevación y carga de la sarta de perforación
A medida que aumenta la profundidad del pozo, el peso propio de la sarta de perforación, la fricción contra la pared del pozo y el peso de la entubación aumentan significativamente. La fuerza de elevación del WR1500S es de 80 T y la fuerza axial de 16 T. Una mayor capacidad de elevación favorece las maniobras normales de introducción y extracción, la recuperación de herramientas de perforación y algunas operaciones con entubación de gran diámetro, pero ante resistencias anómalas se debe priorizar la limpieza del pozo, la elevación lenta y la evaluación del estado interior del pozo; la fuerza de elevación es un medio, no una solución.
Par de rotación y cambio de condiciones de trabajo
El par máximo de rotación del WR1500S es de 31000 / 15500 N·m y la velocidad máxima de rotación de 70 / 140 r/min. La baja velocidad y alto par son adecuados para condiciones de gran diámetro, roca dura y alta fricción; una velocidad más alta es adecuada para tramos de pozo estables con resistencia relativamente menor. Durante la construcción de pozos profundos, se debe ajustar dinámicamente según la carga de la sarta de perforación, el retorno de detritos y el estado de las herramientas; los dos valores de par corresponden a valores en diferentes condiciones de trabajo, no a una simple selección de dos velocidades.
Longitud de las barras de perforación y frecuencia de conexión
El equipo admite barras de perforación de 9.6 m, con diámetro recomendado de 114 / 127 mm. En pozos profundos de nivel 1500 m, el uso de barras cortas aumentaría el número de conexiones y desconexiones. Las barras largas reducen la frecuencia de conexión, pero requieren que el sitio de construcción disponga de suficiente espacio de operación y una organización normalizada para el manejo de las barras; las barras de 9.6 m generalmente requieren transporte por separado.
Forma de la torre y condiciones de transporte
El WR1500S utiliza una estructura de torre telescópica que, además de garantizar la altura de trabajo para la construcción de pozos profundos, puede mejorar el perfil exterior de la máquina en estado de transporte. El peso total de la máquina es de aproximadamente 28 T y las dimensiones exteriores de aproximadamente 11.5 × 2.6 × 3.5 m; para el transporte interregional se debe confirmar de antemano la capacidad de carga del camión plataforma, las restricciones de altura de las carreteras, la capacidad de carga de los puentes y el espacio de giro. La torre telescópica ayuda a reducir la dificultad de transporte que implica una torre fija larga, pero no significa que la planificación del transporte y del sitio pueda simplificarse.
Suministro de aire y proceso de perforación
Cuando se utiliza perforación con martillo DTH, la presión de trabajo recomendada es de 1.65–8 MPa y el consumo de aire de 16–120 m³/min. Los proyectos de pozos profundos de nivel 1500 m y de gran diámetro en roca dura exigen un caudal muy alto del compresor de aire; la presión y el caudal deben satisfacer simultáneamente las necesidades del martillo DTH y la evacuación de detritos en el fondo del pozo. En capas de suelo, arcilla, arena y grava se puede utilizar rotación con lodo, entubación u otros métodos de entibación, y cambiar a perforación DTH al entrar en la roca. La irrupción de agua de acuíferos profundos altera la evacuación de detritos y el estado de funcionamiento del martillo DTH; durante la construcción se debe registrar la profundidad de las principales capas de agua y ajustar en consecuencia el suministro de aire, la limpieza del pozo y el método de entubación.
3. Dirección de suministro de agua superficial: qué proyectos no necesitan alcanzar este nivel
Los proyectos de suministro de agua superficial suelen tener profundidades de pozo dentro de unos pocos cientos de metros, diámetros relativamente convencionales, cargas de sarta de perforación ligeras y una frecuencia de traslado posiblemente mayor. La demanda central de estos proyectos respecto al equipo es la flexibilidad de entrada, la organización sencilla de conexión de barras y una carga auxiliar controlable. El margen de profundidad de perforación, la fuerza de elevación de 80 T y el peso total de 28 T de un equipo de nivel 1500 m difícilmente se traducen en beneficios reales en proyectos superficiales, sino que aumentan los costos de transporte, sitio y equipamiento auxiliar.
Si la profundidad del proyecto es de unos pocos cientos de metros, el diámetro está dentro del rango convencional, los estratos son principalmente capas sueltas y rocas de dureza media, y los puntos de perforación están dispersos con traslados frecuentes, la selección del nivel de equipo debe considerar más las dimensiones totales, la capacidad de desplazamiento y posicionamiento y la organización de conexión de barras, en lugar del límite máximo de profundidad de perforación. Esto es exactamente lo contrario del orden de juicio en proyectos de pozos profundos.
4. Colocar ambas necesidades en una misma tabla de decisión
| Ítem de decisión | Proyecto de pozo de agua profundo | Proyecto de suministro de agua superficial |
|---|---|---|
| Profundidad del pozo | Más de mil metros, requiere margen de profundidad de perforación | Dentro de unos pocos cientos de metros, basta con que la profundidad de perforación cubra justo el rango |
| Diámetro de perforación | Relativamente grande, requiere par y suministro de aire adecuados | Convencional, carga auxiliar controlable |
| Carga de la sarta de perforación | Alta, la fuerza de elevación debe tener margen | Baja, requisitos de fuerza de elevación relativamente flexibles |
| Transporte y sitio | Requiere planificación previa del transporte pesado y la disposición del sitio | Prioridad a la flexibilidad de traslado |
| Ciclo de construcción | Largo, muchas herramientas auxiliares | Relativamente corto, organización sencilla |
Esta tabla no es una fórmula de selección, sino que traslada las diferencias entre los dos tipos de proyectos a ítems verificables. Los proyectos reales suelen situarse entre ambos extremos, y el nivel de equipo debe determinarse según las condiciones más exigentes, no tomando simplemente un valor intermedio.
5. Condiciones auxiliares y límites de aplicación
Al considerar un equipo de nivel 1500 m como el WR1500S, deben confirmarse simultáneamente varias condiciones auxiliares: si la presión y el caudal del compresor de aire pueden satisfacer las necesidades del martillo DTH y la evacuación de detritos; si el espacio para el transporte y el almacenamiento en obra de barras de perforación, entubación y materiales de construcción del pozo es suficiente; si el sitio puede soportar el peso total de 28 T y desplegar los estabilizadores; y si el ciclo de construcción es suficiente para amortizar los trabajos preparatorios de entrada y puesta a punto del equipo. Si alguna de estas condiciones no se cumple, afectará la disponibilidad real del equipo.
A la inversa, si la profundidad y el diámetro del proyecto están claramente dentro del rango de suministro de agua superficial, tampoco se debe elegir un equipo de nivel superior solo porque "tiene mayor margen de profundidad de perforación". La selección del nivel de equipo sirve al objetivo de la operación; no se trata de que cuanto más grande, más seguro.
6. Aspectos que aún deben confirmarse
Este artículo explica la correspondencia de capacidades para proyectos de pozos de agua profundos basándose en la información pública del WR1500S, pero para determinar si es aplicable a un proyecto concreto aún se deben verificar los datos hidrogeológicos, el diseño de construcción del pozo, la combinación de estratos y las condiciones de transporte en el sitio. La profundidad máxima de perforación, el diámetro y el par del equipo son límites de capacidad; el efecto real de la construcción está influenciado por las condiciones geológicas, las herramientas en el pozo y los métodos de operación, y debe prevalecer la situación real en obra. La determinación del nivel de equipo para proyectos de suministro de agua superficial también requiere confirmación según la profundidad específica del pozo, el diámetro y la planificación de traslados, y no es aconsejable sacar conclusiones directamente basándose únicamente en la tabla comparativa de este artículo.