En un pozo de suministro de agua con una profundidad planificada superior a mil metros, descubrir tras la entrada del equipo que el caudal del compresor es insuficiente, que el emplazamiento no permite desplegar los estabilizadores o que la capacidad de la red eléctrica no coincide con la solución eléctrica supone un coste de retrabajo muy elevado en proyectos de pozos profundos. La preparación de una obra de pozo profundo no termina al llevar la máquina hasta la boca del pozo, sino que exige revisar en orden la documentación, el emplazamiento, la potencia y los accesorios de perforación antes del inicio. Este artículo toma como referencia la información pública del WR1200SL para explicar la correspondencia entre las capacidades del equipo de pozos de agua ultraprefundos de clase 1200 m y los aspectos que deben verificarse uno por uno antes del inicio. Cabe señalar que lo siguiente constituye un criterio de selección y preparación, y no un registro real de ejecución de un proyecto concreto.
1、Definir la profundidad objetivo del pozo y la información del acuífero
La primera condición previa de un equipo de pozo profundo es la profundidad objetivo, pero esta no se determina por «la profundidad que el equipo puede alcanzar», sino conjuntamente por las condiciones hidrogeológicas y el objetivo de suministro de agua. La profundidad máxima de perforación del WR1200SL es de 1200 m, con un diámetro de perforación de 105–900 mm; esta capacidad cubre proyectos de perforación profunda de gran escala como aguas subterráneas profundas, pozos profundos en zonas mineras, suministro industrial de gran caudal y parte de la investigación geotérmica. La información pública también indica que la profundidad real de perforación debe determinarse según el diámetro, la formación, la tubería de perforación, el compresor y las condiciones hidrogeológicas. Por tanto, antes del inicio debe contarse con conclusiones preliminares sobre la profundidad del acuífero, el caudal previsto y la evaluación de la calidad del agua, y luego determinar si este pozo requiere entrar en el rango de capacidad de un equipo de clase kilométrica. Si solo la cifra de profundidad se aproxima pero el acuífero es más somero, no es necesario configurar el equipo según la profundidad máxima de perforación.
2、Determinar el diámetro de terminación y la estructura del pozo
El diámetro es el resultado del diseño de terminación del pozo, no el límite superior de la capacidad del equipo. El rango de diámetro de perforación del WR1200SL es de 105–900 mm; el diámetro máximo puede adaptarse a soluciones de tubería de pozo de mayor tamaño y bombas de mayor caudal, pero la información pública también señala que la perforación de gran diámetro impone mayores exigencias al compresor, la broca, la tubería de revestimiento, el par y el sistema de elevación, y no se recomienda utilizar de forma permanente el diámetro máximo como configuración habitual. Antes del inicio debe quedar claro: qué tamaño de tubería de pozo se utilizará, cuántas capas de revestimiento se instalarán, cuál es el diámetro final del pozo y si se requieren tramos de sellado y filtros. Cuanto más amplio se defina el diámetro, más cambiarán en consecuencia el suministro de aire, los accesorios de perforación y la carga de elevación; este paso debe completarse antes de la selección del equipo.
3、Organizar el proceso de perforación y el método de entubación según la combinación de formaciones
La dificultad de los pozos ultraprefundos a menudo no reside en la parte profunda, sino en la estabilidad del tramo superior del pozo. El criterio correspondiente que ofrece la información del WR1200SL es: en suelos, arcillas, arenas y gravas puede emplearse circulación de lodo, revestimiento u otros métodos de entubación; al entrar en roca dura relativamente intacta puede utilizarse perforación con martillo DTH de media y alta presión de aire; al atravesar fallas, brechas y zonas con fracturas desarrolladas pueden producirse desprendimientos, fugas de aire, reducción de diámetro y atascos de la sarta, por lo que es necesario reducir el avance, reforzar la limpieza del pozo y emplear revestimiento, espuma u otros tratamientos según la situación. Antes del inicio debe ordenarse la combinación prevista de formaciones por profundidad y confirmar tramo a tramo el proceso correspondiente y los materiales de entubación, en especial cuánto afectaría a la perforación profunda y a la extracción de la sarta una eventual reducción de diámetro o colapso del tramo superior del pozo.
4、Confirmar la fuente de potencia y la solución energética
El WR1200SL adopta una configuración de doble potencia diésel/eléctrica, con un motor diésel Cummins de 264 kW. La información indica que los proyectos en zonas mineras remotas, desiertos y campo suelen depender más de la potencia diésel, mientras que los emplazamientos fijos de mina, parques industriales o proyectos de construcción prolongada pueden disponer de una red eléctrica estable, por lo que puede configurarse entre la solución diésel y la eléctrica según las condiciones del sitio. La clave aquí es que la potencia final, la tensión, la frecuencia y el esquema de arranque de la parte eléctrica deben determinarse según el sistema de suministro eléctrico del proyecto, y no pueden convertirse simplemente a partir de la potencia diésel. Si antes del inicio se considera la solución eléctrica, deben verificarse primero la tensión, la frecuencia, la capacidad del transformador, la distancia del cable y la corriente de arranque; si no hay una fuente de alimentación estable en el sitio, la solución diésel es la configuración básica, y al mismo tiempo deben preverse las condiciones de mantenimiento de la refrigeración del motor, el filtro de aire, el sistema de combustible y la temperatura del aceite hidráulico.
5、Verificar el compresor y los accesorios de suministro de aire
Para la perforación neumática DTH se recomienda una presión de trabajo de 1,65–8 MPa y un consumo de aire de 16–120 m³/min. Las condiciones de pozo profundo, gran diámetro y roca dura exigen mucho caudal al compresor; la información señala claramente que la selección del compresor debe considerar simultáneamente la presión y el caudal, ya que si el caudal es insuficiente, aunque se alcance la presión requerida, pueden producirse un impacto insuficiente, dificultades en la evacuación de detritos y acumulación de detritos en el fondo del pozo. Antes del inicio debe calcularse el caudal y la presión de aire necesarios según el diámetro y la profundidad previstos, y confirmar si el sitio permite disponer de un compresor del caudal correspondiente y de las conducciones. En pozos profundos, la distancia de retorno de los detritos es larga y la limpieza del fondo del pozo es especialmente importante; la estabilidad del suministro de aire debe confirmarse como una condición independiente, y no darse por supuesta como incluida con el equipo.
6、Organizar el emplazamiento, los estabilizadores y la ruta de traslado
El equipo de clase 1200 m tiene por sí mismo un volumen y un peso considerables, y la organización del transporte es más compleja que la de perforadoras pequeñas y medianas. El WR1200SL adopta una estructura de torre telescópica, que permite reducir el perfil de transporte durante el traslado y desplegar la altura de trabajo una vez llegado a la boca del pozo. La información pública no proporciona las dimensiones exteriores de transporte ni el peso total de la máquina; estos datos deben confirmarse con el fabricante y contrastarse uno por uno con la anchura de la vía de acceso, el radio de las curvas, la capacidad de carga de puentes y alcantarillas y el espacio de traslado interno de la obra. En cuanto al emplazamiento, deben confirmarse el rango de despliegue de los estabilizadores, la zona de acopio de tubería de perforación, la zona de almacenamiento de revestimiento y materiales de lodo, así como la ubicación de equipos auxiliares como el compresor. Dado que los proyectos de pozo profundo tienen ciclos largos, también debe considerarse de antemano si la disposición del emplazamiento deja espacio para las maniobras posteriores de introducción y extracción de la sarta y de la tubería de revestimiento.
7、Confirmar la compatibilidad de la sarta de perforación, el revestimiento y la capacidad de elevación
El WR1200SL admite tubería de perforación de 9,6 m, con diámetros recomendados de 114 / 127 mm; fuerza de elevación de 60 T, fuerza de empuje axial de 10 T; par de rotación de 30000 / 15000 N·m, correspondiente a una velocidad máxima de 85 / 170 r/min. Estos valores deben entenderse en el contexto de cada operación concreta: la tubería de 9,6 m reduce el número de conexiones y desconexiones en pozos ultraprefundos y es adecuada para la ejecución continua de pozos de más de 1000 m; la fuerza de elevación de 60 T proporciona margen para el peso propio de la sarta en pozo profundo, la fricción de la pared del pozo, el peso del revestimiento y las anomalías en el pozo, pero ante un atasco o una reducción de diámetro debe primero limpiarse el pozo y evaluarse el estado interior; el par de doble régimen corresponde a las distintas exigencias de los tramos de gran diámetro, roca dura intacta y alta fricción frente a los tramos de menor resistencia. Antes del inicio deben confirmarse las especificaciones y cantidades de la tubería de perforación, las especificaciones y la profundidad de instalación del revestimiento, la compatibilidad de la broca y el martillo DTH, y si estas combinaciones de accesorios coinciden con el diámetro y la profundidad previstos.
8、Incluir en la preparación los materiales y el tipo de bomba de la fase de terminación
En condiciones de acuífero profundo y fuerte afluencia de agua, la surgencia modifica la evacuación de detritos y las condiciones de trabajo del martillo DTH; durante la ejecución deben registrarse las profundidades de las principales capas productoras y ajustarse el suministro de aire, la limpieza del pozo y el método de revestimiento según el caudal. En la fase de terminación también deben diseñarse los filtros, los tramos de sellado y el tipo de bomba final según el espesor del acuífero y las condiciones de calidad del agua. Aunque estos aspectos no forman parte de la perforadora en sí, influyen en la elección del diámetro, las especificaciones del revestimiento y el proceso de instalación de la tubería, por lo que conviene confirmarlos junto con el diseño de terminación antes del inicio, y no dejarlos para después de completar la perforación. La información también advierte que los grandes proyectos de agua potable profunda deben completar primero la investigación hidrogeológica y la evaluación de la calidad del agua antes de determinar el horizonte objetivo, el diámetro y la profundidad del pozo.
Algunas observaciones sobre el orden de preparación
La secuencia anterior no es un proceso fijo, pero sigue una lógica básica: la profundidad del pozo y el acuífero, el diámetro de terminación y el proceso según la formación determinan el límite inferior de capacidad del equipo; la potencia, el suministro de aire, el emplazamiento y los accesorios de perforación determinan si el equipo puede funcionar según lo previsto. La información pública del WR1200SL proporciona el rango de capacidad y las condiciones de configuración del equipo de clase 1200 m, pero los siguientes aspectos deben confirmarse en cada proyecto concreto: si la profundidad real de perforación puede alcanzar la profundidad de diseño depende de la combinación de diámetro, formación, tubería de perforación y compresor; la potencia, la tensión, la frecuencia y el modo de arranque de la solución eléctrica deben determinarse por separado según el sistema de suministro eléctrico del proyecto; las dimensiones exteriores de transporte y el peso total de la máquina no figuran en la información y deben solicitarse al fabricante; el diámetro máximo de 900 mm no debe utilizarse como configuración habitual. Verificar claramente estos aspectos uno por uno antes del inicio es más controlable que ajustarlos después de la entrada en obra.