La perforación direccional , también conocida como perforación direccional horizontal ( HDD ), es un método sin zanjas de impacto mínimo para instalar servicios subterráneos como tuberías, conductos o cables en un arco o radio relativamente poco profundo a lo largo de un camino subterráneo prescrito utilizando una perforación lanzada desde la superficie. plataforma. La perforación direccional ofrece importantes ventajas ambientales sobre las instalaciones tradicionales de corte y cubierta de tuberías/servicios públicos. La técnica se utiliza habitualmente cuando la zanja o excavación convencional no es práctica o cuando se requiere una alteración mínima de la superficie. [1]
Aunque a menudo se usan indistintamente, los términos perforación direccional y perforación direccional horizontal se distinguen porque transmiten un sentido diferente de escala. El término "perforación direccional" o "perforación" generalmente se reserva para equipos de perforación pequeños o pequeños, perforaciones de diámetro pequeño y longitudes de cruce en términos de cientos de pies. Generalmente, el término perforación direccional horizontal (HDD) pretende describir equipos de perforación de tamaño grande/maxi, perforaciones de gran diámetro y longitudes de cruce en términos de miles de pies. La perforación direccional y la HDD son similares en algunos aspectos a la perforación direccional asociada con la industria petrolera; sin embargo, no se puede establecer una comparación igual ya que los procedimientos cumplen funciones marcadamente diferentes. La perforación direccional se puede utilizar con diversos materiales de tubería, como PVC , polietileno , polipropileno , hierro dúctil y acero , siempre que las propiedades de la tubería (grosor de la pared y resistencia del material) permitan su instalación y operación (si corresponde) bajo límites de tensión aceptables. . [2]
La perforación direccional/HDD generalmente se logra en tres fases principales. Primero, se perfora un orificio piloto de pequeño diámetro a lo largo de una trayectoria direccional desde un punto de la superficie a otro. A continuación, el orificio creado durante la perforación del orificio piloto se amplía hasta un diámetro que facilitará la instalación de la tubería deseada. Por último, la tubería se introduce en el agujero agrandado, creando así un segmento continuo de tubería subterránea expuesto sólo en los dos puntos finales iniciales. La perforación direccional se puede utilizar para cruzar cualquier cantidad de obstáculos en la superficie, incluidas carreteras, ferrocarriles, humedales y cuerpos de agua de diferentes tamaños y profundidades. [3]
El proceso es adecuado para una variedad de condiciones de suelo que incluyen arcilla, limo, arena y roca. Las condiciones problemáticas del suelo incluyen un gran contenido de granos en forma de grava gruesa, guijarros y cantos rodados. Otras condiciones del subsuelo que pueden afectar la viabilidad de la perforación direccional incluyen resistencia y abrasividad excesivas de la roca, mala calidad de la roca y roca que exhibe características kársticas . [4]
El equipo utilizado en la perforación direccional depende de la longitud del cruce (propuesto), las propiedades de la tubería (de la tubería que se va a instalar) y las condiciones (anticipadas) del subsuelo. [ cita necesaria ]
Para cruces más largos y difíciles, se pueden utilizar perforadoras montadas en remolques de tractor con capacidad de 1.320.000 libras (fuerza de empuje/retroceso) y 150.000 pies-libras (fuerza de rotación) [600 toneladas - 204.000 NM]. Estas unidades se utilizan junto con un recuperador de fluido de perforación , una bomba o bombas de gran volumen, una excavadora (o equipo comparable para manejar la tubería de perforación), junto con una variedad de otros equipos auxiliares (por ejemplo, tanques de agua, contenedores de desechos, etc.) para Facilitar las operaciones típicas. [ cita necesaria ]
Para perforaciones más pequeñas, se encuentran disponibles equipos proporcionalmente más pequeños y portátiles. Estas unidades pueden ser capaces de generar entre 5,000 y 100,000 libras de fuerza de empuje/empuje y pueden usarse para extenderse entre el sótano de una casa y una tubería de agua compartida cercana. El agotamiento de fluido asociado con orificios más pequeños también es proporcionalmente menor. En muchos casos, las perforaciones más pequeñas no requieren el uso de fluido de perforación, sólo agua, y en perforaciones aún menos importantes, ningún fluido. [5]
Las herramientas, como los aparatos mecánicos que se instalan en la sarta de perforación para realizar operaciones, están disponibles en una amplia variedad de formas y tamaños diferentes. Las herramientas de perforación direccional incluyen el conjunto de brocas o cabezales de perforación utilizados durante las operaciones de orificios piloto, escariadores y abridores de orificios utilizados para agrandar los orificios y herramientas de hisopo que se utilizan para acondicionar y retirar los orificios. Las herramientas destinadas a navegar por rocas o formaciones más resistentes pueden utilizar aleaciones de carburo de tungsteno o diamante policristalino (PCD). Por el contrario, las herramientas destinadas a navegar en suelos blandos pueden limitarse a acero con alto contenido de carbono (fresado hasta obtener la forma y el tamaño deseados). La metodología de avance también varía algo entre cruces de suelo y roca. El avance de las herramientas dentro de suelos sueltos no cementados se logra en gran medida mediante excavación hidráulica. Es decir, la tierra se corta o elimina bajo la influencia de un fluido a alta presión. Dentro de las formaciones rocosas, todavía se realizan excavaciones hidráulicas hasta cierto punto (evacuación de escombros), pero la mayor parte del corte y fragmentación del material se debe al trabajo mecánico realizado por la propia herramienta. [ cita necesaria ]
La perforación direccional se utiliza para instalar infraestructura como conductos de cables de energía y telecomunicaciones , líneas de agua, líneas de alcantarillado, líneas de gas, líneas de petróleo, tuberías de productos y carcasas de remediación ambiental . Se utiliza para cruzar vías fluviales, carreteras, accesos costeros, áreas congestionadas, áreas ambientalmente sensibles y áreas donde otros métodos son más costosos o no son posibles. Se utiliza en lugar de otras técnicas para proporcionar menos interrupción del tráfico, menor costo, instalación más profunda y/o más larga, sin pozo de acceso, tiempos de finalización más cortos, capacidades direccionales y seguridad ambiental. [ cita necesaria ]
La técnica tiene un uso extensivo en áreas urbanas para desarrollar servicios públicos subterráneos, ya que ayuda a evitar extensas zanjas a cielo abierto. El uso requiere que el operador tenga información completa sobre los servicios públicos existentes para que pueda planificar la alineación y evitar dañar dichos servicios. Dado que la perforación incontrolada puede provocar daños, las diferentes agencias/autoridades gubernamentales propietarias del derecho de paso urbano o de las empresas de servicios públicos tienen reglas para la ejecución segura del trabajo. Para la estandarización de las técnicas, diferentes organizaciones promotoras de la tecnología sin zanjas han desarrollado directrices para esta técnica. [ cita necesaria ]
El proceso comienza con el orificio receptor y los fosos de entrada. Estos pozos permitirán recolectar y recuperar el fluido de perforación para reducir costos y evitar desperdicios. La primera etapa perfora un orificio piloto en el camino diseñado y la segunda etapa (escariador) agranda el orificio pasando una herramienta de corte más grande conocida como escariador trasero. El diámetro del escariador depende del tamaño del tubo que se va a extraer a través del orificio. El perforador aumenta el diámetro según el diámetro exterior del conducto y para conseguir una producción óptima. La tercera etapa coloca el producto o tubería de revestimiento en el orificio agrandado por medio de la varilla de perforación; se coloca detrás del escariador para permitir centrar el tubo en el recorrido recién escariado. [ cita necesaria ]
La perforación direccional horizontal se realiza con la ayuda de un fluido viscoso conocido como fluido de perforación . Es una mezcla de agua y, generalmente, bentonita o polímero que se bombea continuamente al cabezal de corte o broca para facilitar la eliminación de los recortes, estabilizar el pozo, enfriar el cabezal de corte y lubricar el paso de la tubería de producto. El fluido de perforación se envía a una máquina llamada recuperador que elimina los recortes de perforación y mantiene la viscosidad adecuada del fluido. El fluido de perforación mantiene los recortes en suspensión para evitar que obstruyan el orificio. Un orificio obstruido crea contrapresión en el cabezal de corte, lo que ralentiza la producción. [ cita necesaria ]
La ubicación y guía del cabezal de perforación es una parte importante de la operación de perforación, ya que el cabezal de perforación se encuentra bajo tierra durante la perforación y, en la mayoría de los casos, no es visible desde la superficie del suelo. La perforación incontrolada o no guiada puede provocar una destrucción sustancial, que puede eliminarse ubicando y guiando adecuadamente el cabezal de perforación. [ cita necesaria ]
Hay tres tipos de equipos de localización para localizar el cabezal de perforación: el sistema de localización de paso , el sistema de localización por cable y la perforación guiada por giroscopio, donde se ubica un sistema de navegación inercial completo cerca del cabezal de perforación.
Los tres sistemas tienen sus propios méritos y se elige un sistema particular según los requisitos del sitio. [ cita necesaria ]
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