Perforación horizontal dirigida en roca

Perforaciones horizontales dirigidas en roca

(Artículo publicado en la Revista Obras Urbanas número 51)

Hace más de 10 años que el sistema de Perforación Horizontal Dirigida (HDD) alcanzó la categoría de “apta para la roca”. Las técnicas y métodos han ido mejorando paulatinamente, convirtiéndose en más versátiles. Así, la instalación de tubería en estos terrenos ha pasado de ser un caso extraño a convertirse en una rutina.

Esta evolución en la Perforación Horizontal Dirigida ha mejorado aspectos como la curvatura mínima del radio, la tecnología (mejores accesorios y complementos para el trabajo) y la técnica (ha mejorado y se ha dado a conocer) que se aplica a esta superficies.

El desarrollo actual de la técnica, ha facilitado la aparición de diferentes sistemas de perforación que permiten realizar trabajos en cualquier terreno y perforar cualquier tipo de roca.

La calidad de la dirección y la exactitud de la perforación son los factores clave para el éxito de las perforaciones y dependen, en gran medida, del sistema utilizado.

Perforación horizontal dirigida en roca

Ejemplo de perforación horizontal dirigida en roca

La técnica

Los modelos de perforación utilizados son el sistema en “mojado” y el sistema en “seco”.

El sistema en seco está indicado para distancias cortas, en las que el aire comprimido puede extraer del agujero el detritus producido durante la perforación. Esto no es posible en longitudes largas y curvadas en las que cuando el detritus no es extraído, la perforación llega a colapsarse. El límite del factor de la perforación en “seco” no es el avance en sí, sino el caudal de extracción de la masa descompuesta, sobre todo en longitudes largas y con curvas.

Por esto, las perforaciones dirigidas de longitudes que van desde los 200 hasta los 300 metros con una o dos curvas en el trazado se realizan habitualmente con el sistema en “mojado”. Es necesaria la utilización de fluidos de perforación que refrigeran la cabeza y garantizan la extracción del detritus, reduciendo considerablemente la fricción de las barras de perforación. A pesar de la mayor inversión en maquinaria y productos, las ventajas técnicas de la utilización de fluidos de perforación son considerables. Esta inversión permitirá mayor corrección y máxima exactitud en las perforaciones de distancias largas.

La perforación con doble varilla

La perforación no dirigida con sistema de doble varilla (una varilla que va por el interior de otra) se utiliza a menudo en perforaciones de roca fraccionada, bloques de piedra y cantos rodados, en formaciones de terreno mixtas, con roca blanda y dura y en vertederos de materiales. Estas perforaciones no dirigidas, son generalmente cortas y se realizan habitualmente para la obtención del calor geotérmico.

La realización de perforaciones de largas longitudes, dirigidas y en terrenos rocosos se ha logrado recientemente gracias a la tecnología HDD y a la técnica con doble varilla.

Una tecnología en linea con el sistema HDD con doble varilla es el GRUNDODRILL 18ACS, (ACS = All Condition System) que trabaja tanto en terrenos mixtos como en la roca más dura con una reducción considerable de los costes de perforación comparables a otros sistemas de perforación horizontal dirigida.

El GRUNDODRILL 18ACS trabaja con un sistema de doble varilla compuesto por una varilla interior con una conexión de presión y una varilla exterior con rosca Elicon. Para las perforaciones en roca, se utiliza la cabeza de perforación dirigida “Rockbreaker” con un tricono. Durante la perforación, la varilla exterior dirige al Rockbreaker y el tricono, conectado a la varilla interior, recibe directamente una potencia máxima de par motor de 2.500 Nm y hasta 350 rev./min con las cantidades de bentonita necesarias, sin menguar la efectividad. De esta manera se reducen costes en productos, preparación y reciclaje de los fluidos de perforación.

Gracias al potente motor Diesel de 126 kW con un consumo de menos de 10 l/h y una fuerza de empuje y tiro de 180 kN, con el GRUNDODRILL 18ACS se pueden realizar perforaciones estándar con fluidos hasta longitudes de 400 metros y perforaciones en roca de hasta 300 metros con diámetros máximos de 20” de manera segura y económica.

En terrenos mixtos de roca y cantos rodados, la varilla exterior tiene una función fundamental de protección que impide la intrusión de materiales sueltos y gravas en el interior del agujero. Los terrenos mixtos, duros o blandos o con roca fraccionada, se convierten en un auténtico reto para la perforación, ya que un posible colapso del agujero está siempre latente. Justamente es en estos terrenos donde el sistema de doble varilla muestra todo su potencial y ventajas.

El trabajo descrito a continuación, es un claro ejemplo.

Instalación de una tubería de gas a través de un barranco con el GRUNDODRILL 18ACS

El 21 de Junio de 2012 se produjo en la calle Gasteinerstraße un desprendimiento de rocas con un volumen de aproximadamente 1.000 m3 que cayó sobre la calle y destruyó el muro de protección. Este desprendimiento ocasionó, además, la rotura de la tubería de gas. De manera provisional, y para continuar dando servicio a los vecinos, se tuvo que instalar por la superficie. Antes de la llegada del invierno, la tubería tenia que volver a su ubicación habitual, por lo que se tenía que realizar una perforación en roca e instalar esta nueva tubería en su ubicación definitiva bajo tierra.

El lugar se encuentra en una zona tectónica en la parte norte de las montañas Tauer, denominada “Barrancos de caliza”. El lugar se compone de depósitos de cuarzo de hasta el 40% (60-150 MPa) de dureza. Estos depósitos son extremadamente abrasivos, por lo que se espera un desgaste muy importante en los accesorios de perforación.

Otra de las dificultades añadidas fue la profundidad de la perforación. que llegó hasta los 47 metros. Esto complicó la detección con el sistema de sonda por cable, pero el resultado final fue muy satisfactorio. El espacio para el emplazamiento de la máquina era muy estrecho.

Datos:

  • Máquina: GRUNDODRILL 18ACS
  • Tubería nueva: Tubería de protección DN de 355 mm, Tubería de gas DN 225 mm
  • Longitud: Aproximadamente de 116 metros
  • Profundidad: Superior a 47 metros
  • Escariaciones: Con Hole Opener 10″, 14″, 18″
  • Tipo de terreno: Barranco de calizas con depósitos de cuarzo, hasta el 40% (60-150 MPa)

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