Métodos de perforación de pozos de agua

No es sorprendente que la perforación de pozos de agua sea una empresa antigua. Hace unos 8,000 años, los primeros pozos de agua fueron cavados a mano para suministrar una fuente de agua segura, limpia y confiable para las primeras civilizaciones. Nuestra necesidad de agua no ha cambiado, pero la tecnología de perforación de pozos ha recorrido un largo camino desde entonces.

En algunas áreas del mundo, cavar manualmente un pozo de agua sigue siendo la forma más barata y práctica de mejorar la accesibilidad del agua, especialmente para los pozos únicos. Sin embargo, para los contratistas y grupos que buscan agregar o expandir sus capacidades de perforación de pozos de agua a largo plazo, la perforación mecánica puede ofrecer una opción más rápida y eficiente.

Hay dos cosas a tener en cuenta al elegir el equipo de perforación de pozos de agua: 1) El método debe coincidir con la geología. 2) Considere los costos, tanto a corto como a largo plazo. Para un solo pozo, las técnicas manuales pueden no costar mucho, pero ¿pueden los métodos de perforación manual manejar las condiciones del suelo en su sitio? ¿Y cómo se desarrollan los costos generales para cavar múltiples pozos? Por otro lado, las opciones de perforación de pozos mecánicos podrían completar el trabajo rápidamente, pero podrían no encajar dentro del presupuesto para una operación que solo mira algunos pozos anualmente.

Echemos un vistazo más de cerca a los pros y los contras de algunas técnicas populares de perforación manual y mecánica para determinar cuál podría ser la mejor opción para su operación.

Técnicas manuales

Para muchos, cavar un pozo de agua recuerda a un individuo en un agujero profundo y fangoso, pasando cubos de tierra y con buenas razones. La digitación a mano es probablemente el método manual más antiguo y de uso más frecuente para obtener acceso a agua subterránea y es un trabajo sucio y intensivo en mano de obra.

Al igual que otras técnicas manuales, que incluyen lodos, perforación de percusión manual, punto de transmisión y augubamiento manual, la digitación a mano solo requiere herramientas simples y mucho trabajo duro, por lo que las personas y las comunidades han estado utilizando estas técnicas de manera efectiva durante tanto tiempo. Como dice el refrán, [si no está roto, no lo arregle ". Y para áreas con acceso limitado a equipos pesados o combustible, estas técnicas siguen siendo una opción viable.

Pros:

Requiere herramientas simples que sean accesibles localmente
Puede alcanzar profundidades de 230 pies (70 metros) o más profundos según el método y la geología
El trabajo se puede completar rápidamente con grandes equipos

Contras:

Alto riesgo de contaminación de la superficie
Difícil o imposible de perforar a través de la roca o el suelo denso
La mayoría de los métodos se vuelven inestables a menos de 33 pies (10 metros)
La mayoría de los métodos requieren una capa freática alta

Quizás el mayor inconveniente para cavar manualmente los pozos de agua es cuán ineficiente es el proceso para múltiples pozos. La instalación de hasta media docena de pozos en una sola área puede no romper el banco, pero la contratación repetidamente de equipos grandes puede acumularse rápidamente. Además, los impedimentos geológicos y el riesgo de contaminación con técnicas manuales los hacen menos atractivos para los contratistas y grupos que buscan producir pozos sostenibles en múltiples regiones.

Después de considerar los pros y los contras, si la perforación manual parece ser la mejor opción para su proyecto, la perforación de percusión manual es probablemente la técnica más efectiva y ampliamente utilizada. El proceso consiste en dejar caer repetidamente una broca de perforación pesada conectada a una cuerda o cable en un orificio parcialmente lleno de agua para aflojar el suelo y apagar piezas de roca. Se puede agregar una broca afilada y una válvula unidireccional en la parte inferior de la tubería de perforación para crear una técnica híbrida de deslizamiento de percusión para una mayor eficiencia. La perforación de percusión manual es más rápida que otros métodos manuales, capaz de penetrar roca (muy lentamente) y se sellan fácilmente para evitar la contaminación. Sin embargo, la perforación de percusión mecánica, que mecanizó el método manual hacia abajo, es una opción mucho más eficiente para las operaciones que buscan una solución a largo plazo.

Métodos mecánicos

Donde los métodos de perforación manual dependen de herramientas simples, grandes equipos de trabajo, trabajo duro y paciencia para hacer el trabajo, los métodos de perforación mecánica usan motores, engranajes y combustible para alimentar a través de rocas y suelos duros. Estas técnicas pueden cavar más rápido y más profundo que los métodos manuales y son ideales para contratistas y grupos que buscan equipos eficientes y altamente maniobrables fáciles de usar. Para perforar un solo pozo, es posible que no sean rentables, pero para las operaciones que buscan agregar perforación de pozos de agua a sus servicios, invertir en la plataforma de perforación de pozos de agua adecuado para su operación puede ofrecer un ROI rápido y abrir nuevas posibilidades.

Existen varios métodos populares, cada uno con sus propios pros y contras, así que considere sus necesidades y la geología de su área de operación antes de comprometerse con una plataforma mecánica.

Jetting: Con este método, una bomba obliga al agua por una tubería de perforación y salir de una boquilla estrecha para hacer un chorro de agua que afloje el sedimento. El agua fuera de la tubería de perforación lleva esquejes hacia la superficie y hacia un pozo de asentamiento, cavado al lado del pozo. La bomba devuelve el agua nuevamente por la tubería. La tubería de perforación se suspende de un trípode y gira a mano para mantener el orificio recto. En arena fina, este método puede alcanzar profundidades de 197 pies (60 metros).

Pros:

Solo requiere dos personas
Solo las herramientas son la bomba que puede generar suficiente presión y tubería

Contras:

Solo funciona en sedimentos suaves y de grano fino
Difícil de instalar el sello sanitario para proteger de la contaminación de la superficie

Herramienta de cable: esta es una versión mecanizada de perforación de percusión manual. Se une una broca pesada a un cable de acero y se eleva y cae por el pozo. Los esquejes aún se eliminan manualmente con un fianza y se deben mantener varios metros de agua en el pozo para mantener los esquejes suspendidos. El equipo abarca desde un cabrestante básico montado en el patín con un trípode hasta un complejo conjunto de poleas y tambores con un mástil grande. Las plataformas de herramientas de cable grandes se montan en un remolque o en el lecho de un camión y usan motores hidráulicos para elevar y bajar el mástil y girar los tambores del cable. Estas unidades más grandes son capaces de perforar cientos de pies de profundidad a través de prácticamente cualquier condición geológica.

Pros:

Utiliza la menor cantidad de combustible

Contras:

Método mecánico más lento
Se requiere carcasa de acero para evitar que el agujero se derrumbe cuando se trabaja en sedimento suelto
Puede requerir equipos adicionales como soldador de arco y antorcha de corte para la carcasa de la transmisión

Rotario de lodo: el concepto básico detrás de la plataforma de perforación rotativa de barro es similar a la jetting. Agregue una broca grande de corte, longitudes de tubería de perforación de acero con juntas roscadas, un motor para girar y levante la tubería de perforación y un mástil resistente para soportar la tubería y está listo para la perforación de pozos rotativos. La perforación giratoria de barro también mezcla arcilla bentonita u otros materiales en el agua de jetging para mejorar su capacidad de levantar esquejes. Este fluido se llama [Mudro de perforación "" y es el [lodo "referenciado en el nombre del método.

Las dos categorías básicas de perforación rotativa de lodo son: unidad de mesa, donde un mecanismo giratorio cerca de la base de la plataforma gira el tubo de perforación y la unidad de cabeza superior, donde un motor unido al extremo superior de la tubería lo gira. En ambos casos, el extremo superior de la tubería está unido a un mecanismo de elevación que lo mueve a lo largo del mástil. Ambos tipos de plataformas rotativas de lodo también tienen un giro unido al extremo superior de la tubería, lo que permite que el barro de perforación se bombee por la tubería mientras gira.

Dependiendo del tamaño, una plataforma giratoria de barro puede perforar hasta 3,281 pies (1,000 metros). Las plataformas de perforación LS100 y LS200 son plataformas rotativas de barro en el extremo pequeño de los tamaños de plataforma de perforación, pero incluso estas máquinas más pequeñas pueden perforar un pozo de 8 pulgadas (20 centímetro) a una profundidad de 197 pies (60 metros). Para obtener más potencia en suelos desafiantes, Lone Star desarrolló la serie hidráulica. El LS300H+ es capaz de perforar un pozo de 6 pulgadas (15 centímetros) de hasta 300 pies (91.4 metros).

Pros:

La perforación de barro mantiene el pozo abierto que elimina la necesidad de las carcasas de la transmisión
Más rápido que la herramienta de cable y los métodos de jeteo

Contras:

Perforar a través de la roca solo posible con plataformas más grandes
Múltiples motores consumen más combustible por hora que la plataforma de herramientas de cable
Las plataformas grandes requieren vehículos de soporte para transportar agua y perforar tubos

Rotario de aire: los elementos mecánicos de una plataforma de taladro giratorio de aire son similares a una plataforma giratoria de lodo, incluida una opción de accionamiento de mesa o accionamiento superior para la tubería giratoria. La diferencia principal es el uso de aire comprimido para eliminar los esquejes en lugar de perforar lodo. La plataforma giratoria de aire utiliza el mismo tipo de brocas de perforación que la plataforma de lodo, pero también puede perforar con un martillo hacia abajo. Utiliza aire comprimido para romper la roca y puede perforar muy rápido. Una plataforma rotativa de aire grande puede perforar más de 1640 pies (500 metros) en las condiciones geológicas correctas.

Pros:

Método de perforación más rápido
Configuración más rápida que otros métodos

Contras:

Método más caro
Consume la mayor cantidad de combustible por hora
Requiere vehículos de soporte y un gran compresor de aire