La perforación sónica se convierte en el método de elección para una variedad de desafíos.

Este artículo originalmente apareció en National Driller.

La perforación sónica utiliza una tubería de perforación y una armadura roscadas de doble línea, donde la línea interna avanza con un barril de núcleo unido a ella y la línea externa crea la estabilidad para el agujero. Debido a que el fluido de perforación no se utiliza durante el muestreo, esta técnica de muestreo "seco" da como resultado muestras de testigos intactos que no se alteran con los fluidos de perforación.

Tras el avance de la tubería de perforación interna y el cilindro central, la carcasa de perforación exterior avanza hasta un pie del borde anterior del cilindro central.

La carcasa exterior cumple el mismo objetivo que para los sistemas convencionales de perforación de doble línea al mantener la perforación abierta para la instalación de los pozos, la tala geofísica u otras actividades en el fondo del pozo. Dependiendo de las formaciones de perforación, el fluido de perforación puede introducirse durante el avance de la carcasa exterior del taladro.

La perforación sónica también reduce en gran medida el riesgo de falla del proyecto por causa de condiciones subterráneas desconocidas o complejas. También ofrece la flexibilidad de avanzar una carcasa exterior temporal a medida que se perfora el pozo, lo que significa que se puede lograr más con un solo pozo.

Aunque la adopción de la tecnología ha sido lenta, ahora se considera que la perforación sónica es la solución para una variedad de necesidades. En los campos petrolíferos canadienses, por ejemplo, donde predominan las formaciones rocosas blandas, las empresas reconocen cada vez más las ventajas de la perforación sónica con respecto de los taladros giratorios convencionales y los taladros de barrena para muchas aplicaciones.

Después de la falla de la presa de relaves de Mount Polley en Columbia Británica en 2014, el gobierno provincial ordenó la instalación de pozos de monitoreo y piezómetros en las pilas de relaves en toda la provincia. El difícil acceso a muchos de los sitios y la inestabilidad potencial de los pilotes hicieron que el nuevo LSS50 MiniSonic de Boart Longyear fuera una elección obvia para el trabajo.

Este equipo de perforación sónica compacta y confiable está demostrando ser la solución ideal para una amplia gama de aplicaciones, incluida la geotécnica, ambiental, hidráulica y minera. Su tamaño compacto le permite ser transportado fácilmente a sitios difíciles de alcanzar, como las pilas de relaves o para trabajar en espacios reducidos.

Tal fue el caso en el centro de Calgary, Alberta, donde se propone un importante complejo de deportes y entretenimiento para un sitio en desarrollo frente al río que ahora incluye concesionarios de automóviles y una estación de autobuses. Aunque una planta de creosota se cerró hace décadas, la creosota se extiende varios metros debajo de la superficie en gran parte del área de desarrollo propuesta.

Una investigación ambiental reciente requirió la perforación de pozos de muestreo en múltiples puntos de la propiedad. La tecnología de perforación sónica y la maniobrabilidad del equipo permitieron cumplir el trabajo a cabalidad con muestras de núcleo prácticamente perfectas.

La perforación sónica emplea el uso de energía de resonancia de alta frecuencia para hacer avanzar un barril de núcleo o carcasa de revestimiento en formaciones subsuperficiales. Durante la perforación, la energía resonante se transfiere por la sarta de perforación a la cara de la broca a varias frecuencias sónicas. La rotación simultánea de la sarta de perforación distribuye de manera uniforme la energía y el impacto en la cara de la broca.

Dentro de la cabeza sónica se regenera la energía resonante mediante cuatro contrapesos rotatorios. Un sistema patentado de aislamiento neumático evita que la energía de resonancia se transmita al equipo de perforación y la dirige preferentemente hacia abajo, a la sarta de perforación.

El perforador controla la energía resonante generada por el oscilador sónico para que coincida con la formación encontrada para lograr la máxima productividad de perforación. Cuando la energía sónica resonante coincide con la frecuencia natural de la sarta de perforación, se produce la resonancia.

Esto resulta en la generación de la máxima cantidad de energía que se entrega a la cara. Al mismo tiempo, la fricción del suelo inmediatamente adyacente a toda la sarta de perforación se minimiza sustancialmente, lo que da como resultado tasas de penetración muy rápidas.

La perforación sónica ofrece varias ventajas distintivas sobre las tecnologías convencionales. Entre ellas se puede mencionar la superioridad de la información proporcionada por la muestra de núcleo continuo, relativamente inalterado, de calidad y precisión sin igual a través de cualquier tipo de suelo: arcilla, arcilla glaciárica, arena suelta o agitada, grava, cantos rodados o guijarros. Cuando se usa el sistema de perfilado de agua subterránea iso-flow, se puede obtener fácilmente datos hidrogeológicos y geoquímicos.

La perforación sónica también reduce los desechos de perforación hasta en un 80 por ciento en comparación con los métodos de perforación convencionales. A diferencia de la perforación con una barrena, prácticamente no es necesaria ninguna limpieza.

La construcción superior del pozo es otra ventaja. La perforación sónica causa una perturbación mínima en la pared del pozo circundante, lo que resulta en un desarrollo y rendimiento del pozo más eficiente. Luego está la velocidad. La perforación sónica es hasta dos o tres veces más rápida que los métodos convencionales de perforación de sobrecarga.

Las características de seguridad de la plataforma MiniSonic LS250 incluyen una barrera de rotación entrelazada, niveles de ruido reducidos, un mástil de volteo y una cola de meneo, y un presentador de barra. La barrera de rotación entrelazada retrasa automáticamente la rotación de la cabeza cuando la barrera está abierta. El equipo también proporciona niveles de ruido más bajos cuando está equipado con el paquete de motor Tier 4i. 

El mástil articulado y la cola de meneo permiten que el mástil se mueva de izquierda a derecha y de adelante hacia atrás para colocar el mástil con precisión sobre el orificio, eliminando los movimientos del equipo que consumen tiempo. El mástil de descarga permite que la tripulación trabaje desde el suelo, mejorando la seguridad evitando las escaleras y los rieles de seguridad a menudo requeridos cuando se trabaja desde una plataforma.

El innovador presentador de barras permite que la barra y la carcasa se carguen horizontalmente, con un actuador que luego presenta la varilla y la carcasa verticalmente a la cabeza. La cabeza gira 28 grados hacia un lado para la extracción de la muestra, mientras que el desplazamiento de deslizamiento de la cabeza permite el uso del cabrestante sin obstrucciones por el orificio.

El equipo LS250 MiniSonic es capaz de perforar a profundidades de hasta 250 pies (78 metros) cuando se utiliza con una carcasa de 4,75 pulgadas (121 milímetros). Su "hermano mayor", la plataforma LS 600 Sonic, puede llegar incluso más lejos: hasta 600 pies (182 metros), como su nombre lo indica. La gama de Boart Longyear también incluye herramientas sónicas de alta calidad, desde zapatos con puntas y carcasa hasta varilla sónica, barril de núcleo, carcasa y accesorios.

A medida que la conciencia de las ventajas de la perforación sónica continúa creciendo y cada vez más ingenieros geotécnicos especifican el sonido, el mercado probablemente demandará innovación continua y ejercicios sónicos capaces de muestras incluso más profundas y de mayor diámetro. Y Boart Longyear, que ya está a la vanguardia de la perforación sónica, continuará liderando el camino.