Este artículo detalla las herramientas individuales que componen el BHA y sus funciones específicas:
Drill Collars (Portamechas): Tubos de pared gruesa y gran peso que proporcionan la fuerza necesaria sobre la barrena (WOB) y mantienen la sarta de perforación en tensión para evitar el pandeo.
Stabilizers (Estabilizadores): Herramientas con aletas que centran el BHA, controlan la dirección y reducen las vibraciones y el riesgo de pegaduras por presión diferencial.
Heavy Weight Drill Pipe (HWDP): Actúa como una zona de transición entre los portamechas (rígidos) y la tubería de perforación (flexible), reduciendo la fatiga por transición de rigidez.
Jars (Martillos): Dispositivos mecánicos o hidráulicos que proporcionan impactos (hacia arriba o hacia abajo) para liberar la tubería si se queda atascada.
Shock Absorbers (Amortiguadores): Ubicados cerca de la barrena para absorber las cargas de impacto axial generadas al perforar formaciones duras, protegiendo los componentes del BHA.
Reamers (Rimas/Escariadores): Ayudan a mantener el calibre (diámetro) del hoyo y a suavizar las paredes del mismo.
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El artículo técnico de Drilling Manual sobre los componentes del Ensamblaje de Fondo (Bottom Hole Assembly - BHA) proporciona un desglose exhaustivo de las herramientas situadas entre la tubería de perforación (Drill Pipe) y la barrena (Bit). Su función principal es proporcionar peso sobre la barrena, guiar la dirección del pozo y asegurar la integridad estructural de la sarta.
A continuación, presento una paráfrasis detallada y técnica de sus secciones clave:
1. Definición y Propósitos del BHA
El BHA no es simplemente un conjunto de tubos; es el "cerebro" y la "fuerza" de la perforación. Sus objetivos principales son:
Proporcionar Peso sobre la Barrena (WOB): Utilizando componentes pesados para permitir la rotura de la roca.
Control de Trayectoria: Mantener el pozo vertical o dirigirlo en pozos direccionales/horizontales.
Reducción de Esfuerzos: Minimizar las vibraciones y el torque que podrían dañar la tubería de perforación superior.
Asegurar la Calidad del Hoyo: Mantener un diámetro uniforme y paredes lisas.
2. Componentes Primarios y sus Funciones
A. Portamechas (Drill Collars - DC)
Son tubos de acero de pared muy gruesa, pesados y rígidos.
Función: Son la fuente principal de peso para la barrena. Al ser rígidos, ayudan a mantener la dirección.
Diseño: Suelen ser lisos o espiralados. Los espiralados se prefieren para reducir el área de contacto con la pared del pozo, lo que previene la "pegadura por presión diferencial".
B. Tubería de Perforación de Peso Pesado (Heavy Weight Drill Pipe - HWDP)
Es un componente intermedio con dimensiones externas de tubería de perforación pero con paredes mucho más gruesas y juntas de conexión (tool joints) más largas.
Función: Actúa como una zona de transición de rigidez entre los rígidos Drill Collars y la flexible Drill Pipe. Esto evita fallas por fatiga en los puntos de unión. También puede usarse como peso adicional en pozos de alto ángulo donde los DC podrían causar demasiada fricción.
C. Estabilizadores (Stabilizers)
Herramientas con aletas (blades) de diámetro cercano al de la barrena.
Función: Centran el BHA en el hoyo, reducen el pandeo (buckling) de los portamechas y controlan el ángulo del pozo. Dependiendo de su posición, pueden ayudar a incrementar, mantener o disminuir la inclinación.
D. Escariadores y Rimas (Reamers)
Función: Se colocan justo encima de la barrena o entre los portamechas para asegurar que el hoyo mantenga su diámetro nominal (calibre), especialmente en formaciones abrasivas que desgastan el diámetro de la barrena.
3. Herramientas Especializadas del BHA
E. Martillos de Perforación (Drilling Jars)
Dispositivos que almacenan energía mecánica o hidráulica.
Función: Si la sarta se atasca, el martillo libera un impacto súbito (hacia arriba o hacia abajo) para intentar liberar la tubería. Es una herramienta de contingencia crítica.
F. Amortiguadores de Impacto (Shock Subs)
Función: Contienen elementos resilientes (como resortes o elastómeros) para absorber las cargas de impacto axial producidas por la barrena al perforar formaciones duras o quebradizas, protegiendo la electrónica del BHA y las conexiones de la sarta.
G. Motores de Lodo (Mud Motors) y PDM
Función: Convierten la energía hidráulica del lodo en energía mecánica rotativa. Permiten que la barrena gire sin necesidad de rotar toda la sarta de perforación desde la superficie, lo cual es vital para la perforación direccional.
H. Herramientas de Medición (MWD / LWD)
MWD (Measuring While Drilling): Proporciona datos en tiempo real sobre la trayectoria (inclinación y dirección).
LWD (Logging While Drilling): Evalúa las propiedades de la formación (porosidad, resistividad, rayos gamma) mientras se perfora.
4. Conexiones y Accesorios Menores
El artículo también destaca la importancia de:
Crossover Subs: Adaptadores que permiten conectar componentes con diferentes tipos o tamaños de rosca.
Bit Subs: El conector directo entre la barrena y el primer componente del BHA (usualmente un estabilizador o un motor).
Válvulas de Seguridad (Float Valves): Válvulas de cheque que impiden que el flujo de lodo y recortes regrese por dentro de la sarta (backflow).
Conclusión Técnica
El diseño de un BHA eficiente requiere un equilibrio entre el peso necesario para avanzar y la flexibilidad necesaria para no romper los componentes. La selección de cada pieza depende directamente de la profundidad, el tipo de formación rocosa y los objetivos de dirección del pozo.
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