El Mechanical Thruster (empujador mecánico) es un dispositivo de pistón que se integra en la sarta de perforación, generalmente ubicado por encima de la barrena o del motor de fondo. Originalmente desarrollado para la perforación de pozos de diámetro reducido (slim hole), hoy en día está disponible en una amplia gama de tamaños, que van desde 1-11/16″ hasta 9-1/2″ de diámetro.
Principio de Operación
El funcionamiento básico se rige por la presión hidráulica: a medida que aumenta la presión dentro de la herramienta, el pistón se abre con una fuerza mayor.
Control del WOB: Esta herramienta permite mantener un Peso sobre la Barrena (WOB) constante, permitiendo que este sea controlado mediante la presión de las bombas de lodo en lugar de depender exclusivamente de la carga mecánica de la sarta.
Amortiguación: Actúa como un absorbedor de impactos (shock absorber), desacoplando mecánicamente las vibraciones generadas por la barrena del resto de la sarta de perforación superior.
Aplicaciones Principales
El uso de un Thruster Mecánico se recomienda en los siguientes escenarios:
Vibraciones Elevadas: En formaciones donde el rebote de la barrena (bit bounce) o las vibraciones axiales son muy intensas.
Alto Arrastre (Drag): En pozos direccionales o de alcance extendido donde la fricción (arrastre) dificulta la transferencia efectiva del peso de los portamechas (drill collars) hacia la barrena.
Optimización de la ROP: En situaciones donde se requiere un control preciso del WOB para maximizar la velocidad de penetración (Rate of Penetration).
Perforación con Motores de Fondo: Ayuda a mantener una carga constante, evitando que el motor se detenga (stall) por cambios bruscos de peso.
Mecanismo Interno y Funcionamiento
Aunque el concepto parece simple, el diseño real es complejo e involucra componentes internos críticos:
El "Choke Spear" (Lanza de Estrangulación)
El perforador controla la configuración de la herramienta subiendo o bajando la sarta para alterar la posición de una pieza interna llamada choke spear.
Detección de Posición: Cada posición de esta "lanza" genera una caída de presión (pressure drop) distinta. El perforador puede saber en qué estado se encuentra la herramienta simplemente observando el manómetro en la superficie.
Configuración de Peso: La herramienta suele estar diseñada para tener dos niveles de ajuste de WOB para un caudal de lodo determinado.
Ciclo de Operación:
Extensión Total: Cuando el choke spear está por encima de la restricción interna, la caída de presión es baja, indicando que la herramienta está totalmente extendida.
Carga de Trabajo: Al aplicar peso o aumentar la presión, el pistón se retrae. Si la presión cae repentinamente mientras se baja la sarta, indica que la herramienta está a punto de cerrarse completamente.
Compensación Hidráulica: La fuerza de empuje es creada por la presión diferencial entre el interior del Thruster y el espacio anular, actuando sobre el área transversal del pistón.
Beneficios Técnicos
Extensión de la vida útil de la barrena: Especialmente crítico al atravesar capas de rocas duras (hard stringers), donde el Thruster absorbe la energía del impacto.
Reducción del Stick-Slip: Al desacoplar las vibraciones axiales, se reduce indirectamente la probabilidad de que ocurran vibraciones torsionales (pegado-deslizamiento).
Perforación en Laterales Largos: En secciones horizontales, donde el peso mecánico no "camina" bien por el pozo, la fuerza hidráulica del Thruster asegura que la barrena siga cortando de manera constante.
Consideraciones Esenciales
El artículo subraya que nunca se debe operar un Thruster sin un objetivo claro de despliegue. Cada uso debe estar respaldado por una propuesta específica que considere los parámetros de perforación (caudal, densidad del lodo, configuración del BHA) y la configuración de las boquillas (nozzles) de la herramienta para asegurar que el empuje generado sea el correcto para la formación que se va a perforar.
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