Perforación direccional y rotatoria: qué barrena usar en cada tramo

La perforación direccional es la técnica de desviar intencionalmente un pozo de la vertical y controlar su trayectoria hasta un objetivo. Se usa en dos mundos muy distintos: en la industria petrolera, para perforar pozos desviados, horizontales y de alcance extendido desde una misma plataforma o pera; y en la obra civil, como perforación horizontal dirigida (HDD), para instalar ductos, tuberías de agua y fibra óptica bajo carreteras, ríos y zonas urbanas. En ambos casos la barrena tiene exigencias extra: además de perforar rápido, debe responder a la dirección y mantener el calibre.

Perforación rotatoria: la base de todo

En la perforación rotatoria la barrena gira en el fondo mientras se le aplica peso, y un fluido de perforación (lodo, agua o aire) enfría la barrena y acarrea el recorte a superficie. La rotación puede venir de la mesa rotaria o del top drive, que hacen girar toda la sarta, o de un motor de fondo que gira solo la barrena gracias al flujo del lodo. La perforación rotatoria vertical es el punto de partida; la direccional agrega herramientas para inclinar y orientar el pozo.

Cómo funciona la perforación direccional en pozos petroleros

Un pozo direccional típico tiene un tramo vertical, un punto de desvío (kick-off point), una sección de construcción de ángulo y una sección tangente u horizontal hasta el objetivo. Los perfiles más comunes son el tipo J, el tipo S y el horizontal. Para dirigir el pozo se usan tres herramientas principales:

• Motor de fondo con codo (bent housing): al perforar sin girar la sarta (sliding) el codo orienta la barrena y construye ángulo; al rotar la sarta el pozo avanza recto.
• Sistema rotatorio dirigible (RSS): dirige la barrena mientras toda la sarta gira, con mejor limpieza del agujero y trayectorias más suaves.
• MWD/LWD: sensores que transmiten en tiempo real inclinación, azimut y datos de la formación para corregir el rumbo.

En México, la perforación direccional es habitual en los campos marinos de la Sonda de Campeche —donde muchos pozos salen de una misma plataforma— y en el desarrollo de campos terrestres del sureste y de Tampico-Misantla.

Barrenas para perforación direccional petrolera

La barrena PDC domina los tramos direccionales en formaciones suaves a medias: corta por cizalla, trabaja bien a las altas revoluciones del motor de fondo y su perfil y protección de calibre se diseñan para responder a la dirección. La barrena tricónica sigue siendo la opción en carbonatos duros, intercalaciones abrasivas y reentradas, siempre con cojinete sellado preparado para las cargas y la velocidad del motor. En el código IADC de una tricónica, el tercer dígito 8 identifica diseños para perforación direccional. Para decidir entre ambas por formación, vea barrenas PDC vs. tricónicas.

Perforación horizontal dirigida (HDD) en obra civil

Un cruce HDD se ejecuta en tres fases:

1. Perforación piloto: una barrena de diámetro reducido, guiada por una herramienta de dirección y un sistema de localización, perfora la trayectoria de entrada a salida.
2. Ampliación (reaming): uno o varios ampliadores agrandan el agujero hasta un diámetro mayor que el del ducto a instalar.
3. Jalado (pullback): la tubería se jala desde el punto de salida hasta el de entrada dentro del agujero ampliado y lleno de lodo bentonítico.

En suelos blandos basta una herramienta de corte tipo pala; cuando aparecen gravas cementadas o roca, el piloto se perfora con una barrena tricónica —a menudo accionada por un motor de lodo— y los ampliadores se arman con conos o secciones de barrena. Los cruces bajo ríos, autopistas y vías férreas para gasoductos, acueductos y fibra óptica son las aplicaciones más frecuentes en México.

Errores comunes al elegir barrena para direccional

• Usar una barrena demasiado agresiva: una PDC con cortadores grandes y pocas aletas puede generar torque reactivo y dificultar el control de la cara de la herramienta al deslizar.
• Olvidar la protección de calibre: una barrena que pierde calibre deja un agujero reducido y complica el paso de la sarta direccional y del ademe.
• Cojinete no apto para motor: una tricónica pensada para rotaria convencional sufre con las revoluciones del motor de fondo; elija series diseñadas para motor.
• Arranque brusco: las recomendaciones de operación de Volga Burmash indican asentar la barrena nueva 30–40 minutos a no más de 40 rpm y con 10–15 % del peso recomendado.
• En HDD, subestimar la roca: una herramienta para suelo que encuentra roca se detiene y obliga a cambiar de método en pleno cruce.

Barrenas Volga Burmash para direccional y HDD

Las barrenas PDC FastDrill (FD) de cuerpo de acero, de 83.0 a 444.5 mm, están diseñadas para la perforación de pozos verticales, direccionales y horizontales de petróleo y gas, y la serie SideTrack (ST) para desvíos en agujero descubierto. En tricónicas, la serie Motor (MTR) de 190.5 a 317.5 mm trabaja tanto con rotaria a altas cargas como con motor de fondo a alta velocidad; MotorPro (MTRP) de 212.7 a 311.1 mm, con cojinete journal sellado premium, está pensada para altas cargas y revoluciones con motor en pozos direccionales y horizontales; y SlimHolePro (SLHP) de 104.8 a 171.4 mm cubre perforación horizontal, reentradas y desvíos. Para obra civil están las tricónicas HDD de 139.7 y 165.1 mm, con cojinete journal sellado y faldón con recubrimiento duro, y la serie TechnoPro (TCNP) de 139.7 a 311.1 mm para perforación direccional, pozos de agua y construcción. Vea las barrenas PDC, las barrenas tricónicas y las barrenas para HDD y construcción.

Preguntas frecuentes

¿Qué es la perforación direccional?

Es la técnica de desviar intencionalmente un pozo de la vertical y controlar su trayectoria hasta un objetivo, usando motores de fondo, sistemas rotatorios dirigibles y sensores MWD.

¿Qué diferencia hay entre perforación rotatoria y direccional?

La perforación rotatoria es el método de hacer girar la barrena con peso y circular fluido; la direccional usa ese mismo principio pero agrega herramientas para inclinar y orientar el pozo hacia un objetivo.

¿Qué barrena se usa en perforación direccional?

En formaciones suaves a medias se usa sobre todo la barrena PDC con motor de fondo o sistema rotatorio dirigible; en carbonatos duros, intercalaciones abrasivas y reentradas, una barrena tricónica con cojinete sellado diseñada para motor.

¿Qué es la perforación horizontal dirigida (HDD)?

Es un método de obra civil sin zanja que perfora un piloto dirigido, lo amplía y jala la tubería dentro del agujero. Se usa para cruzar ríos, carreteras y zonas urbanas con ductos, tuberías y fibra óptica.