Perché i trivellatori di pozzi d'acqua continuano a scegliere DTH: cinque vantaggi che battono sempre la trivellazione a rotazione con fango
La perforazione rotativa a fango domina il settore dei pozzi d'acqua. È una tecnica collaudata, efficace nella maggior parte delle formazioni geologiche e facilmente reperibile. Tuttavia, un segmento crescente di imprese di perforazione di pozzi d'acqua è passato alla perforazione a martello pneumatico in profondità (DTH) per applicazioni specifiche e, una volta effettuato il passaggio, difficilmente torna indietro.
I vantaggi non sono teorici. Si concretizzano in fattura, nei tempi di realizzazione del pozzo e nella qualità dell'acqua fornita al cliente. Ecco perché la tecnologia DTH si merita un posto d'onore su un impianto di perforazione per pozzi d'acqua.
Vantaggio 1: L'impianto non deve essere enorme
Un impianto di perforazione rotativo a fango per la trivellazione di un pozzo d'acqua di 200 metri e 8 pollici di diametro necessita di una notevole capacità di trazione, di una rotazione ad alta coppia e di un sistema di fango con pompe, serbatoi, vagli vibranti e desabbiatori. L'impianto è pesante, l'installazione è complessa e i costi di mobilitazione ne risentono.
Un martello DTH nello stesso foro richiede una pressione assiale modesta, appena sufficiente a mantenere la punta in posizione. La velocità di rotazione è bassa: da 15 a 25 giri al minuto nella maggior parte delle formazioni. Di conseguenza, i requisiti di coppia sono bassi perché la punta martella la roccia, non la frantuma. Le aste di perforazione possono essere più leggere e di diametro inferiore perché trasmettono aria e rotazione, non elevati carichi di trazione.
Il risultato: un impianto più piccolo, minori consumi di carburante, montaggio e smontaggio più rapidi e accesso a siti in cui un impianto di perforazione a rotazione completo non potrebbe operare. Per i pozzi d'acqua remoti – per uso agricolo, per le comunità rurali, per l'approvvigionamento idrico dei campi minerari – questo vantaggio logistico da solo può rendere la perforazione a rotazione diretta l'unica opzione praticabile.
Vantaggio 2: L'aria è il fluido di perforazione e l'aria è gratuita.
La perforazione rotativa a fango richiede la miscelazione, il pompaggio, il trattamento e lo smaltimento del fluido di perforazione. Ogni metro di foro genera un volume di fango contaminato che deve essere contenuto, decantato e infine smaltito. Il sistema di gestione del fango funziona ininterrottamente – pompe, agitatori, vagli – consumando carburante e richiedendo costante attenzione.
Il sistema DTH utilizza aria compressa. L'aria martella la roccia, spinge i detriti verso l'alto nell'anello e li disperde. Non c'è fluido da miscelare. Nessun detrito da depositare. Nessuna fossa da scavare. Nessun fango da smaltire. Gli unici materiali di consumo sono l'olio per perforazione (pochi litri per turno) e l'aria stessa.
Il tempo risparmiato eliminando la gestione dei fluidi è considerevole in qualsiasi pozzo, ma cambia completamente le carte in tavola nei pozzi profondi, dove i volumi di fango diventano logisticamente onerosi. Un pozzo di 300 metri produce circa 10-15 metri cubi di detriti mischiati al fluido di perforazione. Con la perforazione rotativa a fango, questo materiale deve essere gestito. Con la perforazione DTH, viene espulso sotto forma di polvere o scaglie umide e rimane in corrispondenza del collo del pozzo.
Vantaggio 3: Rivestimento durante la perforazione in terreni difficili
Ogni trivellatore di pozzi d'acqua conosce lo scenario da incubo: si incontra una zona fratturata, una caverna o uno strato di ghiaia incoerente e il pozzo crolla. La circolazione si interrompe. La punta si blocca. Il pozzo potrebbe andare perduto del tutto.
I martelli DTH possono operare in una configurazione di perforazione con rivestimento in corso d'opera. Un gruppo di punte eccentriche o alesantite perfora un foro leggermente più grande del diametro del rivestimento. Il rivestimento segue il martello verso il basso durante l'avanzamento. Una volta superato il terreno accidentato, il gruppo di punte viene ritratto attraverso il rivestimento e la perforazione prosegue con una punta standard.
In questo modo, lo scenario peggiore si trasforma in una fase pianificata. Invece di combattere la perdita di circolazione con materiali sigillanti e sperare che il pozzo rimanga aperto, il perforatore isola la zona problematica con un rivestimento in acciaio e prosegue. Il pozzo è sicuro, la falda acquifera sovrastante la zona problematica è protetta e il cliente ottiene un pozzo completato anziché abbandonato.
Vantaggio 4: La falda acquifera rimane pulita
Questo è il vantaggio che conta di più per l'utente finale: la persona che beve l'acqua.
La perforazione rotativa a fango spinge il fluido di perforazione nella formazione. Il pannello filtrante che stabilizza la parete del pozzo durante la perforazione sigilla anche gli spazi porosi nell'acquifero. Lo sviluppo del pozzo, ovvero la rimozione di tale pannello filtrante e il ripristino della permeabilità naturale della formazione, richiede tempo, sostanze chimiche e un'intensa attività di pompaggio. Anche con uno sviluppo adeguato, è frequente la presenza di danni residui alla formazione. Il pozzo produce meno acqua di quanta l'acquifero potrebbe teoricamente fornire.
La perforazione DHT con aria compressa non produce un deposito di filtraggio. La parete del pozzo, in roccia competente, viene tagliata nettamente dall'azione percussiva. Non si verifica alcuna invasione di fluidi nella formazione. La permeabilità naturale dell'acquifero viene preservata. I tempi di sviluppo del pozzo si riducono da giorni a ore e il pozzo finito spesso produce un quantitativo più vicino alla capacità teorica della formazione.
Nelle falde acquifere in roccia fratturata, dove l'acqua scorre attraverso crepe e fessure anziché attraverso i pori, questa differenza è notevole. Il fango invade le fratture e le sigilla, mentre l'aria le disperde. Un pozzo perforato con la tecnica DTH (Drill-to-Heaving) in una roccia fratturata offre prestazioni di gran lunga superiori rispetto a un pozzo perforato con la tecnica mud drill nella stessa formazione.
Vantaggio 5: L'inverno non ferma il lavoro
La perforazione rotativa a fango a temperature gelide è un'esperienza frustrante. Le tubazioni del fango si congelano. Le vasche si ghiacciano. Il cumulo di detriti di perforazione diventa un ammasso ghiacciato. La preparazione del sistema di perforazione per l'inverno richiede ore alla fine di ogni turno, e la sua riattivazione all'inizio ne richiede altrettante.
Il sistema DTH utilizza l'aria. Non c'è alcun fluido da congelare, solo la condensa nelle tubazioni dell'aria, che viene gestita con un essiccatore d'aria standard o con l'iniezione di alcol. L'impianto può perforare anche durante l'inverno settentrionale con una preparazione aggiuntiva minima. Nelle regioni in cui la stagione di perforazione è limitata dalle condizioni meteorologiche, il sistema DTH estende la finestra operativa di diversi mesi.
La realtà della manutenzione
Le attrezzature DTH utilizzate nei pozzi d'acqua richiedono la stessa manutenzione rigorosa di qualsiasi altra applicazione, anzi, ancora di più, perché i pozzi d'acqua sono più profondi e di durata maggiore rispetto ai tipici fori di brillamento. Le parti interne del martello devono essere pulite e ispezionate regolarmente. La fila di punte di perforazione deve essere monitorata. La lubrificazione non deve mai essere trascurata: un martello per pozzi d'acqua che funziona a secco a 200 metri di profondità comporta un'operazione di recupero molto costosa.
Ma per i perforatori che mantengono le proprie attrezzature in modo adeguato, la perforazione DTH nei pozzi d'acqua offre una combinazione di semplicità logistica, protezione della formazione e operatività durante tutto l'anno che la perforazione rotativa a fango non può eguagliare. Non è lo strumento giusto per ogni pozzo d'acqua. Ma per quelli in cui è adatto, è lo strumento che semplifica il lavoro e migliora la qualità del pozzo.
