El proyecto
Veinte kilómetros al noreste de la ciudad de Bonnyville, Alberta, había que instalar una tubería de acero bajo el río Beaver. La travesía en cuestión formaba parte del gran programa de ampliación de Inter Pipeline Cold Lake y Polaris, un proyecto de oleoducto de 560 kilómetros entre Edmonton y Fort McMurray (Alberta). En un principio, el río Beaver iba a cruzarse mediante perforación horizontal dirigida (HDD).
HDD frente a tubería directa
Vamos a ponernos técnicos un momento y luego volveremos al estudio de caso del Beaver River Crossing. Así pues, el método convencional de HDD sin zanja suele requerir instalaciones profundas para facilitar la construcción en condiciones del subsuelo que puedan soportar las presiones anulares previstas. La perforación a través de formaciones geotécnicas adecuadas a profundidades especificadas durante una instalación de HDD ayuda a mitigar la posibilidad de un vertido inadvertido de fluido de perforación que podría producirse de otro modo. Para mantener las operaciones dentro de una formación geotécnica deseada capaz de soportar las presiones anulares previstas, las instalaciones de HDD se diseñan con un arco parabólico que amplía la longitud total de la instalación al mismo tiempo que garantiza que los ángulos de entrada y salida se mantienen relativamente pequeños y no se superan los esfuerzos de flexión máximos en la sarta de tuberías.
Por el contrario, el método de instalación Direct Pipe® es capaz de operar dentro de diversos tipos de formaciones geotécnicas a profundidades mucho menores con poco riesgo de que se produzca una fuga inadvertida de fluido. Dado que el espacio anular está continuamente sostenido durante una instalación Direct Pipe® y se ejerce una presión estática mínima sobre la pared de tierra, las posibilidades de que se produzca una fuga involuntaria de fluido se reducen considerablemente. Por lo tanto, con menos obligación de tener en cuenta la formación geotécnica, la profundidad y la presión anular asociada en el diseño, las instalaciones Direct Pipe® pueden diseñarse para dar cabida a un cruce más corto que HDD, especialmente cuando la pérdida inadvertida de fluido o el riesgo de encontrar peores condiciones a mayor profundidad es una preocupación primordial. Un cruce más corto puede evitar daños en la tubería del producto, reducir la liberación involuntaria de fluidos, ahorrar material y resolver problemas logísticos.
Cómo determinar el mejor enfoque para Beaver River
Bien, volvamos a nuestro caso práctico. El equipo estaba preparado para tomar una decisión de diseño informada; Rangeland Conservation Service (RCS) Ltd., un grupo de servicios medioambientales y geotécnicos de Airdrie, Alberta, fue contratado para realizar un informe geotécnico y de viabilidad inicial para el cruce dado. El programa de campo se llevó a cabo entre el 7 y el 10 de noviembre de 2011, y consistió en la perforación de dos pozos de sondeo, de 40 metros de profundidad, uno a cada lado del río (Figura 1).
Obstáculos potenciales revelados en el informe de diseño
El informe de diseño preliminar resumía el cruce mediante perforación direccional horizontal (HDD) como factible desde una perspectiva geotécnica, sin embargo, tenía las siguientes reservas. Debido a las condiciones del suelo encontradas, se delimitó una «zona de no perforación» debido a la alta probabilidad de una liberación inadvertida de presión anular bajo el río. El perfil de la zona sin perforar se muestra en la figura 2. Además, se indicó que todas las vías de HDD propuestas deberían mantenerse fuera de la zona. Para cubrir la profundidad requerida, RCS también especificó que los ángulos preliminares de entrada y salida de la perforadora fueran de 18 grados.
Diseño detallado Un año de trabajo
Michels y sus socios pasaron cerca de un año trabajando en el diseño preliminar. Direct Pipe fue seleccionada para el proyecto con el fin de mitigar los retos geotécnicos y de trazado, así como las sensibilidades medioambientales y culturales específicas asociadas a la cuenca hidrográfica. La geología de la zona incluía arena, arcilla, esquisto arcilloso, cantos rodados, conchas y madera.
Tras examinar la viabilidad y los problemas logísticos de cruzar el río Beaver con HDD, se buscaron otros métodos sin zanja para reducir las dificultades a las que se enfrentaba el cruce. Direct Pipe®, aunque nuevo en el mercado norteamericano y nunca utilizado en su totalidad en Canadá, parecía una opción factible.
Soluciones personalizadas para el proyecto
Una vez surgió la oportunidad de llevar a cabo la instalación de la primera apariencia, Michels Canada utilizó una máquina de 42 pulgadas de Herrenknecht, fabricante de tuneladoras y equipos de minería, diseñada específicamente para la explotación de Beaver River. A diferencia del diseño de su predecesor, esta instalación Direct Pipe® se realizaría con un ángulo de entrada de sólo 4 grados y un ángulo de salida de 8 grados (teniendo en cuenta que el equipo Direct Pipe® sólo es necesario en el lado de entrada). Los ángulos de entrada poco profundos permitirían además realizar el cruce con cinco metros de sobrecarga bajo el lecho del río, y tan poco profundos como 4,6 metros en algunas zonas, frente a los aproximadamente 12 metros mínimos que se especifican con la HDD (figura 3).
Logros
- Alcanzada la fosa de recepción tras sólo 13 días de perforación
- En su mejor día, las cuadrillas alcanzaron hasta 86 metros de instalación de tuberías
- El uso de Direct Pipe alivió los aparentemente complicados y largos diseños adicionales de HDD, lo que supuso un ahorro de tiempo y dinero para todas las partes implicadas.
- Michels Canada utilizó Direct Pipe en el proyecto Beaver Creek por primera vez en Canadá.
