SONDAJES DIAMANTINOS

Perforación con recuperación de testiqo.

•- Testiguera convencional en sarta de perforación.

•- Testificación mediante wire-line.

•- Barrenas de testificación especiales.

TIPOS DE SONDEOS

• En general, los sondeos se pueden clasificar en diversos tipos según la finalidad para la que se construyen. Se tienen así:

• - Sondeos de reconocimiento o investigación en general.

• - Sondeos piezométricos.

• - Sondeos de monitoring o vigilancia de calidad de agua.

• - Sondeos geotécnicos.

• - Sondeos de inyección de cemento o pilotes.• - Sondeos de explotación de agua.• - Sondeos petrolíferos, que a su vez pueden ser de

investigación o de desarrollo de campo.• - Sondeos de inyección de residuos en formaciones

permeables.• - Sondeos para la creación de cavidades salinas,• - Sondeos geotérmicos.• - Etc.

• Las herramientas diamantadas son los constituyentes esenciales de cualquier sistema de perforación. Estas herramientas deben poseer las siguientes características:

• una calidad sobresaliente, • una construcción adecuada y• un diseño avanzado.

Estructura de una corona diamantada

• En los esquemas a continuación se muestra la estructura típica de una corona diamantada. Para visualizar la estructura, se muestra una planta y un perfil de la corona. Se puede observar las vías de agua, la región de la matriz, ancho de pared, etc.

tipos de coronas

1.- Coronas insertadas o incrustadas• Pueden emplearse para perforar casi todo tipo

de formaciones o rocas. No es recomendable usarlas en terrenos duros, muy duros o extra duros. Por el contrario, su campo de aplicación es en formaciones blandas y semiduras.

• Estas coronas llevan sobre la superficie de la matriz una capa de diamantes insertados.

Estructura corona incrustada

2. Coronas impregnadas de Serie

Estas coronas se caracterizan porque la zona de la matrizestá compuesta por una aleación de diversos polvos metálicos con diamantes sintéticos de alta calidad.

Las diferentes combinaciones de cantidad y tipos de polvos metálicos, como cantidad y tamaño de diamantes, dan origen a las diferentes series de coronas recomendadas para los diversos tipos de terrenos a perforar.

• Como esta zapata se emplea en terrenos muy difíciles, se recomienda una baja velocidad de rotación, para evitar dañar las paredes no consolidadas del pozo y una vibración excesiva.

Elección de la corona

• Las coronas de se clasifican según el número de Serie, ésta denominación se basa en una descripción de la norma DCDMA, que considera el tipo de terreno o formación a perforar, relacionando la dureza de la roca con el número de Serie de la corona. Esto significa que si el terreno es blando, fracturado, abrasivo; la corona apropiada sería una Serie # 1 ó # 2. Para la formación dura, la Serie de la corona más alta, Serie # 9 o más.

• DCDMA: Sigla de la “Diamond Code Drill Manufacturies Association”. Una buena interpretación en castellano es “Código de la Asociación de fabricantes de taladros de diamantes”.

• Código DCDMA: Esta codificación es una tabla comparativa que muestra una relación del terreno y que permite asociar a los fabricantes, el tipo de la corona con la correspondiente numeración ( Serie) de D.C.D.M.A.

DCD MA

Característica de la roca

Tipos de roca Corona

Christensen 7 Extremadamente

dura y compacta, de grano fino y no abrasiva. La potencia de la sonda debe ser limitada.

Cuarzo, calcedonia, jaspe, riolitas, taconitas, chert, rocas con mineral de fierro.

Serie # 10 Dorada

6 Muy dura y compacta, de grano fino y moderadamente abrasiva. Es una corona de corte muy rápido y capaz de perforar a altas velocidades de penetración.

Dioritas, cuarcitas, taconitas, riolitas.

Serie # 9 Púrpura

5 Dura, de grano fino a medio grueso. Formaciones sólidas a suavemente fracturadas

Andesita, granito, gneiss, esquisto, basalto, gabro, diorita, hematita, pórfido silificado

Serie # 8 Negra 2

Guía de selección de coronas según tipo de roca.

4 Moderadamente abrasiva, grano fino a grueso. Formaciones sólidas a suavemente fracturadas.

Pegmatitas, gabro, monzonitas, dolomita, serpentina, pizarra

Serie # 7 Negra 2

3 Abrasiva, de grano medio a grueso. Formación medianamente fracturada. Se comporta bien en formaciones sujetas a cambios en la dureza y abrasividad de la roca

Calcita, conglomerados, areniscas, riolita, talco, pizarra

Serie # 6 Negra 3

2 Abrasiva, grano grueso. Formación fracturada y quebrada.

Arenisca, pegmatitas, taconitas, cuarcitas.

Serie # 4 Gris

1 Extremadamente

abrasiva, grano medio a grueso. De blanda a muy dura, altamente fracturada, fallas y derrumbes.

Areniscas, granitos, piedras calizas, cuarcitas

Serie # 2 Roja

AZUL = 100% APLICACIÓN VERDE = USO OCASIONAL

DIAMETROS DE CORONAS

Testificación. Logueo de un sondaje

En toda operación de sondajes diamantinos, el objetivo de la testificación de sondajes mineros, es obtener testigos o muestras de rocas o suelos que permanecen como testimonio, prueba y justificación de la certeza de la exploración.

La testificación mecánica de las rocas consiste en:

1. Cortar un testigo. 2. Protegerlo para que no se destruya. 3. Sacarlo a la superficie y guardarlo en cajas

La testificación se hace mediante el sistema wireline o por extracción de barras

Los análisis, testificación y muestreo se practican para determinar el tipo de roca, la mineralización y sus alteraciones, como también las condiciones naturales del agua subterránea y del sistema que las contiene.

Sin embargo, la propia perforación altera las condiciones naturales originales por acción de los fluidos de perforación y de los ripios generados. Ambos contaminan el agua subterránea y alteran las propiedades hidráulicas del sistema.

Maniobra extracción testigo del pozo y disposición en la caja

Logueo de un sondaje

El “logueo” de un sondaje diamantino es una descripción geológica o mapeo del testigo que realiza el geólogo a ojo desnudo, con lupa y algunos ácidos.

El objetivo del “logueo” es determinar el tipo de roca, las alteraciones, la presencia de mineralización, fracturas, etc.

A continuación se muestra un esquema del formulario típico de “logueo” de sondaje diamantino.

Recuperación de testigos

Medida de Recuperación de testigos

El método más usado para la determinación de la recuperación de testigos diamantinos, es a través de la fórmula siguiente:

Re = (Vr / Vt) x 100 (1)

Donde: Re : Recuperación del sondaje expresada en % Vr : Volumen del testigo con 100% de recuperación Vt : Volumen real del testigo.

Los valores de Vt y Vr se calculan como:

Vt= π / 4 L d2 (2)

Vr = (Ps – Pa)/ da (3)

Donde: L: Largo total del tramo perforado d: Diámetro del testigo

Ps: Peso del testigo en el aire (sin bandeja) P: Peso del testigo sumergido en agua (sin bandeja) da: densidad del agua.

Reemplazando (2) y (3) en fórmula (1), se obtiene:

Re(%) = 400( Ps – Pa) / π d2 L da

En la práctica se usa el método simplificado:

R testigo(%) = Largo del testigo (en centímetros) en 1 metro de tubo interior

Cómo funcionan los aditivos de perforación ?

El primer punto importante que se debe tomar en cuenta, alpreparar un lodo, es chequear la calidad del agua que se va autilizar.Algunas contienen restos de minerales como calcio, magnesio,zinc, etc., que pueden convertirse en contaminantes delos aditivos. También grados de alcalinidad bajos afectan surendimiento. Para ello se utiliza al inicio de la mezcla “Cenizade Soda” con la finalidad de eliminar estos contaminantes y ala vez darle al agua una alcalinidad (pH) adecuada entre 8.5 y 9.Para medir alcalinidad se usa papel pH.

Una vez que el agua ha sido tratada, necesitamos un aditivo que forme nuestra primera pared o revestimiento en el pozo y que la vez, sea capaz de suspender los recortes que produce la corona para que no se acumulen en el fondo. Este aditivo sellama Bentonita Super Col.

Durante la perforación nos encontraremos con formaciones de arcillas que se caracterizan por absorber agua, hincharse y desprenderse de su sitio, originando derrumbes que complican la estabilidad del pozo, también formaciones de arena o altamente porosas y filtrantes que al dejar pasar el líquido formarán una costra o revoque muy grueso de bentonita en las paredes del pozo, reduciendo el diámetro y originando altos torques y sobre presiones de las bombas al no dejar transitar el lodo;.

estos inconvenientes se reducen con el uso del Liquid Drispac que va a evitar esta perdida excesiva de agua en zonas arcillosas y filtrantes; este aditivo también tiene propiedades excelentes para transportar los recortes hacia la superficieSi el pozo tiene mucha arcilla en su formación será imperativoreducir el uso de la bentonita, porque también es una arcilla de tipo comercial, pero no queremos perder sus propiedades viscosificantes; la respuesta es usar un aditivo con viscosidad como el New Drill / Clear Mud L, con el cual alcanzamos la viscosidad de la bentonita usando poco y sin aumentar sólidos arcillosos al pozo.Uno de los problemas más comunes durante la perforaciónes el torque y el arrastre de brocas y tuberías.

LODO BASE

En el lodo que se usa al iniciar una perforación y no tiene certeza del tipo de suelo que se va a atravesar.

Soda Ash - Según PH y Dureza (Entre ¼ y 1 kilo)Super Col - 1 sacoMDF Calliper - 1 kiloLiquid Drispac - 1 litroNew Drill - 1/2 litro

ALGUNAS RECETAS BÁSICASPara estanques de 1.000 litros de agua.

TERRENO COMPACTO

(pozos cortos)

Soda Ash - Según PH y Dureza (entre 1/4 a 1 kilo).New Drill - 1 ½ litro

TERRENO COMPACTO

(pozos profundos)

Donde ya atravesaron zonas mas complicadasSoda Ash - Según PH y Dureza (Entre 1/4 y 1 kilo)Bentonita - 1/2 saco de Super ColLiquid Drispac - 1 litroLiquid Guar - 1 litroNew Drill - 1 litro

Fluidos de perforación

Definiciones

Se llama fluido de perforación, lodo, aditivo, agua pesada, al líquido que permite:

1. Enfriar la sonda ( barras, coronas, etc.). 2. Elevar los detritos de perforación y sacarlos fuera del pozo.

3. Sostener las paredes del pozo.

El fluido debe ser siempre capaz de depositar una “ costra” o “ cake “ o pasta que reemplace un entubado. Los fluidos de perforación son habitualmente suspensiones coloidales (gelatinas) en base a arcillas, en las que el agua se presenta bajo las formas siguientes:

1. Agua libre entre las partículas. 2. Agua adsorbida, es decir, fija rígidamente sobre la superficie de las partículas. 3. Agua adsorbida o de solvatación formando parte integral de las partículas y transformándolas más o menos en gelatina.

Por ejemplo, las bentonitas, cuyas partículas en casi su totalidad tienen una medida inferior a una micra, son excelentes para la fabricación de fluidos de perforación.

El funcionamiento de un fluido es extremadamente complejo, las características más importantes son:

• pH • Agua libre y espesor de la costra. • Densidad. • Viscosidad y Tixotropía.

pH

El pH es un término que indica la concentración de iones hidrógenos en una disolución (mezcla que resulta de disolver cualquier sustancia en un líquido). Se trata de una medida de la acidez de la disolución. El término se define como el logaritmo de la concentración de iones hidrógeno, H+, con signo negativo.

pH = - log [ H+ ]

El pH se refiere al grado de acidez o basicidad de una solución. Se expresa en valores que van desde 0 a 14, siendo el valor medio (7) correspondiente a una solución neutra (por ejemplo, el agua para beber), en tanto que valores más bajos indican soluciones ácidas y valores altos, soluciones básicas.

A mayor valor del pH, menor concentración de hidrógeno y menor acidez de la solución.

Si H3O+ mayor que 10-7 = solución ácida y pH menor a 7. Si H3O+ menor que 10-7 = solución básica y pH mayor a 7.

Viscosidad del fluido

La viscosidad es la principal característica de la mayoría de los productos lubricantes. Es la medida de la fluidez a determinadas temperaturas.

Si la viscosidad es demasiado baja la película lubricante no soporta las cargas entre las piezas y desaparece del medio sin cumplir su objetivo de evitar el contacto metal - metal.

Si la viscosidad es demasiado alta, el lubricante no es capaz de llegar a todos los intersticios en donde es requerido.

Densidad del fluido

La densidad, es una característica de cada sustancia. En el caso de los fluidos de perforación, se define como el cuociente entre la masa del fluido y el volumen que ocupa. El valor de la densidad de un fluido de perforación suele ser aproximadamente 1,2 g/cm3

Glosario

Operación diamantina

Drill rod : Barra de perforación Wireline : Línea de cable o alambre. Cutting : Recorte, sedimento, detrito de perforación. D T H : Down the hole : Dentro del pozo (hoyo) D T H : Down the hole hammer : Martillo dentro del pozo. D D H : Diamond drill hole. Pozo diamantino Diamond : Diamante. Reaming Shell : Barril sacatestigo (tubular). C F M : Cubic Feet per Minute : pies cúbicos/minuto. Capacidad Compresor. P S I : Pound Square Inch : Libras/pulgadas al cuadrado. G P M : Galón /min = 3.785 lt/min. F P M : Feet per Minute = pies/min. Velocidad barrido del aire. Diamond Core : Núcleo, testigo de diamante.

Water Well : Pozo de Agua. Well : Pozo Check List : Lista de Verificación. Drill : Taladro, broca. Drill Pipe : Tubo de perforación, casing. Casing : Revestimiento. Limestone : Piedra caliza. Pipe : Tubo, caño. Reamer : Escarear, ensanchar. Impregnated core bit : Corona diamante impregnada.

Barra de perforación: Es un tubo trefilado que traslada el empuje y la rotación desde la unidad de rotación de la sonda hasta el tubo sacatestigos (barril).

Barril: Herramienta de tubo doble, interior y exterior, donde se almacena el testigo de perforación.

Bomba de inyección: Equipo cuya función es bombear fluido al pozo durante la perforación.

Cabeza inyectora: Elemento por donde se inyecta el fluido de perforación.

Consola: Tablero que contiene todos los instrumentos y comandos encargados del control y operación de la sonda (rotación, avance, extracción y movimiento de herramientas).

Corona diamantada: Bit o herramienta usada para perforar y mediante la cual se recuperan los testigos.

Culatín: Cabeza del tubo interior donde se engancha el pescante para su extracción. Escariador: Herramienta que va instalada después de la corona, sirve para mantener el diámetro del pozo, evitar el desgaste prematuro de la corona y estabilizar la columna de barras.

Fluido de perforación: Mezcla de agua y aditivos que se usa como fluido de perforación; cuyo fin es remover y sacar el sedimento del pozo, enfriar y lubricar la corona diamantada y para proteger la pared del pozo, evitando que se derrumbe.

Mordaza: Piezas que van instaladas en la prensa o el cabezal, encargadas de apretar y sostener la columna durante la perforación, acople o desacople de barras. Pescante: Herramienta que se usa para rescatar el tubo interior en donde viene almacenado el testigo.

Tubo sacatestigo wireline: Es un tubo que extrae el testigo, sin levantar las barras.

Tubo sacatestigo convencional: Es aquel que para recuperar el testigo, requiere de la extracción de toda la sarta.

Testigo: Muestra de forma cilíndrica, que se obtiene de las perforaciones con coronas diamantadas.

Telegrama: Tubo ranurado de 0,5 m de largo aproximado, que tiene por función, desenganchar el pescante del tubo interior, cuando éste queda pegado.

Columna de perforación, cuelga, sarta: Es una columna compuesta por la corona, el barril y las barras de perforación. Revestimiento: Tubería que sirve para proteger el pozo en caso de derrumbes por sobrecarga, evitar pérdidas de agua y reducir el diámetro del pozo cuando se desea continuar el sondaje con un diámetro de barra inferior.

Lodo : Líquido muy denso que se hace circular al interior de un pozo para evitar hundimientos y lubricar las herramientas(coronas, triconos, martillos, etc.)

Solvatación : De solvente. Fenómeno en virtud del cual las moléculas de un cuerpo disuelto pueden combinarse con las del solvente para formar hidratos u otros compuestos.

Acidez : Calidad del ácido. Exceso de iones de hidrógeno (H+) en una solución acuosa. Cantidad de ácido libre en los aceites, resinas, etc.

Soda : Sosa. Oxido de sodio (Na), base muy cáustica. Coloide : Gelatina. Cuerpo que, disgregado en un líquido, aparece como disuelto por la extremada pequeñez de sus partículas, pero que, a diferencia del cristaloide, no se difunde con su disolvente si tiene que atravesar ciertas láminas porosas.

Poise : Unidad de viscosidad dinámica, décima parte de un poiseville.

Viscosidad : Resistencia que ofrece un fluido al movimiento relativo de sus moléculas.

Tixotropía : Del griego thicis = tacto + tropos = vuelta. Propiedad del gel que, al ser agitado, pasa al estado líquido, volviendo por si mismo al estado coloidal, cuando se deja en reposo.

Densidad : Calidad de denso. Relación entre la masa y el volumen de una sustancia o entre la masa de una sustancia y de un volumen igual de otra sustancia tomada como patrón.

Denso : Que contiene mucha materia en poco espacio. Compacto. Isoeléctrico : Cuerpo eléctricamente neutro, que posee el mismo número de cargas (+) que (-).

Floculación : Coagulación de un precipitado fínamente dividido, para formar partículas de mayor tamaño. Tanino : Sustancia ácida, muy astringente, que se extrae de algunos vegetales.

Polimerizar : Convertir una sustancia en otra de la misma composición, pero de un peso molecular doble o triple.

Peptización : Gran peligro de hinchamiento ácido por adición muy rápida o sobredósis.