PERFORACION
TNS
AIRE
REVERSO
GEOLOGIA
PERFORACION Y MUESTREO DE SONDAJES PROFESOR: FRANCISCO CISTERNAS INGENIERO E. INDUSTRIAL
M
INTRODUCCIÓN En los últimos 10 años la circulación inversa ha sido muy efectiva en proveer muestras geológicas, en cerca de 1/3 del costo de los métodos convencionales. Ahora es, sin duda, el método más común usado en las perforaciones de exploración minera. El éxito de la circulación inversa se debe a tres características principales: 1) La capacidad de penetrar en formaciones aluviales, fracturadas o cavernosas. 2) Requiere cantidades mínimas de agua en el proceso de perforación. 3) La capacidad de usar un martillo en el fondo del pozo en condiciones especiales.
Hay muchas ventajas secundarias, pero básicamente el éxito de la circulación inversa se debe a la habilidad de proporcionar: 1) Muestras representativas. 2) Muestras trituradas continuas. 3) Muestras virtualmente puras. 4) Mejores tasas de recuperación y costos de perforación reducidos hasta cerca de la mitad de los métodos convencionales. Fuera de la exploración minera, la circulación inversa se usa en todo el mundo para muchas actividades de perforación, incluyendo perforación para búsqueda de agua, investigación
de suelos, perforación para construcciones y desarrollo de minas. Más recientemente, el método de circulación inversa ha obtenido un éxito substancial en las perforaciones de pozos y en el estudio de deshechos dañinos y ambientales. Sin embargo, este artículo se concentrará en los aspectos de perforación, exploración de minerales y desarrollo minas.
EL MÉTODO El sistema de circulación inversa básicamente consiste de dos tubos de perforación que generalmente usa aire comprimido como medio de perforación. Como fluidos de perforación, se pueden usar también agua, lodos de bentonita, emulsiones, detergentes, o vapor de aire/agua. El aire comprimido se inyecta entre la tubería interna y externa a todo lo largo de la columna, hasta llegar a la broca. El fluido de perforación sube por el centro del tubo interno con las muestras de roca. La muestra geológica (detritos) pasa por el Swivel lateral, el martinete, la manguera de descarga y por el sistema de ciclón. Es aquí donde la velocidad disminuye y se permite caer a la muestra por el fondo del ciclón de descarga para ser luego recogido en recipientes adecuados. Alternativamente, la muestra puede ser dividida antes de recogerse antes de ponerse en bolsas, marcada y registrada con información, tal como el número y profundidad del
pozo, número de muestra, tipo de información, etc. La muestra geológica obtenida es en forma de detritos llamados “Chips” (muestras astilladas). Muchos usos en todo el mundo, especialmente en los Estados Unidos y Canadá, han establecido las muestras astilladas como una alternativa eficiente comparada con los métodos más convencionales y más costosos. El método de circunvalación inversa también ha sido descrito de otras maneras como: * CSR (muestra recuperada por el centro). * Perforación con doble tubería de perforación. * Perforación con tubería doble. * Recuperación de muestras continúas. * Perforación de aire reverso.
TUBOS
DE
PERFORACIÓN
Actualmente existen cinco tamaños de tuberías de perforación de pared doble. Los tres primeros tamaños se usan comúnmente en el muestreo de minerales. Los otros tamaños se usan primordialmente en pozos de agua y en perforaciones de uso ambiental. La tubería de perforación de pared doble está diseñada de tal forma que todo el torque y el peso instantáneo, asociados con la perforación rotatoria, son transmitidos a la pared externa. La tubería interna es cambiable y se hace debido al gasto o daños anormales. En la mayoría de los casos, la duración de la tubería pasa de los 35,000 m de perforación, aún cuando muchos contratistas y compañías mineras han conseguido un mejor rendimiento. Debido a que la tubería de perforación sostiene la pared del pozo tal como lo hacen los estabilizadores, la circulación se hace internamente y se elimina entonces la necesidad de revestimiento. Este proceso es el responsable de la capacidad del método a circulación inversa para perforar formaciones que se derrumban, están fracturadas, o son poco consolidadas, lo mismo que en cavernas, fracturas y minas
abandonadas.
TIPOS DE BROCAS Y MARTILLOS DE PERFORACIÓN En la mayoría de los casos, como en el caso de formaciones duras, se usa un martillo de aire para incrementar la velocidad de perforación y reducir los costos en el uso de brocas. La tendencia actual, es la de perforar lo máximo posible con el martillo y luego cambiar a una broca tricónica para terminar el pozo. La profundidad de perforación del martillo está dictada por la cantidad de agua dentro del pozo. Para adaptar el martillo de aire convencional a la tubería de doble pared de perforación, se usa un intercambiador (Interchange). El intercambiador tiene un ángulo que sirve para enviar el aire comprimido al martillo. Este aire opera el martillo y empuja las muestras hacia arriba entre el martillo y la pared del pozo y de allí al intercambiador, desde donde es enviada al centro de la tubería de perforación. Un número limitado de condiciones requiere brocas tricónicas solamente. En este caso, el tamaño de la broca es normalmente un tamaño ligeramente más grande que el diámetro externo de la tubería y por esto el pozo se perfora con una tolerancia muy reducida. Por ejemplo, cuando se usa una tubería de 4½” de diámetro externo (114.30 mm DE), si es necesario el pozo se comienza a perforar con una broca de 5-¼ (135
mm), luego si es necesario, se reduce a una broca de 5-1/8” (130 mm) y finalmente a 5’ (127 mm). Ahora existe una broca con el centro abierto para usar en formaciones blandas o medianas tales como carbón, lignito, fosfatos, areniscas y formaciones cuaternarias. Estas brocas han tenido éxito en conseguir muestras grandes, astilladas y enteras a profundidades de hasta 820 m.
RECOLECCIÓN
DE
MUESTRAS
El método de recolección de muestras es de suma importancia. Dependiendo del tamaño del comprensor de aire utilizado y la profundidad del pozo, la muestra se descarga por medio de una tubería de 4-1/2” (114.30 mm) a velocidades entre 1,500 y 4,300 m por min. Se cuenta con un sistema recolector de polvo o muestra y con un sistema para cuartearla y homogeneizarla.(roleo). Las muestras de roca molida proveniente de la perforación se recogen generalmente en intervalos de 0,5, 1, 1,5 o 2 m. El gran diámetro de la perforación se crea un gran volumen de material para cada muestra, que suele ser dividida en terreno para obtener un volumen razonable de manejar y enviarla al laboratorio para su análisis. En condiciones de perforación en seco (por encima del nivel freático) se utiliza un cuarteador para dividir la
muestra en terreno (Fig. 3). Extracción de muestras y cuarteo de muestras en perforación de aire reverso; (A) en condiciones secas y (B) con agua. Por lo general, se recoge 1/8 del total perforado. El cuarteador se compone de niveles, cada uno de los que divide la muestra a la mitad. Después de la división total de esta muestra lo que queda como muestra , se recoge en un recipiente o un cubo. Cuando la perforación llega a la profundidad del nivel freático, se puede utilizar un cuarteador rotativo "húmedo" (Fig. 3). El separador húmedo gira y divide la muestra utilizando una serie de aletas, de forma similar a las aletas de una turbina. Estas dirigen los materiales a una tubería que los canaliza hacia un balde. Pequeñas muestras representativas de los cuttings se recogen de forma continua durante el proceso de muestreo, se lavan en un colador y se colocan en cajas de plástico con compartimientos llamados "bandejas de cuttings". Los cuttings son cuidadosamente observados y registrados por un geólogo competente. Por supuesto, algunos tipos de información, como detalles estructurales, no son posibles de obtener en ausencia de roca sólida. A pesar de esta desventaja, todavía se puede obtener una gran cantidad de
información valiosa de los fragmentos de roca o cuttings. Por ejemplo, los cuttings son mucho más fáciles de examinar con una lupa binocular y pruebas de la fluorescencia o efervescencia se logran fácilmente.
CAJAS TESTIGOS AIRE REVERSA.docx
En cuanto a la recuperación de la muestra obtenida ya sea, 0,5, 1, 1,5, ó 2 metros perforados el mandante en los proyectos realizados en sus bases tienen exigencias mínimas con respecto a esto y las cuales debe hacer cumplir el Supervisor de operaciones. Por ejemplo, en aire reverso la recuperación de la muestra no puede ser menor a un 80 %, en perforación en caliche. Lo cual se calcula de acuerdo al peso registrado por cada una de estas, luego de ser recuperadas en las bolsas plásticas respectivas. Medidas de las bolsas plásticas 60x40 cmts , para corte cada 0,5 mts. Para un diámetro de tricono de 5 ¼” el peso debe estar en 15 kilos por un tramo perforado de 0,5 metros. En cuanto a las r.p.m, que alcanzan en la rotación la columna de perforación de estos equipos varían entre 90 y 120.
AIRE REVERSA O CIRCULACIÓN REVERSA En este sistema se destruye absolutamente la roca y se saca un detrito. La circulación reversa está más orientada a una primera etapa, donde se han definido algunos objetivos y se quiere chequear qué minerales hay y su ley. Después la exploración pasa a una segunda etapa que es más avanzada; el hecho que se pueda recuperar un trozo de roca con la perforación diamantina, entrega una cantidad de información mucho más grande que no solamente se limita a las leyes, sino también a las estructuras que hay. Asimismo, ambos métodos tienen valores y velocidades de ejecución distintos. Normalmente los rendimientos que se obtienen con la circulación reversa son tres veces mayores que con la diamantina, mientras que en costos ésta última es dos a tres veces superior.
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TUBO EXTERIOR
Construído con tubo de acero sin costura aleado y tratado térmicamente. (resistencia
TUBO INTERIOR
Construído con tubo de acero al carbono o acero aleado tratado térmicamente, según se trate de Barras calidad Standard o Premium.
EXTREMOS
Construídos en acero aleado SAE 4140 tratado térmicamente a una dureza superior a 32HRc para asegurar máximo rendimiento y larga vida útil en cantidad de metros perforados.
ACCESORIOS
Tassaroli S.A. complementa la oferta de Barras con una línea de accesorios que permite integrar el sistema de columna de perforación de Aire Reverso desde el cabezal hasta el tricono y/o martillo. . Swivel . Adaptador superior a Cabezal y a Swivel . Conjunto Porta Tricono y Zapata . Adaptador inferior para Martillo de Fondo (Retroreamer) . Tubo interior para Adaptador superior e inferior . Packer de limpieza
Herramientas para desarmar un martillo de perforación Cuando los equipos no cuentan con un sistema para sacar el bit de perforación roscado al martillo, se utiliza un especie de prensa la cual permite desarmar en forma total el martillo y para sacar el tricono para ser reemplazado existen llaves especiales que se utilizan junto al centralizador.
La sarta de perforación estaría compuesta partiendo del cabezal por: -
Barras Zapata, porta zapata Tricono y/o Martillo de fondo
Diámetros típicos de triconos y bits: 5 ¼”, 5 3/8”, 5 ½”, 5 5/8”, 5 ¾”.
Sondajes de Aire Reverso ( Mineral Drilling) Servicios de perforación en aire reverso en diámetros desde 5″ hasta 7.1/2″, con profundidades hasta 700 metros y ángulos de inclinación entre -90 y -45 grados. Moderna flota años 2012 y 2013 con tecnología de última generación con manipuladores de barras automáticos (rod handler) para un trabajo eficiente y seguro (100% hands free). Sistemas de llaves de corte para barras completamente automáticos, plataformas laterales de trabajo, camiones de apoyo con sistema hidráulico para uso de manipulador de barras, supresores de fuego automáticos, entre otras características.
Estas sondas de aire reverso tienen a bordo motores de 760 / 850 HP y compresores de 1350cfm/350psi convertibles en 1150cfm/500psi. Adicionalmente, cuentan con equipo de apoyo de booster y compresores auxiliares para trabajos en
condiciones extremas de altura y pozos con presencia de agua. Para trabajos de sobrecarga o rellenos no naturales, cuentan con sistemas de entubado simultaneo tanto excéntricos como concéntricos según sea el caso, todos ellos con intercambiadores de aire para lograr una mejor recuperación de muestra.
CAJAS TESTIGOS AIRE REVERSA.docx
EQUIPOS AIRE REVERSO.pptx
Perforación con circulación reversa(MARTILLO RC 50).docx Atlas Copco RC50 Animation.mp4 LC6(RC6)EQUIPO AIRE REVERSA ) BLY.pdf
FIN
