Sondajes de Diamantina
Nombres: Felipe González Gavilán Nicole Oliva Maldonado Franco Gaete Guevara Matías Henríquez Alarcón Docente: Luis Quevedo Fecha: 20/03/2017 Sección: 143
Índice Introducción ........................................................................................................................................ 3 Resumen .............................................................................................................................................. 4 Desarrollo ............................................................................................................................................ 5 Equipo de perforación diamantina Deep Gold 500............................................................................. 7 Equipo de perforación diamantina Deep Gold 1500SC ....................................................................... 9 Información general del equipo. ................................................................................................... 11 Equipo de perforación diamantina DG-500IP ................................................................................... 11 Usos y ventajas de la perforación diamantina: ................................................................................. 13 Usos: .............................................................................................................................................. 13 Ventajas ......................................................................................................................................... 14 Instalación de equipo diamantina ................................................................................................. 16 Recomendaciones de seguridad ................................................................................................... 17 Perforación de diamantina ................................................................................................................ 17 Selección de producto y aplicación ............................................................................................... 18 Extracción del testigo .................................................................................................................... 18 Conclusión ......................................................................................................................................... 19 Bibliografía ........................................................................................................................................ 20
Introducción Existen 4 principales tecnologías de perforación perforació n y sondaje, tales como, aire reverso, diamantina, sónica e hidráulica, siendo estas dos primeras son las más comunes, empleadas en el 99% de los casos. Además, cabe mencionar que las primeras perforaciones diamantinas se realizaron en Egipto hace 5000 años, mientras tanto que las primeras perforaciones por el medio de Aire reverso fueron en Australia en el año 1972 y en chile a comienzos de los años 1980. La perforación diamantina, como su nombre lo indica está basada principalmente en la utilización del diamante, un mineral capaz de cortar y penetrar todos los tipos de rocas existentes. Este método de perforación se emplea para las investigaciones subterráneas. El uso de los diamantes en la industria de la fabricación de máquinas perforadoras o sondas, data del siglo pasado y recién en el presente siglo se utilizan equi pos para extraer del subsuelo testigos cilíndricos de muestras, donde se puede observar con mayor detalle las características físicas, geológicas y mineralógicas de los terrenos que se desea estudiar, dichas maquinas pueden perforar de forma vertical o inclinada.
Con el avance de la tecnología se han desarrollado una diversidad de equipos, los cuales han sido estandarizados principalmente en Canadá y EE.UU. en la actualidad existen innumerables fabricas que se ocupan de preparar equipos, siendo los más conocidos por nosotros Atlas Copco, Sandvic y LF.
Resumen La obtención de minerales como bien se sabe es todo un desafío, como encontrar un yacimiento, como procesar el mineral, las preguntas siempre serán las mismas, ante esto el desarrollo de nuevas tecnologías permite que cada vez las respuestas sean más sofisticadas. En el comienzo de cada proyecto minero grupos de ingenieros en minas, topógrafos y geólogos en su mayoría exploran en la búsqueda de yacimientos mineros algún tipo de anomalía o una alta concentración de algún mineral, es un trabajo bastante incierto, ya que las zonas explotaras no resultan aptas para la explotación, además que ya no existen como existieron en algún momento aquellos yacimientos yacimien tos que en superficie solo con observar se lograba saber con algún grado de certeza que había un yacimiento minero. Es por esto que los sondajes por diamantina son la manera que aumentar el grado de certeza a la hora de explotar, es la forma que permite saber con mayor exactitud lo que se encuentra bajo sobrecargas de estéril o minerales sin valor alguno. Los sondajes por diamantina pueden llegar hasta a 1,5 km de profundidad, son enormes cilindros metálicos, los cuales al aflorar a superficie entregan las muestras denominadas testigos, dichas muestras cuentan parte de la historia geológica del
yacimiento en estudio y entregan información valiosísima respecto al cuerpo mineralizado
Desarrollo La perforación diamantina es aquella perforación que se hace utilizando una broca diamantada para perforar la roca obteniendo un testigo de la misma, el cual es extraído, registrado y colocado en cajas porta-testigos para debida protección y almacenamiento dentro del almacén de testigos. Para realizar la perforación se utilizan brocas diamantadas puesto que el diamante diamant e es el material con mayor dureza existente en la corteza terrestre, esto permite actuar como herramienta de corte con efectividad para seleccionar la roca que se requiere y extraer las muestras o testigos del yacimiento mineralizado. La perforación diamantina puede ser utilizada en las etapas más tempranas, para delimitar cuerpos mineralizados, determinar si la mineralización profundiza, verificar las leyes, que tan diseminadas se encuentran estas mismas y determinar recursos mineralizados dentro de un yacimiento o proyecto minero. De igual forma puede usarse también en una etapa posterior (B-F) para ampliar las reservas existentes o puede tratarse de perforaciones en mina que sirven como perforaciones de control (para producción) o perforaciones confirmatorias en profundización de interior mina para cubicar nuevas reservas minerales.
El equipo básico de perforación diamantina se compone principalmente de una unidad de rotación, un bastidor, basti dor, bomba de agua y lodos, paneles panel es de comando y una unidad de fuerza (generador). El mecanismo es sencillo, el sistema electrohidráulico de rotación genera el torque apropiado que empuja con fuerza generando el avance de la perforación, mientras que el sistema de lubricación y refrigeración mantiene el flujo y la presión suficientes para refrigerar la corona y permitir la extracción de las muestras.
Es bastante importante tener en consideración a la hora de perforar que se requiere una preparación de los accesos y plataformas, lo que considera tener todos los requerimientos necesarios para llevar a cabo el sondaje de diamantina con los equipos especializados y también realizar las obras ambientales que se requieren como la poza de lodos de perforación, que además de ser extraídos deben ser neutralizados y reinyectados donde sea ambientalmente posible y permitido. Estos trabajos que son de mucha importancia, ya que de no realizarlos retrasarían la operación
de
perforación
diamantina,
es
un
punto
donde
se
asignan
responsabilidades y costos de manera que el proceso no se vea afectado ni retrasado como se dijo anteriormente. El trabajo descrito recientemente permitirá al contratista especializado en perforación diamantina realizar una movilización segura y evitar inconvenientes en el uso de los equipos, instalar campamento a tiempo, coordinar herramientas y equipos complementarios como herramientas de direccionamiento o similares que se encuentren disponibles en el mercado. La perforación diamantina permitirá obtener las muestras o testigos que nos entregaran la información relevante del yacimiento en estudio, por lo que las muestras serán registradas minuciosamente por los geólogos. Los testigos serán cortados, dejando así una sección transversal. Realizado el corte del testigo útil, es
preparado identificando blancos con muestra y contra-muestra para estudio en laboratorios especialistas. De regreso los resultados sustentaran la base de datos del proyecto y con el avance de la perforación de diamantina permitirán una aproximación respecto a las reservas de nuestro deposito, lo cual tiene un costo bastante elevado, pero disminuirá nuestro grado de incertidumbre y aumentara el grado de certeza.
Equipo de perforación diamantina Deep Gold 500
Información de operación del equipo.
Equipo de perforación diamantina, modelo DG-500S, electro-hidráulico para operaciones en interior mina, con huinche Wire Line (se refieren a tecnologías de alambre utilizada por operadores de pozos de de petróleo y gas para bajar herramientas dentro del pozo con varios fines), sistema de sincronización entre chuck prensa para meter y sacar barras, compensación de rosca para no dañar los hilos de barras al destornillar o atornillar, con sistema "Load Sensing" (detección de carga), para mayor eficiencia hidráulica.
Información general del equipo.
*Bastidor de acero estructural con una carrera efectiva de 0,85 m de longitud. *Unidad de rotación NQ (chuck hidráulico y caja de engranajes para diámetro hasta NQ). *Unidad de fuerza. *Panel de comando. *Huinche Wire Line. *Prensa de barras. *Bomba de lodos marca MP modelo L-100.
Opcionales adicionales:
*Montaje sobre plataforma con gatos hidráulicos. *Montaje sobre camión con gatos hidráulicos. *Montaje sobre orugas con gatos hidráulicos.
Equipo de perforación diamantina Deep Gold 1500SC
Equipo de perforación diamantina, modelo DG-1500S, diésel-hidráulico para operaciones en superficie, con huinche Wire Line, sistema de sincronización entre chuck prensa para meter y sacar barras, compensación de rosca para no dañar los hilos de barras al destornillar o atornillar, con sistema "Load Sensing", para mayor eficiencia hidráulica.
Información general del equipo. *Bastidor de acero estructural con una carrera efectiva de 0,85 m de longitud. *Unidad de rotación PQ (chuck hidráulico y caja de engranajes para diámetro hasta PQ). *Unidad de fuerza. *Panel de comando. *Huinche Wire Line. *Prensa de barras. *Bomba de agua. Bomba de lodos marca FMC modelo W1128. Opcionales adicionales
*Montaje sobre plataforma con gatos hidráulicos. *Montaje sobre camión con gatos hidráulicos. *Montaje sobre orugas con gatos hidráulicos.
Equipo de perforación diamantina DG-500IP
Equipo de perforación con diamantina, para operación de interior mina o de superficies con sistema de operación chuck que permite meter y sacar barras a la
misma vez compensación de rosca para no dañar los hilos de barra para desatornillar o atornillar. Bastidor de acero estructural de 1,70 m de longitud:
*Capacidad de levantar/extraer: 4.695 kg *Capacidad de avance/empuje: 4.695 kg *Mástil para el sistema wire line y extracción de barras de 1,5 m de largo *Cilindro hidráulico para el posicionamiento del bastidor. *Perforación en 360º.
Unidad de rotación:
*Chuck hidráulico y caja de engranajes para diámetro hasta NQ (1100). *Diámetro del husillo: 77 mm (3”), diámetro máximo de barras: torque y rotación con c on
piñón de alta velocidad: 178 nm a 1600 rpm torque y rotación con piñón de baja velocidad: 800 nm a 390 rpm. *Motor hidráulico de pistones axiales, marca Parker de 60 cc por revolución y máxima presión de trabajo de 350 bar (5,075 psi).
Unidad de fuerza eléctrica (para aplicación interior mina):
*Motor eléctrico marca Weg de 55 kW (75 hp) a 1500 rpm. *Bomba principal de pistones axiales, marca Rexroth de 100 cc por revolución y máxima presión de trabajo de 350 bar (5,075 psi). *Intercambiador de calor agua/aceite. *Tanque con capacidad de 100 litros, con visor de nivel e indicador de temperatura.
Usos y ventajas de la perforación diamantina: Usos: o
Exploración y desarrollo de yacimientos minerales metálicos y no-metálicos, no-met álicos, para conocer las características de estos y luego determinar sus reservas.
o
Perforación de taladro de disparo, para remoción y control de mineral.
o
Búsqueda e investigación de estructuras en la exploración por petróleo.
o
Exploración e investigación de reservorios de agua.
o
Investigaciones ingenieriles como alineamiento de túneles, localización de diques, puentes, carreteras y cementación de construcciones, etc.
o
Drenaje de de labores mineras y ductos de ventilación, etc.
Ventajas o
Primero determinar zonas zonas anómalas en donde se han podido concentrar grandes cantidades de mineral económicamente rentable para una compañía y por ende explotables en una determinada cantidad de años.
o
Delimitar la geología del depósito, es decir cuántas rocas son las que conforman el depósito y como ellas están dispuestas espacialmente tanto en superficie como en el interior, entonces esta nos determinará la posición de la roca en profundidad, sus características geológicas (tanto color, textura, pasta, alteración, su Fracturamiento y su mineralización).
o
Determinar el grado grado de fracturamiento de la zona del depósito, con esto sabremos el grado de dificultad, que se nos vendrá para el minado correspondiente (algo somero por supuesto), a su vez también determinar las fallas que posiblemente hayan modificado los cuerpos o las estructuras del depósito.
o
Determinar la mineralogía del depósito en donde ocurre la mayor mineralización y como está acompañada está, esto posiblemente nos pueda decir que cuando hay un determinado tipo de mineral haya otro quizás con mayor valor económico. En lo posterior (en la explotación) también nos puede dar la paragénesis del depósito. Todo esto nos ayudara a determinar los siguientes parámetros:
Si hay o no concentración de mineral y si la hay, es posible pasar a una siguiente etapa de perforación en donde los sondeos sean más cercanos y ya no con inclinaciones variable si no más horizontales, para determinar nuestro cutt-off minero. Si en el caso que no hay lo suficiente para empezar se podrá negociar con otras empresas más pequeñas, para que ellos puedan continuar.
Delimitar el tipo de depósito en el cual se está trabajando, por ejemplo un pórfido, vetas, manto, cuerpos, etc. De acuerdo a esto se observara el tipo de minado que se debe hacer en lo posterior.
Delimitar y contornear las zonas de más alta concentración concentración de mineral, de acuerdo a las alteraciones para delimitar cuerpos de interés o delimitarlos por zonas de estructuras (vetas), o zonas de mantos.
También nos servirá para la construcción de perfiles litológicos de cada cada taladro que perforemos y de la profundidad que ellos alcancen, dibujados a una escala que la compañía crea por conveniente.
Instalación de equipo diamantina En primer lugar se debe tener la superficie de instalación limpia y nivelada con el fin de no alterar el desplazamiento de persona y equipos. Además al instalar la sonda en el punto a perforar se debe colocar una geomembrana y de ese modo evitar
derrames de aceites. La plataforma de instalación debe contar con todas las dimensiones reglamentarias.
Recomendaciones de seguridad En cuanto a la seguridad, debemos tener en consideración:
La geomembrana debe sobresalir 4 metros hacia los los lados de la sonda, debido que puede ocurrir derrame de mangueras hidráulicas.
Además, se debe poner polietileno bajo tarros de grasa o aceite para no contaminar la zona.
Los gatos hidráulicos deben tener maderos de 4 pulgadas pulgada s con el fin de que el terreno de perforación no se hunda.
Si en la zona zona de sondaje circulan equipos de alto tonelaje, colocar bermas de mínimo 1,5 metros y además de tener conos reflectantes.
Si la perforación está cerca del cerro también poner berma de seguridad en caso de derrumbes.
Perforación de diamantina La perforación de diamantina consta de una broca diamantada que rota en el extremo de las barras. La abertura en la broca diamantada permite cortar testigos de roca que se desplazan por la tubería de perforación y son recuperados en la superficie. A los 3 primeros metros de perforación se puede atornillar una nueva sección de tubo en la parte superior. La broca diamantada gira lentamente con suave presión y se lubrica con agua para evitar sobrecalentamientos. Obviamente la profundad de perforación dependerá de la cantidad de barras que atornillemos. En cuanto al estado de perforación el operarador debe estar muy atento y escuchar la perforación abajo y así poder evaluar la condición de esta.
Se puede ajustar la velocidad de rotación, presión y circulación de agua con el fin de evitar que la broca diamantada se atasque o que la broca diamantada se sobrecaliente. Las rocas muy fracturadas dan muchos problemas para la perforación diamantada, ya que la broca se puede atascar y el agua inyectada se desvía por las fracturas, para esto se inyecta un “lodo de perforación” el cual evita que se escape el agua.
Selección de producto y aplicación Para elegir la corona correcta para el terreno adecuado, hay que considerar:
La velocidad
La potencia de la sonda, para para el diámetro y profundidad de pozo a perforar
Además hay que tener información de tipos de de rocas esperadas, condiciones de fondo de pozo.
Extracción del testigo Dentro de la tubería de perforación existe otro tubo interno, que presenta un mecanismo de cierre el cual tiene un cable de acero conectado. Al final de cada cada serie de 3 metros el cable se usa para izar el tubo que contiene el testigo, el cual se recuperará en la superficie. Los testigos se almacenan en cajas especialmente diseñadas que contengan compartimientos para mantener secciones de testigos Manipulación de la muestra El testigo debe colocarse en una canaleta para poder lavarlo y para que sea mapeado por el geólogo, esta canaleta se ubica a un costado de la maquina de
perforación. El testigo debe pasar por un proceso de regularización en donde el personal especializado marca cada uno de los metros perforados en la roca. Después de este proceso, el testigo testi go pasa a la etapa de muestreo, donde se asignan los tramos donde se generan los cortes de cada muestra, es decir, el soporte muestral. Este soporte puede ser sistemático o puede tener un criterio más específico, como separar tramos de estéril de tramos mineralizados. Después de esto el testigo se parte en la mitad para su posterior para su posterior análisis químico, la mitad de lo que se corta es como respaldo geológico. Es muy importante mencionar que al almacenar los testigos en la caja, debe ponerse un trozo de madera o “taco”, que indique el lugar donde termina esa perforación “carrera” de esta manera poder identificar el fondo del pozo hasta ese
momento.
Conclusión La perforación diamantina es bastante lenta y costosa, ya que entrega un testigo sólido como muestra. Pero esto tiene sus beneficios, porque permite tener información del mineral y realizar otros tipos de pruebas sobr e el mismo, que revelan más datos, como por ejemplo estructuras y leyes. En comparación a otros sistemas de perforación como lo es el aire reverso, La diamantina saca bastante ventaja
producto que el aire reverso solo nos limita básicamente a verificar si hay o no hay mineral y de que ley, por tanto, es menos costoso y mucho menos preciso. El objetivo principal de un sondaje de diamantina, como medio cortante, es el de obtener una muestra testigo., con el menor tiempo y costo posible, con lo que permitirá analizar características de la corteza terrestre.
Bibliografía
Perforación diamantina por Fernando Linares Q.
Diamond Drill Handbook, J. D. Cumming
