Logueo y Perforación Diamantina

LOGUEO Y PERFORACIÓN DIAMANTINA

Saber, Saber hacer, Saber ser

2014

Curso

Evaluación de Competencias

LOGUEO Y PERFORACIÓN DIAMANTINA Nombre del estudiante:

El presente documento es una lista de conocimientos, habilidades y destrezas que representa el estándar de las competencias que debe adquirir un trabajador. Los niveles de competencia se clasifican de acuerdo al porcentaje de las competencias alcanzadas (según CETEMIN). A. Criterios de calificación: Excelente

=

100 – 90%

Bueno

=

89 - 80%

Regular

=

79 – 70%

Malo

=

69 - 50%

Deficiente

=

49 - 0%

B. Si es necesario, el evaluador puede hacer preguntas durante la evaluación para aclarar cualquier detalle en relación a los criterios de competencia. C. El evaluador debe explicar la metodología antes del examen, y recordarles que las acciones o explicaciones deben ser precisas.

Puntaje Final Total


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Logueo y Perforación Diamantina 1. Conocer las Definiciones, Objetivos y Métodos de Perforación. EXCELENTE

BUENO

REGULAR

MALO

DEFICIENTE

» Definición de Sondeos » Objetivos de los Sondeos » Clasificación de los Sondeos » Métodos de Perforación Por Sondeos » Métodos Térmicos, Químicos, Por Impacto. » Métodos Mecánicos, Percusión, Roto percusión, Rotación,

Observaciones: ....................................................................................................................................

Puntaje

.............................................................................................................................................................

2. Conocer las Características de la Perforación a Percusión y Roto percusión. EXCELENTE

BUENO

REGULAR

MALO

DEFICIENTE

» Perforación a Percusión por Cable » Ventajas y Desventajas de la Perforación a Percusión » Perforación a Repercusión. » Componentes de una Perforadora a roto percusión. » Ventajas y Desventajas de la Perforación a Rotopecusión.

Observaciones: ....................................................................................................................................

Puntaje

.............................................................................................................................................................

3. Comprender el Procedimiento y Características de la Perforación a Rotación. EXCELENTE

BUENO

REGULAR

MALO

DEFICIENTE

» Componentes de un Equipo de Perforación Rotativa » Sistema de Perforación Rotativa. » Ventajas y Desventajas de una Perforación Rotativa. » Perforación con Circulación Inversa » Ventajas y Desventajas de l método de perforación a circulación Inversa.

Observaciones: ....................................................................................................................................

Puntaje

.............................................................................................................................................................

2


Logueo y Perforación Diamantina 4. Describir las Características y Componentes de una Maquina Perforadora DDH. EXCELENTE

BUENO

REGULAR

MALO

DEFICIENTE

» Características de una Maquina CS.3000 ACKER » Metodología de Perforación. » Tipos de Brocas, Brocas Impregnadas, Brocas de Inserción Superficial » Selección de Brocas, Parámetros de las Brocas » Diámetros de las Brocas

Observaciones: ....................................................................................................................................

Puntaje

.............................................................................................................................................................

5. Conocer: Los Usos y Características de los Fluidos de Perforación. EXCELENTE

BUENO

REGULAR

MALO

DEFICIENTE

» Definición de Fluidos de Perforación » Propiedades de los Fluidos de Perforación » Funciones de los Fluidos de Perforación » Diseño de los Fluidos de Perforación » Dosificación de los Productos » Perdidas de los Fluidos en el Pozo

Observaciones: ....................................................................................................................................

Puntaje

.............................................................................................................................................................

6. Conocer los Problemas y Soluciones Durante la Perforación, También sobre Perforaciones Dirigidas. EXCELENTE

BUENO

REGULAR

MALO

DEFICIENTE

» Problemas Durante la Perforación » Derrumbe, Amarre, Perdida de Circulación. » Desviación de Sondeos » Perforación Dirigida » Entubación y Cementación de Sondeos

Observaciones: ....................................................................................................................................

Puntaje

.............................................................................................................................................................


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Logueo y Perforación Diamantina 7. Comprender y Realizar un Muestreo y Logueo Geológico De los cores o Testigos Extraídos. EXCELENTE

BUENO

REGULAR

MALO

DEFICIENTE

» Muestras de Ripios de Perforación » Muestras de Testigo Continuo » Procedimiento de Muestreo de Testigos Continuo » Logueo Geológico » Registros, Geológico, Geotécnico e Hidrogeológico.

Observaciones: ....................................................................................................................................

Puntaje

.............................................................................................................................................................

4


Logueo y Perforación Diamantina

TABLA DE CONTENIDOS

1. INTRODUCCION .................................................................................................... 7 2. CLASIFICACION DE LOS SONDEOS ........................................................................ 8 3. METODOS DE PERFORACION POR SONDEOS ...................................................... 9 4. DESCRIPCION Y CARACTERISTICAS DE UNA MAQUINA PERFORADORA ............ 24 5. METODOLOGIA Y TECNICAS DE PERFORACION ................................................. 25 6. TIPO DE BROCAS UTILIZADO EN LA PERFORACION ........................................... 26 7. FLUIDOS DE PERFORACION ................................................................................ 36 8. PROBLEMAS DURANTE LA PERFORACION ......................................................... 43 9. DESVICION DE SONDEOS Y PERFORACION DIRIGIDA......................................... 45 10. MUESTREO Y LOGUEO GEOLOGICO ................................................................. 48 11. TERMINOS EMPLEADOS EN LA PERFORACION ................................................ 55


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LA PERFORACIÓN DIAMANTINA EN LAS EXPLORACIONES MINERAS

1.- INTRODUCCION La perforación dentro del ámbito de la exploración minera abarca un campo bastante amplio, en términos generales la perforación diamantina consiste en un proceso de extracción de testigos necesarios para identificar la extensión, naturaleza y calidad de los posibles recursos minerales. El tipo de perforación que hagamos depende del objetivo que se persigue por ser amplio el campo de la aplicación de los sondajes es variado las maquinarias que se deberán emplear así como las técnicas a seguir. Aprender a manejar un equipo de perforación no se consigue en un mes, hace falta años para dominar la profesión por eso creo conveniente expresar los fundamentos de los diversos procedimientos además sus ventajas e inconvenientes. La presente recuperación de este trabajo no pretende ser un manual sino simplemente servir de guía a aquellas personas que están interesados en la perforación Diamantina para entender este proceso con más detalle a continuación presentamos algunos alcances sobre el tema 1.1 OBJETIVOS DE LA PERFORACION Los objetivos para las cuales se opta por el sistema de perforación Diamantina son: • Búsqueda de recursos Minerales con el fin de determinar calidad y Valor. • Investigar cuerpos mineralizados. • Control de leyes del mineral • Control metalúrgico. • Calculo de reservas. • Definición de cuerpos mineralizados. • Drenaje de labores minerales. 1.2 CONCEPTO El proceso de la perforación Diamantina es uno de los tantos componentes de toda una secuencia que se inicia con la exploración de una zona localizada o identificado como posible yacimiento, para esto se requieren las principales técnicas de la exploración que se emplea en un Proyecto minero son. • Imágenes satelitales y fotografías aéreas, para localizar las áreas con anomalías y rasgos geomorfológicos de las estructuras. • Reconocimiento de campo en las áreas consideradas como objetivos de exploración para identificar sus características geológicas y estructurales. • Muestreos geoquímicas de fragmentos de rocas para terminar anomalías, los trabajos subsiguientes de exploración en el yacimiento fueron orientados para determinar otras características como relación genética del yacimiento, controles estructurales litológicas, nivel de erosión sufrido por el yacimiento, posterior a estos datos recuperados por los geólogos encargados del proyecto se determina realizar trabajos de perforación diamantina para determinar la magnitud del proyecto y su ventaja económica. Saber, Saber hacer, Saber ser

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CLASIFICACION DE LOS SONDEOS

Los sondeos se pueden clasificar de dos formas 2.1 Clasificación según su aplicación se puede establecer en tres grupos: Sondeos de exploración son los que se obtiene información geológica- minera de cualquier tipo. Sondeos de explotación son los que se realizan con fines de extracción de líquidos (agua, petróleo, etc.) o gases del subsuelo. Sondeos técnicos. Como barrenos de voladuras, drenajes, inyección de sustancias en el terreno, pruebas hidrogeológicas, taladros de alivio, etc. 2.2 Clasificación según sus características geométricas. Longitud, diámetro y La, inclinación. Longitud se puede clasificar en: Superficiales Pocos profundos Profundidad media Profundos Muy profundos

hasta 200 m. 200 m a 1200 m. 1200 m a 2500 m. 2500 m a 4000 m. más de 4000 m.

En prospección minera está comprendida en los dos primeros grupos. Diámetro existe diferentes diámetros, desde 22mm para barrenos con martillo de cabeza, 660mm para prospección por hidrocarburos, hasta 800mm para pozos de agua. Los diámetros se expresan en mm o en su equivalente de pulgadas. Es práctica habitual iniciar el sondeo con un determinado diámetro que se va reduciendo por tramos a medida que el pozo profundiza. En prospección minera son frecuentes los diámetros entre 36 mm a 146mm. Inclinación pueden ser: Verticales Inclinados. Horizontales. Dirigidos, cuando se desea alcanzar un objetivo.

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3

METODOS DE PERFORACION POR SONDEOS

La perforación de sondeos consiste en la destrucción sistemática de la roca en una determinada dirección y diámetro, evacuando al exterior los residuos de la misma y manteniendo estables las paredes del pozo. Para tal fin se han desarrollado muchos métodos basados en distintos tipos de energía capaces de romper el terreno.se pueden citar los siguientes. 3.1 METODOS TERMICOS Por decrepitación de la roca, con quemadores y escariadores. Por fusión y vaporización de la roca, con chorro de plasma, chorro de electrones, o rayos laser. 3.2 METODOS QUIMICOS. • • •

Con reactivos debilitadores. Disolución de la roca. Debilitación mecánica.

3.3 METODOS POR IMPACTO. • • •

Proyectiles metálicos, Cargas explosivas, Chorro hidráulico.

3.4 METODOS MECANICOS • • •

Percusión Roto percusión Rotación

A continuación solo se describirá los métodos mecánicos


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Logueo y Perforación Diamantina CLASIFICACION DE LOS METODOS DE PERFORACION MECANICA POR LAS HERRAMIENTAS DE PERFORACION Y LA POSICION DEL SISTEMA GENERADOR DE ENERGIA DE ARRANQUE. ACCION

HERRAMIENTAS DE PERFORACION

GENERACION DE METODO DE PERFORACION ENERGIA PARA LA PERFORACION

Percusión

Trepano pesado

nr

Roto percusión

Boca rotopercutiva

Martillo exterior al Roto percusión con martillo en pozo cabeza Martillo en el pozo Roto percusión con martillo en cabeza

Boca rotopercutiva

Rotación

Tricono Trepano de widia Trepano de placas PDC Trepano de diamantes Corona de widia Corona de diamantes

nr nr nr nr nr

Percusión por cable

Rotación con tricono Rotación con trepano Rotación con trepano de placas PDC Rotación con trepano de diamante Rotación con extracción de testigo Rotación con extracción de testigo

nr

Nr = no relevante para esta clasificación. Según la forma y tamaño de las muestras obtenidas durante la perforación se clasifica en. • Ripios o testigos son fragmentos de pocos mm de diámetro. • Testigo continuo son muestras en forma cilíndrica obtenida de la parte central de la roca. Obtención de muestras fragmentadas (ripios o detritus de perforación) • Perforación con cable • Roto percusión con martillo en cabeza. • Roto percusión con martillo en fondo. • Rotación con tricono. • Rotación con trepano de widia • Rotación con trepano de placas PDC. • Rotación con trepano de diamante. Obtención de muestra continua (testigo continuo). • Rotación con extracción de testigo.

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Logueo y Perforación Diamantina 3.4.1 PERFORACION A PERCUSION POR CABLE La perforación a percusión por cable se basa en el golpeo repetido y continuo de un pesado trepano sobre el fondo del pozo, dejando caer libremente desde una determinada altura colgado de un cable. La elevación y caída del trepano se logra mediante un mecanismo de biela manivela, que al moverse, provoca la oscilación arriba y debajo de un balancín que arrastra la polea por la que pasa el cable, trasladándose este movimiento al trepano por medio de una segunda polea fija en la parte superior del mástil. Los sondeos perforados por este método son verticales. Se recomienda perforar en rocas detríticas gruesas Se realizan sondeos de gran diámetro y profundidad en formaciones consolidadas. Es apropiado para pozos de agua ya que permite obtener información detallada de los materiales atravesados y al no utilizarse lodos de perforación en toda la columna del sondeo, no se contaminan los acuíferos ni hay, por tanto, necesidad de costosos desarrollos posteriores. 3.4.1.1 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA PERFORACION A PERCUSION POR CABLE VENTAJAS. • Es un método sencillo. • Se adapta bien a distintos tipos de terrenos. • La instalación de la sonda es rápida. • En pozos de pequeñas profundidades (30 a 50m) la velocidad de avance puede ser similar a una maquina rotativa. • La perforación puede interrumpirse a voluntad sin perjudicar el desarrollo del sondeo. • El equipo consume pequeñas cantidades de agua y gasolina, por lo que son apropiados para trabajar en áreas remotas. • Coste e inversión son pequeños. • El mantenimiento es sencillo y no necesita personal con experiencia. DESVENTAJAS. • Es un método rudimentario, con elevadas pérdidas energéticas y amplios tiempos improductivos entre golpeteos. • El rendimiento es bajo. • En rocas duras la velocidad de avance es pequeña. • La profundidad máxima que se puede realizar es de aprox 150 m. • Cuando se requiere tubería de revestimiento a gran profundidad, presenta problemas. • La acción de golpeo intenso puede provocar daños en algunas formaciones. • El sondeo puede no tener sección circular.


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Logueo y Perforación Diamantina 3.4.2 PERFORACION A ROTOPERCUSION. El principio de este método se basa en la fragmentación de la roca por medio de los golpes que, generados por el martillo, se transmiten a la herramienta perforadora (broca) ubicada en el fondo del sondeo en contacto con la roca, bien directamente entre ambos o a través de un varillaje que los une sólidamente. Estas perforadoras aunque de percusión, obligan a girar la broca en el sentido horario cuando percuten, con objeto de repartir el impacto en toda la superficie de arranque en el fondo del sondeo y favorecer la evacuación de los detritus, por lo que su acción es rotopercutiva. La perforación a roto percusión se basa en la combinación de las siguientes acciones. Percusión los impactos producidos por el golpeo de un pistón sobre un cabezal en el martillo originan unas ondas de choque que se transmiten a la roca a través del varillaje o directamente. Rotación con este movimiento se hace girar la broca para que los impactos se produzcan sobre la roca en distintas posiciones. Se favorece la eliminación de detritus. Empuje para mantener en contacto la broca con la roca que se quiere perforar, se ejerce un empuje sobre el varillaje o sarta de perforación. Barrido para evacuar el detritus de perforación del fondo del sondeo se procede a su barrido con un fluido a presión que puede ser aire, agua, o agua con aditivos espumantes. Los equipos rotopercutivos se clasifican en dos grupos según donde este situado el martillo generador de impactos. PERFORACION A ROTOPERCUSION CON MARTILLO EN CABEZA. En estas perforadoras dos de las acciones básicas, rotación y percusión se producen fuera del sondeo, transmitiéndose a través del varillaje hasta la broca de perforación. Los martillos externos pueden ser de accionamiento neumático o hidráulico. El movimiento de rotación se puede producir con un dispositivo en el propio martillo o con un motor adicional. PERFORACION A ROTOPERCUSION CON MARTILLO EN FONDO. EL martillo colocado en el fondo del pozo, realiza la percusión directamente sobre la broca de perforación. La rotación se efectúa en el exterior del barreno por medio de un motor, transmitiéndose por el varillaje a la broca. El accionamiento del martillo es neumático, mientras que el motor de rotación puede ser neumático o hidráulico. Este método de perforación se utiliza para atravesar materiales duros y muy duros, con amplia gama de diámetros.

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Logueo y Perforación Diamantina 3.4.2.1 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA PERFORACION ROTOPERCUTIVA. VENTAJAS • Es aplicable a todos los tipos de rocas, blandas o duras, aunque están indicados para las duras. • La gama de diámetros de perforación es amplia (20 mm a 250mm). • Los equipos de perforación son versátiles y tienen gran movilidad. • Necesitan un solo hombre para su manejo y operación. • El mantenimiento es fácil y rápido. • El precio de adquisición no es elevado. DESVENTAJAS Necesitan un compresor externo, lo que a veces complica el traslado y operación de los equipos. Se obtienen muestras en forma de detritus, lo que tiene el riesgo de que el material de distintas procedencias llegue a la superficie mesclada durante su ascensión por el anular. Esto da lugar a la toma de muestras de mediana calidad. Los sondeos de percusión-rotación son realizados con un martillo accionado neumáticamente, al que se le imprime un movimiento vertical y rotacional. La herramienta (martillo) suele ser carburo de tungsteno, permiten diámetros de hasta 20 cm, y pueden penetrar hasta unos 200 m. Dependiendo del tipo de roca, se pueden perforar hasta unos 100-150 m en unas 8 horas. Si bien su coste es bajo (comparado con la de recuperación de testigo), la información geológica que entrega es pobre, ya que ésta consiste tan solo en la gravilla (cuttings) que sube por las paredes de la perforación a medida que se inyecta aire a presión por las varillas (rods). Su principal uso es para la determinación de leyes. Otro problema que presentan es la contaminación: los materiales que ascienden se pueden contaminar con otros, de tramos superiores, que han caído por efectos del movimiento de la varillas:


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Logueo y Perforación Diamantina Percusión-rotación (down-the-hole: DDH). Observe como se inyecta aire a presión (flechas descendentes) por las varillas (rods). Al llegar al fondo, el aire transporta en suspensión hacia arriba (flechas ascendentes) al material desmenuzado (cuttings) que se encuentra en el fondo de la perforación. 3.4.3 PERFORACION ROTATIVA La perforación rotativa se basa en la acción sobre el fondo del sondeo de un útil (broca) que presionado contra aquel, gira sobre su eje, movido por el varillaje que a su vez es gobernado desde la superficie por un sistema de elevación, empuje y rotación. Las perforadoras rotativas, por tanto están constituidas en esencia por una fuente de energía colocada en el exterior, una batería de tubos conectados en serie, que transmiten el empuje y la rotación y conducen el fluido de barrido al fondo, y una broca perforadora que puede ser de tres tipos: trépanos, tríconos y coronas. El método de perforación a rotación se utiliza para perforar cualquier tipo de roca dependiendo de la potencia del equipo y del tipo de broca de perforación. Rocas blandas: trepano de widia. Rocas de dureza media: trepano de placas PDC y tricono. Rocas duras: trepano de diamantes.

-

Este sistema de perforación es el único que permite obtener un testigo continuo de la roca atravesada en rocas blandas a muy duras. La perforación rotativa se utiliza muy frecuentemente en prospección minera, hidrogeológica, control de leyes, etc. 3.4.3.1 COMPOSICION DE UN EQUIPO DE PERFORACION ROTATIVA. Los equipos para perforación rotativa tienen una composición general bastante parecida a la de los rotopercutivos, en general constan de los siguientes elementos. a)

Un chasis o bastidor sobre el cual van montados la fuente de energía, de cabina de mando, las gatas de nivelación y principales sistemas de accionamiento (rotación, elevación, y empuje, mástil y cambiador de barras de impulsores del sistema de barrido.). El conjunto puede ir montado sobre cadenas, sobre camión, sobre patines o ser estático.

b)

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El sistema de rotación es el encargado d hacer girar el varillaje y de transmitir el par de rotación a la boca de perforación enroscada a aquel en el fondo del pozo. Va montado sobre un mástil apoyado en el chasis o en la base de la torre de perforación, y puede ser de cuatro tipos. - Sistema directo - Mesa de rotación - Falsa barra Kelly - Husillo y engranajes cónicos Saber, Saber hacer, Saber ser

Logueo y Perforación Diamantina c)

Mástil, torre, trípode y cambiador de barras. El mástil es la estructura que soporta los sistemas de rotación, de empuje y elevación y de cambio de varillas. Por su resistencia y ligereza se construyen reticulares, en celosía o en vigas.

En los equipos pequeños y medianos es de una sola pieza y abatible para facilitar el transporte sobre un chasis móvil. Las torres son estructuras estáticas de base cuadrada, construidas con vigas metálicas en celosía. Están indicadas para la perforación de sondeos pesados. Sus dimensiones dependen de la profundidad que deba alcanzar el sondeo, llegando a casi 60 m de altura. Las torres se erigen pieza a pieza, partiendo de la base, lo que conlleva elevados tiempos de montaje. d)

El varillaje transmite el empuje y la rotación a la broca de perforación. Además, traslada por su interior el fluido de barrido al fondo del sondeo.

En el sistema con extracción de testigo acoge el tubo sacatestigo o permite el ascenso del testigo por su interior en el método wireline. El varillaje consta de una serie de elementos variados, unidos unos a otros por roscas, cada uno de los cuales tiene su propia misión. Cuanto más profundo y complejo es el sondeo, mayor tipo y número de estos elementos incorpora. Las varillas trabajan a tracción y a compresión y están sometidas al par de rotación. Por ello padecen esfuerzos y roces contra las paredes del pozo, y su desgaste es elevado. Pueden pandearse o curvarse. Las varillas de uso más corriente tienen diámetros exteriores comprendidos entre 42 y 89 mm su longitud es de 1.5 a 3m. A fin de mantener el sondeo en condiciones de equilibrio dinámico pueden colocarse encima de la boca uno o varios estabilizadores, bien directamente sobre ella o intercalados entre las varillas inferiores, tienen por misión hacer que el tricono gire correctamente en el eje del sondeo e impedir que se produzca la oscilación y pandeo del varillaje. Con ello se consigue eliminar en gran medida la desviación del pozo, se mejora la velocidad de penetración y se alarga la vida de la broca. Cuando se perforan rocas duras, a continuación de la broca se intercala un amortiguador que tiene por objeto absorber las vibraciones e impactos que se produzcan durante la perforación, sin que afecten a la sarta. e) Brocas de perforación El sistema de perforación a rotación permite la utilización de distintos tipos de brocas, que funcionan de manera muy distinta. Son las siguientes:


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Logueo y Perforación Diamantina Trépanos de widia. Son herramientas que arrancan la roca por corte. Actualmente han sido desplazadas por otras bocas más efectivas a la perforación de rocas blandas y poco abrasivas, en diámetros pequeños y medios, que constituye su campo de actuación hoy día. En 1925 el alemán Osram descubrió una sustancia cuya dureza (9- 9.3 en la escala de Mohs) solamente era sobrepasada por el diamante (10) y de allí viene el nombre de widia (wiediamant, como el diamante). Está compuesta por carburo de tunghsteno, ocasionalmente con un 10% de cobalto para aumentar la resistencia al choque. Triconos . Son uno de los tipos de brocas más utilizados como consecuencia del elevado desarrollo que han alcanzado debido a su empleo generalizado en perforaciones petrolíferas, sondeos de investigación y barrenos mineros. El tricono está formado por tres conos dotados de dientes o insertos, dispuestos en un cuerpo metálico, o cabeza, con sus ejes de simetría convergentes hacia el centro del mismo. Al girar el cuerpo del tricono con la sarta, los conos ruedan en el fondo del pozo y con sus dientes deshacen la roca. El tricono está constituido y funciona en dos formas distintas, según que la roca sea blanda o dura. La perforación con triconos se basa en la combinación de las siguientes acciones. -

Indentacion: los dientes o insertos del tricono penetran en el terreno debido al empuje sobre el mismo. Equivalente en la práctica, a una trituración.

-

Corte: se produce debido al movimiento lateral de desgaste de los conos al girar deslizando sobre el fondo, la acción de corte propiamente dicha solo tiene lugar en materiales blandos, ya que en los terrenos duros lo que ocurre es una combinación compleja de trituración y cizalladura debido al movimiento relativo de los conos.

-

Coronas de widia. S e denominan coronas a unas herramientas de perforación formadas por un tubo corto de acero que en uno de los extremos lleva la rosca que la une al varillaje y en el otro los elementos cortantes dispuestos en el filo y en las bandas de las paredes inferior y exterior inmediatas. Al ser el corte de la roca anular (solo corta el filo), queda una columna central sin romper que es extraída (testigo continuo). La naturaleza de los elementos de corte ha dado lugar a dos tipos de coronas: las de widia y las de diamantes. Durante la perforación los prismas de widia se desgastan y hay que afilarlos periódicamente, estas coronas se deben utilizar en terrenos blandos o semiduros, nunca en terrenos abrasivos, para estos es preferible emplear coronas de diamantes. Coronas de diamantes. Son coronas en las que el filo está formado por pequeños diamantes que constituyen los elementos cortantes.

-

El diamante está formado por carbono cristalizado que tiene la dureza más grande que se conoce.

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Logueo y Perforación Diamantina Esta propiedad, junto a su elevada conductividad del calor y el bajo coeficiente de fricción, dan lugar a que el diamante sea un material muy adecuado de corte en las brocas de perforación. Las coronas de diamantes están formadas por dos partes: el cuerpo y la matriz. El cuerpo es el tubo de acero que lleva la rosca. La matriz es la parte que efectúa el corte, donde van alojados los diamantes. 3.4.3.2 SISTEMAS DE PERFORACION Las variables que intervienen en la perforación rotativa son las siguientes. El empuje sobre la boca de perforación: debe ser suficiente para sobrepasar la resistencia a la compresión de la roca, pero no debe ser excesivo para evitar la rotura de la boca. La velocidad de rotación: la velocidad de penetración aumenta linealmente con la de rotación hasta un límite impuesto por la evacuación del detritus. El desgaste de la boca: debe ser el adecuado a la roca perforada. El diámetro del sondeo: a empuje y velocidad de rotación constantes, la velocidad de penetración es inversamente proporcional al cuadrado del diámetro del pozo. El caudal del fluido de barrido: debe calcularse de modo que el fluido cumpla las funciones que tiene encomendadas. Características de la roca a perforar: su naturaleza depende la boca de perforación. Diámetro del varillaje: Influye en las dimensiones del espacio anular por el que ascienden los ripios. La composición del fluido de barrido: va a depender en gran medida que el sondeo se desarrolle sin problemas. Tipo de muestras deseadas: condicionan la selección de maquinas testigueras o a destroza. Eficiencia del operador: es básica para la buena marcha de la perforación. 3.4.3.3 Perforación con recuperación de Testigo. (Perforación diamantina). Los sondeos con recuperación de testigo son caros pero proporcionan gran información geológica. La herramienta de corte es un tubo hueco con una corona de diamante en la cabeza, siendo los diámetros más comunes: 2.17 - 6.35 cm. Se pueden perforar hasta 10 m por hora. La herramienta gira y corta un testigo de roca (testigo) a medida que profundiza. Dicho cilindro de roca queda contenido dentro del tubo portatestigo. A medida que se profundiza, se van agregando varillas al sistema. El problema es que cuando el portatestigo está lleno (3 m), hay que retirar el varillaje que se ha ido agregando progresivamente. Cuando se han perforado muchos metros, por ejemplo, más de 100, toma tiempo recuperar el tubo portatestigo, y recordemos, el tiempo es dinero. Para remediar esto se puede utilizar un tubo portatestigo Saber, Saber hacer, Saber ser

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Logueo y Perforación Diamantina conectado con un cable a superficie (wireline core barrel), pero en ese caso, el diámetro del testigo será inferior.

Esquema del tubo portatestigo.

La perforación rotativa con extracción de testigo es un sistema diseñado especialmente para la investigación minera porque permite la extracción de unos cilindros de roca, llamados testigo, con los cuales se puede confeccionar la serie estratigráfica o litológica del yacimiento y analizar el mineral o roca encajante. La broca utilizada es la corona, con filo de widia o de diamante, la primera es apropiada para rocas blandas, mientras que la segunda es aplicable a cualquier tipo de ellas.

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Logueo y Perforación Diamantina La profundidad alcanzable y el diámetro de perforación están relacionados entre sí, de modo que una misma sonda puede realizar un sondeo corto con un diámetro grande y, a la inversa, un sondeo largo con menor diámetro. Cuando mayor sea el diámetro mejor es, en términos generales, la recuperación de testigos aunque esta recuperación puede ser escasa en algunos materiales blandos, fracturados, friables, etc. La perforación de la roca se realiza cuando se empuja la corona contra ella, con movimiento rotativo, y el filo va creando un canal circular cada vez más profundo. Al profundizar la corona se va formando un cilindro de roca, denominado testigo, que entra en un tubo especial (sacatestigo) colocado a continuación de la corona, en el interior del varillaje. Las sondas van montadas sobre patines, en chasis autopropulsados sobre cadenas o ruedas, y sobre camiones. Todos los montajes permiten perforar sondeos inclinados. El giro del varillaje se realiza por los sistemas directo y de husillo. El fluido de barrido normal es agua, pero también se usa lodo de polímeros y, raramente, aire comprimido en sondeos poco profundos con corona de widia. El tubo sacatestigo es el tubo que recoge el testigo a medida que está siendo producido por la corona. Va unido a esta y tiene su mismo diámetro interior. El extremo superior se enrosca en el varillaje mediante una pieza denominada cabeza. Sus longitudes son variables de 0.5 a 3.0 m. Cuando el tubo portatestigo llega a la superficie se saca el testigo abriéndolo longitudinalmente o, si es de una pieza tubular, dando unos golpes para que salga a una canaleta en donde se lava para eliminar restos de lodo. De aquí se lleva a unas cajas portatestigo especiales en donde queda depositado para su estudio y almacenamiento Los saca testigos pueden ser de varios tipos. Sencillo Tiene el diámetro interior ligeramente mayor que el testigo y el fluido circula por este anular, el tubo gira con la corona mientras que el testigo permanece fijo por lo que no es apto para materiales blandos que se desmoronan, solo es bueno para materiales duros. Doble fijo, Tiene paredes dobles concéntricas separadas lo suficiente para que pase el fluido. El testigo entra al tubo interior sin estar en contacto con el fluido y permanece sin girar mientras que el tubo lo hace solidario con la corona, no sirve para materiales blandos. Doble giratorio. E s similar al tubo doble fijo pero tiene el tubo interior montado sobre rodamientos a bolas que lo mantienen inmóvil con el testigo dentro, mientras el tubo exterior gira con la corona, de esta forma el testigo queda protegido y no entra en contacto con el lodo salvo en la parte inferior. Los tubos sacatestigos se deben extraer cuando están a punto de colmatarse de testigo. Con los tubos más utilizados, esto ocurre cada tres metros perforados aprox.


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Logueo y Perforación Diamantina En 1950 se invento el tubo con cable o wire line. Para utilizarlo la sarta debe estar constituida por una tubería de diámetro ligeramente superior al del tubo sacatestigo, y ligeramente inferior al de perforación. El funcionamiento del dispositivo es sencillo : cuando se quiere sacar el testigo, se quita la giratoria y se introduce un cable por el interior del varillaje provisto de un gancho pescador que, al llegar encima de la cabeza del sacatestigo, la pesca, a continuación se tira hacia arriba y se extrae el tubo con el testigo. Este tubo tiene longitudes promedio 3m, la velocidad ascensional es de 60 a 100 m/min. 3.4.3.4 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA PERFORACION ROTATIVA. Las ventajas que ofrece este sistema de perforación en la actualidad es que se cuenta con maquinaria para todo tipo de proyecto (zonas poco accesibles, interior mina) y cada día son más usados debido a que se pueden encontrar en sky y montados en camiones y ofrecen las siguientes ventajas. Las ventajas de este método son, Obtención más rápida del testigo al eliminar maniobras. Menor desgaste del varillaje y del equipo de elevación al reducirse el número de maniobras. Se pueden emplear bombas más pequeñas al reducirse el anular. Es adaptable a todo tipo de terreno Es insustituible en la realización de sondeos largos, de varios miles de metros de longitud. Los equipos son muy versátiles y pueden ser estáticos o llegar a tener gran movilidad. Las brocas de perforación están muy diversificadas, con una amplia gama de tipos y diámetros. El trabajo es silencioso comparado con otros métodos. La velocidad de penetración es buena en rocas de dureza baja a media. Posibilidad de obtener muestras de ripios y de testigo. Las de testigo son de mejor calidad posible. Posibilidad de efectuar perforación dirigida para acceder a objetivos verticales

inalcanzables con sondeos

Las Desventajas son los siguientes: La perforación es muy sensible a la pérdida del fluido de barrido en el pozo. La velocidad de avance depende muy fuertemente del desgaste de la broca, sobre todo en los triconos. La velocidad de penetración es menor que en otros sistemas, especialmente en rocas duras. Algunos tipos de brocas son muy caros (diamantes). La duración de las brocas puede ser pequeña cuando se perforan rocas muy duras. Los equipos pesados son muy caros y laboriosos de montar. Los sondeos largos pueden desviarse inadvertidamente El diámetro del testigo es, en promedio, un 70% del convencional para el mismo diámetro del pozo 3.4.3.5 PERFORACION CON CIRCULACION INVERSA. Todos los métodos de perforación comentados funcionan con circulación normal, es decir, con el fluido de barrido entrando por el varillaje y saliendo por el anular del pozo. Sin embargo, en prospección minera estos métodos tienen el inconveniente de que:

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Logueo y Perforación Diamantina -

Frecuentemente los ripios llegan a la superficie contaminados por arrastre de material de las paredes del pozo. La recuperación de testigo en terrenos poco consolidados es baja. Se atraviesan con dificultad los lugares con cavernas o minados subterráneos por la pérdida de fluido de barrido.

Para solventar estas cuestiones se puede utilizar la perforación con circulación inversa que consiste en hacer que el fluido de barrido siga un recorrido inverso normal, es decir, bajando por el anular entre la pared del pozo y el varillaje, entrando en la sarta por los orificios de la broca de perforación, y subiendo hasta la superficie por el interior del varillaje. El sistema permite obtener tanto ripios de perforación como testigo continuo. Existen tres métodos para establecer la circulación inversa: Por depresión creada en la cabeza del varillaje. Por inyección forzada del fluido de barrido. Por inyección forzada del fluido a través de varillaje de doble pared. Los dos primeros presentan limitación de la profundidad que alcanzan (unos 100m), problemas en el sellado del anular o no resuelven los problemas de contaminación de los ripios, por lo que el más utilizado, es el tercero. EL METODO DE INYECCION FORZADA DEL FLUIDO A TRAVEZ DE VARILLAJE DE DOBLE PARED PRESENTA DOS VARIANTES QUE DEPENDEN DEL FLUIDO DE BARRIDO UTILIZADO. Perforación con Inyección de aire Consiste en hacer bajar el fluido de barrido, en este caso aire comprimido, por el anular existente entre los dos tubos que forman el varillaje de donde pasa al tubo interior a través de la boca arrastrando el detritus o el testigo. El aire no entra en contacto con las paredes del pozo más que en la parte inferior del mismo. Las herramientas de perforación utilizables son triconos, bocas de botones, botones en martillo en fondo, trépanos trialetas y coronas. Todas ellas se caracterizan por tener un orificio de grandes dimensiones para el paso de los detritus y el fluido de barrido. La aplicación de cada una de ellas depende de la dureza de la roca: triconos, coronas y trialetas en durezas bajas a medias, materiales fracturados o poco consolidados. El varillaje debe tener un gran diámetro interior y, por lo tanto exterior, al ser doble, lo que, por otro lado, tiene la ventaja de estabilizar el pozo. En la obtención de testigo, la roca sube por el tubo interior y no es necesaria la extracción de la sarta. El método es recomendable para rocas blandas. Cuando se quieren obtener ripios se alcanzan velocidad3es de perforación elevadas en formaciones medias a duras, eliminando los tres problemas de la circulación normal. por ello este dispositivo se utiliza cada vez Saber, Saber hacer, Saber ser

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Logueo y Perforación Diamantina más en la prospección minera. La velocidad ascensional de los ripios es de dos a cuatro veces la de perforación por el sistema normal. Perforación con inyección de aire en agua En esta variante, el pozo está lleno de agua que llega a él desde una balsa de gran capacidad (3 veces el volumen final del sondeo) SITUADA EN SUPERFICIE, ESTA AGUA CONSTITUYE EL FLUIDO DE BARRIDO Y, PARA HACERLA ASCENDER CON LOS DETRITUS, SE RECURRE A INYECTAR AIRE COMPRIMIDO EN EL TUBO INTERIOR. De esta forma el agua contenida en dicho tubo se carga de aire en forma de burbujas que la aligeran y la obligan a ascender. El aire se introduce en el tubo interior a una determinada profundidad, bajándolo por el anular del doble varillaje, entre un tubo exterior y el tubo interior por el que asciende el fluido. Se establece, así una corriente de agua limpia descendente desde la balsa que circula entre las paredes del pozo y el tubo exterior, entra al varillaje por la boca arrastrando los detritus y asciende por dentro del tubo interior. 3.4.3.6 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA PERFORACION CON CIRCULACION INVERSA. LAS VENTAJAS SON: -

Velocidad de perforación alta. Elevada velocidad de evacuación de detritus. En la perforación con obtención de testigo se ahorra tiempo al no tener que subir la sarta. El elevado diámetro de las varillas contribuye a estabilizar el pozo. Las muestras recogidas están poco o nada contaminadas con material de las paredes del sondeo.

LAS DESVETAJAS SON: -

Los equipos son caros. Si se producen colapsos en el pozo todo el material hundido debe pasar a través de la boca de perforación para subir por el interior de varillaje. Normalmente la broca deberá triturar estos fragmentos por lo que su desgaste aumentara. Los desbloqueos de la sarta tras derrumbes en el pozo son difíciles de solucionar. En perforación con agua es necesario disponer de grandes reservas de esta para hacer frente a perdidas en materiales fisurados o muy permeables. Cuando el terreno es muy duro o existen cantos rodados superiores a 150 mm de diámetro, la circulación inversa funciona mal. La profundidad del sondeo está limitada por la capacidad del compresor.

-

Los sondeos por aire reverso El sistema permite la recuperación de cuttings por inyección de aire o agua a través de un sistema de pared doble, que evita los problemas de contaminación que se producen en el sistema percusión-rotación. Son de gran velocidad y en algunos casos pueden ser implementados como sistemas duales RC/DDH

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. Aire reverso. Note como el aire/agua entra por un sistema interno de doble pared (flechas descendentes) y regresa con los cuttings a superficie por el interior (flechas ascendentes), lo que evita la contaminación que suele producirse en el sistema percusión-rotación.


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DESCRIPCION Y CARACTERISTICAS DE LA MAQUINA PERFORADORA

En la actualidad se cuenta en el mercado con maquinarias puramente hidráulicas como es el caso de las MAQUINAS CS-3000 ACKER cuya capacidad detallamos Capacidad máxima de profundidades está sujeto al tipo de tubería a utilizarse estas maquinas pueden llegar a. Línea HX PROFUNDIDAD MAXIMA 900 m. Línea NX PROFUNDIDAD MAXIMA 1200 m. Línea BX PROFUNDIDAD MAXIMA 1700 m. ESTAS PROFUNDIDADES ESTAN SUJETAS AL TIPO DE TERRENO MOTOR CUMINS C8-3 CAPACIDAD DE MOTOR 260 HPF CAPACIDAD DE TORQUE EN FUNCION BOMBA HIDRAULICA VELOCIDAD RPM CABEZAL 1. 3500 PIES X LIBRA 2. 1680 PIES X LIBRA 3. 910 PIES X LIBRA 4 530 PIES X LIBRA

0 - 180 0 - 380 0 - 700 0 – 1300

BOMBA 435 ACCIONADO CON MOTOR HIDRAULICO • ALTA : 35 GPM • BAJA : 15 GPM WINCHE PRINCIPAL ACCIONADO CON MOTOR HIDRAULICO CON CAPACIDAD DE LEVANTE DE 32,000 LIBRAS

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METODOLOGIA Y TECNICAS DE PERFORACION

En el proceso de la perforación se parte primeramente por la asignación de una plataforma, ubicación seleccionado por los geólogos del proyecto estos establecen la inclinación y profundidades programadas así como la nomenclatura del taladro posteriormente se traslada la maquina al punto y se inicia la instalación del equipo. Podemos definir la perforación diamantina como un proceso en el que interviene un sistema de rotación hidráulica conformado por todos los componentes como son Broca, Reaming, shell Core Barel. Tubo interior así mismo interviene los lodos de perforación indicado de acuerdo a las necesidades del terreno, todos estos elementos contribuyen a la obtención de la muestra o core en forma cilíndrica, El sistema de rotación es usado para efectuar el corte de la roca con ayuda de la broca posteriormente el core es introducido en el tubo interior que se encuentra dentro del core barel y cuando este se llena o queda bloqueado por las condiciones del terreno es sacado a superficie con la ayuda de un cable de 1/4. wire line accionado por una bomba hidráulica (motorin) posteriormente la muestra es extraída del tubo interior con un botador de muestra hidráulico que se conecta al tubo interior y es accionado por la bomba de lodo al aumentar presión desaloja la muestra a la canaleta posterior a esto es recogido a los porta testigos (cajas de madera, cartón, etc.) indicando su profundidad y la corrida perforada. De todo esto se lleva un control.


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TIPO DE BROCAS UTILIZADOS EN LA PERFORACION

6.1 BROCA IMPREGNADA CARACTERISTICAS • Se adecuan mejor para formaciones duras y fracturadas. • Son las más utilizadas en mayor proposición hoy en día • La abrasividad de la formación es una variable crítica cuando se selecciona. • Su clasificación es por números o colores. • Consideraciones para su selección 1. Abrasividad 2. Dureza 3. Estabilidad Las formaciones típicas son Dolomita, Granito, Taconita, Riolita, Cuarzo chert etc. • Otras consideraciones deberán ser el rendimiento versus el avance, en algunos casos se deberá sacrificar uno por otro. Las brocas impregnadas son las más populares en la industria de hoy en día. Estas se adecuan mejor para formaciones duras compactas o fracturadas. Pueden ser usadas numerosas combinaciones de diamantes y matriz pero esto dependerá de la dureza y abrasividad de la formación así como la de su mezcla. La abrasividad de la formación es una variable critica a considerar cuando se desea seleccionar una broca apropiada, Elegir una broca impregnada es como elegir un papel de lija adecuado. En ambos casos el grano y la abrasividad deberán ser considerados antes de la aplicación del producto. Se sugiere el uso de brocas de matriz suave y baja concentración de diamantes al encontrar formaciones muy duras. Al perforarse formaciones suaves y muy abrasivas se obtienen mejores resultados usando brocas de matriz dura y alta concentración de diamantes. La broca de matriz dura y alta concentración de diamantes tiene generalmente mayor duración pero cortan mas lentamente, para penetraciones rápidas seleccione una broca de matriz suave pero se considerara que en muchos casos se sacrificara el rendimiento de la broca. En taladros de gran profundidad utilizando un sistema wireline muchos perforistas prefieren usar brocas de matriz dura ya que ellos prefieren mantener la broca por mucho más tiempo para evitar extraer la tubería. Considerar la profundidad del taladro los perforistas deben determinar que es más importante. El rendimiento de la broca o el avance, en la mayoría de los casos se tendrá que sacrificar una de ellos. Las brocas impregnadas se pueden usar en casi todas las perforaciones excepto cuando se encuentran formaciones suaves y pegajosas. Las brocas impregnadas no son capaces de limpiarse así mismo o desgastar la suficiente matriz para exponer nuevas filas de diamante en las áreas suaves y no abrasivas.

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Logueo y Perforación Diamantina 6.2 BROCA DE INSERCION SUPERFICIAL CARACTERISTICAS • Adecuadas para formaciones suaves o medianamente duras. • Si la dureza de la roca es mayor de 6 en la escala de Mohs seleccionar una broca impregnada. • Tienden a mantenerse limpias y no empastarse. • A mayor dureza de la roca, mas pequeño el diamante. • Tipos de rocas – carbón de piedra, arcillas, piedra arenisca, caliza, esquistos, dolomía y granito de dureza media. • Para formaciones suaves y arcillosas se recomienda descarga frontal. • Las usadas son de -10,15 y 25 ppq. • Variables adicionales 1. 2.

tamaño de la perforadora La experiencia del operador

Las brocas de inserción superficial son las más adecuadas para perforar formaciones suaves, tal es el caso donde se presenta horizontes de arcilla en una formación de roca dura en estos casos donde se deberá de usar este tipo de brocas Ya que estos tienden a mantenerse siempre limpios, mientras que las brocas impregnadas tiende a empastarse las vías de salida de fluido. En áreas suaves y arcillosas se tendrá mejor recuperación de la muestra con una broca de tipo descarga frontal. En este tipo de brocas el fluido es dirigido hacia puertos en la cara mediante el uso de una zapata piloto de tubo interior. La zapata piloto de tubo interior dirige el fluido hacia fuera de la cara de la broca (puertos). Utilizando esta broca, muy poco del fluido está en contacto con la muestra lo que ayuda a asegurar una máxima recuperación de testigos. En una broca de descarga estándar el fluido es dirigido hacia las vías de agua del diámetro interior y tiene contacto con la muestra. En formaciones muy suaves la muestra puede ser fácilmente lavada cuando se usa una broca de descarga estándar, pero puede ser corregido muy fácilmente con una broca de descarga frontal. La mayoría de fabricantes han diseñado brocas impregnadas de descarga frontal que trabajan muy bien cuando las formaciones cambian frecuentemente de tipo de rocas (de arcilla a cuarzo duro fracturado). 1.

TIPO DE BROCAS DIAMANTINAS

Broca de inserción superficial • Adecuada para formaciones suaves a medianamente duras. • Si la dureza de la roca es mayor que 6 Mohs, seleccionar una broca impregnada. • Tienden a mantenerse limpias y a no empastarse. • A mayor dureza de la roca, más pequeño el diamante • Tipos de rocas- carbón de piedra, arcilla esquistosa, piedra arenisca • piedra sedimentaria, piedra caliza, esquistos, dolomitas y granito de dureza media. • Para formaciones suaves y arcillosas se recomienda descarga frontal Las más usadas son – 10,15 y 25 ppq. • Las brocas de 40 y 60 ppq están siendo reemplazadas por impregnadas. Saber, Saber hacer, Saber ser

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Logueo y Perforación Diamantina •

Variables adicionales. a) El tamaño de la perforadora. b) La experiencia del operador.

Broca impregnada • Se adecuan mejor para formaciones duras y fracturadas. • Son las más utilizadas hoy en día. • La abrasividad de la formación es una variable crítica cuando se selecciona. • Su clasificación es por colores o números. • Consideraciones para su selección. a) Abrasividad. b) Dureza. c) Estabilidad. • Las formaciones típicas son. Dolomita, granito, taconita, riolita, cuarzo, chert, etc. Otras consideraciones deberá ser el rendimiento versus el avance. En algunos casos se debe sacrificar uno por otro. 6.3 SELECCIÓN DE BROCAS. TIPO FORMACION Muy suave Suave Suave a media Media Media a dura Dura Dura a ultra dura Ultra dura

DE DUREZA MOHS

5 y menor 4a6 4a6 5a7 5.5 a 6.5 6a7 7a8 7a9

BROCA IMPREGNADA

Verde (2) Gris (4) Negra (6) Purpura (7) Mágnum (8) Oro (9) Mágnum Plus (10)

BROCA DIAMANTE EXPUESTO 10 a 15 ppq 15 a 25 ppq 15 a 25 ppq 25 a 40 ppq 40 a 60 ppq 60 a 80 ppq

DE

Recomendaciones Broca de inserción superficial. Roca suave diamantina grande, roca dura diamante pequeño Broca impregnada Roca suave matriz dura, Roca dura matriz suave. 6.4 PARAMETROS DE OPERACIÓN DE LAS BROCAS DIAMANTINAS Una de las preguntas más frecuentes a cerca de las brocas diamantinas es. Como debo operar la broca. Todo esto está relacionado con. • RPM. Revoluciones • Peso de la Broca. • Fluidos de perforación.

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Logueo y Perforación Diamantina Se sugiere algunas normas flexibles que pueden ser de mucha ayuda al operador cuando utiliza una broca diamantina. No existe ninguna fórmula mágica para utilizar una broca debido a las muchas variables que son propias del lugar de operación. Como por ejemplo las diferentes formaciones de la roca, tamaño y condiciones de la maquina, etc. e incluso la experiencia de los perforistas. Las dos clases de brocas diamantinas se operan con diferentes parámetros utilizando estos parámetros antes mencionados el operador podrá maximizar el uso de la broca (los dos principales factores para un uso satisfactorio de una broca son. 1.- Hacer corresponder el tipo de broca adecuada para la formación. 2.- Su uso correcto. 6.4.1 PARAMETROS DE OPERACIÓN DE BROCAS DE INSERCION SUPERFICIAL El cuadro que sigue muestra los parámetros de operación que se sugiere para las brocas de inserción superficial cuadro es para brocas de 25 a 40 ppq. Pero puede ser utilizada esta guía para todos los demás tamaños de diamantes en brocas de inserción superficial. ROCA SUAVE DURA SUAVE DURA

DESCRIPCION DE LA BROCA NX HX

RPM MIN. 200 100 100 100

MAX. 600 500 400 250

PESO EN BROCA 4500 7500 5500 9500

LA GMP APROX. 10 12

Las brocas de inserción superficial se usan normalmente con velocidades de rotación baja a media (de 200 a 500 RPM promedio) usar una broca a altas RPM puede causar que la broca se pula y en muchos casos incrementara las vibraciones. El uso de muy altas RPM causa el desgaste prematuro del diámetro exterior de la broca, incrementando las RPM aumentara temporalmente la Velocidad de penetración, pero dicho incremento acelerara el cambio de broca debido a que este empieza a pulirse. El peso apropiado a aplicarse sobre una broca de inserción superficial dependerá de la formación que se está perforando y el tamaño de diamante en la broca. Las brocas de diamantes grandes son generalmente más fuertes y durables que las brocas de diamantes pequeños debido a que los diamantes grandes tienen mayor resistencia a los golpes pero no trabajan bien en terrenos compactos y duras. En este tipo de formaciones el peso sobre los diamantes péquenos sean más practicas y pueden trabajar fácilmente estas formaciones con menos peso sobre la broca. Como regla, las brocas de inserción superficial serán rotadas con bajo a medio RPM y un peso sobre la broca moderadamente alto.


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Logueo y Perforación Diamantina El balance entre los RPM y el peso sobre la broca es muy importante, porque, si las RPM se incrementan el peso de la broca deberá incrementarse para evitar el pulimiento.

TAMAÑO

E A B N H P

REVOLUCIONES (RPM) TERRENO SUAVE 500 380 300 250 200 150

TERRENO DURO 1750 1500 1200 900 700 550

FUERZA ( IBS) TERRENO SUAVE 1500 1800 2000 3000 5000 6500

FLUIDO ( GPM) TERRENO DURO 2500 3000 3500 5500 7500 10000

2A3 3A5 4A6 5A9 7 A 12 10 15

6.4.2 PARAMETROS DE OPERACIÓN DE BROCAS IMPREGNADAS Las brocas impregnadas normalmente, deben ser rotadas a altas RPM. El mayor inconveniente de girar a altas revoluciones es el incremento de las vibraciones, para esto se sugiere que las brocas deben de rotarse lo más rápido posible, con un mínimo de vibración. Cuanto más estable este la broca mejor será su rendimiento. Una vez que la vibración ocurre. Las RPM deberán ser reducidas e incrementar ligeramente el peso sobre la broca. La vibración reduce la eficiencia de corte de la broca, haciendo imposible la acción de corte de los diamantes la vibración es la mayor causa del desgaste prematuro de las brocas, pero esto puede ser superado aplicando los parámetros apropiados. Si el reducir las RPM y aumentar ligeramente el peso sobre las brocas no reduce la vibración es muy probable que uno de los tubos de perforación este torcido. La mejor manera de interpretar el término de peso sobre la broca es la fuerza con que el diamante se incrusta en la roca. Esta fuerza, junto con las vibraciones, son las fuerzas más destructivas para las brocas diamantinas. Excesivo peso sobre la broca fractura demasiado los diamantes y la matriz mientras que un peso ligero sobre la broca permitirá que los diamantes se pulan. Luego de alcanzar unas RPM ideales con vibraciones limitadas, trate de que la broca corte con solo el peso de la tubería, en muchas situaciones el peso de la tubería o parte de él, es suficiente para que la broca empiece a penetrar, el perforista incrementara el peso sobre la broca en pequeñas proporciones de solo 10 PSI. Cuando se ánade mas tubería el perforista deberá reducir el empuje para compensar el peso adicional de la tubería en el taladro. La mayoría de las brocas de matrices suaves contienen diamantes mas quebradizos y en muchos casos cortaran con un limitado peso sobre la broca. Las brocas de matriz dura, en la mayoría de los casos, contienen diamantes más resistentes y requieren mayor empuje para lograr la penetración de la broca. Las brocas de matriz dura normalmente tienen una alta concentración de diamantes por lo que se requiere incrementar el peso sobre la broca para que este corte.

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Logueo y Perforación Diamantina Dentro del taladro la broca debería auto afilarse si la broca no penetra con estos incrementos de pesos y otros parámetros y otros métodos de afilado fallen, entonces puede haberse hecho una mala elección de la broca versus el terreno. TAMAÑO

E A B N H P

REVOLUCIONES (RPM)

F UERZA ( IBS)

FLUIDO ( GPM)

TERRENO SUAVE

TERRENO DURO

TERRENO SUAVE

TERRENO DURO

1500 1250 1000 750 600 400

2500 2000 1700 1250 1000 800

1000 1800 2500 3600 4700 6000

1600 2700 3800 5400 7000 9000

2A4 3A6 5A7 7 A 11 11 A 15 15 20

6.5 DIAMETROS DE LAS BROCAS SIZE AQ BQ NQ HQ PQ BQ-3 NQ-3 HQ-3 PQ-3 AXC BXB NXB HXB BXB OVER NXB OVER HXB OVER

OD BIT

ID BIT

OD REAMER SHELL

NOMINAL 1,875’’ 2,345’’ 2,965’’ 3,763’’ 4,805’’ 2,345’’ 2,965’’ 3,763’’ 4,805’’ 1,890’’ 2,360’’ 2,980’’ 3,650’’ 2,440’’

TOLERANCE +- 0.005’’ +- 0.005’’ +- 0.005’’ +- 0.007’’ +- 0.010’’ +- 0.005’’ +- 0.005’’ +- 0.007’’ +- 0.010’’ -0.005’’ -0.005’’ -0.005’’ -0.005’’ -0.005’’

NOMINAL 1.062’’ 1.433’’ 1.875’’ 2.500’’ 3.345’’ 1.320’’ 1.775’’ 2.406’’ 3.270’’ 1.062’’ 1.432’’ 1.875’’ 2.400’’ 1.432’’

TOLERANCE

NOMINAL

TOLELANCE -0.010’’ -0.010’’ - 0.010’’ -0.014’’ -0.014”

-

0.005’’ 0.005’’ 0.005’’ 0.005’’ 0.005’’

1.890’’ 2.360’’ 2.980’’ 3.650’’ 2.440’’

+ 0.005’’ + 0.005’’ + 0.005’’ + 0.005’’ + 0.005’’

3,032’’

-0.005’’

1.875’’

- 0.005’’

3.032’’

+ 0.005’’

3,750’’

-0.005’’

2.400’’

- 0.005’’

3.750’’

+ 0.005’’


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Logueo y Perforación Diamantina Aunque la demanda de brocas de inserción superficial está decayendo, ellas aun pueden ser efectivas en costo en varias áreas. Las más usadas son las de 10, 15 y 25 partes por quilates para formaciones suaves a media dura. Es recomendable usar brocas de inserción superficial. Para áreas que se requieren diamantes más pequeños que 25 ppq. Deberá usarse una broca impregnada. Siempre existe excepciones para estas sugerencias, pero en muchos casos lo arriba indicado es un excelente principio a seguir. Algunas variables adicionales que deberán ser considerados son. Tamaño de la perforadora y de la experiencia del operador. La apropiada selección de brocas puede ser el factor principal en cualquier proyecto de perforación. En muchos casos, la broca apropiada será aquella que el perforista sienta más confianza al usarlo. Los fabricantes pueden sugerir varias brocas para diferentes formaciones y explicar sus ventajas y desventajas, pero el operador tiene que sentirse seguro con la broca que está usando. Tenga en mente. Las ventajas y desventajas de las dos clases de brocas diamantinas cuando seleccione una broca para una formación en particular. Asegúrese que esta sea una selección con la que el perforista se sentirá seguro. 6.6 CUIDADOS DE CARÁCTER TECNICO. Considerando que el core es el resultado más importante de la perforación es recomendable tomar las siguientes precauciones. •

Antes de empezar una nueva corrida, detenerse, limpiar el fondo del taladro y asegurarse de circular el lado apropiado de acuerdo a las necesidades del terreno. Bajar lentamente perforando para instalar la Broca y perforar aproximadamente entre 10 o 20 cm, antes de aplicar la velocidad normal de perforación. Debe haber un control continuo del peso de la broca y la presión del fluido de perforación Es muy común que la longitud de las corridas varié dependiendo de cómo se vaya presentado el terreno por ejemplo si se está perforando en un terreno suave no es conveniente perforar corridas largas porque se pierde la muestra. Los cambios de línea no son más que la reducción del diámetro con el que Se perfora normalmente el cambio de línea se da por las siguientes Razones: Cuando la maquina pierde potencia y no puede seguir profundizando debido al peso de la tubería y al torque. Cuando surgen problemas causados por el terreno mismo y urge la necesidad de cortar con mayor información se procede a revestir el taladro y realizar el cambio de línea (inicio línea HQ diámetro mayor se cambia a línea BQ diámetro menor).

• • •

• •

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FLUIDOS DE PERFORACION

Los fluidos de barrido nacieron de la necesidad de evacuar los ripios de perforación del fondo del sondeo pero actualmente, aparte de este, tienen bastantes más cometidos. Son emulsiones o suspensiones coloidales con las características propias de este tipo de mesclas. Están compuestos por combinaciones de sólidos, líquidos y gases, siendo clasificados por la constitución de la base continua. Los coloides son sustancias que, al disgregarse en un líquido, se dividen en partículas muy pequeñas. Las características de los coloides pueden modificarse severamente mediante la acción de agentes surfactantes que se depositen sobre la superficie de las partículas. Todos los fluidos de barrido deben reunir una serie de condiciones que hagan posible su manejo seguro, eficaz y económico, como son: -

Ser inocuos para las personas y el medio ambiente. No ser corrosivos. No afectar a la permeabilidad de las rocas atravesadas. Ser baratos.

7.1 DEFINICION.-Es una combinación de varios productos en agua, diseñados para su uso en las perforaciones de pozos. Cada tipo de producto desempeña una o más funciones. Una buena formulación asegurara que su función y rendimiento se consiga con cantidades mínimas de cada producto. Es así que se han diseñado diferentes sistemas de fluidos, ya que cada área en particular presenta problemáticas únicas y diferentes. Existe un respaldo constante de investigación por parte de nuestros laboratorios para asegurar la eficacia y calidad de nuestros productos. 7.2 PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DE PERFORACION. La utilidad de un fluido de barrido depende de sus propiedades, las cuales deben ser controladas y mantenidas o modificadas, de acuerdo con las necesidades. Las más importantes son las siguientes: La Densidad de un lodo juega un papel importante por su influencia en los distintos aspectos del sondeo, y debe tomar valores apropiados al fin perseguido. Si es alta, la presión que ejerce sobre las paredes del

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Logueo y Perforación Diamantina pozo es grande y evita su desplome. También contrarresta la entrada de fluidos naturales al sondeo, eleva más fácilmente el detritus y aligera el peso relativo de la sarta. Como efectos nocivos se destacan el agrietamiento que puede producir en las paredes del pozo por el que escape parte del propio fluido. La viscosidad se define como la resistencia de un fluido a circular. Si es pequeña el fluido se puede marchar por fisuras de la pared del pozo, y se depositarían los detritus y agentes pesados en el fondo del sondeo. Si fuera excesivamente grande dificultaría la decantación de las arenas en las balsas y su circulación requeriría una mayor potencia de bombeo. Se denomina Tixotropía a la propiedad que tienen algunos coloides gelificados al cesar la circulación o agitación, de volver a transformarse en coloide al restablecerse el movimiento. Una buena tixotropía es importante ya que devuelve al fluido su viscosidad tras una parada. El Contenido de arena de arena del fluido no debe sobrepasar el 2 – 3% del volumen de este debido a su carácter abrasivo. Se elimina en las balsas de decantación e incluso recurriendo a la centrifugación en ciclones. La resistencia del gel a la cizalladura es la mínima fuerza necesaria para originar en el un movimiento de deslizamiento rotatorio entre sus partículas. Este parámetro proporciona información acerca de la facilidad para iniciar el movimiento del fluido tras una parada. Las propiedades de filtración se refieren a la aptitud del fluido para depositar una costra alrededor de la pared del sondeo que evite la filtración posterior de una parte del agua del propio fluido hacia el terreno. La costra debe ser fina, resistente y elástica para que sirva de revestimiento a las paredes y , además, impida el paso del agua. Para conseguir estos resultados se emplean los reductores de filtrado. El pH influye fuertemente en el fluido y en las paredes metálicas del equipo de perforación en contacto con él. Un pH débilmente básico (<8) o elevado (>12) frena la dispersión de los detritus en el fluido por floculación de este y aumento de su viscosidad. El pH del fluido debe mantenerse entre 8 y 10 para evitar dicho contratiempo. En caso necesario, el pH se puede modificar mediante la adición de reactivos suaves. El contenido de sales es otro parámetro que debe controlarse para reducir sus valores a los apropiados. Se producen valores elevados al incorporarse sustancias naturales de las rocas atravesadas, o como consecuencia de operaciones inevitables en el transcurso del sondeo, estas contaminaciones pueden ser causadas por: -

Cemento introducido en el pozo para realizar alguna operación especial. Yeso, al perforarse rocas que lo contienen. Cloruro de sódico, al incorporarse al sondeo agua marina o sal proveniente de salinas. Margas hinchables, al atravesar estas formaciones. Gases especialmente acido sulfhídrico. Bacterias que degradan la viscosidad y los reductores de filtrado, y producen acido sulfhídrico.


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Logueo y Perforación Diamantina Mantener la Resistividad del fluido dentro de unos límites aceptables es necesario cuando se desea efectuar la testificación geofísica del pozo. El conocimiento de su valor muchas veces es imprescindible para interpretar las diagrafías. Una de las misiones del fluido es lubricar la broca de perforación por lo que, con frecuencia, se le adicionan pequeñas cantidades de aceites o lubricantes. Para realizar el control de todos estos parámetros se debe disponer de un laboratorio suficientemente dotado. Si ello no es posible, el equipo indispensable para fabricar y controlar lodos debe constar como mínimo de: Un cono mezclador de bentonita. Una balanza para medir la densidad. Un viscosímetro Marsh. Un cronometro. Un filtro prensa para medida de la perdida de agua y el espesor de la costra. Un medidor de pH. Un tubo normalizado para determinar el contenido de arena. 7.3 FUNCIONES DE LOS FLUIDOS DE PERFORACION.1. Permitir una máxima información sobre las formaciones perforadas (Recuperación de muestras del 95 al 100%) Este es el objetivo principal en la perforación Diamantina, es por ello que se debe tener una máxima recuperación, entonces esa función está relacionada básicamente con calidad de lodo, de la broca, del equipo de superficie y experiencia del perforista. 2.

Sacar hasta superficie los recortes del pozo Es decir los sólidos que se quedan libres del cuerpo del Core, esto no debe exceder del 5% del cuerpo total perforado por la broca. Cuando no existe un buen lodo, no existe una buena limpieza del pozo, originándose la remolienda, menores avances y desgaste prematuro de la broca. Esta función le da la consistencia del fluido conformada por polímeros y una adecuada bomba.

3. Suspensión de los recortes cuando se detienen la circulación Como es de conocimiento, con solo agua no podríamos suspender ningún solidó, ya que estos tienen mayor densidad que el agua, puesto que durante la perforación se tiene que parar la circulación (sacado de nuestra, cambio de tubería, etc.). Se ha visto la necesidad de adicionar en el sistema, ciertos polímeros, que mantienen en suspensión los recortes y eviten que caiga bruscamente y genera amarre de tubería y/o asentamientos en el fondo del pozo 4. Enfriar y lubricar las coronas El fluido de perforación al salir por las vías de la broca, además de limpiar, cumple la función de enfriar y lubricar, ya que debido a la fricción entre la corona y la roca, se genera liberaciones de energía con desprendimiento de calor. Existen aditivos que ayudan a cumplir con mayor eficiencia estas funciones, es así que actualmente las brocas tienen mejor vida útil.

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Logueo y Perforación Diamantina 5.

Prevenir derrumbe en las paredes del pozo y controlar las presiones bajo superficie. Uno de los objetivos principales de los fluidos, es de lograr una perforación sin problemas, para ello, se toma las acciones preventivas de control para mantener un pozo estable, es decir, formando una buena pared con características residentes, delgadas flexible e impermeable, así como evitar entradas de agua subterránea al pozo.

6.

Ayudar a suspender el peso de la tubería Debido al efecto de flotación de los cuerpos en el agua la tubería viajara con mayor facilidad en hueco perforado, así como servirá de amortiguación cuando se introduzca.

7.

Decantar los recortes en superficie Con la finalidad de reducir los costos, se ha considerado la recirculación de lodo, y esta será más eficiente cuando menos un % de sólidos (arena, lama, limo, etc.). Estén presentes en el lodo.

8.

Evacuar el detritus desde el fondo del sondeo hasta la superficie. Es la misión principal.

7,4 DISEÑO DE FLUIDO DE PERFORACION En los inicios las perforaciones tanto mineras como petroleras se realizaban usando como único fluido de perforación el agua. Si bien es cierto que se podría tener avances, estos eran generalmente de terrenos compactos (bueno), contrariamente se tenía un sinnúmeros de problemas en otro tipo de terreno (arcilloso, fracturados, fallados, etc.,). Donde se optaba por abandonar el pozo. Como referencia se tiene conocimiento que los pozos de 300 a 400 m. se terminaban a más de 60 días con el consiguiente retraso en los programas, así como también los mayores costos totales y una menor producción. Ante esta situación surge la inquietud de utilizar un fluido de perforación capaz de superar los diferentes problemas. A fin de subsanar en lo posible dichas dificultades se opta por utilizar otros productos diseñados en laboratorios. Tales como los polímeros, aditivos y materiales de contingencia, generándose de esta manera las empresas que actualmente prevén este tipo de productos que se diferencian por la calidad, costos y servicios técnicos. Para lograr este objetivo se ha diseñado sistemas de fluidos de acuerdo al tipo de terreno y problemas existentes en una determinada área (desde los más simples hasta los más complejos), ya que ningún suelo o terreno es similar a otro y no se puede utilizar las mismas concentraciones. 7.4.1. SISTEMA QUIMICO BENTOMITICO PRODUCTO FSF PH Control FSF Max-Gel FSF Ring free

TIPO Carbono de Sodio Bentonita Adelgazante

FUNCION Control de alcalinidad y dureza Viscosifica y forma pared Reducir viscosidad

Este sistema se aplica en terrenos no problemáticos, donde la bentonita cumple la función principal donde se puede variar las concentraciones dependiendo las necesidades que se tenga. Tales como:


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Logueo y Perforación Diamantina En rocas porosas incrementar su dosificación para conseguir el sello y evitar filtración de fluido, debido a que en la perforación diamantina se utiliza bombas de pequeño caudal, y el espacio anular entre la pared del pozo y la tubería es muy reducida, no se puede utilizar viscosidades altas mayores de 80 seg/1/4 gln con el Ring Free, se puede reducir la viscosidad a rangos deseados. 7.4.2. SISTEMA FSF POLIMEROS PRODUCTO

TIPO

FUNCION PRIMARIA

FUNCION SECUNDARIA

FSF PH Control

Carbonato de sodio

FSF Max Gel

Bentonita

FSF 4000

Co-polímero PHPA

FSF Liquid Pac

Polímero :Pacs o Trols

Control de alcalinidad y dureza Viscosifica y forma pared Viscosifica Lubrica, inhibe y limpia Reduce filtrado Suspensión y limpieza

En este sistema se utiliza poca proporción de bentonita, ya que la Viscosidad es complementada por la acción de los polímeros. En algunos casos de roca compacta se puede reducir la dosificación de la bentonita al mínimo, ya que no se puede prescindir completamente en ella, debido a que las partículas solidas se consiguen por la bentonita y los polímeros. 7.4.3. SISTEMA FSF POLIMEROS PLUS. Este sistema es similar al FSF polímero, con la diferencia que contiene aditivos específicos que le darán al fluido mejores características de estabilización, lubricidad y limpieza, este sistema actualmente se viene empleando para todo tipo de terreno hasta los más problemáticas y hostiles.

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PRODUCTO

TIPO

FUNCION PRIMARIA

FSF PH Control

Carbonato de sodio

FSF Max Gel

Bentonita

Control de alcalinidad y dureza Viscosifica y forma pared

FSF 4000

Co-polimero PHPA

Viscosifica

FSF Liquid Pac

Polimero.Pacs o Trols

Reduce filtrado

Fsf k+ La lube

Lubricante

Inhibe

FSF Ring Free

Adelgazante

Reduce viscosidad

FUNCION SECUNDARIA

Lubrica, inhibe y limpia Suspensión y limpieza Lubricante, reduce fric y corrosión Disuelve anillos


Logueo y Perforación Diamantina Si bien es cierto que el costo de este sistema es mayor que los anteriores, sin embargo garantiza que la perforación se realice sin problemas en el menor tiempo posible, uso de menor número de brocas y mayor producción. 7.5. PREPARACION DE LODO (DOSIFICACION DE PRODUCTOS) Este es un aspecto que todo personal involucrado en las actividades de perforación, debe tener un conocimiento claro y completo de las formas como se debe preparar el fluido, ya que esta es la base principal para llevar a cabo con éxito el propósito deseado. En primer lugar hay que tener en cuenta el tipo de terreno al que nos vamos a ENFRENTAR, teniendo como premisa alguna información geológica así como de pozos vecinos si los hubiera. Seguidamente se debe tomar los siguientes pasos. 1. Monitorear o chequear los parámetros del agua, tales Como alcalinidad (PH) y la dureza (contenido de calcio). Alcalinidad.- Este parámetro es sumamente importante que el rango sea de 8 a 9.5 se conseguirá que los productos tengan un rendimiento más eficiente. Dureza.- Es la medida de la cantidad del calcio disuelto en el agua y que le da carácter de agua dura (Ca++mayor de 200 ppm). o agua blanda (Ca++ menor de 200 ppm). Se recomienda tener una agua con contenido de calcio menor de 200 ppm. Con la finalidad de no afectar la acción de los productos principalmente de los polímeros y copolimeros PARA UN VOLUMEN DE AGUA DE 650 LTS. TIPO DE AGUA

PH, INICIAL

Río Túnel mina

6.8 - 7 6.5 - 7

PH CONTROL. PH FINAL CANTIDAD 100 a 150 gr. 9 300 400 gr. 9

PARA UN VOLUMEN DE 650 LTS. TIPO DE AGUA

CALCIO INICIAL

Río Túnel de mina

100 a 120 ppm. 520 ppm

PH, CONTROL CALCIO FINAL CANTIDAD 100 a 150gr. < 40 ppm. 300 a 400 gr 320 gr.

ADICION DE PRODUCTOS. Se debe de seguir el siguiente orden. a.- Bentonita.- Este producto es la base para cualquier formulación de un fluido, con ello conseguiremos viscosidad, formación de pared y agente para la suspensión, Se debe tener en cuenta lo siguiente:


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Logueo y Perforación Diamantina Agregar lentamente para evitar se forme abundante grumo, disolverla completamente y esperar de 10 a 15 minutos su hidratación. b.- FSF Borretex.- Este es un producto que por su composición Asfáltica Permitirá obtener paredes resistentes y seguras, ya que evitaran Problemas de Derrumbes y/o desprendimiento de sólidos durante la Perforación. c.- Uso de Pacs o Trols .- Estos productos son Esenciales para obtener un menor Filtrado así como generan la suspensión de los sólidos y su remoción a Superficie (limpieza). d.- Uso de Co- Polimeros (EZ Mud,FS 4000, ETC).- Estos productos se Utilizan para reforzar la viscosidad, mejorar la limpieza, inhibir arcillas y Lubricar el conjunto (broca y tubería). e.- Uso de lubricantes e inhibidores (FSF K + La LUBE PLUS).- Es un producto especialmente diseñado para inhibir (evitar que la arcilla Absorba agua y se hinche). Así como por su naturaleza de tipo de aceite Vegetal lubrica excelentemente formando finas películas de protección Contra el desgaste prematuro de broca y tubería. Contribuye a que los equipos de superficie tengan una mayor vida útil de sus Partes (bombas, conexiones, etc.). DOSIFICACION DE PRODUCTOS PARA UN VOLUMEN DE 650 LTS PRODUCTO

PH Control Bentonita Borotex Pcs o Trols

TIPO DE TERRENO - CONCERTACION Material morrenico Roca (Conglomerados, fracturada clastos). 100-150 grs. 100-150 grs. ½ Sx-1/4 Sx. ¼ Sx-1/2Sx. 2 Kg- 3Kg. 2Kg-3Kg. ¼ Kg.-1/2Kg. 1/4Kg.-1/2 Kg.

Co-polímeros

1Lt – 11/2 Lt

Lubricantes

1 lt. – 2lt.

TIEMPO Roca compacta 100-150 grs. ¼ Sx-1/2 Sx½ Kg. ¼ Kg.-1/2Kg

5-8 min. Hasta 30 min. Hasta 10 min. Hasta 10 min.

1/2Lt – 1Lt

1/4Lt – ½ lt

Hasta 10 min

1/4lt -1/2lt.

1/4lt. -1/2lt.

Hasta 10 min.

7.6 PERDIDAS DE FLUIDO EN EL POZO Se produce perdida de fluido en determinadas partes del pozo como consecuencia de atravesar formaciones permeables, fracturadas o cavernas. La pérdida del fluido puede ser parcial o total, la forma de contrarrestar es mediante la prevención. Las causas más comunes están asociadas a presiones excesivas en el sondeo debidas a: Presiones hidrostáticas elevadas. Caudales de circulación excesivos. Deficiente limpieza del sondeo. Bombeo intermitente del fluido. Fortalecimiento de la costra de lodo. Extracción y descenso de la sarta demasiado rápidamente. Viscosidad del lodo elevada.

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PROBLEMAS DURANTE LA PERFORACION

Como es vuestro conocimiento existen diversos problemas que se presentan durante la perforación de un pozo. El objetivo de este curso es el de proporcionar el mejor conocimiento tanto teórico como practico con la finalidad de tomar las medidas preventivas necesarias, y utilizar todas las herramientas de control posible para evitar y/o minimizar los riesgos y/o problemas. Sin embargo vamos a describir algunos métodos, pautas o formas para solucionar los problemas ya presentados así tenemos: 1.- DERRUMBE.- Esto se produce debido a las siguientes causas. Inestabilidad de las partes del pozo, debido a no haber formado una buena pared, donde la filtración del fluido a invalidado la formación originando desprendimientos sucesivos esto produce con mayor frecuencia en arenas permeables, arcillas y terrenos fracturados, que en algunos casos podría originar perdidas del conjunto así como del Pozo. Recomendación. Desde el inicio de la perforación utilizar un lodo con las características necesarias para conseguir una buena estabilidad del pozo esto se consigue minimizando el filtrado, con la adición de adecuadas concentraciones de bentonita, boretex y polímeros. En este caso de tener ya el derrumbe se debe limpiar el pozo para estabilizarlo utilizando mayor concentración de los aditivos mencionados. Esto dependerá del criterio del operador y las zonas donde existe el problema. Operación Inadecuada del Conjunto, Tales como: Profundizar casing recuperación violenta del core que origina el efecto de, succión, parámetros de perforación inadecuados. Adición Inadecuada de Productos. Entrada de agua Subterránea (Alta presión). 2.- AMARRES.- Esto se debe a las siguientes causas. Hinchamiento de arcilla. Se produce cuando el fluido no Presenta es muy pobre su acción de inhibición. Las arcillas por su naturaleza plásticas tienden a captación fácil del Agua, produciéndose la hidratación de sus moléculas y por consiguiente Aumento de su volumen.


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Logueo y Perforación Diamantina Recomendación. Formular el fluido con un aditivo especifico para esta función siendo el FSF K+La Lube el producto diseñado por excelencia para brindar una Inhibición total al sistema Arenamiento o lama.- Se produce cuando no se estuvo realizando Operaciones de lavado del pozo continuamente, o en tomas criticas de Presencia de arena (lecho del río). Este problema se genera cuando no Se tiene un fluido capaz de limpiar con eficiencia y/o suspender los Sólidos. Recomendación. Utilizar un fluido con las características apropiadas para levantar los, Sólidos hasta suspenderlos cuando se para la circulación, para este Caso no debe dejarse de prescindir de la bentonita y los polímeros. De la calidad y buena dosificación de los productos dependerá el éxito, De esta operación. 3.- PERDIDA DE CIRCULACION Existen diferentes factores que originan perdida retorno de lodo entre los, Más comunes mencionaremos los siguientes: • Presencia de fracturas o grietas naturales • Terrenos fallados. • Terrenos porosos y permeables. • Mal asentamiento del casing. • Cauce de aguas subterráneas. Recomendaciones. Tener a disposición materiales de contingencia con la finalidad de, Preparar el Fluido que selle las zonas de pérdida. De acuerdo a la Magnitud del problema se debe dosificar y seleccionar un tipo de Producto adecuado insistiendo si es posible en reiteradas operaciones De bombeo hasta conseguir el retorno total del fluido estos nos Permitirán reducir costos al evitar que tener que preparar con mayor Volumen definido y así como evitar mayores riesgos en el pozo.

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DESVIACION DE SONDEOS Y PERFORACION DIRIGIDA

Desviación de sondeos Todos los sondeos de investigación se programan con una dirección determinada sea vertical, horizontal o inclinada, y una longitud estimada entre el emboquille y el objetivo a alcanzar. Sin embargo, se observa con cierta frecuencia que, iniciado el pozo en la dirección adecuada y sobrepasado el metraje previsto, no se ha alcanzado el objetivo. Algunas veces se comprueba que la posición de este no era la prevista, pero otras se detecta el desvió involuntario e inadvertido del sondeo, que ha podido estar penetrando en una dirección completamente distinta de la prevista. Factores que Afectan a la Dirección de un Sondeo y que contribuyen a modificarla son los siguientes. La estratificación o anisotropía de la roca. La alternancia de materiales de distinta dureza. El diámetro del varillaje de la sarta. El tipo y diseño de las bocas de perforación. El empuje y la rotación. El tipo de fluido de barrido. La presencia de cavernas en la roca. Para evitar la tendencia a la desviación de los sondeos verticales, que son de los más frecuentemente programados, es recomendable: Comenzar el sondeo verticalmente. Ejercer un empuje moderado sobre la roca. Emplear el tipo de boca adecuada. Que la velocidad del fluido sea moderada. Concentrar el peso de empuje en las inmediaciones de la boca. Utilizar el mayor diámetro y rigidez posibles de la sarta en las proximidades de la boca. Estabilizar la sarta. Evitar cambios innecesarios de diámetro en el pozo. Perforación Dirigida. La perforación dirigida es aquella cuya dirección se modifica controladamente en uno o varios puntos del sondeo con el fin de acceder a su objetivo en las mejores condiciones posibles. Se recurre a este tipo de perforación cuando el objetivo no puede alcanzarse de otra forma. Los procedimientos para desviar un sondeo de su vertical imponen la aplicación de una fuerza lateral y son los siguientes: Saber, Saber hacer, Saber ser

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Logueo y Perforación Diamantina Mediante Chorro de fluido. Se inicia la apertura del hueco en la dirección adecuada haciendo incidir sobre ella un chorro continuo de fluido de barrido que se expulsa por una tobera lateral de la boca de perforación convenientemente orientada. Durante esta operación la boca esta siempre en la misma orientación y la sarta se banquetea sobre el frente de corte con el fin de forzarla a entrar en el hueco lateral que está creando el chorro. Cuando la sarta ha penetrado una distancia razonable (0.5 a 5m), se inicia la rotación con el empuje máximo posible hasta perforar una determinada longitud en la nueva dirección. A continuación se controla el resultado obtenido, repitiendo el proceso tantas veces como sea necesaria para alcanzar la dirección adecuada. Este método es utilizable en rocas blandas y profundidades menores de 1200m. Mediantes cuñas Desviadoras. Constituyen el procedimiento tradicional para la desviación de los sondeos. Las cuñas son piezas metálicas en forma de gubias o escoplos de media caña con un flanco ligeramente vaciado para guiar la sarta. La parte inferior tiene forma de lámina para clavarse en el fondo y evitar el giro, mientras que en la parte superior lleva un anillo que, por cizallamiento, fija la cuña. Tras bajar y posicionar la cuña en la orientación requerida, se inmoviliza. A continuación se baja la sarta con una boca de pequeño diámetro que desliza sobre la cuña empezando a perforar por un lateral del fondo del pozo. Una vez perforados 5 a 6m en la nueva dirección, se sube la sarta, se recupera la cuña, se vuelve a bajar la sarta con un ensanchador del mismo diámetro existente por encima de la cuña y se re perfora a este diámetro el tramo desviado. La desviación normal por cuña es de 1º, la máxima es de 4º. Mediante turbina y acoplamiento acotado. Consiste en la utilización de una turbina movida por el fluido de barrido, acoplada tras un codo que proporciona la desviación requerida (entre 1 y 2ºpor 10m).Con este sistema el varillaje, el codo y el cuerpo de la turbina permanecen fijos, rotando exclusivamente el eje de esta y la boca de perforación a el roscado. Mediante motor de fondo y zapata. Se basa en la utilización de una turbina en el fondo acoplada a una zapata que ejerce una acción de desvió constante y predecible al apoyarse en la pared de sondeo, desviándose este hacia el lado contrario de la zona de contacto, En este caso es recomendable cementar el fondo del sondeo antes de proceder al desvió del mismo. La desviación que puede lograrse es de 5º cada 30m. 9.1 ENTUBACION Y CEMENTACION DE SONDEOS. Se conoce como entubación al proceso de colocar una tubería en el interior del sondeo, de un diámetro ligeramente inferior al de perforación, con objeto de: • Mantener estables las paredes del pozo evitando su colapso o formación de cavidades. • Aislar formaciones permeables para prevenir su contaminación por el fluido de barrido u otros fluidos de formaciones cercanas, y para evitar la perdida de dicho fluido por filtración. • Aislar formaciones que aportan agua al sondeo, con lo que afectan al fluido de barrido, modificando su composición en el caso del lodo o alterando su comportamiento si es aire comprimido. • Aislar formaciones con fenómenos de hinchamiento. • Permitir el acondicionamiento del pozo y su puesta en producción.

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Logueo y Perforación Diamantina La cementación es un proceso de mescla y desplazamiento de una lechada de cemento, primero a través del interior de la tubería de revestimiento y, después, por el espacio anular existente entre la pared del sondeo y dicha tubería, donde se la deja fraguar para unir la columna de tubos con la roca. Los objetivos de la cementación son: Proteger la tubería contra presiones interna y externa. Proteger la entubación de la corrosión externa de agentes químicos. Fijar las tuberías a la pared del sondeo. Sellar formaciones permeables. Limitar el movimiento de fluido entre formaciones. Proteger las formaciones producidas de agua. 9.2 ESPACIADO DE LOS SONDEOS El espaciado de los sondeos depende de la fase en que se encuentre la investigación, es decir, de los objetivos perseguidos; cuanta mayor es la precisión requerida a la investigación, mas información se necesita y, por tanto, menor debe ser la malla de sondeos. En los reconocimientos preliminares los sondeos suelen estar aislados, pues tienen por objeto investigar secuencias estratigráficas o litológicas, o reconocer una determinada falla o discontinuidad. En esta fase los sondeos pueden estar situados a 10 – 15 km de distancia. Si se encuentran condiciones favorables en una región concreta, la malla se puede cerrar en ella a 2 – 5 km, empleándose como apoyo, además, las técnicas geofísicas y geoquímicas. Si se detecta un posible yacimiento, el espaciado se reduce, a un retículo de 500 m que a su vez, se cierra ajustándose a la configuración del depósito hasta mallas de 100x100m o incluso menos.


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MUESTREO Y LOGUEO GEOLOGICO

Las muestras que se obtienen de los sondeos son de dos tipos: Ripios de perforación y testigo continuo. 10.1 MUESTRAS DE RIPIOS DE PERFORACION. Muestras en sondeos de percusión por cable Las muestras del terreno perforado se obtienen del lodo de perforación, por tanto se toman con las cucharas, recogiendo el material del fondo del sondeo, en el propio frente de avance, procurando que no esté mezclado con materiales de zonas superiores que pudieran haber decantado. Los trozos desprendidos son diferenciables debido a que su tamaño, morfología, fracturación, etc., son más homogéneos. Por ello su eliminación no es difícil y la reconstrucción de la columna no suele presentar problemas. Muestras de sondeos con aire comprimido como fluido de barrido. Los métodos de perforación por rotopercusión y de rotación con tricono, con circulación directa, que son los más utilizados en investigación de yacimientos, rompen a la roca a un tamaño muy pequeño, que varía desde polvo fino a fragmentos de 2-3 mm dependiendo de la roca perforada. Esta roca es evacuada al exterior por medio de aire a presión que se introduce en el pozo por el interior del varillaje, sale al fondo por uno o varios orificios de la boca y sube por el anular arrastrando los detritus de la roca. Los ripios llegan a la superficie con el aire, en donde son separados del mismo por ciclones, recogiéndose en bolsas acopiadas a la salida del mismo. En este caso es posible reconstruir aproximadamente la columna litológica atravesada por el sondeo simplemente ajustando, a la salida del ciclón captador de polvo, una bolsa tubular de plástico de un diámetro similar al de perforación, que se va llenando a medida que se van recibiendo los detritus. Muestras de sondeos con agua o lodo como fluido de barrido Cuando el fluido es lodo es preciso tamizar, cribar y/o decantar el líquido de barrido para obtener los ripios. En estas condiciones es muy, difícil, sino imposible, realizar un muestreo continuo y, por ello, se separan las fracciones de ripio que llegan a la superficie cada vez que la sonda penetra en la roca una distancia determinada (por ejemplo, un metro).Se tiene, en este caso, sectorizado el sondeo con muestras representativas de cada metro.

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Logueo y Perforación Diamantina Los problemas que pueden presentarse en este tipo de sondeo son: Pulverización del ripio por la boca de perforación si el lodo no es capaz de evacuarlo del fondo, o por el rozamiento entre el varillaje y la pared del pozo. Desprendimientos de las paredes del pozo, que pueden constituir hasta el 50% del material extraído. Estos fragmentos se pueden reconocer por ser de mayor tamaño que los detritus, corresponder a otras litologías, contener fósiles inapropiados, etc. Separación de detritus de distintos tamaños cuando se produce decantación en la corriente de lodo. Esto da lugar a mesclas de ripios de distintas partes del sondeo. Para aminorar este efecto se deben tomar los ripios de un determinado tamaño. Recirculación producida al pasar las partículas los tamices de separación y volver al pozo con el lodo .Para evitarla se deben colocar tamices de menor tamaño de malla. Perdidas de ripios en el lavado de las muestras, especialmente de aquellas partículas formadas por arcillas En circulación inversa los problemas descritos no tienen tanta importancia pues los detritus están menos contaminados y son de mayor tamaño. 10.2 MUESTRAS DE TESTIGO CONTINUO. El testigo recién extraído debe lavarse, medirse y guardarse en unas cajas especiales, anotando las profundidades de cada maniobra de extracción y el porcentaje de roca perdido. Cada día se procederá al reconocimiento, descripción y muestreo de los testigos obtenidos, anotando sus características en la libreta o en impresos de testificación normalizados. Se pondrá especial cuidado en determinar la orientación del testigo cuando este dato pueda ser importante para la interpretación geológica del yacimiento. Cuando se muestrea el testigo, es recomendable partirlo longitudinalmente por la mitad y reservar una de las partes. Los criterios del demuestre dependen de los objetivos de la investigación o del tipo de yacimiento que se investiga así. Si el yacimiento es estratiforme se puede testificar a ciegas, es decir, tomando una muestra de cada capa mineral individual, o bien aplicando unos ciertos criterios de explotación, por ejemplo, en potencias, tomando muestras de las capas que superen un espesor mínimo, o de grupos de capas que, en conjunto, superan esa potencia mínima. Si el yacimiento está diseminado o es masivo, se puede muestrear por tramos, esto es, que cada muestra este formada por el testigo extraído, por ejemplo, cada metro o metro y medio perforado. En esta fase de trabajo es importante el reparto de las perdidas del testigo (testigo no recuperado del pozo), las cuales puedan distribuirse en toda la maniobra o concentrarse en algunos niveles específicos que, por sus características, presentan más facilidad para disgregarse y ser arrastrados por el fluido de barrido (arenas, carbón, materiales pulverizados), estas pérdidas pueden ser importantes en las rocas blandas perforadas con circulación directa y , bastante menores si la circulación es inversa ya que el propio movimiento del fluido contribuye a introducir el material en el varillaje. Saber, Saber hacer, Saber ser

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Logueo y Perforación Diamantina Muestreo de testigo de Perforación Las perforaciones son realizadas para probar las ideas modelos o cuerpos de los geólogos quienes han tratado de interpretar todos los datos y construir una imagen de lo que existe debajo de la superficie. El taladro funciona con una broca de diamante y abre un hueco de no más de 10cm de diámetro, sacando un cilindro continúo de roca, a lo cual se denomina testigo en las perforaciones que usualmente realizamos utilizamos brocas HQ con un diámetro nominal de 6.35cm y un volumen nominal de 3.1m3 y NQ 4.51cm de diámetro nominal y se adquiere un volumen nominal de 2.93m3. Una vez recuperada la muestra de roca, empieza un proceso bastante detallado de descripción, medición de parámetros técnicos y muestreo. Parte del testigo es enviada a laboratorios especializados para análisis de elementos de interes. Los datos químicos son usados por los geólogos para ver los contenidos de metales, su rango de valores, y su distribución espacial. 10.3 PRCEDIMIENTOS DE MUESTREO DE CORES O TESTIGOS. 1. Recepción de cajas de las perforaciones, ubicándolas según su orden respectivo. 2. Se procede luego con el lavado de testigos, tratando de limpiar cualquier tipo de aditivo que se encuentre en las cajas. 3. Luego se saca las medidas de los testigos a lo largo del núcleo de manera correlativa. 4. Así mismo, se verifican las medidas de los tacos (medida por maniobra de los testigos) y apuntarlo en un cuaderno. 5. Seguidamente sacamos el RQD del sondaje, considerándose las medidas mayores a 10cm, de fractura a fractura y el contenido de fracturas en cada maniobra. 6. Siguiendo el procedimiento de muestreo de cajas de testigos, se contabiliza el metraje de inicio y final en cada caja. 7. Toma de fotografías con sus respectivos intervalos y mojando las cajas con agua antes de la toma fotográfica. 8. Para la realización del logueo. 9. Procediéndose luego al marcado de las muestras que se tomarán de dicho sondaje una vez concluido el quick log. 10. Se considerará sólo el tramo que el Geólogo ha considerado muestrear. 11. Una vez terminado el corte se procede a poner tacos enumerados de donde se ha extraído la muestra, poniendo la mitad de la muestra en una bolsa para su análisis y la otra mitad para la caja de archivo. 12. Colocándose su respectiva etiqueta en cada bolsa y enumerada también en la bolsa con plumón indeleble. 13. Se toma luego el peso de cada una de las muestras y embalando en sacos de rafia, para el envío al laboratorio y poniendo el total de sacos y el contenido de cada uno en su guía respectiva. 14. Las cajas con las muestras cortadas para el laboratorio también se procede a sacarles fotos digitales para el archivo del taladro. 15. Por último, guardamos las cajas de testigo que han sido muestreadas en su lugar, junto a las demás que pertenecen al mismo taladro.

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Logueo y Perforación Diamantina 10.4 LOGUEO GEOLOGICO LOUEO SEMI DETALLADO.- Es un informe a escala 1:400 donde se describe la litología, alteraciones, mineralización y estructuras tanto escrita como gráficamente. Luego se procede a ubicar las zonas de interés para su respectivo corte determinando muestras metálicas y convencionales Las muestras convencionales generalmente se las toma en roca de caja y fallas, y las metallic donde se encuentran minerales de interés económico o zonas de alteración, donde se estima que exista un valor alto de minerales económicos, generalmente se las toma en vetas y vein zone, además el análisis en el laboratorio es más detallado Los 1/2 del testigo de perforación se pone en fundas selladas y herméticas con su respectivo código de pozo y código de muestra, para luego ser trasladadas al laboratorio donde se analiza el contenido de elementos de interés económico. Y la 1/2 parte se queda como archivo e información. LOGUEO AL DETALLE.- Después del corte se realiza el logueo a detalle realizando una descripción de todo el pozo muestra por muestra detallándose el porcentaje de minerales y la intensidad de alteración existente con un rango de valoración de 0 a 4, así como también datos estructurales, como vein zone, stockwork, vetilleos, vetas, fallas, zonas de shear y fracturas con una valoración débil, moderado o fuerte. El procedimiento de muestreo se lo realiza según la litología y/o cambio de diámetro con una longitud máxima aproximada de 2m y mínima de aproximadamente 0.30m. La muestra debe tener un peso mínimo aproximado de 2 kilos En las fallas o zonas con fuerte fracturamiento que tengan poca recuperación se puede pasar más de dos metros para llegar al peso de aproximadamente 2 kilos. Muestras de Fragmentos de Perforación Roca. Las muestras de fragmento, normalmente, se extraen por perforación de circulación reversa o con un tricono, el muestreo se lo realiza directamente el momento de la perforación recolectando los detritos en una funda de muestreo directamente cada 2 m de avance. 10.5 REGISTROS GEOLOGICOS REGISTRO GEOLOGICO O MINERALOGICO El principal objetivo de la perforación es encontrar o delinear un cuerpo mineralizado. El registro de testigo acumula información estructural, tales como espaciamiento del fracturamiento, orientación, material de relleno, antes de partir el testigo. Además se registra el tipo de roca, alteración, mineralogía, y porcentaje de recuperación, etc. REGISTRO GEOTECNICO El registro geotécnico requiere más detalle en las discontinuidades y un estimado de la resistencia de las rocas. Se mide el ángulo de las discontinuidades con el eje del testigo. La resistencia de la roca se obtiene de fragmento de testigo completo. La medida del RQD debe ser registrada antes de ser partido el testigo. También se recoge información para caracterizar la roca por los sistemas RMR o NGI (Q).

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Logueo y Perforación Diamantina REGISTRO HIDROGEOLOGICO El objetivo de este registro es tener las características hidrogeológicas del macizo rocoso, durante la perforación se realiza las pruebas Lugeon o Lefran para analizar la porosidad y permeabilidad del terreno, y de los cores o muestras ya extraídas se obtiene el sistema de fracturamiento u otras estructuras geológicas.


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TERMINOS MÁS EMPLEADOS EN LA PERFORACION

Viscosidad.- Resistencia al flujo de un fluido, cuando mas viscoso habrá mayor resistencia y fluirá más lentamente. Decantación.-Es la sedimentación de las partículas sólidas existentes en el fluido, en un medio viscoso la decantación será más lenta, que en agua solamente. Ojo de pescado.-Son las burbujas de aire que se producen en el lodo cuando los polímeros no se disuelven completamente (adición rápida y poca agitación.). Floculación.- Es cuando el lodo toma características de poca movilidad. Filtrado.- Es la medida de cantidad de líquido que ingresa del pozo a las paredes del terreno. Densidad.- Es el peso del fluido por unidad del volumen (lbz/glm, gr/cm3) Torque.- Es la medida de la fuerza de las que ofrece los cuerpos en movimientos de rotación Emulsión.-Es la mezcla de agua con aceite, no existe combinación se pueden separar. Consistencia.- Es el grado de elasticidad del fluido. Concentración.- Es la cantidad de un producto por unidad de volumen (lbs/bl, Kg/lt, Kg/700lts.) Capacidad.- Es lo que puede contener un recipiente (rectangular, cilíndrico) por unidad de longitud (lts/mt. Glns/pie, bls/pie, etc.). Volumen Es la capacidad total de un recipiente (cm3, mt3, pies3, lts, glns, bls). REAMING SHELL.- Es un escariador que va conectado inmediatamente después de la Broca, su función consiste en ensanchar el pozo y limpiar todo el sedimento que queda después del corte que realiza la Broca (foto). TUBO INTERIOR.- Contiene el core recuperado en el extremo que conecta con la zapata hay un resorte llamado core spring que tiene la función de hacer presión o ajustar para que la muestra no se caiga del tubo después de ser bloqueado. (Foto). CORE BAREL.-Es el portador del tubo interior tiene la función de alojar y no permitir que el tubo interior quede suelto constituye la unión con el reaming shell y la tubería tiene una longitud de 1.60 mt y 3.80 mts. (Foto).


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Logueo y Perforación Diamantina

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