Perforaciones y Sondeos

Perforaciones Perforacio nes y Sondeos Sondeo s

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70PERFORACIONES

Y

SONDEOS

CAPÍTULO I: INTRODUCCIÓN 1.- GENERALIDADES. Las perforaciones y sondeos permiten realizar trabajos de investigación en bloques de terrenos con el propósito de conseguir información geológica de zonas cubiertas o del subsuelo que mediante un levantamiento geológico supe superf rfic icia iall no se logr logran an cons conseg egui uirr info inform rmac acio ione ness rela relaci cion onad adas as con con las las características litológicas, mineralógicas, estructurales, geomecánicas, etc. de aquellos. Asimismo, permiten determinar la presencia o ausencia de zonas y estructuras mineralizadas, que en el mejor de los casos conlleva a obtener muestras muestras de mena, que a su vez nos conduce conduce a disponer disponer de informacione informacioness necesarias y requeridas para evaluación del yacimiento mineral.

En algunas investigaciones los sondeos tienen como propósito conseguir simplemente información geológica la posición de un contacto, postura de una formación o sucesión en una columna estratigráfica. En otros intentan determinar la presencia o ausencia de vetas o se!ales de mineralización. En otros a"n, los sondeos se usan para tomar muestras de la mena y seg"n la información necesaria para la estimación de su tonelaje y ley. ley. Los trabajos de perforación y sondeo, cualquiera que sea su objetivo, están siempre a cargo de un geólogo residente de amplia e#periencia, por cuanto se trata de trabajos de muc$a responsabilidad y fiabilidad. Además de estar familiarizado con las posibilidades y limitaciones de los tipos de perforación que más frecuentemente son usados, debe poseer capacidad y destreza en el manejo manejo de testigos, testigos, e#periencia e#periencia en la interpretaci interpretación ón de resultados resultados y $asta comprender la filosofía de e#ploración mediante sondeos que merecen ser discutidos y analizados desde el punto de vista geológico. Actu Actual alme ment ntee dive divers rsos os proy proyec ecto toss y ob obra rass son son ejec ejecut utad ados os en maci macizo zoss rocosos, donde se utilizan, sobre todo, perforaciones diamantinas durante el desa desarr rrol ollo lo de las las resp respec ecti tiva vass inve invest stig igac acio ione ness geot geot%c %cni nica cass de no nota tabl bles es resultados. &ambi%n es de nuestro conocimiento la de obtener información directa y específica en la evaluación mediante perforaciones diamantinas. 'e trata de un m%todo económico, sobre todo, rápido y de muc$a eficacia para Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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la mayoría de los ambientes geológicos, resultando, al mismo tiempo, el m%todo alternativo más adecuado de investigación. )edi )edian ante te el anál anális isis is e in inte terp rpre reta taci ción ón de lo loss test testig igos os de perf perfor orac ació iónn producidos durante la ejecución de los trabajos en el campo, con la cons consig igui uien ente te ob obte tenc nció iónn de las las in info form rmac acio ione ness rela relaci cion onad adas as con con las las caract caracterí erísti sticas cas geomec geomecáni ánicas cas de los medios medios rocoso rocososs atrave atravesad sados, os, por lo general resulta ser una tarea de rutina. *e modo general las masas rocosas o material no consolidado están ubicados en ambientes geológicos, en lo que a pesar de la aparente $omogeneidad del material +roca, e#isten tambi%n infinidad de discontinuidades +fisuras, fracturas, diaclasamientos, superficies de estatificación, etc. que constituyen zonas de debilidad del macizo rocoso que afectan adversamente a su comportamiento mecánico. Los Los comp compor orta tami mien ento toss de las las disc discon onti tinu nuid idad ades es de las las roca rocass cons consis iste tenn generalmente en sistemas más o menos espaciados de fracturas o planos de debilidad, entre los cuales se pueden citar a los siguientes fisuras, fracturas, superf superfici icies es de estrat estratifi ificac cación ión,, esquis esquistos tosida idades des,, diacla diaclasas sas,, fallas fallas,, zonas zonas de brec$a, cavidades, plegamientos, sobreescurrimientos y otras estructuras internas de las rocas. En lo que respecta a la tipología, los m%todos más $abituales para la ejecución de perforaciones y sondeos mecánicos son el de rotación con e#tracción de testigo continuo, percusión, perforación rotary, y mediante barrena $elicoidal. En el desarrollo de la tecnología y equipos de perforación de sondeos, algunos de los acontecimientos que tuvieron lugar y fueron decisivos son los siguientes (. -on el aument aumentoo de la poblaci población ón y la demand demandaa crecient crecientee de sal en los tiempos modernos se tuvieron que perforar y e#plorar los yacimientos de Europa -entral. . La invención invención de la máquina máquina de vapor vapor condujo condujo a una demanda demanda creciente creciente de combustibles que se tradujo en una b"squeda de carbón apoyándose en sondeos. /. La invención de los motores de combustión interna rna aumentó cons consid ider erab able leme ment ntee las las nece necesi sida dade dess de petr petról óleo eo.. Las Las t%cn t%cnic icas as de perforación para la e#ploración y e#plotación de $idrocarburos junto Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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la mayoría de los ambientes geológicos, resultando, al mismo tiempo, el m%todo alternativo más adecuado de investigación. )edi )edian ante te el anál anális isis is e in inte terp rpre reta taci ción ón de lo loss test testig igos os de perf perfor orac ació iónn producidos durante la ejecución de los trabajos en el campo, con la cons consig igui uien ente te ob obte tenc nció iónn de las las in info form rmac acio ione ness rela relaci cion onad adas as con con las las caract caracterí erísti sticas cas geomec geomecáni ánicas cas de los medios medios rocoso rocososs atrave atravesad sados, os, por lo general resulta ser una tarea de rutina. *e modo general las masas rocosas o material no consolidado están ubicados en ambientes geológicos, en lo que a pesar de la aparente $omogeneidad del material +roca, e#isten tambi%n infinidad de discontinuidades +fisuras, fracturas, diaclasamientos, superficies de estatificación, etc. que constituyen zonas de debilidad del macizo rocoso que afectan adversamente a su comportamiento mecánico. Los Los comp compor orta tami mien ento toss de las las disc discon onti tinu nuid idad ades es de las las roca rocass cons consis iste tenn generalmente en sistemas más o menos espaciados de fracturas o planos de debilidad, entre los cuales se pueden citar a los siguientes fisuras, fracturas, superf superfici icies es de estrat estratifi ificac cación ión,, esquis esquistos tosida idades des,, diacla diaclasas sas,, fallas fallas,, zonas zonas de brec$a, cavidades, plegamientos, sobreescurrimientos y otras estructuras internas de las rocas. En lo que respecta a la tipología, los m%todos más $abituales para la ejecución de perforaciones y sondeos mecánicos son el de rotación con e#tracción de testigo continuo, percusión, perforación rotary, y mediante barrena $elicoidal. En el desarrollo de la tecnología y equipos de perforación de sondeos, algunos de los acontecimientos que tuvieron lugar y fueron decisivos son los siguientes (. -on el aument aumentoo de la poblaci población ón y la demand demandaa crecient crecientee de sal en los tiempos modernos se tuvieron que perforar y e#plorar los yacimientos de Europa -entral. . La invención invención de la máquina máquina de vapor vapor condujo condujo a una demanda demanda creciente creciente de combustibles que se tradujo en una b"squeda de carbón apoyándose en sondeos. /. La invención de los motores de combustión interna rna aumentó cons consid ider erab able leme ment ntee las las nece necesi sida dade dess de petr petról óleo eo.. Las Las t%cn t%cnic icas as de perforación para la e#ploración y e#plotación de $idrocarburos junto Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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con los equipos au#iliares continuó desarrollándose $asta los momentos actuales. 0. La e#pansión de las gran randes ciudades junto al aumento de la infraestructura diaria y desarrollo de la industria básica impulsaron las t%cn t%cnic icas as,, pasa pasand ndoo a cons consti titu tuir ir un unaa part partee in inte tegr grad adaa más más de di dic$ c$as as actividades industriales. 1. El aume aument ntoo del del cons consum umoo de ener energí gíaa y la esca escase sezz de mate materi rias as prim primas as condujeron a la realización de sondeos de e#ploración cerca de las costas. 2.- CLASIFICACIÓN DE LOS SONDEOS SEGÚN SU APLICACIÓN 'eg"n su aplicación o fin, los sondeos pueden clasificarse en tres grandes grupos de investigación, de e#plotación y tecnológicos. *entro del primer grupo, son los sondeos de e#ploración o investigación geológica los que se perforan para reconocer depósitos minerales o para estudiar la estructura geológica en una determinada área. Los sondeos de investigación geológica se subdividen, seg"n su fin, en los siguientes tipos 2.1. Sondeos ca!o"#$%cos: 'e perforan para el levantamiento y confección de mapas geológicos, en aquellas regiones donde las formaciones rocosas no afloran al estar recubiertos por depósitos aluviales. 2.2. 2.2. Sonde Sondeos os de &os &os&e &ecc cc%' %'n n ( de e)a* e)a*+a +ac% c%'n 'n "eo* "eo*'" '"%c %co-, o-,%n %ne ea: a: Los primeros se realizan con el fin de establecer la presencia o ausencia en una región de uno u otro mineral. Los otros se perforan con vistas a delimitar el yacimiento y evaluar las reservas que alberga el mismo. 2.. Sondeos %do"eo*'"%cos: 'e efect"an con el fin de estudiar las aguas sub subterr terráánea neas, las las con onddicio icione ness en las las qu quee se encu encuen enttran ran, su po posi sibl blee aprovec$amiento y su composición química. 2./. Sondeos "eo!0cn%cos: 'e perforan para identificar y caracterizar las formaciones más superficiales de la corteza terrestre con el propósito de confeccionar cortes geológicos, realizar ensayos de las propiedades de las rocas en los taladros y tomar muestras de las mismas para determinar sus propiedades en el laboratorio, para su aprovec$amiento tanto en obras civiles como en construcción. 2.. Sondeos ss,%cos: 'e realizan durante las prospecciones sísmicas con el fin fin de llev llevar ar a cabo cabo e#pl e#plos osio ione ness subt subter errá ráne neas as,, medi median ante te las las cual cuales es con con sismógrafos de registro de las ondas se determinan la disposición de las estructuras y su profundidad. Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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2.3. Sondeos "eo*'"%cos: 'e perforan con el propósito de estudiar las estructuras geológicas y los elementos de la estratificación +espesores, buzamientos y rumbos de las capas, así como servir de soporte a los levantamientos geológicos y estudios geofísicos.

*entro del segundo grupo, los pozos de e#plotación se realizan para e#traer del subsuelo los minerales líquidos +agua, petróleo, etc. y gaseosos. Los tipos de sondeos que se pueden distinguir son 2.1. Sondeos de ca&!ac%'n de a"+a: 'e perforan para el abastecimiento de dic$o recurso a ciudades,. -omplejos industriales, campos agrícolas, etc. 2.2. Sondeos de &e!'*eo ( "as: 2ara la e#tracción de esos $idrocarburos. 2.. Sondeos de d%so*+c%'n ( *%4%)%ac%'n: 2ara la e#plotación de minerales contenidos en la corteza terrestre mediante su arrastre in situ y bombeo por un fluido $asta la superficie. 2./. Sondeos &aa *a "as%$%cac%'n s+5!e#nea de* ca5'n: *estinados a la obtención de gases combustibles por el procedimiento de combustión incompleta de las capas de carbón in situ. Los gases se utilizan como combustible o materia prima en la industria química. *entro del tercer grupo se encuentran los sondeos que se perforan con diferentes fines t%cnicos. A ellos se refieren las siguientes aplicaciones 2.1. Sondeos o 5aenos de )o*ad+a: *estinados a alojar las cargas de e#plosivos que se utilizan en las operaciones de arranque, tanto en obra civil como en minería. 2.2. Sondeos de conso*%dac%'n de !eenos: *irigidos a mejorar las características resistentes de los materiales e impermeabilizar zonas del terreno, frente a la circulación de las aguas, inyectando materiales de características especiales. 2.. Sondeos de dena6e: 2ara conseguir una disminución del nivel de las aguas subterráneas alrededor de las e#cavaciones mineras y3o civiles. 2./. Sondeos de des"as%$%cac%'n: 2ara reducir el volumen de metano en las aguas e#plotadas y estratos adyacentes en yacimientos de carbón. 2.. Sondeos de %n(ecc%'n: 2ara alojar en cavidades o formaciones rocosas adecuadas diferentes tipos de fluidos, petróleo, agua, gas, residuos industriales tó#icos y peligrosos, etc.

Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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CLASIFICACIÓN DE LOS SONDEOS SEGÚN SUS CARACTERÍSTICAS GEO78TRICAS Las características de los sondeos están determinadas por tres parámetros básicos longitud, diámetro e inclinación. .1. Lon"%!+d.- La longitud de un sondeo puede ser muy variable, desde unos pocos metros $asta varios miles de metros. Atendiendo a estas características los sondeos pueden denominarse +seg"n -arlos López 4imeno et. al. de las siguientes formas  'uperficiales, $asta 55 m.  2oco profundos, de 55 a (,55 m.  )edios, de (,55 a ,155 m.  2rofundos, de ,155 a 0,555 m.  )uy profundos, de más de 0,555 m.

-on el fin de estudiar la estructura y las propiedades físicas y químicas de los materiales que constituyen la corteza terrestre, se $an llevado a cabo perforaciones de gran longitud. Así, el sondeo más profundo realizado $asta a$ora es el de la península de 6ota, en 7usia, con ( 6m de longitud. Al noreste de 8aviera, en Alemania, se $a llegado a ejecutar un sondeo con (0 6m de longitud. El proyecto conocido por 'ondeo -ontinental 2rofundo, prev% atravesar tres formaciones rocosas distintas, ya que en el lugar del emplazamiento e#iste un contacto entre placas tectónicas, que se cree que c$ocaron $ace /55 ó 055 millones de a!os. En cuanto a las t%cnicas de perforación previstas, se utilizaron las $abituales en prospecciones, pero con diámetros mayores, pues se llegaron a obtener testigos de roca de  cm de diámetro .2. D%#,e!o.- El diámetro tambi%n puede variar desde un simple barreno de  mm $asta verdaderos pozos de gran diámetro. 2or regla general, en reconocimientos superficiales los diámetros van desde los /9 mm $asta los (09 mm, por debajo de /9 mm se corre el riesgo de rotura de los testigos. En sondeos petrolíferos, algunos se inician con 1:5 mm +5 pulg para terminar con ;1 mm +//30 pulg. En los sondeos de producción, es frecuente emplear tuberías de ((0 mm +0 (3 pulg de diámetro e#terior, por lo que %ste es el mínimo con el que se puede perforar. .. Inc*%nac%'n.- El tercer parámetro geom%trico es la inclinación.
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objetivo. Esto "ltimo, empieza a ser cada día más frecuente en sondeos de $idrocarburos para aumentar la productividad. En labores subterráneas de enlace o en investigaciones de interior, la perforación se efect"a en cualquier dirección con respecto a la vertical, ascendente, descendente o totalmente $orizontal. /.- 78TODOS DE PERFORACIÓN En la perforación de sondeos se realizan fundamentalmente los siguientes cometidos la des!+cc%'n de la roca en el fondo del taladro, en trozos más o menos peque!os denominados detritus, la e*e)ac%'n de estos detritus a la superficie y el ,an!en%,%en!o de las paredes del sondeo. Este "ltimo se consigue temporalmente mediante la presión $idrostática de la columna de fluido de perforación y con la formación de la costra cuando se utiliza lodos, y la forma definitiva mediante la colocación de una columna de revestimiento o entubación. *e este modo, se pueden clasificar los m%todos de perforación de sondeos seg"n las t%cnicas empleadas en la obtención de estos objetivos. /.1. C*as%$%cac%'n de *os ,0!odos &o e* &oced%,%en!o de des!+cc%'n de *a oca El conocimiento de las propiedades de las rocas es la base de la elección del m%todo de destrucción de dic$os materiales, así como de los modos de desgaste de los "tiles. El ataque a la roca se puede realizar por penetración y aplastamiento, por corte, por percusión, por abrasión y por erosión. -uando un "til se empuja, por medio de la sarta, contra la roca, se produce el aplastamiento de %sta y la penetración del "til en ella. Es la primera condición para la destrucción volum%trica de la roca, por lo que es preciso que la presión de contacto ejercida por las partes activas del "til contra la roca sea superior a un cierto valor que caracteriza a %sta. 2or otro lado, los elementos activos del "til, una vez que $an penetrado en la roca, pueden someterse a una rotación y de este modo produce el desgarramiento o corte del material. -ada elemento del "til en contacto con el fondo del sondeo describirá una trayectoria $elicoidal, cuyo paso será igual al avance del "til por vuelta, realizándose así un corte continuo. El aplastamiento y el corte constituyen los mecanismos de rotura de la roca cuando se perfora, por ejemplo, roca blanda con tr%panos de aleta. La destrucción de las rocas frágiles puede $acerse mediante la percusión del "til de perforación contra la roca del fondo del sondeo. Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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Las partes activas del "til deben desplazarse despu%s de cada percusión, con el fin de que en el impacto siguiente no coincidan con los cráteres anteriormente creados. 2or ellos se dispone de un movimiento rotativo que se transmite al "til, por ejemplo, a trav%s de la sarta de perforación. A efectos de clasificación, pueden establecerse dos grandes grupos de m%todos, atendiendo a estos procedimientos principales de destrucción de las rocas. =o obstante, en muc$os casos se complementan con otros mecanismos secundarios o incluso se solapan o participan en mayor o menor medida en todo el proceso de perforación. Ta5*a 1. 70!odos de &e$oac%'n. A PERCUSIÓN 2or $inca. 2ercusión con cable. 7otopercusión con martillo en cabeza o en fondo.

A ROTACIÓN 8arrenas $elicoidales de tr%pano de aletas. &riconos de dientes e insertos. -oronas.

/.2. C*as%$%cac%'n de *os ,0!odos &o e* &oced%,%en!o de e)ac+ac%'n de *os de!%!+s En cuanto a la evacuación de los detritus, %sta puede llevarse a cabo de forma mecánica, bien discontinua, por medio de cuc$aras o campanas, bien continua, por medio de tornillos $elicoidales o $idráulicamente mediante la inyección y circulación de un fluido. En este "ltimo caso dic$a inyección se puede realizar seg"n dos variantes mediante circulación directa, en la que el fluido se introduce $asta el fondo del sondeo a trav%s de la sarta de perforación y asciende por el espacio anular que queda entre %ste y la pared del taladro arrastrando los detritus $asta la superficie> o por circulación inversa, recorriendo el fluido el camino contrario, es decir inyectándose $asta el fondo por el espacio anular para ascender a continuación con los detritus por el interior del varillaje de perforación. /.. Ca,&os de a&*%cac%'n de *os d%s!%n!os ,0!odos de &e$oac%'n Las aplicaciones de cada uno de los m%todos de perforación son muy amplias. &oco pueden establecerse reglas o criterios rígidos, pues son muc$os los factores que deben tenerse en cuenta en el momento de la selección del m%todo. Estos factores no sólo se refieren a aspectos t%cnicos Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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propiedades de las rocas a perforar, características y dimensiones de los equipos, características de los accesorios, etc., sino incluso la finalidad del sondeo y otros aspectos relacionados con la economía de su ejecución. 2odemos citar a los siguientes m%todos de perforación 2ercusión con cable. -on entubación. 2erforación $idráulica. 7otativa con lodo. 7otativa con aire. 7otopercutiva.      

.- CO7PONENTES DE PERFORACIÓN .1. COLU7NA O SARTA DE PERFORACIÓN.- Está formada por una serie de elementos cuya disposición de abajo a arriba es la siguiente @erramienta de corte, 'ub o acoplo porta$erramientas, Lastrabarrenas, 'ub reducción de roscas o lastrabarrenas a varillajes, arillaje, 8arra 6elly, arilla de acoplo a la mesa de rotación o barra 6elly y -abeza giratoria o de inyección. Actualmente e#isten dos sistemas de transmisión de la energía rotativa a la sarta de perforación mediante mesas de rotación y mediante un cabezal de rotación.

A, 9ERRA7IENTA DE CORTE.- Es todo elemento en contacto directo con el terreno, que al girar produce la rotura y desagregación del mismo en partículas peque!as +detritus que puedan ser arrastradas a la superficie por la circulación del fluido o lodo de perforación. E#iste una gran diversidad de tipos +triconos, trialetas, policones, dise!os y tama!o de las $erramientas de corte, adaptados a los distintos terrenos a perforar. Las más utilizadas son las barrenas de rodillos móviles y las $erramientas del tipo de Bcola de pezC y sus variantes o perfeccionamientos. Las barrenas de rodillos móviles aparecen formadas por un cuerpo fijo que sirve para unirlo al varillaje por medio de roscas y para soportar a los rodillos +los verdaderos elementos de corte. 'eg"n se tenga dos, tres, cuatro o más elementos se denominan biconos, triconos, cuatriconos, etc. atendiendo en "ltimo caso a la forma cónica de los rodillos que suelen denominarse Bpi!asC. 2rácticamente se usan en e#clusiva los triconos, nombre que se suele utilizar para dispositivos con dos o más de tres conos. Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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La parte fija o cuerpo de los mismos disponen en su interior de unos orificios con el objeto de favorecer la circulación del fluido de perforación dispuestos de forma que sirven para limpiar y refrigerar eficazmente las partes móviles o pi!as de las $erramientas. Los rodillos o pi!as son elementos dentados de aceros especiales, dise!ados y construidos para perforar en condiciones óptimas cada clase de terreno. 2ara terrenos blandos las pi!as tienen pocos dientes y son largos, aumentando su n"mero y disminuyendo su longitud a medida que aumenta la dureza del terreno. Esta evolución en el dise!o va acompa!ada de una mayor dureza en el acero para $acerlo más resistente al desgaste. -ada fabricante tiene sus dise!os y calidades, pero todos deben cumplir las normas del American 2etroleum Dnstitute +A2D, las cuales tambi%n se aplican a los diferentes diámetros, si bien no todas las casas fabrican todos los diámetros ni la misma casa todos los tipos.

F%". 1.1: T%conos

-ada tricono, para trabajar en condiciones óptimas, requiere de un determinado peso y una determinada velocidad, en cuya elección intervienen fundamentalmente el diámetro del tricono y la dureza de los terrenos a perforar. La velocidad de giro debe ser menor cuanto mayor es el diámetro del tricono y mayor la dureza de la formación, estando tambi%n aquella ligada en el mismo sentido con el peso sobre el tricono. Es decir, a mayor peso, menor velocidad. En los sistemas de rotación es muy importante conocer previamente los materiales que se van a perforar, especialmente para elegir el tipo de $erramienta de corte. Al e#istir gran variedad, a título orientativo, se puede realizar la siguiente clasificación de las rocas en función de su dureza +co$esión Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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C+ado 1.1. C*as%$%cac%'n de Fo,ac%ones Rocosas

)uy 8lando

ormaciones blandas pizarras arcillosas, margas, arcillas, caliza blanda> formaciones no consolidadas, etc.

8lando

ormaciones de dureza blanda a media pizarras arcillosas, arcillas, caliza algo más duras que en el caso anterior.

)edio

ormaciones de dureza media pizarras duras, calizas duras, dolomías. ormaciones algo abrasivas de dureza media pizarras silíceas, esquistos, areniscas, caliza dura, dolomías.

*uro

ormaciones análogas a las anteriores, más duras, más silíceas y más duras, incluyendo cuarcitas y granitos.

)uy duro y abrasivo

ormaciones muy duras y abrasivas areniscas, cuarcitas, basaltos, etc.

Fn complemento de los triconos son los ensanc$adores, $erramientas de corte que sirven para aumentar el diámetro de una perforación ya efectuada. -onstan de un cuerpo fijo que mediante roscas se une al varillaje y que soporta en su e#tremo final, un tricono, tambi%n roscado, que $ace de piloto en el avance, y lateralmente / o más rodillos, tambi%n móviles, que son los que realizan el trabajo de ensanc$e. C+ado 1.2. a%ac%'n de d%#,e!os de +na &e$oac%'n D%#,e!o Ensance ,#4%,o &e$oac%'n ;en &+*"adas< ;en &+*"adas<

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=. SU= O ACOPLO PORTA9ERRA7IENTAS.- A las $erramientas de corte de rodillos móviles se pueden a!adir los escariadores. Estos sirven para mantener y perfilar el diámetro de una perforación. 'u empleo es en general muy conveniente antes de proceder a realizar entubaciones en una perforación y casi imprescindible cuando, como es frecuente, los diámetros del programa de entubaciones están ajustados en relación con los diámetros de la perforación. Al igual que los triconos y ensanc$adores, están formados por un cuerpo fijo y unos rodillos móviles que están dispuestos lateralmente, alrededor del cuerpo, normalmente en n"mero de tres. C+ado 1.. D%#,e!os de* &o>o ( de* esca%ado D%#,e!o &o>o Esca%ado +en pulgadas D%#,e!o ,n%,o D%#,e!o ,#4%,o +en pulgadas +en pulgadas 1 13: 1 (3 1 ?3: 1 13: 1 13: 9 9a9G 1 ?3: a 9 (3: 9G 9 13: a 9 /30 1 13: ? ? (3 a ? ?3: ? (3 ? ?3: ? (3 a ? ?3: ? 13: ? ?3: : /3: a : 13: : (30 : 13: : (3 a : /30 : (3 :H : /30 a ; : /30 ;G ; 13: a ; ?3: ; (3 ; ?3: (5 13: a (( (5 (3 a (5 /30 (( a (( /30 ( G ( ( I (/ H (/ (30 (0 (0 H (0 (30 (1 G Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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En formaciones arenosas no cementadas, con mayor o menor contenido de arcilla y en terrenos blandos se utiliza unas $erramientas conocidas como co*as de &e> y sus variantes, ya que en este tipo de materiales los triconos se atascan, perdiendo sus condiciones de corte y por tanto de avance. En el interior de las colas de pez e#iste un orificio que permite el paso del fluido o lodo de perforación. 'u avance suele ser rápido, en parte por el tipo de terreno en el que trabajan, produciendo muc$o detritus para cuya e#tracción es necesario un caudal grande de lodo, sobre todo cuando el diámetro es grande y así poder mantener una velocidad mínima adecuada para su arrastre. C. LASTRA=ARRENAS.- 'on barras $uecas de pared muy gruesa, cuyo fin es proporcionar peso al "til de corte, permiti%ndole de este modo trabajar en las mejores condiciones para que su avance sea el óptimo en cada clase de terreno. 'e colocan inmediatamente encima del "til de corte. Jtra de sus funciones es colaborar en el mantenimiento de la verticalidad del pozo, por su propia rigidez y por bajar el centro de gravedad de la columna de perforación, con lo cual %sta trabaja e#tendida en vez de comprimida evitando así la tendencia del "til de corte a desviarse cuando el varillaje flecta o pandea al estar comprimido. Están construidos con aceros de alta calidad +acero de aleación al cromoK molibdeno, con dureza 8rinnell :5K/5 respondiendo a las especificaciones A2D. 2uede ser toda la pieza del mismo material o estar formados por una barra central y dos e#tremos soldados de acero de calidad superior, mecanizados con las roscas mac$o y $embra correspondientes. 'iempre que la línea de tiro y torre de la máquina perforadora lo permitan, se deben usar los lastrabarrenas de mayor diámetro compatible con el de la perforación de este modo la disminución del pandeo y la fatiga del material.


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El aumento del diámetro de los lastrabarrenas debe llevar consigo la disminución de la velocidad de rotación. Los lastrabarrenas más corrientes son de sección circular, aunque tambi%n los $ay de sección cuadrada y otros formados por barras $elicoidales. Lo normal es que sean de ; m de longitud, aunque para trabajos de pozo para agua es frecuente usarlos de 9 m, e incluso de $asta de / m, por no tener algunas máquinas capacidad, ni en altura de la torre ni en potencia del cabrestante y línea de tiro, para manejar lastrabarrenas de mayor longitud. *efiniciones del *rill -ollar seg"n el *iccionario &%cnico de la Dndustria del 2etróleo y del

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E. =ARRA @ELL.- &ambi%n llamada barra conductora, de ella depende toda la columna de perforación. 'u función es transmitir el giro que le proporciona la mesa de rotación al varillaje, permitir su descenso y ascenso, así como conducir por su interior el fluido de perforación que $a de circular por todo el varillaje. En su e#tremo superior va enroscada la cabeza giratoria de inyección que a su vez sirve para suspender toda la columna de perforación. En su e#tremo inferior se enrosca la primera varilla de la columna mediante la interposición de un acoplo que es el que sufre el desgaste de todas las maniobras de roscado cada vez que se a!ade o quita una nueva varilla a la columna, impidiendo el deterioro de la propia barra 6elly. La sección de la barra conductora o 6elly puede ser $e#agonal, cuadrada o circular con dos o más c$aveteras semicirculares. La longitud debe ser algo superior a la correspondiente a las varillas que se empleen. F. CA=EBA GIRATORIA.- Es una pieza con una triple función ( suspender la columna durante el trabajo de perforación,  permitir al mismo tiempo el giro del varillaje y / $acer posible el paso del fluido de perforación desde la manguera de impulsión de la bomba a la columna de perforación mientras %sta está girando y avanzando. Está compuesta de dos partes una superior sujeta al cable sustentador y otra inferior roscada a la barra 6elly, que puede girar independientemente merced a unos rodamientos de bolas o rodillos de gran capacidad de resistencia al empuje a#ial +o vertical ya que de %l pende toda la columna de perforación, que puede llegar a pesar fácilmente $asta :5 &m en pozos para agua y $asta /55 &m en los de petróleo, o incluso más. -omo la cabeza giratoria de inyección y suspensión tiene que permitir mientras la columna gira, el paso del fluido de la perforación, la unión de las dos partes de las que se compone la cabeza giratoria tiene que ser estanca, por lo que van dotadas de una junta $erm%tica de cauc$o, fibra sint%tica o similar, de gran calidad, toda vez que a la presión a que trabaja el circuito de lodos +normalmente de unos 5 6g3cm , pudiendo llegar en algunos momentos o situaciones a /5 6g3cm  evitando que se produzca fugas del fluido al e#terior o da!en a los cojinetes por su alto poder de abrasión.


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3.- RESISTENCIA DE LAS ROCAS  ESTA=ILIDAD DE LAS PAREDES DE LAS PERFORACIONES La e#periencia adquirida por los sondistas +perforadores en la ejecución de numerosas perforaciones les $a llevado a imaginar una gran variedad de $erramientas y de m%todos para elevar el rendimiento del trabajo a valores cada vez mayores. En general, a cada terreno de naturaleza diferente le corresponden las $erramientas y los m%todos de trabajo que permiten obtener los mejores resultados para atravesar rápidamente los terrenos est%riles o, por el contrario, realizar un reconocimiento muy cuidadoso. Los procedimientos empleados no son forzosamente los mismos en los dos casos. El conocimiento de las características mecánicas de las rocas es indispensable, por tanto, para que sea posible en el momento de la ejecución de una perforación, la adopción del material que mejor conviene. Además, el subsuelo está sometido a tensiones debidas al peso de las rocas, y la ejecución de una perforación viene a perturbar su estado de equilibrio se crea uno nuevo, pero antes de que se establezca se pueden producir desprendimientos o $inc$amientos que reducen el diámetro de la perforación y pueden bloquear la $erramienta. 2or tanto presenta un gran inter%s el estudio de la estabilidad de las paredes de la perforación. *esgraciadamente, la complejidad del comportamiento de las rocas sometidas a empujes m"ltiples y la $eterogeneidad del subsuelo no permiten ir muy lejos por este camino. .- RESISTENCIA DE LAS ROCAS Los suelos que constituyen la corteza terrestre corresponden a dos grandes clases suelos sueltos y suelos co$erentes A. Los s+e*os s+e*!os constituyen una gran parte de la capa superficial de la corteza terrestre, y en las obras p"blicas un sondeo puede tener por "nica finalidad atravesarlos para determinar la profundidad del suelo co$erente. Estos suelos representados por arenas, gravas y guijarros, se caracterizan por una resistencia nula a la tracción y a la compresión simple. 2or el contrario, en grandes masas son compactos y es posible $acerles soportar un esfuerzo de compresión. Entonces constituye un buen terreno de fundación. =. Los s+e*os coeen!es presentan, por el contrario, una resistencia a la tracción simple y una resistencia a la compresión simple. 'eg"n la relación de estas dos resistencias se llaman frágiles o plásticos. A pesar de su aparente simplicidad, esta distinción entre cuerpos frágiles y cuerpos plásticos es, en Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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realidad, muc$o más "til. En efecto la e#periencia de 6arman sobre mármol y sobre arenisca $a demostrado que un mismo cuerpo puede ser frágil o plástico seg"n el valor de su constricción lateral. .- PROPIEDADES FÍSICAS DE LA ROCAS Además de la clasificación de las rocas, seg"n el origen geológico de las mismas, desde muy antiguo se $an estudiado propiedades físicas de muy diversas naturaleza, tratando de analizar y determinar cuáles eran las que suministraban mayor información de cara a la elección del m%todo de perforación más adecuado y previsión de los rendimientos en tales operaciones. Las propiedades medidas con mayor frecuencia $an sido resistencia mecánica, dureza, densidad, tenacidad, abrasividad, etc. -omo puede observarse, muc$as de esas propiedades son las que $abitualmente se determinan en estudios geot%cnicos, aunque el enfoque y la finalidad de los mismos son, en parte, distintos. 2or otro lado, las propiedades de las rocas influyen en la elección del tipo de fluido y su sistema de circulación, que se debe utilizar en la perforación de un determinado terreno, y en la estabilidad de las paredes del agujero abierto. .1. Peso es&ec$%co ( dens%dad.- Fna de las propiedades físicas de cualquier material sobre el que se tiene que actuar mecánicamente es la de su peso específico. 'e entiende por peso específico de un cuerpo el peso de la unidad volum%trica del mismo, es decir, la relación entre el peso del cuerpo y su volumen. En el caso de las rocas este parámetro va a influir, entre otras cosas, en la densidad del fluido de circulación o lodo, ya que uno de sus objetivos es sacar las esquirlas +detritus de la roca arrancada por el "til de perforación, recorriendo todo el sondeo para transportarlo fuera del mismo El peso específico de los minerales componentes de la roca depende a su vez de los pesos atómicos de los elementos que forman el mineral 2or otro lado, se entiende por densidad de un cuerpo la relación entre su masa, es decir la cantidad de sustancia del cuerpo, y su volumen. La masa de la unidad volum%trica de la roca en su estado natural difiere de la masa de la misma unidad ocupada por el esqueleto mineral sólido de dic$a roca. Esta diferencia está condicionada por la porosidad de las rocas y por el posible relleno de los sondeos por líquido o gas. Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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Las rocas tienen valores cuya densidad media es ,9 g3cm /, pero oscilan entre los de la piedra pómez, la sepiolita o diatomita, que pueden flotar en el agua, con una densidad de 5,/ g3cm / y algunos minerales de $ierro que alcanzan $asta 1 g3cm /> entre los valores medios están las calizas con ,9 g3cm/ y el granito .? g3cm /, por eso se suele dar al lodo una densidad de ,: g3cm/. .2. Poos%dad ( &e,ea5%*%dad.- La porosidad de una roca la proporciona la cantidad de $uecos o espacios vacíos de materia sólida e#istente entre los granos componentes de la misma o entre las paredes de la fisuras producidas en ella, despu%s de consolidados sus elementos mineralógicos. En el primer caso se trata de una porosidad primaria, in$erente a la forma de los granos y a la e#istencia de un cemento que los una. En el segundo, denominado de porosidad secundaria los $uecos de la roca se producen posteriormente a su cristalización o compactación. )atemáticamente la porosidad se define como el porcentaje de $uecos de una roca o suelo con respecto al volumen total considerado. 'u valor se obtiene en el laboratorio sobre una muestra secada en un $orno a (51 - y despu%s se satura al sumergirla en agua se calcula el volumen de agua que $aya penetrado en los $uecos. @ay que tener en cuenta que no en todos los poros e#istentes en una roca puede penetrar el agua, por su tama!o, o bien por su intercone#ión. 2or lo tanto, se define una porosidad eficaz que considera sólo los poros por los que el agua puede fluir y que es realmente la que se puede medir por el porcentaje indicado antes. La porosidad de una roca detrítica está estrec$amente relacionada con el grado de clasificación y el tama!o de sus granos. Además, la esfericidad y redondez de los granos influye en la geometría de los poros, de forma que cuanto más redondos y esf%ricos sean menor será su porosidad, debido a un empaquetamiento más cerrado. La facultad de una roca para permitir que un fluido se mueva a trav%s de sus poros se denomina &e,ea5%*%dad. 2ara que se realice este movimiento dentro de un material rocoso, es necesario que sus $uecos o poros est%n interconectados y que su tama!o sea lo suficientemente grande para que los efectos de la capilaridad impidan la circulación del fluido. 2or lo tanto, esta propiedad está muy relacionada con la porosidad eficaz y con la producción específica.


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.. Res%s!enc%a.- 'e llama resistencia mecánica de una roca a la propiedad de oponerse a su destrucción bajo una carga e#terior, estática o dinámica. Las rocas oponen una resistencia má#ima a la compresión> com"nmente, la resistencia a la tracción no pasa de un (5 a un (1 M de la resistencia a la compresión. Eso se debe a la fragilidad de las rocas, a la gran cantidad de defectos locales e irregularidades que presentan y a la peque!a co$esión entre partículas constituyentes. La resistencia de las rocas depende fundamentalmente de su composición mineralógica. Entre los minerales componentes de las rocas, el cuarzo es el más sólido. 'u resistencia supera los 155 )2a, y la de la calcita de (5 a 5 )2a. 2or eso, conforme es mayor el contenido de cuarzo, por lo general, la resistencia aumenta. La resistencia de los minerales depende del tama!o de los cristales y disminuye con el aumento de %stos. Esta influencia es significativa cuando el tama!o de los cristales es inferior a 5,1 mm. Entre las rocas sedimentarias, las más resistentes son las que tienen cemento silíceo. En presencia de cemento arcilloso la resistencia de las rocas disminuye de manera brusca. En la resistencia de las rocas influye la profundidad a la que se formaron y el grado de metamorfismo. Así la resistencia de las arcillas yacentes cerca de la superficie terrestre puede ser de  a (5 )2a, mientras que las rocas arcillosas, que fueron sometidas a un cierto metamorfismo pueden alcanzar los 15 N (55 )2a. ./. D+e>a.K 'e llama dureza de una roca a la resistencia de su capa superficial a la penetración en ella a presión de otro cuerpo más duro. 2or lo tanto, la dureza es la resistencia local a la penetración La dureza de una roca es función de la dureza y composición de los granos minerales, de la dureza y cantidad del material cementante, de la porosidad de la roca, del grado de $umedad, de la temperatura, de la tensión de la roca debida a las cargas de los materiales suprayacentes, etc. La dureza de las rocas es el principal tipo de resistencia superada durante la perforación rotativa al penetrar el "til cortante en la roca. &ras la penetración, o al mismo tiempo, transcurre la fracturación de la roca, que es más fácil conseguir despu%s de la primera acción. Los minerales se clasifican en cuanto a su dureza por medio de la escala de )J@', en la que se valora la posibilidad de que un mineral pueda rayar a todos los que tienen un n"mero inferior al suyo. Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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Los grados de la escala de )o$s son muy amplios, como se puede ver por la posición del acero dulce, que está situado entre los grados 9 y ?. Además, la mayor parte de estos minerales presentan planos de clivaje y su dureza no es la misma en estos planos que en otras direcciones. 2or otra parte la dureza de todos los diamantes no es la misma. .. A5as%)%dad de *as ocas.- 'e llama abrasividad a la capacidad de las rocas para desgastar la superficie de contacto de otro cuerpo más duro en el proceso de rozamiento durante el movimiento. Las propiedades abrasivas de un material rocoso tienen una gran importancia en el desgaste de las $erramientas de corte, que suelen ser de acero, carburo de tungsteno o diamante. El desgaste no sólo afectará a la cabeza de corte, sino tambi%n al varillaje que roza en su giro con las paredes del sondeo. Además, las partículas desmenuzadas de la roca perforada o detritus, en su recorrido por el circuito de lodos, abrasionarán a las bombas y tuberías del mismo. Los factores que elevan la capacidad abrasiva de las rocas son los siguientes La dureza de los granos de la roca. Las rocas que contienen granos de cuarzo son sumamente abrasivas. La escasa solidez de las uniones entre los granos de la roca ejerce una acción abrasiva importante, ya que las partículas que se desprenden presentan geometrías angulosas. La forma de los granos. Las partículas redondeadas son menos abrasivas que las angulosas. El tama!o de los granos La porosidad de la roca aumenta la rugosidad de la superficie y la concentración de tensiones en los planos de contacto entre la roca y el "til de perforación. La $umedad y saturación de las rocas reducen su dureza y abrasividad. 

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Ta5*a 1: A5as%)%dad de ocas. CALIDAD TIPO DE ROCA (.Abrasiva olcánicas riolita, obsidiana. 2lutónicas granito, aplita, pegmatita, pórfido, granodiorita. .Dntermedia )etamórficas cuarcitra, corneana, gneises -

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/.2oco abrasivas

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'edimentarias sile#itas, conglomerados silíceos. olcánicas basalto, andesita, traquita. 2lutónicas sienita, diorita, gabro, diabasa. 'edimentarias areniscas, arcosas, calcarenitas, vulcano sedimentarios. &odas las ígneas y metamórficas meteorizadas o alteradas. 'edimentarias esquistos, pizarras, mármoles, calizas, margas, limolitas, fangolitas, carbones, limos, arcillas,

.3. E*as!%c%dad.- La mayoría de los minerales constituyentes de las rocas tienen un comportamiento elásticoKfrágil, que obedece a la ley de @ooOe, y se destruyen cuando las tensiones superan el límite de elasticidad. 'eg"n el carácter de deformación, en función de las tensiones provocadas por las cargas estáticas se consideran tres grupos de rocas ( Las clastoK frágiles o que obedecen a la Ley de @ooOe>  Las plásticoKfrágiles, a cuya destrucción precede la deformación plástica> y / Las altamente plásticas o muy porosas, cuya deformación elástica es insignificante. Los valores de los módulos de elasticidad para la mayor parte de las rocas sedimentarias son inferiores a los de los minerales correspondientes que los constituyen. &ambi%n influye en dic$o parámetro la te#tura de la roca, ya que el módulo de elasticidad en la dirección de la estratificación o esquistosidad es generalmente mayor que en la dirección perpendicular a %sta. .. P*as!%c%dad.- En algunas rocas, a la destrucción le precede la deformación plástica. Psta comienza en cuanto las tensiones en la roca superan el límite de elasticidad. En el caso de un cuerpo idealmente plástico tal deformación se desarrolla con una tensión invariable. Las rocas reales se deforman consolidándose al mismo tiempo para el aumento de la deformación plástica es necesario incrementar el esfuerzo. La plasticidad depende de la composición mineral de las rocas y disminuye con el aumento del contenido de cuarzo, feldespato y otros minerales duros. Las arcillas $"medas y algunas rocas $omog%neas poseen altas propiedades plásticas. La plasticidad de las rocas p%treas +granito, esquistos cristalinos y areniscas se manifiesta sobre todo a altas temperaturas. Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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FACTORES UE AFECTAN A LA ELOCIDAD DE PERFORACIÓN DE LAS FOR7ACIONES ROCOSAS Los factores principales que influyen en el rendimiento de perforación de una roca son básicamente los siguientes  2ropiedades geomecánicas de la roca  Qtil de perforación.  )ecánica de la perforación.  @idráulica.  2ropiedades del fluido de perforación  Jtros factores. Ta5*a 2: Fac!oes +e a$ec!an a *os end%,%en!os de &e$oac%'n CONTROLA=LE NO CONROLA=LE 2ropiedades *ureza 2ermeabilidad de las rocas Abrasividad 2ermeabilidad 2erforabilidad 2orosidad ragilidad -ontenido líquido 2ropiedades físicas 2resión de poro de fluido 7esistencia a 2resión de cierre la compresión y2resión en el sondeo tracción. &emperatura de la roca &enacidad actores Empuje &ipo de destrucción de la mecánicos 7otación roca trituración, cizallamiento o Estado del "til combinado. *iámetro *irección y tama!o de &ipo de "til los canales. )odificación de la superficie de apriete del "til. )odificación del ángulo de corte en caso de rotura del "til. actores -audal, presión y $idráulicos velocidad 2%rdidas de carga, presiones durante la circulación Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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actores de eficiencia organización

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2resión diferencial en el fondo Eficiencia ydel personal

Eficiencia del equipo de perforación actores
7esponsabilidad actores psicológicos E#periencia -ondiciones de equipo &ama!o del equipo )anejo @erramental 2roblemas de perforación de formaciones estratificadas. AtraquesKErupcionesK 2rofundidad Lugar de la 2erforación K&raficabilidad. 2ropiedades del agua de perforación.

.1. Ú!%* de &e$oac%'n.- Fno de los aspectos fundamentales en la ejecución de un sondeo está constituido por la elección del Qtil de perforación, ello es debido a que dic$o proceso está influenciada por un gran n"mero de factores tipo y uso del sondeo, profundidad, clase de formación, fluidos utilizados en la limpieza del sondeo, etc., ya que una vez seleccionado va a incidir directamente sobre otros factores como son  La velocidad de perforación.  La calidad del sondeo.  La recuperación de testigo si se realiza, y  Los costes por metro perforado. Los parámetros básicos del "til que $ay que determinar son  El tipo de "til.  El diámetro.  Las características de dise!o del "til. Así, en caso de utilizar triconos, $ay que tener en cuenta La dureza del terreno, que influye en el tama!o, función y cantidad de dientes e insertos. La protección de los rodamientos. Jtros requerimientos de la perforación. 

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.2. Fac!oes ,ec#n%cos.- Los factores mecánicos principales y la rotación sobre el "til, son .2.1. E,&+6e.- El empuje tiene una influencia directa sobre la velocidad de penetración, siendo necesario un empuje mínimo para sobrepasar la resistencia a compresión del material. La velocidad de penetración aumenta proporcionalmente con el empuje, $asta un má#imo en que se produce un agarrotamiento del "til sobre el terreno o $asta que el volumen de los detritus producidos impida una limpieza adecuada del fondo del sondeo. .2.2. e*oc%dad de o!ac%'n.- La influencia de la velocidad de rotación en la velocidad de perforación está en función de la dureza +co$esión de los materiales +rocas. En formaciones blandas, la velocidad de perforación es directamente proporcional a la velocidad de rotación, $asta un límite impuesto por un defecto de limpieza de los detritus formados. En formaciones duras se produce una disminución de la velocidad de penetración con un aumento de la rotación. El límite de la velocidad de rotación está fijado por el desgaste en los cojinetes de los triconos, que a su vez depende del empuje, de la limpieza del sondeo y de la temperatura, y por la rotura de los elementos de corte, que está provocada por el impacto del "til sobre el terreno, siendo la intensidad de %ste proporcional al cuadrado de la velocidad de rotación. Esto se traduce, además, en vibraciones en la sarta y en la torre. La velocidad de rotación viene limitada por el diámetro del varillaje para evitar roturas del mismo. Ta5*a : a%ac%'n de )e*oc%dad de &ene!ac%'n. &E77E=J ELJ-D*A* *E 7J&A-DR= +rpm 8landa ?1 N (95 )edia 95 N :5 *ura /1 K ?5 .. 9%d#+*%ca.- Las velocidades de penetración dependen de que se efect"e una limpieza efectiva del fondo del sondeo. La potencia $idráulica es el producto del caudal de circulación por la p%rdida de presión que se produce en el circuito para obtener una buena circulación.


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El caudal viene limitado por un valor mínimo para obtener una buena velocidad ascensional y un valor má#imo para garantizar la estabilidad de las paredes del sondeo y un bajo ritmo de desgasta de la sarta.


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CAPÍTULO II: TIPOS  78TODOS DE PERFORACIÓN 2.1.- TIPOS DE PERFORACIÓN. 2.1.1. Pe$oac%'n ,an+a* .K Es aquella ejecutada con perforadoras livianas, operada a mano por el perforista. =ormalmente este m%todo es usado en peque!as obras y cuando no $ay espacio suficiente para instalar un equipo de perforación, o cuando preparar el espacio es demasiado demasiado costoso. 2.1.2. Pe$oac%'n ,ecan%>ada .K En este tipo de perforación un operador +perforista muc$as veces controla dos o tres perforadoras montadas sobre avances o brazos $idráulicos u otros instrumentos. =ormalmente, el equipo de perfo perfora raci ción ón es mo mont ntad adoo sobr sobree un unaa estr estruc uctu tura ra o c$as c$asis is espe especi cial alme ment ntee adaptado sobre ruedas u orugas. 2.1.. Pe$oac%'n de 5an+eo.K La perforación de bancos se ejecuta para voladura de los mismos, siendo el m%todo de detonación más fácil. Lo cara caract cter erís ísti tico co del del banc bancoo es qu quee tien tienee un fren frente te libr libree para para e#pu e#puls lsar ar lo loss fragmentos de la roca disparada. Esta perforación de bancos puede ser utilizada en trabajos de perforación subterránea, a tajo abierto, vertical u $orizontalmente. 2.1./. Pe$oac%'n de a)ance s+5!e#neo .K La perforación es de avance cuan cuando do se util utiliz izan an tala taladr dros os para para deto detona narr y abri abrirr t"ne t"nele less o gale galerí rías as.. En perforación de galerías +labores mineras subterráneas es necesario disponer una abertura en la roca, contra la cual se debe detonar disponiendo de espacio suficiente para tener donde acumular la roca arrancada producto del disparo. La perforación puede ser manual o con equipo mecanizado, como es el caso de que en t"neles de mayor sección siempre se utiliza el equipo mecanizado. 2.1.. Pe$oac%'n de &od+cc%'n .K Este tipo de perforación es utilizado en la e#plotación de vetas o filones de minerales o material rocoso de canteras. Esta perforación es empleado tanto en trabajos subterráneos como en el tajo abierto. En laboreos subterráneos esta perforación es generalmente llevada a cabo en espacios limitados como es el caso de galerías. 2.1.3. Pe$oac%'n de c%,eneas ( &%+es .K En minería subterránea e#iste necesidad de construir c$imeneas o piques +llamados tambi%n pozos cuando se requieren por razones de inter%s geoeconómico. 2.(.. Pe$ Pe$o oac ac%' %'n n de sonde sondeos os.K )uc$ )uc$as as vece vecess son son nece necesa sari rios os perfo perfora rar r sondeos +o pozos profundos con recuperación de testigos cuando se trata, sobr sobree todo todo,, de e#pl e#plor orac acio ione ness de yaci yacimi mien ento toss mi mine nera rale less metá metáli lico cos, s, esto esto cuan cuando do las las info inform rmac acio ione ness mi mine nera raló lógi gica cas, s, petr petrol ológ ógic icas as,, así así como como las las Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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alteracio alteraciones nes $idrotermal $idrotermales es en superficie superficie son escasas, escasas, o cuando cuando las menas de un yacimiento se van agotando vertical u $orizontalmente> razón más que suficiente para el uso de t%cnicas de perforación dirigida con aplicación, sobre todo, en e#ploraciones con fines mineros que a su vez permiten incrementar reservas de mineral con el consiguiente reducción de costes de operación. 2.2.- 78TODOS 78TODOS DE RECONOCI7IENTO RECONOCI7IENTO DEL SU=SUELO. 2ara 2a ra la ob obte tenc nció iónn de valo valore ress o cara caract cter erís ísti tica cass geol geológ ógic icas as en zona zonass inferiores a la superficie terrestre +subsuelo, ya sea directa o indirectamente, se utilizan las t%cnicas siguientes a<. CALICATAS.- 'e agrupan bajo este nombre gen%rico las e#cavaciones de formas diversas +pozos, zanjas, rosas, etc. que permiten una observación directa del terreno, así como la toma de muestras y, eventualmente, la realización de ensayos in situ. Este tipo de reconocimiento se emplea con  2rofundidad de reconocimiento moderada +S 0 m.>  &errenos e#cavables con pala mecánica o manualmente>  Ausencia de nivel freático, en la profundidad reconocida o cuando e#istan aporta rtaciones de agua moderadas en terrenos de baja permeabilidad>  &errenos preferentemente co$esivos>  &errenos granulares o detríticos en los que las perforaciones de peque!o diámetro no serían representativas.

igura .(. -alicatas El reconocimiento del terreno mediante calicatas es adecuado cuando ( se puede puede alcanz alcanzar ar en tod todos os los los puntos puntos el el estrat estratoo firme firme o resis resisten tente te con con garantía suficiente> y  no sea necesario realizar pruebas in situ asociadas a sondeos +p.e. ensayos de penetración estándar. 'e e#cluirá este m%todo cuando pueda deteriorarse el terreno de apoyo de las las futu futura rass cime ciment ntac acio ione ness o se cree creenn prob proble lema mass de in ines esta tabi bili lida dadd para para estructuras pró#imas. Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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En calicatas de una profundidad mayor a (,1 m ninguna persona podrá acceder a su inspección o revisión si no se encuentran debidamente entibadas o adecuadamente retaluzadas. 5<. SONDEO SONDEOS.S.- 'o 'onn las las perf perfor orac acio ione ness de secc secció iónn circ circul ular ar y diám diámet etro ross relativamente peque!os que se ejecutan para reconocer en profundidad la e#istencia de minerales, agua o rocas e#plotables, para estudios geológicos o geofísicos, o para reconocer las características litológicas del terreno en que se $an de realizar determinadas obras de ingeniería. 2ueden ser verticales, inclinados u $orizontales, y su profundidad oscila entre unos pocos metros y más de ?,555. En concreto, los sondeos permiten reconocer la naturaleza y loca lo cali liza zaci ción ón de las las di dife fere rent ntes es un unid idad ades es geol geológ ógic icas as o geot geot%c %cni nica cass del del subsuelo, así como e#traer muestras del mismo y, en su caso realizar ensayos a diferentes profundidades. *eben utilizarse en los casos indicados y cuando el estudio geológico requiera  Llegar a profundidades superiores a las alcanzadas con calicatas  7econocer el terreno bajo el nivel freático>  2erforar capas rocosas, o de alta resistencia>  E#traer muestras inalteradas profundas> omar ar mu mues estr tras as de acuí acuífe fero ross prof profun undo doss o real realiz izar ar ensa ensayo yoss de  &om permeabilidad in situ>  *eterminar valores índice de la roca en macizos rocosos>  *etectar y controlar las variaciones del nivel freático, para lo cual se inst instal alar arán án tubo tuboss piez piezom om%t %tri rico coss en un n" n"me mero ro sufi sufici cien ente te de sondeos, como mínimo /5M para que dic$o control sea fiable.

Los m%todos más $abituales para la ejecución de sondeos mecánicos son el de rota rotaci ción ón con con e#tr e#trac acci ción ón de test testig igos os cont contin inuo uos, s, perc percus usió ión, n, rota rotary ry y mediante barrena $elicoidal. Los sondeos a rotación son ejecutados en cualquier tipo de terreno, siendo necesario utilizarlos cuando el terreno a reconocerse sea un macizo rocoso o e#ista alternancia de capas cementadas duras con otras menos cementadas. Los Los sond sondeo eoss a perc percus usió iónn pu pued eden en real realiz izar arse se cuan cuando do el terr terren enoo pu pued edaa atravesarse con la energía disponible y el ruido asociado al golpeo no rebase los los lími límite tess esta establ blec ecid idos os en cada cada caso caso.. Este Este m%to m%todo do está está espe especi cial alme ment ntee indicado para reconocer suelos granulares gruesos, adaptando el diámetro del Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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sondeo al tama!o de las gravas o bolos a atravesar. En caso de suelos granulares finos se utilizarán cuc$aras con cierre interior de clapeta. Los sondeos con barrena $elicoidal podrán utilizarse cuando 1< no sea necesaria obtener testigo continuo de material no remoldeado, 2< el terreno sea relativamente blando o co$esivo, < no e#ista capas cementadas o de gravas, ni capas arenosas fluyentes, bajo el nivel freático, /< no sea necesario atravesar o penetrar en rocas, < no se requiera una precisión superior a 5,1 m en la localización en profundidad de las diferentes capas, 3< se pueda justificar la calidad de las muestras inalteradas e#traídas por el eje $ueco de la barrena o en el sondeo sin entibar en el caso de barrenas macizas, y < se subsanen los aspectos negativos anteriores con otro tipo de prospecciones. c<. PROSPECCIONES GEOFÍSICAS.- -uando se trata de grandes superficies a construir, y con el fin de obtener información complementaria que ayude a distribuir los puntos de reconocimientos así como la profundidad a alcanzar en cada uno de ellos, se podrán utilizar las siguientes t%cnicas  'ísmica de refracción para obtener información sobre la profundidad a la que se encuentran el nivel freático y la unidad geot%cnica resistente, siempre y cuando se trate de formaciones relativamente $orizontales +buzamiento inferior a (1 y la velocidad de las ondas 2 aumente con la profundidad.  7esistividad el%ctrica t%cnica 'E Bsondeo el%ctrico verticalC para obtener información sobre la profundidad del nivel freático y los espesores de las distintas capas $orizontales del terreno.  Jtras t%cnicas geofísicas tales como
=o siempre se pueden utilizar e#clusivamente m%todos geofísicos para caracterizar el terreno, debiendo siempre contrastarse sus resultados con los de sondeos mecánicos. En general, se pueden aplicar las t%cnicas geofísicas para la caracterización geot%cnica y geológica, con el objeto de complementar datos, mejorar su correlación, acometer el estudio de grandes superficies y deformar los Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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cambios laterales de facies, no siendo aconsejable en cascos urbanos consolidados. 2..- OTROS 78TODOS DE PERFORACIÓN 2..1. In!od+cc%'n.- *e los m%todos de perforación ya descritos anteriormente, algunos son tan antiguos, como consta que realizaron los egipcios y persas $ace 555 a!os a -. Jtros m%todos son de reciente introducción, estando en fase de investigación. Las categorías en las que se pueden dividir los m%todos no convencionales son &%rmicos con descamación. &%rmicos con fusión y vaporización. Tuímicos. 2or impacto. -

La investigación en el terreno de la t%cnica de perforación se mueve de acuerdo con el objetivo básico de lograr una mayor velocidad de penetración, unido a los menores costes posibles. Fn inconveniente para mejorar la velocidad en los sondeos profundos radica en la necesidad de e#traer el varillaje para reponer la $erramienta de corte, lo que supone maniobras largas y, por tanto, de elevado coste. 2..2. Pe$oac%'n !0,%ca &o dece&%!ac%'n.- E#isten una serie de fuentes de elevado rendimiento energ%tico, aplicables a la perforación y desintegración de los materiales rocosos. 2ara tales fines se utilizan calentadores de infrarrojos, láser, plasma, c$orro de electrones y quemadores supersónicos basados en las mezclas de o#ígeno o aire comprimido y combustibles derivados del petróleo. *e todos ellos, los "ltimos $an alcanzado un grado de desarrollo, especialmente despu%s de la da.
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perforabilidad sólo es posible establecerla despu%s de ensayos de laboratorio conjuntamente con ensayos de campo. La relación entre el decrepitado y las propiedades específicas de la roca que intervienen en el proceso de rotura se pueden repasar de forma cualitativa como sigue *ifusión t%rmicaU*ilatación +& oU&ama!o de grano VVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVV 7esistencia a la compresión +& o 'iendo &o la temperatura a la cual la roca perdería su característica de decrepitado para pasar a una situación de plasticidad. El ritmo y magnitud de los cambios dimensionales que influyen en el decrepitado de la roca dependen de su gradiente t%rmico característico, de forma que su aumento equivale a un mayor ritmo de perforación. 7esumiendo, las propiedades que favorecen el decrepitado se pueden enunciar  -apacidad de dilatación t%rmica unidimensional por debajo de los ?55-.  Elevadas características de transmisibilidad t%rmica por debajo de los 055-.  Estructura de granos de dimensiones similares cementados, con apenas productos de alteración de arcillas o micas.  -antidades mínimas de minerales blandos, de bajo punto de fusión, o elásticos que se deforman despu%s de su descomposición t%rmica. Las rocas con buenas características de decrepitado corresponde a tipos como las taconitas +cretas ferruginosas, cuarcitas, granitos, areniscas, etc. Ta5*a 2.1. A&!%!+d e*a!%)a a* dece&%!ado ;No!onH F.9.

-uarcita
(5,1 ;,1 ?,: /,:

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superficial. Ello se debe a las propiedades del cuarzo, que le confieren elevados coeficientes de e#pansión lineal y volum%trica, así como cambios en su estructura cristalina a 1?/-. Aquellas rocas con bajas características de dedrepitación responden fundi%ndose, lo que reduce de manera importante la velocidad de penetración, incrementándose el consumo energ%tico. El proceso de fusión de una roca es función de sus características geológicas, estructurales y mecánicas ante el aumento de temperatura. Algunas rocas con escasas características de decrepitado son las calizas, granodioritas, sienitas, anortositas, basaltos, etc. *ado que la naturaleza presenta alternancia de materiales de bajas características de perforabilidad t%rmica, donde este m%todo, se complementa con medios mecánicos de ayuda que permite atravesar tales zonas.


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CAPÍTULO III: SONDEOS DE PERCUSIÓN CON CA=LE .1.- INTRODUCCIÓN El m%todo de perforación a percusión con cable es el más antiguo de todos, e#istiendo referencias $istóricas, seg"n -onfucio, que demuestran $aberse utilizado en -$ina durante la dinastía -$ou para la e#tracción de sal y agua, $ace más de 0555 a!os, alcanzando profundidades superiores a los 55 m. El mecanismo consiste en un balancín contrapesado, que se acciona mediante un grupo de $ombres, que efectuaban el tiro en un e#tremo de una cuerda mientras que del otro colgaba la sarta de perforación construida con ca!as de bamb". )ás recientemente, en (:1; en 2ensilvania, el coronel *raOe realizó el primer pozo de petróleo del que se tienen noticias, por el m%todo de percusión. *e aquí que este m%todo tambi%n se denomina pensilvaniense. Los modernos equipos de percusión se fabrican en dos tama!os, ambos portátiles y con la misma disposición mecánica. El tama!o más peque!o se usa para sondeos poco profundos, com"nmente en placeres. Alcanza profundidades de (15 m sin dificultad en rocas moderadamente blandas similares a granito alterado, y en condiciones favorables puede llegar a los (?1 ó 55 metros. Este tipo de sonda se emplea tambi%n para perforar pozos de voladuras en canteras y en minas de tajo abierto. El tama!o mayor BmanejaC un peso de instrumento de $asta  155 6g, y normalmente alcanza profundidades de /55 a 015 metros. En condiciones favorables, en que la roca es $omog%nea con relativa ausencia de fallas, zonas de cizallamiento, diaclasas, superficies de estratificación, etc., pueden alcanzar los 955 metros y más. Este sistema de perforación mecánica por percusión, uno de los más antiguos utilizados, $a recibido en los "ltimos tiempos aportaciones tecnológicas, con la creación de las modernas y potentes sondas actuales que $acen de %l uno de los sistemas actualmente en la ejecución de pozos para la captación de aguas subterráneas. El concepto básico de la perforación por percusión por cable es el de un elemento mecánico que golpea y des$ace la formación. -on las nuevas y potentes sondas de perforación los rendimientos son espectaculares. La facilidad de manejo del cable en relación con el del varillaje en la perforación por rotación es una gran ventaja, otra ventaja es la de no necesitar este sistema lodos o mezclas ti#otrópicas siempre nocivas al libre paso del agua por los acuíferos. Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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2or otro lado, este sistema de perforación $a ido evolucionando incorporando t%cnicas y materiales modernos, por lo que sigue siendo uno de los procedimientos más usados actualmente para la e#plotación de acuíferos e investigación, ya que presenta ventajas que los más modernos sistemas de perforación no $an podido igualar. La perforación se efect"a comunicando un movimiento rectilíneo alternativo de bajadaKsubida de una masa pesada que en su caída va fracturando o disgregando la roca, desprendiendo de %sta trozos de variado tama!o, que despu%s se e#traen por medio de una válvula o cuc$ara de limpieza. La amplitud del movimiento es desde una altura de 5,15 a ( m, y velocidad de /5 a 95 golpes por minuto, al cable que se suspende el tr%pano. En condiciones normales el sondeo empieza con un diámetro de 5 a /5 cm. Al profundizar se $acen reducciones sucesivas de 1 cm en diámetro y se introducen las sartas de tubos de revestimiento. E#isten sondeos que se $an terminado con diámetros tan peque!os como 9 cm, pero la velocidad de perforación de un sondeo de tan escaso diámetro es muy baja, el coste es alto y las muestras recogidas merecen poca confianza. La instalación de mayor tama!o requiere la preparación de un área nivelada de unos (5 por 5 m, adyacentes al punto de sondeo. Estas instalaciones son generalmente automotoras sobre ruedas de oruga, pero en ocasiones deben ser arrastradas de un punto a otro por un camión o tractor. En cualquier caso $ay que tender una carretera $asta el punto de sondeo. .2.- PRINCIPIOS DEL 78TODO El principio de perforación completo está constituido por las siguientes operaciones básicas la percusión, la e#tracción del detritus y la estabilización del sondeo. )ediante la elevación y posterior caída libre de la sarta se consigue fracturar la formación a perforar aprovec$ando para ello una parte de la energía cin%tica disponible por la masa de la $erramienta y su velocidad en el momento de impacto. El resto de la energía producida se consume en  La deformación elástica de la $erramienta, el cable y la propia formación rocosa.  La fricción de la $erramienta con las paredes del sondeo.  La penetración en el lodo formado durante la perforación.  La trituración de los detritus producidos en los impactos anteriores, etc. Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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El movimiento alternativo de la percusión se consigue mediante un mecanismo de biela y manivela. El cable que sustenta al tr%pano sale de la polea del balancín y pasa por otra polea situada en el e#tremo superior del mástil. El balancín, al ser arrastrado por la biela, produce los movimientos de subida y bajada del tr%pano. Fn punto del cable cercano al balancín se mueve seg"n una curva asim%trica a una sinusoide. Los acontecimientos que se suceden son los siguientes cuando el tr%pano está apoyado en el fondo del sondeo, al iniciar el tiro el balancín, permanecerá en reposo $asta que la tensión del cable, despu%s de su deformación elástica, lo ponga en movimiento. -uando el tr%pano comienza a ascender acompa!ando en su movimiento al cable, aumenta su velocidad mientras desaparece la tensión en el cable. 'iguiendo el ciclo, el balancín en un determinado instante comienza a $acer descender el cable, aunque el tr%pano debido a su energía cin%tica ascenderá $asta anularla. En este momento, el cable se distensiona y el tr%pano comienza a descender alcanzando al movimiento del cable. Así, la altura de caída del tr%pano es sensiblemente superior a la correspondiente a la amplitud del movimiento del balancín motivado por la longitud fijada en la manivela. El mecanismo de percusión está, pues, regulado por los siguientes parámetros  La amplitud del movimiento del balancín.  La velocidad del balancín +n"mero de golpes por minuto.  La elasticidad absoluta del cable +función de la longitud desarrollada.  El peso y forma de la $erramienta. .2.1. Es!+c!+a "enea*.- Las máquinas de perforación a percusión por cable constan esencialmente de dos cuerpos el bastidor y el mástil. El bastidor de acero soporta todos los mecanismos y absorbe las tensiones generadas durante el continuo golpeo de percusión y los intensos esfuerzos que a veces se realizan en las entubaciones y operaciones de pesca. 'obre el bastidor se encuentra el motor, que por medio de correas trapezoidales, que a su vez accionan a una manivela y biela, consigue dar el movimiento de vaiv%n al balancín, imprimi%ndoselo a la sarta. La altura de caída del tr%pano suele variar entre /55 y ;55 mm. Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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igura /.(. Equipo de perforación a percusión y mecanismo de balancín. .2.2. 9ea,%en!as de &e$oac%'n.- La sarta de perforación completa está formado de abajo a arriba por tr%panos, canales de agua, barra de carga, cuadro de llave, tijeras, rosca, giratoria y cable.

igura /.. 'arta de perforación. Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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..- 7AUINARIA. Las funciones que tienen que cumplir la máquina son ..1. Pec+s%'n.- 'e consigue por la repetición del ciclo de elevación y subsiguiente caída libre de una sarta de $erramientas compuestas de distinta forma. ..2. E4!acc%'n de de!%!+s o *%,&%e>a de sondeo. K 'e $ace con la cuc$ara de válvula y es preciso un mecanismo que permita, de forma rápida, su descenso al fondo del sondeo y su elevación a la superficie. ... 7ane6o de !+5ea ( ea,%en!as. K 'e emplea para ello un aparejo de más o menos guarn%s, seg"n la importancia de los pesos que $aya que manejar. La máquina de perforar a percusión consta de dos partes principales armazón con mecanismo y mástil. El armazón, que primitivamente fue de madera, está formado de diversos perfiles unidos por soldadura o tornillos. 'u forma es variable de unas marcas a otras y tambi%n la disposición de los distintos mecanismos. En el e#tremo contrario al mástil va el motor, que puede ser de e#plosión o de combustión generalmente son motores diesel, su potencia depende del tama!o de la máquina que depende de las profundidades y diámetros que se $ayan de perforar con ella. ./.-ELE7ENTOS UE INTERIENEN EN EL SONDEO DE PERCUSIÓN. La columna o sarta de perforación se compone de ./.1. Ca5*e que imprime a la sarta el movimiento de vaiv%n que le comunica el balancín de la sonda. ./.2. Sonda o ,#+%na de &e$oac%'n que desde la superficie del terreno proporciona a la sarta +por medio de un balancín, el movimiento de vaiv%n. ./.. T+5eaH para la entubación de sondeos se usan tuberías de muy diversos tipos y calidades. La más usada es tubería de c$apa soldada, tiene la ventaja de su precio y, además, el tener el e#terior liso la $ace más fácilmente $incable cuando eso es necesario. ..- COLU7NA O SARTA DE PERFORACIÓN . Está formada por una serie de $erramientas o "tiles dispuestos, de abaja a arriba, de la forma siguiente tr%pano, barrón, desbastador y montera. .1. TR8PANO.- @erramienta que realiza el trabajo de rotura, disgregación y trituración de la roca. 2or tanto, su función es la de penetrar, triturar, escariar y mezclar. Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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'u peso, salvo casos e#cepcionales, puede variar entre (55 y 155 6g para pozos peque!os y de mediano diámetro y de 155 a (55 6g para pozos de gran diámetro. La elección del tr%pano se $ace en función de las características de la formación rocosa que va a ser perforada, siendo de especial inter%s definir el ángulo de penetración, el ángulo de escape, la longitud de la superficie de desgaste y la cara trituradora. Ta5*a .1: Pa#,e!os de d%seo eco,endados &D2J *E W=
Arcilla -aliza blanda -aliza dura -aliza abrasiva
W=
Agudo Agudo

2eque!o 2eque!a

)ezcla 2enetrar

Jbtuso

2eque!a

2enetrar

Jbtuso

2eque!o

=ormal

Jbtuso

2eque!o

2enetrar y escariar 2eque!o 2enetrar y escariar

El tr%pano presenta formas variadas, para tratar de ajustar con ellas a determinadas funciones específicas a&r%pano regular, realiza el trabajo que consiste en roturar, disgregar y triturar la roca. b&r%pano de estrella o cruciforme, adecuado para perforar formaciones estratificadas con buzamiento, donde e#ista una tendencia a producirse desviaciones en las perforaciones. En general con este tipo de tr%pano se obtienen buenos rendimientos en cualquier clase de roca, independientemente de su utilidad para evitar desviaciones. 2resenta longitudes comprendidas entre (,55 y (,95 metros. c&r%pano californiano, presenta $ombros escurridizos y biselados para evitar atranques en su movimiento $acia arriba. d&r%pano de $ombros rectos, permite golpear $acia arriba o escariar. e&r%pano salomónico, adecuado para formaciones blandas, con tendencia al desprendimiento, sobre todo si son plásticos, pues las caras del tr%pano alisan y compactan con su roce las paredes de la perforación. Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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igura /./. &ipos de &r%panos 1  Wngulo de penetración obtuso para rocas duras, más agudo para rocas blandas.  Wngulo de despegue grande para rocas blandas, peque!o para rocas duras y abrasivas. / 'uperficie de desgaste peque!a para rocas blandas, grande para rocas duras y abrasivas 0 ista por la cara de corte. 1 &r%pano regular tipo californiano. 9 &r%pano cruciforme y su sección transversal. ? &r%pano salomónico. Las características geom%tricas de un tr%pano deben ser función de las correspondientes al terreno a perforar. 'eg"n el tipo de formación de que se trate, deben predominar unas u otras funciones del tr%pano para que su trabajo de perforación sea óptimo. a<. Paa ocas d+as o !enaces  las funciones del tr%pano son penetrar y escariar. *eben elegirse tr%panos con ángulo de penetración agudo y amplio ángulo de despeje para rocas no abrasivas y con ángulo de penetración obtuso, amplia superficie de desgaste y poco ángulo de despeje para rocas duras y abrasivas. En los momentos actuales la perforación de las rocas tenaces es por el m%todo de rotación. Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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5<. Paa ocas 5*andas +pizarras, margas, rocas arcillosas en general la principal función del tr%pano es la de actuar como mezcladora, por lo que se deben elegir tr%panos con poco ángulo de penetración, amplio ángulo de despeje, gran superficie de trituración y peque!a sección del cuerpo del tr%pano, para que los pasos de agua sean grandes. En terrenos ligeramente co$erentes se pueden realizar perforaciones de una decena de metros de profundidad y de /5 ó 05 cm de diámetro. La perforación de rocas blandas se ejecuta, sobre todo, para determinar la profundidad del basamento. Los diámetros de los tr%panos para perforación con cable no están normalizados como las $erramientas para perforación a rotación +coronas y triconos. Ta5*a .2. D%#,e!os de* !0&ano ( de* en!+5ado D%#,e!o !0&ano ;,,< D%#,e!o en!+5ado ;,,< 1:5K1;5 155 0:5K0;5 055 /:5K/;5 /55 /55K/(5 15 15K95 55 55K(5 (15

El material de los tr%panos tambi%n es variado, predominando los aceros al carbono, aceros de aleación y aceros al crisol. .2. =ARRÓN.- Es una barra cilíndrica +barra de carga de acero forjado que se coloca justo encima del tr%pano y enroscada a %l. 'u función es doble por una parte dota a la sarta del peso necesario para la perforación y por otra sirve de guía, dada su notable longitud, colaborando de forma importante en el mantenimiento rectilíneo y vertical de la perforación. La longitud del barrón de perforación varía normalmente entre / y 1 m y su peso entre 055 y (555 6g. .. DESTRA=ADOR O TI?ERA.- Esta $erramienta que va enroscada al barrón, constituye un elemento de seguridad ante posibles agarres del tr%pano. 'i se conoce el terreno, si %stos son duros y co$erentes y se sabe que no $ay peligro de desprendimientos, se puede prescindir de su uso. 'i por el Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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contrario, y aunque disminuya algo el rendimiento, en terrenos deleznables o propensos a desprendimientos, y en aquellos en los que falte la e#periencia de perforaciones anteriores, es prudente usar el destrabador. destrabador. -onsta de dos eslabones que permiten un juego longitudinal, de unos 5 ó /5 cm, gracias al cuál se puede golpear $acia arriba, mediante tirones del cable y utilizar la masa de %ste, de la montera y de la parte superior de la tijera, con lo que generalmente se consiguen resolver los peque!os atraques que $aya podido tener el tr%pano, debido principalmente a desprendimientos de las las pare parede dess de la perf perfor orac ació ión, n, o acu! acu!am amie ient ntos os,, po porr desg desgas aste te de la superficie escariadora. 'i se $an producido importantes enganc$es del tr%pano, en las tareas de salvamento se emplea un destrabador de carrera más larga, disponi%ndose entonces la $ilera o sarta de pesca de la siguiente forma +de abajo a arriba pescador, pescador, destrabador de carrera larga, barrón de carga y montera. -on esta disposición se utiliza tambi%n la masa del barrón al producir los golpes con la tijera. ./. 7ONTERA.- Es el elemento colocado en la parte superior de la sarta. 'irve para unir la sarta al cable, unión que se $ace mediante un bulón que se aloja en el interior de la montera propiamente dic$a. La sujeción del cable al bulón se $ace por medio de una mo!a, que consiste en destrenzar el cable en su e#tr e#treemo mo,, des$a es$aci cien enddo lo loss cord cordon ones es y abri bri%nd %ndol olos os.. Est Este e#t e#tremo remo destrenzado del cable se aloja dentro del bulón, verti%ndose entonces zinc fundido o metal antifricción, Esta unión es uno de los puntos d%biles en el conjunto sartaKcable, por lo que se debe revisar de forma periódica y re$acerse re$acerse cada 15 $oras de trabajo trabajo apro#imadamen apro#imadamente te +otros +otros puntos d%biles d%biles de la sarta son las uniones roscadas de cada uno de los elementos o $erramientas que la componen.

Es muy importante acertar con la elección de estas roscas de unión, por lo que $an sido normaliz normalizadas adas por el A2D. A2D. 2ara diámetros diámetros comprendid comprendidos os entre (15K15 mm, las roscas del mac$o del tr%pano son de / (30 # 0 (30 pulgadas y ? $ilos por pulgada. 2ara diámetros entre 15K/:5 mm, las roscas que se emplean son de / (30 # 0 (30 pulgadas. 2ero lo mejor es que a partir de /:5 mm se utilicen de 0 (30 # 9, con ? $ilos por pulgada. Las roscas del mac$o en el barrón son  /30 # / /30 o para aceros de inferior calidad de / (30 # 0 (30 y ? $ilos por pulgada. Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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A. Ca Ca5* 5*e. e.-- *el cable de perforar pende la sarta, comunicándole a %sta el movimiento de vaiv%n H que a su vez le transmite el balancín de la sonda. Este cable se ve sometido a un duro trabajo debido a las tensiones alternantes que se producen al elevar y soltar la $erramienta, así como por las continuas sacudidas al tensar. &ambi%n se produce un desgaste importante por el continuo contacto con el agua y el lodo, debido a las partículas abrasivas que contienen, que desgastan los alambres del cable. X lo mismo ocurre, pero con mayor intensidad, al rozar el cable con las paredes de la perforación. &ambi%n produce desgaste el repetido enrollamiento y dese desenr nrol olla lami mien ento to en el tamb tambor or del del cabr cabres esta tant ntee en las las op oper erac acio ione ness de e#tracción e introducción de la sarta, así como el rozamiento continuo de las poleas del balancín y de la torre o castillete, durante el trabajo de perforación. 2ara soportar todos los esfuerzos, el cable debe reunir una serie de características tales como suficiente resistencia a la tracción, fle#ibilidad y resistencia al desgaste por abrasión. Los cables más utilizados, que cumplen razonablemente estas condiciones, son los del tipo 'EALE, de acero sin galvanizar, con alma de cá!amo o polivinilo de composición 9 # (; Y ( arro arroll llam amie ient ntoo cruz cruzad ado, o, con con un unaa resi resist sten enci ciaa a la trac tracci ción ón de (9 (955 a (: (:55 6g3mm. La torsión de estos cables debe ser a la izquierda, para que al ponerse en tensión y producirse el BdescableadoC y girar, lo $agan de izquierda a dere derec$ c$aa, en el sent sentiido de apret pretar ar las rosc roscas as de las $erra errami mien enttas qu quee componen la sarta. &ambi ambi%n %n pu pued edee ut util iliz izar arse se un cabl cablee pref prefor orma mado do,, qu quee po porr su meno menor r descableado, produce menos giro en la $erramienta, pero suficiente, sobre todo si se usan tr%panos cruciformes. -on (39 de vuelta apro#imadamente, cada 0 ó 1 golpes, es suficiente para mantener un pozo bien recortado, especialmente si la perforación se realiza sobre roca dura.

2ara la utilización óptima de un cable, e#iste un diámetro mínimo del tamb tambor or en qu quee debe debe enro enroll llar arse se y de las las po pole leas as qu quee debe debenn gu guia iarl rlo. o. Es conveniente seguir los consejos del fabricante tanto para el arrollamiento como para su conservación, manipulación y engrase. -on carácter general se recomienda que los !a,5oes y las &o*eas tengan apro#imadamente el diámetro que corresponda con arreglo a lo indicado en la tabla siguiente Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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Ta5*a .. D%#,e!o de* ca5*e ( de *a &o*ea Ca5*e

D%#,e!o !a,5o o &o*ea

9#?

0 veces diámetro cable

9 # (;

/5 veces diámetro cable

9 # /?

(: veces diámetro cable

: # (;

( veces diámetro cable

:#?

/0 veces diámetro cable

&ambi%n es preciso que la "a"an!a de las poleas sea adecuada, puesto que la duración de los cables es tanto mayor cuanto mejor se adapte a ellas. El diámetro de la garganta debe ser ligeramente superior al diámetro del cable, pero no e#cesivamente, por que entonces el cable no tiene suficiente supe superf rfic icie ie de apoy apoyoo y se apla aplast sta. a. 2a 2ara ra el ángu ángulo lo de cont contac acto to resu result ltan an adecuados valores comprendidos entre (5K(15. En las máquinas corrientes para perforar pozos para agua, los dos cables más usados son los de diámetro diámetro de 13:C 13:C y /30C. =. Ca5*e de aceo.K Fn cable de acero es un conjunto de alambres de acero o $ilos de $ierro que forman un cuerpo "nico como elemento de trabajo. Estos alambres pueden estar enrollados de forma $elicoidal en una o más capas, generalmente alrededor de un alambre central, formando los cables espirales. Estos cables, a su vez, pueden estar enrollados $elicoidalmente alrededor de un u n nJc*eo o a*,a , formando los cables de cordones m"ltiples. Estos cables se pueden considerar como elementos y tambi%n se pueden enrollar $elicoidalmente sobre un alma, formando los cables guardianes, o bien acolarse uno al lado del otro, para formar los cables planos. 1.- Caac!es!%cas $+nda,en!a*es 1.1. D%#,e!o. D%#,e!o.-- 'e cons consid ider eraa diám diámet etro ro de un cabl cablee a la circ circun unfe fere renc ncia ia circunscrita a la sección del mismo, e#presado en milímetros +mm. -uando un cable nuevo entra en servicio, los esfuerzos que soporta le producen una disminución del diámetro, acompa!ada de un aumento en su longitud, a Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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causa del asentamiento de los distintos elementos que forman el cable. Esta disminución de diámetro es mayor cuanto mayor es la proporción de fibra te#til que lo forma. 1.2. Co,&os%c%'n.- -ombinando la disposición de los alambres y los cordones se obtienen cables de composición muy diversos. Los fabricados con alambres gruesos resisten bien el desgaste por rozamiento, pero tienen una gran rigidez y son poco resistentes a la fle#ión. Los cables compuestos por un gran n"mero de alambres finos son muy fle#ibles, pero poco resistentes al rozamiento y a la corrosión. 1.. A*,as o nJc*eos.- El alma del cable es el soporte de tama!o y consistencia aptos para ofrecer un apoyo firme a los cordones, de modo que, incluso a la má#ima carga no lleguen a entallarse los alambres de los cordones entre si.
igura /.0. 8obina de cable de acero trenzado. Arrollamiento cruzado izquierdo. Arrollamiento cruzado derec$o.


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=. Sonda o 7#+%na Pe$oadoa.- La sonda o máquina de perforación realiza !res funciones mueve la sarta de perforación, e#trae los detritus producidos por el tr%pano y coloca las entubaciones de revestimiento. 2ara el movimiento de la sarta se utilizan varios dispositivos, pero prácticamente solo se utiliza el denominado 5a*ancn, el cual recibe su movimiento oscilante por medio de un mecanismo de biela y manivela. La manivela va unida a un pi!ón de diámetro grande, que engrana con uno más peque!o solidario al eje central de la sonda, que recibe el movimiento directamente del motor por medio de una transmisión generalmente de correas trapezoidales.

igura /.1. )áquina de balancín de gran potencia Fn tambor, movido tambi%n por poleas trapezoidales o por cadena a trav%s del eje central, sujeta el cable de perforar, que pasa por las dos poleas. -uando el tambor del cabrestante está frenado y por tanto sujeto al cable, el e#tremo libre de %ste +del que depende la sarta queda sometido a un movimiento de bajada y subida al oscilar el balancín, produci%ndose de esta manera el trabajo de la $erramienta de perforación. A medida que %sta avanza, se va dejando salir más longitud del cable enrollado en el tambor. La a*!+a de la caída del !0&ano se regula alargando o acortando la longitud de la manivela, para lo cual tiene varios puntos donde acoplar en ella la biela. La longitud del cable, debido a su elasticidad, tiene tambi%n muc$a importancia en la altura de la caída del tr%pano, $asta el punto que puede llegar a doblar la fijada por la manivela de la máquina, en cuyo caso cesa el movimiento del tr%pano. &ambi%n, regulando la velocidad del motor se regula la del balancín, $asta conseguir que la caída de la $erramienta sea libre +dentro del agua o del lodo de perforación, sin que quede frenada por Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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la polea del balancín, obteni%ndose con esa velocidad el mayor rendimiento de la perforación. La a*!+a de *a cada de* !0&ano se determina en función de la dureza del terreno y de la profundidad del fondo de perforación. En máquinas de perforar normales puede oscilar entre 5K95 cm. 2ara roca dura, la altura de caída debe ser la más corta, $asta una profundidad de unos 5K/5 m. *espu%s, teniendo en cuenta el aumento de alargamiento del cable al aumentar su longitud, el sondista e#perimentado, determinará la altura de caída más conveniente en cada momento. 2ara rocas blandas la altura de caída debe ser corta, $asta los primeros 1K(5 m, pasando luego a la más larga, pero sin dejar que el tr%pano se clave en el terreno, toda vez que en esta roca, su misión, más que perforar rápido es la de enlucir bien las paredes de la perforación para que no se desprendan. La polea del cable de perforación colocada en la cima del mástil, va sobre un dispositivo amortiguador formado por un conjunto elástico de discos alternantes de goma y acero, cuya misión es aumentar la elasticidad del cable de perforación y evitar vibraciones a la torre de la máquina y a %sta misma. 2ara la e#tracción del detritus producidos por el tr%pano, se dispone de una segunda línea de cable con su cabrestante, que permite la rápida introducción y e#tracción de una cuc$ara de limpieza. Los diámetros más usados para el cable de limpieza, con indicación de los pesos recomendados en su trabajo, se mencionan en la tabla siguiente Ta5*a ./. D%#,e!oH es%s!enc%a ( &eso de ca5*es D%#,e!o ;&+*"adas<

Res%s!enc%a ;@"<

Peso eco,endado ;@"<

13(9

,:55

195

/3:

0,555

:55

?3(9

1,055

(,(55

I

?,555

(,055

;3(9

:,:55

(,?15

El tipo de cable que se usa corrientemente para la limpieza o valvuleo es el de acero sin galvanizar en composición 9#?Y( normal que debe ser Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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preformado, con arrollamiento cruzado y torsión a derec$a y alambres de una resistencia a la tracción de (05K(95 6g3mm . Las )#*)+*as o c+caas que se utilizan para la e#tracción del detritus de perforación esencialmente son unos tramos de tubería, terminados en su parte inferior en una válvula, que puede ser plana o de dardo. La plana +llamada tambi%n c$arnela o clapeta se usa especialmente para la e#tracción del detritus y $ace mejor la limpieza del sondeo. La de dardo o lanza, se usa preferentemente para ensayos de ac$ique o cuc$areo de agua, al $acer un aforo elemental, en pozos de peque!o caudal. 'u principal ventaja radica en la rapidez con que se vacían al apoyarlas en el suelo. E#iste otra cuc$ara menos usada, que lleva un %mbolo interior, que permite $acer una peque!a succión, resultando más precisa en la limpieza del fondo de la perforación, pero tambi%n es más costosa y su empleo más lento y complicado. 'e usa en materiales aluviales groseros, con grandes gravas, convirti%ndose prácticamente en la $erramienta más importante de la perforación. Las dimensiones de las válvulas de limpieza deben ser, en cuanto a su diámetro, muy pró#imas al de la perforación +sólo / ó 0 cm menos de diámetro y en cuanto a su longitud, relativamente largas, de apro#imadamente / m las planas y del doble las de dardo, para poder conseguir caudales apreciables en las pruebas de aforo por cuc$areo. En cuanto a la función de colocación de las entubaciones del revestimiento que tambi%n realiza la máquina de perforación, la llevan a cabo por medio de un tercer cabrestante, con otra polea en la torre y una tercera línea de cable

El cabrestante y la polea de entubación son normales y el cable debe ser de tipo antigiratorio, para la correcta colocación de las tuberías. 'u composición ?#(:Y(, alma de cá!amo, preformado antigiratorio con arrollamiento cruzado, torsión a derec$a y fabricado con alambres sin galvanizar, de una resistencia a la tracción de (05K(95 6g3mm . &ambi%n se puede usar cable antigiratorio de composición ?#(;Y5.

Ta5*a .. D%#,e!oH es%s!enc%a ( &eso de ca5*e an!%"%a!o%o Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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D%#,e!o ;&+*"adas<

Res%s!enc%a ;@"<

Peso eco,endado ;@"<

13:

(,555

,055

/30

(?,555

/,055

?3:

/,555

0,955

(3

?,555

(,055

El cabrestante y el cable de entubación se utilizan tambi%n para la suspensión y manejo de $erramientas, así como para la eventual colocación de bombas de aforo o equipos de desarrollo. 3.- 7ODO DE PERFORACIÓN a< Co,%en>o de *a &e$oac%'n .K 'i al comienzo el terreno es blando conviene cavar con pala un agujero inicial de un metro de profundidad, se llena el agujero de agua y se comienza la perforación. 'i el terreno es duro conviene colocar un trozo de tubo como guía. Al comenzar la perforación debe llevarse la percusión a una velocidad peque!a $asta que se $ayan obtenido un par de metros de perforación, y entonces se puede aumentar la velocidad. 5< E,&*eo de *a )#*)+*a.- -on la válvula no se perfora ning"n sondeo, no obstante, es un elemento necesario y pocos sondeos pueden perforarse sin su uso. =o se debe parar la perforación $asta que la válvula est% lista para funcionar. &res o cuatro minutos antes de parar el movimiento de perforación, se vierte un cubo de agua para aclarar el lodo y, de esta manera, la válvula se $undirá $asta el fondo y recogerá una carga completa. &res viajes de la válvula limpian el pozo. c< Can!%dad de a"+a.- La cantidad de agua usada o la cantidad de agua vertida en el pozo y el periodo de tiempo entre cada vez que se ec$a el agua, tienen bastante efecto sobre los metros perforados en cada turno. 'e debe vigilar el movimiento de las $erramientas perforadoras, y cuando se observa alg"n arrastre o lentitud de las $erramientas, $ay que ec$ar agua. 'e a!ade agua en peque!as cantidades cuando el lodo está bajo en el pozo y, a medida que la perforación se profundice. Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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.-SISTE7A DE TRA=A?O El procedimiento a seguir durante la perforación por percusión dependerá del tipo de terreno. En formaciones rocosas co$erentes o consolidadas, la perforación puede $acerse sin necesidad de que siga inmediatamente al avance el revestimiento +entubación y en muc$os casos puede prescindirse definitivamente de %ste. En formaciones no co$erentes o granulares o poco consolidadas o arcillosas, es preciso que la entubación de revestimiento siga, en general muy de cerca, al avance de la perforación. Los rendimientos son muc$o mayores en las formaciones rocosas co$erentes o consolidadas, cuyas paredes se sostienen sin necesidad de un revestimiento inmediato a medida que se avanza. El golpe del tr%pano contra el terreno se produce cuando el cable está estirado +incluyendo la deformación debida a su elasticidad y el amortiguador de la polea de la torre +y los de las poleas del balancín, si e#isten comprimido. Es decir, cuando la polea del balancín $a llegado a su punto más alto, el tr%pano a"n no $a tocado el fondo de la perforación. Es necesario que el balancín empiece su descenso, para que se ponga en tensión todo el cable, al tirar por un cabo el balancín y por el otro la sarta. Es entonces cuando el cable se estira y los amortiguadores de torre y poleas se comprimen, y la suma de estas deformaciones son las que permiten que el filo del tr%pano llegue al fondo del taladro. Dnmediatamente despu%s, la recuperación de las deformaciones anteriores, unida al movimiento descendente del balancín, $ace que el tr%pano inicie su movimiento ascendente sin tirones bruscos. El end%,%en!o de la perforación está condicionado por una serie de factores  7esistencia de la roca,  2eso de la sarta de perforación,  Altura de caída de la misma,  *iámetro del tr%pano,  ="mero de golpes por minuto,  -alidad y *ensidad del lodo acumulado en la perforación.

En la determinación del n"mero de golpes por minuto, -arreira +(;9: indica un modo sencillo de comprobar que se perfora a la velocidad correcta. -onsiste en observar que cuando esto ocurre, el balancín asciende algo más rápido que la caída libre de la $erramienta, y entonces, al quedar la polea de Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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aquel libre de la presión del cable, gira libremente $acia delante. Fna cadena normal de golpeo en la perforación es de alrededor 01K15 golpes3minuto. *urante la ejecución de la perforación, es importante utilizar la cuc$ara de limpieza a intervalos razonables, sin esperar a que se acumule e#cesiva cantidad de detritus o lodo, puesto que entonces el tr%pano trabaja mal al golpear sobre el detritus, lo que además dificulta el giro normal del tr%pano, bajando el rendimiento. &oco debe utilizarse la cuc$ara con e#cesiva frecuencia, puesto que el tiempo invertido en esta operación es improductivo desde el punto de vista del avance. La tubería de revestimiento va protegida en su parte inferior con un refuerzo o zapata en forma de bisel, llamada zapata de avance. En las formaciones, que es preciso revestir a medida que avanza la perforación, la operación de revestimiento retrasa considerablemente el trabajo, empleándose en ella tanto tiempo como en el avance y limpieza. 2or otra parte, debido al rozamiento del terreno con la tubería y a veces a rocas gruesas que se colocan debajo de la zapata y que no es fácil romper o retirar, la tubería puede quedar retenida, fuertemente agarrada por el terreno, sin que a pesar del repetido golpeo se consiga proseguir su descenso. En estos casos es preciso introducir otro tubo de revestimiento de menor diámetro, encareciendo considerablemente el coste del pozo, pues a veces son necesarias varias reducciones $asta llegar a la profundidad prevista. -on ello e#iste el peligro de no poder alcanzar la profundidad prevista con el diámetro adecuado y con tan mala suerte de comenzar la perforación con un diámetro desproporcionado, y probablemente pro$ibitivo desde el punto de vista económico, y de aumentar el tiempo necesario para la perforación. Esta es una limitación de la perforación a percusión en terrenos inco$erentes, para los que está más indicada la perforación a rotación con empleo de lodos. En contraposición al inconveniente anteriormente citado, la perforación a percusión es un procedimiento sencillo, que permite localizar fácilmente los $orizontes acuíferos, con escaso peligro de dejarlos tapados, siendo fáciles los desarrollos de los pozos $ec$os por este procedimiento. 2ara rocas co$erentes, aunque est%n fisuradas es, probablemente, el mejor procedimiento que se puede utilizar. .- ENTA?AS E INCONENIENTES .1. en!a6as. Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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 )ayores

diámetros +(,(55 mm que permite mayor maniobrabilidad en posteriores actuaciones y la instalación de elementos de bombeo de mayor potencia y volumen.  2erfecta verticalidad.  2rofundidades de $asta :55 m.  2uede realizar varias reducciones de diámetro, puede trabajar en lugares remotos debido a la poca cantidad de medios que necesitan +gasKoil, agua, y otros materiales, en comparación con otros sistemas.  2roduce muestras de gran calidad que permiten evaluar con precisión la naturaleza de los terrenos atravesados.  2uede perforar cualquier tipo de terreno.  =o presenta problemas en terrenos muy fisurados donde otros sistemas resultan inoperativos.  =o emplea lodos por lo que se evita riesgos de colmatación de las formaciones acuíferas.  -ostes relativamente bajos de maquinaria, operacional y de mano de obra.  2uede instalarse los equipos en áreas de accesibilidad compleja y trabajar en condiciones climáticas e#tremas. .2. Incon)en%en!es  7equiere personal altamente cualificado.  El avance es más lento aunque en perforaciones poco profundas es equiparable al de una máquina rotativa.  Es sensiblemente más lenta que los sistemas alternativos.

En terrenos poco consolidados la necesidad de utilizar tuberías au#iliares de revestimiento limita las profundidades3diámetros de perforación. .- OPERACIÓN DEL EUIPO DE PERFORACIÓN En condiciones normales un equipo de tres $ombres opera la sonda cuando se tiene que realizar trabajos de desmuestre de un depósito mineral. En pozos para voladuras cuando no es necesario tomar muestras son suficientes dos $ombres. El perforador es el jefe responsable del equipo de trabajo, opera y regular la maniobra de la máquina durante el sondeo, limpieza del pozo, etc. El ayudante del perforador mantiene los instrumentos o elementos de perforación en orden, transporta los tr%panos y demás Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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instrumentos que son necesarios, ayudando además al perforador durante las operaciones de limpieza y cambio del "til de perforación. El ciclo de perforación es relativamente simple, si la roca contiene agua se baja el tr%pano $asta el fondo y se comienza la perforación, y si la roca es seca se introduce agua en el fondo con ayuda de la cuc$ara. El agua no se debe derramar desde el e#terior para evitar que las paredes rocosas del pozo sean lavadas con la consiguiente introducción de partículas o material ajeno en la muestra subsiguiente. 1K.- 7UESTRAS La conveniencia de mantener la tubería pró#ima al fondo del pozo debe tener en cuenta las e#igencias locales económicas y las demandas de e#actitud en las muestras. 1K.1. To,a de ,+es!as .K )uc$os perforadores o sondistas, sobre todo contratistas, tratan de lograr un avance e#agerado de perforación y ser considerados como operadores eficientes, tomando en consideración que al acelerar la perforación se consigue costes bajos por metro perforado. Esta práctica va en perjuicio de una buena toma de muestras. El geólogo residente debe imponer su autoridad para programar, controlar y guiar la toma de muestras, así como cualquier detalle de perforación, caso de la limpieza del pozo y entubación que puede afectar la e#actitud o profundidad de las muestras tomadas. La frecuencia de toma de muestras depende, en su mayor parte, de la presencia del mineral en la roca, aunque por lo general no es recomendable perforar más de / m sin limpiar el fondo. =ormalmente se usa un intervalo de (,1 m si la distribución del mineral en la roca es de regularidad moderada. En otro caso se usan intervalos $asta de medio metro. En muc$os casos la zona superior o cobertera de un depósito es lo suficientemente conocida y considerada como capa est%ril +muc$as veces sometida a desbroce donde la velocidad de perforación se incrementa considerablemente y disminuyendo así el coste. La consistencia del lodo tiene una gran importancia en la toma de muestras. Fn lodo o barro espeso pasa con cierta dificultad a trav%s del separador, y la necesaria adición de agua tiende a separar los minerales pesados de los ligeros. Fn barro menos denso o ligero pasa con facilidad y es en general más satisfactorio. 2ruebas realizadas en 6imberly +=evada indicaron que $ay una distribución más uniforme de sulfuros minerales en un barro ligero que en un barro espeso. Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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2or otra parte, si el mineral valioso es muy pesado, caso del oro, puede producirse una concentración por asentamiento. Fn barro espeso tiende a retardar el asentamiento. E#isten muc$os m%todos para tomar muestras del barro que $ay en el recipiente o tanque. 7aras veces se traslada todo el barro a recipientes grandes, se seca, se pesa y se reduce a un volumen peque!o +cuarteo para su ensayo. Las muestras obtenidas, por norma general, deben ser enviadas al laboratorio geológico. 'i se está perforando un pozo de 1 a /5 cm de diámetro pueden necesitarse varios recipientes para recoger este volumen final. En el caso de que se necesiten dos muestras equivalentes, una en seco para su ensayo y otra $"meda para pruebas metal"rgicas o inspección geológica, se dispone el separador para recoger las dos mitades de la "ltima bandeja. La muestra para el ensayo se seca y ensaca cuidadosamente. 'i e#isten sulfuros, el secado se $ace sobre fuego lento para evitar su tostación. 1K.2. 7ane6o de ,+es!as en e* *a5oa!o%o "eo*'"%co .K -omo regla se envía al laboratorio geológico una muestra sin secar del barro de perforación a intervalos regulares que corresponden a los intervalos de muestras para su ensayo, por lo com"n cada metro y medio. 'e emplea diversos m%todos para el e#amen de este barro, que dependen del propósito de la perforación. 2uede ser someramente e#aminado y apartado despu%s de tomar breves notas. Jtras veces se lava el barro sobre una malla para remover el lodo y las partículas finas, y se e#aminan entonces los fragmentos de roca limpia y de minerales metálicos. -onsiderando el coste de obtención de la muestra, y la ventaja de poder referirse a cualquier muestra pasada para propósitos de identificación de rocas o minerales, es aconsejable guardar permanentemente una parte del barro. 1K.. No!as ( d%a"a,as .K Es práctica general llevar un diagrama en el que se compila toda la información pertinente a la perforación del pozo. El diagrama se dibuja a escala y los distintos datos se colocan a las profundidades correspondientes. Aunque las condiciones de perforación y la clase de información acumulada varían de un distrito a otro, todos los diagramas incluyen ciertos datos esenciales y tantos detalles adicionales como se consideren pertinentes a juicio del geólogo. En los distritos donde se $a estado perforando durante muc$os a!os, la e#periencia $a demostrado que la compilación de una gran cantidad de detalles sobre un solo diagrama Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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mejor que sobre varios separados es, a menudo, recompensada con creces. 2or el contrario, contrario, la costumbre costumbre de anotar solamente solamente los detalles detalles más obvios obvios puede obligar a!os más tarde, a volver a perforar el pozo. La información de compilación en un diagrama completo puede ser agrupada en los siguientes ítems a *atos atos de in inge gennierí iería, a, en est esta categ ategooría ría se in incl cluy uyee la situa ituacció iónn o ubicaciZn del pozo +coordenadas F&), el nombre de la concesión o propiedad en que está situado, su altitud, altitud, profundidad alcanzada y fec$a de la perforación. La cantidad de barros +lamas recuperados puede ser anotada en este grupo. b *atos de los ensayos, se incluyen los resultados de constituyentes vali valios osoos de mu mues esttras ras ind ndiivi vidu dual ales es,, de mu mues esttras ras comp compue uest staas y, ocasionalmente los resultados de elementos no usuales. Los datos de este grupo deben ser considerados como los esenciales de un diagrama. c *atos *atos geológicos geológicos,, la informaci información ón incluida incluida aquí aquí se basa basa en el estudi estudioo de los fragmentos despu%s de lavarlos para remover las lamas. La cantidad de deta detall lles es regi regist stra rado doss varí varíaa seg" seg"nn las las dife difere rent ntes es prop propie ieda dade des. s. &al información como la clase de roca, tipo e intensidad de alteración y mineralización, cantidades relativas de mena y ganga, y cualquier rasgo no usual, debe ser anotado para cada muestra. d *ato *atoss meta metal" l"rrgi gico cos, s, en el di diag agra rama ma debe debenn anot anotar arse se resu resumi mido doss lo loss resultados de las pruebas metal"rgicas sobre muestras individuales o compuestas. e *atos *atos de trabajo, trabajo, los datos datos sobre sobre el trabajo trabajo son suminis suministra trados dos en una $oja que rellena el perforador o el capataz de la perforación en cada turno. Esta información es de gran ayuda para el geólogo para localizar estructuras o zonas blandas de alteración que no son aparentes en los fragmentos lavados de roca. 1K./. De!e,%nac%'n de es!+c!+as .K La información suministrada por la perforación, en adición a los valores encontrados en los ensayos, puede usarse para descifrar rasgos estructurales principales del distrito. Los límites de rocas pueden determinarse con un e#amen cuidadoso del barro. 'albandas de fallas grandes pueden identificarse algunas veces durante el lavado del barro. Los rasgos mineralógicos, como los cambios de las zonas de o#idación a la zona de enriquecimiento secundario, y de %sta a las zonas de mena mena prim primar aria ia,, se sigu siguee con con faci facili lida dad. d. 7esi 7esidu duos os inso insolu lubl bles es,, prep prepar arad ados os Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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tratando el barro o lodo con ácido, se usan para correlaciones de formaciones de calizas por citar como ejemplo. Es im impo port rtan ante te reco record rdar ar tamb tambi% i%nn qu quee mu muc$ c$os os rasg rasgos os estr estruc uctu tura rale les, s, peque!os pero importantes, son desgraciadamente destruidos en la perforación. 1K.. Cos!e ( )e*oc%dad .K El coste y la velocidad de perforación varían ampliamente, dependiendo de ( -o$esión o dureza de la roca, fracturamiento y tendencia de la misma a desprendimientos.  El cuidado cuidado y la forma en que se reviste reviste el pozo para asegurar asegurar buenas buenas muestras. / La velocidad con que puede recuperarse la tubería de revestimiento y trasladar la instalación a nuevo emplazamiento. 0 El diámetro del pozo y profundidad que quiere alcanzarse. 1 La La forma forma en que se reco recogen gen las muestr muestras as y precau precaucio ciones nes especi especiale aless tomadas, y. 9 La $abilidad y e#periencia del equipo de perforación y su capataz en el distrito particular en que están trabajando. -omo es de suponer, suponer, estos estos factores pueden variar en forma amplia. 1K.3. De5ees de* "e'*o"o .K El geólogo tiene un cierto n"mero de deberes respecto a la e#ploración de criaderos o yacimientos minerales mediante sondeos, tales como  *ecidir sobre el espaciamiento de los pozos y preparar, por lo tanto, el programa de perforaciones.  'upervisar la toma y manejo de las muestras.  En el laboratorio, preparar y e#aminar las muestras y anotar los datos $allados en el diagrama geológico correspondiente.  2reparar y guardar parte de las muestras para futuras referencias.  *ibujar los diagramas geológicos y de perforación del pozo.

Los resultados de la perforación deben combinarse con todos los datos posibles procedentes de otras fuentes para dibujar planos y secciones geológicas. El cálculo del tonelaje y ley de los yacimientos, y la posibilidad de ampliación de los mismos están enteramente bajo su responsabilidad. CAPÍTULO I: I: PERFORACIÓN CON CIRCULACIÓN INERSA Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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/.1. INTRODUCCIÓN La perforación con circulación inversa, como su nombre indica, consiste básicamente en $acer que el fluido de barrido circule en sentido contrario, esto es, bajando por el espacio anular definido por el varillaje y la pared del sondeo, y subiendo con los detritus por el interior del varillaje. =ormalmente la sección del espacio anular es superior a la del interior del varillaje, lo que produce un incremento en la velocidad de circulación del flui fluido do de barr barrid ido, o, y como como cons consec ecue uenc ncia ia,, un aume aument ntoo en la capa capaci cida dadd ascensional de transporte de los detritus. Este sistema permite  Fna limpieza más rápida del fondo del sondeo.  7ecuperación en superficie de un detritus de mayor tama!o y no contaminado.  )ayor velocidad de perforación.  7ecuperación de los detritus en zonas muy fracturadas, o con minados o cavernas intermedias. La circulación inversa del fluido de barrido se puede establecer por los siguientes procedimientos ( 2or depres depresión ión creada creada en la cabeza cabeza del varillaje varillaje..  2o 2orr inye inyecc cció iónn forza forzada da.. / 2or inyecci inyección ón forzada forzada a trav%s trav%s de de varillaj varillajee de pared pared doble. doble. /.2. CIRCULACIÓN INERSA POR DEPRESIÓN EN CA=EBA El fluido de circulación es agua o lodo, que desciende por gravedad por el espacio anular, alimentado desde un depósito o balsa, y asciende por el interior del varillaje debido a la depresión creada en la parte superior del mismo por una bomba. El fluido de barrido, juntamente con los detritus, deben pasar por el interior de la bomba, produci%ndose los inevitables desgastes. La limitación que presenta este sistema viene definida por la altura de aspiración, que será inferior a los (5,/ m teóricos, situándose en la práctica alrededor de 9 a ? m. El campo de aplicación de este sistema de circulación inversa se encuentra condicionado por algunas características de la formación a perforar *ureza media a blanda. 8uen sostenimiento en las paredes del sondeo, y. )aterial compacto sin p%rdidas del fluido.   


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igura 0.(. Esquema de circulación inversa por aspiración. /.. CIRCULACIÓN INERSA POR INECCIÓN FORBADA En este procedimiento, la bomba aspira el fluido de barrido desde la base de decantación, y lo inyecta a trav%s de la doble pared de la barra de arrastre, creándose en su parte inferior una depresión que $ace ascender los detritus. Las limitaciones, aunque menores que en el primer caso, depende de la longitud de la barra de arrastre, ya que desde el punto en el que se crea la depresión su altura manom%trica es la misma que en el caso anterior. Fna variante a este sistema sería forzar la inyección en el espacio anular mediante un cierre en la boca del sondeo, a trav%s del cual pasa el varillaje. El sistema está en desuso por las complicaciones que implica el dise!o del obturador.


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igura 0.. -irculación inversa con inyección anular. /./. CIRCULACIÓN INERSA CON TU=ERÍA DE DO=LE PARED Este sistema utiliza como varillaje una tubería de doble pared, ascendiendo los detritus por el centro de la misma, mientras que por el anillo e#terior se inyecta un fluido a presión. La parte superior del varillaje lleva acoplada la cabeza de rotación, y un mecanismo de alimentación lateral del fluido.


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igura 0./. -irculación inversa con aire y lodo. Los fluidos utilizados como medio de soplado y barrido pueden ser  Aire.  Aire y agua pulverizada.  Aire y agua.  Agua.  Lodo.  Espumas. Los más utilizados son el aire y el agua. a<. In(ecc%'n de a%e.- El sistema de perforación con circulación inversa utilizando tubería de doble pared y aire como fluido de barrido, se utiliza cada vez con mayor e#tensión en el campo de la investigación minera. 2ermite alcanzar elevadas velocidades de perforación en formaciones medias a muy duras, y al no utilizar agua, se eliminan los problemas que en ocasiones se derivan de su uso. 5<. 9ea,%en!as de co!e.- La $erramienta de corte o tr%pano corresponde a alguno de los tipos siguientes ( &ricono.  8otones y martillo en fondo. / -orona o trialeta. Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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&odas ellas se caracterizan por disponer de un orificio de grandes dimensiones a trav%s del cual entran los detritus inmediatamente despu%s de ser arrancados, impulsados por el aire de barrido. La aplicación de cada uno de los distintos tipos de tr%pano depende de la dureza de la formación a perforar, empleándose la boca de botones y martillo en fondo para las duras a medias, mientras que los triconos, trialetas o coronas son más apropiadas para durezas medias a bajas, o materiales fracturados o poco consolidados. /.. RECOGIDA DE 7UESTRAS En las aplicaciones de investigación geológica, las muestras que se obtienen a partir de la circulación inversa tienen las siguientes características  7epresentatividad.  'on continuas, y.  Escasamente contaminada.

El movimiento ascensional de los detritus se realiza a gran velocidad $asta la canalización de descarga desembocando en un ciclón, que reduce la velocidad de los sólidos en suspensión, arrastrándolos $acia el fondo donde son recogidos en bolsas, en su totalidad, o despu%s de ser fraccionados en un n"mero variable de partes iguales.


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igura 0.0. 'istema de toma y división de muestras. El cuarteado o fraccionado de la muestra se basa en la necesidad de reducir el gran volumen de detritus que se produce con la circulación inversa para $acerlo más manejable. A modo de ejemplo, con un diámetro de sondeo de ((0,/ mm +0(3C, el volumen sólido por metro lineal perforado es de (5,/ litro. /.3. =ALSAS La utilización de agua en el sistema de circulación inversa requiere la construcción, previa al comienzo de los trabajos, de una balsa, cuya finalidad es Almacenar un volumen de agua equivalente a unas tres veces el volumen final del sondeo. 'e calcula mediante la e#presión 

8 [ ,0 U (5K9 U * U L Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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

*onde

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8 [ olumen de la balsa +m /. * [ *iámetro del sondeo +mm. L [ Longitud prevista del sondeo +m.

-onseguir una ligera decantación del retorno de agua, mediante la división en dos o tres compartimientos de la balsa. La tubería descarga el flujo ascendente en el compartimiento e#tremo encontrándose el canal de alimentación al sondeo en el lado opuesto.

El control del nivel de agua en la balsa es fundamental para el desarrollo de una perforación correcta, por lo que debe preverse una alimentación alternativa para casos de p%rdida en el sondeo. *urante la e#cavación inicial de la balsa resulta conveniente impermeabilizar las paredes bien sea con láminas o con bentonita.

igura 0.1. Esquema de balsa utilizada en circulación inversa.


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CAPÍTULO : PERFORACIÓN A ROTACIÓN A GRAN PROFUNDIDAD .1. INTRODUCCIÓN El m%todo de perforación a rotación o rotary es el más generalizado en nuestros días, sobre todo cuando se trata de sondeos de cierta profundidad, como son los de investigación y e#plotación de $idrocarburos, ya que permite obtener los mejores avances y, sobre todo, alcanzar las má#imas profundidades. La mesa de rotación se utilizó por primera vez en un sondeo para petróleo en -orsicana +&e#as en (:;5, siendo suministrada la energía de accionamiento por un caballo. En Jctubre de (;55 el capitán americano .4. Lucas inició una perforación en el campo petrolífero de 'pindletop, cerca de 8eamont en &e#as, utilizando un lodo espeso para mantener las paredes del sondeo y cegar las arenas. El (5 de Enero de (;5(, a /(? m de profundidad, se inició un burbujeo en el lodo y posteriormente surgió un tremendo c$orro de petróleo con un caudal de (9,555 m/3día. El buen resultado obtenido en ese sondeo condujo pronto a la divulgación del m%todo, sobre todo en los campos de -alifornia, donde las condiciones eran similares a las de 'pindletop. *urante muc$os a!os se consideró que la perforación rotary era sólo apropiada para atravesar terrenos blandos, pero, posteriormente, con el desarrollo de los tr%panos para rocas duras, e incluso las coronas de diamantes, se $a generalizado su utilización. A medida que se logran materiales más resistentes se fue e#tendiendo la profundidad y la posibilidad de aplicación del m%todo. Los equipos actuales de serie están dise!ados para alcanzar fácilmente los ?,555 a :,555 m, con capacidades adecuadas tanto en los sistemas de elevaciónKrotación como en las unidades de bombeo. Las aplicaciones de este m%todo de perforación no sólo se centran en el campo de la prospección y e#plotación de $idrocarburos, sino que tambi%n se usan en sondeos geot%cnicos, sondeos de inyección de residuos, sondeos de disolución, etc. .2. PRINCIPIOS DEL 78TODO El fundamento de la perforación a rotación se basa en el ataque a la roca con la energía suministrada sobre la boca de perforación mediante la acción Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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combinada de la rotación y el empuje transmitidos a trav%s de la sarta de perforación. &ambi%n se aplica una energía suplementaria mediante el c$oque del fluido de circulación que sale a trav%s de las boquillas de la broca situada en el fondo del barreno. La acción del fluido de barrido afecta poco a la rotura de la roca, sin embargo es "til cuando se desea retirar el material que $a sido fragmentado previamente y que, de otra forma, interferiría en el proceso de perforación. La rotura de la roca se produce por trituración, por corte, por abrasión, por desconc$amiento o bien por una acción combinada de todas ellas. *ebe suministrarse el empujen suficiente para que las tensiones aplicadas por los tr%panos de perforación sobre la roca e#cedan las propiedades resistentes de %sta. En la perforación a rotación a gran profundidad se suelen emplear tr%panos, que se subdividen en tres categorías fundamentales tr%panos de corte, tr%panos de diamantes y triconos. .. PLATAFOR7AS DE PERFORACIÓN EISTENTES La complejidad de la operación de perforación a gran profundidad determina el nivel de sofisticación del tipo de plataforma a utilizarse en un proyecto dado. =o obstante, los componentes básicos de las mismas, salvo e#cepciones, son similares y, en muc$os casos, comunes. Las plataformas se dividen generalmente en dos grandes grupos terrestres y marinos. Las plataformas terrestres son todas semejantes, pero las plataformas marinas son de cinco clases, estando cada una de ellas dise!ada para unas condiciones específicas de trabajo. A<. P*a!a$o,as !ees!es.- Las plataformas de perforación terrestre se constituyen básicamente por la subestructura, la torre o mástil y el resto de los componentes. Las torres tienen un dise!o modular y están formadas por diversas secciones que se unen con pernos. 2rimero, se coloca en el lugar preparado el equipo motriz y la subestructura del mástil y luego el equipo de elevación y los motores. Las secciones del mástil se colocan $orizontalmente, ajustándose y empernándose, elevándose despu%s como una sola unidad por medio de los cables de elevación, bloque viajero y polipasto.


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igura 1.(. 2lataforma terrestre. Antes de que el equipo sea llevado a su emplazamiento, es preciso preparar el terreno mediante su limpieza y nivelación. Dgualmente, es muy importante preparar las rutas de acceso, sobre todo en regiones selváticas, pantanosas o des%rticas. En ocasiones, el transporte de componentes se llega a efectuar con $elicópteros si las condiciones terrestres lo impiden. En zonas $eladas permanentemente la preparación del emplazamiento incluye a la colocación de una capa aislante para separar la superficie $elada permanentemente de la plataforma.
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=<. P*a!a$o,as ,a%nas .K En (;;5 el n"mero total de plataformas marinas e#istentes ascendió a 9:5, de las cuales 0(1 eran del tipo elevable, (?( semisumergibles, 1: barcos y /9 fijas o sumergibles.
Entre los dise!os y componentes principales de las plataformas marinas, se pueden citar a los siguientes ( 8arcazas, embarcaciones de fondo plano, de dise!o poco profundo, equipadas como una unidad de perforación para el mar.  2lataformas elevables, dise!adas para operar en aguas poco profundas, generalmente $asta (55 m de profundidad. 'on muy estables debido a que descansan en el fondo marino y no están sujetas al movimiento del mar como lo están los barcos de perforación o las plataformas semisumergibles. / 2lataformas fijas, pueden ser de dise!o de estructura de acero apoyada en el lec$o del mar mediante pilotes de acero> y del tipo de estructura para aguas profundas, constituida generalmente de $ormigón armado, o de una combinación de acero y $ormigón. I. P*a!a$o,as se,%s+,e"%5*es.- Estas plataformas de perforación son flotantes, consistente de cascos o cajones que portan un n"mero determinado de columnas verticales estabilizadoras sobre las que se apoya una cubierta acondicionada con un mástil y el equipo de perforación. Estas plataformas se diferencian especialmente por su desplazamiento, configuración del casco y el n"mero de columnas estabilizadoras. II. =acos de &e$oac%'n.- Están construidos especialmente o acondicionados para la perforación en aguas profundas. Los barcos poseen una mayor movilidad que las plataformas elevables o semisumergibles, pero no son tan estables durante la perforación. 'u principal ventaja es la capacidad para perforar a casi cualquier profundidad del agua. Los barcos tienen mayor capacidad de almacenamiento que otros tipos de plataformas de desplazamiento comparable, pudiendo realizar sondeos más profundos y operar independientemente del servicio y suministro de barcos. Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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./. DESCRIPCIÓN DE LOS EUIPOS Los equipos que se utilizan para la perforación rotativa a grandes profundidades están constituidos por los componentes o elementos principales que constituyen el propio equipo de perforación, e#isten además otros au#iliares, totalmente necesarios, como son los que constituyen el circuito del fluido de perforación. ./.1. Toes de &e$oac%'n ( ,#s!%*es.- 2ara llevar a cabo las maniobras necesarias de sustitución de los tr%panos, para alargar o acortar la sarta, para almacenar el tren de sondeo una vez izado o proceder a las operaciones a entubación, se necesita en la superficie una estructura que soporte las cargas que se originan y faciliten los trabajos de perforación. Antiguamente las torres de perforación se construían de madera, pero en la actualidad son de acero y sus dimensiones dependen de la profundidad que se desea alcanzar en el sondeo. Fna torre se compone de cuatro pies formando un tronco de pirámide cuya base es cuadrada, coincidiendo el eje de simetría con el eje del sondeo. Los cuatro pies están ligados entre sí por travesa!os $orizontales y crucetas. En la parte superior está instalada una plataforma destinada a soportar las poleas fijas. En la parte inferior e#isten aberturas sobre cada una de las caras. La más importante, que tiene forma de trapecio isósceles, alargado en altura, se llama puerta de la torre y sirve para introducir las varillas o los tubos.


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igura 1.. istas laterales de una torre de perforación. El montaje de las torres es muy complejo, ya que se $ace $ierro a $ierro, a partir de la base. Ello lleva tiempo y la necesidad de disponer de personal especializado, por tal razón, las torres se fueron reemplazando poco a poco por mástiles metálicos, de una sola pieza, para profundidades peque!as, o que se desmontan en algunos tramos para perforaciones de media o gran profundidad. E#iste un considerable n"mero de modelos de mástiles, que van desde un simple tubo portador de una polea en su e#tremo superior y levanta peque!as cargas, $asta estructuras complejas de gran altura, capaces de elevar más de 155 toneladas.


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igura 1./. Jperación de levantamiento de un mástil. ./.2. S+5es!+c!+a.- La necesidad de acondicionar una cabeza de sondeo durante la perforación, principalmente por la instalación de preventores o válvulas de seguridad, obliga a situar la plataforma de trabajo sobre un basamento metálico, llamado subestructura, a una altura de dos o cuatro metros respecto al nivel del terreno en unidades mecánicas y del orden de ; m en unidades el%ctricas. La subestructura clásica, cuando se utilizan torres, comprende, además de los cuatro soportes metálicos destinados principalmente a recibir a los cuatro pies de la torre y que se apoyan en el suelo mediante placas metálicas, cuatro pilares interiores que soportan a la mesa de rotación y a otras cargas que allí pudieran suspenderse.


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igura 1.0. 2arte inferior del mástil y subestructura +oto. 2ara asegurar su estabilidad, las torres deben instalarse sobre cimentaciones adecuadas, teniendo en cuenta la capacidad portante del terreno. Es conveniente efectuar un drenaje eficaz del área situada bajo la torre, o en sus inmediaciones, debido a las importantes cantidades de agua que vierten y que pueden comprometer el asiento de las cimentaciones. En muc$os casos las cimentaciones de $ormigón bajo los pies de la subestructura se $an sustituido por entarimados $ec$os de maderas, sobre las cuales la carga soportada por cada pie se reparte por medio de vigas de gruesa sección o metálicas, dispuestos perpendicularmente a los maderos. La ventaja de esta solución es la de ser la instalación menos permanente y, por tanto, acarrear menos gasto su desmontaje y transporte, recuperándose además gran parte de la cimentación. Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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./.. 7esa de o!ac%'n.- El giro de la sarta se consigue por medio de la mesa de rotación, que acciona a la barra de arrastre 6elly que atraviesa en su centro y puede deslizar libremente en sentido vertical. &ambi%n se emplea para mantener en las maniobras tanto la sarta de perforación como las columnas intermedias de entubación. La mesa de rotación se compone de una estructura fija o base que soporta a una parte móvil interior, que reposa sobre aquella por medio de unos rodamientos. La mesa de rotación está prevista para girar a velocidades que van desde 05 a15 rpm $asta más de 55 rpm.

igura 1.1. Wrbol de accionamiento de la mesa de rotación. ././. Ca5es!an!e de e*e)ac%'n ( ,an%o5as.- El cabrestante o malacate de elevación está destinado principalmente a asegurar las maniobras de subida y descenso de la sarta. -on objeto de reducir lo más posible los tiempos de maniobra, que son improductivos, se utilizan para accionar el cabrestante una elevada potencia, con una gama de velocidades debidamente establecida. Los cabrestantes actuales, a diferencia de los antiguos, se fabrican formando un conjunto completamente cerrado, casi silencioso, compacto y limpio. 'on manejados por un solo $ombre, ante un pupitre, palancas indicadores de medida, etc. -on una sola presión de la mano se cambian las Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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velocidades> los embragues funcionan con aire comprimido y las grandes masas de barras o de tuberías pueden elevarse rápidamente.

igura 1.9. -abrestante y resto de componentes del sistema de elevación y maniobra. ./.. Po*%&as!o.- Es el medio de desmultiplicación de esfuerzos más e#tendido y el más simple para elevar cargas pesadas. Este dispositivo es muy utilizado en las sondas de perforación grandes como las que nos ocupan. -omprende un cable, que pasa sucesivamente por las poleas de un bloque fijo y por las de un bloque móvil antes de arrollarse sobre el tambor del cabrestante. El otro e#tremo del cable está atado a un punto pijo. El n"mero de ramales del polipasto puede variar de 0 a (0. 'e llama ramal activo a la parte de cable comprendido entre el tambor del cabrestante y el bloque fijo, y se llama ramal muerto a la porción de cable que sale del bloque fijo y va directamente al punto de anclaje. 'obre este ramal muerto es donde se efect"an las medidas de tensión del cable que permiten conocer el peso suspendido del ganc$o.


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igura 1.?. Esquema de un polipasto. El polipasto tiene por objeto repartir sobre varios ramales de cable las considerables cargas que están destinados a soportar al suspenderse de %l el ganc$o de una sonda. ./.3. Ganco de e*e)ac%'n.- El ganc$o se encuentra suspendido directamente de la polea móvil. El más utilizado es el tipo triple#, que comprende un brazo principal sobre el que reposa durante la perforación el asa de la cabeza de inyección y dos brazos sim%tricos, más peque!os, sobre los que se enganc$an las dos asas del elevador.


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igura 1.:. &ipos diferentes de ganc$os. ./.. Ca5e>a de %n(ecc%'n.- Es un cuerpo estacionario que permite la rotación de la sarta de perforación, soportando su peso y proporcionando el punto de entrada del fluido de perforación a presión, desde el conducto estacionario a la sarta en rotación. La cabeza de inyección comprende una parte fija, que forma un cárter cerrado, y en el interior una parte móvil, prolongada $acia abajo por un enlace cilíndrico, que soporta la parte fija, sobre el cual se enrosca el e#tremo superior de la barra de arrastre. La parte móvil descansa sobre la parte fija por medio de un rodamiento de bolas capaz de soportar cargas y velocidades de rotación elevadas. La cabeza de rotación se une al fle#ible por un tubo llamado, en razón de su forma, cuello de cisne. La vida "til de una cabeza de inyección depende de la carga que soporte y de la velocidad de rotación a las que están sometidas.
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igura 1.;. -abeza de inyección. .. SARTA DE PERFORACIÓN -omo sarta de perforación se conoce el conjunto de elementos que perforan un sondeo y físicamente están dentro de %l. La sarta, no importa cual sea su longitud, comienza en el tr%pano y termina en la Oelly. Las funciones básicas de la sarta de perforación son las siguientes  'ubida y bajada del tr%pano en el interior del sondeo.  Aplicación del peso sobre el tr%pano.  &ransmisión de la rotación al tr%pano.  -onducción del fluido de perforación desde la superficie al fondo del sondeo.

La sarta se compone fundamentalmente de dos tipos de barras varillas o barras de perforación +*rill 2ipe y lastrabarrenas o barras de carga +*rill -ollars. &odos estos elementos están roscados los unos a los otros, bien directamente o bien por medio de manguitos, e intercalan a veces unos elementos estabilizadores, escariadores o protectores. En los sondeos verticales la sarta va suspendida y sobre la parte final es la que transmite el peso al tr%pano, quedando este cometido encomendado a las barras de carga. Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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igura 1.(5. Elementos constituyentes de una sarta. ..1. T0&ano.- Es el componente de la sarta que en "ltima instancia perfora el sondeo. *entro de la enorme variedad de tr%panos que e#iste en la actualidad, se puede establecer la siguiente clasificación ( &r%panos de corte.  &r%panos de diamante. / &riconos. Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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Los tr%panos de corte, a"n siendo uno de los más antiguos en la $istoria de la perforación, siguen a"n utilizándose en determinados casos. 'u dise!o consiste básicamente en un cuerpo al que van solidariamente unidas las $ojas de corte. La utilización del tr%pano queda limitada a formaciones muy blandas, utilizando bajas velocidades de rotación y pesos medios. Los tr%panos de diamante constan de una matriz de carburo de tungsteno en la que se $an embutido diamantes industriales en n"mero, tama!o y distribución dependiente de la naturaleza de las formaciones a perforar. El dise!o de los conductos del fluido de perforación viene gobernado por la necesidad de garantizar una eficiente limpieza del fondo del sondeo, a la vez que una refrigeración efectiva de toda la superficie del tr%pano. Los triconos son los tr%panos, cualitativamente los más utilizados. 2ueden ser triconos de dientes o triconos de insertos de carburo de tungsteno. Los triconos se componen de tres elementos fundamentales ( El elemento de corte o conos, de dientes o insertos de acero mecanizados o de carburo de tungsteno,  Los rodamientos de bolas o rodillos, y / El cuerpo, cone#ión roscada que une el tricono a la sarta de perforación. ..2. =aas de &e$oac%'n.- Llamadas tambi%n varillas de perforación son los elementos tubulares, roscados unos a continuación de otros, que constituyen la parte principal de la sarta. Fnen el conjunto del fondo del sondeo con la superficie +Oelly. -omo se $a indicado, estas barras deben mantenerse constantemente a tracción, por lo que el punto neutro se fija sobre las lastrabarrenas. El lodo que circula por su interior a altas velocidades y por su e#terior a velocidades muc$o más bajas, pero cargados con los detritus que recogen en el fondo del sondeo, acaban desgastando sus paredes, pudiendo llegar a producir roturas que no son debidas a esfuerzos mecánicos. Las barras son tubos de acero estirado, en alguna ocasión se $a utilizado el aluminio, con roscas en los e#tremos. 'us características en cuanto a calidades de acero, longitud, diámetro interior y e#terior, roscas, etc., están estandarizadas seg"n las normas A2D +American 2etroleum Dnstitute. ... Las!a5aenas.- 'on barras de paredes gruesas, de más diámetro que las varillas de perforación y cuyo fin principal es darle el peso necesario al tr%pano. -on el objeto de limitar la longitud de barras en compresión, se les Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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da el má#imo diámetro posible y el mayor peso, así como la mayor rigidez para limitar los fenómenos de pandeo y la tendencia del tr%pano a desviarse. El A2D tiene normalizado las dimensiones características de este tipo de barras. 'e suelen fabricar en dos clases de acero 'AE /(305 al =iK-r y '.A.E. 0(305 al -rK)o. 'e mecanizan con esmerado cuidado, con el fin de que la masa est% uniformemente repartida y así evitar balanceos y vibraciones por e#centricidad de su masa. 'e las somete a tratamiento t%rmico en aceite para alcanzar una dureza 8rinell de /15, con una carga de rotura de ; a (5 )2a. Los diámetros e#teriores más comunes van desde las / (3C $asta las ((C +?;,0 $asta ?;,0 mm con unos pesos unitarios de /,? a 001 6g3m. Las longitudes normalizadas son de /5 y 0 pies +; y (,9 m y se colocan tantas barras como sean necesarias para tener el empuje conveniente sobre el tr%pano, teniendo en cuenta la disminución de peso por empuje de Arquímedes. 'e recomienda que este empuje sea sólo de ?1M del peso aparente de las barras de carga. En la t%cnica actual de perforación es frecuente utilizar (55 metros o incluso más metros de barras de carga encima del tr%pano. La elección del diámetro interior y e#terior está condicionada por diversos factores  *iámetro del sondeo.  2%rdidas de carga en la circulación del fluido.  *esviación del eje del sondeo.  Dntroducción de instrumentos por su interior.


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igura 1.((. *imensionamiento adecuado de las lastrabarrenas. ../. =aa de aas!e o @e**(.- Es de sección cuadrada o $e#agonal, es la que transmite la rotación desde la mesa a la sarta. Es el "ltimo elemento de la sarta de perforación y que se encuentra en la superficie. Estas barras suelen tener una longitud entre 05 y 15 pies +( y (1 m con diámetros de  (3C a 1(30C +9/,1 a(//,/ mm las de sección cuadrada y de /C a 9C +?9, a (1,0 mm las $e#agonales. Los diámetros interiores respectivamente de ( (30C a /(30C +/(,? a :,9 mm y de ( (3C a /(3C +/:,( a ::,; mm. El roscado superior, al contrario del resto de la sarta, es a izquierdas. 'e fabrican de acero con unos límites mínimos en las uniones de ?1: )2a y de 95 )2a en la sección "til. Es un elemento fundamental, de elevado precio, que e#ige gran cuidado, sobre todo en su transporte y montaje, debido a su longitud. .3. T8CNICA DE PERFORACIÓN .3.1. Cond+cc%'n de *a &e$oac%'n.- Los parámetros de actuación de que se dispone para optimizar los resultados de la perforación son el peso aplicado al tr%pano, la velocidad de rotación y los parámetros $idráulicos. A<. Peso so5e e* !0&ano: la magnitud del peso aplicado al tr%pano es el factor mecánico más importante en el avance de la perforación. 'i bien es sabido que a mayor peso mayor es la velocidad de penetración, tambi%n $a Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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sido suficientemente constatadas las limitaciones que este principio alberga, como son limitaciones resistentes del tricono +especialmente dientes o botones y rodamientos, los problemas de control de desviación, y el compromiso e#istente entre la velocidad de penetración y la durabilidad del tricono. =<. e*oc%dad de o!ac%'n: puede afirmarse que cuanto mayor es la velocidad de rotación mayor es la velocidad de avance, siempre en el supuesto de que la sarta fuese capaz de aceptar sin problemas los sucesivos incrementos del par de rotación, que la mesa de rotación tuviera suficiente potencia, y que se pudiesen alcanzar regímenes de rotación elevados sin problemas de vibración en el conjunto de perforación. En la práctica una serie de $ec$os físicos limitan la tesis anterior, pues los esfuerzos a que se someten el tricono y la sarta al aumentar el r%gimen de rotación, y la proporcionalidad inversa e#istente entre rotación y vida "til del tricono, $acen económicamente inviable la aplicación desmedida de rotación. C<. Pa#,e!os %d#+*%cos: el propósito de la optimización $idráulica es, básicamente, garantizar una limpieza de fondo suficientemente efectiva que permita sacar el má#imo rendimiento de la aplicación de los parámetros mecánicos, rotación y peso. -onviene se!alar las limitaciones que $abrán de considerarse al abordar el dise!o $idráulico de una fase cualquiera del sondeo. Estas limitaciones son  )á#ima potencia disponible para el accionamiento de las bombas.  )á#imo caudal y presión que puede suministrar la bomba de lodos.  )ínima velocidad de retorno +anular compatible con un arrastre efectivo de los detritus a la superficie.  )á#ima velocidad anular que puede admitirse sin problemas serios de erosión de las paredes del sondeo. Los parámetros indicados son interdependientes, por lo que al $ablar de optimización no puede referirse a alguno de ellos de una forma individualizada, sino a la combinación de los tres que conduzca al mínimo coste de metro perforado. .3.2. Ins!+,en!os de con!o* de *a &e$oac%'n.- -ualquier equipo moderno de perforación incluye diversos dispositivos que permiten el seguimiento de los diferentes parámetros de perforación. La velocidad de rotación de la mesa y el caudal de la circulación del fluido, son parámetros fáciles de conocer, puesto que se les puede fijar con un valor determinado. =o es lo mismo el peso sobre el tr%pano que es un Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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parámetro esencialmente variable y que es conveniente medir de forma continua. 'in que sean parámetros de la perforación, el par de torsión de las varillas y la presión de reenvío del fluido tienen la influencia sobre la perforación que es importante conocerlos en todo instante y medirlos de forma continua. inalmente, el resultado de la operación que es el avance del tr%pano, debe ser igualmente medido y registrado. .3.. P#c!%ca o&ea!%)a.- 'e trabaja generalmente a tres relevos de oc$o $oras cada uno. La necesidad de prever los descansos $a conducido a que se formen cuatro equipos por sonda. -ada uno de estos equipos comprende ( sondista, ( enganc$ador, / peones de torre y un mecánico. En lo que respecta a la conducción de la perforación propiamente dic$a cuando el tr%pano no $a llegado al fondo del sondeo, el aparato indicador de peso marca el peso total de las varillas disminuido en el empuje de Arquímedes +por ejemplo, /1 toneladas. 'í, en este momento, el sondista suelta cable por medio del freno, el tr%pano desciende lentamente $asta tocar en el fondo. Entonces, si contin"a soltando cable, la tensión de %ste disminuirá poco a poco. El sondista cesará de soltar cable cuando $aya alcanzado /5 toneladas, por ejemplo, si debe apoyar con 1 toneladas de peso sobre el tr%pano. *e vez en cuando, más o menos frecuentemente, seg"n la naturaleza del terreno, el sondista eleva el tr%pano 0 ó 1 m por encima del fondo del sondeo y lo deja caer  ó / m en caída libre para limpiarlo. Esta operación le permite tambi%n verificar si el aparato registrador de pesos refleja siempre indicaciones fiables.. )ientras que el sondista asegura la marc$a de la perforación, el resto del equipo vela por las máquinas en movimiento y por la conservación de las que están paradas. El enganc$ador está encargado más especialmente de la vigilancia de las bombas de lodo y del lodo mismo +presión, aumento o disminución del volumen en circulación, etc.. -uando el tr%pano está suficientemente desgastado se saca al e#terior> la sarta se desenrosca en elementos, compuestos generalmente de tres varillas, que corresponden a la distancia entre la plataforma de trabajo y la plataforma de enganc$e. *urante la maniobra, el sondista está en el cabrestante, el enganc$ador en su plataforma y los tres peones sobre la plataforma de trabajo. Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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CAPÍTULO I: FLUIDOS  LODOS DE PERFORACIÓN 3.1. INTRODUCCIÓN El %#ito en la perforación de sondeos en la corteza terrestre depende en gran medida del fluido que se $ace circular, generalmente, desde el interior del varillaje, pasando por el tr%pano de perforación y ascendiendo, junto con los detritus, por el espacio anular entre el varillaje y la formación rocosa o el revestimiento, $asta la superficie. 'i bien la utilización del agua en la perforación de sondeos se empleó en la antig\edad para ayudar a remover el detritus, no fue $asta el a!o (:00 cuando se propuso por 7obert 8eart la circulación del agua en sondeos. 2osteriormente, entre (:95 y (::5, se patentaron diversos procedimientos de circulación de fluidos para e#traer los detritus. En (::?, -$apman sugirió el empleo de materiales plásticos como la arcilla, el cemento, etc., junto con vapor de agua para revestir las paredes de las formaciones atravesadas y evitar los $undimientos de %sta. A principios del siglo ]], con el descubrimiento de varios campos de petróleo en Estados Fnidos, se popularizó el empleo de lodos como sistema de estabilización de los sondeos en formaciones pobremente consolidadas. En (;(/. 2ollard y @eggen, de la 8ureau of )ines, demostraron la utilidad de los lodos para controlar los escapes de gas en sondeos perforados con cable. En(; 'trond efect"o ensayos en laboratorio para la obtención de lodos densos empleando cemento, galena y ó#idos de $ierro, sulfato de bario, etc., como materiales densificantes, cristalizando todo en (;9 con una patente. Los derec$os de la misma fueron adquiridos por la =ational 2igments and -$emical -onpany, que producía barita +baritina en unas minas de )issouri para la industria de pinturas. El empleo de barita bajo del nombre de 8aroid comenzó en (;9. En (;: se empezaron a utilizar arcillas producidas y comercializadas por la -alifornia &ale -o. con el nombre de Aquagel, que permitió resolver numerosos problemas que surgieron en la perforación de sondeos de petróleo y gas. Así pues, puede afirmarse que fue desde comienzos de los a!os de (;/5 cuando la tecnología de los fluidos de perforación sufrió un desarrollo espectacular, tanto por el n"mero de productos que se utilizan para variar las características de los fluidos como por los instrumentos de control en condiciones estáticas y dinámicas de %stos. Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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-omo es sabido, los fluidos de perforación tienen un coste directo importante, pero muc$o más lo es el coste total de realización de los sondeos sobre los que dic$os fluidos poseen una influencia crítica. Es por esto que la formulación, preparación y mantenimiento de los fluidos sean aspectos críticos en su utilización. 3.2. FUNCIONES DE LOS FLUIDOS DE PERFORACIÓN @istóricamente, la primera función de los fluidos de perforación fue la de servir de ve$ículo de transporte de los detritus desde el fondo de los sondeos, pero actualmente las numerosas aplicaciones de los fluidos $acen que %stos tengan diversos cometidos. Las funciones principales que realizan los fluidos de perforación se pueden resumir en las siguientes 1. E)ac+a e* de!%!+s desde e* $ondo de* sondeo as!a *a s+&e$%c%e. Es la misión principal, ya que al sacar los detritus que se forman debajo del "til de perforación de manera continua el rendimiento de avance es mayor, pues de lo contrario parte de la energía se perdería al triturar o moler los fragmentos desprendidos de la formación. 2. Re$%"ea ( *%,&%a e* !0&ano de &e$oac%'n . *urante la operación se produce una gran cantidad de calor debida a las fuerzas de fricción del tr%pano de perforación y varillaje. Este calor no puede absorberse totalmente por la formación, por lo que la refrigeración de los "tiles pasa a ser una de las misiones fundamentales del fluido de perforación, además de la limpieza de los tr%panos, para lograr aumentar la vida de los "tiles empleados y alcanzar con ellos los rendimientos previstos. . Red+c% *a $%cc%'n en!e *a sa!a ( *a &aed de* sondeo . El fluido de perforación act"a como un lubricante entre el varillaje y la pared rocosa del sondeo, necesitándose un menor par de rotación, facilitando las maniobras y aumentando la vida de los utensilios de perforación /. 7an!ene *a es!a5%*%dad de *os !a,os no en!+5ados de *os sondeos . )ediante la presión ejercida por el fluido sobre las paredes y con la formación de una costra que $ace de encofrado provisional se evitan los problemas de inestabilidad de las paredes, Pstos pueden ser debidos, entre otras causas, a la presencia de formaciones fracturadas, la e#istencia de arcillas e#pansivas, erosión de los materiales de las paredes, etc. . Pe)en% *a a$*+enc%a de $*+%dosH &e!'*eoH "as o a"+aH c+ando se a!a)%esan $o,ac%ones &e,ea5*es . -on la presión $idrostática que Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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ejercen los fluidos de perforación sobre las paredes de los sondeos y el sellado de poros y discontinuidades, al formarse una costra de baja permeabilidad, se evitan las surgencias incontroladas de otros fluidos albergados bajo presión, en formaciones permeables que se corten durante la perforación. 3. A(+da a o5!ene %n$o,ac%'n so5e *as $o,ac%ones &e$oadas . Los fluidos de perforación facilitan la testificación mecánica de los tipos de formaciones atravesadas si no alteran los testigos o detritus que se producen durante la perforación, y $acen más fiables la testificación geofísica si las paredes del sondeo se ven poco afectadas por la resistividad de la costra que se forma. .A*%"ea e* &eso de *a sa!a . La presencia de un fluido dentro de un sondeo aligera el peso aparente de la sarta y el de la entubación que eventualmente se introduzca en el mismo. El grado de flotación aumenta con la densidad del fluido de perforación, siendo este parámetro de vital importancia en los sondeos profundos. .S+s&ende *os de!%!+s d+an!e *as &aadas . -uando se paraliza la circulación del fluido, %ste debe ser capaz de mantener las partículas sólidas en suspensión, evitando que se decanten en el fondo. Esto se consigue al comportarse el fluido como un gel en dic$os momentos, perdiendo tal estructura cuando se establece posteriormente la circulación. .Pe,%!% *a se&aac%'n de *os de!%!+s en s+&e$%c%e . -on la separación de las arenas, cuando el lodo llega a la superficie, se consigue el doble objetivo de regenerar el fluido de perforación, manteniendo sus propiedades originales, y facilitar el estudio geológico del sondeo mediante análisis de las partículas de roca obtenidas. En conjunción con estas funciones, los fluidos de perforación deben cumplir ciertas restricciones o requerimientos. Las principales son (.=o deben ser tó#icos ni peligrosos para los seres $umanos ni ofensivos para el ambiente. .=o interfieran a la productividad normal de los fluidos contenidos en las formaciones. /.=o producir corrosión o e#cesivo desgaste del equipo de perforación. 0.=o e#ijan m%todos caros o inusuales de acondicionamiento de los sondeos perforados. Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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3.. CO7POSICIÓN DE LOS FLUIDOS DE PERFORACIÓN Las funciones y propiedades requeridas a los fluíos de perforación pueden obtenerse con una amplia gama de composiciones diferentes. @ay fluidos compuestos por combinaciones de sólidos, líquidos y gases, siendo normalmente clasificados por la constitución de la fase continua 1.F*+%dos de 5ase a"+a. En estos fluidos que son los más comunes y que se conocen como lodos de perforación, la fase continua es el agua. 'e clasifican seg"n la salinidad del agua en lodos de agua dulce y de agua salada. En la fase dispersa pueden contener gases, líquidos o sólidos. Los fluidos inmiscibles en agua, tales como el crudo de petróleo o el gasK oil pueden a!adirse para formar una emulsión. Las propiedades de estos fluidos se controlan mediante la adición de arcillas, polímeros o surfactantes. 2.F*+%dos de 5ase ace%!e. -uando la fase continua de un fluido es aceite, %ste es clasificado como fluido de base aceite. =ormalmente, la fase dispersa contiene agua en cualquier proporción, $asta 15M. La fase sólida es esencialmente id%ntica a la de los fluidos de base agua. 2ara asegurar que la emulsión permanece estable se a!aden arcillas y otros coloides que son $idrofílicos y surfactantes. Los fluidos de base aceite están especialmente indicados para perforar formaciones sensibles al agua, tales como aquellas que están constituidas por sales solubles, como la potasa, o se alteran con el agua, como las arcillas e#pansivas. .F*+%dos de 5ase "as. -uando la fase continua del fluido de perforación es gas, %ste se asocia invariablemente a diferentes cantidades de agua, que se a!aden a propósito o que proceden de la formación atravesada, para formar niebla, con una baja proporción de agua, o una espuma, con un porcentaje de agua alto con la adición de agentes espumantes o surfactantes. El gas puede ser aire o gas natural. La perforación con gasa tiene aplicación en rocas competentes, como los granitos, en sondeos con gas o agua a baja presión, o en zonas con problemas e#tremos de p%rdidas de circulación. Las velocidades de penetración pueden variar de forma muy acusada. 3./. LODOS DE PERFORACIÓN 1. DEFINICIÓN.- 'e llama lodo de perforación o agua pesada al líquido que permite Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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a. Enfriar Enfriar la sonda> sonda> b. Elevar el ripio de perforación> c. 'ostener 'ostener las paredes paredes del sondeo. sondeo. El lodo debe ser siempre siempre capaz de depositar depositar una BcostraC BcostraC estancada estancada llamada BcoOeC o pasta que realice la misión de un entubado, para la normal ejecución de la perforación. La t%c t%cni nica ca de los lo lodo doss de perf perfooraci ración ón es rela relati tiva vame ment ntee reci recien entte. Empl Emplea eado doss por vez vez prime primera ra por por Lucas Lucas en (;5 (;5(, (, cuan cuando do se inve invent ntóó la perforación rotary, rotary, $asta alrededor de (;/5 los lodos no fueron sino el resultado de tanteos empíricos. 2oco a poco se $an ido creando aparatos de inspección y $a surgido el inter%s por lodos de alto poder coloidal a la vez que se desarrollaba el uso de productos químicos que actuaban como fluidificantes o como coloides protectores. Los lodos de perforación son $abitualmente suspensiones coloidales coloidales a base de arcilla en las que el agua se presenta bajo las formas siguientes  Agua libre en suspensión entre las partículas>  Agua absorbida> es decir, fijada rígidamente sobre la superficie de las partículas. *epende de la superficie superficie total de las partículas> Agua adso adsorb rbid idaa o de solv solvat atac ació iónn form forman ando do part partee inte integr gral al de las las  Agua partículas y transformándolas más o menos en gelatina. gelatina. El agua absorbida depende de la superficie total de las partículas, y la de solvatación de su volumen. 2or tanto, para una cantidad de agua determinada, el agua de adsorción será tanto más importante cuando más peque!a sea la dimensión de las partículas. 2or ejemplo, la 5en!on%!a, cuyas partículas en casi su totalidad tienen una medida inferior a una micra, son e#celentes para la fabricación de lodos de perforación. 'i se seca al aire un lodo, sólo se evapora el agua libre dejando un resto plástico que forma la costra. Las aguas de adsorción y de solvatación no pueden e#traerse de este modo. 2. TIPOS DE LODOS.- 'e distingue diversos tipos de lodos en función de su composici composición ón na!+a*esH constituidos por agua clara +dulce o salada a la que se incorpora parte de la fracción limosoKarcillosa de las formaciones roco rocosa sass conf confor orme me se atra atravi vies esaan du dura rant ntee la perfo erfora racció ión. n. 'e ut util iliizan zan especialmente en el sistema de circulación inversa +en la circulación directa Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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se requieren lodos de mayor densidad y viscosidad. 2or otra parte los lodos e*a5oados de los cuales e#isten diferentes tipos siendo los más frecuentes los los prep prepar arad ados os a base base de arci arcill llas as espe especi cial alme ment ntee bent benton onít ític icas as,, en cuya cuya composición predominan los filosilicatos del grupo de la montmorillonita. &ambi ambi%n %n se util utiliz izan an con con frec frecue uenc ncia ia lodo lodoss elab elabor orad ados os con con po polí líme mero ross orgánicos y más recientemente con polímeros sint%ticos. 2.1. Lodos de ac%**a .K *ada la naturaleza de algunas arcillas, es posible que los lodos que forman no tengan las propiedades convenientes. 2or ejemplo, las arcillas del grupo de la caolinita dan en el filtroKprensa una costra demasiado gruesa y un gran volumen de agua libre. Las arcillas ordinarias muy a menudo cálcicas, están frecuentemente asociadas, sean las que fueren, con un gran porcentaje de materias materias inertes. Dnteresa activarlas activarlas con carbonato sódico o con fosfato sódico. El reemplazamiento de los iones -a YY por los iones =aY da lugar a una arcilla sódica cuyo $inc$amiento por el agua es mayor que en el de la arcilla cálcica. Las bentonitas sódicas que presentan una gran aptitud de $inc$amiento, son las más idóneas para la preparación de lodos de perforación> pero por su precio elevado, se reservan para mejorar los lodos ordinarios. 2ara aumentar el estado coloidal del lodo y su resistencia a los agentes nocivos se le puede a!adir, por orden de eficacia  Alginato sódico +e#tracto de algas marinas>  -arbo#imetilcelulosa +-)- celulosa coloidal>  Almidón +de trigo o de maíz. Estos coloides coloides orgánico orgánicoss provoc provocan an un adelgazam adelgazamient ientoo de la costra costra y una mejo mejora ra de la resi resist sten enci ciaa a las las cont contam amin inac acio ione nes. s. 2e 2ero ro,, para para evit evitar ar su fermentación, sobre todo la del almidón +la -)- no es fermentable, es preciso a!adir algunos productos especiales, por ejemplo un bactericida +fenol, formol, etc.. 2.2. Lodos de e,+*s%'n de ace%!e .K *urante los "ltimos a!os la preparación de estos lodos $a sido objeto de importantes estudios y $oy día se les emplea frecuentemente. 'e obtiene un lodo emulsionado a!adiendo a un lodo de arcilla que est% bien acondicionado el 1 a 1 M de gasKoíl +petróleo crudo además de un emulsionante orgánico soluble destinado a reforzar la acción emulsificador de la arcilla. 'e obtiene de este modo una emulsión aceiteK agua en la que las gotitas de aceite tienen un diámetro comprendido entre 5,1 y  micras. Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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Dndependientemente de la deposición de gotitas de aceite sobre los tubos y la $erramienta de perforación, que reduce el rozamiento sobre las paredes del sondeo, con gran aumento de la duración de los tr%panos y de la velocidad de avance los lodos emulsionados se caracterizan sobre todo por ( filtrados poco importantes y constituidos "nicamente por una fase acuosa>  tensión superficial del filtrado muy peque!a / penetración muy d%bil de la costra en los capilares del terreno 0 estabilidad frente a las grandes temperaturas +(05 mayor que la de los lodos con base de agua. 2.. Lodos de ace%!e .K Los perforadores de los sondeos de e#ploración petrolera estiman que, para conseguir una mejor e#plotación de los $orizontes productivos, es conveniente sustituir los lodos de agua y arcilla por lodos de aceite. 2or otra parte, la e#periencia les $a dado completamente la razón. El petróleo bruto o gasKoíl, que se usan normalmente para estos lodos, no pueden emplearse solos. En efecto, aunque su viscosidad sea suficiente, no son ti#otrópicos. Además, tienen un filtrado e#tremadamente elevado, del orden de varios centenares de centímetros c"bicos en un ensayo de /5 minutos de duración, lo que resulta inadmisible. La unión con agua, cuando se cortan $orizontes acuíferos, produce dos fases separadas que destruyen la $omogeneidad del lodo. inalmente, es imposible el empleo de elevadores de peso, porque sus partículas se decantan con muc$a muc$a rapidez. El aceit aceitee debe debe tener tener desde el principio principio un  a / M de agua agua emulsiona emulsionada da para aumentar la capacidad de transporte del lodo. -omo agentes aumentadores de peso se emplean el sulfato de bario cuando se trata de gran grande dess peso pesoss espe especí cífi fico cos, s, y el carb carbon onat atoo de calc calcio io cuan cuando do %sto %stoss son son peque!os. 2ara mantener mantener la viscosidad viscosidad del lodo dentro dentro de de un un valor convenien conveniente te es necesario $acer uso de unos productos químicos llamados aditivos. Estos son principalmente fosfatos, ácidos $"micos y carbonatos. En el comercio se encuentran lodos preparados bajo forma de polvo o líquido. A. Las ventajas de estos lodos son los siguientes =o se enmo$ecen ni fermentan> costra e#tremadamente delgada +5,0 mm> filtrado prácticamente nulo. 2osi 2o sibi bili lida dadd de fabr fabric icar ar lo lodo doss mu muyy pesa pesado doss o mu muyy lige ligero ross +pes +pesoo específico 5,; a ,1. 

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=o se contaminan cuando se perfora margas que se $inc$an con agua, bentonita, cemento, sal, an$idrita, yeso, etc. Lubrican la $erramienta de perforación y los tubos, aumentando de este modo el tiempo de empleo de la primera y reduciendo la torsión de los segundos. *urante la testificación reducen a un mínimo el desgaste de la corona a causa de su peque!o contenido en partículas sólidas y de su poder lubricante. 8K Las desventajas son -uestan muc$o más que un lodo con base agua y, si no vienen impuestos por la presencia de petróleo, de gas u otra aplicación especial, resulta en general más económico un buen lodo de aceite emulsionado. @acen más lenta la perforación en el caso de arenas duras y de margas pizarrosas. 

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. CO7POSICIÓN DE LOS LODOS.- El 'ervicio
En caso de e#istir formaciones con!a,%nan!esH se $acen las correcciones oportunas mediante aditivos. El ajuste y corrección de la dosificación se $ace midiendo el p@ $asta conseguir situarlo entre ?K;,1, al mismo tiempo que se acortan la densidad y la viscosidad entre (,50K(,59 gr3cm/ y /1K01 seg, respectivamente. En los lodos de perforación e#isten una serie de propiedades geológicas y parámetros que los definen y que deben controlarse durante la perforación y que son los siguientes .1. DENSIDAD.- *efine la capacidad del lodo de ejercer una contrapresión en las paredes de la perforación controlando de este modo las presiones litostática e $idrostática e#istentes en las formaciones perforadas. 'e determina pesando en una balanza un volumen conocido de lodo. La escala de la balanza +@aroid da directamente el valor de la densidad del Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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lodo. La densidad de los lodos bentónicos puede variar desde poco más de la unidad $asta (, apro#imadamente. 2ara conseguir densidades mayores y que el lodo siga siendo bombeable, es preciso a!adir aditivos como el sulfato bárico +baritina que tiene una densidad comprendida entre 0,5 y 0,/1, lográndose lodos con densidades de $asta ,0. Jtros aditivos para aumentar la densidad, aunque menos usados, son la galena +?,1, con cuya adición se puede alcanzar densidades análogas a la de la baritina, el carbonato cálcico +,? o la pirita +1. 2ara rebajar la densidad será preciso diluir el lodo mediante la adición de agua. En los lodos preparados para perforar pozos de agua, las densidades oscilan entre (,50 y (,(0 sin que sean más eficaces cuando se sobrepasa esta cifra e incluso pueden aparecer problemas de bombeo y peligro de tapar con ellos $orizontes acuíferos. Además, el aumento de la densidad del lodo no tiene un efecto grande en el mantenimiento de las paredes del pozo, más bien, es mayor la influencia de sus propiedades ti#otrópicas y la adecuación de los restantes parámetros a la litología y calidad de las aguas encontradas. 'i $ubiera que controlar, por ejemplo surgencias, la densidad puede incrementarse mediante adición de aditivos pesados. -omo norma general, los lodos empleados en sondeos de captación de agua deben tener densidades inferiores a (,( 6g3l, pudi%ndose alcanzar, caso de ser necesario, valores de (, 6g3l. La densidad tiene una influencia directa en la capacidad de e#tracción del detritus, pues al regirse, de forma apro#imada por la ley de 'toOes es proporcional a la densidad del flujo considerado. Ley de 'toOes  *onde  [ velocidad de la caída de las partículas +consideradas esf%ricas en cm3sg. * [ densidad de las partículas +gr3cm /. [ peso específico de las partículas f [ peso específico del fluido [ viscosidad del fluido +poises. < [ gravedad +cm3sg . Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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*urante la perforación se puede producir de forma natural variaciones en la densidad del lodo que deben controlarse y corregirse adecuadamente. Así, por ejemplo, un aporte de agua clara debido a la perforación de un nivel acuífero productivo +con una presión $idrostática superior al peso de la columna de lodos, o simplemente a una infiltración puntual debido a precipitaciones intensas, puede diluir el lodo disminuyendo la densidad. 2or el contrario, la densidad puede incrementarse por la incorporación de fracciones finas procedentes de la propia formación geológica que se est% perforando. La densidad la puede controlar el personal del sondeo utilizando la denominada Bbalanza 8aroidC.

igura 9.( 8alanza 8aroid .2. ISCOSIDAD.- Es la resistencia interna de un fluido a circular. *efine la capacidad del lodo de lograr una buena limpieza del "til de perforación, de mantener en suspensión y desalojar el detritus y de facilitar su decantación en los tamices vibrantes. 'i la viscosidad del lodo es peque!a, aumentarán las p%rdidas de lodo y se dificultará la e#tracción del detritus. 2o el contrario, si se trabaja con un lodo e#cesivamente viscoso, las arenas pueden no depositarse en las balsas y se complica la e#tracción de lodos del sondeo. En los bombeos, a doble viscosidad será necesaria una doble potencia. 'eg"n la fórmula de 'toOes, la viscosidad de caída del detritus en el fluido es inversamente proporcional a su viscosidad, y por tanto, la capacidad de arrastre lo es directamente.


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Es preciso adoptar, por tanto, una solución de compromiso viscosidad no muy grande para que el lodo sea fácilmente bombeable, pero no tan peque!a que impida al lodo e#traer el detritus producido. La viscosidad del lodo se determina a pie de sondeo mediante el denominado Bviscosímetro )ars$C +embudo de dimensiones normalizados, en cuya boca e#iste un tamiz, cuyo objeto es retener las sustancias ajenas al lodo, y que se complementa con un vaso graduado en un cuarto de galón F'A [ 5,;09 litros en el que se vierte el lodo, y seg"n normas A2D, e#presándose por el tiempo +en segundos que tarda en salir por un orificio calibrado un determinado volumen de lodo.

igura 9. iscosímetro )ars$ 2ara la perforación de pozos, la viscosidad óptima suele oscilar entre 05 y 01 segundos, preferentemente alrededor de /: +la viscosidad )ars$ es apro#imadamente de 9 sg. La medida de la viscosidad debe realizarse con lodo reci%n agitado. -omo norma general, en sondeos de captación de aguas, la viscosidad debe mantenerse en torno a /5 sg A2D, pudi%ndose aclarar el lodo con agua, caso de ser necesario, y, en caso e#tremo, adicionar fluidizantes +fosfatos, carbonato sódico, etc.. La presencia de terrenos de facies evaporítica puede $acer que la viscosidad del lodo aumente sin razón aparente. 2ara cálculos más precisos se determina la viscosidad en laboratorios utilizando el Bviscosímetro 'tormerC y e#presando los datos en centipoises. Las medidas tienen que estar referenciadas con respecto a la temperatura del lodo +el agua a ;- tiene una viscosidad de ( centipoise. .. TIOTROPÍA.- Es la propiedad que tienen las suspensiones bentoníticas de pasar de gel a sol mediante agitación. -iertos geles pueden licuarse cuando se agitan, vibran y solidifican de nuevo cuando cesa la agitación o la vibración. Las agitaciones o vibraciones, o incluso menores Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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perturbaciones mecánicas $acen que una sustancia ti#otrópica se vuelva más fluida, $asta el e#tremo de cambiar de estado, de sólida a líquida pudiendo recuperarse y solidificar de nuevo cuando cesa la agitación o vibración. -iertas arcillas presentan propiedades ti#otrópicas +p. ej., las suspensiones bentoníticas. -uando las arcillas ti#otrópicas se agitan, se convierte en un verdadero líquido, es decir, pasan de BsolC a BgelC. 'i a continuación se las deja en reposo, recuperan la co$esión y el comportamiento sólido. 2ara que una arcilla ti#otrópica muestre este comportamiento deberá poseer un contenido en agua pró#imo a su límite líquido. En cambio, en torno a su límite plástico, no e#iste posibilidad de comportamiento ti#otrópico.
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misma partículas coloidales que forman una costra +caOe. Esta costra proporciona una cierta co$esión a las formaciones en contacto con la perforación ayudando a sostener sus paredes al mismo tiempo que las impermeabiliza, dificultando el paso del lodo $acia los acuíferos. Es por ello que un buen lodo debe permitir la formación de esta costra. 2or tanto, la costra debe ser resistente e impermeable. 7esistente para que no sea fácilmente erosionable por el roce de la sarta o columna de perforación, e impermeable para que su espesor se mantenga dentro de estrec$os límites, compatibles con el mantenimiento del diámetro de la perforación. Esto no ocurriría si el agua libre del lodo se filtrase continuamente a trav%s de la costra, aumentando el espesor de %sta con el depósito continuo de partículas coloidales. La capacidad de construir el BcaOeC de un lodo depende del agua de %ste, así como de la permeabilidad de las paredes del sondeo. 2ara estimar estas capacidades se utiliza un filtroKprensa 8aroid normalizado, $aci%ndose pasar el lodo durante /5 minutos, con la prensa tarada a una presión má#ima de ? 6g3cm. Fn lodo de perforación de buenas características, no debe dejar pasar más de 5 cm/ de filtrado, formando un buen caOe de espesor comprendido entre 1 y : mm.

igura 9./ iltroKprensa 8aroid .. &9.- Las condiciones de equilibrio químico de un lodo marcan la estabilidad de sus características. Fna variación sustancial del p@ debida por ejemplo a la perforación de formaciones evaporíticas, salinas, calcáreas u $orizontes acuíferos cargados de sales, puede provocar la fluctuación del lodo, produci%ndose posteriormente la sedimentación de las partículas unidas. Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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La estabilidad de la suspensión de bentonita en un lodo de perforación es esencial para que cumpla su función como tal, por lo que será necesario realizar un continuo control del p@. Esto se puede llevar a cabo mediante la utilización de papeles indicadores +sensibilidad alrededor de 5,1 unidades sin necesidad de recurrir a p@Kmetros, ya que son delicados para usarlos de forma $abitual en el campo. En general, un lodo bentonítico es estable cuando su p@ está comprendido entre ? y ;,1 +lodo nuevo, apro#imadamente, precipitando fuera de este intervalo. 2ara corregir y mantener el p@ dentro de los límites adecuados se pueden utilizar diferentes productos. .3. CONTENIDO DE ARENA.- Fn lodo de perforación en buenas condiciones debe presentar un contenido en fracciones arenosas prácticamente nulo +inferior al K/M. 'i para su fabricación se usan productos de calidad, debe estar e#ento de arena. 'in embargo, a lo largo de la perforación y especialmente en acuíferos detríticos, es inevitable que a medida que avance la perforación, el lodo se va a ir cargando en arena, empeorando sus condiciones. 'e $a comprobado que con contenido de arena superior al (1M, los lodos sufren un incremento BficticioC de la densidad, repercutiendo en la viscosidad y la ti#otropía. Además, el contenido en arena resulta especialmente nocivo para las bombas de inyección al desgastarlas prematuramente. *el mismo modo, un elevado contenido de arena en el lodo, conlleva el desgaste prematuro de las $erramientas de corte +con la consiguiente disminución de rendimiento en la perforación e incremento del tiempo perdido en maniobras necesarias para su reposición. 2ara combatir estos efectos se disponen de desarenadores. La forma más elemental consiste en dejar decantar en una balsa +batea el lodo que retorna a la perforación, aspirándolo nuevamente en otra a la que $a llegado de la anterior por un rebosadero de superficie. 2rocedimientos más rápidos y eficaces, y a la larga menos costos, son las cribas vibratorias y los desarenadores centrífugos +ciclones. El control del contenido en arena se realiza mediante tamices normalizados, más concretamente, el tamiz 55 +55 $ilos por pulgada, equivale a 5.5?0 mm, ?0 micras, e#presándose en porcentajes. En un lodo se considera arena a la fracción fina que pasa por este tamiz. 2ara determinar la cantidad de arena que contiene, se toma una muestra de lodo de (55 cm /, pasándola por la malla del tamiz 55. El residuo retenido sobre el tamiz despu%s del lavado con agua, se vierte en un tubo de cristal Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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graduado en M de (55 cm / de volumen, e#presándose el contenido de arena por la lectura correspondiente. E#iste un dispositivo específico denominado Btamiz 8aroid o elutriómetroC, en el que el tamiz va intercalado entre un recipiente de volumen determinado y una probeta transparente graduada en porcentajes. Fn aparato reciente, que funciona seg"n el principio de los BciclonesC, es decir, $aciendo uso de la fuerza centrífuga, permite eliminar casi completamente toda la arena en suspensión. En su parte inferior se recupera una verdadera torta de arena. /. ADITIOS DE LOS LODOS DE PERFORACIÓN.- En perforación, aunque la base es un lodo bentonítico puro formado por una suspensión de arcilla montorillonítica en agua, se adicionan ciertos productos para conseguir unas características y propiedades del lodo que se apro#iman a las consideradas e#perimentalmente como más óptimas. Entre los aditivos figuran como esenciales los siguientes productos /.1. S+*$a!o 5#%co o 5a%!%na  raramente necesario en la perforación de pozos para agua. &iene fundamentalmente su aplicación en perforaciones si se encuentran $orizontes con fluidos a presión elevada +acuíferos surgentes. -on la adición de sulfato bárico, con densidad comprendida entre 0,5K 0,/1 gr3cm/ se consiguen densidades en el lodo superiores a ,/1K,05 gr3cm/, sin que el aumento de sólidos en el lodo perjudique de forma notable su viscosidad y ti#otropía. &ambi%n puede usarse la galena para aumentar la densidad de un lodo. 'e utiliza en forma de polvo +densidad apro#imada a 9,1 gr3cm /, pudiendo alcanzar el lodo densidades de $asta 0 gr3cm /. /.2. Ca5o4%,e!%*-ce*+*osa  es un coloide orgánico +almidón sódico, que se utiliza muc$o en la &e$oac%'n de &o>os. -ontribuye a mantener una costra fina y reduce el agua de filtrado. Los $ay de alta y baja viscosidad que transmiten estas propiedades al lodo tratado. =o es muy propenso a la fermentación, la cual, caso de presentarse puede corregirse con la adición de sosa ca"stica. /.. +e5aco es un tanino de buena calidad, que sirve para fluidificar el lodo mejorando las condiciones de bombeo, sin que disminuya notablemente su capacidad de suspensión de sólido. =o aumenta el agua de filtrado. &iene muy buen comportamiento frente a contaminaciones salinas. 2or su coloración, los lodos con quebrac$o, se suelen designar con el nombre de Blodos rojosC. Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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/./. L%"nos+*$a!os: sales complejas de lignina. Act"an en forma análoga a la del quebrac$o, pero de forma más en%rgica, aligerando la viscosidad del lodo y reduciendo su agua de filtrado. 'on muy resistentes a la contaminación por detritus y por ello están indicadas en la perforación de $orizontes con yeso, ya que %ste aumenta e#traordinariamente la viscosidad del lodo. Es muc$o más caro que el quebrac$o. 'u empleo presenta algunas dificultades, principalmente por la gran producción de burbujas que dificultan el bombeo. Estas burbujas +parecidas a la espuma de un detergente se eliminan con la adición de estearato de aluminio disuelto normalmente en gasKoil. /.. Sosa caJs!%ca se utiliza para evitar fermentaciones, por ejemplo de -arbo#imitilKcelulosa, y para corregir el p@ cuando está bajo. recuentemente se asocia al quebrac$o. Es preciso tomar precauciones para la preparación y manipulación de lodos con sosa protegi%ndose con guantes y equipo adecuado. /.3. =%ca5ona!o s'd%co  indicado para subir el p@ del lodo, principalmente cuando se $a contaminado por cemento. /.. Po*%$os$a!os son sales sódicas que act"an en%rgicamente como fluidificantes o dispersantes. )ás que en la preparación o corrección de lodos, se utilizan principalmente en la limpieza y desarrollo de pozos, cuyos $orizontes permeables $ayan podido ser invadidos por el lodo al $acer la perforación, y en la destrucción de la costra. Los más conocidos son el pirofosfato, neutro o ácido> el tetrapolifosfato y el $e#ametafosfato, que es el más usado por su eficacia para disminuir la viscosidad. En el caso de su empleo para el desarrollo de pozos, se usa a razón de 1 6g por m / de agua. 2ara fluidificar el lodo a la terminación del pozo, antes de proceder a la entubación se emplean apro#imadamente (,1 6g3m/ de lodo. . IGILANCIA DE LOS LODOS.- El consumo del lodo, que circula en circuito cerrado, es peque!o> teóricamente bastará aumentar la cantidad del mismo para compensar el aumento el volumen de la perforación debido a su avance. En realidad, algunos incidentes pueden $acer precisos su renovación o su modificación. aFn $orizonte permeable puede absorber lodo. 'i se trata de una fisura, el lodo desaparece $asta que se obtura dic$a salida. Entonces $ace falta compensar las p%rdidas. Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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bAlgunas arcillas que forman $orizontes importantes pueden peptizarse en el lodo y aumentar peligrosamente su viscosidad> entonces se impone una reducción de la misma. cLas aguas saladas, el yeso, el cemento, pueden flocular el lodo, bloqueando así la $erramienta de perforación. dEn fin, un e#ceso de arena, debido a un desarenado insuficiente, provoca el desgaste de las bombas, tubos, tr%panos y un aumento del agua libre. 2uede llegar a ser necesario reemplazarse todo el lodo. 2or todo lo indicado, se $ace necesaria una vigilancia del lodo durante la perforación. -omo ya se dijo anteriormente, un lodo nuevo tiene un p@ comprendido entre ? y ;,1:. La vigilancia de este valor permite descubrir rápidamente algunas contaminaciones del lodo por el terreno o las aguas del sondeo y por las cementaciones. 3.- CIRCULACIÓN DEL LODO 9ASTA LA SUPERFICIE DEL TERRENO El lodo se almacena en unos depósitos especiales que en general no son más que una simple e#cavación entibada. Psta puede tener, en el caso de sondeos muy profundos, una superficie de 15 m  y una profundidad de (,15 m. -uando se emplea equipos móviles, o en el caso de perforaciones en el agua, los depósitos de lodo están constituidos por tanques de palastro +planc$a de e. Fna bomba potente aspira el lodo de estos tanques y lo envía al pozo. A la salida del sondeo un largo canal +5 m p.e. recoge el lodo y lo conduce a los tanques de almacenaje, de donde se tomará de nuevo, permitiendo que se sedimente el ripio de la perforación. Los fragmentos más gruesos se eliminan con una criba vibrante colocada al principio del canal. Las bombas que aseguran la circulación deben ser lo más potentes posible. =o es posible determinar a priori la potencia óptima. El flujo de los fluidos viscosos y ti#otrópicos se conoce demasiado poco para permitir cualquier clase de cálculo. 'olamente en la práctica se puede llegar a $acer un cálculo a estima. .- CONTA7INACIÓN DE LOS LODOS *urante la ejecución de una perforación, los lodos pueden perder sus propiedades, ya sea por la incorporación de cuerpos cuya aparición se debe a Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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la profundización de la perforación, o bien por un cambio de las condiciones físicas en las que se encuentran. Los cuerpos e#tra!os al lodo pueden ser sólidos, líquidos o gaseosos, y los cambios en las condiciones físicas pueden provenir del aumento de la temperatura con la profundidad +grado geot%rmico. Este aumento incrementa, en general, la viscosidad del lodo, por ejemplo la introducción de gas, lo que disminuye la densidad. Los líquidos no pueden ser más que las aguas más o menos cargadas de productos químicos, si se $acen abstracción de las perforaciones en las investigaciones petroleras. Los sólidos provienen de los terrenos triturados por la acción de las $erramientas de perforación. 'e presentan bajo forma de granos de distintos tama!os, de naturaleza inerte o no, seg"n la serie geológica a que pertenecen. .1. Con!a,%nac%'n $s%ca .K *urante la perforación los lodos se cargan de partículas cuyas dimensiones pueden ser muc$o mayores que las del lodo. *e este modo se obtiene una suspensión que se puede calificar como $eterog%neo. Los estudios de 7. )uller demuestran que para que los procesos de coagulación de una suspensión $eterog%nea difieran de los de una suspensión $omog%nea es preciso que la razón de los diámetros entre las partículas grandes y las peque!as sea al menos igual a (5 y que el n"mero de cada clase no sea muy diferente. 'eg"n &uorila, cuando tienen lugar la coagulación, las partículas de diámetro superior a 05 micras no tienen prácticamente influencia sobre las peque!as. -ontrariamente, las partículas de diámetro comprendido entre 5 y 05 micras tienen una influencia grande sobre las peque!as. En otras palabras, las arenas +diámetro teóricamente superior a 5,5?0 mm, tamiz 55 se sedimentan con facilidad y no tienen prácticamente ninguna acción sobre la coagulación de la suspensión. En cambio, su presencia provoca el desgaste de las bombas, tubos y tr%panos y el aumento del agua libre y costras que permiten muc$a filtración. Los sedimentos menores se clasifican en la categoría de limos +de 5,5?0 mm a 5,55( mm. 'i no se compensa su presencia por una nueva suspensión de arcilla coloidal nueva, el lodo tiene una cantidad de agua libre elevada, con el riesgo, además, de coagularse el primer incidente en el trabajo que se realiza, provocando una parada de la circulación del lodo. -uando se trata de lodos con base de agua, un incremento de %sta no puede más que diluirlos, disminuir su viscosidad y aumentar su agua libre. Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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.2. Con!a,%nac%'n +,%ca .K La contaminación química por sólidos es la más peligrosa para los lodos de perforación. Fna intrusión de agua cargada de sales solamente es temporal, ya que basta aumentar la densidad del lodo para compensar la sobrepresión de dic$a intrusión y su tendencia a infiltrarse a trav%s del terreno. 'olamente no pueden contenerse por este procedimiento las aguas con presiones muy altas. Las perforaciones de ciertas formaciones, yesíferas por ejemplo, incorpora al lodo de un modo continuo partículas nocivas, tanto más activas cuanto más finas sean. @asta que no se corte el $orizonte en cuestión no se puede evitar esta contaminación. En el caso de formaciones muy potentes, el costo de este tratamiento puede llegar a ser tan elevado que sea preferible cambiar la naturaleza del lodo y $acerlo insensible a la contaminación por los productos químicos que se pueden encontrar en el sondeo. El lodo de agua y arcilla puede reemplazarse por uno de los siguientes de aceite, de almidón, de goma natural o de silicato sódico. 'in embargo, las sustituciones de este tipo no se practican en las obras p"blicas. La contaminación química de los lodos aguaKarcilla no proviene de una reacción química propiamente dic$a, sino que corresponde a uno de los factores siguiente, más o menos disociables a.-ambio de base entre la arcilla y la sal disociada cuyo efecto consiste en aumentar la viscosidad, la $idratación y la ionización de las suspensiones arcillosas. b.)odificación del p@ del lodo, lo que tiene una gran influencia sobre la estabilidad de las suspensiones En realidad, la contaminación del lodo se produce, sobre todo, cuando se pone en contacto con los iones calcio y sodio. El efecto más patente de esta influencia es el aumento del agua libre del lodo, la formación de una costra frágil y gruesa y la reducción del p@. Empieza por un aumento de la viscosidad y termina por la floculación completa del lodo. .-ELI7INACIÓN DE LA COSTRA Los pozos modernos se ponen en producción perforando con unos tiros la columna de entubado cementado a lo largo de toda su longitud> las testificaciones el%ctricas o de otro tipo permiten localizar con precisión los $orizontes productivos. 2ero no se opera siempre de este modo. En la actualidad, se desciende en la perforación un tubo ranurado para mantener el Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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pozo abierto en los lugares interesantes. Entonces es preciso eliminar la costra, que forma sobre la pared del sondeo una cubierta estancada. 'i la presión del fluido contenido en la formación es mayor en  a (5 6g3cm que la que e#iste en la perforación, la costra se desprende sola> en los demás casos es necesario destruirla, misma que se consigue empleando uno de los m%todos siguientes  'e reabsorbe la costra por vía química por medio de un ácido de lodos compuesto de una mezcla de clor$ídrico y fluor$ídrico +un fluoruro puede reemplazar a este "ltimo. Los ensayos de laboratorio prueban que (5 litros de esta solución pueden disolver /95 gramos de arcilla +montmorillonita o caolín.  Empleando un lodo con alto contenido de calcio. La costra se elimina entonces mediante un lavado con ácido clor$ídrico al (1M +(1 g de gas clor$ídrico para cada (55 g de solución.  'e destruye la costra con unos rascadores con pinc$os +puntas agudas de $ierro despu%s de $aber sustituido el lodo de arcilla por un lodo de almidón.  'e aprovec$a que las partículas de arcilla que forman la costra están cargadas de electricidad negativa para desplazarlas mediante un campo el%ctrico. -onsiste en unir a tierra el polo negativo de un generador de corriente continua y descender el ánodo frente al $orizonte que se quiere limpiar. La costra se desintegra rápidamente y cae al fondo. 'olamente algunas peque!as partícula llegan al ánodo.


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CAPÍTULO II: PERFORACIÓN DE LAS ROCAS .1.- GENERALIDADES La perforación de rocas tenaces por rotación se conocían desde el tiempo de los egipcios, por este m%todo se $icieron los agujeros de poca profundidad de las piedras de las pirámides. En (;/ Jsram descubrió un metal cuya dureza solamente la sobrepasaba el diamante. 6rupp compró la patente y llamó al nuevo producto _idia. La _idia, que presenta una gran dureza y una gran resistencia al desgaste, se fabrica mezclando polvo de volframio y negro de $umo. El carburo de volframio que se obtiene se une con cobalto y se pasa por un molino de bolas. inalmente, esta mezcla se funde bajo una alta presión y despu%s se cementa en atmósfera reductora a (055 N (155-. Esta operación que viene acompa!ada de una reducción de volumen del orden de un 05M es la que produce la _idia, que no se puede perforar ni templar. La resistencia a la compresión de este material +_idia es de (5,555 6g3cm  y a la fle#ión de (9,555 a 5,555 6g3cm > contrariamente, su resistencia al c$oque es bastante baja aunque no despreciable. .2.- PERFORACIÓN POR ROTACIÓN 2or e#celencia es m%todo alternativo al m%todo percusión o cable, presentando algunas ventajas, principalmente su velocidad de perforación y desventajas por el limitado diámetro y el uso de fluidos de perforación, que pueden alterar las características $idrodinámicas del entorno del terreno perforado. 2odemos diferenciar en dos grupos principales, denominados -irculación *irecta y -irculación Dnversa. En *a c%c+*ac%'n d%ec!a , el fluido de perforación es bombeado por el interior del varillaje al fondo de la perforación retornando a la superficie por el espacio anular entre la perforación y el varillaje. La perforación a rotación con circulación directa empezó a utilizarse en (:95, adquiriendo un gran auge desde (;55 paralelamente al desarrollo de la industria petrolera. Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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En *a c%c+*ac%'n %n)esa , los lodos generados por el avance de la perforación, son elevados por el interior del varillaje de perforación $asta la balsa +batea en superficie, donde son clarificados y retornados por el espacio anular entre la perforación y el varillaje, y nuevamente elevados a superficie, $asta la referida balsa de lodos, por vacío y3o ayudado de un sistema de elevación por aire. En la construcción de pozos para agua se aprovec$an los conocimientos y t%cnicas puestas a punto para los sondeos de petróleo, pero con las simplificaciones de todo orden que se derivan de su menor profundidad y con algunas peculiaridades propias, como el empleo de mayores diámetros, colocación de filtros, desarrollo con aire comprimido y otros procedimientos. La perforación a rotación se realiza con el fluido de perforación que se inyecta a alta presión desde el cabezal a la $erramienta de corte a trav%s del interior del tren de varillaje. El mecanismo impulsor suele ser una bomba de pistones +bomba de lodos. El lodo inyectado en el !%cono sale a alta presión a trav%s de unos orificios, los BjetC cumpliendo con la doble función de refrigerar y limpiar las pi!as del tricono y arrastrar los detritus. El lodo asciende, impulsado por la propia presión de inyección, por el espacio anular entre el varillaje y las paredes de la perforación $asta el e#terior, donde es canalizado $acia el sistema de balsas. Antes de rebombearlo al interior del sondeo se debe descargar en la medida de lo posible su contenido en detritus, bien mediante dispositivos tipos mesas vibrantes y tamices, o simplemente mediante decantación en balsas. En general, suelen presentar mayores dimensiones y suelen ser más complejos que los de percusión. 'i se comparan, ambos coinciden en el tipo de plataforma +trailer o semitrailer normalmente con mayor n"mero de ejes para mejor reparto del peso. El mástil, a veces de tipo telescópico, está constituido por una estructura metálica reforzada y es abatible y3o desmontable para el transporte. Además de los motores, cabrestantes, etc., suelen llevar montados sobre el c$asis otros elementos mecánicos como bombas de lodos, compresor, etc., seg"n las características de cada equipo. 2ero en cambio, son claramente distintos los elementos que constituyen la sarta de perforación. La mecánica de perforación se basa en el corte por cizallamiento o desgaste por abrasión. Este efecto se produce en esquema mediante una $erramienta de corte combinando presión3peso sobre la formación, y un


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movimiento rotativo, al tiempo que un fluido limpia, transporta y e#trae el detritus arrancado. Los principales parámetros que se definen en la perforación a rotación son el peso sobre la $erramienta, la velocidad de rotación, las características de la $erramienta de corte y la naturaleza y sentido de la circulación del fluido de perforación. Actualmente e#isten dos sistemas de transmisión de la energía rotativa a la sarta de perforación mediante mesas de rotación y mediante un cabezal de rotación. &eniendo en cuenta el considerable valor del agua en regiones 4eo*!%cas , cuyos recursos $ídricos superficiales son muy escasos, se comprende que a veces $aya que recurrir a captaciones de agua que sobrepasen los 155 m de profundidad sin que por ello dejen de ser rentables. En este caso, la perforación a rotación puede alcanzar profundidades de 955 a ?55 m. ..- ELE7ENTOS DE LA PERFORACIÓN A ROTACIÓN Los elementos que componen la perforación a rotación son A. ELE7ENTOS DE PERFORACIÓN.K 'on las $erramientas que juegan un papel decisivo en la perforación de las rocas. 1< =ocas.K E#isten numerosos tipos de brocas, pero las que modernamente se usan $oy son las de rodillos +para rocas de mediana dureza y duras y las llamadas Bcolas de pezC utilizadas para perforar rocas plásticas. 2< 7esa de Ro!ac%'n o "%a!o%a .K &iene por misión este conjunto prestar un movimiento de rotación a la tubería que lleva en su e#tremo inferior la broca. =. ELE7ENTOS DE SUSPENSIÓN.K 'on aquellos elementos que sirven para la e#tracción e introducción de las $erramientas de perforar, así como para suspender las mismas en periodo de perforación. 1< Ca5es!an!e.K 'e utiliza para arrollar el cable de acero que suspende toda la tubería de perforación. 2< Toe.K Las torres son telescópicas y se abaten para su transporte sobre el cuerpo de la perforadora, su altura oscila entre los (1 ó 5 metros. < Ca5*es.K El cable es un elemento esencial del sistema de suspensión, ya que por su continuo trabajo se e#pone a roturas que acarrean serios Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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inconvenientes. &odos los cables de la perforadora a rotación deben ser preformados ya que %stos tienen mayor duración, mayor resistencia a vibraciones, poca tendencia a girar sobre sí mismos y no saltan al romperse. /< Es!+c!+as de *os codones .K El tipo de cable usado en la perforación es aquel en que los cordones están formados por alambres de diversos diámetros. @ay tres tipos de estructura de cordones B'ealeC, BàrringtonC y B illeKìreC.

ig.?.(. Equipos de perforación y 8rocas de diamante C. ELE7ENTOS 7ITOS DE PERFORACIÓN  SUSPENSIÓN.&odos estos elementos componen la columna de perforación cuyas misiones a cumplir son sostener y $acer girar la broca, conducir el fluido de perforación para e#traer el detritus y lubricar la broca, imprimir peso a la broca, bajar y subir la broca.


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1< =aas de ca"a .K 'u uso está condicionado a proporcionar peso sobre la broca, además de mantener el pozo vertical. *esde el punto de vista de rendimiento efectivo de una perforación, las barras es una de las partes de la columna de perforación que iguala en importancia a la broca. 2< a%**a6e .K 2ara que una perforación sea vertical es imprescindible mantener tensas las varillas de perforación. < =aa Cond+c!oa.K *esempe!a las funciones de suspender el varillaje, $acer que %ste gire y conducir al fluido de perforación. /< Ca5e>a de %n(ecc%'n ( s+s!en!ac%'n.K 'uspende la columna de perforación, permite la rotación libre de la columna de perforación y proporciona la cone#ión de la manguera de lodo. ./.- SISTE7AS DE TRANS7ISIÓN DE ENERGÍA A LA SARTA DE PERFORACIÓN ./.1. 7esas de o!ac%'n .K La mayor parte de los equipos, sobre todo los de mayor capacidad, transmiten el movimiento rotativo mediante mesas de rotación. Este elemento lleva en su eje un $ueco ajustado a la sección de la 5aa @e**(. 'uelen ser elementos abatibles o incluso totalmente desmontables, para permitir las operaciones de entubación. 2or esta razón requieren de otro elemento para soportar el peso de la sarta de perforación, y al mismo tiempo, conectar el circuito del fluido de perforación en el tren de varillaje, que es el denominado "%a!o%o de %n(ecc%'n y que está soportado por un cabrestante y debe tener capacidad para soportar grandes cargas a considerables revoluciones. 'u principal ventaja radica en su elevado par de rotación, su capacidad para trabajar a mayor rango de velocidad y la sencillez de su mecánica. ./.2. Ca5e>a* de o!ac%'n.- -onsiste en un elemento de accionamiento mecánicoK$idráulico que se desplaza a lo largo de la torre de perforación gracias a cilindros $idráulicos y3o transmisiones de cadenas. Este sistema se instala en la mayoría de las perforaciones modernas. *isponen de capacidad de empuje sobre la $erramienta de corte, importante en la primera fase de perforación, mientras que en las otras perforadoras apenas e#iste peso disponible. &ambi%n dispone de mejor control sobre el peso, mayor velocidad de maniobras +los cabezales suelen tener capacidad para autoalimentarse y roscar nuevas varillas y precisan de menor n"mero de operarios ya que el manejo es automatizado. Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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..- ELE7ENTOS UE INTERIENEN EN LA PERFORACIÓN POR ROTACIÓN DE UN POBO -olumna o sarta de perforación, consta de lo siguiente ( La máquina perforadora que, desde la superficie del terreno, proporciona a la sarta el movimiento de giro y avance que se transmite al "til de corte.  El fluido de perforación, que en general es un lodo formado por bentonitas a las que $an a!adido ciertos aditivos para adecuar sus características a las necesidades de perforación para pozos.


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CAPÍTULO III: PERFORACIONES DIA7ANTADAS .1. GENERALIDADES -om"nmente estas perforaciones son conocidas como perforaciones diamantinas +*iamond *rill, aplicadas en macizos rocosos, con el propósito de conseguir informaciones geológicas y geot%cnicas con obtención de testigos. Estas perforaciones generalmente tienen orientación vertical de grandes profundidades, inclinadas y $asta $orizontales, dependiendo de la importancia que se desee alcanzar con cada una de ellas. El primer ensayo de perforación con diamantes se $izo el (5 de )arzo de (:9 por el genov%s parece una lava. 'u ausencia de clivaje permite cortarlo en fragmentos aparentemente c"bico cuyo peso varía de 5,(1 a 0 quilates +quilate es una unidad de medida especial de las piedras preciosas. Este diamante se destina "nicamente a la industria. b. El )a**as, esferoidal compuesto por un agregado de peque!os cristales que radian a partir de un centro, es muy difícil de e#foliar, e#tremadamente duro y resistente. c. El 5oa! +o bort formado por cristales interpenetrados en todos sentidos de forma que constituyen unas masas esferoidales erizadas con picos y facetas. =o presenta tampoco clivaje y su dureza tambi%n es muy grande. =o se puede emplear en joyería a causa de su color, su te#tura, su forma o sus dimensiones. La elección de este material para su engaste en las coronas de perforación viene justificada por su dureza en la escala de )o$s, en la que ocupa el grado má#imo con el valor (5.

'in embargo, no todos los diamantes tienen la misma dureza. -on una simple medida del peso específico se puede precisar su valor. 'i el peso específico está comprendido entre /,( y /,/, el diamante es muy duro> entre / y /,( es de buena calidad> entre ,; y / es de calidad media> por debajo de ,; es malo. Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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). E. òod *ell, $a desarrollado la escala de dureza de )o$s, llegando a los resultados siguientes para los cuerpos más duros que el cuarzo. D%a,an!es: 8oart^^^^^^^^^^.. (5,55 8allas del 8rasil^^^^^^. ;,;; -ongo amarillo^^^^^^. ;,;9 blanco^^^^^^... ;,;1 verde ópalo^^^^... ;,:;  -arbonos^^^^^^^^^. ;,:

ig.:.(. 8arrenas de diamante con piedras 8oart .2. CORONAS UTILIBADAS Las coronas de diamante pueden ser gruesas o delgadas. 'eg"n los casos se da a los bordes una forma plana o una sección en forma de medio o un cuarto de círculos. En el caso de perforaciones especiales, como por ejemplo una roca fisurada paralelamente al sondeo, se emplean igualmente coronas macizas para evitar la formación de testigos y un desgaste demasiado rápido de las coronas ordinarias. En una roca particularmente fragmentada puede ser interesante emplear las coronas ordinarias. En las coronas macizas se disponen los diamantes seg"n una superficie conve#a, cóncava o escalonada +corona piloto con un agujero e#c%ntrico para el paso del líquido de circulación.


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ig.:.. 8rocas de &orquato y de diamante.

ig.:./. &estigo +core roturado con corona diamantada. La corona piloto se emplea principalmente en las rocas duras y la corona cóncava en las blandas. 2ara perforar con grandes diámetros, el empleo de coronas macizas lleva consigo un gran consumo de diamantes. 'e pueden engastar algunos diamantes en la pared lateral de la corona para mantener el diámetro del pozo. Eventualmente se disponen unas ranuras entre los diamantes para permitir el paso del fluido de circulación. El desgaste de los diamantes se mide por el peso de las piedras antes y despu%s del engaste y desengaste cuando la corona se $ace inutilizable. 'i se Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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emplean diamantes grandes, se vigilan diamante por diamante. E#iste sobre la pared de la corona un agujero ciego destinado, en realidad, a facilitar el montaje de los diamantes, pero que permite el reconocimiento de cada uno. -uando se desec$a la corona se desmontan los diamantes y se pesan de nuevo> por este procedimiento se conoce el desgaste de cada piedra, lo que permite no sólo conocer el precio de coste de la perforación, sino tambi%n elegir los mejores diamantes para engastarlos de nuevo en otra corona. .. COSTO  ELOCIDAD La velocidad de rotación económica es la que permite conseguir el precio de coste más bajo por metro perforado. @ay que considerar dos gastos principales el consumo de diamantes y la mano de obra. El costo y la velocidad de perforación varían de forma considerable, dependiendo de ( *ureza de la roca, fracturamiento y tendencia de la misma a desprendimientos>  El cuidado y la forma en que se reviste el pozo para asegurar muestras representativas> / La velocidad con que puede recuperarse la tubería de revestimiento, mecanismo impelente que sirve para conducir una corriente de agua que limpia la barrena de perforación de los fragmentos y detritus de roca producidos durante la perforación. 2eriódicamente, al avanzar la perforación el perforador o sondista saca los tubos del pozo, desenroscándolos donde sea necesario, y retira el testigo que se $a acumulado en una cámara cilíndrica +tubo saca testigo que está colocado inmediatamente encima de la barrena. ./. LA =ARRENA @asta $ace pocos a!os las barrenas llevaban grandes diamantes carbonados brasileros engastados a mano, pero "ltimamente $an mejorado su eficiencia y coste con el uso de piedras peque!as +bort, semejantes a los diamantes de joyería, pero de menos valor por su peque!o tama!o y falta de perfección. La barrenas usadas en perforaciones modernas de minas llevan de (05 a 1 piedras +dependiendo del tama!o de la barrena, pesando cada piedra (3?5 quilates como t%rmino medio. Las barrenas Longyear usan piedras algo mayores de (1 a 5 piedras de un quilate como promedio. Fn anillo con unas pocas piedras bort mayores está situado encima de la barrena y ayuda a conservar el diámetro del pozo. El nuevo tipo de barrena permite velocidades de $asta (555 ó 555 r.p.m., Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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debido a un peso relativamente peque!o transferido a la sonda o sarta durante la perforación. En las barrenas descritas las piedras están cementadas en la superficie del metal que constituye la barrena. Jtro tipo de barrena recientemente utilizada se fabrica calentando en un molde bajo presión una mezcla de polvo y bort, resultando de esta manera una matriz dura, completamente impregnada de diamantes. La perforación se lleva a cabo aplicando un fuerte peso sobre la barrena.

ig.:.0. 2erforadora de diamante trabajando en el subsuelo.

ig.:.1. 2erforadora de diamante con motor de gasolina


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./. TU=O SACATESTIGO Es una cámara cilíndrica que recibe y retiene el testigo al avanzar la perforación. En un e#tremo lleva la barrena y por el otro se une a la sarta de la tubería de perforación. El tipo antiguo consiste en un simple cilindro $ueco, pero, para mejor protección del testigo es a$ora práctica com"n el tubo saca testigo de doble cámara, en %ste e#iste un cilindro interior que, en algunos modelos, tiene un cojinete de bolas +billas que le permite girar o permanecer parado independientemente del tubo e#terior, con lo que el testigo está libre de cualquier fricción y torsión. 2ara evitar que el agua inyectada por la tubería arrastre partes del testigo no se permite que el agua pase por el tubo interior, sino que es conducida por el anillo circular entre los tubos interior y e#terior. 7ecuperaciones e#cepcionalmente completas o íntegras de testigos en condiciones inusualmente difíciles requieren un tubo saca testigo especial, ideado de tal forma que tan pronto como el testigo se traba en el cilindro interior, ya por estar completamente lleno o porque el testigo está acu!ado, corta inmediatamente la circulación de agua y el aumento de la presión de la bomba avisa al perforador que debe parar la máquina y sacar la tubería. 7ecientemente se la conseguido sacar testigos de material muy blando por congelación, usando Oerosene preenfriado en lugar de agua en la circulación. .. 7UESTRAS ..1 E* Tes!%"o .K -uando se saca del tubo, el testigo consiste en una o varias piezas cilíndricas de roca. En macizo rocoso el testigo puede llegar a ser una simple pieza de la longitud del tubo sacatestigo, de (,1> / o incluso 9 m de longitud, pero más a menudo consiste en secciones de /5 o más centímetros, $asta  o menos cm de longitud, e incluso fragmentos peque!os y arcilla compacta. El sondista o perforador coloca el testigo en una caja que tiene divisiones longitudinales de tama!o adecuado para el almacenamiento, y separa cada testigo del siguiente con un peque!o bloque de madera +taco sobre el que se anota la profundidad correspondiente. Esta se sabe anotando el n"mero de tubos de perforación +que son de longitud fija y teniendo en cuenta la distancia entre la boca del pozo y el e#tremo superior del "ltimo tubo. -omo puede quedar el "ltimo trozo del testigo en el pozo, quizás unido a"n a la roca, es una buena medida anotar la distancia entre la superficie y la barrena y la cara inferior del testigo dentro del tubo sacatestigo, para que cuando sea recuperado este "ltimo trozo pueda ser colocado en el lugar que le corresponde. Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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Fn m%todo todavía más preciso, aplicable solamente a sondeos verticales es el de medir mediante una cinta de acero lastrada la profundidad a que se encuentra el testigo que permanece en el pozo. Ta5*a .1. Ta,aos no,a*es de 5aenas &aa !es!%"os en &+*"adas Des%"nac%'n =aena Po>o Tes!%"o

E] A] 8] =]

Diámetro interior

Diámetro exterior

?3: ( ?3/ ( ((3(9  /3(9

( (3(9 ( ?3/  13(9  (13(9

Diámetro Diámetro aproximado aproximad o

( (3 ( ?3:  /3: /

?3: ( (3: ( 13:  (3:

ig.:.9. 'ección de un sondeo con diamante y el origen del testigo ..2. D%)%s%'n de +n !es!%"o .K 2ara tener una muestra continua del testigo para el arc$ivo geológico, y al mismo tiempo analizarlo, cada sección del testigo de la que desee un análisis debe ser dividida longitudinalmente en dos mitades> una parte se conserva y la otra se ensaca +rotulado y se envía al laboratorio. -uando $ay que partir muc$os testigos es económico $acerlo mecánicamente. Fna parteKtestigo mecánico consiste en un tornillo que sostiene el testigo, y una $oja a la que se aplica la fuerza por medio de un martillo. 2ara tareas cortas se coloca el testigo en un ángulo de $ierro y se parte longitudinalmente con martillo y cincel. Fn tanto preferible es coger un tubo de tama!o mayor que el testigo y $acerle una ranura longitudinal que permita la inserción del cincel. 7especto al análisis de testigo, la práctica varía seg"n las minas. En algunos casos se parte todo el testigo y se envía su mitad para el análisis, sea mena o no. En unos casos el testigo se analiza solamente cuando los ensayos Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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del ripio muestren valores. En otros casos se envía el testigo al laboratorio "nicamente cuando se notan se!ales de mineralización. Esta "ltima práctica es suficiente en minas de metales comunes, e incluso en minas de metales preciosos si las características de la mena son bien conocidas, pero si e#iste alguna duda es preferible analizar de más que de menos. 7esulta una economía mal entendida a$orrarse el coste de un análisis si e#iste la más mínima ocasión de por alto la e#istencia de un yacimiento o criadero.

ig.:.?. 2arteKtestigo ... E4a,en de* !es!%"o .K Antes de partir el testigo el geólogo debe e#aminarlo cuidadosamente y, como ciertos rasgos se notan mejor sobre una superficie de rotura, vuelve $acerlo despu%s de partido. 2or lo general la te#tura de la roca se aprecia mejor $umedeciendo el testigo. La identificación de las rocas no debe dejarse a las ideas sobre litología del perforador, pero el libro +cuaderno del perforador indicando el grado de dureza de la roca y los lugares en que el movimiento de la máquina indica que el testigo está siendo destruido, puede ser de gran ayuda al interpretar los resultados. Las notas del geólogo deben constituir una descripción Bmetro a metroC, escrita en una libreta o, preferiblemente, en un formato que puede ser arc$ivado. -omo en los planos, la descripción resulta más sistemática y cuantitativa con el uso de signos o símbolos, pero cualquier roca no muy com"n debe ser enteramente y detalladamente descrita con palabras. Además del tipo y apariencia general de la roca, los siguientes rasgos merecen, en general, anotarse a2orcentaje de testigo recuperado en cada maniobra, b&ama!o de grano, e#presado cuantitativamente, c)inerales identificables, d&ipo e intensidad de alteración, Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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eAngulo entre planos estructurales y el eje del testigo> e#foliación y esquistosidad, estratificación, diaclasas, venillas. -omo complemento a la descripción verbal, se construye un diagrama del pozo +registro de perforación, y en %l se anotan con colores convencionales la posición de vetas y los valores de ensaye encontrados en el testigo y la lama. -ada pozo tiene una $oja independientemente, pues es más fácil de manejar que un plano muy grande en el que se dibujan varios pozos. Además, se dibujan las verdaderas proyecciones de los sondeos sobre las secciones transversales y longitudinales y en planta de la mina. ../. A*,acena,%en!o de !es!%"os.K El testigo se coloca para su almacenamiento permanente en cajas metálicas o de madera planas divididas longitudinalmente por tabiques en compartimientos de  a 0 mm más anc$os que el diámetro del testigo. Es un error $acer estas cajas demasiado grandes> los testigos son pesados, y una caja mayor de  m puede difícilmente ser manejada por un $ombre solo. Estas se apilan a menudo unas encima de otras, pero son muc$o más accesibles si se construyen unos estantes de tal forma que se pueda retirar una caja sin tener que mover las que están colocadas encima de ella. -ada caja debe estar marcada en forma prominente en la parte superior +tapa y costados. Las marcas deberán indicar el nombre de la obra, el nombre y el n"mero de la perforación, el n"mero de caja y el n"mero total de cajas, profundidad inicial y final de los testigos contenidos en la caja, preferiblemente con pintura, del siguiente modo B@.'.<.DD, '.7.0, -aja 9K/:, 51 mK1 mC. El n"mero de serie de la caja y el registro correspondiente en el arc$ivo del geólogo facilita la b"squeda de una sección dada de testigo, y la colocación de la caja de nuevo en su posición correcta. El testigo arc$ivado es testigo seleccionado, es decir, solamente un trozo de cada maniobra $a sido guardado> en consecuencia, un trozo de ( a  cm puede representar de 5,/5 a / m de perforación. En algunos casos falta por completo el testigo, bien por que no fue recuperado, o por p%rdida posterior. El testigo merece un buen tratamiento y un cuidado constante. Los pocos dólares por metro que $a costado la perforación no es un índice del verdadero valor del testigo> puede contener información que conduzca al descubrimiento de un depósito de un millón de dólares o, en casos menos afortunados, puede al menos evitar un gasto in"til de decenas de miles de dólares. -uando se presenta un problema nuevo, por muy cuidadosa que la descripción $aya sido, pues con muc$a frecuencia sucede que las Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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observaciones particulares necesarias para su propósito especial $an sido pasadas por alto.

ig.:.:. -ajas de testigos y forma de sacar el testigo ... La *a,a.K *urante la perforación se bombea agua por el interior de los tubos, y %sta vuelve al e#terior por el espacio e#istente entre los tubos y la tubería de revestimiento. Los fragmentos de roca que transporta se recogen, recibiendo el nombre de lama. 'i el testigo se $a recuperado intacto, la lama no se lleva a ensayar, a menos que se est% perforando en la mena, aunque en las minas de metales preciosos es buena práctica $acer ensayes de todo la lama, aunque el testigo no parezca mena. 'i por mala suerte la recuperación de testigo es pobre, la lama tiene e#tremada importancia. )uc$os operadores tienden a menospreciar la lama porque en su e#periencia los valores encontrados en su ensayo no $an estado de acuerdo con los correspondientes al testigo. Las discrepancias pueden ser causadas por ( limpieza incompleta del pozo entre maniobras> Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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 p%rdidas del agua de perforación> / enriquecimiento o dilución debido a material situado más arriba en el pozo> 0 p%rdidas de finos por derramamiento de agua en los recipientes de lamas> 1 ad$erencia de partículas metálicas a los tubos por la grasa. ..3. Co,5%nac%'n de *os es+*!ados de *os ensa(os de *a,a ( !es!%"o .K El material que se $a atravesado está así representado por dos tipos de muestras el !es!%"o y la *a,a. 'i ambos se recuperan por completo sus valores deben coincidir, salvo en el caso de que por una distribución irregular de valores en la mena se incluyan en el testigo puntos ricos o venillas que la lama no $aya encontrado, o viceversa. -omo la lama representa una sección grande de roca +de $ec$o es generalmente mayor que el testigo no es apreciable, y en teoría al menos ambos valores deben ser combinados matemáticamente. Los factores para combinar el testigo y la lama puede deducirse, bien de ( diámetro teórico de testigo y pozo,  vol"menes o pesos medidos de lama y testigos. 2ara el testigo el peso se determina con una simple balanza> el volumen midiendo su diámetro con un calibrador. Fno de los dos es suficiente, pues se pasa de uno al otro conociendo el peso específico. En la lama el peso se determina pesándola en seco> si se necesita el volumen se calcula a partir del peso por medio de su peso específico. .3. DESIACIONES DE POBOS 2ara deducir inferencias correctas de los datos de la perforación es esencial conocer la orientación del pozo en todos sus puntos. =o basta con la inclinación y rumbo en su boca, por que los sondeos con diamante no son nunca idealmente rectos. En pozos peque!os la desviación es, en general, despreciable, pero pasando de 15 m es probable que sea apreciable, y para longitudes superiores a los 155 m puede alcanzar $asta 1 grados, e incluso más. En más de un caso, en muc$os sondeos que se comienzan verticalmente se $a tenido desviación $asta de ?5 grados a los /55 metros de profundidad +sondeo en el distrito )etalline, às$ington, Enero (;09. Fna perforación cuidadosa disminuye la tendencia a desviarse, pero incluso con la mejor t%cnica es inevitable algo de curvatura. La dirección de la desviación está a menudo influida por la naturaleza y estructura de la roca. Los pozos que forman un ángulo peque!o con las capas tienden $acia el paralelismo con ellas, pero cuando el pozo corta las capas o superficies de Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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estratificación bajo un ángulo grande tiende a tomar la dirección perpendicular a la estructura laminada. A parte de esta influencia, los pozos $orizontales tienden a curvarse $acia arriba, quizás debido al pandeo de la tubería de perforación. Aunque la intención general es perforar pozos tan rectos como lo permitan las circunstancias> pero cuando se trata de perforaciones dirigidas +e#ploraciones petrolíferas es perfectamente posible causar la desviación intencionadamente introduciendo por lo general una cu!a de metal en el pozo. Así, un cambio de dirección puede cortar una veta bajo un ángulo mejor o, despu%s de $aberla cortado, un pozo lateral dará segunda penetración y una muestra adicional. .. 7EDIDA DE POBOS La curvatura puede determinarse, por lo menos apro#imadamente, BmidiendoC el pozo despu%s de su perforación. E#isten varios m%todos en uso. El más usado para determinar la desviación es un tubo de vidrio parcialmente lleno de ácido fluor$ídrico. Este tubo se encierra en una caja de acero o bronce, que se pone en lugar del tubo sacatestigo y se introduce en el pozo. El ácido graba una línea en el vidrio en la posición en que el líquido está en reposo. Al recuperar el tubo se vacía el ácido y se llena de la cantidad correspondiente de agua o líquido coloreado> la inclinación se determina inclinando el tubo en un clinómetro $asta que el líquido coincida con la línea grabada. El azimut del pozo, que indica la componente $orizontal de la desviación, se mide con alg"n tipo de br"jula. El más corrientemente usado es la br"jula )aas, que consiste en una peque!a aguja magn%tica sostenida por un pivote unido a un corc$o que flota en gelatina. La gelatina se coloca en el mismo tubo de vidrio que se usa para medir la inclinación, separada de la cámara del ácido fluor$ídrico por un tapón de goma en el medio del tubo. El conjunto se encierra en una caja de bronce, en vez de acero. La gelatina está en forma de solución en caliente, con la consistencia justa para permanecer durante el tiempo necesario para bajar la tubería y solidificarse a los 5 minutos o media $ora de llegar al fondo, se usa una peque!a envoltura aislante para mantener caliente la gelatina> donde las rocas tienen alta temperatura se utiliza a veces agarKagar en lugar de gelatina, pues se solidifica a temperatura más alta. Los m%todos con br"jula encierran un considerable margen de error a causa de la longitud necesariamente corta de la aguja en pozos de peque!o Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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diámetro> asimismo, donde e#iste atracción magn%tica local los resultados pueden ser muy enga!osos. @a sido ideado un compás giroscópico, independiente de los efectos magn%ticos, pero muy poco usado en la minería actual. ..- DE=ERES DEL GEÓLOGO Además de se!alar los puntos de perforación, estudiar el testigo e interpretar los resultados, el geólogo debe mantener en estrec$o contacto con el trabajo de perforación, visitando el lugar de trabajo a intervalos frecuentes. En una compa!ía grande +gran minería es norma que cuando el perforador encuentra evidencia de una veta, el trabajo se suspenda y se avise al geólogo cualquiera que sea la $ora del día o de la noc$e. -uando se presenta un Bcaso urgenteC de esta clase el deber del geólogo consiste en lo siguiente (-omprobar las medidas de la profundidad, @acer que los perforadores o sondistas saquen la tubería a intervalos frecuentes +usualmente 5,1 m para vetas estrec$as> (,1 m para criaderos anc$os tales como los de cobre porfirítico, /-uidar que los trozos de testigos se introduzcan en las cajas en orden correcto cuando el perforador los retire del tubo sacatestigo, 0'upervisar la recogida de la lama, asegurándose que no se pierdan finos por derramamiento, que se recoge toda la lama, y que las bandejas se limpian de forma conveniente entre maniobras, 1igilar el agua de salida, lavando la lama a intervalos establecidos y anotando cualquier cambio en su contenido mineral. 'i el geólogo tiene autoridad para dirigir la perforación, puede $ac%rsele responsable, y con toda razón, por la validez de los resultados. 'u responsabilidad no termina con el simple cuidado mecánico, sino que se e#tiende a la elección de los m%todos convenientes, y la e#clusión de cualquier fuente de errores y falsas interpretaciones a que la perforación está e#puesta. .. PLANTEA7IENTO DE UNA CA7PAMA DE PERFORACIÓN ..1. E*ecc%'n de* ,0!odo de &e$oac%'n .K 'i se $a decidido perforar para $allar la ley y tama!o de un yacimiento, para buscar nuevas menas, o simplemente para información geológica, la elección del m%todo se $ace $abitualmente entre la perforación a percusión y la perforación con diamante +*iamond *rill. Los principales factores que influyen sobre la elección son Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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la naturaleza de la información requerida, la forma y orientación del blanco buscado, y la naturaleza física del subsuelo. La principal ventaja del m%todo por percusión, aparte de su posible economía, radica en que los pozos son relativamente de gran diámetro y proporciona por ello una muestra grande y representativa. Los mejores resultados y costes se obtienen en rocas de dureza peque!a +poco tenaz a media, en el supuesto caso que no se $undan o desmoronen fácilmente. 2ero usando equipo pesado se pueden penetrar rocas bastantes tenaces sin grandes dificultades. La perforación por percusión encuentra su mejor aplicación en la prospección de zonas mineralizadas planas y de poca inclinación y de e#tensión $orizontal considerable, en las que el contenido de metal valioso est% distribuido de manera bastante uniforme. 2or tanto, este m%todo con modificaciones varias se usa con amplitud en prospecciones de placeres +caisson, para determinaciones estratigráficas, pozos para voladuras. Los yacimiento de cobre porfirítico $an sido e#plorados en muc$as ocasiones por este m%todo.
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Ta5*a .1: Co,&aac%'n en!e *os sondeos con d%a,an!e ( de &ec+s%'n Sondeos con d%a,an!e Sondeos de &ec+s%'n (. 2uede perforar en cualquier (. 2uede perforar sólo pozos dirección, descendentes, verticales descendentes, $orizontal, inclinada, en labores $abitualmente trabaja en superficie. subterráneas ascendentes. . Los testigos proporcionan . 'in testigo. Los cortes +lama una valiosa información e#aminados en el laboratorio dan geológica te#tura de la roca, una información considerable sobre distribución de granos la naturaleza de la roca y la minerales, orientación de capas, mineralización. vetas peque!as, etc. respecto al eje del testigo. /. La muestra es peque!a, /. La muestra es más e#acta, pues su aunque su forma y diámetro son tama!o es mayor, forma y diámetro uniformes. sujetas a variación. 0. )ás lento en condiciones 0. )ás rápido, al menos $asta /55 medias ó /15 metros a mejor en roca dura, a lento enroca realmente dura, b en terreno fracturado y en b perfora bien en terreno fracturado bloques saca testigos y con bloques, incompletos y el avance es c muestras buenas en material no lento, consolidado. c testigos poco satisfactorios en material no consolidado. 1. Los pozos no tienen otro 1. 'iendo grandes los pozos pueden objeto que la toma de muestras. utilizarse posteriormente para ventilación, desag\e o para voladuras +canteras. ..2. Sondeos &aa des,+es!e.- La perforación por el m%todo que mejor se ajuste a las condiciones e#istentes, proporciona un medio satisfactorio para el desmuestre y delimitación de la mena, si el depósito puede ser perforado en un n"mero suficiente de lugares a razonable coste. Esto depende de la profundidad de la mena y del espaciamiento necesario para determinar e#actamente su ley. Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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En depósitos $orizontales poco profundos e#iste una gran área al alcance de sondeos cortos, y donde el contenido es relativamente uniforme, como en las menas de $ierro y en yacimientos porfiríticos, los sondeos no necesitan estar muy pró#imos. *onde sea posible los sondeos deben estar situados en los v%rtices de una cuadrícula +malla de coordenadas rectangulares. En algunos casos de depósitos con zonas sup%rgenas delgadas de contenido bastante errático es necesario un espaciamiento de 1 m. En yacimientos porfiríticos, cierto n"mero de sondeos de e#ploración deben alcanzar profundidades mayores que el fondo general de los demás sondeos, pues muc$as veces $an sido $alladas cantidades considerables de mena primaria a grandes profundidades. ... U5%cac%'n de sondeos.K 'obre la base de las investigaciones geológicas y geot%cnicas, la ubicación de los sondeos se dise!a sobre la base del programa con fines de e#ploración de yacimientos minerales, e#ploraciones para obras civiles, o de recursos naturales. En general, en cualquier tipo de terreno, o macizo rocoso, deben ejecutarse perforaciones a rotación y con recuperación de testigos con el propósito de llegar a conocer las características litológicas, mineralógicas, te#turales, estructurales, así como sus propiedades mecánicas, etc. La dirección de los sondeos se elegirá de forma tal que se puede realizar perforaciones sin mayores problemas ni dificultades, sin perder de vista los costes a que dieran lugar. En zonas de fallas, los sondeos deben realizarse de acuerdo a la cobertura +área de inter%s y en función de la dirección de fracturamiento de las fallas, por lo que, en lo posible, las perforaciones diamantinas son ubicadas en forma perpendicular a las fracturas y diaclasas> debido a que algunas veces, las fallas presentan direcciones distintas que las discontinuidades predominantes. La dirección, así como la orientación prevista de un sondeo están en estrec$a relación con las estructuras geológicas de la zona a perforarse. 2or esta razón, el plan de programas a seguir deberá ser fle#ible y disponer de medidas eventuales para $acer frente a cualquier imprevisto que pudiera surgir en el momento de realizar un sondeo. En conclusión, la ubicación de sondeos está bajo la responsabilidad del geólogo encargado de las perforaciones, para cuyo cometido deberá conocer con muc$a cautela las características geológicas de la zona a sondear.


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CAPITULO I: SONDAS  SONDEOS .1.- GENERALIDADES . La $erramienta de perforación está animada +accionada, en el fondo del sondeo, de un movimiento de rotación o de percusión, seg"n los casos, producido por una sonda colocada, normalmente, en la superficie del terreno. Las sondas son unas máquinas, que varían desde simples y movidas a mano, $asta de una gran complejidad para las grandes profundidades. 2recisandoH sonda es el elemento que se desplaza por el sondeo, midiendo uno o varios parámetros físicos de las formaciones geológicas atravesadas. Los sondeos son las perforaciones de sección circular y diámetro relativamente peque!o que se ejecutan para reconocer en profundidad la e#istencia de minerales, agua o rocas e#plotables, para estudios geológicos o geofísicos, o para reconocer las características del terreno en que se $an de realizar determinadas obras ingenieriles. 2ueden ser verticales, inclinados u $orizontales, rectos o con alguna curvatura, y su profundidad oscila entre unos pocos metros y más de ?,555. Fn cable o unos tubos rígidos aseguran el enlace entre estos dos órganos. El cable, evidentemente, sólo puede servir para la percusión, mientras que los tubos rígidos permiten la perforación a percusión o a rotación. .2.- TIPOS DE SONDAS 'e distinguen seg"n la finalidad a que se destine el sondeo y el m%todo a utilizar, que puede ser de percusión, rotación o el más moderno denominado 7otary. Fna sonda de percusión consta esencialmente de un castillete con una polea en lo alto, por la que pasa un cable que va a un balancín y se une en el e#tremo a un cabrestante movido por un motor, y que en el otro e#tremo lleva una pieza especial destinada a gravitar sobre una barrena denominada tr%pano. El motor acciona el balancín, que por medio del cable $ace subir y deja caer libremente el tr%pano con su lastre. Los tr%panos son de formas diferentes, pero todos tienen en su base aristas cortantes que al caer trituran la roca del fondo.


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ig. ;.(. 8alancín unido directamente a la sarta. En una sonda de rotación, el pozo o taladro se perfora por el giro de la barrena que tiene forma de corona con un orificio central. Esta corona es de material muy duro o incrustada de diamantes, en su rotación desgasta un anillo y deja en el centro un cilindro o testigo de roca que se e#trae con una pieza especial. La corona se rosca a un tubo, que se alarga a medida que profundiza el sondeo. La tubería va suspendida de un cable unido a un cabrestante y el movimiento giratorio se lo da un juego de engranajes dispuesto en el castillete. 2or el interior de la tubería de sondeo se introduce agua a presión, que sale por el taladro, entre %ste y la tubería, y arrastra los lodos y detritus de la perforación. En los sondeos oblicuos, utilizados para reconocimiento de filones o capas verticales, y en los $orizontales que se ejecutan en el interior de las minas, el castillete tiene disposición especial, y el avance en estos "ltimos se obtiene mediante un mecanismo que presiona sobre el fondo del sondeo. El sistema 7otary es en esencia un perfeccionamiento del anterior +de rotación, obligado por la mayor profundidad de los sondeos petrolíferos. El castillete puede tener una altura $asta de 95 m. La tubería del sondeo se une en su e#tremo superior, al nivel de la plataforma de sondeo, a un tubo de sección e#terior cuadrado, que pasa por un orificio cuadrado que e#iste en una mesa giratoria situada en el centro de la plataforma y que es la que $ace girar a la tubería y, por tanto, a la barrena, a velocidades entre 15 y /55 r.p.m. La barrena de tipo más frecuente, denominada !%conoH tiene en su base tres ejes radiales dispuestos a (5, sobre los que van unas ruedas dentadas, de diámetro creciente $acia el e#terior, que al girar el tricono ruedan sobre el fondo del taladro triturando la roca. En el e#tremo superior de la tubería de sondeo se empalma la cabeza de una tubería fle#ible por la que se introduce a presión unos lodos de composición y densidad adecuada a la profundidad Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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del sondeo y a las características del detritus que deben arrastrar $asta el e#terior. ..- CLASES DE SONDEOS En las prospecciones geofísicas +v por el m%todo sísmico, se $acen taladros verticales de peque!o diámetro y unos 5 m de profundidad generalmente por percusión, en los que se introducen cargas de e#plosivos. 2ara conocer la resistencia del terreno en grandes obras civiles, puentes y presas, y en %stas, además, su permeabilidad, se perforan por rotación sondeos de peque!o diámetro, verticales o inclinados, seg"n lo requiere el terreno, de los que se e#trae la mayor cantidad de testigo.

En el reconocimiento de minerales en profundidad, se perforan sondeos de peque!o diámetro y profundidad que no suelen e#ceder de /55m, verticales o inclinados seg"n la forma y estructura del depósito. El sistema empleado es el de rotación, a fin de obtener la mayor cantidad de testigo. La inclinación no suele e#ceder de /5 a /1, pero en el interior de las minas se suelen ejecutar tambi%n sondeos $orizontales con maquinaria especialmente dispuesta para esta clase de trabajo. En investigaciones previas geológicas e $idrogeológicas pueden emplearse sondas de rotación que dan testigos e informan sobre permeabilidades y e#istencia de mantos acuíferos> pero para los ensayos $idrogeológicos de producción y para la e#plotación subsiguiente, normalmente se perforan sondeos a percusión, verticales, de diámetros $asta de 055 mm en la boca, y profundidades que no suelen e#ceder de /55 m, que, a pesar de las reducciones de diámetro, obligadas casi siempre que $ay que ir a profundidades de más de (55 m, permiten introducir una bomba vertical $asta el fondo. El impulso más grande que $a recibido el desarrollo de las t%cnicas de sondeo se debe a la investigación petrolífera, que desde más de un siglo a esta parte $a venido perforando sondeos cada vez más profundos. 'on normales perforaciones de /,555 a 1,555 m de profundidad> se $an rebasado ya ampliamente los ?,555 m y $ay que esperar que se llegue a profundidades mayores. Estos sondeos requieren t%cnicas especiales y aparatos complejos que permiten comenzar con diámetros grandes, normalmente de unos 015 mm, $acer avances rápidos y facilitar las m"ltiples y complicadas operaciones que son normales es esta clase de sondeos. Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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./.- CASTILLETES. -ualquiera que sea el procedimiento de perforación empleado durante el sondeo, es preciso poder bajar y subir con rapidez la $erramienta cortante. -on este fin, se dispone en el eje del mismo una polea fija en la parte superior de un castillete o BcabriaC. -uando se emplean tubos rígidos, la velocidad de maniobra para el cambio de $erramienta de perforación depende en gran parte del n"mero de elementos roscados unos a otros. 2or tanto, es muy importante dar a %stos la má#ima longitud posible> es decir, disponer de un castillo alto. -uando se emplea cable, basta con que la polea est% situada a suficiente distancia de la entrada a la perforación para permitir una colocación fácil de la $erramienta tr%pano o campana y de los lastrabarrenas.

ig. ;.. Esquema de una instalación de perforación para grandes profundidades


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La ejecución de perforaciones cortas e#ige unas cabrias de : a ( m de alto, y cuando se trata de sondeos profundos por el sistema rotatorio, los castillos pueden alcanzar alturas del orden de los 05 m con base cuadrada de (5 m de lado por lo que se les llaman torres de perforación incorporado con un sistema de cabrias, los mismos que son similares a las torres de alta tensión dando un aspecto característico a los campos petrolíferos. 'eg"n el tipo de perforación prevista, reconocimiento, e#plotación o tratamiento del suelo, y seg"n la naturaleza de las rocas que $ay que atravesar, se emplea la perforación a rotación o a percusión, y algunas veces una combinación de ambos procedimientos. ..- SONDEOS A PERCUSIÓN 2ara las obras de ingeniería de poca envergadura se emplean m%todos de perforación a percusión, que consisten en la instalación de barras de perforación en un suelo blando. -omo el sondeo a percusión se efect"a cuando se trata de profundidades cortas, para lo cual se utilizan barras de perforación de ( N / metros de longitud y de gran espesor que se encuentra enroscado uno tras otro. Es imprescindible que las rocas a perforarse por este m%todo sean de buena calidad, para que el momento de sacar la sarta de barrenas de perforación se pueda recuperar los testigos correspondientes. 7eferente a sondeos a percusión se $a descrito más ampliamente en el -apítulo DDD. .3.- SONDEOS A ROTACIÓN 2ara conseguir que la $erramienta de perforación gire en el fondo del pozo es preciso fijarla a un e#tremo de un tubo rígido. Este tubo $ueco, arrastrado por un dispositivo conveniente, sirve a la vez para aplicar un peso sobre la barra y para inyectar el fluido de circulación, agua o lodo. 'eg"n el modo de suspender los tubos se puede distinguir entre A. La sondas rotatorias, aseguran al mismo tiempo la rotación y la suspensión de la sarta de tubos. 8. Las mesas giratorias, permiten nada más que la rotación. .3.1. La sa!a.K Llamada tambi%n columna de perforación, comprende una serie de accesorios que permite realizar la obtención de testigos. Psta consta de 8rocas de perforación, 


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   

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8arras de perforación, apata, -abeza de inyección del sistema $idráulico, 2orta testigo +tubería para recuperar los testigos, llamado tambi%n como tubo sacatestigo.

.3.2. E* )a%**a6e .K Está formado por numerosos elementos de longitud variable +(,1 m, / m, 9 m, por ejemplo, enroscados los unos a continuación de los otros. Las roscas pueden ser mac$o y $embra, o $embras, o mac$os, seg"n los casos. -uando son de la misma naturaleza +mac$os o $embras, se emplean para unir los tubos $uecos unos manguitos que se llaman juntas de mac$o doble cuando tienen roscas. Estos mac$os dobles se emplean para conservar un diámetro e#terior de varillaje constante, sin reducir demasiado el espesor del metal en las uniones, contrariamente a lo que sucede con las roscas mac$o o $embra. 2or consiguiente, su diámetro interior es notablemente menor que el de los tubos.

ig.;./. )anguitos para unir tubos. .3.. T+5o saca!es!%"o.- Las coronas que se emplean para la perforación cortan un cilindro de roca que se e#trae periódicamente. 2ara que este cilindro no impida el avance de la corona se fija sobre un tubo, llamado sacatestigos +en Espa!a testiguero, que tiene sensiblemente el mismo espesor y el mismo diámetro interior que la corona, y en el cual se introduce el testigo. Este tubo, de algunos metros de longitud, (,15 ó / m, por ejemplo, permite sacar a la superficie el testigo cortado. 2ara este fin se dispone, entre la Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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corona y el tubo sacatestigos, un e#tractor formado por un anillo metálico troncocónico, cuya base menor queda del lado de la corona, y que está abierto seg"n una generatriz. 'ucede algunas veces que la parte final del testigo se queda en el fondo del pozo, entonces es posible recuperar con un pescatestigo, $erramienta análoga a un tubo sacatestigo provisto de un e#tractor, pero sin corona.

ig. ;.0. E#tractor -raelius .3./. Ca5e>a de %n(ecc%'n.- La cabeza de inyección permite que el fluido de circulación pase a los tubos. Está roscado en la e#tremidad superior del "ltimo tubo y lleva una unión que sirve de cone#ión con la tubería fle#ible que trae el lodo o el agua de las bombas de inyección. 2ara asegurar la inmovilidad de esta unión, durante la rotación, lleva un rodamiento a bolas que separan las partes fijas y las móviles. ..- ROTACIÓN DE LA SARTA En el caso de las sondas, se consigue el movimiento de la sarta solidarizando, mediante una mordaza, el "ltimo tubo con otro conc%ntrico, de diámetro interior ligeramente superior al e#terior del varillaje, que es arrastrado por la máquina. Este tubo puede deslizarse, a la vez que gira, para asegurar el avance de la perforación. -uando se emplea mesas giratorias se usa un tubo de arrastre +6elly que atraviesa la mesa por el centro y que puede deslizarse libremente en sentido vertical. ..1. 7esa "%a!o%a.- La mesa giratoria se compone de un bastidor fijo que soporta la placa que gira mediante unos rodamientos a bolas o rodillos, en ba!o de aceite. Fno de estos rodamientos soporta las cargas dirigidas $acia abajo que puede llegar a alcanzar las /55 toneladas> otro, menos potente, sirve de tope a los empujes $acia arriba. Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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ig. ;.1. )esas giratorias para sondeos de gran profundidad. Las mesas giratorias, que se emplean casi e#clusivamente para ejecutar perforaciones verticales de e#plotación, se reemplazan por sondas cuando se trata de realizar sondeos de reconocimiento $orizontal e incluso ascendente. 'e pueden aplicar los diamantes y los tr%panos. Las sondas se caracterizan porque el dispositivo de arrastre soporta a la vez el varillaje, mientras que en las mesas sólo se emplean para $acerle girar. ..2. D%s&os%!%)o de a)ance de *as sondas .K El avance de la $erramienta de perforación, necesario para mantener la presión de corte, se logra $aciendo ir el mandril $acia delante, siempre solidario con los tubos y a los que transmite su rotación. 'eg"n el tipo de máquina se puede conseguir una progresión 5,15 a ( m, -uando llega al fin de su carrera el mandril se afloja, se lleva $acia atrás, y se vuelve a apretar contra los tubos. E#isten cuatro sistemas principales de avance A mano, por medio de una palanca o de un volante, )ecánico, mediante tornillos diferenciales, @idráulico, A motor.    


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ig. ;.9. 'onda 4oy ... Des&e6e de *a &a!e s+&e%o de* sondeo.- 2ara permitir las maniobras de la sarta, de descenso o de ascenso, así como la instalación del entubado o, eventualmente, las operaciones de percusión, es necesario que el eje del pozo est% libre de todo obstáculo. Las mesas giratorias peque!as están montadas en una plataforma con ruedas que permiten retirarlas con facilidad> pero un desplazamiento de este tipo no es posible en el caso de las mesas que se emplean en las perforaciones profundas, por ser muc$o más grandes y estar fijas a la torre. ../. P*a!a$o,as de &e$oac%'n.- 2ara la instalación de máquina, bomba, así como los demás elementos que se requieren para la ejecución de una perforación, ya sea de percusión o diamantina, en la superficie es necesario preparar la plataforma de perforación que debe tener, por ejemplo, un área de (5 ] (1 m, para ubicación de máquinas de perforación diamantina +máquina de perforación tipo Longyear, área donde tambi%n se tendrá depositados los componentes de la sarta. La poza de lodos de perforación, generalmente, son de / ] 1 m. Las plataformas de perforación deben estar correctamente ubicadas, seg"n el detalle siguiente C+ado 1. U5%cac%'n de &*a!a$o,a de &e$oac%'n P*a!a$o,a No!e Es!e 2-$K( :0//915 ?5:55 2-$K :0//915 ?5;55 Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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..- CIRCULACIÓN DE LODO EN EL SONDEO La circulación del lodo, o del fluido que lo reemplace, se puede $acer de dos maneras. ..1. C%c+*ac%'n d%ec!a .K =ormalmente, una bomba inyecta el lodo, por intermedio de la cabeza de inyección, en el varillaje que mueve la $erramienta de perforación. Al llegar a %sta el lodo cambia de sentido de circulación y asciende por el espacio anular que queda entre los tubos y la pared del sondeo, arrastrando el ripio que se produce durante la perforación. *espu%s, en la superficie, es conducido por un canal a los tanques de decantación y desde allí es nuevamente aspirado por las bombas. El caudal de %stas debe asegurar una corriente de velocidad suficiente para que el detritus pueda llegar a la superficie. ..2. C%c+*ac%'n %n)esa .K Dnvirtiendo la circulación, es decir, inyectando el lodo en el espacio anular eventualmente obturado por la parte superior con un prensaestopas que deje pasar el varillaje, se puede aprovec$ar la velocidad ascensional del lodo en los tubos para $acer subir a la superficie pedazos de testigos a medida que se e#trae. Este procedimiento tiene sus ventajas y sus inconvenientes. 'iempre proporciona una gran velocidad de subida de lodo. -uando el sondeo tiene un diámetro muy grande, superior a ( m por ejemplo, su sección es demasiado amplia para que una bomba de dimensiones normales pueda asegurar una velocidad de circulación ascendente suficientemente rápida. Además, las dimensiones del pozo son igualmente grandes para que se pueda conseguir la circulación inversa con un prensaestopas en la parte superior del sondeo. Entonces se emplea el procedimiento que consiste en bajar un tubo central de peque!o diámetro $asta cierta profundidad, tubo que sirve para inyectar aire comprimido a una presión de unos / 6g3cm. ..- DIRECCIÓN DE LA PERFORACIÓN Las perforaciones poco profundas, ejecutadas con el sistema de percusión, son necesariamente verticales, como consecuencia de la suspensión de los accesorios +elementos de perforación que los contienen y son activados a trav%s de golpes. En el sistema de perforación a rotación, cuando se requiere realizar una perforación en determinada dirección, vertical, $orizontal, inclinada a la derec$a o izquierda del sondeo +con ángulos de /5, 01, 95. 2or lo general casi la totalidad de las perforaciones cortas se empiezan por la simple ejecución de un sondeo de observación de las características del terreno. Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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..1. Des)%ac%ones ( &e$oac%ones d%%"%das.- Las perforaciones se desvían para  -ontinuare un pozo cuyo fondo está taponado por algo que no se puede pescar.  7ectificar un sondeo cuya dirección se modifica accidentalmente durante la perforación.  Atravesar fallas que desvían los sondeos verticales.  2resencia de un diapiro de evaporitas que es preferible evitar.  E#tinción de un incendio de un pozo de petróleo enviando vapor a partir de un emplazamiento pró#imo. ..2. Fac!oes +e a$ec!a a *a des)%ac%'n de *os sondeos.- Los factores principales que tienden a aumentar la desviación de los sondeos de las trayectorias previstas son los siguientes (.Estratificación o anisotropía de la formación, sondeos que se perforan formando un ángulo superior a 01 con respecto a los planos de estratificación tienden a alcanzar la dirección normal de los mismos. .Alternancia de materiales de distinta dureza, debido a la mayor perforabilidad de las rocas blandas, cuando los macizos presentan una alternancia de dureza de los materiales se produce desviaciones, ya que los sondeos tienden a seguir una dirección a favor de la pendiente en las rocas duras y contrapendiente en las blandas. /.

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igura ;.?. *esviación de los sondeos. A. -onsecuencia de la deformación de la sarta. 8. 2rovocada por $uecos y grietas de la formación. A&*%cac%ones de *a &e$oac%'n d%%"%da: L as aplicaciones principales de la desviación de sondeos con trayectoria controlada se encuentran en los trabajos de investigación en general, en los de producción de $idrocarburos en particular y en el campo de la obra civil para la instalación de redes de servicio.

igs. ;.:. 'ondeos dirigidos para la e#plotación de $idrocarburos.


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igura ;.;. 'ondeos dirigidos durante una investigación. ... C+a des)%adoa.- La cu!a desviadora consiste esencialmente en un canalón inclinado que obliga a la $erramienta de perforación a atacar la pared del sondeo. El comienzo de la desviación se $ace con una $erramienta de un diámetro menor que el del pozo +relación de diámetro pró#ima a 3/. El ángulo de desviación es como má#imo /,/5, pero en la práctica este ángulo varía entre  a ,/5. .1K.- CA7=IOS DE DI7ETRO El diámetro que se adopta para empezar el sondeo se conserva el mayor tiempo posible, en función de la valuaciones geomecánicas del Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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comportamiento del macizo rocoso. 'e requiere cambiar un diámetro inferior, si las condiciones del terreno son totalmente variables, o la capacidad de la máquina, o no puede conseguir un buen avance con el diámetro inicial o si es preciso entubar las formaciones geológicas a roturarse> por ejemplo, zonas agrietadas, altamente fracturadas, que causan el desprendimiento de rocas o $inc$amiento de los $orizontes arcillosos que pueden causar el retraso de la perforación. .11.- CE7ENTACIÓN La caída de detritus de rocas, o el desprendimiento de bloques se pueden combatir con una cementación o inyectando una dosificación de cemento más agua +mezcla de  partes de cemento con ( parte de agua. 'e $ace %sta llenando el sondeo de un mortero de cemento mediante un simple tubo de peque!o diámetro $asta el fondo del pozo para conseguir introducir el mortero sin que se diluya en el fluido que llena el sondeo. Fna vez inyectada la mezcla, el cemento se decanta y se infiltra en las fracturas mayores del terreno. 'e le deja que frag\e y despu%s se le perfora. -uando el procedimiento de cementación no tiene %#ito es preciso entubar. 2ara el fraguado del cemento se debe esperar de 9 a (5 $oras, el mismo que debe estar controlado por el supervisor de la obra. 'i el sondeo logra estabilizar la consolidación de la sección inyectada, se procede nuevamente con la perforación. .12.-ENTU=ADO PROISONAL El entubado de los sondeos de reconocimiento se $ace con un revestimiento provisional que se recupera al final del trabajo> el de los sondeos de producción se cementa definitivamente fijándolo a las paredes del pozo. 'i se considera necesario un entubado provisional $asta una profundidad relativamente peque!a, se intenta $acerle seguir a la $erramienta de perforación para no perder diámetro in"tilmente, por que de otro modo se correría el riesgo de no poder llegar a la profundidad prevista o programada. 2ara esto se emplea una corona que entra por el entubado y un ensanc$ador de muelles. 'iempre son posibles las maniobras y el ensanc$ador proporciona a la perforación un diámetro que permite la introducción del revestimiento. 2ara evitar las p%rdidas de sección, los entubados provisionales deben tener un espesor muy peque!o, por ejemplo / mm. 2or otra parte, es preciso que tenga roscas mac$o y $embra, fabricados de un acero muy duro. Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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CAPÍTULO : ENTU=ACIÓN  OPERACIONES DIERSAS 1K.1. INTRODUCCIÓN *urante la perforación, o una vez acabada %sta, se procede a la entubación de los sondeos. La entubación de un sondeo consiste en la colocación dentro de %l de una tubería de revestimiento de un diámetro ligeramente menor al del taladro perforado. Las funciones principales que desempe!an las entubaciones son las siguientes  )antener las paredes del sondeo durante la perforación evitando la formación de cavidades por colapso de las rocas.  Aislar entre sí los $orizontes porosos atravesados para prevenir la contaminación de fluidos de los niveles superiores por fluidos procedentes de las zonas más profundas.  Aislar formaciones problemáticas, por ejemplo por $inc$amiento, y el agua de las formaciones productivas.  2ermitir la terminación de la perforación y la puesta en producción de los sondeos. 2ara cumplir algunos de los objetivos anteriores, las tuberías son necesarias "nicamente para proseguir la perforación y, por tanto, son elementos provisionales que se recuperan cuando finalizan los trabajos. 'i el sondeo está destinado a la puesta en producción de un acuífero o un yacimiento petrolífero es preciso, por un lado, asegurar el mantenimiento de sus paredes durante un largo período de tiempo y, además, aislar los diferentes $orizontes permeables para impedir las mezclas de aguas de diferente composición y procedencia o de agua y petróleo. 2ara ello se colocará una tubería de revestimiento definitiva, debidamente fijada al terreno mediante su cementación en el espacio anular para impedir la circulación de líquidos en dic$o espacio. Aunque lo ideal sería tener una entubación "nica de diámetro constante, debido a las p%rdidas totales de circulación y a otras razones, es obligado descender una serie de tuberías de diferente sección. -ada nueva tubería implica automáticamente una reducción en el diámetro de perforación, por lo que la iniciación del sondeo debe $acerse con un diámetro suficientemente grande para que la "ltima tubería descendida tenga una sección conveniente, generalmente no inferior a (55 mm.


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1K.2. ENTU=ACIÓN -onsiste en el revestimiento, aislamiento o protección de las paredes de la obra o pozo. La finalidad de la entubación, tanto durante la perforación como durante la e#plotación de una captación, es Dmpedir el derrumbe de las paredes del sondeo. Aislar acuíferos de diferente calidad o niveles piezom%tricos. Evitar p%rdidas de circulación. Aislar zonas peligrosas de gran plasticidad y e#pansibilidad +$inc$amiento. 'eg"n la función desempe!ada, el entubado puede ser de tres tipos a A+4%*%a: se utiliza durante la perforación y se suele recuperar al terminar %sta. A veces puede quedarse en el sondeo como tubería definitiva, o bien por imposibilidad de e#tracción. b Po)%s%ona*: esta entubación resulta necesaria cuando a la vez que se perfora se quiere ir conociendo los caudales parciales de los acuíferos atravesados, es decir, se utiliza para aislar acuíferos y poder estudiar sus características independientemente. Asimismo, esta instalación protege a la bomba ante posibles desprendimientos y del riesgo de que con ellos quede atrapada, que luego se retiran o no, dependiendo de los casos. c De$%n%!%)a: a veces llamada tambi%n Bcolumna t%cnicaC, es la que se instala o coloca para revestir definitivamente el pozo y desempe!a dos funciones principales ( sostener las paredes de la perforación, y  constituir la conducción $idráulica que ponen los acuíferos en comunicación con la superficie e#terior, por lo que se coloca al final de la perforación y queda para la e#plotación de la captación. Las tuberías más frecuentes suelen ser metálicas aunque se utilizan tambi%n las de 2- en sondeos con aguas de especial agresividad y en algunos abastecimientos urbanos. A fin de evitar la corrosión intensa en las tuberías de acero, se debe estudiar la conveniencia de recurrir a aleaciones más resistentes a la corrosión, entre las que se pueden citar  Acero ino#idable al cromoKníquel con bajo contenido en carbono para facilitar la soldadura.  Everdur +bronce rojo al silicio, aleación con apro#imadamente el ;9M de -u, el /M de 'i y el (M de )n, en la que el 'i favorece la soldabilidad y el )n aumenta la resistencia.  )onel, de composición apro#imada al 91M de =i y el /1M de -u y peque!as cantidades de carbono, )n, 'i y e.    


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evita el socavamiento alrededor de la base de la plataforma y, a veces, proporciona el lugar de ajuste del preventor de erupciones allí donde puedan encontrarse formaciones superficiales con gas confinado. 2. T+5ea de s+&e$%c%e: Esta tubería se coloca lo suficientemente profunda como para proteger al sondeo del derrumbe de estratos Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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sueltos que a menudo se encuentran cerca de la superficie. En la mayoría de los casos, es el punto de inicio del sondeo y sirve como base para el preventor de erupciones durante las operaciones de perforación. . T+5ea %n!e,ed%a: Esta entubación, tambi%n llamada protectora, asume la función de preservar la formación cuando e#iste la posibilidad de que durante la ejecución de la siguiente fase se puedan encontrar situaciones de desequilibrio entre la presión $idrostática y la presión de formación, que conduzcan a una erupción o a una p%rdida de circulación. /. T+5ea de $ondo: A diferencia de la tubería que va desde la superficie $asta una profundidad dada recubriendo el entubado anterior, este revestimiento va solamente desde cerca de la parte inferior de la tubería anterior $asta la parte inferior del pozo. La tubería se suspende de la anterior de mayor diámetro mediante un dispositivo colgador. recuentemente se cementa %n s%!+, pero a veces los revestimientos de producción quedan suspendidos en el pozo sin cementar. . T+5ea de &od+cc%'n: 'ólo se colocan en los sondeos de e#plotación y sirve para aislar el petróleo de los fluidos indeseables e#istentes en la formación productora y en otras perforadas. Es la tubería por la cual sale el petróleo y tambi%n protege a otros equipos que se usan en el sondeo.


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igura (5.(. &uberías de revestimiento. 1K./. BAPATAS La zapata es un accesorio de una columna de entubación y es el e#tremo inferior de la columna y está especialmente dispuesta para facilitar el descenso de la tubería en el sondeo. 'e distinguen tres tipos de zapatas, como son  apatas ordinarias, la e#tremidad inferior está biselada $acia el interior para evitar los enganc$es de los empalmes durante las maniobras de la sarta.  apata ordinaria de cemento o zapata recta, prolonga la e#tremidad inferior de la zapata mediante una protuberancia semiesf%rica destinada a facilitar el descenso del tubo. Esta guía de $ormigón, anclada en las ranuras del cuerpo de zapata, está provista de un agujero para el paso del fluido en la circulación. Estas zapatas deben ser maniobradas con precaución para evitar la rotura del casquete de $ormigón. Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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apata de válvula, de concepción id%ntica a la precedente, está provista además de una válvula de bola que permite la circulación normal, pero impide toda circulación inversa. Fna zapata de este tipo responde a una doble función impedir a la lec$ada su retorno a la columna al finalizar la cementación, como consecuencia de la diferencia de las presiones $idrostáticas, y aligerar la columna durante el descenso. Es necesario entonces, durante la operación de entubado, rellenar regularmente la columna para acelerar su avance y protegerla contra los esfuerzos de aplastamiento.  apata con orificios laterales o de torbellino, tienen, además del orificio central como las anteriores, orificios laterales que dan a la lec$ada de cemento, a su salida por ellos, un movimiento de torbellino, que permite un mejor reparto del cemento alrededor de los "ltimos metros de la columna de tubos. 

1K.. CENTRALIBADORES DE COLU7NA 'on dispositivos que se colocan en la columna con el objeto de realizar la operación de cementación con la mayor eficacia posible. Están compuestos de dos anillos ensartados a la tubería y unidos entre sí por láminas que forman un resorte. Los centralizadores están destinados a impedir todo contacto de la tubería con la pared del sondeo y evitar así zonas muertas de acumulación de lodo y puntos no cementados que crearían posteriormente un camino para los fluidos indeseables. Los centralizadores pueden estar provistos de c$arnela, lo que permite su colocación rápida en la tubería. 'e suelen instalar dos o tres centralizadores juntos, a distancias de (5 a /5 m como má#imo y principalmente en aquellos puntos en que se desea que la cementación sea particularmente eficaz> es decir, encima de la zapata de la columna, en las capas eventualmente productoras y, sobre todo, donde el sondeo presenta cambios de dirección o inclinación.


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igura (5,. -entralizador de columna. A

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igura (5./. -omparación de dos entubaciones con y sin centralizadores. 1K.. RASCADORES DE PARED 'u objeto es el de eliminar de las paredes del sondeo la costra que se $a formado durante la perforación, permitiendo de esta forma una mayor ad$erencia de la lec$ada a la pared, lo que mejora la estanqueidad de la cementación. 'e distingue dos tipos rascadores circulares o erizos y rascadores rectilíneos. Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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1K.3. OPERACIÓN DE ENTU=ACIÓN Las fases que constituyen la operación de entubación son las siguientes A. Pe&aac%'n: 2rimero $ay que estar seguro de que la zapata no se encuentra frente a una formación muy fisurada o muy porosa, lo que impediría a una parte del cemento subir por el espacio anular y la cementación resultaría defectuosa. El diámetro del sondeo no es siempre el del tricono que lo $a perforado. 2uede ser superior, como en las formaciones blandas o mal consolidadas, o prácticamente igual en buenas condiciones de perforación, o, finalmente, menor en formaciones que $inc$an o cuando un lodo de mala calidad da lugar a una costra y a un filtrado e#cesivo. =. Co*ocac%'n de *a co*+,na: Las tuberías están almacenadas en el parque delante de la torre. 'e miden con cuidado las diversas unidades y su longitud e#acta se escribe de forma legible con pintura, en cada una de ellas. Los roscados son cuidadosamente embadurnados de grasa. La tubería se introduce en el sondeo mediante el elevador y la mesa de rotación> el enganc$e se realiza desde una pasarela provisional dispuesta a la altura conveniente. El descenso de la columna debe ser rápido, pero conducido con prudencia. La velocidad de entubado de un sondeo puede alcanzar más de 55 m por $ora, con tubos de dimensiones medias de 00,1 mm +; 13:C y equipos convenientemente entrenados. 1K..- CE7ENTACIÓN La cementación de un sondeo es el proceso de mezcla y desplazamiento de una lec$ada de cemento, primero, a trav%s del interior de la tubería de revestimiento y, despu%s, por el espacio anular que queda entre la pared del sondeo y dic$a tubería, donde se la deja fraguar para unir la columna de tubos en la formación rocosa perforada. Los objetivos que se persiguen con la cementación de una columna son  2roteger la tubería de revestimiento contra las presiones interiores y e#teriores, y frente a la corrosión por agentes químicos.  ijar las tuberías a las paredes del sondeo.  'ellar los $orizontes permeables donde se producen p%rdidas de circulación u otras formaciones problemáticas, previamente a perforaciones más profundas.  Limitar el movimiento de fluidos entre formaciones.  2roteger las formaciones productivas. Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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Ayudar a controlar las erupciones de las zonas de alta presión.

2ara que la cementación tenga %#ito es preciso, por una parte, que la zapata est% bien cementada, lo que garantiza la estanqueidad del entubado, y, por otra, que el espesor del cemento sea lo bastante anc$o y sólido, pero sin que obligue a $acer grandes gastos de mortero. 'e pueden cumplir estas condiciones dejando un juego de ( IC a 0C entre el diámetro del pozo y el de los tubos, o conservando entre el diámetro B*C del primero y el e#terior BdC de los segundos, la siguiente relación *  [ d, aunque dic$a relación carece de valor para los sondeos de gran diámetro. En este caso $ay que conservar un valor absoluto para el espacio libre de ( IC a 0C, indicado ya anteriormente. Lo mismo que los entubados recuperables, los cementados están formados por elementos roscados unos a otros con una zapata biselada en su parte inferior. La cementación de los entubados cortos es una operación relativamente sencilla. *espu%s de instalarlos, se fija en su parte inferior un obturador a trav%s del que se inyecta el mortero de cemento que sólo puede ascender por la parte e#terior de los tubos. En los demás caso, por ejemplo perforaciones de gran diámetro, se bajan uno o varios tubos para la introducción del mortero en el espacio anular comprendido entre el revestimiento y el terreno. 'iempre se necesita un obturador en la parte baja del entubado> generalmente es de $ormigón, por lo que se le puede perforar fácilmente.

ig. (5.0. -ementación de un entubado de gran diámetro


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igura (5.1. -ementación de la entubación A. -on tubería de inyección lateral 8. -on tubería por el interior del revestimiento y válvula en el fondo. 2ara reducir el peso aparente de los largos entubados, que puede llegar a alcanzar 55 ó 15 toneladas, se emplean unas zapatas en campana que permiten aprovec$ar el empuje de Arquímedes que se ejerce sobre los tubos vacíos. La válvula impide además que entre el cemento en los tubos despu%s de la cementación. Estas zapatas son de cemento o de un material perforable. En algunos casos los tubos llevan unas guías para su centrado y rascadores de paredes o erizos. Pstos están destinados a eliminar las cantidades superfluas de costra, lo que permite una mejor cementación del espacio anular. 'i no se toma esta precaución, podría mezclarse íntimamente el lodo con el mortero y, a fin de cuentas, se tendría una mala estanqueidad. A consecuencia de la diferencia de densidades entre el mortero +(,; y el lodo +(,, $ay que ejercer unas presiones importantes al final de la operación. 2or ejemplo, para una cementación de ,555 m de profundidad es preciso llegar a (05 6g3cm. En algunos casos las cementaciones se $acen con presión suficiente para que se inyecte el terreno al mismo tiempo. La presión B2C, en 6g3cm , Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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necesaria para obtener este resultado, viene dada por la siguiente fórmula empírica +@umble Jil and 7efining -o 2 [ 5,5; @ Y (55  (1 'iendo @ la profundidad en metros. Además, la subida del cemento detrás del entubado se puede estudiar mediante las testificaciones t%rmica y radiactiva. 1K..- CO7POSICIÓN  CARACTERÍSTICAS DE LOS CE7ENTOS Los cementos 2ortland son mezcla en polvo de compuestos de calcio, que se fabrican a partir de calizas u otras rocas con alto contenido de carbonato de calcio, y arcillas y pizarras. Estos materiales, finamente divididos y mezclados, se calientan en un $orno rotatorio $asta alcanzar de (,05 N (,115-. La distribución de tama!os de las partículas es tal que el :1M pasa por el tamiz de /1 malas +00 m, el ;5M por el tamiz de 55 mallas +?0 m, y el (55M por el tamiz de (15 mallas +(55 m. Los compuestos principales que se forman y sus funciones son los siguientes 'ilicato tricálcico +- /', es el compuesto principal y el que proporciona resistencia al material. 'ilicato bicálcico +- ', se $idrata lentamente y permite aumentar la resistencia sobre un período de tiempo dado. Aluminato tricálcico +- /A, provoca la rápida $idratación y controla el tiempo de espesamiento inicial. Es muy susceptible a los ataques por sulfatos, por lo que para conseguir un aumento resistente a dic$as sustancias debe contener un / o menos de aluminato tricálcico. Aluminoferrita tricálcica +- /A, es el compuesto del cemento con menor calor de $idratación. *a color al cemento. Fn e#ceso de ó#ido de $ierro incrementa la cantidad de aluminoferrita tricálcica y disminuye la cantidad de aluminato tricálcico en el cemento. Jtros tipos de cementos que se emplean son los cementos puzolánicos, mezcla de cementos 2ortland con puzolanas> los cementos refractarios, fabricados a partir de calizas y bau#itas> los cementos de yeso, etc. 

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Las cantidades de agua con la que se preparan el cemento proporcionan las mejores características de viscosidad frente al bombeo y p%rdidas mínimas de agua libre +inferior a (M. Los efectos de utilizar proporciones de agua inferiores son los siguientes  Aumenta la densidad de la lec$ada y la resistencia a la compresión.  Dncrementa la viscosidad de la $idromezcla.  *isminuye el tiempo de bombeo.  *isminuye el volumen de lec$ada por saco de cemento. La resistencia a la compresión inicial está afectada por las condiciones de endurecimiento. La resistencia de un cemento aumenta a lo largo de un período de varias semanas. 1K.. - NATURALEBA DEL CE7ENTO La resistencia del cemento es importante cuando llega el momento de poner en producción los pozos perforando el revestimiento. 2uede llegar a ser necesario realizar esto antes que termine el proceso de endurecimiento, o empleando cementos que tengan poca resistencia final. 2or ejemplo la mezcla siguiente  (55 6g de portland,  (/ a (9 6g de bentonita,  /,/ 6g de lignosulfato cálcico,  :, litros de agua, *el cemento así preparado su resistencia a la tracción es menor de (1 6g3cm frente a los /1 a 01 6g3cm  de los cementos normales. Además, la gran estabilidad de este cemento evita que se sedimenten algunos granos antes de que frag\e. inalmente, la densidad de (,1, en vez de (,; de los cementos normales, permite $acer cementaciones a gran profundidad de una sola vez. Pe&aac%'n de *ecada de ce,en!o-5en!on%!a &aa ce,en!ac%'n de es&ac%os an+*aes *ensidad conveniente (,;  (55 6g de cemento lento 15 litro de agua 1 6g de bentonita Aceleradores de fraguado  -a-l  +M peso de cemento empleado =a-l +M peso de cemento empleado 7etardadores de fraguado  Lignosulfato, -)-, etc. La bentonita se emplea sistemáticamente para aligerar los cementos> no se puede, sin embargo, bajar de un valor de (,0 de la densidad, por que la Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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adición suplementaria de bentonita daría una resistencia a la tracción inferior a ? 6g3cm, resistencia que debe considerarse como el mínimo admisible. Dnversamente, el empleo durante la perforación de lodos de gran densidad e#ige el uso de un mortero cuyo peso específico puede llegar a ,0> se consigue esto a!adiendo baritina. 'e necesita $acer ensayos preliminares para vigilar la sedimentación del mortero y su resistencia final. En la elección del cemento $ay que tener en cuenta la elevada temperatura que e#iste en profundidad, lo que supone un riesgo ya que puede provocar fraguado muy rápido. En general, los cementos que se emplean tienen una superficie específica muy peque!a. 1K.1K.- PERFORACIONES DEL ENTU=ADO despu%s se contin"a en la zona que interesa y se pone en producción de una vez mediante un entubado perforado. Este procedimiento engloba los $orizontes acuíferos y los petrolíferos y elimina los $orizontes productivos situados detrás de la parte cementada. 1K.11.- PESCAS  OPERACIONES DIERSAS *urante la ejecución de la perforación se pueden presentar dos clases de averías  Tue se puede atascar la sarta o el entubado>  Tue se rompan o se desenrosquen los tubos de la sarta o del revestimiento, quedando en el fondo una parte de ellos llamada &e>. -uando se produce un incidente de este tipo, el sondista debe ser capaz de volver a dejar el pozo en su estado normal. 2ara ello debe conocer el mecanismo de todas las $erramientas que se emplean para las pescas, ser capaz de inventar otras más apropiadas al resultado que busca, tener muc$o sentido com"n y todavía más paciencia, tener calma y no desesperarse nunca. Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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Las longitudes de los tubos que se introducen en el sondeo deben conocerse al centímetro para poder localizar la posición e#acta de los distintos elementos en caso de necesidad. 1K.11.1. Pesca de +n &e>.- La presencia de un pez, que puede ser una $erramienta de perforación o parte del varillaje o del entubado, se debe a una rotura a un desenroscado. Los tubos pueden desenroscarse en el momento en que separa de una capa dura a una capa blanda. El par resistente disminuye bruscamente y la torsión de los tubos disminuye de abajo arriba. 2uede llegar a dar un n"mero de vueltas suficiente para soltar una junta. La parte inferior de un entubado no cementado puede ser arrastrada por el rozamiento del varillaje y finalmente ser desenroscado. En fin puede ocurrir el caso de ser necesario soltar los tubos o cortarlos cuando se atasca la sarta. La pesca de lo que $a quedado en el fondo se $ace con diferentes $erramientas, seg"n que se las pueda o no ajustar a la parte del pez, siendo las siguientes El overs$ot y la campana roscada +$erramientas $embras, El arpón y el mac$o +$erramientas mac$os. -

El overs$ot y el arpón permiten circular y aflojarlos eventualmente, al contrario que el mac$o y la campana que deben montarse con una junta de seguridad. Dnteresa fijar estas $erramientas sobre los mismos tubos que se encuentran por encima del punto de ruptura, a fin de que tengan tendencia a recobrar la posición que tenían antes de partirse. El overs$ot y el arpón llevan unas cu!as o unas palancas en forma de mandíbulas junto con unos muelles y un cierre de estanqueidad de cauc$o para permitir el restablecimiento de la circulación. La campana y el mac$o están constituidos sencillamente por un cono muy largo +$embra para la primera y mac$o para el segundo, de acero e#tremadamente duro, con unos filetes triangulares muy delgados de paso muy peque!o. Fnas ranuras dispuestas seg"n las generatrices del cono permiten que se desprendan las virutas de acero que se producen cuando se fija el aparato.


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ig. (5.9. Arpón para pesca

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ig. (5.?. Arpones y ganc$os para pescar cables.

1K.11.2. =*o+eo de *a sa!a.- El bloqueo de la sarta puede deberse a  Fna reducción del diámetro del pozo producida por un $inc$amiento de un $orizonte margoso.  -aídas de las paredes.  Fn acu!amiento por el ripio a consecuencia de una parada prolongada de la $erramienta de perforación en el fondo del pozo, o porque los detritus no ascienden por ser la circulación insuficiente, o, finalmente, porque flocule el lodo frente a un agente químico.

La posición del punto de acu!amiento se puede determinar ejerciendo dos esfuerzos de tracción diferentes sobre los tubos y midiendo los alargamientos correspondientes. &ambi%n se puede descender por el interior de los tubos un aparato que lleva dos mandíbulas electromagn%ticas. Fna vez fijas sobre el varillaje se tira de %ste. 'i el aparato está a caballo sobre el acu!amiento, un instrumento convenientemente dispuesto permite detectar, en superficie, la separación de las dos mandíbulas. 1K.11.. Rec+&eac%'n de !+5os secc%onados.- Los tubos se pueden pescar con los aparatos tales como arpón, overs$ot, mac$o o campana. 'e puede emplear asimismo una $erramienta en forma de pera con unas mandíbulas de acero muy duro, finamente dentadas, que se pueden abrir en el momento oportuno para agarrar los tubos. Estas peras son análogas al arpón y no permiten restablecer la circulación. E#isten otras peras de una sola pieza que se acu!an en el entubado con unos granos de granalla o síle#. E#iste otra $erramienta muy ingeniosa llamada Bcampana de ajusteC que lleva en el e#tremo inferior de los tubos una pera de una sola pieza Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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finamente dentada por su parte superior y que entra justa en la sección que se quiere pescar. *espu%s de introducir la pera en la tubería se aplica la campana sobre su parte superior con una fuerte presión sobre el varillaje. 1K.11./. D%s&aos.- Los disparos consisten en $acer estallar una carga de e#plosivos en la perforación. 'e necesita 5 ó /5 m entre la carga y la zapata entubado. *e este modo se puede -ortar el revestimiento. Dncrustar en las paredes del sondeo un pez que no se puede pescar. 7omper la parte inferior de la sarta. Los fragmentos que resultan se sacan con el aparato siguiente. 1K.11.. Pesca de o56e!os ,e!#*%cos .K Las $erramientas de perforación que se rompen durante el trabajo o los objetos metálicos que caen por descuido deben e#traerse del sondeo antes de reemprender la perforación. 2ara esto se emplea un tubo cuyo e#tremo inferior tiene unos dientes largos al que se llama ara!a. 'e le desciende con precaución y se le $ace girar lentamente a ( m encima del fondo, apoyándole en %l progresivamente $asta que los dientes están bien cerrados. =o queda ya más que subirlo y volver a empezar la perforación. 2ara peque!os objetos se puede emplear un tubo de sedimentos que se fija al final del varillaje. Aumentando la circulación se puede $acer subir las piezas que se quieren pescar por el espacio anular que rodea el tubo. -uando llegan encima de %l caen en su interior a causa de la disminución de velocidad debida al ensanc$amiento de la sección. 1K.11.3. R+&!+a de +n ca5*e.- Fn cable cortado se pesca con arpones o con ganc$os de muy diversos modelos. 2ara que estas $erramientas funcionen correctamente, el diámetro de su junta superior debe ser apenas inferior al del entubado. 'i la $erramienta de la perforación está fija al cable que se $a atascado, se empieza por cortar %ste con un cortacables y despu%s se saca la $erramienta.   


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CAPÍTULO I: SONDEOS DE RECONOCI7IENTO 11.1.- GENERALIDADES Lo mismo al geólogo que quiere confirmar sus $ipótesis para, por ejemplo localizar un yacimiento mineral de cualquier tipo, que al ingeniero que desea averiguar las características mecánicas de los terrenos en los que asentará una construcción, les es indispensable un conocimiento del subsuelo tan completo como sea posible. &anto el uno como el otro aprovec$an la posibilidad de poder obtener testigos de las rocas, fácilmente observables en la superficie. 2ero mientras que el geólogo se conforma con unos fragmentos que en ocasiones pueden ser peque!os, a condición, sin embargo, de conocer con precisión el $orizonte al que pertenece, no sucede siempre lo mismo con el ingeniero que necesita cortar unas probetas para poder $acer ensayos mecánicos. En este "ltimo caso los testigos, tan representativos del terreno como sea posible, se e#traen con muc$o cuidado. Además, el ingeniero necesita, frecuentemente, conocer las posibles corrientes subterráneas cuando quiere, por ejemplo, realizar una e#cavación o reducir las fugas de una presa. La toma de testigos se completa entonces con ensayos de agua. inalmente, se pueden realizar medidas el%ctricas, radiactivas, t%rmicas o de otra clase en un sondeo del que se $an e#traído testigo y repitiendo estas medidas en otras perforaciones $ec$as sin precauciones particulares será posible efectuar correlaciones geológicas entre las distintas capas cortadas. *e esto resulta un verdadero a$orro ya que todos los sondeos, e#cepto el primero, se pueden perforar sin el retraso que supone la toma de testigos. Esta economía es tanto más notable cuanto más profundos sean los pozos. 2or e#tensión, todas estas mediciones físicas se llaman BtestificacionesC. En algunos casos, la combinación de varias de estas testificaciones especiales permite descubrir la naturaleza de un $orizonte. 2or consiguiente, será interesante pasar revista sucesivamente a la toma de muestra de las formaciones, o lo que es lo mismo a la testificación mecánica, a las testificaciones especiales y, finalmente, a los ensayos de agua. 11.2.- TESTIFICACIÓN 7ECNICA La testificación mecánica de las rocas consiste en  -ortar un testigo,  2roteger de lo que le puede destruir,  'acarlo a la superficie. Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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2ara cortar el testigo es necesario operar con una $erramienta que perfore el terreno con BsuavidadC y no trabajar con la máquina brutalmente, si no, se corre el riesgo de obtener un testigo solamente de las rocas duras y convertir en ripio las blandas, sobre todo si %stas son demasiado delgadas. El e#amen del testigo que de este modo se e#trae $ace creer que e#iste un subsuelo resistente cuando en realidad no es así. En ocasiones, a pesar de todas las precauciones tomadas, la testificación no tiene %#ito. Las operaciones de cortar el testigo y protegerle no son suficientemente aptas para la clase de terrenos atravesados. El procedimiento de perforación debe ser rec$azado y sustituido por otro. =o $ay que adoptar la solución aparentemente más económica, porque en la mayor parte de los casos esto da lugar a una pura p%rdida ya que los sondeos de reconocimiento mal testificados son in"tiles. La testificación puede ser con!%n+a o d%scon!%n+a. -uál se debe escoger La testificación continua pone ante nuestros ojos la sucesión ininterrumpida de las formaciones del subsuelo. La testificación discontinua sólo nos presenta una información fragmentaria con la que $ay que saber leer o interpretar entre líneas. La testificación continua debe preceder necesariamente a la discontinua ya que la primera constituye la clave de la segunda. Así sucede en todos los reconocimientos geológicos aunque la velocidad de avance sea peque!a. =o se trata de conseguir los avances record del sistema o!a(, por ejemplo :5 m diarios, frente a los (1 m que se pueden cortar con d%a,an!e, lo que constituye una verdadera economía. 'eg"n la naturaleza del terreno y el fin de la perforación, puede ser más barato el empleo de los diamantes que el del sistema rotary. Además con el procedimiento diamantino se obtiene un ripio de dimensiones muy peque!as que llega a la superficie arrastrado por el fluido de circulación. La determinación de la naturaleza o composición mineralógica de las rocas atravesadas se $ace en el laboratorio e#aminando unos granos cuyo diámetro mayor es de unos milímetros. En cuanto a la profundidad del $orizonte al que corresponden se calcula basándose en la velocidad de subida del lodo. En consecuencia, los procedimientos de perforación con inyección del lodo, percusión rápida y rotary, no pueden emplearse más que para atravesar los terrenos est%riles antes de alcanzar los $orizontes productivos acuíferos, petrolíferos o carbonosos. Entonces, resulta muy conveniente emplear los m%todos especiales de testificación el%ctrica, radiactiva o t%rmica que Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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permiten precisar la posición de estos $orizontes, pero son insuficientes para determinar las características físicas o mecánicas del subsuelo. 11.2.1. Tes!%$%cac%'n de *as ocas 5*andas.- La testificación de las rocas blandas alcanza todo su desarrollo con los laboratorios de mecánica del suelo. Las características físicas y mecánicas de los terrenos deben conocerse con precisión al $acer los cálculos de las fundaciones y esta investigación sólo se puede $acer de un modo completo en los laboratorios> para esto se necesita unas muestras intactas. Los aparatos de e#tracción, o sacatestigos especiales, se $incan por percusión o mejor a"n a presión. *eben reunir ciertas características para no modificar los terrenos en el momento que se e#traen. 11.2.2. Tes!%$%cac%'n de s+e*os coeen!es.- 'e realiza la testificación discontinua de las rocas tenaces o co$erentes reemplazando por otra conveniente la $erramienta de perforación que normalmente no e#trae ning"n testigo +por ejemplo tr%pano o corona maciza. En este caso se conserva el m%todo de perforación empleado, pero se puede acudir a un procedimiento cuyo principio sea completamente diferente, $aciendo un desmuestre de las paredes del sondeo. -uando se $a adoptado una instalación de percusión para perforar, $ay que servirse de ella para realizar la testificación El sacatestigo especial que se emplea para este fin lleva un tubo interior en el que aloja el testigo. Alrededor de %l desliza un tr%pano cilíndrico dentado en su parte inferior, cuyos golpes sobre el fondo cortan la roca seg"n una corona circular. Estos dos cilindros están dispuestos de modo que a cada golpe se realiza primero la trituración del terreno y a continuación el tubo inferior es empujado $acia abajo, al final de la carrera del tr%pano. *urante la operación se $ace circular agua o lodo que, pasando por debajo de los dientes del tr%pano, $ace subir el ripio. El testigo está protegido por su tubo y no se des$ace por la circulación. El sacatestigo lleva en su base un arrancatestigos. Al perforar las rocas a rotación con granalla o diamantes, se obtiene automáticamente un testigo continuo, a condición, evidentemente, de no emplear coronas macizas. 8asta arrancar este testigo, sin estropearlo, despu%s de cortarlo, para tener una testificación continua. La e#periencia demuestra que se recupera el mayor porcentaje de testigo con los diamantes y el menor con la granalla. Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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11.2.. Saca!es!%"o Do5*e.- 2ara aislar el testigo se emplea un sacatestigos de pared doble, de a$í su nombre. El fluido de circulación pasa por entre sus dos paredes y sólo alcanza al testigo junto a la corona. En algunos casos disponiendo en la corona unas toberas de descarga se llega incluso a impedir toda acción mecánica del agua del lodo sobre la totalidad del testigo. 'in embargo, este sistema presenta el inconveniente de que se refrigera mal los diamantes de la corona. El sacatestigo doble más simple está formado por dos paredes sin ning"n mecanismo intermedio. 2or consiguiente, el tubo interior gira alrededor del testigo como en un sacatestigo ordinario. 2ara evitar el contacto directo del tubo con el terreno, lo que desgastaría rápidamente el testigo, e#iste un dispositivo especial que desvía una parte de la circulación del lodo +alrededor del (5M del caudal total para lograr una corriente ascendente en contacto con el testigo. Además, unas toberas permiten que el lodo fluya al e#terior al irse introduciendo el testigo. En el sacatestigo doble de tubo interior móvil %ste está suspendido en su parte superior por un rodamiento a bolas. 2or consiguiente puede quedar inmóvil alrededor del testigo y rodearle seg"n se avanza. Este tubo fijo está provisto de dientes, mientras que el móvil lleva sencillamente un anillo cortante. Pste "ltimo sólo se puede emplear en los terrenos muy blandos.

ig. ((.(. 'acatestigos A 'imple. 8 *oble rígido 11..- TESTIFICACIONES ESPECIALES 'e $an concebido las testificaciones especiales, bien sean el%ctricas, magn%ticas, radiactivas o t%rmicas, para conseguir un gran rendimiento en la perforación al no retardarla las operaciones de testificación normales, o para permitir el estudio de las formaciones cubiertas por el revestimiento. 'e Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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emplean normalmente en la b"squeda de los yacimientos petrolíferos y se usan poco en las obras civiles. 'in embargo, pueden suministrar indicaciones cualitativas de alg"n inter%s en las capas de aluviones que no se pueden testificar por procedimiento mecánicos. En particular sirven para determinar la $eterogeneidad de las capas. 11..1. Tes!%$%cac%'n e*0c!%ca.- Esta testificación es base en la medida y utilización de dos propiedades el%ctricas de las capas atravesadas su resistividad y su polarización espontánea, al contacto con el lodo que llena los sondeos. Al sabio franc%s -onrad 'c$lumberger le corresponde el m%rito de 4$abere deducido todo lo que era posible de estas propiedades y de $aber inventado +(;? un conjunto de t%cnicas universalmente adoptadas en las perforaciones realizadas por el sistema rotary. -omo se sabe, con este procedimiento se puede perforar muy de prisa y económicamente> pero como contrapartida, realiza un reconocimiento insuficiente de los terrenos atravesados. La testificación el%ctrica, desarrollada en los pozos de investigación petrolera, permite localizar, en particular, los niveles de $idrocarburos, que se $an cortado pasando inadvertidos durante la perforación. Los mineros de carbón tambi%n $an empleado en sus reconocimientos. Los geólogos se sirven de ella para establecer correlaciones entre sondeos que cortan los mismos $orizontes. En la actualidad tambi%n adoptan los ingenieros en las obras civiles para distinguir, en las formaciones de aluviones, entre capas más o menos permeables. &odas estas medidas se $acen desde la superficie. -on la ayuda de un cable se desciende en las perforaciones diversos aparatos que permiten registrar las características de las rocas atravesadas> así por ejemplo, la medida de la resistividad se realiza creando, por medio de los dos electrodos +A y 8, un campo el%ctrico cuyo eje coincide con el del sondeo y midiendo la diferencia de potencial creada por dic$o campo entre otros dos electrodos +) y =, alineados, prácticamente, con A y 8. 'eg"n las posiciones de estos cuatro electrodos se tienen las sondas llamadas normales o laterales. 11..2. Tes!%$%cac%'n ad%ac!%)a.- Esta testificación se emplea con normalidad desde (;0(. 'e emplea dos procedimientos, uno de ellos es el de rayos gamma y el otro el de neutrones. El primero permite reconocer la Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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sucesión de capas atravesadas en la perforación y el segundo las capas que contienen $idrógeno. La combinación de los dos proporciona la posición y la porosidad relativa de los diferentes $orizontes. Esta testificación tiene la ventaja de que se puede realizar en sondeos vacíos, entubados o ejecutados con los tipos $abituales de lodo, aislantes +lodos de aceita o conductores +lodos contaminados con sales. 'in embargo, su interpretación es bastante delicada> e#ige un buen conocimiento de la geología del lugar, así como de las velocidades de avance. 11... Tes!%$%cac%'n !0,%ca.- La medida de las temperaturas, cuando se establece el equilibrio t%rmico entre el fluido que llena el sondeo y las formaciones perforadas, pueden servir para separar las capas de conductividad t%rmica diferentes, aunque el pozo est% entubado. &ambi%n sirve para determinar las variaciones del grado geot%rmico. 2ero para alcanzar el citado equilibrio es necesario esperar semanas e incluso meses. 'in embargo, en algunos casos, las medidas $ec$as despu%s de solamente unos pocos días de reposo pueden suministrar resultados interesantes. 11./.- NÚ7ERO  PROFUNDIDAD DE LOS SONDEOS Los sondeos deben permitir $acer, con suficiente apro#imación, unos cortes del terreno, en direcciones diversas, en el lugar de la obra proyectada. El n"mero de sondeos depende de las dimensiones de la obra y de la regularidad de las capas. En general conviene trazar al principio una red de grandes mallas en el interior de la que se insertará a continuación otra más apretada> si los sondeos revelan discontinuidades o anomalías se resolverá la indeterminación con otros suplementarios. En la mayor parte de los casos, los consejos de un geólogo serán muy "tiles para situar los sondeos y para interpretar mejor los resultados. El resultado debe llevarse $asta una profundidad suficiente que depende de las dimensiones de la construcción proyectada. En el caso de una cimentación profunda, $ará falta reconocer no solamente las capas atravesadas por la misma, sino tambi%n las inferiores que son, en definitiva, las que soportarán la construcción. 11..- ELECCIÓN DEL 78TODO DE PERFORACIÓN En todo sondeo de reconocimiento se debe estudiar simultáneamente el terreno y las corrientes subterráneas, a la inversa que en las investigaciones geológicas puras en las que sólo se considera la naturaleza del terreno. Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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Esta doble condición limita singularmente la elección del m%todo de perforación que $abrá de $acerse obligatoriamente con agua. El empleo del lodo ordinario impide, salvo en el caso de que se empleen lodos especiales o procedimientos particulares, siempre delicados de aplicar, la ejecución de ensayos de permeabilidad correctos, a causa de la presencia de una costra que impermeabiliza las paredes del pozo. Además la necesidad de obtener testigos obliga a rec$azar a priori los procedimientos rotary y de percusión obligando al de rotación con sacatestigos. 'in embargo, %ste no $a de ser demasiado e#clusivo. En algunos casos se dará más importancia al estudio de las cualidades mecánicas del terreno que a su permeabilidad. En otros casos, paso de $orizontes sueltos por ejemplo, en los que no pueden conservarse testigos intactos, se empleará el m%todo de percusión con entubado provisional, para reducir el coste de los trabajos y facilitar la realización de los ensayos de agua. 11.3.- ELECCIÓN DEL DI7ETRO DE LOS SONDEOS 2or razón de economía interesa $acer los sondeos del diámetro menor posible. 2or esto son las condiciones de ejecución y los datos buscados los que fijan, en función de la profundidad a alcanzar, la gama de diámetros a utilizar para dirigir correctamente el trabajo. =o $ay que olvidar que en ciertas rocas particularmente blandas no se obtendrá ning"n testigo si el diámetro interior de la corona es demasiado peque!o. Los rozamientos lo destruirán completamente. Este caso $abrá que tenerlo en cuenta antes de comenzar el trabajo de perforación. Es misión del geólogo estimar de antemano la naturaleza de los terrenos que atravesará el sondeo. La perforación de rocas tenaces se suele $acer con diámetros comprendidos entre :1 y 01 mm seg"n el resultado buscado.


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CAPÍTULO II: LOGUEO GEOLÓGICO 12.1.- INTRODUCCIÓN En la perforación rotatoria con corona de diamantes +diamantina se corta un testigo cilíndrico de la roca atravesada, el sondista o perforador retira el testigo acumulado en el tubo sacatestigo, constituyendo aquel la muestra principal de una perforación "til e importante para obtener información geológica y3o geot%cnica de sumo inter%s. El testigo consiste de una o varias piezas cilíndricas de rocas. En rocas co$erentes puede llegar a ser una simple pieza de la longitud del tubo sacatestigo, de (,1 ó / m. El sondista coloca los testigos +cores de una perforación diamantina en una caja metálicas o de madera que consta de divisiones longitudinales de tama!o y de sección adecuados, y separa cada testigo del siguiente con un peque!o bloque +taco de madera sobre el que se anota la profundidad calculada en base al n"mero de tubos de perforación. Antes de partir el testigo el geólogo lo e#amina cuidadosamente +operación de logueo propiamente dic$o y, como ciertos rasgos se notan mejor sobre superficie de rotura, vuelve a $acerlo despu%s de $aberlo partido. 2or lo general la te#tura, los minerales esenciales, accesorios y secundarios, así como estructuras internas de la roca se aprecian mejor $umedeciendo el core que se $alla depositado en la caja. Es recomendable que la identificación de las rocas no deben dejarse a las ideas sobre litología del sondista, pero el libro del perforador indicando el grado de dureza del terreno y los lugares en que el movimiento de la máquina indica que el testigo está siendo destruido, puede ser de gran importancia al interpretar los resultados. La notas del geólogo deben constituir una descripción Bmetro a metroC, escrita en una libreta de campo o, preferiblemente, en un formato +$oja de registro que puede ser arc$ivado. -omo en los planos, la descripción resulta más sistemática y cuantitativa con el empleo de signos, símbolos o colores, pero cualquier roca no bien conocida debe ser enteramente descrita con palabras. Además del tipo y apariencia general de la muestra de roca +testigo, en general, merecen ser anotados los siguientes rasgos  2orcentaje de testigo recuperado en cada maniobra +7T*.  &ama!o de grano +te#tura, e#presado cuantitativamente.  )inerales reconocibles o de fácil identificación.  &ipo y grado de alteración $idrotermal.  Wngulos entre planos estructurales y el eje del sondeo Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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K -livaje y esquistosidad. K Estratificación. K *iaclasas. K etas peque!as o venillas.  'ituación de las secciones en que el testigo está roto, o donde solamente se recupera arcilla o lodo +esto puede indicar una falla. -omo complemento a la descripción o a las fotografías, se construye un diagrama del pozo de varias columnas y casilleros, anotándose en la partes correspondientes con colores convencionales la posición de vetas y los valores de ensaye +contenido metálico determinados en el laboratorio de la muestra o testigo y la lama. -ada pozo tiene una $oja de logueo para %l solo, por cuanto es más fácil de manejar que un plano grande en el que se dibujan varios pozos. En trabajos de perforación con fines de investigación geot%cnica se describen los indicadores geomecánicos de rocas en el cálculo del 7)7. El geólogo responsable de la perforación y del logueo requiere de amplio conocimiento de los parámetros que involucra el 7)7 para clasificar la calidad y competencia de la roca. Esta evaluación se realiza $aciendo uso de la roca e#puesta a trav%s del respectivo testigo obtenido. 12.2.- INDICADORES GEO7ECNICOS 12.2.1. C*as%$%cac%'n de *a ,asa ocosa ;R7R<.- Las propiedades geomecánicas de la roca se eval"an mediante el record de propiedades específicas que son cuantificadas seg"n sus peculiaridades, como son (. *ureza de la roca +@. .7T*. /.7ecuperación del testigo. 0.recuencia de fracturas +. 1.-ondición de junturas +4-. 9. -ondición de agua +<`.

A partir de estos parámetros podemos llegar a una evaluación de la calidad general de la roca que los involucra y relaciona en una sola cuantificación final. Además, se incluyen características adicionales que no intervienen en el cálculo final del 7)7, que ayudan en la elaboración de perfiles de calidad de la roca en la e#plotación a Jpen 2it +tajo abierto, tales como Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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( Energía de disgregación.  Dndicio de sílice. / Dndicio de arcilla. El logueador con ayuda de las tablas y conceptos podrá iniciar con la observación, calificación y, finalmente, interpretar los testigos de una perforación clasificando a la roca seg"n parámetros internacionales. -álculo del 7)7 7)7 [ @ Y 7T* Y  Y 4- Y <` Ta5*a 12.1. 2arámetros para clasificar la roca aluación 7)7 (55 K :( :5 K9( 95 N 05 05 K ( S ( -lasificación D DD DDD D  7oca muy 7oca 7oca 7oca 7oca muy *escripción buena buena media mala mala

-omo se puede apreciar en la tabla, un resultado establecido entre :( y (55 corresponde a una roca competente en su mayor grado +incompetente en minería subterránea, ideal para taludes de bajo ángulo con una co$erencia y estabilidad óptimas, contrariamente, una roca S 5 implica una p%sima calidad en la estructura, lo que significa a la vez un peligro geot%cnico en cimentaciones o en estabilidad y co$erencia. 12.2.2. D+e>a de *a oca ;9<.- 2ara clasificar la roca seg"n su consistencia o tenacidad erróneamente considerada como tal, se utiliza la &abla (., que nos puede servir para establecer una estimación razonable de la fuerza compresiva que la roca puede resistir antes de la rotura, e#presada en unidades de presión como )ega pascales +)pa. Estas clasificaciones se basan en pruebas mecánicas que se pueden realizar con facilidad in situ o sobre el core obtenido de la perforación, usando la u!a de los dedos, una navaja de bolsillo y un martillo de geólogo +picsa. Ta5*a 12.2. Índ%ce de d+e>a de *as ocas. Gado Desc%&c%'n Iden!%$%cac%'n de ca,&o


Ran"o a&o4%,ado de es%s!enc%a a *a ca"a s%,&*e ;7&a< Paá gina (9


7J 7oca de Endentada por la u!a dureza del dedo pulgar. e#tremadame nte baja. 7( 7oca de 'e desmenuza bajo golpes resistencia secos con la punta de la muy baja. picsa,puede ser descortezada por una navaja. 7 7oca de -on dificultad puede ser resistencia descortezada con una navaja, baja. el golpe seco con la punta de la picsa produce endentacioK nes superficiales. 7/ 7oca de =o puede ser ara!ada o resistencia descortezada con una navaja> media. la muestra puede ser fracturaK da con un solo golpe seco con la picsa. 70 7oca 2ara romperla se requiere más resistente. de un golpe con la picsa. 71 7oca muy 2ara romper la muestra se resistente. requiere de muc$os golpes con la picsa. 79 7oca La muestra solo puede ser e#tremadaK desmenuzada con la picsa mente resistente.

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5,1 N (,55

(,55 N 1,55

1,55 N 1,55

1,55 N 15,55

15N (55 (55 N 15 15

12.2.. Des%"nac%'n c+a*%!a!%)a de oca ;RD<.- =os indica el índice de la calidad de roca seg"n su grado de fracturamiento, así el 7T*, en sentido estricto, es una medida de todos los $orizontes de perforación mayores a (5 cm de longitud, e#presados como un porcentaje de la longitud total de toda la perforación +sondeo y puede considerarse como una medida de tama!os de bloques superiores a (5 cm.


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C#*c+*o de* RD se"Jn Deee: h &estigos (5 cm 7T* [ VVVVVVVVVVVVV  (55M Longitud del taladro C+ado 12.1. Ca*%dad de oca RD Ca*%dad de oca @asta 1M )uy mala 1 K 15 )ala 15 K ?5 7egular ?1 K ;5 8uena ;5 K (55 )uy buena 12.2./. Rec+&eac%'n de* !es!%"o.- La recuperación de testigo medida en metros es la longitud total del testigo obtenido de la perforación y será igual o menor a la longitud del testigo recuperado, es decir, que e#presado en porcentaje no será nunca mayor al valor má#imo +(55M del 7T* del tramo logueado. Este valor no interviene en el cálculo del 7)7 pero siempre deberá tomarse en cuenta al momento de evaluar los resultados del 7T*, ya que nos indica seg"n el grado de recuperación la e#actitud el 7T*, es decir, que en una pobre o baja recuperación los resultados del mismo respecto de la roca serán de menor confiabilidad. 12.2.. Fec+enc%a de $ac!+as ;FF<.- Es la ocurrencia de fracturas en el core e#presadas en unidades de longitud +metro y nos indica el grado de fracturamiento +o diaclasamiento de la roca. Las fracturas generadas por operación del taladro y3o transporte no se toman en cuenta. 12.2.3.- ?o%n cond%!%on ;?C<.- Establece un rango de B5C a 1 presentada por 8ienia_sOi +(;?9 y se eval"a sobre la cara +plano de la fractura seg"n la forma, tipo de relleno y su espaciamiento, tomando en cuenta su continuidad, rugosidad +estrías de la superficie, el estado de las paredes +duras o blandas y presencia de relleno en las fracturas. Ta5*a.12.. Caac!es!%cas de *a $ac!+a  'uperficie muy rugosa Ing. Miguel Yanarico Apaza.

a*+ac%'n

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 'in continuidad  'in separación  2ared de roca dura  'uperficie  'eparados

ligeramente rugosa S ( mm  2ared de roca dura  'uperficie ligeramente rugosa  'eparación S ( mm  2ared de roca suave  'uperficie liza suave o panizo S 1 mm  ractura abierta ( N 1 mm  4unturas continuas  4unturas suaves  2anizo  1 mm  4unturas abiertas  1 mm

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1 5 ( 9

5

12.2.. Con!en%do de a"+a ;GQ<.- 'e refiere al grado de $umedad en la roca que puede afectar el índice de dureza, pero debido a la e#posición del testigo a fluidos usados en perforación +incluida el agua se emplea su má#imo valor por defecto +(5, o sea, se considera el mínimo de $umedad posible. 12..- OTRAS PROPIEDADES CUANTIFICADAS EN EL G7a&&e. (..1. Po!enc%a* de D%s"e"ac%'n.- 2ropiedad de disgregarse. kndice que se aplica a rocas sedimentarias que presentan planos de estratificación como lutitas o limolitas, y que e#puestas a condiciones de alteración pueden disgregarse con facilidad. 'eg"n el estado de friabilidad que presenten se establecen 0 rangos logueables JK El testigo íntegro no $a sido afectado por e#posición permanente al agua, o condiciones atmosf%ricas. La roca intacta usualmente es impermeable, ejemplos areniscas silicificadas y la mayoría de rocas volcánicas. (K -uando la roca es friable, desarrolla rajaduras cuando es e#puesta a condiciones atmosf%ricas, se puede separar por los planos de


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estratificación, ejemplo lutitas, limolitas arenosas de grano fino, con delgadas intercalaciones carbonosas. K 2resenta características $endibles, fisionables. La roca se divide a lo largo de los planos de estratificación o se rompe como arcilla seca cuando es e#puesta a condiciones atmosf%ricas> se deteriora $asta peque!as partículas al permanecer en agua> ejemplo lutitas de grano fino y rocas caolinisadas. /K *esarrolla varias rajaduras paralelas, o rajaduras irregulares y al secarse se deteriora como piezas $asta menos de  cm de tama!o> ejemplos delgados granos finos estratificados de arcilla y lutitas, compactadas silicificadas, lutificadas, carbonificadas. 12..2. Ind%c%o de S*%ce.- kndice que nos ayuda a medir el grado de alteración por silicificación, teniendo en cuenta que %sta incrementa notablemente su resistencia al corte y su dureza en general. Está incluido en el <)apper como tema de logueo y está dispuesto con las siguientes opciones Ta5*a 12./. Gado de s%*%c%$%cac%'n ESCALA CARACTERÍSTICAS DESCRIPCIÓN 5 'e raya con navaja La roca se desconc$as fácilmente. ( 'e raya con navaja La roca se desconc$a con dificultad.  =o se raya y deja metal La roca se desconc$a con +navaja alguna o muc$a dificultad. / =o se raya y deja metal =o se desconc$a, fractura +navaja con alguna rugosidad. 0 =o se raya y no deja =o se desconc$a, fractura metal +navaja suave concoidal. 12... Ind%c%o de Ac%**a.- *etermina el grado de alteración por arcilla en general. El logueador deberá discernir el grado de alteración que presenta el testigo, escogiendo entre las siguientes opciones la que más se apro#ime o aplique al grado de alteración que presenta la roca. C+ado 12.2. Gado de cao*%n%>ac%'n


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ESCALA DESCRIPCIÓN 5 'in arcilla3color de alteración. ( 2oca arcilla3color de alteración, principalmente revestido a lo largo de las fracturas.  Arcilla semi persistente, fábrica de la roca claramente visible, e#istencia ligera o moderada de panizo / 2ersistente alteración de arcilla, remanentes de arcilla en la roca está representado principalmente de arcilla y fácil de encontrar panizo. 0 2ura o principalmente pura arcilla suave, la fábrica de la roca totalmente destruida, se corta fácilmente con un cuc$illo. 12./.- LOGUEO EN EPLORACIÓN GEOLÓGICA 12./.1.- GENERALIDADES El m%todo de logueo en e#ploraciones geológicas para la ubicación de depósitos con contenidos de minerales es el "nico m%todo que se utiliza en la obtención de información geológica del subsuelo en todo el sector de la minería. El logueo es simplemente una descripción detallada en cuanto a litología, mineralización, alteraciones $idrotermales, estructuras presentes, diaclasas , etc. de todo lo que se aprecia en un corte o testigo proveniente de la perforación diamantina, con el propósito de tener un cocimiento más real de lo que se tiene bajo la superficie. El m%todo consiste en e#traer todos los testigos de la perforación diamantina, y a medida que se van e#trayendo cores o testigos, se van logueando los mismos. 'e siguen muc$os pasos para poder realizar un logueo en e#ploraciones seg"n se trate de los objetivos que se desea alcanzar. 2ara ejecutar una perforación con recuperación de testigos o cores, primeramente es menester la preparación del terreno a fin de poder establecer en un lugar fijo a la máquina de perforación, que consiste en un ve$ículo perfectamente acondicionado con todos los equipos necesarios para poder realizar la perforación. 2ara la remoción de tierra se requiere de maquinaria pesada, o en todo caso personas de la zona o lugar de trabajo, con fines de proporcionar alguna economía para las familias cercanas. Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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Fna vez ya teniendo el lugar donde se ubicará la máquina de perforación, se pasa a instalar todos los implementos o elementos necesarios para poder realizar la perforación. 'e deberá conocer el rumbo e inclinación que tendrá el sondeo que se roturará bajo la superficie +subsuelo. Este paso que significa el inicio de la perforación es realizado por personal calificado, incluso algunas compa!ías requieren de una empresa especialistas en trabajos de perforaciones diamantinas, trabajo que no debe prescindir de la participación de un geólogo. 12./.2.- O=TENCIÓN DE TESTIGOS. A medida que se va profundizando la perforación, se van obteniendo muestra de todos los tramos roturados, lo cual no significa que se obtendrá recuperaciones del (55M. E#isten muc$os casos en los cuales la recuperación es muy poca debido a factores de cada tipo de roca o estratos bajo la superficie, dentro de ellos podemos mencionar las fracturas, tipo de roca, consolidación del estrato, etc. Las muestras +testigos o cores son obtenidas merced al tubo sacatestigo. 12./..- AL7ACENA?E DE LOS TESTIGOS Los cores ya obtenidos pasan a una etapa de almacenaje en unas cajas preparadas seg"n los requerimientos de la empresa, con el propósito de tener en orden toda la secuencia de perforación. 'on cajas de madera generalmente, en las que el geólogo tendrá toda la misión de describir detalladamente todo lo que observa en cada tramo de core. =o se debe olvidar dar limpieza a los testigos consistente en un lavado de todos los cores recuperados antes de su deposición en las cajas preparadas con dic$o fin. 12././.- LOGUEO DE TESTIGOS El trabajo cosiste en realizar la descripción detallada de todo el taladro +sondeo de perforación mediante los cores. Aquí el geólogo tendrá que ser muy $ábil, para poder tener un rápido conocimiento en litología, mineralogía, alteración $idrotermal, estructural, etc. *ebido a que la perforación diamantina tiene una gran velocidad de avance +rendimiento, permite a su vez que los testigos son recuperados tambi%n a mayor velocidad. Las t%cnicas que utiliza el geólogo para poder loguear un sondeo es criterio propio siempre en cuando satisfaga la información que la empresa requiere conseguir. La t%cnica más utilizada es el de usar una lupa para la identificación o reconocimiento de los minerales presentes en los cores, ya que gracias a estos minerales se puede tener una idea del origen del depósito que se está tratando de descubrir. Ing. Miguel Yanarico Apaza.

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12./..- REGISTRO DE INFOR7ACIÓN Es el paso final en el logueo para e#ploraciones, consiste en recabar toda la información necesaria obtenida de los testigos y transportarla a un modelo de formato de logueo que cada empresa tiene en su departamento de e#ploraciones. La información deberá ser verificada, si es posible más de una vez, ya que dependerá de ello el valor que se le pueda dar al depósito DISEMO DE 9O?A DE LOGUEO -ia. )inera 'an icente '.A. Fnidad )inera 7a"l

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J8'7A-DJ=E' CAPÍTULO III: PERFORACIÓN CON CIRCULACIÓN REERSA 1.1. INTRODUCCIÓN La -irculación 7eversa +-7 fue desarrollada a comienzos de la d%cada de (;?5 ante la dificultad para perforar sondeos en algunos tipos de mineral de $ierro blando y arenas minerales. Los primero tubos para perforación -7 fueron fabricados en 6algoorfie en el Jeste de Australia, por 8ruce )etzOe y 4o$n @ump$ries, que sacaron la idea de una configuración de tubos usados a veces en la industria petrolera de Estados Fnidos. Los pioneros de la perforación -7 usaron brocas cilíndricas tricónicas con zapatas, obteniendo muestras con una precisión nunca vista, 2ronto se desarrollaron colectores y adaptadores. Esta nueva t%cnica permitió el uso de martillos de fondo *&@ convencionales lo que significó que la perforación -7 pudo ser empleada en cualquier condición de suelo. )ejores tasas de penetración y costos ventajosos provocaron el %#ito de la perforación -7. A fines de la d%cada de (;:5, se perforaron más de dos millones de metros anuales sólo en el Jeste de Australia, donde la -7 es actualmente el m%todo más usado en perforación de e#ploración. -on un martillo *&@ convencional, $ay riesgo de contaminación cuando las muestras son transportadas entre los tubos de perforación, el martillo y las paredes al sub colector. A comienzos de la d%cada de (;;5 comienzan las demandas de muestras más limpias y se desarrolló el primer martillo verdaderamente -7, con recolección de muestras en el frente de la broca y la e#tracción de los detritus por el centro del martillo al tubo de perforación de paredes dobles. 1.2. PERFORACIÓN CON CIRCULACIÓN REERSA


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Este m%todo de perforación viene a ser un nuevo concepto en martillo. La gran ventaja de esta t%cnica era tener una verdadera muestra desde la broca con un mínimo riesgo de contaminación. 'e necesita una presión de aire más elevadas para aumentar la productividad y poder perforar barrenos +sondeos más profundos. El uso de compresores au#iliares y boosters +elevador de tensión de presión aumentaron la presión del aire a (55 bares, produciendo avances en todos los aspectos del sistema de -7. La perforación de -7 es a$ora el m%todo más usado en el mundo para la perforación de e#ploración de minerales en superficie, y es cada vez más aceptado, debido principalmente a las siguientes características  )uestras más precisas en mineral de baja ley.  )uestreo contin"o desde el fondo del barreno.  )uestras sin contaminación.  8arrenos más rectos en formaciones fracturadas.  Alta productividad.  -ostos de producción reducidos.  -apacidad de obtener grandes muestras a granel.  2enetraciones en formaciones no consolidadas con cavidades sin p%rdida de circulación. 1.. 7ODELO DE ÚLTI7A GENERACIÓN EL 7ARTILLO RC -on la adquisición del nuevo martillo 7- 15 de Dngersoll 7and *rilling 'olution, Atlas -opco accedió a la tecnología -7 y en lo dos "ltimos a!os del siglo pasado nuevo concepto de martillo $a sido perfaccionado y probado. -on el nombre de 'ecoroc 7- 15, está siendo lanzado en algunos mercados seleccionados junto con otros equipos 7- N E#plorar 57-, 7JL:7- y 7d(5. El martillo 7- tiene las siguientes características  )ayor frecuencia de impacto.  *ise!o más simple y menos partes que la competencia.  El eficiente ciclo del aire Tuantum Leap incorporado.  *ise!o de manguito no propietario.  *istribución "nica y eficiente del aire al frente de la broca a trav%s de Bagujeros de aire tipo cortinaC en el portabroca. Estas características ofrecen al perforista 7- los siguientes beneficios Alta productividad. 


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Alta tasas de recuperación. 'ervicio rápido y fácil. 7educción del costo por metro perforado. 1./. PERFORACIÓN DIA7ANTINA  CIRCULACIÓN REERSA 'obre los beneficios y3o diferencias de estas alternativas son m%todos complementarios. BLa circulación reversa está más orientada a una primera etapa, donde se $an definido algunos objetivos y se quiere c$equear qu% minerales $ay y su ley. *espu%s de e#ploración pasa a una segunda etapa que es más avanzada> el $ec$o que se pueda recuperar un trozo de roca +testigo con la diamantina, entrega una cantidad de información muc$o más grande que no solamente se limita a las leyes, sino tambi%n a las estructuras que $ayC, precisa. Además, ambos m%todos tienen valores y velocidades de ejecución distintos. =ormalmente los rendimientos que se obtienen con la circulación reversa son tres veces mayores que con la diamantina, mientras en costos %sta "ltima es de dos a tres veces superiorK Jcasionalmente se combinan ambos m%todos en yacimientos que tienen una sobrecarga est%ril donde no es necesario muestrear la primera parte del pozo, por tanto se recurre primero a la perforación con circulación reversa, que es más rápida y económica, para posteriormente continuar con la diamantina. Al respecto %ste es un m%todo muy usado en Australia, agregando que en el norte de -$ile, donde $ay muc$as pampas con sobrecargas est%riles y en las cuales la zona mineralizada está a profundidad, tambi%n se presta para empleo de este m%todo combinado. La tecnología $izo que la perforación con -irculación 7eversa +-7 es $oy el m%todo de perforación de e#ploración más usado en el mundo. -ombinado con el martillo 'ecoroc 7- 15 es invencible en la obtención de muestras de roca, precisas y sin contaminación, con alta velocidad y bajo costo. *entro de los equipos para perforación de circulación reversa e#iste la posibilidad de perforar tanto con martillo de fondo +dt$, como con tricono +rotary. Este "ltimo se caracteriza por requerir de una buena capacidad de empuje y rotación, a diferencia del primero, donde el empuje y la rotación son considerablemente menores. El equipo diamantino es básicamente más peque!o, con un motor de menor tama!o. Además como genera un corte cilíndrico $ueco +sondeo, para la obtención del testigo, no requiere de   


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muc$o empuje. 'in embargo, trabaja a altas revoluciones, en el rango de :55 $asta las (,955 revoluciones por minuto. 1.. APLICACIÓN DE LAS PERFORACIÓN DIA7ANTINA  AIRE REERSO La perforación diamantina se utiliza tanto en superficie como en interior mina, mientras que la aire reverso siempre $a sido principalmente de superficie, por los malos resultados desde el punto de vista de la calidad de la información de la muestra cuando se $a utilizado en minas subterráneas. BEn interior mina sí está muy restringido por la contaminación que pueda provocar, puesto que los equipos de circulación reversa lo que entregan es un polvo. 2ara minimizar tal impacto se $a tenido que $acer perforación $"meda, con agua, y eso genera que la calidad de la muestra sea bastante deficienteC. En cuanto a las características en materia de perforación, $ay condiciones geológicas de todo tipo desde las muy complejas como en el caso de la perforación en cordillera, a otros yacimientos bastante favorables.
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@oy día en circulación reversa las profundidades típicas que se perforan en países sudamericanos al margen del pacífico son de $asta 055 m como media +con profundidades má#imas de 9?1 m en el caso de &erra 'ervice. X los rendimientos normales, dependiendo del tipo de roca y en función del proyecto, están en el orden de los /,555 a los 0,555 m mensuales, e#istiendo proyectos en los cuales que se pueden llegar a perforar a razón de 9,555 m mensuales. Los diámetros más comunes van desde 1/30C a 1(3:C. En el caso de la diamantina las profundidades que se alcanzan son muy variadas, $oy en día se están perforando pozos de una profundidad de $asta (,955 m, pero el promedio debe ser del orden de los 955 m. Los diámetros de testigo normales con los que se trabaja son @T +9/.1 mm, =T +0?.9 mm y 8T +/9,1 mm. En cuanto al tama!o del mercado de sondajes, seg"n las "ltimas indicaciones son 955,555 m al a!o en el caso de la diamantina y ;55,555 m al a!o para la circulación reversa. =I=LIOGRAFÍA. (.8aOer, 7. +(;?; A primer of Ji_ell *rilling .8erger, A. et al. +(;;5 2etróleo )oderno. Dntroducción a la Dndustria 2etrolera. /.-ambefort, @. 3(;:5 2erforaciones y 'ondeos. Edic. J)E
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(0. 8erger, A. et al. +(;;5 2etróleo )oderno. Dntroducción a la Dndustria 2etrolera. (1. -ambefort, @. 3(;:5 2erforaciones y 'ondeos. Edic. J)E

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