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Instituto Tecnológico GeoMinero de España APLICACION DE TECNICAS ESPECIALES AL ESTUDIO HIDROLOGICO DE ZONAS DE BAJA PERMEABILIDAD DISEÑO DE SONDEOS C� , a pto 1991 MINISTERIO DE INDUSTRIA, COMERCIO Y TURISMO
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Instituto TecnológicoGeoMinero de España
APLICACION DE TECNICAS ESPECIALESAL ESTUDIO HIDROLOGICO DEZONAS DE BAJA PERMEABILIDAD
DISEÑO DE SONDEOS
C�,a pto 1991
MINISTERIO DE INDUSTRIA, COMERCIO Y TURISMO
SUPER PROYECTO AGUAS SUBTERRANEAS Y GEOLOGIA
N& 9005 AMBIENTAL
PROYECTO AGREGADO ESTUDIO SOBRE CONTAMINACIONN° 320 DE ACUIFEROS
TITULO PROYECTO : APLICACION DE TECNICAS
ESPECIALES AL ESTUDIO HIDROLOGICO DE ZONAS
DE BAJA PERMEABILIDAD.
N° PLANIFICACION 364 190 N° DIRECCION 40/90155/91
COMIENZO 29 - 10-90 FINALIZACION 29-5-91
INFORME ( Titulo)APLICACION DE TECNICAS
ESPECIALES AL ESTUDIO HIDROLOGICO DE ZONAS
DE BAJA PERMEABILIDAD.
CUENCA ( S) HIDROGRAFICA (S) AMBITO NACIONAL
COMUNIDAD ( S) AUTONOMAS AMBITO NACIONAL
PROVINCIAS AMBITO NACIONAL
APLICACION DE TECNICAS ESPECIALESAL ESTUDIO HIDROLOGICO DEZONAS DE BAJA PERMEABILIDAD
D§SERO DE SONDEOS
AÑO 1991
El presente estudio ha sido realizado por el equipo
técnico de TECNOLOGIA Y RECURSOS DE LA TIERRA, S.A.L. (T.R.T.)
con la supervisión de D. José María Pernía Llera, Director del
Proyecto.
En su ejecución han participado los siguientes
técnicos:
Por el ITGE:
- D. José María Pernía Llera.
Ingeniero de Minas.
- D. Juan Antonio López Geta.
Ingeniero de Minas.
- D. Juan Grima Olmedo.
Ingeniero de Minas.
Por T.R.T.:
- D. José Sánchez Guzmán.
Ingeniero de Minas.
- D. Fernando Pendás Fernández.
Dr. Ingeniero de Minas.
- Rafael Martínez Alvarez-Amandi.
Ingeniero de Minas.
Este volumen corresponde específicamente a DISEÑO DE
SONDEOS. El Proyecto en su totalidad desarrolla además los
siguientes temas:
- Técnicas geofísicas.
- Isótopos y trazadores.
- Medidas de permeabilidad y parámetros geoquímicos.
- Instalaciones permanentes de control y seguimiento.
I N D I C E
Pág.
1.- PRESENTACION ................................. 1.......1.1.- INVESTIGACION DE ROCAS DE BAJA PERMEABILIDAD.. 21.2.- GENERALIDADES ................................. 4
2.- PERFORACION DE SONDEOS DE INVESTIGACION ............. 62.1.- PROGRAMAS DE I JESTIGACION Y TIPOS DE SONDEOS
CARACTERISTICOS ............................... 72.2.- TECNICAS DE PERFORACION ....................... 9
2.2.1.- Generalidades ......................... 92.2.2.- Tipos de sondeos ...................... 10
2.3.- METODOS DE PERFORACION DE SONDEOS DE INVES-TIGACION ......................................
2.3.1.- Perforación con recuperación de
12
testigo ............................... 142.3.2.- Perforación a rotopercusión con aire
a baja presión ........................ 192.3.3.- Perforación con aire a alta presión
(Booster Drilling) .................... 202.3.4.- Perforación rotary con triconos ....... 22
2.4.- EVOLUCION FUTURA. PROBLEMAS A SOLUCIONAR...... 24
3.- DISEÑO DE SONDEOS. DATOS BASICOS Y FACTORES QUE LOCONDICIONAN ...................................... 28...3.1.- DATOS BASICOS .................................
3.2.- PROGRAMA DE PERFORACION. FACTORES QUE MARCAN
29
EL DISEÑO DEL SONDEO .......................... 313.2.1.- Factores geológicos .. ............... 323.2.2.- Obietivos de investigación.
Instrumentación ....................... 35
Pág.
3.3.- FLUIDOS DE PERFORACION ........................ 37
3.3.1.- Generalidades ......................... 37
3.3.2.- Lodos en la perforación con aire ...... 40
3.3.3.- Aditivos .............................. 43
3.4.- PROGRAMA DE ENTUBACIONES ...................... 46
4.- EJECUCION DE SONDEOS DE INVESTIGACION. NORMAS DE
CONTROL ............................................. 50
4.1.- ESQUEMA DE TRABAJO EN UN SONDEO DE
INVESTIGACION ................................. 51
4.2.- CONTROL DE PERFORACION ........................ 53
4.3.- CONTROL GEOLOGICO. MASTER LOG ................. 56
4.4.- CONTROL DE LODOS .............................. 61
4.5.- TESTIGOS ...................................... 63
4.5.1.- Obtención de testigos ................. 64
4.6.- INFORME FINAL DE SONDEO ....................... 69
4.6.1.- Informe geológico ..................... 69
4.6.2.- Informe de perforación ................ 70
5.- ASPECTOS ECONOMICOS. SITUACION EN ESPAÑA ............ 71
5.1.- FORMAS DE CONTRATACION DE SONDEOS DE
INVESTIGACION ................................. 72
5.2.- PRESUPUESTO POR METRO ......................... 74
5.3.- PRESUPUESTO POR ADMINISTRACION ................ 76
5.4.- SINTESIS DE LA DISPONIBILIDAD DE MAQUINARIA
DE PERFORACION EN ESPAÑA ...................... 81
ANEXO-1.- DOCUMENTACION SOBRE PERFORACION A ROTOPERCUSION
ANEXO 2 .- MODELO DE CONTRATO PARA PERFORACION ROTARY POR
ADMINISTRACION.
1.- PRESENTACION
2
1.1.- INVESTIGACION DE ROCAS DE BAJA PERMEABILIDAD
El estudio de formaciones de baja permeabilidad se ha
convertido en los últimos años en un tema de interés creciente
para los hidrogeológos de todo el mundo. Dicho interés está
basado en la posibilidad de situar en estas formaciones depósitos
de una gran variedad de residuos.
Una de las características que presenta la sociedad
industrial desarrollada, es la de generar grandes cantidades de
residuos de muy distintas naturalezas.
Las primeras soluciones para eliminar estos residuos se
orientaron a criterios de diluir y dispersar. Sin embargo la
peligrosidad de'algunos residuos y la excesiva concentración ha
dejado desfasado dicho criterio.
Una de las soluciones más aceptada hoy día es la de
concentrar y aislar. En este criterio incide la teoria o concepto
de la multibarrera.
Debido a la peligrosidad de algunos residuos es
necesario almacenarlos de modo que tanto los residuos como su
lixiviado no se ponga en contacto con la biosfera.
Centrándose en los lixiviados, la conexión más fácil
con la biosfera puede producirse a través de las aguas
subterráneas.
Para evitar esta vía de conexión , existen varias
alternativas. La más importante consiste en localizar los
residuos en formaciones impermeables , de forma que los lixiviados
que se infiltran representen un volumen pequeño respecto al total
producido, y los infiltrados están, durante un tiempo, el mayor
4
1.2.- GENERALIDADES
La perforación de sondeos de investigación constituye
una de las fases más importantes en toda la prospección del
subsuelo, cualquiera que sea el objetivo de tal prospección.
Con anterioridad a la perforación de sondeos se
desarrollan una serie de fases de investigación en las que
empleando una gran variedad de técnicas geológicas, geoquímicas,
hidrogeológicas, geofísicas (regionales y específicas), etc., se
llega a elaborar un modelo geológico en la zona. El paso
siguiente es la confirmación, mediante sondeo de investigación,
de las hipótesis planteadas en las citadas fases anteriores.
La perforación de estos sondeos que cuenta con una
metodología general muy conocida, se ve sometida a restricciones
específicas dependientes de la finalidad a que se destine el
sondeo.
En el caso de la investigación de rocas de bajapermeabilidad, el objetivo final de la prospección es lacaracterización y estudio de las propiedades de la roca que la
definen como barrera geológica. Con este objetivo los sondeos de
investigación han de permitir la obtención de datos geométricos
e hidráulicos que ayuden a elaborar modelos de flujo y transporte
en el área estudiada, al mismo tiempo que deben facilitar la tomade muestras y realización de los estudios necesarios para lacaracterización geoquímica y geomecánica de la zona.
Por lo tanto son diversos los usos que se puede hacer
del sondeo, que pueden implicar condicionantes diferentes en el
procedimiento utilizado, llegando a veces a hacerlos
incompatibles. Tal es el caso, por ejemplo, de la necesidad deobtener testigo continuo en sondeos para estudio de
2.- PERFORACION DE SONDEOS DE INVESTIGACION
7
2.1.- PROGRAMAS DE INVESTIGACION Y TIPOS DE SONDEOS
CARACTERISTICOS
Puesto que el objetivo final de la investigación es lacaracterización de un volumen de roca representativo dentro de
un área seleccionada, se suele plantear la misma en varias
etapas, de manera que progresivamente se vaya profundizando en
el conocimiento deseado; con la posibilidad de suspender lainvestigación si los datos obtenidos en un sondeo así loaconsejan. Factores que pueden obligar al abandono de una zona
son: espaciamiento pequeño entre fracturas, condiciones
geoquímicas anómalas, alto valores de la conductividad
hidráulica, etc.
Esta fase de investigación se suele comenzar con laperforación de un sondeo de reconocimiento profundo que atraviese
la masa de la roca seleccionada llegando a los estratos
infrayacentes. Este sondeo suele hacerse a testigo continuo y
permite llevar a cabo los siguientes puntos:
- Descripción y estudio detallado del testigo.
- Ensayos sobre los mismos.
- Testificación geofísica del sondeo.
- Ensayos hidráulicos en diferentes zonas.
- Medidas de esfuerzos y deformabilidad de la roca.
Con estos ensayos y estudios es posible ya tener un
criterio de abandono. En caso de continuar la investigación, se
suelen acometer ya la realización de diferentes tipos de sondeos
con finalidad también distinta. Así, se perforan diversos
sondeos, similares al descrito anteriormente, para evaluar la
extensión y homogeneidad de la masa de roca. Por otra parte se
perforan 1 6 2 sondeos de 500-700 metros empleando técnicas de
rotopercusión con aire para llevar a cabo la toma de muestras no
8
contaminadas de aguas de las distintas zonas y fracturas.
Con vistas a estudiar la piezometría y su variación en
profundidad se realiza un conjunto de sondeos de 50 a 100 metros,
mediante técnicas de rotopercusión. A dichos sondeos se les
instala un control continuo de piezometría de diferentes zonas
en profundidad.
En estos sondeos se llevan a cabo ensayos hidráulicos
detallados con estudio de interferencia entre diferentes sondeos.
9
2.2.- TECNICAS DE PERFORACION
2.2.1.- GENERALIDADES
En estos tipos de sondeos , enumerados suscintamente,
se emplean técnicas diferentes de perforación, que se adaptan al
fin perseguido por los mismos.
Así, en la perforación de sondeos para la obtención de
testigo continuo se utiliza la técnica de rotación con corona de
testigo que a su vez puede ser de dos tipos ó modelos, según el
sistema de recogida del testigo: wireline o batería de doble
tubo. La elección del modelo de recogida de testigo, depende a
su vez de múltiples factores relacionados con la litología
atravesada, diámetros del testigo deseado, rendimiento de
coronas, velocidad de avance, etc. La mayoría de las veces es la
experiencia la que dicta qué método se elige como más apropiado.
En la perforación de sondeos profundos, para
caracterización geoquímica, con muestreos de agua sin contaminar
el método más apropiado es el de rotopercusión con aire a alta
presión. Este método similar al de rotopercusión tradicional se
caracteriza por la ausencia de fluidos o espumas acompañando al
aire. El problema de columna de agua es salvado mediante el uso
de aire a muy alta presión (60-80 Kg/cm2), que se consigue
mediante el empleo de "booster" conectado a la salida de los
compresores.
Para la perforación de sondeos piezométricos y de
ensayos hidráulicos se usa habitualmente el método de perforación
a rotopercusión a baja presión. En áreas con niveles
piezométricos de poca profundidad, la profundidad máxima que se
puede alcanzar suele ser de 200 metros.
10
Como se ve, cada sondeo exige la elección de un método
de perforación adecuado a su finalidad y diseño. A veces es
necesario utilizar métodos mixtos, casi siempre, por imperativos
de características de formación. Es el ejemplo de estudio de
formaciones arcillosas tendentes al hinchamiento en que es muy
difícil obtener testigo continuo. En estos casos se suele
perforar por el método rotary con lodos adecuados-que sostienen
las paredes; y, eventual y periódicamente extraer testigos con
la incorporación de una batería de doble tubo.
2.2.2.- TIPOS DE SONDEOS
En general, los sondeos se pueden clasificar endiversos tipos según la finalidad para la que se construyen. Setienen así:
- Sondeos de reconocimiento o investigación en general.
- Sondeos piezométricos.
- Sondeos de monitoring o vigilancia de calidad de agua.
- Sondeos geotécnicos.
- Sondeos de inyección de cemento o pilotes.
- Sondeos de explotación de agua.
- Sondeos petrolíferos, que a su vez pueden ser deinvestigación o de desarrollo de campo.
- Sondeos de inyección de residuos en formaciones
permeables.
- Sondeos para la creación de cavidades salinas,
- Sondeos geotérmicos.
- Etc.
Como se ve la variedad es grande, y en cada uno de
11
ellos se emplean métodos de operación específicos.
En el presente informe se trata especialmente el primertipo de los enumerados , es decir , los sondeos de investigacióny reconocimiento.
Estos sondeos tienen por objeto hacer las exploracionesnecesarias para el estudio de un determinado terreno o formación,proporcionando entre otros los siguientes datos:
- Litología , mediante el estudio del ripio , testigos yregistros o diagrafías.
- Presiones de formación y niveles piezométricos de losdistintos acuíferos cortados.
- Propiedades físicas de las rocas tales como porosidad,
permeabilidad , temperatura , existencia de fluidos,
características mecánicas, etc.
- Propiedades guímicas de los fluidos contenidos en la roca,
salinidades , efectos corrosivos o incrustantes, concentra-
ciones de diferentes elementos , composición isotópica,
etc.
12
2.3.- METODOS DE PERFORACION DE SONDEOS DE INVESTIGACION
Para la realización de los diferentes tipos de sondeosenumerados en el capítulo anterior existen diversos métodos deperforación, que se adaptarán de distintas maneras a las
condiciones de cada caso. Básicamente todos los métodos se pueden
incluir en dos grupos, diferenciados por el sistema de trabajo
de la herramienta de corte, que son percusión y rotación. En el
primer grupo se pueden incluir los siguientes métodos:
- Procedimientos manuales.
- Martillos de percusión con aire comprimido.
- Martillos en fondo. (Rotopercusión).
- Hinca de tubos.
- Métodos de percusión con cable.
Dentro del grupo de rotación se pueden incluir:
- Procedimientos manuales.
- Sondeos con granalla.
- Perforación con hélice.
- Rotación con obtención de testigo.
- Método Rotary.
- Procedimientos especiales.
Cada uno de estos métodos tiene a su vez variantes
ligadas al funcionamiento y dimensiones de los diferentes
mecanismos de acción o transmisión.
Puesto que no es el objetivo del presente informe
exponer un manual de métodos de perforación, sólo se hará
referencia a los más usados en sondeos de investigación aplicados
al estudio de las características más importantes de las
formaciones impermeables que se trata de evaluar con el sondeo.
Para un estudio más detallado de cada uno de los métodos se
13
recomienda en particular el texto titulado: "Procedimientos de
sondeos" , de Jesús Puy Huarte ( 1981), editado por la Junta de
Energía Nuclear . Se trata de un compendio muy claro y sobre todo
.muy práctico , de los métodos de perforación. Por supuesto existen
otros tratados , ya más específicos para determinados tipos de
sondeos , como pueden ser los Cursos del Instituto Francés del
Petróleo para Perforación Rotary o para Perforación con
Diamantes , así como algunas publicaciones de Christensen Diamond
Products sobre "TTti : w c de ú:idlúantes en sondeos poco profundos",
"El Wire Line en la Investigación Minera ", etc., que tratan en
detalle aspectos muy específicos.
Otra obra muy interesante , pero más enfocada a sondeos
de explotación de agua es la titulada " Ground water and well" de
F.G. Driscoll ( 1986 ), editada por Johnson Filtration Sistem Inc.,
en la que en los capítulos dedicados a métodos de perforación se
describen ventajas e incovenientes de los diferentes sistemas con
presentación de gráficos explicativos muy claros.
No obstante el texto citado en primer lugar puede ser
tomado como manual de uso diario para quien se dedique a estos
aspectos de la investigación de subsuelo.
Volviendo a la investigación de rocas poco permeables,
empleadas como barreras geológicas, existen ciertos
condicionantes que es necesario tener en cuenta a la hora de
considerar los diferentes métodos de perforación. A continuación
se presentan algunos comentarios sobre estos condicionantes,
basados en la experiencia sueca en este tipo de investigación.
Los sondeos perforados durante las fases de
investigación regional y local deben atender a diferentes
propósitos , ya comentados en apartados anteriores. Cada uno de
ellos exige diferentes especificaciones en cuanto a situación,
orientación, profundidad , diámetro y tipos de muestras que han de
14
de recogerse. La selección del método de perforación y ensayos
ha de adaptarse a las necesidades de cada caso particular.
Los ensayos, testificación y muestreo se realizan para
determinar las condiciones naturales del agua subterránea y del
sistema que las contiene. Sin embargo, la propia perforación
altera las condiciones naturales originales por acción de los
fluidos de perforación y de los ripios generados. Amboscontaminan el agua subterránea y alteran las propiedadeshidráulicas del sistema. Es también frecuente que el sondeoperforado sirva de conexión entre sistemas hidráulicos con
diferentes niveles piezométricos, provocando movimientos de aguasubterránea entre unidades diferentes.
Deben conocerse y cuantificarse los efectos de estasperturbaciones, a la vez que se desarrollan metodologías y
sistemas de perforación que minimicen la alteración del estadonatural.
Los métodos más frecuentemente utilizados en la
perforación de rocas poco permeables son:
* Perforación con recuperación de testigo.
- Testiguera convencional en sarta de perforación.
Testificación mediante wire-line.
- Barrenas de testificación especiales.
* Perforación a destrucción (sección total).
- Rotopercusión con aire a baja présión.
- Rotopercusión con aire a alta presión (booster).
- Perforación rotary con triconos.
2.3.1.- PERFORACION CON RECUPERACION DE TESTIGO
La toma de testigos suele ser necesaria durante las
15
fases de investigación regional y caracterización de
emplazamiento. De este modo pueden realizarse descripciones y
ensayos de laboratorio sobre los -testigos, a la vez que se emplea
el sondeo para ensayos hidráulicos y muestreo geoquímico.
La evolución de las técnicas de toma de testigos ha
seguido dos tendencias. La convencional con empleo de testigueras
de doble tubo, acoplada al varillaje de perforación y la de wire
fine o extracción de testigo con cable (Figuras 1 y 2).
En la primera la bateria de testigo se instaladirectamente sobre la sarta de perforación. Constan de dos tubos:
la barra exterior y el tubo portatestigos, que van montados
mediante una cabeza que permite que el portatestigos permanezca
estático durante la rotación de la barra exterior, alojando yprotegiendo el testigo de los esfuerzos surgidos durante laperforación. Las barras pueden ser extraídas relativamente rápidosi se emplean sistemas avanzados de manejo del varillaje. Laproporción de testigo recogido frente a roca perforada es alta;
por ejemplo, una barra convencional de 72 mme permite obtener
testigos de 62 mme. Se puede utilizar como fluido de perforación
lodo o mejor agua con algún producto lubricante, tipo taladrina.
Como es lógico, se debe sacar la sarta cada vez que la testiguera
ha penetrado toda su longitud en la formación.
En la perforación mediante wire-line, la tubería
interior es independiente de la herramienta y puede extraerse
mediante un cable. Por ello no es necesario sacar toda la
maniobra cada vez que se completa la bateria de testigo. Sus
dimensiones deben ser suficientemente pequeñas para poder pasar
por el interior del tubo de perforación que sustituye al
varillaje.
En el mercado hay dos sistemas principales: la serie
Q y el sistema métrico estándar. La serie Q es más adecuada a
Cabeza para tubo testigo tipo "T"
Ctl.r..ete eeN A t..ett"a
.etr. tuse.
86 ••••••167,6 • • • •• •••• 21176 •....167,6 ...... 21166 ...... 148,6 ............... 19254.. .... 170,1 21446 ..... 132,5 ............17736 ..... .110
Medidas de los tubos
0 Exterior Interior
86 .......95 ,2 x 79 ........ 77 x7376 •••••••75. 2 a 69 .........67x 6366 ••••••65,2 x 59 ........57% 5356 ...... 55 ,2 x 49 ....... 47 x 4346 .45 , 2x 39,8 •••••••38x3336 ...... 35,2a 29 • • • • • . • 27 x 23
Roscas de los tubos 6 h"0 Exterior Interior86 ......... 81,5x 80 .......... 74,5 x 7376.......... 71,5x70 ••••.•••• 64,5x 6366........ 61,5x60 ..........54,5x 5356 ....... 51,5%50 ......... 44,5%4346 .......41,5x40 ..... .... 34,5x3336 .......31,5x30 .........24,5x23
Rodamientos
86 ......................... 5230676 ........................ 5230666.. .................5220556 ...................... 5220446 5110336 51 102
Retenes
86 30 ■ 50 ' 1076} 20 • 40 10
66 ...............117 ■ 35 • 10125 + 40 10
56 ... ...... .. {12 . 30 820 • 35 " 717 28 • 7
46 . ............. ...{8 " 22 ' 8
�15 24 • 736............8 • 22 • 8
DESPIECE- ]-Cuerpo cabeza, 2-Eje, 3-Pera intermedia , 4-Buje,
eujeci6n tubo interior , 5-Porto- retén, 6-Reiln, 7-Rodamiento axtal,
8-Casquillo seporodor. 9,Arandedo de seguridad , l0 -Tue'co de seguridod , 11-Retén,1?-Porto-retén, 13-Arandela de bronce.-
FIGURA 1
4
1-
TESTIGUERA CONVENCIONAL CON TUBO TIPO T
CUADROS DE MEDIDAS
Tubo testigo decable (Wire fine)
Gancho pescador
-Tubo exterior
.Cojo de rodamientos
resortes y retenes
Diámetros de perforación en el tubo testigo con cableMedidas métricas
Corona0 E=0 agiero0 1 = 0 testigo
0 tren deperforación
0 testigosin cable
86 x 58 82 7276 x 48 72 6266 x 40 63 5256 x 30 53 4246 x 20 43 32
Medidas americanas
Tubo mlerior Corona T b T bVarillas de perforación
Tipo 0 E _ 0 agujero ou u o
0 1 = 0 testigoexterior interior Rosca
Pesocónica
AQ 48,0 x 27,0 46,0 x 36,5 32,5 x 28,6 44,5 x 34,9 4 h" 4,6 kg/mBQ 60,0 x 36,4 57,2 x 46,0 42,9 x 38,1 55,6 x 46,0 3 h' 6,0 kg/mNQ 75,8 x 47,6 73,0 x 60,3 55,6 x 50,0 69,9 x 60,3 3 tí' 7.6 kg/mHQ 96,0 x 64,3 92,1 x 77,8 73,0 x 66,7 88,9 x 77,8 3 h" 11,5 kg/mPQ 122,6 x 85,0 117,5 x 103,2 95,2 x 88,9 114,3 x 103,2 3 h" 13,3 kg/m
FIGURA 2
TESTIGUERA WIRELINE Y CUADRO DE MEDIDAS
18
formaciones blandas que han de perforarse con lodo. Experienciasrealizadas en Stripa confinaron su mala capacidad de penetración
en rocas cristalinas duras. El sistema métrico estándar,
desarrollado en Escandinavia, utiliza un wire-line de pared
delgada. Su penetración es mayor, pero su uso actual está
limitado a profundidades máximas de 600-700 m. Una perforación
con diámetro nominal de 76 mm produciría un testigo de 47.6 mmo
con el estándar Q, y uno de 56 mm con el wire-líne métrico. La
gran ventaja de este método es la velocidad de avance al
disminuir los tiempos de maniobra. Otra ventaja estriba en la
estabilidad de la sarta. Entre los incovenientes hay que citar el
menor tamaño del testigo, el mayor costo de la corona que es más
ancha y, por fin, sus dificultades en perforar terrenos blandos
que tiendan a hincharse debido a que funciona mal cuando hay que
emplear lodos.
Los tiempos invertidos para perforar sondeos en una
roca cristalina dura mediante el sistema convencional y el
sistema métrico son prácticamente similares en sondeos del orden
de los 500 m.
Se han desarrollado otros tipos de barrenas
especiales de toma de testigos para hacer frente a problemas muy
concretos. Diseños con tres tubos han sido utilizados para
recoger testigos mediante wire-line en formaciones blandas, así
como barras presurizadas para mantener la muestra a la misma
presión de la formación durante la extracción. Estos tipos de
barras de testificación obtienen testigos de menor tamaño y
tienen capacidades de penetración notablemente menores que los
modelos utilizados habitualmente.
19
En algunos proyectos de prospección de minerales se han
tomado testigos de rocas cristalinas a profundidades que alcanzan
los 3000 m. Sin embargo, en trabajos de exploración normales
raramente se superan los 1500 m de profundidad.
2.3.2.- PERPORACION A ROTOPERCUSION CON AIRE A BAJA PRESION
En perforaciones a percusión se utiliza aire comprimido
para accionar un martillo de fondo, así como para extraer los
ripios del fondo y refrigerar la herramienta. En lugar del
martillo en fondo puede usarse también triconos estandares, y
añadir al aire aditivos espumantes, con lo que se amplia el campo
de aplicación del método.
Las velocidades de perforación habituales son del orden
de los 5 m/hora, alcanzando profundidades máximas en torno a los
150-200 m. Los diámetros de perforación son variables, los costes
son bajos y las máquinas tienen fácil movilidad. Empleando este
tipo de perforación no pueden tomarse testigos. Estos métodos
están limitados casi exclusivamente a la perforación de rocas
consolidadas o semiconsolidadas ya que en caso contrario se
pueden o bien originar grandes cavidades en el fondo o empastarse
la herramienta, perdiendo sus propiedades de corte.
Dentro del programa sueco, este tipo de sondeos tienenuna doble finalidad: (1) Comprobar y orientar zonas fracturadaspreviamente detectadas mediante estudios geológicos y geofísicos
de superficie; y (2) Observar el nivel piezométrico del aguasubterránea en la zonas altas del sustra'co rocoso.
Entre las ventajas del método cabe citar la velocidadde salida del,ripio, el que no dañan las formaciones permeables,
no contaminan los fluidos nativos de la formación, las barrenas
tienen una larga duración, durante la perforación se puede
20
estimar la permeabilidad (grosso modo) de las formaciones
atravesadas. Entre las desventajas hay que citar sus limitaciones
en cuanto a tipo de formación y el elevado costo de compra y
mantenimiento de compresores. En la Figura 3 adjunta se presenta
un análisis del campo de aplicación del método preparado por una
de las casas fabricantes: INGERSOLL-RAND.
2.3.3.- PERFORACION CON AIRE A ALTA PRESION ( Booster
Driiling)
Es una variante de la técnica de percusión en la que se
emplean presiones de aire considerablemente superiores. La
circulación de agua y ripios se mantiene mediante aire. En Suecia
este método ha sido ensayado hasta 500 m de profundidad con
diámetros de 165 mm, aunque es posible alcanzar los 1500 m con
diámetros mínimos de 140 mm.
Aún se necesitan más ensayos sobre rocas cristalinas.
La experiencia hasta el momento indica unos costes del 50% más
bajos que la perforación con toma de testigo.
Este método es de difícil aplicación a materiales
blandos debido a la alta presión de inyección del aire.
Sin embargo es también muy adecuado cuando se planean
ensayos de interferencia hidráulica a gran escala. Los grandes
diámetros obtenidos en la perforación con aire permiten la
instalación de bombas sumergidas de gran capacidad.
Existe abundante información técnica sobre estos
métodos a base de inyección de aire preparada por los
fabricantes, especialmente: Compair-Holman y la antes citada
Ingersoll-Rand. Puesto que se trata de un método de gran
aplicación en el estudio de rocas cristalinas de baja
GUTA PARA LA SELECCIOt! I?E METODO DE PERFORACIONTipos de Formacion
Orinen geológico> Igneas y Metamorficas Sedimentaria
Ejemplos ► Granito Cuarcita Caliza Arenisca Lutita Arcil).a Arena GravaBasalto Gneis Esquisto
Dureza ► De muy duro a duro De duro a blando No consolidada
Métodos deperforación
Perforación RotaryMartillo defondo
Con aire o espuma Lodo ►
Bocas de Tricono coinserto'de dientes carb no >carbono
Tricono con dientes acero
Diámetro Pequeño (4-8") Pequeño a mediano (6-12'')
Profund. Poco profundo (15-60 m) Poco profundn a profundo (15-300 m)
FIGURA 3
CAMPO DE APLICACION DE LA ROTOPERCUSION
22
permeabilidad, se adjunta como anexo alguna información técnica
de interés.
2.3.4.- PERFORACION ROTARY CON TRICONOS
Esta modalidad de perforación a rotación ampliamente
conocida en investigación minera y petrolera se utiliza cuando
ha do perforarse a grandes profundidades (varios miles de
metros). Con ella se alcanzan las mayores velocidades de
perforación en sondeos de diámetro grande. En Escandinavia se hallegado a perforar un sondeo en granito de 311 mm de diámetro,
alcanzándose velocidades entre 2,5-4 m/hora a 4000 m de
profundidad.
Constituye quizás el método de perforación más
utilizado, ofreciendo como principales ventajas las siguientes:
- Velocidad de perforación alta.
- Necesidades de tuberías durante la perforación muy bajas.
- Rápidez de montajes y traslados.
- Rápida instalación de tuberías y acabados.
- Gran profundidad de investigación.
Entre las desventajas cabe citar:
- Las máquinas de perforación pueden ser costosas.
- Se requiere un mantenimiento sofisticado.
- Las máquinas necesitan al menos dos personas.
- La toma de muestras de formación requiere un procedimiento
especial.
- El uso de los fluidos de perforación puede dañar las
formaciones.
23
- No pueden trabajar para condiciones extremas de
temperatura.
- El manejo de los fluidos de perforación requiere un
conocimiento adicional y experiencia.
24
2.4.- EVOLUCION FUTURA . PROBLEMAS A SOLUCIONAR.
El desarrollo de las técnicas de perforación con toma
de testigos corre normalmente a cargo de los fabricantes de
material de perforación y de las compañías de sondeos. No es
probable que las organizaciones que están interesadas en la
investigación del subsuelo realicen programas de desarrollo en
este campo. Sin embargo, sí puede ser de utilidad realizar
estudios sobre la selección de técnicas de perforación y su mejor
adaptación a los diferentes casos así como los efectos de la
peforación sobre la contaminación de muestras, etc.
Las labores de perforación suponen una parte importante
del coste total de una investigación geológica local. Por ello,
parece razonable ensayar diferentes métodos, comparar costes,
tiempos de perforación, recuperación en testigos y efectos
contaminantes, todo ello a diferentes profundidades de
investigación, y realizado con vistas a mejorar los sistemas de
selección.
Durante la perforación se emplea agua para refrigerar
la herramienta y circular los ripios hasta superficie. Sus
efectos sobre el entorno del sondeo pueden dividirse en dos
categorías: contaminación del agua subterránea que se desea
posteriormente estudiar y alteración de las propiedades
hidráulicas de las rocas.
El agua empleada durante la perforación contamina
fuertemente el agua subterránea en las zonas permeables del
sondeo. Para minimizar estos efectos deben aplicarse medidas
preventivas. Por ejemplo, la perforación de sondeos específicos
para suministar agua de similares características a la de
formación, que sin añadirle ningún tipo de aditivos, puede
emplearse como fluido de perforación.
25
También debe llevarse un registro muy exacto y
detallado de las pérdidas de fluido de perforación ocurridas en
cada tramo permeable a diferentes profundidades. Si el citado
fluido es "marcado" con un trazador que no sufra adsorción, será
posible posteriormente determinar la proporción de fluido de
perforación existente en el agua de la formación muestreada. Para
ello es necesario, como se ha dicho, llevar a cabo un exhaustivo
control de niveles en balsas, presiones, velocidades de avance,
etc.
Las zonas más contaminadas suelen ser como es natural
las permeables, en las cuales tiene especial interés la obtención
de muestras fiables que permitan determinar las condiciones
geoquímicas naturales. Los resultados de estos análisis son muy
importantes para obtener buenos resultados en la modelización
hidráulica y en la estimación del transporte de nucleidos. Para
obtener estos datos es fundamental una buena programación previa
de la perforación. Si se va a realizar un sondeo con
testificación para toma de muestras de agua, la perforación ha
de vigilarse estrechamente de manera que al entrar en una zona
permeable, pueda pararse la perforación para realizar la toma de
muestras.
La alteración de las propiedades hidráulicas de la roca
es más difícil de evitar. El uso de agua de la formación paraperforar puede reducir la precipitación causada por fluidos que
no están en equilibrio con la formación. Sin embargo, la
inyección de ripios generados durante la perforación dentro de
las fracturas, puede por si sola alterar las características
hidráulicas de la zona.
Una posible solución a los problemas puede ser la
utilización de técnicas de perforación con circulación inversa
mediante "air lifting" en la cual no se emplea fluido de
perforación externa ya que actua como tal el mismo agua de
26
formación que se extrae junto al ripio por el interior del
varillaje y no por el espacio anular. Esta metodología de
perforación es muy usada en E.E.U.U. en sondeos en los que el
principal objetivo es estudiar la calidad y composición del agua
de formación. Un requerimiento importante es que exista agua en
la formación. En la Figura 4 se presenta un esquema explicativo
de este sistema.
V(balsa )
2 x V( pozo)
FIGURA 4
PERFORACION A CIRCULACIONINVERSA CON AIRE Y ESQUEMAEXPLICATIVO.
Tubería de doble paso/Aire inyectado
3.- DISEÑO DE SONDEOS . DATOS BASICOS
Y FACTORES QUE LO CONDICIONAN
29
3.1.- DATOS BASICOS
Se puede definir el diseño de un sondeo como el proceso
por el cual se marcan las especificaciones en cuanto a
dimensiones y materiales que intervienen en el mismo.
Los datos básicos que fijan el diseño de un sondeo de
investigación son dos: las profundidades y los diámetros. Y
especialmente la profundidad final y el diámetro final del
sondeo. Todos los demás datos que acompañan y contituyen un
programa completo de sondeo y que se analizarán posteriormente
vienen definidos y subordinados a la profundidad final del mismo
y al último diámetro de perforación. Existe una excepción
relativa a esta regla: la naturaleza del fluido de perforaciónsuele depender más de los objetivos del sondeo y de laconstitución de los terrenos a investigar, aunque algunas de sus
características y sobre todo el consumo final vengan marcado por
el volumen de pozo (y por lo tanto profundidad y diámetro).
Aunque serán discutidos con mayor extensión enapartados posteriores, los factores que afectan o condicionan los
dos datos básicos citados son de diferente tipo. Mientras que laprofundidad viene fijada casi exclusivamente por la constitucióngeológica y las características hidrogeológicas de la zona
investigada, el diámetro final de perforación viene marcado por
una gran variedad de factores: a los citados geológicos e
hidrogeológicos se añaden otros relacionados con la finalidad
misma del sondeo, medida que hay que llevar a cabo en él y porlo tanto dimensiones de la instrumentación geofísica, de medida
de niveles, de muestreo de aguas o de ensayos.
El diseño de un sondeo ha de hacerse de manera que
permita el mayor número de medidas y ensayos posible para obtener
valores del mayor número de parámetros o características de las
30
formaciones atravesadas. Debe contemplar fundamentalmente, ademásde los ya citados datos básicos (profundidad y diámetro) lossiguientes puntos:
- Diámetros y materiales de entubación.
- Cementaciones.
- Ensayos y medidas a realizar, en sondeo y en testigos.- Acabado final del sondeo.
Con vistas a fijar todos los datos que constituyen el
diseño de un sondeo es conveniente anteriormente llevar a cabo
los siguientes pasos:
- Inspección del lugar de emplazamiento, con vistas a
identificar factores tales como accesos, obra civil
necesaria, disponibilidad de agua, centros urbanos próximos,
utilización actual del terreno, existencia de talleres,
disponibilidad de teléfono, etc.
- Recopilación de la información geológica, geofísica y
geoquímica que se ha utilizado para la ubicación del sondeo.
- Realización de una previsión de la litología de las
formaciones a atravesar. Clasificación de las mismas en
cuanto a dureza, fracturación, permeabilidad, etc.
- Análisis de los partes de perforación de sondeos realizados
en la zona para estudio de los problemas originados, avances
producidos, pérdidas de fluido, etc.
- Revisión de la metodología e instrumentación de los ensayos
y medidas a realizar sobre testigos y en el sondeo.
31
3.2.- PROGRAMA DE PERFORACION. FACTORES QUE MARCAN EL DISEÑO
DEL SONDEO.
Con todos los datos e informes expuestos en el apartado
anterior se estará en condiciones de fijar un programa de
perforación, que es el documento básico a utilizar en la
ejecución del sondeo. Este programa, que es la expresión del
diseño conceptual del sondeo, constituye un verdadero proyecto
del mismo, y debe contemplar al menos los siguientes puntos:
1.- Esquema de profundidades y diámetros de perforación.
2.- Corte litoestratigráfico previsto.
3.- Programa de entubaciones (profundidades y diámetros de
las mismas).
4.- Programa de cementaciones.
5.- Estudio y elaboración de un programa de lodos adecuado
a la geología prevista y objetivo del sondeo.
6.- Programa de diagrafías a realizar en las diferentes
fases de la perforación.
7.- Programa de control y seguimiento de perforación,
geología y lodos. Recogida de testigos.
8.- Programa de ensayos y pruebas en sondeo y sobre
testigos.
9.- Acabado final y abandono de sondeo.
10.- Selección del método de perforación más adecuado a los
fines del sondeo y de la máquina que puede realizarlo.
Como ya se ha citado con anterioridad son muy diversos
32
los factores que afectan al diseño del sondeo y selección del
método y máquina de perforación. Es difícil concretar en papel
escrito lo que muchas veces es producto de una larga experiencia
de perforadores. No obstante a continuación se presentan algunos
comentarios que deben servir de ayuda a la hora de acometer esta
tarea.
3.2.1.- FACTORES GEOLOGICOS
La geología de la zona que se quiere investigar influye
especialmente en el diseño de los sondeos de investigación y
selección del método de perforación.
En principio va a definir la profundidad de
investigación deseada y ello ya supone una preselección en los
equipos de perforación que pueden realizar el sondeo.
Generalmente los sondeos de investigación en una zona (al menos
el primero de ellos) debe perforar en toda su dimensión (espesor
o potencia) la masa de roca que se desea caracterizar.
Es importante por su incidencia en la perforación laexistencia de grandes fracturas o zonas de cavernas en las capassuperiores ya que atravesarlas puede suponer una serio problema
de perforación que exigirá reducciones de diámetros extras.
La constitución litológica de la roca estudiada esasimismo el factor condicionante que define el acabado delsondeo. En rocas consolidadas puede dejarse un acabado en pozoabierto que no es posible en rocas menos consolidadas. En zonasde arenas que se desee testificar y muestrear es necesario un
acabado con empaquetadura de gravas. Otros terrenos exigen
sólamente la colocación de filtros sin empaquetadura.
Otras incidencias importantes de la litología tiene
33
lugar en la selección de las herramientas de perforación o
triconos, así como la selección del programa de lodos. La
selección de triconos se realiza siempre en base a los datos
geológicos disponibles y siguiendo unos criterios muy
normalizados de clasificación. En los textos citados en el
capítulo anterior referentes a procedimientos y técnicas de
perforación se presentan abundante información respecto a este
tema. Como norma general, cuanto más blando son los terrenos hay
que utilizar herramientas con dientes más largos. Para casos de
terrenos muy duros hay que seleccionar triconos de insertos. La
experiencia de Stripa (Suecia) indica el excelente resultado de
los triconos de inserto de carburo de tungsteno en la perforación
de granitos.
Dentro de las formaciones poco porosas, la metodología
para realizar perforaciones de investigación cambia en relación
a la dureza de la formación propiamente dicha. No se utiliza elmismo sistema para perforar un granito inalterado que unas
arcillas con tendencia a la expansión.
Se puede en general distinguir entre terrenos duros yterrenos blandos. Si se desea testigo continuo en el caso deterrenos duros se podría perforar todo el intervalo (ejem. 1500m.) utilizando un sistema de wireline, mientras que en terrenosblandos se puede recurrir al sistema de testigo convencional ycuando el terreno lo aconseje o permita se podría cambiar alsistema wireline.
Si se perfora en roca dura poco porosa, se podríaincluso realizar el sondeo completo con un sólo diámetrodependiendo de las pruebas a realizar en el mismo. La ventaja deeste sistema (wireline), como ya se ha comentado, es que ahorraun número elevado de maniobras, ya que sólo es necesario extraerla sarta cuando haya que cambiar la corona por agotamiento.
34
Como las baterias wireline tienen muy poco espacio
anular entre tubo exterior e interior no se puede utilizar un
lodo que alcance 40 segundos de viscosidad. Se utiliza
generalmente en nuestro pais como fluido de perforación agua con
un 3% de taladrina, que mejora no sólo el avance, sino que además
alarga ostensiblemente la duración de la corona.
Con el sistema wireline y con una sonda capaz de llegar
a alcanzar grandes profundidades se puede finalizar el sondeo con
un diámetro BQ (60 mm), con el cual se puede obtener testigos de
36,5 mm de diámetro.
Un ejemplo de perforación a 1500 metros con wireline
podría ser:
Profundidad Batería o sondeo e testigo
0-400 m. PQ 122,5 mm. 85 mm.
400-800 m. HQ 96,6 mm. 63,5 mm.
800-1200 m. NQ 75,7 mm. 47,6 mm.
1200-1500 m. BQ 60,0 mm. 36,5 mm.
La bomba a emplear podría requerir caudales de 132 1/m
a 35 Kg/cm2.
El sistema de entubado puede hacerse utilizando como
tubería de revestimiento el mismo varillaje wireline empleado en
cada fase. Es conveniente al bajar el varillaje/tubería grafitar
el exterior del mismo, en cualquiera de las fases, al objeto de
facilitar su ulterior recuperación.
Cuando se trata de un granito excesivamente duro a
veces es más conveniente recurrir al sistema convencional,
utilizando una bateria tipo T, cuya corona tiene menos sección
de corte y por lo tanto avanza mucho mejor, que una corona
wireline.
35
En el caso de terreno poco poroso y de dureza análogaa las arcillas, no es conveniente utilizar el sistema wireliney es mejor el sistema convencional. Para el sistema convencionales necesario utilizar un lodo con viscosidades que lleguen aalcanzar valores de 40/50 segundos lo que se puede conseguir conbaterías tipo K-3 que poseen un mayor espacio anular entre latubería exterior e interior.
El varillaje empleado en el sistema convencional es de
50 ó 60 mm de diámetro. Para un sondeo profundo, es recomendable
empezar a perforar con una corona de 146 mm de diámetro para
entubar en 143x134 mme, después se continuaría en 131 mm para
entubar en 128x119 mme, y así sucesivamente hasta terminar en 36
mme.
Las bombas a utilizar con el sistema convencional son
las mismas que para wireline, teniendo en cuenta que no debe
utilizarse viscosidades inferiores a 40/45.
3.2.2.- OBJETIVOS DE INVESTIGACION . INSTRUMENTACION.
Este segundo grupo de factores ligados a las
operaciones que se desea llevar a cabo en el sondeo inciden
especialmente en los diámetros de perforación. Fundamentalmente
existen cuatro tipos de equipos de medidas o ensayos a
considerar: registros geofísicos, testificadores, medidores de
presión o nivel y equipos de muestreos.
Los registros geofísicos se suelen realizar a pozo
abierto, por lo que incidirán o limitarán el diámetro de
perforación. Permiten obtener abundante información litológica
e hidrogeológica. Hoy día existen y está generalizado su uso,
equipos con un diámetro máximo de 2", es decir 50 mm. Puesto que
la mayoría de los métodos de perforación acaban los sondeos en
36
diámetros mayores no plantea generalmente problemas.
A veces es importante poder realizar registros consondeos entubados. En este caso hay que estudiar detenidamente
los materiales de entubación y la existencia de zonas cementadas
en dicha tubería.
Los ensayos para medidas de características hidráulicas
de masas de rocas poco permeáhles , requieren generalmente laextracción o inyección de caudales relativamente bajos por lo que
no suele necesitarse diámetros muy grandes. La experiencia
muestra que en sondeos en terrenos duros y consolidados eldiámetro óptimo para llevar a cabo "packer test" es de 4
pulgadas. A veces es posible llegar a realizarlos en 2 pulgadas.
En zonas fracturadas, en donde la conductividad
hidráulica es mayor, para que los resultados de los ensayos
tengan validez es necesario la movilización de caudales más
importantes por lo que sólo es posible con instalación de bombas
que requieren ya diámetros de perforación de al menos 6 pulgadas.
El registro de niveles piezométricos o presiones en
sondeos se puede llevar a cabo con una gran variedad de
instrumentos: a) transductores de presión, con diámetros menores
de 3/4 de pulgada; b) sondas eléctricas con diámetros de 1/2-3/4
de pulgada; c) flotadores, recomendados solamente para sondeos
de más de 6 pulgadas de diámetro; d) tubo con gas a presión
(generalmente nitrógeno) que requieren diámetros de 1/2 pulgada.
Finalmente los instrumentos para muestreo de aguas, con
una gran variedad de tipos, suelen estar disponibles en diámetros
inferiores a 2 pulgadas, inclusive los dispositivos que necesitan
bombeo.
38
entre la presión ejercida por el fluido de perforación y la
presión del agua del almacén determina el factor de
seguridad en el control de ingreso de fluidos al pozo, en
el caso de formaciones poco permeables un exceso en la
densidad puede enmascarar y dañar los acuíferos por la
posible perdida de lodo hacia la formación: También tiene
relación directa en la prevención del derrumbamiento de las
paredes del pozo al atravesar formaciones no consolidadas,
tipo arcillas expandidas o arenas.
Viscosidad . Es la resistencia que ofrece el fluido a se
bombeado o a fluir. Para extraer del pozo los ripios
producidos durante la perforación , es necesario contar con
un límite mínimo de viscosidad para la velocidad de
circulación del lodo.
Filtrado . Representa la habilidad de los componentes sólidos
del lodo para formar una costra delgada y de baja
permeabilidad en las paredes del sondeo. Cuanto más baja sea
la permeabilidad de la formación, la costra del filtrado
debe ser más delgada y menor el volumen de filtrado del
lodo.
pH. El grado de acidez o alcalinidad del lodo es indicado
por la concentración del ión hidrógeno, que se expresa
comunmente en terminos de pH. La medida de pH se realiza
como una ayuda en la determinación del control químico del
lodo, así como indicador de sustancias contaminantes en el
lodo, tales como cemento, yeso, etc.
Porcentaje de arena . La determinación periódica del
contenido de arena es necesaria , porque una cantidad
excesiva podría causar la deposición de una costra de poca
consistencia y un filtrado muy alto. Por otra parte, la
excesiva cantidad de arena, podría también interferir con
las operaciones de perforación. Un contenido alto de arena
39
puede causar daño de abrasion a los mecanismos de la bomba
y sus conexiones.
Pérdida de circulación del lodo durante la perforación . La
pérdida depende de la porosidad y la competencia de laformación. En las formaciones de baja permeabilidad y en
zonas fracturadas se puede apreciar pérdidas parciales en
el lodo.
Un buen lodo de perforación tiene aproximadamente las
características siguientes:
- Densidad promedio 1,2
- Viscosidad de 40 a 120 s.
- Costra menor de 5 mm.
- Contenido en arena menor de 2,5%.
Para las formaciones de baja permeabilidad tales como
sales, arcillas, granitos, etc. se emplean distintos tipos de
lodo de perforación.
La perforación de una formación de sal común se puede
realizar con un lodo de petróleo que resulta muy caro ycontaminante o un lodo saturado llamado emulsión inversa.
En el caso de perforar primero sal común y luego
silvinita o carnalita habría también que utilizar un lodo de base
salina. Para la sal común hay que saturar el agua con sal hasta
300 gr/1 y después añadir atapulgita y otros productos. Para la
carnalita y silvinita habría que saturar el lodo sin adicionar
cloruro sódico puesto que se produciría una precipitación de
potasio y magnesio. Para obtener la saturación deseada se puede
añadir cloruro magnésico hasta alcanzar 329 Beaume.
Cuando se está perforando con un lodo normal y se
cortan capas de sal se produce un aumento de la viscosidad y
39
puede causar daño de abrasion a los mecanismos de la bomba
y sus conexiones.
Pérdida de circulación del lodo durante la perforación . La
pérdida depende de la porosidad y la competencia de la
formación . En las formaciones de baja permeabilidad y en
zonas fracturadas se puede apreciar pérdidas parciales en
el lodo.
Un buen lodo de perforación tiene aproximadamente las
características siguientes:
- Densidad promedio 1,2
- Viscosidad de 40 a 120 s.
- Costra menor de 5 mm.
- Contenido en arena menor de 2,5 % .
Para las formaciones de baja permeabilidad tales como
sales, arcillas , granitos , etc. se emplean distintos tipos de
lodo de perforación.
La perforación de una formación de sal común se puederealizar con un lodo de petróleo que resulta muy caro ycontaminante o un lodo saturado llamado emulsión inversa.
En el caso de perforar primero sal común y luego
silvinita o carnalita habría también que utilizar un lodo de base
salina. Para la sal común hay que saturar el agua con sal hasta
300 gr / 1 y después añadir atapulgita y otros productos . Para la
carnalita y silvinita habría que saturar el lodo sin adicionar
cloruro sódico puesto que se produciría una precipitación de
potasio y magnesio . Para obtener la saturación deseada se puede
añadir cloruro magnésico hasta alcanzar 324 Beaume.
Cuando se está perforando con un lodo normal y se
cortan capas de sal se produce un aumento de la viscosidad y
40
consiguiente aumento de resistencia del gel, una deshidratación
de las partículas con aglomeración y precipitaciones de arcilla,
desapareciendo la suspensión propiamente dicha y destruyendose
el lodo.
La contaminación salina es pues desastrosa para el
sistema y hay que acudir a su rectificación tan pronto como se
presenten los síntomas antes de que se produzca la
deshidratación. Como solución de emergencia se puede añadir
quebracho en proporciones elevadas aunque no resuelve totalmente
los problemas. También se pueden añadir coloides orgánicos que
protegen las partículas arcillosas con el agua incorporada. El
almidón es un producto muy utilizado.
En la perforación de arcillas y pizarras se pueden
producir problemas por cerramientos del sondeo, desprendimiento,
desintegración hídrica, viscosidad y espesamiento excesivo. La
forma de solucionar estos problemas sería reducir la viscosidad
y espesamiento del lodo y reducir el regimen de filtración para
evitar la filtración hídrica o el desprendimiento.
En la perforación de rocas duras se pueden producir
problemas en la extracción de los ripios de fondo, para
solucionarlos se intenta mantener el contenido coloidal lo
bastante alto para obtener espesamientos y viscosidades
apropiadas para extraer los ripios y evitar la sedimentación.
Además es conveniente mantener una velocidad suficiente en el
espacio anular.
3.3.2.- LODOS EN LA PERFORACION CON AIRE
Como ya se ha citado, en el estudio de rocas de baja
permeabilidad muchos pozos de investigación se perforan con aire
debido a la simplicidad y eficacia de los sistemas de aire, al
41
incremento en el número de las máquinas de rotación concompresores de aire, así como a las propiedades favorables en laconservación de la calidad de las muestras de agua.
Con este tipo de perforación la función del lodo la
asume el aire, siendo por lo tanto importante el sistema de
producción de aire y sus especificaciones: caudal y presión.
Los compresores utilizados en los sondeos de
investigación para agua son de tipo pistón y tornillo-helicoidal.
Los de tipo pistón producen presiones mayores, normalmente no son
fabricados para trabajar hasta una presión de 20 bares. En caso
de que la cantidad de volumen de aire producido no sea suficiente
se emplean dos compresores en paralelo, la conexión en serie
produciría un incremento en la presión. Este aumento de presión
favorece un aumento en la profundidad de investigación.
Una manera simple de saber si existe bastante.aire para
remover los ripios eficazmente es medir el tiempo necesario para
limpiar el pozo una vez que se para la perforación.
Existen varias opciones cuando es utilizado el aire
como fluido de perforación:
- Aire solo.
- Mezcla de aire con una pequeña cantidad de agua.
- Mezcla de aire con una pequeña cantidad de agua y un
surfactante.
- Aire y espuma.
- Aire y espuma con un polímero de alto peso molecular o
bentonita.
- Lodos aireados a base a agua con algo de aire.
En la Tabla 1 siguiente se puede ver las cantidades
mínimas de aire requeridas para la perforación.
TABLA 1
VOLUMEN DE AIRE NECESARIO SEGUN DIMENSIONES DEL SONDEO
DIAME`I'RODE SONDEO(pulgadas)
VARILLAJE
(pulgadas)
PROFUNDIDAD Y VOLUMEN DE AIRE NECESARIO(pies cúbicos por minuto)
500, 1000 1500 2000 3000 4000
4-3/4 2-7/8 253 278 303 328 377 4272-3/8 293 315 338 360 405 450
6-1/4 3-1/2 461 493 524 557 620 6842-7/8 522 551 579 608 665 723
6-3/4 3-1/2 568 601 634 667 733 7997-3/8 3-1/2 710 745 780 815 885 9557-7/8 4-1/2 711 752 794 836 918 1000
3-1/2 834 870 906 943 1015 10888-3/4 5 873 920 966 1013 1106 1199
4-1/2 946 990 1033 1077 1164 12523-1/2 1070 1109 1147 1186 1263 1341
9 5 945 992 1039 1086 1181 12754-1/2 1019 1063 1107 1152 1240 13293-1/2 1142 1182 1221 1261 1340 1419
9-7/8 5-1/2 1131 1183 1235 1287 1391 14955 1212 1261 1311 1360 1459 15574-1/2 1286 1333 1379 1426 1519 1613
11 6-5/8 1299 1361 1423 1485 1609 17335-1/2 1511 1566 1621 1676 1786 18964-1/2 1666 1717 1767 1818 1919 2020
12-1/4 6-5/8 1765 1830 1895 1960 2090 22205-1/2 1977 2037 2096 2156 2275 23944-1/2 2134 2190 2245 2301 2412 2523
15 6-5/8 2980 3056 3131 3207 3358 35095-1/2 3195 3267 3338 3410 3553 36964-1/2 3353 3422 3490 3559 3696 3833
17-1/2 6-5/8 4297 4386 4474 4563 4740 49175-1/2 4513 4599 4684 4770 4941 51124-112 4671 4754 4837 4920 5086 5252
43
A título orientativo se presenta a continuación la
Tabla 2 de problemas que se suelen presentar en la perforación
con aire ligados al fluido de perforación, así como su motivo y
correcciones más adecuadas.
3.3.3.- ADITIVOS
Para los sondeos de investigación se han estadodesarrollando nuevos aditivos continuamente, los cuales poseen
nombres comerciales distintos dados por las compañías defabricación y que gran parte de ellos presentan la mismacomposición.
Para los sondeos de investigación de rocas pocopermeables se siguen ciertas reglas dependiendo del tipoparticular de fluido de perforación utilizado.
En la siguiente Tabla n4 3 se pueden ver los aditivostípicos y sus concentraciones.
TABLA 2
PROBLEMAS HABITUALES EN LA PERFORACION CON AIRE
PROBLEMA MOTIVOS CORRECCION
El aire sale libre El aire rompe la Aumentar lasin mezcla de mezcla . inyección deespuma. liquido o
disminuir la deaire.
Espuma fina y Posible entrada de Aumentar laaguada . agua de formación . inyección de aire
y líquido eincrementar elporcentaje delproducto espumoso.
Caida rápida de Rotura de la mezcla Aumentar lapresión. aire-espuma . inyección de
líquido odisminuir la deaire.
Aumento lento Aumento en la Aumentar lagradual de la cantidad de ripio o inyección de aire.presión. fluido de formación
Rápido aumento de Formación de un Parar lapresión. tapón o un puente perforación e
alrededor del intentarvarillaje. reestablecer la
circulaciónmoviendo elvarillaje.
TABLA 3
ADITIVOS MAS COMUNES A LOS LODOS DE PERFORACION
FLUIDO ADITIVO VELOCIDADBASE CONCENTRACION VISCOSIDAD ANULAR OBSERVACIONES
ft/min.
Agua Ninguna 26±0,5 100-120 . Para peforacionesnormales ( arenisca,marga , arcilla)
Agua Arcilla(Bentonita)15-25 lb /100 gal 35 - 55 80-120 . Para condicones
normales deperforación (arena,arcilla, marga).
25-40 lb/100 ggai. 55-70 80-120 . Para formacionespoco consolidadas.
35-45 lb/100 gal 65-75 80-120 . Para pérdidasexcesivas defluido.
Agua Polímero4.0 lb/100 gal 35-55 80-120. . Para condiciones
normales.6.1 lb/100 gal 65-75 80-120 . Para formaciones
poco consolidadas.6.5 lb/100 gal 75-85 80-120 . Para pérdidas ex-
cesivas de fluido.
Aire Ninguna 3000-600
Aire Agua 3000-50000.2-2 gpm
Aire Surfactante/agua 50-1000 . Para condiciones1,2 qt/ 100 gal buenas , pequeño(0,2-0,5% sur- flujo de agua,factante) formaciones duras y
medias.. Para grandes'diámetros y pozos
2-3 qt/100 gal profundos excelente(0,5-0,75 sur- limpieza de pozo.factante) . Para
perforaciones3-4 qt/100 gal difíciles,(0.7-1,0 surfac- profundas, grandestante) diámetros,
formacionespatentes, grandesfijos de agua.
Aire Surfactante/po - 50-100 Para perforacioneslímero agua difíciles,3-8 qt/100 gal profundas, grandes0,7-2% diámetros, pérdidassurfactante de circulación,3-6 lb formaciones conpolímero/100 gal mucho agua.
46
3.4.- PROGRAMA DE ENTUBACIONES
Las entubaciones se utilizan en los sondeos de
investigación, fundamentalmente para dos fines:
- Mantener las paredes evitando hundimientos.
- Cortar pérdidas de agua en fracturas y zonas
muy permeables.
Generalmente se suele realizar una entubación de
carácter telescópico.
En sondeos de investigación no suele requerirse
especificaciones especiales a las tuberías de revestimiento ya
que si están cementadas en su base cumplen con sus objetivos
señalados más arriba.
En la perforación a testigo continuo la misma tubería
de perforación que sustituye al varillaje puede actuar derevestimiento, aunque a veces puede dar lugar a pérdidas o
abandonos de tubería en el sondeo debido a las dificultades derecuperación posterior.
Los tubos pueden tener roscas a derechas o roscas aizquierda. Los perforadores prefieren el segundo tipo de rosca
ya que el primero corre peligro de desenroscarse en el interior
del sondeo.
La colocación de tuberías en el sondeo requiere algunasoperaciones especiales de comprobación y control ya que esfactible que con el manejo en el campo los tubos lleguen adeformarse, impidiendo posteriormente el paso de la herramienta
en su interior.
47
En las especificaciones de tuberías de revestimientohay que marcar el diámetro nominal o exterior y el peso o espesorde la tubería pues ello marcará el diámetro interior que será elque limite el tricono o herramienta a introducir.
En sondeos muy profundos, es conveniente adaptarse ala serie de casing API y especificar grado o tipo de aceroexigido. La garantía que ofrece este tipo de tubería justificasu relativo mayor coste, si se tiene en cuenta las pérdidas quese originan si antes de concluir la investigación se produce uncolapso dentro del sondeo.
Otro aspecto diferente y más importante en los sondeosde investigación es la tubería de acabado final del sondeo, quedepende fundamentalmente del uso futuro del sondeo, del entornohidrogeológico y de los registros que se quieren llevar a cabo.
Muchos sondeos son entubados con tubería y filtros de2 pulgadas pero generalmente el tamaño varía hasta 8 pulgadas dediámetro.
Para sondeos poco profundos o bien que solo se usenpara medir niveles se emplean diámetros de entubación de filtrosde 2 pulgadas. Sondeos más profundos en donde se pueden realizaralgún tipo de prueba de bombeo o investigaciones geofísicas, sonentubados con filtros de 4 pulgadas de diámetro.
Las muestras de agua que se pueden tomar de un sondeopiezométrico que no hay sido desarrollado suficientementemediante bombeo son poco representativas.
Las rejillas utilizadas para estos sondeos deben tenerlas siguientes características:
- Deben ser construidas de material inerte al agua de
48
formación.
- Deben tener abertura de paso suficiente para una
recuperación rápida de niveles.
Deben retener las posibles entradas de elementos finos
que puedan obturar el sondeo.
La selección de los materiales de filtro debe ser
realizada con cuidado ya que muchos filtros o tuberías de
materiales tales PVC, acero al carbono e incluso acero inoxidable
pueden reaccionar con el agua subterránea, produciendo datos
erróneos de la calidad del agua.
En la Tabla 4 se pueden ver las ventajas y desventajas
de los distintos materiales, siendo el Teflon el material más
inerte pero con un costo elevado. El PVC puede ser apropiado a
menos que existan elementos químicos orgánicos en el agua
subterránea. Metales relativamente inertes tales como los aceros
inoxidables 304 ó 316 no son comunes para aguas subterráneas.
Los filtros utilizados para la observación en los
sondeos piezométricos, deben tener un área de abertura que se
aproxime a la porosidad natural del terreno, minimizando las
pérdidas de carga y tiempo de muestreo. Los métodos de muestreo
requieren que un agua para muestreo sea tomada solo después de
3 a 10 veces que el volumen del pozo hay sido bombeado.
TABLA 4
TIPOS DE TUBERIA
TIPO VENTAJAS DESVENTAJAS
PVC . Poco peso. . Débil y menos rígido, más. Excelente resistencia sensible a la temperaturaquímica a alcoholes, que los materialesalcalis, hidrocarburos, metálicos.etc. . Puede reaccionar y dejar. Buena resistencia química algunos constituyentes ena ácidos minerales fuertes el agua subterránea.y ácidos de oxidación . Puede reaccionar conconcentrados . algunos constituyentes del
agua subterránea.
Polipropileno . Poco peso . . Débil, menos rígido y más. Excelente resistencia a sensible a la temperaturaácidos minerales . que los materiales. Buena resistencia a metálicos.alcoholes, alcalís, etc. . Puede reaccionar y dejar. Buena resistencia a algunos constituyentes enpetróleos. el agua subterránea.. Débil resistencia química . Difícilmente mecanizablea concentrados de ácidos de y no se le pueden haceroxidación e hidrocarburos rajas para filtración.aromáticos.. Bajo precio comparado conel acero inoxidable y elTeflon.
Teflon . Poco peso. . Menores resistenciasResistencia a los golpes. tensiles que otros
. Muy resistente a los plásticos.ataques químicos. . Más caro que otros
plásticos e incluso que elacero inoxidable.
Acero suave . Fuerte, rígido , no . Más pesado que lospresenta problemas a las plásticos.variaciones de temperatura. . Puede reaccionar y dejar
Fácil disponibilidad . algunos constituyentes enBajo precio comparado con el agua subterránea.
el Teflon y el acero . No es tan resistenteinoxidable . químicamente como el acero
inoxidable.
Acero . Muy resistente a distinto . Más pesado que losinoxidable rango de temperaturas plásticos.
. Excelente resistencia a . Puede corroerse y dejarla corrosión y oxidación . cromo en aguas muy ácidas.. Fácil disponibilidad . . Puede actuar como un. Moderado precio. catalizador en algunas
reacciones orgánicas.. Los filtros son de preciomás elevado que los deplástico.
4.- EJECUCION DE SONDEOS DE INVESTIGACION.
NORMAS DE CONTROL.
51
4.1.- ESQUEMA DE TRABAJO EN UN SONDEO DE INVESTIGACION
Para -la ejecución de un sondeo o sondeos para lainvestigación de rocas poco permeables, deben de contemplarse lassiguientes tres etapas que serán en mayor o menor medidadesarrolladas en función de la importancia del trabajo.
1a.- Antes de iniciarse la perforación.
. Realización del anteproyecto del sondeo o sondeos.
. Definición de empresas perforadoras, servicios y
materiales, análisis de ofertas y ajuste definitivo delproyecto del sondeo.
. Contratación de empresas.
24.- Durante la perforación.
. Desarrollo de la perforación, cementaciones, lodos,
diagrafías, etc.
. Control técnico de los mismos (perforación, geología,lodos).
Ensayos y pruebas.
. Informes.
3A.- Posterior a la perforación.
Trabajos orientados al mejor conocimiento de las rocas
poco permeables (pruebas).
. Trabajos de mantenimiento de los posibles acuíferos a lo
largo del tiempo.
En el esquema adjunto quedan reflejados en forma
sintetizada los distintos trabajos en las tres etapas.
CAMPAÑA SONDEOS INVESTIGACION DEROCAS POCO PROFUNDAS
ANTERIOR A LA PERFORACION
Anteproyecto Estudio de documentos existente
-41Definición de empresas de servicios
Definición de materiales específicos
Peticiones de ofertas
Valoraciones
Contratos con empresas especializadas-
Recepción de material
Informes provisionales
DURANTE LA PERFORACION
POSTERIOR A LA PERFORACION
Elección de emplazamiento
Definición de la columna técnicade perforación y acabado
Estudio técnico-económico de lostrabajos de perforación
Estudio de materiales para la ejecución del sondeo
. Dimensionamiento de la abra civil
Preparación de documentos adninistrativos , colegios,
Programas de perforación
Programas de entubación
Programas de lodos
Programas de diagrafias
Programas de pruebas y ensayos
Obra civil, supervisión de las características dela misma , plataforma , balsas , antepozo, etc.
Perforación , entubación , cementación , lodos, etc.
Control de perforación
Control geológico
Control de lodos
Control de operaciones especiales Entubaciones
Cementaciones
Diagraflas
Estimulaciones
Acabado de pozo
INFORMES FINALES
Control e interpretación de ensayosde producción
Interpretación mediante las diagráfías de las características de losalmacenes e impermeables
Determinación de las caracterist icas hidráulicas del acuífero ( peareabilidad, tranamisividad. etc.)
Análisis químicos de agua, gas y materias en suspensión
ESQUEMA DE TRABAJO EN UN SONDEO DE INVESTIGACION
53
4.2.- CONTROL DE PERFORACION
El desempeño de la función de control y dirección de
la empresa perforadora es la base del buen funcionamiento y
eficacia de la construcción de sondeos de investigación.
Un buen trabajo en este sentido significa, no solo
realizar un buen sondeo, sino también, al menor costo posible,
haciendo factible y optimizando la relación calidad-precio.
Los objetivos fundamentales del control de perforación
son:
- Verificar al detalle la facturación realizada por la empresa
contratista.
- Seguimiento de las condiciones técnicas del sondeo, que
permita en todo momento la toma de decisiones en la marcha
diaria de la perforación.
- Garantizar y dar las reglas fundamentales que eviten averíasdurante la perforación y hacer que el sondeo se realicesegún el programa inicial previsto.
Es muy importante que la persona que realice el controlde perforación tenga amplia experiencia en la realización desondeos y a ser posible en la zona de trabajo.
Aunque hay sondeos que al estar contratados por metrocomo se expone en el próximo capítulo, no necesitan un control
tan estricto, siempre es conveniente hacerlo y la experienciademuestra que a largo plazo es más económico.
Se deberá llevar a cabo un riguroso y continuo controlde la empresa perforadora. Para alcanzar los objetivos se deben
54
tomar toda suerte de medidas, habituales en este tipo de sondeos,
entre los que cabe citar, como más importantes:
- Al montarse la torre, se controlarán los materiales de la
misma así como bombas, varillajes, lastrabarrenas, elementos
de pesca y demás componentes del equipo.
- Debe controlarse y acopiarse la reserva necesaria de agua
y productos de lodo con anterioridad a iniciar la
perforación.
- Se controlará, asimismo y si es necesario, el montaje de la
cabeza de seguridad contra erupciones, inspeccionando las
válvulas de seguridad y las cabezas de cementación,
efectuando pruebas de presión para evitar que el cementoretroceda.
- Durante la realización del sondeo, se controlarán los
parámetros del régimen de perforación según las indicaciones
de los aparatos de medición. Durante la realización de todos
los trabajos en el pozo debe garantizarse la observación y
detección de posibles complicaciones y la adopción de
medidas rápidas para eliminarlas.
- Se podrá ir cambiando el tipo de herramienta según el avance
y tipo de formación que se encuentre, la cual podría variar
de la establecida en las previsiones.
- En caso de paradas se dictarán normas de mantenimiento
adecuadas, a fin de evitar daños innecesarios..
- Se controlarán las operaciones de descenso-elevación y
enrosque de varillaje y tuberías, para la seguridad del pozo
y la velocidad de perforación.
- Se supervisarán todas las entubaciones, señalando la
profundidad de las zapatas, válvulas de retención, anillo
de choque y centralizadores.
55
- Se controlará periódicamente la desviación del pozo con losinstrumentos necesarios y en caso de producirse grandesdesvios, se tomarán las medidas necesarias para alcanzar laverticalidad en la perforación.
Este seguimiento lleva consigo la elaboración diariade partes de perforación, consumo de materiales, avances,
características técnicas: peso sobre barrenas y velocidad derotación, etc. Todos estos partes diarios se deben resumir
quincenalmente en un estado de avance del sondeo y previsión para
la siguiente quincena.
56
4.3.- CONTROL GEOLOGICO . MASTER LOG.
Tiene como finalidad el conocimiento preciso de las
formaciones geológicas atravesadas durante la perforación, así
como la selección de las zonas permeables e impermeables de forma
que con la ayuda de las diagrafías permita programar
posteriormente los tramos a ensayar.
Será necesario llevar un control detallado y contínuo
del ripio extraído en el sondeo, siguiendo las normas habituales
de sondeos de investigación profundos. Este control requiere
estar a pie de sonda mientras se está perforando de manera que
si se perforan 24 horas debe existir control geológico las 24
horas.
Asimismo, el control geológico lleva consigo la
interpretación de las diagrafías en campo, con objeto de marcar
en el mismo momento las zonas que se van a someter a ensayos.
Dada la importancia y trascendencia de esta labor en
el resultado final del sondeo, se considera imprescindible una
amplia experiencia en este tipo de trabajo y un conocimiento
contrastado de las formaciones existentes en la zona.
El control geológico exige mantener al día los datos
registrados en el Master Log (figura 5) que es el documento base
de la perforación.
Estos datos son fundamentalmente:
- Datos de identificación del sondeo.
- Datos de características técnicas de la perforación.
Características del lodo (densidad, viscosidad, filtrado
y temperatura).
FIGURA 5
MASTER LOG
Sondeo Hoja n4
COLUMNA GENERAL Area -Permiso- Campo -Provincia -País Profundidad de m a m
Contratista trabajos geológicos. Coordenadas XY:
Fechas
Operadores del contratista : Elevaciones :Suelo
Cota de referencia :KB: RT:
Escala
Geólogo del pozo
L 00 0.5
W - Peso (q /cm 3)V - Viscosidad (s )F - Filtrado (m11FC- Torta de todo5 - SalinidadRin- ResistividadRmt- Resistividad filtrado
BARRENASNB - Bar re na nuevaRRB- Batí ena usada08 - Barrena de diamantesTB - ToninaC13 - Corona sacatestigos0CS-Corona de diamantesT - Peso sobet barrena (t )r/r*an- Rsvolucíones por minuto
U111LL
LODOS zw
PESO - 101
1.1 1.. 1.0 le 1
VISCOSIDAD-----
m M o >• 1I0
FILIRAOO ---_-
Wo
I/Iot
Arcilla
Limolitas
Arcilla arenosa
Arenisca
Conglomerado
Margas
Esquistos
Cuarcitas
VELOCIDAD de
fE RFORACIONiwrn ul .. rrrl.lr.
100 fes lee )00.1
L 1 T O L O G I A
Fpií� Caliza
Cal. orcillesa
Cal. biocldstica
Cal. oolitlca
Col. cori cc it al
EF-B Calizo- dolomía
[__9 Dnlomía
U-J-53 Mdrmol
CALO IMEIRIA -
OLOMIMEI CIA
010 t0 5 •ia
ORCENIAIE d.ARENA
aPOROSIDADVISUAL
L110L0GIA
D.1r11.. •/.
n^n�
LLL LL
Yeso,Anhidrila
sal
Carbón
Astalto , 8ltumen
Roca txtru sivo
Roca Intrusiva
Rocat�\`-✓�i mttamdrtica
Gas e, 5
-O..rr.cr.w
ríJm 1 2 1�4
142
1Sre
1420
0112P.1./lu0.r1.
drdrd0 Uc
1 N DI C 10 s
O
1440Ac +d rl . c. c rd n.
EN LOS DETRITOS EN EL LOD O
Nrl.n. ./.
0 A T 0 5 T E C N 1 C 0 5loo IC)o
150
1' 20m3�rrd�ds 1. 1
4.n..cr..
M./.n. '/.
.. 1.1.1•/.. - - - - - -
10 1d .s se
1 l f / f 0 1
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f N.I VIG[Un
1450
frtrl..oc.. n .
1t )0
3O i,. 10 /. r1C I
2 c
oo
wW
V .. tW o a 5e-
o
4o
ItSI
11.1'1 •
►-+1420r.i.1.r.1. 0.1.
1420
FIT
sl
1500
1521
DESCRIPCION LI1OLOú
58
• Características de la barrena (tipo, diámetro, n4 de
serie).
Características de la perforación (velocidad min/metro,
revoluciones, peso, desviación, ganancias, etc.).
- Datos de características geológicas.
. Calcimetrías.
. Litologias (porcentajes, estratigrafía, log. litológico
y descripción detallada de ripios).
El ripio que se va produciendo por la acción del
tricono o martillo en el fondo del pozo y que sube a la
superficie transportado por el fluido de perforación, debe de ser
analizado para definir las características de las formaciones
perforadas.
Debido al tiempo que tarda en subir el ripio desde el
fondo hasta la superficie, existe un desfase entre el metro de
la muestra y el de perforación que debe ser tenido en cuenta.
Es necesario tener en cuenta también en el análisis de
ripio, que puede haber una mezcla con materiales de las paredes
del sondeo que se van desprendiendo durante la perforación, las
caídas suelen presentar tamaños mayores y sermás angulares. La
presencia de un ripio muy triturado puede ser debido a que el
fluido de perforación no es capaz de desplazar las muestras hasta
la superficie.
En caso de formaciones salinas el ripio es disuelto en
cierta medida por el fluido de perforación, excepto cuando se
emplea fluido saturado o de petróleo.
De las muestras deben de definirse las siguientes
características:
- Profundidad.
59
- Clase de roca , calizas, arcillas, dolomías, margas, sales,pizarras, granitos, etc.
- Color , claro, medio, oscuro y distribución de colores
listado, etc.
- Textura , grano grueso, medio, fino, etc.
- Porosidad , excelente, buena, regular, mala o en tanto por
ciento.
- Brillo , vitreo, adamantino, ceroso, terroso, lustroso,
etc.
- Dureza , muy dura, media dura, dura, blanda, muy blanda.
- Cohesión , friable, frágil, quebradiza, plástica, compacta.
- Fractura , concoidal, subconidal, uniforme, aspera,
tabular, prismática, regular, etc.
- Estratificación , maciza, laminada, finamente
estratificada.
- Estructuras secundarias , microfallas, micropliegues,
bechación, clivaje, foliación, fosiliación, etc.
- Fósiles , tipos, géneros y especie.
Con todos los datos recogidos en el MASTER-LOG, al
final del sondeo se elaborará un informe de síntesis que describa
los terrenos atravesados y sus características, seleccionando
aquellos que puedan comportarse como acuíferos. En este informe
de síntesis, se llevará a cabo una interpretación de la geología
de la zona a la vista del sondeo, realizando para ello una
correlación con otros sondeos perforados así como los cortes
geológicos característicos. En esta correlación se prestará
especial atención a la existencia de niveles-marcas y
60
discontinuidades regionales.
Un aspecto importante en el control de sondeos es la
velocidad de avance. Cambios bruscos en la velocidad deperforación corresponden a cambios litológicos, estos cambios
deben ser confirmados con el análisis de ripio o testigo.
Se puede decir que la velocidad instantánea de
penetración del trépano depende de los siguientes factores:
- Naturaleza física de la roca.
- Tipo de trepano utilizado.
- Parámetros de perforación.
Considerando constantes el tipo de trépano y parámetros
de perforación, vemos que la naturaleza física de la velocidad
de perforación depende de:
- Porosidad.
- Resistencia mecánica.
- Naturaleza litológica.
La porosidad puede ser uno de los factores que más
influyen, a mayor porosidad mayor velocidad de perforación.
61
4.4.- CONTROL-DE LODOS
Como ya se ha citado, el papel del lodo en un sondeoes de gran importancia; sus funciones principales son:
- Enfriamiento del trepano.
- Extracción del cutting.
- Prevención de derrumbes.
- Control de fluidos de formación.
- Control de corrosión.
- Mantenimiento de las partículas sólidas en
suspensión.
- Facilitar el movimiento del casing y de latubería de perforación.
Todos los factores indicados son fundamentales en laperforación y por tanto las características del lodo deben ser
las idóneas en cada momento para la realización del sondeo.
Por ello en sondeos de investigación importantes como
los tratados aquí, se requiere la presencia continua en el sondeo
de un especialista en lodos que en cada momento lleve un control
de las características del mismo a fin de que cumpla las
funciones que tiene encomendadas.
Las características del lodo van variando según se
perfora, principalmente por la incorporación a él de elementos
de la formación, acuíferos, etc. Por tanto deben controlarse
continuamente por un especialista, entre otros muchos parámetros,
los siguientes:
- Temperatura.
- Viscosidad embudo.
- Viscosidad plástica.
- Yield point.
62
- Geles.
- Filtrado.
- Espesor de costra.
- Contenido en sólidos.
- pH.
- Alcalinidad.
- Cloruros.
- Dureza.
En función de los valores que se obtengan se deberían
añadir distintos productos para mantener unas condiciones
prefijadas. Cualquier tipo de contaminación por aguas de
acuíferos o elementos de formaciones puede hacer variar
rápidamente las características del lodo.
La variación de los parámetros ideales en las
características del lodo, debe ser corregida inmediatamente por
el especialista y el supervisor del sondeo mediante la adición
de ciertos productos.
Para la medición de los parámetros citados
anteriormente el especialista en lodos deberá contar con el
equipo necesario de aparatos y reactivos, en especial:
- Densidad-Balanza de lodos.
- Viscosidad-Embudo de Marsh y viscosímetro Fann.
- Filtrado-Filtro prensa.
- Contenido de arena- Malla y tubo de vidrio graduado.
- Cake-Retorta Fann.
- pH-pHmetro o papel pH.
- Reactivos para el contenido en cal, cloruros, calcio,magnesio, sulfatos y sulfhídrico.
63
4.5.- TESTIGOS
La obtención de testigos de las formaciones perforadasha sido utilizada desde el siglo pasado, empezando en 1844 en
Alemania y desarrollándose en los Estados Unidos.
La información obtenida del cutting o ripio de la
perforación no permitía la obtención de muchas propiedades de las
formaciones. Mediante el uso de los testigos se desarrollaron
técnicas de medidas de ciertas propiedades de las formaciones
rocosas. Los primeros ensayos estaban relacionados con las
presiones capilares, porosidades, permeabilidades y saturación
en fluidos.
La clase de poros determina la proporción de volumen
de roca que está llena de fluidos, mientras que la naturaleza de
su interconexión determina que parte de estos fluidos pueden ser
recuperados. La porosidad puede variar entre límites muy
extensos, desde valores mínimos moleculares a valores máximos de
fracturas y cavernas. En el extremo inferior se encuentran las
arcillas, esquistos, margas, serpentinas, cuarcitas, calizas
compactas, etc., en el extremo superior se pueden incluir las
areniscas, arenas, conglomerados, brechas, dolomías, calizas,
etc., sus porosidades pueden variar desde altas a bajas
independientemente de la clase de poros.
Las permeabilidades pueden variar desde valores
cercanos a 0 hasta valores superiores a 20.000 milidarcies, son
independiente del tipo de fluido que rellena la roca a menos que
el fluido reaccione con los constituyentes de la roca, pueden
variar mucho con la dirección del flujo.
64
4.5.1.- OBTENCION DE TESTIGOS
Ya se ha comentado en otros capítulos los sistemas de
perforación a testigo continuo.
Los métodos de wireline o de bateria simple o doble son
los más utilizados. Además deben considerarse los testigos
laterales para casos especiales en donde se cree que es
conveniente tomar una muestra de formación una vez perforada la.
misma.
Los testigos de fondo pueden obtenerse con diámetros
variables considerándose que se debe de sacar con un agujero
mínimo de 56 mm de diámetro.
La elección de wireline o bateria simple o doble
dependerá de la facilidad de perforación de la formación a
atravesar. En casos típicos como ocurre en los granitos de Suecia
se obtienen los testigos con perforación mediante batería doble
en 56 mm, ya que el empleo de perforación en 76 mm duplica los
costos de perforación, sin embargo en los Estados Unidos se
emplea la perforación en 76 mm.
El tanto por ciento de la recuperación de testigo
mediante el método de wireline es menor que la que se obtiene
empleando la doble batería.
Antes de sacar cualquier testigo se debe estar seguro
de que el pozo está limpio. La presencia en el fondo de alguna
pieza metálica tal como algún rodamiento de tricono puede
destruir la corona. Para evitar posibles problemas es aconsejable
meter una cesta de sedimentos en la última maniobra anterior a
la toma de testigo que pueda recoger cualquier material de fondo.
La mayor parte de los operadores dedican un periodo
65
largo de circulación del lodo con anterioridad a la toma detestigos.
El varillaje es mantenido en tensión, llevandosuficientes lastrabarrenas en la sarta y las baterías de testigosdeben de llevar estabilizadores próximos a la corona.
El diámetro de la corona de testigo debe ser de
inferior diámetro que el tricono último empleado en laperforación, una vez sacado el testigo se debe de reperforar contricono la zona testificada.
El testigo se va recogiendo en cajas a la vez que sale
en superficie, midiendolo a continuación. En caso de que la
medida de lo recuperado no coincida con el intervalo perforado,
se suele asumir que la parte perdida corresponde a la parte final
a no ser que existan circunstancias especiales. Otra forma de ver
la pérdida sería comparar con el log de rayos gamma el testigo
extraído e identificar la zona que falta.
Una vez recogido el testigo y con anterioridad a tomar
unos pequeños testigos (plugs) sobre el mismo, puede ser
necesario preservarlo para luego analizarlo en laboratorio. El
material utilizado para preservar el testigo depende de la roca.
Algunos de los materiales utilizados son:
- Envoltura en gasa del testigo y envase de latas.
- Tubos de plástico o acero sellados, testigo con gasa.
- Bolsas de plástico, adaptándose lo mejor posible para
impedir la presencia de aire.
- Con hielo seco que consolida el testigo rapidamente este
caso es interesante cuando no existe gran distancia al
laboratorio de ensayo.
66
- Envoltura plástica, lo mejor es a base de etil celulosa oacetato celulosa. Este método de preservar el testigo es deinterés para zonas muy calidas.
- Envoltura de gasa y cera.
Todos los testigos obtenidos en perforaciones condiamante deben ser detalladamente descritos. El proceso comienza
en el campo, inmediatamente después de su recuperación. Los
resultados de los logs de testigos son la fuente primordial del
estudio de las rocas con la profundidad. Los programas de estudio
de estas muestras deben diseñarse cuidadosamente para incluir
todos los parámetros geológicos, hidrogeológicos, químicos ymecánicos importantes.
La descripción de testigos es una tarea intrínsecamente
subjetiva. Para obtener información comparable con la recogida
en testigos de otros lugaros o por otros geólogos, debe seguirse
un estricto protocolo de estudio. El empleo de un sistema
informatizado permite mejorar el análisis tanto en el campo como
en el laboratorio. La información de los logs es necesaria paraplanear investigaciones posteriores, ensayos de laboratorio y
para establecer la continuación del programa de perforación. Debe
procesarse estadísticamente y estar disponible'al poco tiempo de
terminar la perforación, por lo que es necesario el empleo de un
sistema computerizado eficaz.
Los logs de testigos deben incluir descripciones de las
siguientes características:
* Roca :
- Tipo
- Composición mineral
- Alteración
- Tamaño del grano
- Textura
67
Presencia de venas y fracturas selladas
* Fracturas :
Situación
Extensión
orientación
Características
Alteración
Incoherencia del testigo
* Relleno de fracturas :
- Tipo
- Mineral
- Alteración
- Espesor
La orientación especial de las fracturas en sondeos se
determina a partir de los registros de video-televisión y
registros geofísicos televiewer. Para describir los sistemas de
fracturas se usan métodos convencionales, y se incluyen datos de
relleno, alteración, superficies de fractura y rugosidad para
cada fractura individual y para sistemas de fracturas. Debe
prestarse especial atención a rasgos tales como incoherencia,
descamación u otros indicadores de sobresfuerzos, a menudo
orientativos sobre la fragilidad de la roca. Las variaciones
laterales de estos rasgos se comparan con resultados de
investigaciones en otros sondeos.
Siempre que sea posible las zonas fracturadas deben
asociarse a diferentes sistemas de fracturas de acuerdo con su
estilo e historia tectónica. Debe también estimarse su
espaciamiento y características hidráulicas, datos básicos para
el planteamiento de modelos de historia tectónica y esfuerzos en
la zona.
Durante el estudio de testigos deben analizarse los
68
materiales de relleno de fracturas y otros minerales para
garantizar una correcta descripción ocular de los mismos. Los
rellenos de fractura aportan información tectónica y de la
naturaleza geoquímica de las aguas subterráneas. Algunos
movimientos tectónicos tales como formación de domos o
fracturación neotectónica pueden estudiarse parcialmente sobre
testigos.
Con la información obtenida de los testigos y la ayuda
de los sistemas actuales de clasificación geomecánica de las
rocas, pueden inferirse diversos parámetros descriptivos de sus
propiedades geotécnicas y de minado. Esta información es de gran
utilidad pero debe completarse con clasificaciones más elaboradas
en fases posteriores de la investigación.
69
4.6.- INFORME FINAL DE SONDEO
El informe final del sondeo es el documento básico que
queda como resumen de las actividades desarrolladas y resultados
obtenidos.
Por lo tanto debe ser todo lo amplio como sea posible.
Con todos los documentos generados durante la realización del
sondeo.
Habitualmente se suelen realizar informes de síntesis
o resumidos dirigidos, más bien, a exponer los resultados del
sondeo y que tienen mayor difusión.
El informe final se suele componer básicamente de dos
documentos: informe geológico e informe de ejecución o
perforación. A continuación se va a exponer un índice de lo que
deben contener ambos informes. Estos índices no son absolutamente
exhaustivos, y debe remarcarse (a pesar de la repetición) que en
el informe final debe incluirse toda documentación generada y a
ser posible en su forma original.
4.6.1.- INFORME GEOLOGICO
Un índice orientativo puede ser:
Características generales de la zona. Estratigrafía,
litologías, estructura. Perfiles geológicos.
Previsiones geológicas del sondeo.
Programa general de sondeo.
Terrenos atravesados. Descripción litológica. Master log.
Estudio de diagrafías. Interpretación. Incluir ejemplar de
todas las diagrafías.
70
Ensayos y desarrollos realizados. Presentación de datos.
Interpretación.Interpretación general del sondeo. Correlaciones.
4.6.2.- INFORME DE PERFORACION
Un índice orientativo puede ser:
- Identificación. Propietario. Localización. Objetivo. Empresa
Operadora. Dirección Técnica. Cuadro de contratistas
participantes. Máquina perforadora.
- Perfil final de sondeo. Diámetros-Profundidades. Acabado.
- Datos de perforación en base a informes quincenales.
Incidencias. Descomposición por fases. Estudio de tiempos
por operaciones.
- Entubaciones. Características de las columnas.
- Cementaciones. Descripción de operacones y consumos. CBL's
realizados, resultados.
- Medidas de desviación.
- Consumo de triconos y coronas. Cuadro de rendimientos.
- Control de lodos. Características por fases. Incidencias.
Consumos.
Gráfico final resumen de sondeo, en el que se incluyen todoslos datos anteriores.
5.- ASPECTOS ECONOMICOS . SITUACION EN ESPAÑA.
72
5.1.- FORMAS DE CONTRATACION DE SONDEOS DE INVESTIGACION
Como se ha puesto demanifesto en los capítulos
anteriores, existe una gran variedad de factores que afectan al
desarrollo y resultado final del sondeo. Algunos de estos
factores pueden ser relativamente bien conocidos de manera que
su incidencia en el desarrollo del sondeo puede ser prevista. Sin
embargo no ocurre lo mismo para otros factores que quedan siempre
sometidos a imponderables.
Esta incertidumbre afecta, como es lógico, al sistema
de contratación de un sondeo.
Se pueden definir varios tipos de contratación para
sondeos de investigación, pero principalmente se pueden
considerar los siguientes:
Precios unitarios. Definiendo las distintas unidades en que
se puede dividir la totalidad del sondeo y estableciendo
precios unitarios para cada una de ellas.
Las unidades principales a considerar serían, traslados de
llegada y retirada, traslados entre puntos para nuevossondeos, metros a perforar y metros de tuberías de distintosdiámetros, agua para fluidos de perforación, horas de paradapara pruebas, testigos, etc.
Este tipo de contratación es aconsejable cuando no se conoce
bien la zona a perforar principalmente condiciones
geológicas e hidrogeológicas, sin embargo la dificultad del
programa técnico no debe ser grande (no grandes
profundidades).
- Tanto alzado. Fijando un precio global para la realizacióndel sondeo, no considerándose generalmente la realización
de pruebas y ensayos.
Normalmente esta forma de contratación se da para sondeos
73
en donde se conoce a priori bien las características de los
terrenos a perforar.
- Administración. En este caso se definen los traslados,
montajes, horas de funcionamiento con distintas tarifas que
corresponden al tiempo empleado según las actividades que
se realicen, horas de parada imputables en cierta medida a
reparaciones y a pruebas o ensayos. Por tanto con excepción
de los traslados, montajes y desmontajes se paga por horas.
Este tipo de contratos se firman para sondeos profundos en
donde no existe un buen conocimiento de los terrenos a
perforar.
Si exceptuamos el segundo tipo de contratos, poco
habitual, se tiene pues los dos modelos tradicionales conocidos
por contratación por metro y contratación por administración.
Ello da lugar a dos tipos de presupuestos diferentes que se van
a analizar en los apartados siguientes.
Son muy diversos los factores que van a influir la
preparación de uno u otro tipo de presupuesto y trabajo, pero se
pueden resumir en los siguientes:
- Profundidad de investigación por lo, tanto tipo de
maquinaria.
- Conocimiento contrastado de la geología del lugar.
- Número de sondeos realizados hasta la fecha en la zona.Acabados y ensayos que se desean realizar.
- Etc.
Como norma general se puede decir que los sondeos hasta
700-800 metros se pueden contratar por metro, mientras que los
sondeos de profundidad superior o de dificultades especiales se
pueden contratar por administración.
74
5.2.- PRESUPUESTO POR METRO
A continuación se presenta el esquema de las unidades
de precio que se utilizan habitualmente en este tipo de sondeos:
1.- TRASLADO INICIAL Y RETIRADA FINAL
Incluye el movimiento de todo el equipo con materiales
auxiliares, desde la base a la zona de trabajo, con personal
de trabajo y montaje.
2.- TRASLADOS ENTRE SONDEOS
Para campañas de varios sondeos. El importe suele depender
de la distancia entre sondeos.
3.- PERFORACION DE METRO DE SONDEO
Se suele establecer tarifas por tramos de 100 metros. No
obstante para rotopercusión la tarifa suele ser común para
toda la profundidad.
4.- PRECIO DE HORA DE EQUIPO EN UTILIZACION
Existen labores que no se someten a precio cerrado comopuede ser: cementaciones, entubación, reperforación,
ensayos, etc. En estos casos se contrata por administración.
5.- PRECIO DE HORA DE PARADA
Cuando por causas ajenas a la empresa perforadora el equipo
deba estar inactivo: fraguado de cemento, espera de
materiales, espera de órdenes, medidas en el sondeo, etc.
Existen después una serie de labores que son a cargo
del propietario del sondeo: permisos y pagos de ocupación,
accesos, obra civil, incluido emplazamiento y balsas, suministro
75
de agua, tubería de revestimiento, etc. Algunas de estas partidas
pueden ser gestionadas por el contratista que posteriormente pasa
el cargo al propietario.
En el precio de perforación por metro va incluido todo
el material fungible. En el caso del lodo de perforación está
incluido un lodo bentonítico normal o la mezcla de agua y
taladrina. Si se deben emplear lodos especiales; los productos
requeridos son suministrados por el propietario.
Los precios ofertados no incluyen nada sobre controlo toma de datos del sondeo. Es habitual una toma de ripio cadametro, y una descripción muy "grosso modo" y "versión sondista"de los terrenos atravesados. En el caso de testigo generalmentelas empresas facturan separadamente el valor de las calasportatestigos.
76
5.3.- PRESUPUESTO POR ADMINISTRACION
En estos casos el propietario o cliente corre a cargode todos los gastos existentes en el sondeo. Paga un alquiler porla prestación y mantenimiento del equipo de perforación y elpersonal de la máquina. Este es el caso aplicable a sondeos
profundos.
Dada la complejidad de este tipo de contrata sepresenta en anexos un modelo de los más completos posible
relativo a una perforación de 2000 metros de profundidad. En cadacaso concreto este contrato sufriría cambios.
* ACCESOS . EMPLAZAMIENTO Y RESTITUCION
Accesos
Prolongación de posible camino existente con relleno de
zahorra y posterior compactación, mantenimiento.
Plataforma
Desbroce y retirada de recubrimiento con un espesor de
0,30 m. Regulación del terreno. Relleno con zahorra para
firme de plataforma con espesor de 0,30.m. Desagües.
Antepozo o sótano (si fuera necesario)
Excavación de antepozo. Encofrado de muro de antepozo y
hormigonado. Hormigón en soleras niveladas. Canaletas de
hormigón.
Balsa de lodos
Excavación de una balsa para lodos y residuos.
Restitución y tratamiento de lodos
Se debe realizar un tratamiento químico para la decantación
de los lodos de perforación, solidificación de los mismos
y recubrimiento de las balsas y retirada de escombros.
77
* MAQUINA DE PERFORACION
Traslado, montaje y desmontaje
Partida alzada estimada según datos de otros sondeos.
Perforación
....Dias de previsión del sondeo a ..... Ptas/dia. Se supone
un precio medio, ya que existen diferentes tarifas según
tipo de operación.
* TRICONOS
Según la previsión de triconos que se haya realizado en el
programa correspondiente.
Fase 1
x triconos tipo xxxx
Fase 2
x triconos tipo xxxx
Fase 3
x triconos tipos xxxx
Etc.
* PRODUCTOS DE LODOS
Según las previsiones de productos, establecida en el
programa correspondiente. Se estima el presupuesto por fase.
Fase 1
Producto Cantidad CostoBentonita: ......... .........Sosa Causticar ......... .........Soda Ash: ......... .........Cal: ......... .........Etc.
TOTAL:
78
Fase 2
Producto Cantidad CostoBentonita: ......... ........Sosa Caustica: ......... .........Soda Ash: ......... .........FCL: ......... .........Drilling detergent : ... .........Etc.
TOTAL:
Fase 3
Producto Cantidad CostoBentonita : ......... .........Sosa Caustica : ......... .........Soda Ash: ......... .........FCL: ......... .........Polímero : ......... .........CMC LV: ......... .........Etc.
TOTAL:
Etc.
* TUBERIAS , FILTROS Y ACCESORIOS
En base a los precios existentes en el mercado y en elprograma evaluado en el proyecto de sondeo se especifica pordiámetros:
Casing 20"
Casing 13%
Casing 7"
Filtros especiales
Accesorios entubación y cementaciónCabeza de pozo
Liner Hanger
Etc.
* CEMENTACIONES , CEMENTOS Y ADITIVOS
Se separa lo que sería productos de cementación y laoperación propiamente dicha.
79
Cementos y aditivos
Fase 1
Fase 2
Fase 3
Cementaciones
Fase 1
Fase 2
Fase 3
* COMBUSTIBLES
Se estima para esta partida un tanto alzado en base a logastado en otros sondeos realizados en la zona y a laevolución de precios.
* CABINA GEOLOGICA
Se incluye el alquiler de la cabina con toda la
instrumentación. El precio diario es del orden de 40.000
Ptas.
X días x 40.000 Ptas/día.
* CONTROL DE LODOS
El precio de ingeniería de lodos varía entre 40 y 50.000
Ptas/día.
X días x 50.000 Ptas/día.
* DIAGRAFIAS
El presupuesto de diagrafías se elabora en base al programaproyectado y una consulta presupuestaria a las compañías deservicios.
* DESARROLLO DE POZO
Se suele incluir una partida alzada, estimada en función de
80
los datos de costes de anteriores sondeos.
* PRUEBAS DE PRODUCCION
Se suele incluir una partida alzada, estimada en función delos datos de costes de anteriores sondeos.
* SUPERVISION GEOLOGICA
Se factura también diariamente y supone la prestación de 24horas de control.
* SUPERVISION PERFORACION
Se factura también diariamente y supone la prestación de 24horas de supervisión.
A veces estas dos últimas partidas no se incluyen
porque las realiza el propietario directamente.
* IMPREVISTOS Y VARIOS
Se asigna una partida que se valora como el 10% de todo lo
anterior, e incluye: aduanas, transportes, gruas, permisos,licencias, etc., etc.
81
5.4.- SINTESIS DE LA DISPONIBILIDAD DE MAQUINARIA DE PERPORACION
EN ESPAÑA
Se puede decir que la oferta de parque de maquinaria
de perforación en España es suficientemente amplia y variada para
cubrir todo el espectro de sondeos de investigación aplicados ay.
estudio de roca de baja permeabilidad.
De acuerdo con los esquemas de investigación
presentados en el capítulo 2, la única laguna existente, al menos
en apariencia, es la de los sondeos a rotopercusión con aire a
alta presión (booster drilling), ya que no existen en España
unidades de sobrepresión (booster) que eleven la presión habitual
de los compresores, que es de 20 Kg/cm2 hasta los 60-80 bares
necesarios para alcanzar 600-700 metros de profundidad. Este
problema puede ser resuelto alquilando "booster" que pueden estar
disponibles en Francia y que se utilizan en la industria de la
perforación para petroleo y geotermia.
El resto del amplio campo de demanda puede quedar
cubierto por una multitud de empresas especializadas. Enparticular, existe un grupo de empresas con una amplia
experiencia en sondeos de investigación minera que presentaría
una excelente oferta, con capacidad y solvencia suficientes.
Sin tratar de ser exhaustivo, y admitiendo laexistencia de más empresas con igual capacidad que las que seenumeran a continuación, las más significativas son:
Ibérica de Sondeos, S.A.
Compañía General de Sondeos, S.A. (C.G.S.)
Ingemisa Servicios, S.A.
Empresa Nacional Adaro de Investigaciones Mineras, S.A.
Minas de Almadén y Arrayanes, S.A.
82
Para el caso de sondeos por sistema rotary aprofundidades superior a 700 metros habría que añadir:
Sondeos Petrolíferos, S.A. (SONPETROL)
En la gama de sondeos de profundidad media (hasta 350-
400 metros) y especialmente para máquina de rotopercusión, se
debería añadir a la lista los nombres de:
Geocisa
Persond, S.A.
Agua y Suelo, S.A.
Rodio, S.A.
Los campos más cubiertos por esta serie de empresas son
los de perforación con extracción de testigo y perforación a
destrucción total por el sistema rotary.
Se pueden contabilizar entre 15 y 20 Longyear 44 que
pueden sacar testigos hasta una profundidad de 800-1000 metros.
De la gama inferior -Longyear 38- se disponen 8-10, que pueden
alcanzar los 700-800 metros. Es de reseñar la existencia de una
máquina Longyear 55 Hidro, con capacidad de alcanzar los 1300-
1400 metros, propiedad de Minas de Almadén y Arrayanes.
En el campo de la perforación rotary, las máximas
profundidades (hasta 1000-1200 metros) se pueden alcanzar con los
equipos Mayhew 2500 y Failing 2500 de Ibérica de Sondeos, que
cuenta además con la EMSCO GB-250, equipo petrolero para alcanzar
profundidades de 1500-1700 metros.
La experiencia de todas las empresas citadas es
notable, y por supuesto muy conocida, pero por lo que al tema que
afecta a este informe se refiere, hay que destacar los sondeos
de granito de hasta 1000 metros realizados por INGEMISA (testigo
continuo) e Ibérica de Sondeos (rotary) para investigación
83
geotérmica en Cataluña. Asimismo es conveniente resaltar la
experiencia de perforación en masas salinas que la compañía
Ibérica de Sondeos S.A. está teniendo en el área de Pinoso
(Alicante) con sondeos profundos para disolución de sal.
ANEXO 1
DOCUMENTACION SOBRE PERFORACION A ROTOPERCUSION
JlCompAir
DPTO .° DE SONDEOS Y CAPTACION DE AGUA
A. Perforación a rotopercusión con martillo en el fondo :
En este sistema, el aire comprimido inyectado a través del varillajeacciona el martillo en el fondo del agujero y es utilizado a su vez comofluido de barrido de los detritus .
En la perforación con martillo en fondo , se utilizan diferentes tiposde útiles cortantes : las bocas ó brocas , unas de plaquetas y otras -de botones de carburo de tungsteno .
Se reserva este sistema de perforación para realizar pozos en forma-ciones duras y muy duras preferentemente.
Regulación del consumo de aire
Para un rendimiento óptimo, es necesario utilizar la presión de régi-men adecuada a cada martillo en fondo . Una vez seleccionada la pre-sión justa y elegida la boca adecuada, se debe ensayar el conjunto :
1. Se coloca un tablón debajo de la boca sin que esta última le toque.
2. Se conecta el aire comprimido sin rotación . El aire fluye a travésde la boca ( como para la limpieza rápida del taladro).
3. Hágase descender lentamente el martillo en fondo hasta que la bocaentre en contacto con el tablón . La boca está ahora en posición detrabajo ; el pistón golpea sobre la boca con una frecuencia alta .
4. Verificar la presión (mediante manómetro).
La perforación
Para iniciar la perforación , ,s e conecta el aire comprimido y se hacegirar lentamente el martillo en fondo . A continuación , se inicia el -avance lento hasta que la boca comienza a martillar sobre el terreno.La presión del empuje sólo debe ser suficiente como para iniciar larotura de la roca ( evitar que la boca oscile o "camine " para no dañarlas widias ). Cuando se produce el contacto inicial de la boca contrael terreno, no debe excederse el peso total mínimo sobre la boca .Este peso total mínimo es el peso que se requiere para mantener laherramienta cerrada.
Cuan do se hace descender el martillo hacia el taladro para continuaruna perforación ya iniciada , evítese golpear la tubería de revestimiento. Conecte el aire y hágase girar. Al acercarse al fondo del taladro,la boca debe llegar lentamente
ESQUEMA DE UN MARTILLO EN EL FONDO
Después de algunos minutos , aumentar la presión de empuje sin ex-ceder nunca el peso total máximo sobre la boca. El peso total máximosobre la boca es el peso más allá del cual se producirá un desgaste -excesivo de la boca, y debe determinarse empíricamente según el tipode formación a perforar. El peso total óptimo sobre la boca es la mediaentre peso total mínimo y peso total máximo. Debe mantenerse ajusta-dam ente a lo largo de la perforación.
Para una perforación eficiente , es muy importante saber determinarempíricamente cuantos metros pueden perforarse , en una formacióndeterm inada, antes de reafilar la boca. El reafilado se realiza si -cualquiera de las siguientes circunstancias denuncia la existencia deuna boca gastada :
1. Coeficiente de penetración más lento
2. Disminución del tamaño o volumen de los detritus
3. Chirridos u otros indicios de atascamiento
4. Traqueteo y rotación con sacudidas o tirones.
En una perforación con martillo en fondo, se puede añadir al aire -com primido una circulación de agua . La utilización de agúa durantela perforación proporciona las siguientes ventajas :
1. Disminuye los efectos nocivos del polvo sobre el personal y la ma-quinaria.
2. Contribuye a enfriar la herramienta .
3. Contribuye a la limpieza del taladro en terrenos acuíferos
Generalidades :
Los diámetros de perforación hoy día más utilizados en captación deagua están comprendidos entre 85 y 445 mm. La limitación en pro-fundidades , dada por la contrapresión ejercida por la columna de -agua acumulada en el fondo del taladro sobre el escape del martillo,ha sido completamente superada gracias a la utilización de espuman-tes que aligeran esta columna y permiten el escape. Además la utili-zación frecuente en estos casos de compresores de alta presión ha -ayudado al desarrollo de esta técnica de perforación para captaciónde agua.
Hoy día se puede realizar con martillo en el fondo pozos de hasta -450 metros con 1 l/2" ( 444, 5 mm ) de diámetro (ver Zahori 1206).
Con el gráfico de la página siguiente, se puede determinar los cauda-les de aire optirnos en relación con el diámetro de perforación, el -diámetro del varillaje utilizado y la velocidad de retorno deseada.
Las velocidades de retorno recomendadas están comprendidas entre -1200 y 1500 m/min. ( se necesitan velocidades más altas en formacio-nes blan das ).
Ejemplo de utilización del gráfico
Diámetro de perforación necesario : 8 1/2" ( 216 mm ).
Diámetro de la tubería de perforación : 6" ( 152, 4 mm.
Con estos dos datos se quiere conocer , a partir del gráfico, el cau-dal necesario de aire para tener una velocidad de salida media de -1. 200 m/min.
Desde el punto 8 1/2" en ordenadas , seguimos la horizontal hasta in-terceptar la curva del diámetro de tubería 6" . Desde esta interseccióntrazamos una paralela al eje de ordenadas hasta cortar la curva de lavelocidad de retorno deseado ( 1200 m/min. ). Desde ese punto traza-mos una paralela al eje de abcisas y en la columna " caudal de aire "obtenemos el dato necesario ( 22, 1 m3 /min. en el ejemplo ). Es decir,que con un diámetro de perforación de 8 1/2" y un varillaje de 6" , -dese ando una velocidad de salida de 1.200 m /min., necesito un caudalde aire máximo de 22, 1 m3/min.
VELOCIDAD OPTIMA
30 60 9? 120 150
E SALDA DEL AIRE 1200 mlmin
180 210 24C Z70
AREA ANULAR E ra cm2
300 330 360 390 ¿20 G50
PERFORACION CON MARTILLO EN FONDO
Esta técnica de perforación, tiene su aplicación más clara en la perforación
a diferentes diámetros, en formaciones consolidadas fundamentalmente.
El equipo de perforación debe ser del tipo rotativo, debiendo reunir una se
rie de condiciones que analizaremos posteriormente.
Por ser el martillo el elemento básico , iniciaremos por su estudio esta exposi
ción.
DESCRIPCION Y FUNCIONAMIENTO
Un martillo en fondo es una herramienta de perforación, que funciona median
te aire comprimido , y que básicamente lo que hace es transformar la energía
cinetica, trasmitiendo esta energía a la boca de perforación, a través de un -
pistón de acero con objeto de que pueda ir descendiendo en el pozo, a medida
que este se perfora. La forma del martillo es totalmente cilíndrica.
Existen en el mercado numerosos modelos de martillos y a pesar de las diferen-
cias constructivas y de diseño que hay entre ellos, puede hacerse una clasifi-
cación, importante desde el punto de vista de utilización para captación de aguas
subterráneas.
FIGURA 1 : Martillo con distribución, mediante válvula
FIGURA 2 : Martillo sin válvula
M
4.
Al primera grupo (Figura 1 ), pertenecen todos aquellos martillos que utilizan
una pieza móvil, distinta del pistón, para que el aire comprimido quede comu-
nicado con la parte superior ó inferior del mismo , a fin de que éste realice su
movimiento.
Por contra, en los martillos sin válvula ( Figura 2 ), la distribución del aire se
realiza a través de lumbreras , siendo la única pieza móvil el pistón.
No vamos a ocuparnos de los martillos con válvula, por tener dos inconvenien-
tes importantes para utilizarlos sumergidos en agua, como son: La posibilidad
de que se interrumpa su funcionamiento cuando una partícula de arena se alo-
ja en alguno de los asientos de la válvula de control, y el hecho de no poder -
inyectar agua a través de ellos, mientras estan funcionando.
El uso de este tipo de martillos debe limitarse , por tanto , a explotación de can-
teras siempre que el nivel freático esté por debajo de la base de la cantera.
Martillos sin válvula .- Estos martillos pueden funcionar perfectamente sumer-
gidos en agua , y también se puede inyectar agua en cantidades relativamente
altas, sin que afecte a su funcionamiento.
Normalmente , hay una válvula antirretorno en la parte de entrada de aire al -
martillo, que por medio de un muelle , se cierra en el momento ek4 que se corta
el suministro de aire. Con esto , se consigue que el martillo. quede cerrado -
herméticamente por la parte superior, con lo que se evita que el agua del pozo
entre al interior del martillo , consiguiendo así que el recorte arrastrado no pue
da obstruir los taladros de paso de aire situados en el cilindro.
Lógicamente , el agua podrá entrar por el martillo , hasta que la presión del -
aire confinado en su interior equilibre la presión del agua, con lo cual, la par
te más protegida de suciedades será precisamente la mitad superior, más sen-
sible a obstrucciones que la mitad inferior.
De forma esquemática se ha indicado el ciclo completo de trabajo del martillo en
las figuras 3, 4, 5 y 6.
FIGURA 3
MARTILLO CON BOCA COLGADA. POSICION DE BARRIDO
S.
FIGURA 4
BOCA EMPUJA EL FISTON Y ESTE ASCIENDE
UN
6.
FIGURA 5
pOSICION INTERMEDIA
7.
.
PISTON BAJA A GOLPEAR LA BOCA
9.
Figura 3.- El martillo está suspendido de la sarta de perforación, y por tanto
la boca queda descolgada, en su posición más baja.
En estas condiciones , el aire procedente del compresor pasa a través de las -
lumbreras superiores y del taladro del pistón y saldrá a través de la boca, -
sin producir movimiento de trabajo . El consumo de aire así, será máximo y po
drá observarse que la presión del compresor que está alimentando al martillo -
se estabilizará en un valor mínimo . Esta posición , en la que el martillo no está
trabajando , es a menudo utilizada de forma intermitente , a lo largo de la perfo-
ración para obtener un barrido adicional de limpieza. La frecuencia con que se
utilice esta posición dependerá de las condiciones de terreno : formaciones muy
fracturadas necesitarán una mayor frecuencia que formaciones compactas.
En el momento en que el martillo es obligado a descender , la boca de perforación
tocará en el fondo, y se verá obligada a moverse dentro del martillo, elevando -
la posición del pistón hasta el momento en que el aire comprimido entre por las -
lumbreras inferiores, impulsando el pistón hacia. arriba ( Figura 4 ). Una cierta
cantidad de aire podrá pasar directamente a la cámara superior del pistón, si -
una tobera con taladro ha sido montada en el martillo, con lo cual , puede obte-
nerse un barrido adicional además del utilizado para el funcionamiento del marti
llo. El aire confinado en la cámara superior del pistón, se verá obligado a salir
hacia la boca , por el movimiento ascensional del mismo.
Figura 5. - En la posición intermedia , la parte inferior del pistón, tapa las - -
lumbreras inferiores del cilindro , con lo cual , queda cortada la alimentación de
aire en esta parte, y el pistón continúa su camino ascendenté , simplemente por
inercia , hasta el momento en que por una parte por el colchón de aire que se -
forma en la cámara superior del cilindro y , por otra parte por quedar abiertas
las lumbreras superiores , el pistón inicia su carrera de trabajo para transmitir
su enegía a la boca y de esta al terreno , comenzando nuevamente el ciclo, que
se repite según el tipo de martillo y la presión de aire de funcionamiento, entre
800 y 1200 veces / minuto.
lo.
En este tipo de martillo , es importante tener en cuenta el efecto de rebote que
se produce al cerrar el taladro del pistón, mediante la válvula de la boca de -
perforación . Con esto se consigue una compresión brusca en la parte inferior
del pistón, aprovechando la energía creada en esta zona, para iniciar el retro-
ceso del pistón ( Figura 6).
LUBRICACION
Teniendo en cuenta que hay una pieza ( pistón ) que se desplaza a una alta velo
cidad dentro del cilindro, y con unas tolerancias muy ajustadas , es imprescindi
ble una correcta lubricación , ya que en caso contrario se producirían desgastes
en los martillos . Por ello, debe disponerse en el equipo de perforación de una -
bomba de inyección de aceite, preferentemente de desplazamiento positivo, con
el fin de asegurar que se inyecta la cantidad de aceite adecuada , que puede osci
lar según el diámetro del martillo, entre 1 y 5 litros/hora.
Cuando se utiliza una tubería de perforación nueva, 6 tubería que no se engra-
só previamente , se debe echar 112 litro de aceite por tubo, cada vez que una uní
dad nueva es añadida.
Las características básicas del aceite de lubricar para martillo son:
- Alta resistencia de la película
- Buena adherencia
- Viscosidad estable
- Punto de inflamación alto
- Capacidad de emulsionarse con el agua
Se debe utilizar un grado de aceite adecuado para el clima y las condiciones de -
operación en el sitio de trabajo.
BOCAS DE PERFORACION
La boca 6 tallante, es el elemento que finalmente rompe la cohesión de la roca
y produce los recortes.
Hay diferentes formas constructivas, si bién las más utilizadas son las de boto
nes de carburo de tugsteno , insertados sobre la base del tallante.
De la rigurosa calidad de los aceros, procesos de fabricación , diseño de la bo-
ca, etc., dependerá en una medida importantrsima, la duración de estas piezas.
Una precaución que deberá tenerse siempre en cuenta , es la de medir exactamen
te el —diámetro de- una boca usada que vá a ser sustituida por una nueva, en un
mismo pozo, a fin de evitar el tratar de continuar la perforación con una boca -
que puede tener algunos milímetros más de diámetro , ya que esto provocarla -
unos rozamientos importantes en la periferia de la boca, que llegarran a destruir
la.
En el caso de trabajar en formaciones no abrasivas , la duración de las bocas de
buena calidad , debe superar la media de 2.000 metros . En caso de formaciones -
abrasivas , lógicamente ;- los rendimientos serán inferiores , y en este tipo de for-
maciones deberán afilarse, regularmente , los botones , a fin de no permitir que el
plano formado por desgaste , tenga un diámetro superior a los 3 -4 milímetros, ya
que esto provocarla un incremento de-desgaste, en progresión geométrica, y por
tanto, una disminución en el rendimiento.
Existen en el mercado máquinas de afilar especificas para este tipo de trabajo.
12.
CONSUMOS DE AIRE. BARRIDO ADICIONAL
La selección del compresor a utilizar, es de una gran importancia, ya que de -
ello depende, en un alto porcentaje, la obtención de buenos resultados.
En efecto, teniendo en cuenta que el aire comprimido realiza dos funciones bási
cas cuando se perfora con el martillo en fondo:
12) Hacer funcionar el martillo para obtener la energía necesaria para romper -
la roca.
22) Servir de vehículo de transporte , para extraer los recortes del pozo y man
tener éste limpio.
Analizaremos en primer lugar el punto 12) :
En todos los martillos , la energía cinética obtenida del pistón, es función de la
presión diferencial de aire que actúa sobre la parte superior del pistón, y que
le impulsa en su carrera descendente, hacia la boca 6 tallante de perforación. -
Por tanto , cuanto mayor sea la presión de aire, mayor será también la energía
cinética obtenida , estando limitada esta presión , por la propia resistencia mecá
nica del martillo . Por supuesto, una mayor presión de aire supone, al mismo -
tiempo, un mayor caudal necesario.
En el gráfico de consumo , rendimientos y presiones ( Cuadro 1 ) que se adjun-
ta, se contempla las diferentes velocidades de penetración instantánea obtenida
con los martillos comercializados por Compair Holman Ibérica , `S.A., así como -
los diferentes consumos de aire.
13.
GRAFICO DE CONSUMOS, RENDIMIENTOS Y PRESIONES
Presí dn en Caudal Vel oci dad O Perforaci 6n TIPO DE ROCA
~TI LLO Kg/cm2 aíre penetración en
m3 /ni n. ®ts/hora
24 1 3, 74 34SD-4
17 8,21 24, 4 4.1/8"
i-9 4,ó1 12,5
24 19,82 38SD-5 17 13,45 28 5.1/4" O
10 7, 36 15,2
24 29,74 42 JSD-6 17 20,53 28,6 6.1/8" a
10 11,61 16,8
O24 32,85 39
SD-8 17 22,94 27,4 7.5/8"
10 12,46 14,6
17 34, 98 24,4 USD-1O 14 26,90 18,6 9.7/8"
10,5 18,69 13
17 53,80 19,5SD-12 14 43,90 15,3 12.1/4"
10 31,15 10,6
14.
Todos los valores de consumo de aire están dados con el obturador de barrido
adicional cerrado, y en cuanto a los de velocidad de penetración, ésta ha sido
obtenida en test realizado sin agua en el sondeo.
En el caso de que en el pozo se encuentre agua, se formará una columna de agua
dentro del sondeo , que irá aumentando a medida que se continúa la perforación.
La altura de ésta columna de agua estará produciendo una contrapresión, y como
consecuencia la velocidad del martillo irá disminuyendo progresivamente, a medi
da que la columna de agua se vá incrementando.
La altura dinámica de ésta columna de agua depende de una serie de factores ta
les como:
- Caudal de agua aportado por el acuífero al pozo, en las condiciones depresión que se establezcan en operación
- Caudal de agua desalojada por el aire comprimido
- Tiempo empleado en el cambio de tubos de perforación.
Y el efecto inicial como hemos dicho, es determinar en cada momento una presión
diferencial de funcionamiento del martillo , afectando a la velocidad de perforación
del mismo, hasta el punto de poder hacer antieconómico la utilización de este sis-
tema de perforación, por las exigencias de presión requeridas en el compresor pa
ra obtener un rendimiento aceptable.
La utilización de espumas , como veremos más adelante , puede paliar parcialmente
este problema.
El segundo objetivo fundamental del aire , una vez utilizado por el martillo, es el
de servir de fluido de barrido a fin de mantener el pozo limpio de recortes.
15.
Pueden ser utilizados diferentes fluidos de barrido, y cada uno de ellos, tiene
una velocidad adecuada para realizar su misión, en función de sus propiedades
frsícas.
En el caso de que la velocidad de l fluido sea inferior a la necesaria , se produci-
rian problemas de transporte de los recortes , siendo los más pequeños los que -
saldrian únicamente al exterior , produciéndose una remolienda de aquellos que,
por su tamaño , no pueden ser transportados por el fluido.
En estas condiciones , una parte de la energía del martillo se estará utilizando en
volver a romper , en fragmentos más pequeños , los recortes inicialmente produci-
dos, y adicionalmente el tallante de perforación no estará incidiendo sobre el fon
do limpio del pozo , al mantenerse una cierta cantidad de recortes del tamaño gran
de en el fondo, y que permanece allí hasta no ser remolido , produciendo un efec-
to de colchón amortiguador del impacto , y un segundo efecto de desgaste en el -
diámetro del tallante al estar girando constantemente dentro de los recortes produ
cidos.
En el caso del aire comprimido , la velocidad optima se sitúa entre los 1200 metros/
minuto y los 1500 metros / minuto , y es de una gran importancia el tener en cuenta
estas velocidades , ya que redundarán en una producción óptima.
La velocidad del barrido dependerá de los siguientes factores:
- Caudal de aire suministrado por el compresor y consumido por el mar-
tillo.
- Diámetro de perforación.
- Diámetro de la tubería de perforación.
- Pérdidas de aire en el pozo.
16.
Los tres primeros parámetros, son perfectamente conocidos en cada caso, pero
nó así el último, por lo que a pesar de haber calculado correctamente todos los
datos puede suceder que se presenten en ocasiones, problemas de barrido, lo
cual hará necesaria la utilización de espumantes como ya hablaremos más adelan
te. D
dSiendo Qo el caudal de aire necesario
para obtener la velocidad de barrido
Vb = velocidad del aire en el espacio
anular
D = diámetro del pozo
d = diámetro de la tubería.
Qo=VbXrt (D 2
4
2
Cuando se perfora a profundidades -
importantes , se debe tener en cuenta
las pérdidas de aire en el pozo, de -
acuerdo con la siguiente fórmula:
Q =Qo+V2X.h
En lo que k es un coeficiente que depende de la velocidad de perforación y h es
la profundidad total del pozo.
En general es preferible compensar las pérdidas de aire que en el pozo con la -utilización de espumas, en lugar de aumentar la capacidad de los compresores -
ya que esta posibilidad obligaria a usar caudales de aire enormes , cuando se re-
quiere perforar a diámetros relativamente grandes.
d=.
1 7.
En efecto , según puede verse en el gráfico de consumos y diámetros de perfo-
ración (GRAFICO 1), utilizando tubería de perforación de 6" de diámetro, y si
se quiere obtener una velocidad en el anular de 1200 mts / min., es necesario un
compresor con una capacidad aproximada de 22 m3/min., para perforar a un diá
metro de 8. 1 / 2" .
En el CUADRO 2, están indicados los diferentes consumos de aire de los marti-
llos, de acuerdo a la presión del aire de alimentación y según el diámetro de la
tobera de barrido directo que lleve incorporado.
Teniendo en cuenta el tipo de pozo que se pretende realizar, y con los datos -
indicados en el CUADRO 2, es posible determinar el tipo de compresor más ade
cuado a utilizar; ó bién, partiendo de un determinado compresor, podrá elegir
el fluído de perforación más adecuado, compatible con el funcionamiento del mar
tillo, a fin de obtener , en cualquier caso, los rendimientos más rentables.
Un aspecto que conviene tener en cuenta, en caso de trabajar a temperaturas
extremas , ó bién a alturas sobre el nivel del mar considerables, es la variación
que se produce en los caudales de aire aspirados por el compresor , una vez re-
ducidos a condiciones normales de presión y temperatura.
Por ejemplo: si decimos que un compresor tiene una capacidad de 24 m3/min. a
presión de 20 Kg/cm2., significa que este compresor aspira 24 m3/min. de aire
atmosférico y lo comprime hasta 20 Kg/cm2., siendo el volúmen final, igual a -
1.2 m3/minuto , a temperaturas constantes , y esto será así siempre y cuando el
compresor esté situado al nivel del mar y la temperatura del aire sea de 15,62 C.
(602 F.).
En el caso de que el compresor esté funcionando en otras condiciones de pre-
sión y temperatura atmosférica, habría que tener en cuenta la corrección en -
caudal a fin de definir el compresor adecuado.
En el CUADRO 3, están indicados los coeficientes de corrección, en función de
la presión y la temperatura.
VELOCIDAD OOP1�1A DE: BA,I IOA OEL A1RE . 1-200 m%min
30 60 90 120 %0 0 210 240 2 500 330 560 M0WEA ANu LRQ EÑ c m2
430
18.(bI s
CUADRO 2
GRAFICO DE CONSUMOS Y DIAMETROS DE PERFORACION
Modelo 0 tobera Consumo de aire a presión: Diámetros de bocas
Martillo barrido
directo
6.9
bars
10.3
bars
13.8
bars
17.2
bars
20.7
bars
24.1
bars
de perforacion
en mm.
SD-4 4.81 6.37 8.21 11.89 13.74 102 / 105 / 115 / 130
SD- 5 0 -.- 7.36 10.34 13.45 í6.57 19.82 130 / 140
SD-6 0 -.- 11.61 16.00 20.53 25 . 06 29 . 74 165 / 204
SD-6V 0 7.36 10.62 14.16 17.70 20.67 165 / 204
SD-8 0 -.- 12.46 17.70 22.94 27.90. 32.85 204 / 219 / 254
SD-1 0 11.33 18.69 26.90 34.98 -.- -.- 254 / 279
SD-12 0 20.96 31.15 43.90 53.81 -.- -.- 312 / 357 / 445
SD-18
1 9.
CUADRO 3
FACTOR DE CORRECCION DE CAUDAL DE AIRE
Altura porencima del
Presiónatmosfé TEMPERATURA EN GRADOS CENTIGRADOS
nivel delmar (mts.)
rica.(KPa) 7 16 27 38 60
0 101.3 1.083 1.000 0.963 0.929 0.867
305 97.7 1.04.4 0.964 0.928 0.896 0.835
610 94.2 1.007 0.930 0.896 0.864 0.806
914 90.8 0.970 0.896 0.863 0.832 0.777
1.219 87.5 0.936 0.864 0.832 0.803 0.749
1.524 84.3 0.901 0.832 0.801 0.773 0.721
1.829 81.2 0.867 0.801 0.771 0.744 0.694
2.133 78.2 0.836 0.772 0.743 0.717 0.669
2.438 75.3 0.805 0.743 0.716 0.690 0.644
2.743 72.4 0.774 0.715 0.689 0.664 0.620
3.048 69.7 0.745 0. 688 0 .662 0.639 0.596
2 0.
A través de lo expuesto anteriormente, se desprende que la utilización de
aire exclusivamente como fluido de barrido, plantea la necesidad de gran-
des caudales, cuando se necesita perforar a diámetros superiores a 10", -
por la necesidad de obtener la adecuada velocidad de barrido en el espacio
anular , a fin de conseguir la necesaria limpieza del pozo.
Este criterio de selección no es válido ni siquiera en diámetros inferiores a
10", cuando se puedan presentar pérdidas como consecuencia de fisuras en
la roca, caso típico en las formaciones calcáreas kastificadas, en las que -
puede llegar a haber pérdidas totales , 6 en aquellos casos en los que la ca-
pacidad de la máquina limita la utilización de tuberías de perforación del --
diámetro teórico necesario , por lo que es preciso disminuir el diámetro de -
tubería en beneficio de perforar a mayor profundidad, con una máquina de-
terminada.
La posibilidad de utilizar diferentes fluidos de barrido , cuya base fundamen
tal es el aire comprimido , cada uno de ellos con velocidad crítica específica,
y por supuesto menor que la velocidad con aire solo , permite utilizar el cau-
dal necesario para obtener el rendimiento óptimo del martillo sin tener en -
cuenta la velocidad de barrido , y a partir de una serie de parámetros, deter
minar el fluído más adecuado.
LA UTILIZACION DE ESPUMAS COMO FLUIDO DE PERFORACION
Como hemos visto anteriormente , la utilización de aire comprimido como fluido
de barrido, está condicionado por el tipo de terreno, que ha de ser consolida-
do y por la velocidad de barrido en el espacio anular, la cual podría tentar al
ingeniero de perforación a utilizar fluidos a base de agua , para eliminar estos
problemas.
2 1.
Sin embargo , hay que tener en cuenta que, además de los altísimos rendimien
tos, que se obtienen utilizando martillo en fondo, el aire ú otros fluídos a ba-
se de aire, son los que menor presión hidrostática ejercen sobre el fondo del
pozo, lo cual favorece la fragmentación de la roca, ya que la presión hidrostá-
tica se opone a dicha fragmentación, razón por la cual , incluso en perforaciones
profundas para petróleo , las tecnicas de utilización de espumas es cada vez más
utilizadas , con la ayuda de boosters , consiguiendo así mismo una mayor vida de
los elementos de corte , ya que con menor peso sobre los mismos se consiguen -
avances superiores , por la acción positiva de la pequeña presión en el fondo -
del pozo.
Podemos resumir, por tanto , que la utilización de fluidos a base de aire, con-
lleva las siguientes ventajas:
* Alta velocidad de penetración en rocas consolidadas.
* Desgaste reducido de las bocas de perforación.
* Alta capacidad de transporte de recortes.
* Necesidad de pequeñas cantidades de agua.
* Mínimos problemas con arcillas sensibles al agua.
* Facilidad para perforar en zonas de pérdidas , inclusó totales.
Con objeto de conseguir los resultados idóneos, deberá utilizarse en generalel compresor de capacidad adecuada al consumo del martillo necesario para eldiámetro de perforación requerido.
Si éste diámetro es inferior a 10", se tratará de utilizar la combinación de tu-bería de perforación que permita obtener una velocidad de retorno de 1200 mts/
minuto, utilizando la tubería de perforación adecuada en el martillo para ajustar
22.
el consumo de aire.
Para diámetros de perforación superiores a 10", 6 para aquellos inferiores,
en los que no se tenga la tubería de perforación del diámetro adecuado, pa-
ra obtener la velocidad de retorno de 1200 mts/minuto, 6 en el caso de pre-
sentarse pérdidas de aire importante, se deberían utilizar espumas, 6 bién
pequeñas cantidades de agua.
MEZCLA AGUA /AIRE
A menudo se utiliza la inyección de pequeñas cantidades de agua, a través
del martillo ( 0,5 a 1 It / minuto), con objeto de controlar el polvo y, eventual
mente, romper anillos de barro que pueden formarse sobre la tubería de per
foración, al atravesar formaciones con muy poca cantidad de agua.
Esta práctica es recomendada en aquellos pozos que tienen caudales de agua
pequeños ( 1 a 2 Its / segundo , máximo).
Cuando la cantidad de agua que entra al pozo , es superior a la- inyección de
agua , debe ser sustituida por mezcla de aire /espuma.
ESPUMAS
La espuma se define como una dispersión gruesa de gas en un líquido, ó -
simplemente las espumas consisten en burbujas de gas , y las paredes de las
mismas consisten en delgadas películas de líquido.
La formación de espuma implica la expansión de la superficie y se vé favore-
cida por la disminución de la tensión superficial. .
Las espumas son termodinamicamente inestables , puesto que su disgregación
resulta en la disminución de la energía libre total de la superficie. Sin embar
go, se pueden producir espumas estables mediante soluciones superficieactivas
acuosas.
23.
Las espumas se disgregan como resultado del drenaje líquido de las paredes
de la burbuja, hasta alcanzar un espesor de la pared muy fino, siendo sufi-
ciente el movimiento, al azar , de las moléculas del disolvente, para originar
la disgregación de la película.
* Factores constantes de la dilución de la pared de la burbuja:
1) Drenaje, debido a la acción de la gravedad.
2) Evaporación de la superficie.
3) Choque mecánico y térmico.
4) Drenaje, debido a la curvatura de la película.
* Factores que evitan la dilución de la pared de la burbuja.
1) Alta viscosidad de la película
2) Permeabilidad.
3) Repulsión electrostática.
4) Elasticidad de la superficie.
La elasticidad de la superficie , es decir , la tendencia de una película a resis-
tir la deformación , es un factor de importancia en la formación de espumas es-
tables. -En una película conteniendo un agente superficie-activo absorbido, el
estirado de la película reduce el excedente en la superficie y aumenta la tensión
superficial , incrementando también el trabajo necesario para ampliar la superfi-
cie. En un líquido puro , la tensión superficial no cambia con la variación de -
area, por lo tanto la elasticidad es cero, y además , los líquidos puros no se con
vierten en espuma.
24.
La película creada en el agente superficieactivo se regenera mediante el -
transporte superficial del mismo desde las áreas de baja tensión superficial
a zonas de alta tensión superficial.La posibilidad de regenerarse rápidamente
es característica del poder espumante y crea diferencias en el mismo con
agentes superficieactivos diferentes y mezclas de estos.
Pueden observarse dos situaciones extructurales extremas:
Espumas diluidas que consisten en burbujas prácticamente esféricas , separa-
das por una película espesa de líquido , generalmente viscoso.
Espumas concentradas , son en su mayor parte fases de gas y consisten en -
células de gas poliédricas, separadas por superficies delgadas de líquido.
Los buenos agentes emulsionantes son en general buenos agentes espumosos
puesto que los factores que influyen en la estabilidad de la emulsión (contra
la coalescencia de las gotitas) y en la estabilidad de la espuma (contra la dis
gregación de las gotas ), son muy similares.
La utilización de espumas en perforación tiene muchas ventajas comparadascon la utilización de aire seco:
1) Gran capacidad de transporte de recortes.
2) Posibilidad de elevar grandes volúmenes de agua.
3) Reducido volúmen de aire necesario
4) Reducido efecto de erosión, en formaciones poco consolidadas.
5) Eliminación del polvo creado en la perforación.
6) Incremento de la estabilidad de las paredes del pozo.
25.
A estas ventajas, se añade el hecho de requerirse una menor velocidad en
el espacio anular que puede oscilar entre los 30 mts/min. y los 300 mtslmin.
dependiendo de que las espumas sean concentradas 6 diluidas. Puede dis-
minuirse más la velocidad, hasta valores de unos 10 mts/min. , cuando se -
añaden pequeñas cantidades de bentonita ó polímero.
Cuando se perfora en formaciones consolidadas , con martillo en el fondo, se
utilizan, normalmente , espumas diluidas , que permititan la utilización del -
compresor necesario para el funcionamiento del martillo, sin tener en cuenta
la velocidad en el espacio anular., _ya que se conseguirá la capacidad de trans
porte necesaria utilizando espuma diluida en la cantidad adecuada. Con esta
solución se disminuyen , por otra parte , las pérdidas de aire en el pozo, y se
consigue una mayor estabilidad de las paredes , por el hecho de obtenerse -
una menor velocidad de retorno, que erosiona menos.
Normalmente , el espumante se mezcla en unos depósitos al lado de la perfora-
dora, y de allí son aspirados por la bomba que lo inyecta a la linea de aire. -
También se utiliza un dosificador que aspira el espumante puro, mientras la
bomba aspira agua sola.
La cantidad de espumante inyectado, oscila entre 1 y 12 litros/hora y se mez
cla en una proporción entre el 0, 25 y 2 % del agua inyectada.
Estas cantidades dependerán del diámetro y profundidad del pozo, tipo de -roca, volumen de agua en el pozo y velocidad de perforación, y son únicamente orientativas , y en algunos casos será necesario aumentar la proporción deespumante.
A modo de ejemplo : para obtener una velocidad en el anular de unos 90 mts/minuto, utilizando espumas, será necesario únicamente 17 m3/min. de aire, -y con esta velocidad obtendremos una buena limpieza, si se utiliza la concen-
tración de espuma adecuada.
26.
PORCENTAJE DE AGUA EN LA ESPUMA
Como decíamos anteriormente , las espumas se clasifican en diluidas y concen-
tradas, y dentro de las concentradas pueden ser estables 6 secas, en función
del porcentaje del líquido contenido.
TIPO DE ESPUMAS PORCENTAJE DE LIQUIDO
Secas 2 %
Estables 2 - 10 %
Diluidas 10 - 25 %
Este porcentaje de liquido es el factor vital en la capacidad de elevación de la
espuma y viene definido de la siguiente forma:
Siendo: Ve = Volúmen de espuma
Vag= Volúmen de agua
V . = Volúmen de aire libreair
Ve = Vag + Vair
El porcentaje de líquido en la espuma será:
PA E = Ves, 100'
Ve
6 también
PAE= V .100ag
Vag+ Vair
27. (bis)
EJEMPLO DE ESPUMA S
ESPUMAS DILUIDAS
ESPUMAS ESTABLES
28.
Influencias de la presión
Es importante tener en cuenta que los cambios de presión en el aire afec-
tarán en el PAE, ya que variaciones en la presión y también en la tempe-
ratura producirán cambios en Vair, lo cual afectará al PAE.
Debe tenerse muy en cuenta que cuando se indica la capacidad de un compre-
sor a una determinada presión, lo que se está dando es el volúmen de aire libre
aspirado y que, además , éste volúmen de aire libre es comprimido hasta la -
presión indicada.
E'e1millo :
24 m3 / min. a 20 Kg /cm2, será a 24 M3 /min. de aire libre aspirado en condi-
ciones atmosféricas correspondientes al lugar donde esté trabajando la máquina, y éste volúmen de aire se reducirá 20 veces al ser comprimido a 20 Kg/cm2.si consideramos que no hay variación de temperatura. Es decir, que en cada
caso habría que diferenciarse la evacuación de los gases perfectos.
Considerar la ecuación
P x V = K constante
T
Siendo T la temperatura absoluta T = C + 273
29.
COMPRESORAlta •TAlta P L¡n deespumante Baia v
r Atfltv$ter,ca
1
De acuerdo con lo anteriormente expuesto,
el PAE tendrá diferentes valores en los di
ferentes puntos del pozo, como consecuen
cía de las variaciones del Vair.
En efecto, según se indica en la figura -
el PAE tendrá su valor mas alto cuando la
espuma es inyectada en la línea de aire, -
puesto que V airtiene su valor mínimo - -.
En el momento de salida del aire al pozo,
se realizará una expansión por disminución
de presión , aumentando el Vair y disminu.yendo, por tanto, el PAE.
En -el caso de que el pozo esté seco, la -
expansión de aire será instantánea en el
momento en que el aire sale de la boca de
perforación.
En el caso de que el pozo tenga agua, la
expansión se realizará más lentamente, y
podrá pasar que no sea completa hasta que el aire salga fuera del pozo.
En cada punto del pozo, la presión es una función del peso de la columna de -
agua en ese punto, del recorte que esté siendo transportado y del peso de la
espuma. La densidad de la espuma variará según el recorte transportado des
de cero hasta unos 250 KgIm3.
30.
En un ejemplo práctico podemos analizar lo que ocurre con el PAE, desde la
boca en el fondo del pozo, hasta la superficie.
Suponemos que inyectamos la cantidad adecuada de mezcla agua/espumante
dentro de la línea de aire, para obtener un PAE del 2 basado en volúmen
de aire libre.
Consideramos que el pozo es de 200 mm. de diámetro y 125 metros de profun
didad, que el agua que está entrando del acuífero al pozo es de 300 lts/min.
y que en un instante dado el volúmen de agua en el pozo es de 600 litros.
De acuerdo con esto, la presión debido al agua en el fondo del pozo sera:
Peso del agua : 600 Its x 1 Kg/1t. = 600 kilos
Sección del pozo : -¡Y x 102 = 314 cm2.
Presión en el fondo del pozo : 600 = 1,9 Kg /cm 2.
314
Podemos considerar que el recorte ejerce una presión sobre el fondo del pozo
de 1110 de la presión del agua, la presión total será:
1 , 9 + 0,19 = 2,09 Kg/cm2.
La presión del aireen el interior de la tubería de perforación , supongamos -
que sea 20 Kg/cm2 ., despreciando pérdidas por rozamiento , tendrá una expan
sión instantánea hasta la presión existente en el fondo del pozo 2 . 09 Kg/cm2.
Esta presión en el anular , a la altura de la boca de perforación , nos determi-
nará un PAE que vendrá dado por el volúmen de aire inyectado , considerado
este volúmen a la presión de 2.09 Kg/cm2.
31.
A medida que el aire-espuma asciende a lo largo del pozo, se irá producien
do una expansión progresiva , hasta llegar al nivel dinámico , donde el PAE
tendrá su menor valor, pero también se habrá ido incrementando la veloci-
dad en el anular , compensando de esta forma la menor capacidad de trans-
porte.
Cuando en el pozo hay una gran cantidad de agua , debido al trabajo de -
elevación de las espumas , se conseguirá bombear al exterior una parte -
importante del agua de aportación , con lo cual se favorecerá el transpor-
te del recórte , ya que en estas condiciones aunque el PAE disminuya por
debajo de 2 , como consecuencia de la expansión proqresiva del aire, y por
tanto con un incremento de volúmen , será suficiente velocidades superiores
a 40 6 50 mts /min., para conseguir una buena limpieza.
Cuando se utiliza martillo en el fondo como herramienta , se estará utilizan
do espumas a alta velocidad , y debido al gran volúmen de aire inyectado
el PAE será muy pequeño , con lo que la capacidad de. limpieza disminuirá,
siendo compensada esta disminución con una mayor velocidad en el anular,
entre 100 y 600 mts / min., 6 velocidades superiores, dependiendo de las -
caracter rsticas del pozo.
Aspectos prácticos en la regulación de las espumas
El punto más importante que debe de tratar de obtenerse , cuando se utili-
zan espumas a baja velocidad , es el de tener un PAE en el fondo del pozo
que esté comprendido entre el 2 y el 5 %. En ningún casó debe superarse -
el 15 %.
Debido a las dificultades para conocer las condiciones de presión y tempera-
tura , que influyen en el PAE, a lo largo del pozo , es necesario guiarse por
la observación de la espuma en superficie , con objeto de realizar los ajustes
necesarios , a las condiciones inicialmente establecidas , para obtener unos -
buenos rendimientos.
32.
Esta observación , junto con los cálculos efectuados , podrá permitir ajustar
los siguientes parámetros:
1) Volúmen de agua y de aire
2) Porcentaje de espumante ú otros estabilizadores ( polímero, bentonita)
3) Consistencia de la espuma en la superficie a través de:
a) Valoración visual de la consistencia
b) Densidad
c) PAE
d) Porcentaje y tipos de sólidos transportados
4) Regularidad de retorno hacia la superficie
5) Par de rotación requerido por la sarta de perforación.
Algunos de éstos factores pueden ser medidos directamente por medio de ma-
nómetros. Otros factores deben ser como hemos dicho : estimados visualmente
siendo relativamente fácil, con la experiencia estimar el PAE por la tendencia
de la espuma , en la superficie,a correr formando arroyo, o bién a formar un
amontonamiento alrededor de la perforadora . El primer caso indica un alto -
valor del PAE y lo contrario el segundo.
Como una guía general de operación , el perforista deberá atender que el man-
tenimiento de la consistencia de la espuma , la velocidad de perforación y la -
extracción de agua del pozo , sean satisfactorias.
32.bis
Cuando se inicia la perforación con el sistema de espuma, el perforista, ge-
neralmente, observará lo siguiente:
1) Antes de que la espuma tenga la adecuada estabilidad, una continua -
cantidad de aire estará saliendo del pozo.
2) Cuando la acción de la espuma está comenzando , puede salir unos
" alientos" de aire, en forma intermitente.
3) Cuando la espuma comienza a salir, deberá hacerlo de forma continua
y con buena apariencia de viscosidad.
4) Cuando se produce una cierta surgencia esporádica en la base del pozo
se consigue una buena limpieza. Si la espuma es demasiado seca este -
efecto de surgencia no se produce . Si la espuma surge violentamente,
significa que hay un exceso de aire, que produce el rompimiento de la
columna de espuma.
Normalmente los posibles problemas con la espuma están indicados por
las condiciones frsicas de la espuma en la superficie , y por la condicio-
nes de presión en el pozo. En el cuadro siguiente se sugieren los ajus
tes a realizar en dependencia de la variación de estas condiciones.
33.
PROBLEMA CAUSA QUE LO PRODUCE AJUSTES A REALIZAR
El aire sale libre El aire está rompiendo la co- Incrementar la inyección de
al exterior con - lumna de espuma , imposibili- agua-espumante , ó disminuir
una pequeña can tando la formación de espuma la inyección de aire .tidad de espuma . estable.
Espuma clara y - Se está perforando en capa - Incrementar la inyección deaguada . freática ; con posible contami aire y agua y posiblemente
nación por sales. aumentar porcentaje de agen
te espumante.
Disminución rápi- El aire rompe la columna de Aumentar la inyección de -da de presión . espuma, impidiendo que se agua 6 disminuir el volumen
estabilice . de aire.
Gradual aumento Aumenta la cantidad de re- Aumentar ligeramente la in-
de la presión . cortes, ó fluido de la forma yección de aire.ción, que están siendo ele-
vados.
Aumento rápido - Herramienta topada 6 forma Parar la perforación y tra-
de la presión . ción de tapones alrededor - tar dé recuperar la circula-
de la tubería de perforación ción, moviendo la sarta de -
perforación.
Como resumen , la utilización con éxito de las espumas incluye los siguientes pun
tos:
1) La mejor capacidad de transporte se obtiene cuando el PAE está alrededor
del 2 %. Por tanto el PAE en el fondo del pozo deberá estar lo más próximo
posible a este valor.
34.
Si el PAE excede del 25 %, la capacidad de transporte A baja velocidad
es inadecuada.
No es necesario incrementar la inyección proporcionalmente a algún
aumento de la inyección de aire.
La natural aportación de agua del pozo, hace innecesario este incremen-
to proporcional. ;
2) La velocidad anular en el fondo del pozo debe ser como mínimo de -
15 mts / minuto.
3) Deberá tomarse como factor de seguridad , para el volumen del aire un
25 %.
ADITIVOS DE PERFORACION
Las características físicas de la espumas pueden , en casos extremos, mejorar
se, a base de añadir determinados aditivos , a fin de aumentar la viscosidad,
disminuir las pérdidas ú otros problemas inherentes a la perforación.
En el cuadro siguiente se dá un resumen de los diferentes fluidos de perfora-
ción, con los aditivos normalmente utilizados.
35.
r
Base del Aditivo y Viscosidad Velocidadfluido concentración en segundos en el espa
cio anular
recomenda
da.(mts. /mi
Bentonita de al
to grado
18-30 Kg/m3... 35 - 55 25- 36
30-48 Kg/m3 55 - 70 25-36
v
42-54Kg/m3. 65 - 75 25-36
Ninguno 26+-0,5 30-36
Polymero
natural.
5 Kg/m3. + 35 - 55 25-36
7 Kg /m3. j 65 - 75 25-36
8 Kg/m3. 1 75 - 85 25-36
0 B S E R V A C 1 O N E S
Incrementa capacidad de
elevación del agua
Para condiciones normales
de perforación en arenas,
limos y arcillas.
Para gravas y otras for-
maciones poco consolida-
das.
Para excesivas pérdidas
de fluido.
Para condiciones normales
sin problemas de estabili-
dad de las paredes.
Iguales observaciones que.
con bentonita, pero será
necesaria una menor poten
cia de bombeo, por la me-
nor formación de gel de -
los polímeros.
36.
Base del Aditivo y Viscosidad Velocidad
fluido. concentración en segundos en el espa
cioanular BSERVAC IONES
recomenda-
da(mts/min )
Ningún aditivo - . - 1000-1500 Perforación rápida y ade-
cuada limpieza de recorte
de tamaño pequeño y me-dio, con problemas de poivo en superficie.
Agua Se controla el polvo en la1-7 It/minuto 1000-1500 superficie y es aceptable
para formaciones que tie
ne limitada la entrada de
agua en el pozo.
w Espumante / - . - Aumenta la capacidad deagua elevación del aire.
0,25%--0,5 % de - . - 15- 300 En aplicaciones ligeras;po
espumante en ca agua entrando al pozo,agua arcillas plásticas, arenas
húmedas, grava fina, ro-
cas duras y en algunos -
problemas de perforación.
0,5%-0,75% de - . - 15- 300 En aplicaciones de dificul
espumante en tad media ; gran diámetro;agua pozos profundos , tamaño
grande de recortes.
Aumenta el caudal de agua
de entrada al pozo.
Limpieza del pozo termina-
do.
Base del
flurdo
Aditivo y
concentración
Viscosidad
en segundos
Velocidad
en el espa
cioanular
recomenda
da(mts/min
J I
BSERVAC IONES
)
0, 75%- 1% de - . - 15-300 Para perforaciones difici-
espumante les; diámetro y profundi-
en agua. dad grandes, recortes -
grandes y pesados, forma
ciones plásticas e incoheren
tes y gran caudal de entra-
da de agua al pozo.
Los ratios de inyección de
agua espumante, serán -
aproximadamente:
*formaciones no consolidadas
20-30 Its/min.*roca francturada 10-25 1/mil
*roca compacta 10-20 its/minw
Espumante/ - - 15 - 30 Aumenta enormemente la ca
agua /coloi- pacidad de elevación del airedes.
0,75-1 % espu Para perforaciones difíciles;
mante más profundidad y diámetro gran
3,5-7 Kg /m3 des, recortes grandes y pe
polímero sados , formaciones plásticas
6 bién e incoherentes y gran cauda
35-60 Kg / m3 de entrada de agua al pozo.
de bentonita
1-2% de espu Para perforaciones extrema
mante - damente difíciles : las condi
más ciones anteriores , con pér-
3,5-7 Kg /m3 didas de circulación y exce
6 bién siva agua de entrada al pozo,
35-60 Kg/m3
de bentonita.
(38)
¿ QUE ESPUMAS UTILIZAR?
Como conclusión a todas las consideraciones anteriores, realizadas
sobre la perforación con espumas, se- plantea una cuestión de suma
importancia: ¿que espuma se debe utilizar para pozos de captación
de aguas?
Existen en el mercado una . gran variedad de detergentes
industriales que están siendo, en ocasiones, comercializados para
su utilización como espumas de. perforación debido,
fundamentalmente, a que su precio de adquisición es inferior en 2
a 4 veces al de un espumante para utilización en perforación. Los
problemas que ésto plantea son numerosos, y cabe destacar, por
su importancia, así como por la facilidad de comprobación en el
campo, dos inconvenientes fundamentales, cuando se, utilizan
detergentes industriales en lugar de espumantes de perforación :
12) Agresividad, por corrosión del detergente, sobre las piezas de acero
de martillo e incluso tubería de perforación. Esta corrosión provoca
puntos de fatiga en las roscas del martillo fundamentalmente,
ocasionando su rotura prematura. Esto, unido al lavado del aceite
que se produce con los detergentes, disminuyendo por tanto el
engrase efectivo del martillo, determinan la gran contradicción que
supone la utilización de éstos detergentes.
(39)
22) Una de las razones fundamentales en la utilización de espumantes,
como se ha indicado , es la de obtener una buena capacidad de
transporte , lo cual no se consigue con detergentes industriales,
como no sea a base de utilizar concentraciones de 6 a 10 veces
superior a las utilizadas con las espumas de perforación.
Estas proporciones hacen, obviamente, que el costo de detergente
por metro perforado sea, a pesar de su bajo precio por litro,
mucho más alto que el costo obtenido cuando se utiliza una buena
espuma de perforación . Este efecto, se puede comprobar de forma
inmediata, a pié de máquina , comparando los efectos conseguidos
cuando se utiliza una proporción de 0,5 a 1 % de "Perfoespum",
en . lugar de los porcentajes que 'se estén utilizando con
detergentes.
A continuación indicamos un resumen de las características
fundamentales de un buen espumante de perforación.
DEFINICION DE PERFORACION
Conseguir los menores costos posibles, aplicando el sentido comun sobreconceptos claros. adquiridos. en experiencias anteriores.
TRANSMISION DE:
- Conceptos Basicos
-. Resultados practicas obtenidos en el campo
DEFINICION DE ESPUMAS
Fluido creado mediante la dispersion controlada de un gas
en un medio liquido (fase continua) agua +agente espumante
airecomprimido
40
SELECCION DE ESPUMANTES
La quimica de emulsion nos permite la seleccion de diferentes agentesespumantes (surfactantes).
BUEN EMULSIONANTE < > BUEN AGENTE ESPUMANTE
FACTOR DE ESTABILIDAD FACTOR DE ESTABILIDADDE EMULSION } < J { DE ESPUMAS
(Dificultad de union de gotas) (Dificultad de rotura de burbujas)
OK>
41
ENSAYO ESTATICO COMPARATIVO DEESPUMAS
--� Facilidad de espumacion +--
--� Volumen de espumacion --
--► Estabilidad 4--
--� Capacidad de transporte de solidos 4--
42
* FACILIDAD DE ESPUMACION
Grado de facilidad con que se crea la espuma.
* Varia de producto a producto
Algunos productos requieren un mezclado mas energico que otros.
Para el ensayo comparativo la mejor medida nos la da el tiemporequerido para crear la espuma en condiciones standard de mezclado.
El resultado se mide en segundos:
5 S g < FACILIDAD DE ESrUiviACION > 2 Min.
Cuanto mayor es el valor de la lectura,.mas energia se requerira paramezclar el espumante con el aire, a fin de conseguir una buena espuma.
5 Seg < FACILIDAD DE ESPUMACION > 15 Seg
FACILIDAD DE ESPUMACION
INDEPENDIENTE
ENERGIA DE.MEZCLADO
43
11 ESTABILIDAD
La espuma no es un estado estable, por tanto sus componentes gas yliquido se separaran despues de un determinado periodo de tiempo.
En perforacion es muy importante el conservar las burbujas o celdas deespuma (es decir la disper-sion aire/liquido), durante. un periodo detiempo al menos igual al que dura el recorrido del fluido de perforaciondesde su generacion , hasta su retorno a la superficie , para mantener laspropiedades de capacidad de transporte durante todo su recorrido.
MAYOR VELOCIDAD DE DRENAJE DE FASE LIQUIDA =
= MENOR ESTABILIDAD DE LA ESPUMA
MEDIDA DE ESTABILIDAD = T 1�2
siendo:
T 1/2 = Tiempo que tarda en drenarse el 50% de liquido inicial.
T 1/2= VIDA MEDIA
45
*CAPACIDAD DE TRANSPORTE DE SOLIDOS*
Quizas sea esta la propiedad mas importante de la espuma
Puede darse el caso que una espuma con una buena estabilidad no seasuficiente. Tiene que tener ademas la consistencia adecuada.
LA CAPACIDAD DE TRANSPORTE SE PUEDE EXPRESAR COMO:
INDICE DE CONSISTENCIA = Ic
El indice de consistencia SEPPIC varia entre valores de 1000 a 8000.
I C > 3500 = BUEN ESPUMANTE
Sin embargo algunos fabricantes con objeto de mejorar el indice deconsistencia recomiendan la adicion de un agente estabilizador,generalmente un polimero soluble, al agua de base con objeto deaumentar su viscosidad.
Esta practica que es totalmente correcta solo tiene . el inconveniente deque los polimeros tienen un precio de 3 a 5 veces mayor que el delespumante, y su utilizacion requiere al menos las mismas proporcionesque las utilizadas de espumante para estabilizar el agua.
Los espumantes PERFOESPUM actualmente comercializados porpor COMPAIR HOLMAN IBERICA S.A. tienen un indice de consistenciaexcelente < > 4000 lo que hace que en la mayoria de sus aplicaciones no
resulte necesario la utilizacion de aditivos extras.
47
CONTRATO DE PERFORACION
ENTRE
CAPITULO I
. G E N E R A L I D A D E S
Articulo I.1. DEFINICION DE LAS PARTES
El presente Contrato se ha concertado el día dede por y entre las partes designadas a continuación.
EL OPERADOR:
presentada por su Director General
provisto de D.N.I. nQ , con poder -otorgado por el Notario D. de fechade de ná de protocolo, en adelante llamada
EL CONTRATISTA: , S.A., domi
ciliada en Madrid, calle representada -
por su Apoderado D. provisto de D.N.I.1ns , con poder otorgado por el Notario
, de fecha de de ns
de protocolo, en adelante llamado EL CONTRATISTA.
Artículo 1.2. OBJETO Y TIPO DE CONTRATO
1. OBJETO DEL CONTRATO
desea hacer ejecutar sondeo para la
investigación úe energía geotérmica en su permiso de
EL CONTRATISTA se compromete a efectuar, por cuenta de
, los trabajos que ésta desea efectuar con el equipo de
perforación y en las condiciones definidas en los artículos si
guientes:
Las dos partes acuerdan colaborar a la realización de
dichos trabajos empleando técnicas modernas de rápida perfora
ción, de acuerdo con los procedimientos establecidos en la In
dustria del Petróleo, y siendo todos los trabajos realizados ba
jo los standards profesionales más elevados.
EL CONTRATISTA declara no tener ningún derecho en el son
deo ejecutado, ni a la información y producción que de él pudie
ran obtenerse o derivarse.
2. TIPO DE CONTRATO
Los trabajos objeto de este Contrato serán remunerados:
- A tarifa especial, los traslados.
- Por administración, los trabajos de perforación.
Artículo 1.2. DURACION DEL CONTRATO
1. DURACION NORMAL
El presente contrato queda establecido para la perfora-
ción de sondeo , el comenzará en
de . El contrato entrará en vigor en el momento de su
firma y finalizará en el momento en que sea completado o desmon
tada la cabeza de pozo
2. PRORROGA
podrá prorrogar este Contrato en idénticas con
diciones a la perforación de uno o más sondeos en cualquiera de
las áreas dentro de la Península en que sea concesionario de
permisos de exploración y/o explotación de energía geotérmica -
siempre que lo notifique por escrito al Contratista con un prea
viso de 45 días sobre la fecha de iniciación prevista.
3. RESOLUCION
Si una de las partes no cumpliera lo estipulado para la
ejecución del presente Contrato, la otra podrá poner fin al mis
mo.
Si el CONTRATISTA no cumpliera sus obligaciones o si su
trabajo no fuera juzgado satisfactorio por debido a su
lentitud anormal en el avance o incompetencia en la ejecución -
del presente Contrato, imputable a causas de las que EL CONTRA
TISTA sea responsable, podrá, tras haber notificado al
CONTRATISTA por escrito con 5 días de antelación y comprobado
que no se han remediado las deficiencias señaladas, decidir en
tre:
1-Q) Poner fin al Contrato parando los trabajos, después de ha
ber realizado, sin embargo, todas las operaciones que impu
siera la legislación en vigor. EL CONTRATISTA no tendrá de
recho a ninguna remuneración por la ejecución de dichas ope
raciones.
22) Hacerse cargo del sondeo sustituyendo al CONTRATISTA para
continuar la perforación en curso, utilizando su equipo y
repuestos.
Durante el tiempo que dure esta modalidad de trabajo el
CONTRATISTA será reembolsado por sus gastos de explotación de
forma que su beneficio industrial estimado en un 16% de la fac
turación sea nulo, cuando se trate de equipo alquilado a otra
Compañia, la dedución será del 30% cuando el equipo sea propíe
dad del CONTRATISTA. El CONTRATISTA se compromete a mantener el
equipo en buen,uso a juicio del Operador.
tendrá facultad para resolver este Contrato -
cuando lo estime oportuno, sin tener que abonar ninguna indemni.
zación al CONTRATISTA, aunque si los trabajos realizados hasta
el momento de la resolución.
podrá rescindir el presente Contrato sin pagar
indemnización alguna al CONTRATISTA en caso de invalidez de la
póliza de seguros que el CONTRATISTA declara haber suscrito pa
ra cubrir lo riesgos aludidos en el Articulo IV.2.
4. NO EJECUCION DEL CONTRATO
Si el equipo de perforación no se pudiera utilizar o no
fuera puesto a disposición de , dentro de los plazos es
tablecidos en este Contrato, las dos partes, revolverán de mu
tuo acuerdo los daños o perjuicios que se hayan producido para
uno de ellos, como consecuencia de la imposibilidad citada.
5. FUERZA MAYOR
Cada una de las partes quedará exenta de la obligación -
de cumplir los términos del Contrato en casos de fuerza mayor.
Sediciones, huelgas, guerras, insurrecciones, rebeliones,órdenes o disposiciones gubernativas o militares, incendios ,inundaciones, tormentas y otras causas de fuerza mayor o casosimprevistos o que previstos fuéran inevitables.
Esta fuerza mayor podrá aplicarse también a trabajos re
munerados a tanto alzado, realizados posteriormente a la firma
del Contrato motivada por cualquier causa de los detallados an
teriormente.
Durante este período se aplicará la tarifa correspondiera
te a fuerza mayor.
En el caso en que una de las partes se considere incapaz
total o parcialmente, debido a dichas causas, de cumplir las
obligaciones estipuladas en. el presente Contrato, se conviene -
en que la parte interesada avisará por escrito, a la otra, en
un plazo de tiempo razonable, detallando la causa de fuerza ma
yor.
En todos los casos, a partir de los 20 días de parada,ca
da una de las partes podrá poner fin al Contrato.
Artículo 1.4. MODIFICACIONES DEL CONTRATO
Cualquier modificación del Contrato no podrá hacerse más
que en forma de Anexo y de común- acuerdo entre las partes.
Artículo I.S. ANEXOS
El presente Contrato se completa con los Anexos siguiera
tes que forman parte integrante'del Contrato.
Anexo I: a) Personal del Contratista
b) Descripción del material del Contratista
Anexo II: Lista de Control.
Anexo III: Remuneraciones del Contratista. Lista de Precios.
Anexo IV: Nomenclatura de las Operaciones y aplicación de taxi
fas.
CAPITULO II
RELACION ENTRE LAS DOS PARTES
COMETIDO DEL CONTRATISTA
Articulo II.1. SERVICIOS, EQUIPO Y MATERIALES DE CONSUMO
SUMINISTRADOS POR EL CONTRATISTA
1. EL CONTRATISTA se compromete a prestar los servicios, equipos
y materiales de consumo detallados en el Anexo I y en la Lís
ta de Control, Anexo II.
El material descrito deberá estar disponible y en buen esta
do de funcionamiento en todo momento. EL CONTRATISTA se coro
promete a reemplazar el material inutilizado en el plazo más
corto posible. Si momentáneamente un elemento del equipo que
dara fuera de servicio por rotura o por trabajos de conserva
ción de duración anormal, podría escoger entre una
parada sin remuneración para EL CONTRATISTA o una disminución
de la remuneración diaria a acordar, que deberá ser hecha -
por
El importe de esta disminución será proporcional al valordel perjuicio causado.
2. EL CONTRATISTA se ocupará de la obtención de las Licencias -
de Importación para su material de sondeo, así como de los
materiales y suministros indicados en el Anexo II, que even
tualmente puede solicitarlo , a lo que ésta colabora
rá en la medida de sus posibilidades.
3. EL CONTRATISTA se compromete a cumplir las peticiones de
relativas al equipo, así como a los materiales, sumi
nistros y servicios, lo más económicamente posible, y en los
plazos fijados de común acuerdo al comenzar el sondeo. Todo
retraso en los plazos, que provoque la parada de la sonda,se
rá pagado según tarifa 3b. de suspensión Contratista. Cual
quiera de los impuestos, arbitrios o tasas estatales o loca
les sobre tales adquisiciones será reintegrada por
Articulo 11.2. PERSONAL DEL CONTRATISTA
EL CONTRATISTA se compromete a suministrar el personal -
necesario para asegurar la ejecución y vigilancia de todos los
trabajos del presente Contrato, según Anexo I-A.
Se compromete, igualmente a tomar a su cargo el personal
auxiliar temporal, que pudiera ser necesario para atender a la
manipulación de llegadas de material en cantidades excepciona
les, y de los materiales de consumo, previo cargo del mismo.
EL CONTRATISTA se encargará de contratar el personal, de
su salario, seguros, alojamiento, alimentación y de todos los
gastos relacionados con el personal mencionado en el Anexo I-A.
tendrá derecho a solicitar en cualquier momento
del CONTRATISTA que le presente la documentación justificativa
de haber cumplido con esta obligación.
Artículo 11.3. OBLIGACIONES GENERALES DEL CONTRATISTA
El contratista se compromete a:
1. Ejecutar y vigilar todos, los trabajos relativos al presente
Contrato.
Exigirá de su personal, que siga los programas y observe las
consignas técnicas y de seguridad dadas por los representan-
tes designados por
2. Respetar en su equipo y_en la marcha de los trabajos, las re
glas administrativas y profesionales en vigor, especialmente
los reglamentos y resoluciones de seguridad.
EL CONTRATISTA se ajustará a todas las leyes, reglamentos y
decretos y cumplirá todas las obligaciones con el Gobierno -
Español.
3. Rellenar todos los documentos administrativos de
redactarlos según sus prescripciones.y
4. Considerarse enteramente ligado por el secreto profesional ;
en particular, EL CONTRATISTA no podrá difundir ninguna in
formación sobre los trabajos efectuados y exigirá la misma
discrección de su personal.
5. Prohibir el acceso al sondeo a toda persona ajena al servi
cio y que no esté acreditada por . Sin embargo esta
disposición no será aplicada para los representantes de las
Jefaturas de Minas y Administración en general y la Fuerza -
'Publica en el ejercicio de sus funciones.
6. Asegurar la disciplina general en el sondeo.
7. Trabajar sin interrupción (previa autorización de las autor¡dades laborales y eclesiásticas correspondientes).
En casos excepciones, como por ejemplo, razones climatológicas, etc., se podrá autorizar la parada, siempre que las condiciones en que se encuentre el pozo lo permitan.
8. Comprobar el material suministrado por o por Socie
dades que trabajen para esta última, antes de su empleo,y co
municar todo defecto aparente. se compromete a reem
plazar el material defectuoso. En caso de falta de comproba-
ción responderá EL CONTRATISTA de las consecuencias deriva
das exclusivamente de la falta de una inspección visual.
CAPITULO III
RELACION ENTRE LAS DOS PARTES
COMETIDO DE
Articulo III.1. SERVICIOS, EQUIPO Y MATERIALES QUE DEBERAN SER
SUMINISTRADOS POR O POR EL CONTRATIS-
TA POR CUENTA DE
Los servicios, equipo y materiales de consumo que debe
rán ser proporcionados por , o por EL CONTRATISTA por
cuenta de están detallados en la "Lista de Control" -
(Anexo II).
Articulo 111.2. PERSONAL DE
designará uno o varios representantes encarga
dos de controlar el trabajo del CONTRATISTA.
Articulo 111.3. OBLIGACIONES GENERALES DE
En todos los casos
1. Fijará el programa general de perforación (diámetro y cotas
de las entubaciones, diámetro de perforación, tipo y caracte
risticas del lodo, condiciones de desviación, métodos de ce
mentación, condiciones de prueba de presión de tuberías y ob
turadores).
2. Dará en principio, por escrito, toda.s las con.signa.s conve-
nientes para la marcha normal de los trabajos.
3. Llevará directamente el control técnico de algunas operacio-
nes: Tests , cementaciones , instrumentaciones, pruebas de pro
ducción.
4. Respectará la disciplina general del sondeo.
Articulo 111.4. DERECHOS DE
se reserva los derechos siguientes:
1. Modificar el programa de perforación en función de los terre
nos encontrados.
2. Inspeccionar el material del CONTRATISTA y obtener su repara
ci6n o sustitución si el material se hallase claramente sin
posibilidad de ser utilizado, o no estuviese conforme 'a los
reglamentos.
3. Solicitar, después de escuchar al Jefe del Sondeo del CONTRA
TISTA, la eliminación de todo elemento de personal, cuyo com
portamiento fuera juzgado como perjudicial para la buena mar
cha del sondeo.
4. Parar el trabajo en el pozo, sin remuneración para el CONTRA
TISTA, en caso de que el equipo se hallara inservible o en
disconformidad con los reglamentos o presentarse peligro pa
ra el personal o para la conservación del pozo, hasta que el
CONTRATISTA haya remediado la situación '(Ver Articulo 1.3).
Artículo IV.1. REPARTO DE LOS DAÑOS CAUSADOS AL MATERIAL
DE FONDO O AL POZO
1. MATERIAL DE SUPERFICIE
El CONTRATISTA será respcn_sablc en todo momento de
cualquier pérdida o daño a su equipo de superficie.
2. MATERIAL DE FONDO DEL CONTRATISTA
El material de fondo del CONTRATISTA abandonado, des
truído o estropeado en el pozo será reembolsado o reparado por
cuenta del OPERADOR de acuerdo con lo que sigue:
Durante el presente contrato, EL CONTRATISTA pondrá
en uso en su sarta de perforación, varillaje y lastrabarrenas
con certificado de magnaflux especialmente realizado para este
sondeo, la indemnización por este material, cuando quede aban-
donado o destruido, tendrá lugar bajo la forma de reembolso -
del valor de la sustitución, disminuido de las amortizaciones
que hayan tenido lugar durante el presente contrato a razón de
2,7% por mes de uso. El precio de reposición será del 100% en
el material estrenado en este sondeo o declarado premium en el
certificado de magnaflux. Por el material estropeado EL OPERA-
DOR reembolsará los gastos de reparación y de transporte.
Todas las varillas que se empleen en estos Sondeos
deberán estar marcadas con un número para su debida identifi-
cación. No habrá pago de indemnización por el material delCONTRA-
TISTA abandonado, destruído o estropeado, si la causa del accident
es debida a negligencia de su personal, o al fallo de una partede su equipo de sondeo, si este fallo es imputable a una faltade conservación o de control evidente.
Sin embargo, la aplicación de la cláusula anterior se encuentra sometida a las condiciones siguientes:
Previo al comienzo de los trabajos , presentará informe de la
inspeccún a que haya sido sometido el material de fondo (Sonoscope, Magnaflux , etc.), excepto en el caso en que el mate
rial fuera nuevo al comienzo del Contrato.
- Cada 600 horas de trabajo una inspección de las barras maes
tras deberá ser llevada a cabo. Los gastos de esta inspección,
así como los trabajos de recondicionamiento que de ella se de
rivan serán por cuenta del CONTRATISTA. El tiempo invertido -
en tal inspección será a cargo de
Independientemente de esta inspección, podrá en
cualquier momento ordenar tal control, en cuyo caso él CONTRA
TISTA se hará cargo de los gastos en una cantidad proporcional
al número de horas de trabajo de dicho material desde la última
inspección realizada.
Para aquél material de fondo en el que no pudiera ser -
llevado a cabo una magnaflux o inspección equivalente, EL CON
TRATISTA deberá solicitar del representante autorizado de
su conformidad previa a la primera bajada al pozo.
EL CONTRATISTA deberá presentar previo al comienzo de
los trabajos un informe de la inspección a que hayan sido some
tidos los elementos de control (Martín Decker ..).
En caso de que el CONTRATISTA ponga en uso varillaje nue
vo todo el que resulte después de una inspección catalogado co
mo grado inferior al Premium, será reembolsado como material no
utilizable.
Al final del Contrato se hará una inspección del varilla
je a cargo del CONTRATISTA facturándose el material que resulte
fuera de servicio de la forma ya señalada.
3. MATERIAL DE FONDO NO PERTENECIENTE AL CONTRATISTA
EL CONTRATISTA quedará libre de toda responsabilidad por
las pérdidas o deterioros del material de fondo perteneciente a
o a las Sociedades de Servicios, salvo en caso de que
el material de fondo no haya sido debidamente inspeccionado.
En este caso, EL CONTRATISTA reembolsará los gastos de
reparación o reemplazará el material accidentado.
4. INSTRUMENTACIONES
toma a su cargo todos los gastos de instrumenta
ción si l a causa de la misma escapa enteramente a la responsaba
lidad del CONTRATISTA.
Si el CONTRATISTA resultase parcialmente responsable, la
remuneración diaria ulterior sufriría una reducción de hasta un
16% a título de penalidad mientras durase la instrumentación.
Si la responsabilidad recayese enteramente sobre el CON
TRATISTA debido a negligencia grave de su personal o a un fallo
imputable al mal estado, falta de conservación o de control ca
racterizados de su material éste sufriría a título de penalidad
una reducción del 5 0% en tarifas hasta que la instrumentación
sea resuelta.
Además será a cargo del CONTRATISTA el 30% del importe -
de las facturas de las Sociedades de Servicio utilizadas para
resolver la instrumentación, no excediendo el total imputado a
un millón de pesetas en todo caso.
La penalización cuando proceda, tendrá lugar desde el
día en que se inicie la instrumentación siempre que el Operador
se la comunique por escrito al CONTRATISTA en un plazo inferior
a las 72 horas del momento de producirse la misma.
.5. DAÑOS AL POZO
En caso de pérdida o deterioro del pozo, o en caso de
pérdida del control del mismo, tales pérdidas o daños serán por
cuenta de y EL CONTRATISTA será reembolsado por todos
los trabajos previos y por cualquier trabajo hecho con miras a
restaurar o controlar el pozo y por perforar un nuevo pozo si
fuera necesario, todo de acuerdo con los térninos de este Con
trato.
Sin embargo, el CONTRATISTA será responsable si tales -
pérdidas o daños se producen por no haber previsto el equipo o
personal supervisor necesario o por fallo de su material o con
secuencia de una instrumentación sin resolver de la cual fuera
responsable EL CONTRATISTA, de conformidad con lo especificado
hasta aquí, o por no haber seguido las instrucciones estableci-
das por en cuanto a prácticas de seguridad se refiere.
No obstante, se conviene que la responsabilidad máxima del CON
TRATISTA estará limitada a:
Si decidiese realizar un segundo pozo junto al prime
ro, serán a su cargo todos los gastos inherentes al mismo. Sin
embargo el CONTRATISTA sufrirá una reducción en todas su taxi
fas de un 30% desde el momento del abandono hasta que la nue
va perforación haya alcanzado la cota del primera sondeo apartir de la cual la perforación se realiza según las normaseconómicas del contrato en vigor.
- 0 bien, si decidiese no realizar otro pozo con el
mismo aparato , EL CONTRATISTA sufriría a título de penaliza -
ción, una reducción del 16 % sobre el total de las tarifas dia
rias, a contar desde el comienzo del sondeo abandonado.
Artículo IV.2. RESPONSAB ILIDADES GENERALES Y SEGUROS
1. RESPONSABILIDADES EN CUANTO A LA ADMINISTRACION
Solamente será responsable cerca de la Adminis-
tración de las consecuencias de cualquier operación en relación
con la conservación de yacimientos ( erupciones , cráteres,proble
mas de agua , etc.).
EL CONTRATISTA se responsabiliza de las infracciones que
se cometan a los Reglamentos de Seguridad y especialmente al de
Policía Minera y Metalúrgica , en los trabajos de que se trate ,
aceptando en principio las prescripciones y sanciones que pue
dan derivarse de dichas infracciones.
2. RESPONSABILIDADES EN CUANTO A TERCEROS
Las dos partes están de acuerdo , bajo reserva de las dis
posiciones del Artículo IV.1. en que todas las cuestiones de
responsabilidad sean reguladas según las reglas del derecho co
mún y particularmente aquéllas que rigen las relaciones entre
y EL CONTRATISTA.
Cada una de ellas declara estar asegurada en una Compa
ñia notoriamente solvente , contra daños de los que pudiese ser
responsable de conformidad con el presente Contrato . No obstan-
te, las partes precisan como sigue , las responsabilidades de ca-da una de ella-s.
1. RESPONSABILIDADES CIVILES DEL CONTRATISTA
EL CONTRATISTA declara ser titular, por su cuenta, de
una póliza de seguros de responsabilidad civil, que cubre los
accidentes corporales o daños materiales , causados a terceros
por sus encargados o su material ( incendios , explosiones, acci
dentes).
2. RESPONSABILIDADES CIVILES DE
tomará a su cargo todos los daños materiales y
accidentes corporales causados a terceros como consecuencia de
una manifestación cualquiera del yacimiento ( erupción , cráter.).
3. SEGURO DEL MATERIAL CONTRACTUAL
EL CONTRATISTA asegurará el material de sondeos previsto
en el Contrato contra los peligros de incendios , explosiones ,
erupciones y cráteres , actuando por su cuenta y por la de
con abandono de recurso por parte de los aseguradores -
contra las dos partes . Este seguro será de cargo del CONTRATIS-
TA.
Articulo IV.3. CLAUSULA DE ARBITRAJE
Todas las desaveniencias que se deriven de este Contrato
serán resueltas definitivamente de acuerdo con la Ley de Arbi
traje del 22 de Diciembre de 1953 por uno o más árbitros nombra
dos conforme a dicha Ley.
Las partes designan ya como á rbitro de equidad al Ilmo.Sr. Director General de Minas del Ministerio de Industria y Energia.
Articulo IV.4. CLAUSULA DE ELECCION DE JURISDICCION
Ambos contratantes se supeditan voluntariamente, y con
renuncia de sus propios fueros, a la jurisdicción de los Juzga
dos y Tribunales de Madrid.
CAPITULO V
METODOS GENERALES DE TRABAJO
Articulo V.1. PRINCIPIOS FUNDAMENTALES DE ESTE CONTRATO
El concepto de tiempo es de esencia en este Contrato
su incumplimiento causa de resolución del mismo.y
EL CONTRATISTA acepta efectuar todo el trabajo a él asig
nado según las condiciones del presente Contrato, con la dili
gencia y cuidado debidos y según las reglas del arte tal como
se aplican en la investigación petrolífera.
EL CONTRATISTA llevará la iniciativa de los trabajos den
tro del marco del programa general o de las consignas particula
res y queda bien entendido que EL CONTRATISTA podrá expresar -
las reservas que crea deber hacer, antes del comienzo de las
operaciones previstas en dicho programa y en las consignas da
das por
Articulo V.2. AUTONOMIA DEL CONTRATISTA
CESION DEL CONTRATO
1. AUTONOMIA
Todas las operaciones encomendadas al CONTRATISTA según
los términos del presente Contrato son de CONTRATISTA indepen
diente , a quien al igual que su personal , no se considera emplea
do de
2. CESION
EL CONTRATISTA se compromete a no subarrendar o ceder el
presente Contrato, si previamente no ha obtenido el consenti-miento por escrito de
Articulo V.3. CONTROL POR PARTE DE
1. ELEMENTOS DE CONTROL
Los siguientes documentos serán remitidos al representante de antes de las 8 de la mañana , diariamente— y referentes a la actividad desarrollada el dia anterior , en impresossuministrados o aprobados por y en la forma designada por
- Registros de control de la perforación (Martin Decker, Geolo-graph, TOTCO, etc..).
- Cuaderno de la sarta de perforación
- Informe diario de perforación
- Hoja de facturación.
EL CONTRATISTA se compromete, además a proporcionar a
todos los datos necesarios para la buena marcha de lostrabajos.
2. DESEMPEÑO DEL CONTROL
Este control lo realizará un representante calificado deDicho representante estará encargado de inspeccionar
el trabajo del CONTRATISTA, de juzgar si se realiza conforme alas disposiciones del Contrato y de dar, en nombre delas disposiciones necesarias para la marcha de los trabajos.
Articulo V.4. PREVENCION DE ERUPCIONES
1. Antes del comienzo del sondeo , EL CONTRATISTA solicitará delas consignas de seguridad.
2. EL CONTRATISTA tomará buena cuenta de las consignas de seguridad y de toda otra consigna especial y se aplicará a cum-
plirlas.
3. La cabeza de pozo, las conducciones , las válvulas , los acoplamientos y los estranguladores , estarán dispuestos conforme al esquema que se inserta en el Anexo V y en buen estadode conservación y uso.
4. EL CONTRATISTA comunicará, lo más rápidamente posible, las ma
nifestaciones del yacimiento que pudieran conducir a una si
tuación peligrosa y tomará él mismo, las medidas de primera
urgencia de conformidad con las reglas del arte y los regla
mentos de seguridad.
S. EL CONTRATISTA utilizará protectores sobre el acoplamiento -de la barra cuadrada y protectores de tubería en número sufíciente y de tipo adecuado , sobre toda la porción de las sartas de perforación que pueda trabajar dentro de las columnasde entubación (13 3/8" , 9 5/8" y 7").
Artículo V . 5. VIGILANCIA DE LOS LODOS
Durante el curso de la perforación , EL CONTRATISTA pon
drá bajo instrucciones del representante de el cuidado
normal para tener y conservar el lodo de perforación con el fil
trado , la densidad , la viscosidad y demás características, con
forme al programa de lodos de
Salvo en caso de pérdidas totales, EL CONTRATISTA manten
drá el pozo y los espacios anulares constantemente llenos de lo
do.
EL CONTRATISTA controlará los lodos, al menos dos veces
por turno, en cuanto al filtrado, la 'densidad, la viscosidad y
otras características necesarias y anotará en cuaderno de regis
tro de los resultados de estas medidas.
Articulo V.6. DESVIACION DEL POZO
La desviación del pozo estará definida en el programa de
perforación.
EL CONTRATISTA utilizará clinómetros aceptados por
Si el pozo se desviara más allá de los límites prescri -
tos, el CONTRATISTA deberá, si lo requiere, taponar con
cemento y reperforar el pozo hasta situarlo dentro de los limi
tes prescritos. Si la desviación hubiera sido debida a causa de
que el CONTRATISTA no hubiera respetado las consignas, la reper
foración hasta la profundidad que hubiera alcanzado anteriormer
te, se hará por cuenta del CONTRATISTA.
Artículo V.7. PROGRAMA DE PERFORACION Y ENTUBACION
El programa resumido de perforación y de entubación se
especifica en el Anexo V.
Este programa resumido se completará con el programa de
perforación completo , documento que se entregará al CONTRATISTA
en el momento de comenzar los trabajos de perforación.
CAPITULO VI
REMUNERACION DEL CONTRATISTA
Articulo VI.1. TARIFAS
El montaje, desmontaje y traslado entre sondeos se harápor medio de una tarifa especial.
Los trabajos de perforación se remunerarán por Administración:
La Tarifa Administración comenzará a contar a partir delmomento que el aparato quede completamente instalado, y los agujeros de servicio entubados; terminará cuando juzgueque el pozo está acabado, después del desmontaje de la sarta deperforación , operación que se realizará acto seguido.
Todas estas Tarifas se especifican en el Anexo III.
Artículo VI.2. COMPROBANTES DE TRABAJOS Y SUMINISTROS
EL CONTRATISTA se compromete a tener al día los documen-tos comprobantes de trabajos realizados y suministros efectuados, de acuerdo con la nomenclatura de las operaciones (Anexo -IV).
Estos documentos estarán firmados contradictoriamente -por los representantes calificados de las dos partes y un ejempiar enviado a fin de mes (o a lo más tarde el 5 del mes siguiente) al Representante de , responsable del sondeo.
Articulo VI.3. FACTURAS Y PAGOS
1. GENERALIDADES
Las facturas se establecerán distinguiendo:
Las partidas que constituyen simples reembolsos de gas
tos.
Las partidas que puedan considerarse como remuneracionesde trabajo.
Las facturas serán satisfechas por , a los trein
ta (30) días a partir del fin de mes de la recepción de las mis
mas: Cuando sobre una factura, parcial o totalmente, exista dis
conformidad por parte de , está podrá retener el impor-
te de la partida en discusión o el 10% de la totalidad hasta
tanto se solventen las diferencias.
2. MONEDAS DE PAGO
y EL CONTRATISTA aceptan que la totalidad de -
los pagos por remuneración de trabajos, sean efectuados en Pese
tas.
reembolsará en pesetas los materiales, equipos
y servicios proporcionados por EL CONTRATISTA por cuenta de
según las cláusulas de este Articulo, incluidos transpor-
tes hasta el lugar designado por
3. LUGAR DE PAGO
Los pagos en Pesetas deberán acreditarse en la cuenta co
riente del CONTRATISTA en el Banco , Agencia n° de la
calle Madrid.
Articulo VI.4. REVISION DE PRECIOS
Las partes contratantes acuerdan que las Tarifas señala-das en el Anexo III, serán válidas durante la duración del contrato, siendo revisables de acuerdo con lo indicado en el Anexo III, Nota 1.
Artículo VI.5. IMPUESTOS, GASTOS DE ADUANAS Y FIANZAS
Queda entendido que todas las remuneraciones son NETASpara y por consiguiente todos los impuestos y tasas establecidas por la Legislación vigente española derivados de laaplicación del presente Contrato, se entienden incluidos en lastarifas del Anexo II, así como todos los gastos ocasionados porla entrada.en España del material contractual y los que pudie-ran producirse en la reexportación, incluidas las fianzas concernientes a dicho material contractual, serán a cargo del CONTRATISTA.
Artículo VI.6.
A los efectos previstos en el Artículo 42 del Estatuto -de los Trabajadores, se presentará, junto con la oferta, certificación negativa por descubierto en la entidad gestora de laSeguridad Social.
La empresa adjudicataria presentará, además, cada dos me
ses, durante el período de vigencia del contrato objeto de esta
oferta, los correspondientes justificantes de cumplimiento desus obligaciones salariales con su personal, como condición pre
via al abono de la certificación.
Por falta de cumplimiento de lo previsto en el párrafo -
anterior podrá rescindir el contrato sin que ello cree
a favor del adjudicatario derecho a formular reclamación algunani a exigir ningún pago de cantidad o indemnización de dañosperjuicios.
y
podrá repetir al adjudicatario cualquier cantidad que, por aplicación del Artículo 42 del Estatuto de los Tra
bajadores, se viera obligada a satisfacer en función de la res
ponsabilidad solidaria que dicho precepto establece.
Dicho derecho de repetición podrá hacerse efectivo hasta
donde alcance respecto de las cantidades correspondientes a cer
tificaciones todavía no abonadas o, en su caso, retenidas.
Artículo VI.7. PRESTACIONES SUPLEMENTARIAS
1. EL CONTRATISTA será reembolsado de todos los artículos o par
tidas que debiendo ser suministrados por lo hayan
sido por EL CONTRATISTA a requerimiento de . El pago
se efectuará según se detalle en el Artículo VI.3. sobre -
prestación de facturas.
2. Los artículos marcados con asterisco en la Lista de Control,
Anexo II, serán gravados del porcentaje especificado en la
Lista de Precios, Anexo III, en concepto de gastos de trami
tacibn.
3. Los servicios y equipos suplementarios no previstos en el
Contrato pero suministrados normalmente por el CONTRATISTA ,
se facturarán a los precios normales de arriendo del CONTRA
TISTA sin aumento por gastos de tramitación.
4. Los servicios o equipos suministrados por terceros al CONTRA
TISTA por encargo de serán facturados por el CON
TRATISTA directamente a , sin ningún gasto de trami
tacibn.
Para la aplicación de las cláusulas del presente Contra-
to, las partes hacen elección de domicilio como sigue:
