PERFORACION

PERFORACION

CAPITULO III

Docente: Armando Bohorquez HuaraCurso: Geologa de MinasObjetivos Tener los conocimientos de las diferentes tcnicas de sondeos.Conocer algunos de los accesorios de la perforadora.Manipuleo de las muestrasDeberes del gelogo respecto a la exploracin.

ndice Introduccin Tipos de sondeos Sondeos a percusin Perforacin con diamanteOtros tipos de perforacinPlaneamiento de una campaa de perforacinINTRODUCCIONLa perforacin de sondeos, tanto en minera como en obra publica y construccin, se configura hoy en da como un sistema imprescindible para el reconocimiento de los terrenos y en la explotacin de los recursos que alberga el subsuelo.Las tcnicas de perforacin de sondeos son diversas, habiendo evolucionado en el tiempo en funcin de las necesidades del hombre y las diferentes aplicaciones que de ellas ha hecho en diferentes campos de la ingeniera.El insaciable afn de la humanidad por el conocimiento, unido a la gran demanda de recursos naturales, ha hecho que se hayan llegado a realizar sondeos profundos con fines cientficos de hasta 14 km de profundidad.Campos de aplicacin de la Tcnica de SondeosEl campo de aplicacin de la Tcnica del Sondeos es muy amplio, debido a sus muy diversos fines; desde los sondeos cortos para reconocimiento del terreno, caracterizacin geotcnica, geolgica e hidrolgica, hasta la perforacin profunda de importancia primordial en la investigacin de los yacimientos minerales, su reconocimiento y su evaluacin, as como la explotacin profunda de yacimientos de hidrocarburos, tanto en la tierra como en el mar, y la explotacin de la energa geotrmica.Otras aplicaciones importantes son las explotaciones por sondeos por disolucin y gasificacin subterrnea, as como los almacenamientos en estratos porosos por inyeccin de fluidos tiles o para abandono de residuos lquidos.Clasificacin de los sondeos segn su aplicacinClasificacin de los sondeos segn su aplicacinInvestigacin Sondeos cartogrficosSondeos de prospeccin y de evaluacin geolgico-mineroSondeos hidrogeolgicosSondeos geotcnicosSondeos ssmicosSondeos geolgicosClasificacin de los sondeos segn su aplicacinB.- Explotacin Sondeos de captacin de aguaSondeos de petrleo y gasSondeos de disolucin y lixiviacinSondeos para la gasificacin subterrnea del carbn

Clasificacin de los sondeos segn su aplicacinC.- TECNOLOGICOSondeos o barrenos de voladuraSondeos de consolidacin de terrenosSondeos de drenajeSondeos de desgasificacinSondeos d inyeccinClasificacin de los sondeos segn sus caractersticas geomtricas LongitudSuperficiales .- hasta 200 mtPocos profundos.- de 200 a 1200 mtMedios.- de 1200 a 2500 mtProfundos.- de 2500 a 4000 mtMuy profundos.- de mas de 4000 mtDimetroInclinacin Las diferentes facetas dela perforacin en mineraLa labor de perforacin tiene diversas aristas, dependiendo de su objetivo final. Asimismo, combina variadas tecnologas que el gelogo debe conocer para optar por la mejor solucin.Se entiende como perforacin en minera la accin o acto que, a travs de medios mecnicos, tiene como finalidad construir un pozo.Para que esto se logre debe extraerse todo el material destruido dentro del agujero mediante la utilizacin de aire comprimido o agua. En este punto es donde se produce la diferencia entre lo que es la perforacin de exploracin y la de produccin.Las diferentes facetas dela perforacin en mineraPerforacin de exploracin Perforacin de produccinEn la perforacin de exploracin la materia que se extrae sirve con el propsito de analizar y poder determinar tipos, calidades y cantidades de mineral para la eventual explotacin del yacimientoLa perforacin de produccin, en tanto, tiene por finalidad cargar el pozo con explosivos y generar la tronadura para poder quebrar la roca y as ir avanzando con la explotacin de la mina.

Perforacin de exploracinPerforacin de produccinPERFORACION DE EXPLORACIONINTRODUCCIONConcepto de sondeos.- Exploracin de la composicin del suelo de un terreno.Es la investigacin de bloques de terrenos.INTRODUCCIONINTRODUCCIONFUNCIONES DEL GEOLOGO EN LAS PERFORACIONESMALLAS DE SONDEOSLa decisin acerca del numero de sondeos y su disposicin geomtrica es compleja y de extremada importancia.Intervienen factores de tipo geolgico, econmico y estadstico.

Existen diversas maneras de disponer los sondeos sobre un blanco de exploracinSi la investigacin tiene carcter muy preliminar (determinar si hay o no mineralizacin) entonces se pueden hacer unos pocos sondeos dispuestos geomtricamente con criterio geolgico. En el caso de que estemos en una etapa ms avanzada del proceso de evaluacin del prospecto, dispondremos los sondeos segn una malla que nos permita obtener una informacin homognea de la zona bajo estudio. Las mallas ms tpicas son las de tipo cuadrada y triangular. En cualquier caso, la decisin sobre el tipo de malla e inclinacin de los sondeos obedecer acriterios estrictamente geolgicos. Repitmoslo una vez ms,si no tenemos clara la geologa no tenemos claro nada.A la izquierda podemos observar la disposicin de sondeos del tipo DDH (ver ms adelante: sondeos con recuperacin de testigo), para estudiar un cuerpo regular delimitado por una anomala en superficie. A la derecha podemos observar la misma situacin en un corte. Dado que se ha determinado que el cuerpo mineralizado se dispone E-W, buzando 50 S, los sondeos se dispondrn con una inclinacin de 40 N. Primero sellevarna cabo los sondeos 1 y 2. Si la cosa va bien (leyes y mineraloga interesantes), pasaremos a la posicin 3, y si la cosa continua bien (el gelogo est ah mismo para testificar los sondeos "a pi desondeadora"), se continuar con la secuencia que se presenta en la figura.Como regla general en el caso de cuerpos regulares (ejem. filones), la disposicin y secuencia de sondeos es la siguiente:

Disposicin de sondeos del tipo DDH para estudiar un cuerpo de geometra irregular. Recuerde que el gelogo solo contar con las intersecciones de los sondeos con el cuerpo mineralizado (segmentos en negro) para delimitar la geometra del cuerpo. Por un momento solo visualice las intersecciones y vea difcil que puede ser el proceso.En el caso de cuerpos irregulares la situacin es mucho ms compleja, y el gelogo deber determinar la mejor manera deinterceptaren profundidad un cuerpo cuya morfologa slo puede intuir en base a la informacin geolgica. Veamos el siguiente ejemplo:

TIPOS DE SONDEOSLos sondeos de hlice

Los sondeos de hliceson los ms simples, y pueden ser realizados manualmente o con mquinas montadas en vehculos. Se realizan en terrenos de fcil penetracin, y pueden alcanzar profundidades de hasta unos 60 m, siendo 30 m una profundidad comn. El dimetro normal es de unos 5-15cm:Realizacin de un sondeo tipo hlice (augerdrilling).Los sondeos de percusin-rotacinLos sondeos de percusin-rotacinson realizados con un martillo accionadoneumticamente, al que se le imprime un movimiento vertical y rotacional. La herramienta (martillo) suele ser carburo de tungsteno, permiten dimetros de hasta 20cm, y pueden penetrar hasta unos 200 m. Dependiendo del tipo de roca, se pueden perforar hasta unos 100-150 m en unas 8 horas. Si bien su coste es bajo (comparado con la de recuperacin de testigo), la informacin geolgica que entrega es pobre, ya que sta consiste tan solo en la gravilla (cuttings) que sube por las paredes de la perforacin a medida que se inyecta aire a presin por las varillas (rods). Su principal uso es para la determinacin de leyes. Otro problema que presentan es la contaminacin: los materiales que ascienden se pueden contaminar con otros, de tramos superiores, que han cado por efectos del movimiento de la varillas:Percusin-rotacin (down-the-hole: DDH). Observe como se inyecta aire a presin (flechas descendentes) por las varillas (rods). Al llegar al fondo, el aire transporta en suspensin hacia arriba (flechas ascendentes) al material desmenuzado (cuttings) que se encuentra en el fondo de la perforacin.

Los sondeos con recuperacin de testigoLos sondeos con recuperacin de testigoson caros pero proporcionan gran informacin geolgica. Los precios son de alrededor deUS$100 ( 110) por metro perforado. La herramienta de corte es un tubo hueco con una corona de diamante en la cabeza, siendo los dimetros ms comunes: 2.17 - 6.35 cm. Se pueden perforar hasta 10 m por hora. La herramienta gira y corta un testigo de roca (testigo) a medida que profundiza. Dicho cilindro de roca queda contenido dentro del tuboporta testigo. A medida que se profundiza, se van agregando varillas al sistema. El problema es que cuando elporta-testigoest lleno (3 m), hay que retirar el varillaje que se ha ido agregando progresivamente.Cuando se han perforado muchos metros, por ejemplo, ms de 100, toma tiempo recuperar el tuboporta-testigo, y recordemos, el tiempo es dinero. Para remediar esto se puede utilizar un tuboporta-testigoconectado con un cable a superficie (wirelinecorebarrel), pero en ese caso, el dimetro del testigo ser inferior.Los sondeos con recuperacin de testigo

Esquema del tuboporta-testigo.Al centro,sondeadoraDDH .Los sondeos por aire reversoAire reverso. Note como el aire/agua entra por un sistema interno de doble pared (flechas descendentes) y regresa con loscuttingsa superficie por el interior (flechas ascendentes), lo que evita la contaminacin que suele producirse en el sistema percusin-rotacin.Los sondeos por aire reversoson muy populares, y estn en uso desde los aos 70. El sistema permite la recuperacin de cuttingspor inyeccin de aire o agua a travs de un sistema de pared doble, que evita los problemas de contaminacin que se producen en el sistema percusin-rotacin. Son de gran velocidad y en algunos casos pueden ser implementados como sistemas duales RC/DDH.

PERFORACION A ROTACION CON RECUPERACION DE TESTIGOTestigos

Descripcin de los equipos

Los equipos de perforacin con corona estn constituidos por tres componentes principales:LA SONDALA BOMBA EL CASTILLETE o LA TORRE

cabrestante

Sistema de rotacin y empuje

Fluidos de perforacinLos lodos polimricos Sper Mud y Sper Mud Dry estabilizan las excavaciones, mantienen limpia la perforacin y aumenta la capacidad de carga;Castillete o mstilEl castillete o torre tiene por finalidad permitir bajar o subir con rapidez la herramienta de perforacin, as como facilitar el almacenaje de las varillas sobre una mesa prxima al sondeo.

Sarta de perforacin La sarta de perforacin estn compuesta de abajo hacia arriba de los siguientes elementostil de perforacinTubo sacatestigosVarillaje y Giratoria de inyeccin.til de perforacin o coronaLas coronas son tiles de perforacin capaces de cortar el terreno en una superficie de corona circular y que permiten la independizaran de los macizos rocosos de cuerpos cilndricos de roca llamado testigo.

Tubos sacatestigosEl tubo sacatestigos, o tambin llamado portatestigos, va roscado a la corona y tiene el mismo dimetro interior que esta. En el se va introduciendo el cilindro de roca o testigo obtenido al ir avanzando con la corona en el terreno.Las longitudes normales de estos tubos suelen ser de 350, 1500, 3000 y 6000 mm, aunque el mas empleado es el de 3000 mmVarillaje Las varillas son una de las partes de la sarta de perforacin que mas sufren durante la operacin.Estn sometidas a un esfuerzo de compresin o de traccin, segn que se empuje o se tire y suspenda el varillaje, y aun esfuerzo de torsin, como consecuencia de transmitir el par de perforacin.Hasta que el varillaje adquiere un peso suficiente, es preciso aplicar presin al mismo para que la perforacin se produzca.

Giratoria de inyeccinEs el elemento mediante el cual se introduce el fluido de perforacin desde la manguera de impulsin al tren de varillas. Este elemento debe ser giratorio, ya que se conecta a la manguera fija con la varilla que va girando. Esto se consigue por medio de un eje montado sobre rodamientos protegidos debidamente.

Tubos de revestimientoTienen como funcin proteger al taladro del sondeo y a las herramientas de perforacin, frente a problemas de hundimientos en materiales sueltos o diques, y prevenir la perdida o fugas de fluidos de barrido.

Tcnicas de perforacin Preparacin del emplazamientoLugar del sondeo.- Debe ser convenientemente preparado para acceder al mismo con los vehculos auxiliares, as como para que la sonda funcione en unas condiciones de estabilidad y eficiencia garantizadas.

Preparacin del emplazamientoDeposito del material.- Acondicionar un espacio en sus proximidades para depositar todo el material que se prev utilizar, tanto en perforaciones como en las operaciones auxiliares, que generalmente se guardaran en casetas prefabricadas.

Preparacin del emplazamientoServicio de los perforistas.- hay que acondicionar un espacio para los perforistas

Preparacin del emplazamientoBalsas de decantacin.- Para el fluido de perforacin, se excavan en el propio terreno, no deben tener una profundidad superior a 1 m, con una anchura y longitud de 2 y 3 m respectivamente.

Conduccin de la perforacinIndependiente del tipo de roca y de la corona, existen tres factores principales que influyen en el rgimen de penetracin:

Fuerza de avanceSONDEOS A PERCUSIONINTRODUCCIONEQUIPO DE SONDEO A PERCURSIONEQUIPO DE PERFORACIONMUESTRASNOTAS Y DIAGRAMASDETERMINACION DE ESTRUCTURASCOSTE Y VELOCIDADDEBERES DEL GEOLOGOPERFORACION CON DIAMANTELA BARRENAEL TUBO SACATESTIGOMUESTRASDESVIACION DE POZOSMEDIDAS DE POZOSDEDUCCIONES DE LOS RESULTADOS DE LA PERFORACIONVELOCIDAD Y COSTEDEBERES DEL GEOLOGOPERFORACION CON GRANALLA DE ACEROPLANEAMIENTO DE UNA CAMPAA DE PERFORACIONELECCION DEL METODO DE PERFORACIONSONDEOS PARA DESMUESTREPERFORACIONES EN LA BUSQUEDA DE MENAS NUEVASINVERSION EN EXPLORACION MINERA(En millones US$ - Enero-Noviembre 2010

LuminaCopperUS$74.02.MinasBuenaventuraUS$47.63.RioTintoMineraPerUS$30.74.XstrataTintayaUS$27.05.Ca.MineraQuechuaUS$23.66.VolcnCa.MineraUS$18.47.Min.PampadelCobreUS$16.68.CanterasdelHallazgoUS$13.79.Min.AQMCopperUS$13.310.Ca.MineraPoderosaUS$12.9OtrasempresasUS$261.3TOTALINVERSIONES:US$539.4

INVERSION EN EXPLORACION MINERAEnero-Noviembre 2010

Compaas exploradorasEn millones US$ LuminaCopperUS$74.02.MinasBuenaventuraUS$47.63.RioTintoMineraPerUS$30.74XstrataTintayaUS$27.05.Ca.MineraQuechuaUS$23.66.VolcnCa.MineraUS$18.47.Min.PampadelCobreUS$16.68.CanterasdelHallazgoUS$16.68.Min.AQMCopperUS$13.310.Ca.MineraPoderosaUS$12.9OtrasempresasUS$261.3TOTALINVERSIONES:US$539.4RL36soPERFORADORA ROTATIVAPARA SONDEOS CON TUBOS TESTIGOS

Marca ROLATEC(ESPAA)RL48PERFORADORA ROTATIVA PARA SONDEOSCON TUBOS TESTIGOS, MARTILLO DE FONDO Y BARRENA HELICOIDAL

Marca ROLATEC(ESPAA)MEDIDAS DE SEGURIDAD DURANTE LA REALIZACION DEL SONDEO

Introduccin La seguridad en lo trabajos de perforacin de sondeos esta directamente relacionada con el estado de los equipos , el manejo de las maquinas y el tipo de herramientas.

Introduccin El inters por alcanzar una productividad cada vez mayor ha hecho aumentar las dimensiones de las sondas y su complejidad tecnolgica.

Introduccin Por otro lado, el anlisis de las causas de los accidentes pone en evidencia el alto grado de errores humanos que los generan, como consecuencia de una formacin, tanto terica como practica, generalmente inadecuada. Se pone, pues , de manifiesto la importancia del factor humano.

Introduccin La seguridad no es cuestin de una sola persona, es misin de todo el equipo que realiza los trabajos de perforacin. Todos los miembros del equipo deben trabajar juntos para evitar accidentes. Una persona desairada o desconsiderada puede ser causa directa o indirecta de un accidente grave

Introduccin Los accidentes no solo pasan, sino que son provocados por alguna causa. Muchos accidentes pueden ser evitados, primero mediante el sentido comn y, segundo, y fundamentalmente, con un entrenamiento y formacin adecuadas.

Introduccin Las normas de seguridad deben hacerse cumplir de forma apropiada por todos los supervisores y obedecidas cuidadosamente por cada miembro de la plantilla.

Introduccin Los accidentes no solo pasan, sino que son provocados por alguna causa. Muchos accidentes pueden ser evitados, primero mediante el sentido comn y, segundo, y fundamentalmente, con un entrenamiento y formacin adecuadas.Las normas de seguridad deben hacerse cumplir de forma apropiada por todos los supervisores y obedecidas cuidadosamente por cada miembro de la plantilla.En el mbito de la perforacin de sondeos los accidentes son el resultado de una o mas de las siguientes circunstancias:Hbitos de trabajo inseguros.Manejo inadecuado de los equipos y herramientas.Falta de entrenamiento y supervisin adecuados.Introduccin En el mbito de la perforacin de sondeos los accidentes son el resultado de una o mas de las siguientes circunstancias:Hbitos de trabajo inseguros.Manejo inadecuado de los equipos y herramientas.Falta de entrenamiento y supervisin adecuados.

Medidas de carcter generalAl inicio de los trabajos se designara un tcnico responsable de la seguridad de los mismos.En cada turno de trabajo y a pie de sondeo, la empresa operadora designara un sondista como responsable de la aplicacin de las normas de seguridad.El equipo de sondeos estar constituido, como mnimo, por dos personas.

Tcnico responsableMedidas de carcter generalSe prohibir el acceso a los sondeos a toda persona ajena al trabajo. En el umbral de acceso se colocara un cartel de peligro, fcilmente visible, donde se avise de esta prohibicin.Todo el personal del equipo que trabaje en un sondeo deber haber sido instruido en las normas de seguridad establecidas.

Medidas de carcter generalPor cada maquina de sondeos se deber disponer de un libro con todas las disposiciones de seguridad establecidas, as como un botiqun de primeros auxilios fcilmente accesibles, cuyo contenido y mantenimiento sern exigidos por la legislacin vigente.

Medidas de carcter generalToda maquina de sondeos contara, con un extintor de incendios homologado, situado en lugar fcilmente accesible. El numero, capacidad y tipo de extintor estar en consonancia con las dimensiones y caractersticas de la maquina empleada.En todo sondeo se tendr a disposicin del personal una lista de telfonos y direcciones del medico., ambulancia o punto de asistencia hospitalaria mas prximo, as como de los puestos de las Fuerzas de Seguridad o de Proteccin Civil.El personal de servicio en el sondeo dispondr siempre de un vehculo para casos de emergencia.La utilizacin de la maquinaria de sondeos y elementos del equipo de perforacin se har siempre conforme a las disposiciones reglamentarias y a las indicaciones proporcionadas por el fabricante.Al comienzo de cada turno los operadores revisaran y comprobaran los equipos antes de ponerlos en uso, reparndolos y subsanando las deficiencias observadas.

Medidas de seguridad personalLas empresas, dentro de su normativa de rgimen interior, deben establecer y proporcionar la ropa de trabajo y equipos de proteccin personal homologados, necesarios de acuerdo con las caractersticas del puesto de trabajo asignado a cada operario.

Medidas de seguridad personalLas recomendaciones en cuanto al uso de los equipos de proteccin y su mbito de aplicacin son, en trminos generales, las siguientes:Proteccin de la cabeza.- el uso de casco de proteccin , figura 2, es obligatorio en cualquier sondeo, incluyendo las instalaciones auxiliares, aunque la actividad se desarrolle en el interior de una cabina. Esta obligacin es extensiva a los visitantes.Proteccin de los ojos.- la utilizacin de gafas, caretas transparentes o pantallas, figura 3, es obligatoria en aquellos casos en que pueda existir riesgo de proyeccin de partculas solidas o liquidas, en operaciones tales como pulir, golpear, soldar o cortar con equipos de soldadura, o cuando se trabaje con productos qumicos peligrosos, as como cuando se puedan producir gases perjudiciales, deslumbramientos o en cualquier trabajo que implique un peligro para la vista o la cara.

Medidas de seguridad personalProtecciones de los rganos de respiracin.- es obligatorio utilizar mascarillas, filtros o equipos respiratorios, figura 4, cuando exista la posibilidad de aspirar materiales nocivos o molestos, nieblas, vapores, humos o gases perjudiciales. Tales mascarillas deben ofrecer muy baja resistencia a la respiracin con un mantenimiento correcto.Proteccin auditiva.- la proteccin en forma de auriculares cubre orejas o tapones, figura 5, es obligatoria en todas aquellas zonas donde el nivel de ruidos sea superior a lo permisible de acuerdo con las prescripciones existentes.En todo caso los protectores deben cumplir las condiciones siguientes:Suficiente amortiguacin.Utilizable con casco.Posibilidad de audicin de seales.Limitaciones mnimas para la comprensin de una conversacinResistencia al polvo y al agua yComodidad de usoMedidas de seguridad personalProteccin de las manos.- Se utilizaran guantes apropiados siempre que en cualquier trabajo de manipulacin se puedan producir lesiones en las manos, se deban manejar materiales calientes, abrasivos o corrosivos, y se actu en baja tensin o maniobras en alta tensin. Figura6.Los guantes deben ser adecuados al trabajo a realiza. No debe ser demasiados holgados, para evitar puedan ser aprisionados y permitan un tacto preciso, ni ajustados, pues aumentaran el cansancio y el desgaste prematuro. En determinadas aplicaciones deben ajustarse a la mueca para proteger la mano de la posible intrusin de partculas solidas o de otro tipo.Proteccin de los pies.- El uso de botas de seguridad es obligatorio en todos los trabajos que se realicen en los sondeos, figura 7, en aquellos trabajos en relacin con sistemas elctricos se utilizaran botas aislantes apropiadas.Vestimenta de trabajo.- La vestimenta de trabajo deber ser ajustada, sin holguras, jirones, bolsillos rotos, cinturones sueltos, etc., que suponen un riesgo de aprisionamiento o enganche en partes mviles, o salientes de estructuras fijas.Medidas de seguridad personal

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