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Métodos de Perforación de SondajesMétodos de Perforación de Sondajes

Curso Capacitación Nº 8

Gerencia de Geología

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METODOS DE PERFORACION EN LA MINERIA

Se entiende por perforación en minería la acción o acto que, a través de medios mecánicos, tiene como finalidad Construir un Pozo y Obtener una Muestra. Debemos recordar, que en el área de geología siempre es más importante la muestra representativa que el pozo perforado, lo que hace que:La profundidad de la muestra, la recuperación y una contaminación nula o muy baja, sean claves.

Para que esto se logre debe extraerse todo el material destruido o cortado, dentro del agujero o pozo mediante la utilización de aire comprimido y agua o mediante sistemas de cables para la recuperación del tubo interior en sistemas de perforación de diamantina. En este punto es donde se produce la diferencia entre lo que es la perforación de exploración y la de producción.

En el primer caso la muestra que se extrae sirve con el propósito de analizar y poder determinar tipos, calidades y cantidades de mineral para la evaluación y eventual explotación del yacimiento. La perforación de producción, en tanto, tiene por finalidad cargar el pozo con explosivos y generar la tronadura para poder quebrar la roca y así ir avanzando con la explotación de la mina y como un segundo obgetivo el obtener muestras para analizar leyes y mapear cutting.

En la evaluación de yacimientos, la circulación reversa está más orientada a una primera etapa, donde se han definido algunos objetivos y se quiere chequear qué minerales hay y su ley. Después la exploración pasa a una segunda etapa que es más avanzada; el hecho que se pueda recuperar un trozo de roca con la perforación diamantina, entrega una cantidad información mucho más grande que no solamente se limita a las leyes, sino también a las estructuras presentes ya sea de fallas, fracturas o de dirección de vetillas mineralizadas.

Asimismo, ambos métodos tienen valores y velocidades de ejecución distintos. Normalmente los rendimientos que se obtienen con la circulación reversa son tres veces mayores que con la diamantina, mientras que en costos ésta última es dos a tres veces superior.

Ocasionalmente se combinan ambos métodos en yacimientos que tienen una sobrecarga estéril donde no es necesario muestrear la primera parte del pozo, por tanto se recurre primero a la perforación con circulación reversa, que es más rápida y económica, para posteriormente continuar con la diamantina. Este es un método muy usado en el norte de Chile, donde hay muchas pampas con sobrecargas estériles y en las cuales la zona mineralizada se encuentran muy profundas.

CODELCO-CHILECARACTERÍSTICAS DE LOS EQUIPOS DE PERFORACION

Dentro de los equipos utilizados para la perforación de circulación reversa existe la posibilidad de perforar tanto con martillo de fondo (DTH), como con tricono (Rotary). Este último se caracteriza por requerir de una buena capacidad de empuje y rotación, a diferencia del primero, donde el empuje y la rotación son considerablemente menores.

El equipo utilizado para perforación diamantina, es básicamente más pequeño, con un motor de menor tamaño. Además, como genera un corte cilíndrico hueco, para la obtención del testigo, no requiere de mucho empuje. Sin embrago, trabaja a altas revoluciones, en el rango de las 800 hasta las 1.600 revoluciones por minuto (RPM).

La perforación diamantina se utiliza tanto en superficie como en interior mina, mientras que la aire reverso siempre ha sido principalmente de superficie, por los malos resultados desde el punto de vista de la calidad de la información de la muestra cuando se ha utilizado en minas subterráneas. Además, en interior mina se está muy restringido por la contaminación que pueda provocar, puesto que los equipos de circulación reversa lo que entregan es un polvo. Para minimizar tal impacto se ha tenido que hacer perforación húmeda, con agua, y eso genera que la calidad de la muestra sea bastante deficiente.

CODELCO-CHILECARACTERÍSTICAS DE LOS EQUIPOS DE PERFORACION

Estos equipos, deben tener condiciones especiales según las caracteristicas geográficas, además, los yacimientos se encuentran distribuidos desde los pocos metros sobre el nivel del mar a alturas extremas de 5.400 mts. sobre el nivel del mar. Esto influye de manera importante, porque a mayor altura hay menor cantidad de aire, y la capacidad de los equipos se ve mermada respecto a su condición normal de operación. Cada mil metros de altura la eficiencia mecánica disminuye en 10%, por lo tanto, en un proyecto ubicado a 5.000 mts. de altura, la eficiencia mecánica de los motores petroleros puede disminuir hasta en un 50% y en el caso de los compresores entre un 35% y 40%.

Por este motivo, una de las principales innovaciones, especialmente en circulación reversa, es la utilización de compresores auxiliares y boosters, lo que permite compensar la pérdida de eficiencia de los compresores, asegurando así mejores rendimientos y obteniendo un barrido más eficiente de la muestra. Asimismo, esta tecnología es aplicable en perforaciones con presencia de agua, toda vez que el líquido también implica una pérdida de eficiencia por la contra presión que genera una columna de agua, lo que es cotrarestado con estos implementos.

CODELCO-CHILEPERFORACION DE PRODUCCION

La perforación de las rocas dentro del campo de las voladuras tiene como finalidad abrir agujeros con la distribución y geometría adecuadas dentro de los macizos, para alojar las cargas de explosivos y sus accesorios iniciadores,.Existen dos tipos de perforaciones en producción:

1. Perforación rotativa con tricono

Hasta 1949, la mayor parte de los barrenos para voladura eran realizados mediante perforadoras a roto percusión y sólo en el caso de rocas muy blandas era aplicable la perforación a rotación mediante bocas de corte o trepano.

La apertura en Estados Unidos de grandes explotaciones de carbón a cielo abierto, con espesores de recubrimiento que alcanzaban hasta 40 mts. y la aparición en el mercado de un explosivo a granel barato y de gran eficiencia energética como el ANFO, fueron acontecimientos que impulsaron a los fabricantes de perforadoras a diseñar equipos de gran capacidad, capaces de alcanzar elevadas velocidades de penetración.

Simultáneamente, se comenzaron a utilizar de forma generalizada en la minería las bocas denominadas triconos, desarrolladas en el campo del petróleo desde 1907, y a aplicar el aire comprimido como fluido de evacuación del detritus formado durante la perforación.

Los diámetros de los barrenos varían entre las 2" y las 17 1/2" (50 a 444 mm), siendo el rango de aplicación más frecuente en minería a cielo abierto de 6" a12 1/4" (152 a 311 mm).

Este método de perforación es muy versátil, ya que abarca una amplia gama de rocas, desde las muy blandas, donde comenzó su aplicación, hasta las muy duras. La perforación rotativa con triconos es las más extendida en estos tiempos, señala Meneses, ya que con grandes equipos son capaces de ejercer elevados empujes sobre la boca del tricono.

Las perforadoras rotativas están constituidas principalmente por una fuente de energía, una columna de barras o tubos, individuales o conectados en serie, que transmiten el peso, la rotación y el aire de barrido a una boca con dientes de acero o insertos de carburo tungsteno que actúa sobre la roca.


2. Perforación a rotopercusión

Este sistema es el más clásico de perforación de barrenos y su aparición en el tiempo coincide con el desarrollo industrial del siglo XIX. Las primeras máquinas prototipos de Singer (1838) y Couch (1848) utilizaban vapor para su accionamiento. Pero fue con la aplicación posterior del aire comprimido como fuente de energía, en la ejecución del túnel de Mont Cenis en 1861, cuando este sistema evolucionó y pasó a usarse en forma extensiva. Este hecho unido a la aparición de la dinamita constituyeron los acontecimientos decisivos en el vertiginoso desarrollo del arranque de rocas en minería y obras públicas a finales del siglo pasado.

El principio de perforación de estos equipos se basa en el impacto de una pieza de acero (pistón) que golpea un útil que, a su vez, transmite la energía al fondo del barreno por medio de un elemento final (boca). Los equipos de rotopercusión se clasifican en dos grandes grupos según dónde se encuentre colocado el martillo; en cabeza o en fondo.

- Martillo en cabeza.Este sistema de perforación se puede calificar como el más clásico o convencional, y aunque su empleo por accionamiento neumático se vio limitado por los martillos en fondo y equipos rotativos, la aparición de los martillos hidráulicos en la década de los setenta ha hecho resurgir de nuevo este método complementándolo y ampliándolo en su campo de aplicación. - Martillo de fondo.Estos martillos se desarrollaron en 1951 por Stenuick y desde entonces se han venido utilizando con una amplia profusión en explotaciones a cielo abierto. La extensión de este sistema a trabajos subterráneos es relativamente reciente, ya que fue a partir de 1975 con los nuevos métodos de barrenos largos y de cráteres invertidos cuando se hizo popular en ese sector.

En la actualidad, en obras de superficie este método de perforación está indicado para rocas duras, en competencia con la rotación, debido al fuerte desarrollo de los equipos hidráulicos con martillo en cabeza.


La perforación a rotopercusión se basa en la combinación de las siguientes acciones:

Percusión: los impactos producidos por el golpeo del pistón originan unas ondas de choque que se transmiten a la boca a través del varillaje (en el martillo en cabeza) o directamente sobre ella (en el martillo en fondo).

Rotación: con este movimiento se hace girar la boca para que los impactos se produzcan sobre la roca en distintas posiciones

Empuje: para mantener en contacto el útil de perforación con la roca se ejerce un empuje sobre la sarta de perforación.

Barrido: el fluido de barrido permite extraer el detritus del fondo del barreno.

Los equipos de perforación que más se utilizan en labores de interior son los siguientes:

• Jumbos para excavación de túneles y galerías, explotación por corte y relleno, por cámaras y pilares, etc.• Perforadoras de barrenos largos en abanico en el método de cámaras por subniveles• Perforadoras de barrenos largos para sistemas de cráteres invertidos y cámaras por banqueo.

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En la perforación rotativa, las variables que se deben tener en cuenta para una buena elección de la columna de perforación, ya sea adaptador barra cabezal, barras, estabilizador o adaptador barra tricono con harfacing y anillos rotatorios, son:

•Propiedades de las rocas (abrasividad)•Litología del terreno•Profundidad de los bancos•Aleación de los aceros resistentes

Cabe mencionar que el desarrollo de estos elementos viene por parte de la industria petrolera; en cuanto la calidad de los aceros, las normas más estandarizadas son: acero ASTM 519 calidad 4140 (acero carbono, cromo, molibdeno); 4340 (acero carbono; cromo; níquel; molibdeno). También hay que tener presente los elementos de recubrimiento anti-desgaste como el carburo de cromo, carburo de tungsteno, carburos de vanadio, entre los más conocidos.

Lo más importante que tiene que tener en cuenta un usuario de perforación es que el proveedor de estos elementos sea una industria por lo menos con certificación ISO 9001:2000 (sistema de gestión de calidad) y un servicio post venta en terreno, ya que así se asegura de hacer un desarrollo de estos elementos en su faena, para un mejoramiento continuo de sus rendimientos, como una columna fabricada a la medida de su faena.

ACEROS DE PERFORACIÓN

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SISTEMAS Y MÉTODOS DE PERFORACIÓN

La gran gama de métodos de perforación de sondajes se clasifica en tres grupos y que son los siguientes:

SISTEMAS METODOS

PERCUSION

ROTACION

POR CABLE

BECKER

DIAMANTINA

TRICONO AIRE REVERSO

MIXTO

CONCENTRIX R

MARTILLO DTH

TUBEX - ODEX

VIBRO - PRECUSION

AUGER

AIR CORE

1.

2.

3.

LODO DE PERFORACION

FLUJO DE AIRE

TIPO DE MUESTRA OBTENIDA

DETRITUS - CLASTOS

DETRITUS

DETRITUS Y AGUA

DETRITUS SECO

DETRITUS - RIPIOS

TESTIGO CILINDRICO SOLIDO

DETRITUS

DETRITUS

DETRITUS

DETRITUS

DETRITUS Y NUCLEO MUESTRA

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1.1. PERCUSION CON CABLE

Constituye el más antiguo método de perforación, existen antecedentes que ya el año 275 A. C. Era usado este método de perforación. Los chinos perforaban pozos para recuperar aguas con alto contenido de sal, con una forma rudimentaria basado en este sistema.

Este método denominado también perforación con cable, aun es utilizado en la perforación de pozos de captación de aguas el método consiste en un bit que puede ser de 5” y hasta 24 “ que esta acoplado a una barra de peso que fluctúa entre 250 y 1.000 kilos, todo lo cual pende de un cable de acero que pasa por poleas y que mediante un eje excéntrico se convierte el movimiento circular a vertical transmitiendo el movimiento al cable y a la herramienta de perforación.


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1.2. PERCUSION TIPO BECKER

Es un método de perforación relativamente moderno, basado en el principio de la perforación por percusión, pero utilizando una cuelga de barras con una zapata en la punta y que avanza por medio de golpes que recibe en la parte superior ( Top Hammer) manteniendo el pozo protegido por medio de una entubación simultánea, recuperando la muestra por circulación de aire reverso.

Este método es especial para muestreo de suelos, ripios, tortas, en donde no existan bolones que impidan el avance, ya que como su herramienta de corte esta constituida por una zapata, no le es posible cortar rocas de gran tamaño.

El diámetro de perforación con este método varia entre 6 ¼” a 6 5/8”


DESCRIPCION DEL METODO DE PERFORACION BECKER DRILLING HAMMER

La máquina de sondaje Becker Hammer Drill está diseñada para una perforación económica a través de gravas, arenas y clastos rocosos de sobrecarga con una profundidad de 250 pies (75 m). Esta unidad permite una penetración a través de una capa continua con una tasa de sobre los 30 m por hora.El sistema de perforación de doble entubado está construido con un sistema de golpe especialmente diseñado el cual es guiado hacia el interior del material de sobrecarga por medio de un martillo diesel. El “fluido” de perforación penetra hacia a bajo a presión por el espacio anular generado entre ambos tubos hacia el martillo donde este toma fragmentos del suelo penetrado, llevándolos hacia la superficie por la misma columna. Para muestreo en seco, se utiliza aire como “fluido” de perforación. Sin embargo, también pueden ser usados tanto agua como una mezcla aire-agua cuando se requiera.En el caso de que se requieran muestras de la roca de caja, una unidad hidráulica de rotación se emplea en conjunto con una rueda de perforación rotatoria, una barra convencional y un martillo de 2 15/16” para penetrar la roca por medio de la misma columna del sistema de perforación con martillo. Con este sistema se pueden alcanzar profundidades de hasta 500 pies (150 m). El Becker Hammer Drill es capaz de trabajar en posiciones de operación de 90 a 45º de la vertical.

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2.1 AUGER

Este método de perforación clasificado en el sistema de perforación por rotación, es especial para el muestreo de suelos, básicamente esta constituido por barras de superficie helicoidal lo cual permite que mientras rota la barra perforando, la muestra sube por el espiral hasta la superficie, actualmente se ha implementado este método con un muestreador en la punta de las barras para que mientras se perfora “ a manera de un taladro” este muestreador aloja un núcleo de muestra del tramo perforado.


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2.2.1.TRICONO MEDIANTE LODO DE PERFORACION

La perforación con Tricono, ocupando además lodos de perforación para la lubricación de la herramienta y para evacuar los sedimentos es muy utilizada en las perforaciones de pozos petrolíferos, en donde se alcanzan profundidades de más de 4.000 metro con equipos de gran tamaño.

Con menores diámetros y menores profundidades, este método es utilizado para perforar algunas veces rellenos o sobre cargas de bajo interés geológico o que ya son muy conocidas. Este método, no constituye una buena forma de muestrear algún sector, debido a la gran contaminación que esta sometida, es por eso que se utiliza más para avanzar en la perforación que para sondear.

La inyección del lodo al perforar con este método, puede ser en forma convencional, que es la más conocida, en donde el lodo entra por el interior de las barras impulsado por una bomba, llega al fondo y luego sube a superficie por el espacio anular arrastrando los sedimentos. O bien puede ser en forma inversa y que no es tan conocido y que se ocupa en algunos casos de perforación en salares, al circular de esta forma, el lodo se inyecta al espacio anular por gravedad, entonces se va llenando el espacio anular del sondaje, mientras una bomba en superficie, succiona el sedimento desde el fondo del pozo por el interior de las barras.


2.2. TRICONO

Este método de perforación basado e en el sistema de perforación por rotación, puede recuperar la muestra de dos formas:

.Mediante lodo de perforación

.Mediante flujo de aire

CODELCO-CHILEMAL PROCEDIMIENTO DE MUESTREOTRICONO MEDIANTE LODO DE PERFORACION

CODELCO-CHILE2.2.2. TRICONO MEDIANTE FLUJO DE AIRE

En la perforación con Tricono recuperando la muestra por medio de un flujo de aire, se utiliza el método de circulación por aire reverso, este método de recuperación de la muestra permite obtener una muestra con una mínima contaminación ya que la cuelga de perforación esta constituida por un doble tubo, entonces el aire baja por el espacio anular generado entre los dos tubos y posteriormente su viaje hacia superficie se realiza por el tubo interior de las barras, elemento diseñado para esta función y que impide el contacto de la muestra con las paredes del sondaje, como sucede el método de circulación de aire convencional.

Durante la operación de perforación de sondajes de aire reverso, la muestra de “cutting” se toma directamente del ciclón presente en cada sonda.

Los diámetros más utilizados en la perforación de sondajes con este sistema son, 5 ½” y 5 ¼” siendo el de 5 ½” el más utilizado.


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Por cada soporte muestreal de perforación, la muestra alojada en el ciclón es vaciada directamente a un cuarteador de rifles con capacidad de a lo menos 80 Kg, el cual debe estar posicionado inmediatamente debajo de la “boca – salida” del ciclón. El material así cuarteado es recepcionado en dos bolsas de tamaño y material adecuado para el peso de la muestra. Se debe evitar el movimiento vertical de las barras mas allá de los dos metros perforados. La adecuada ejecución de este paso requiere tres operarios; uno en cada bolsa y uno para abrir la “boca – salida” del ciclón.

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De constatarse pérdida importante de finos a través de la boca y/o entrada del ciclón, el cual se manifiesta en una densa nube de polvo finamente particulado, se deberá informar inmediatamente a la supervisión y en caso de que la situación persista en el tiempo se deberá implementar un sistema de doble ciclón.

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F G FFFFFFF FFG G G G G GG G G* F = Fino* G = Grueso

Caja Abierta Vacía

Caja Abierta Llena

Caja Llena Cerrada

DE 00 Mts. A 10 Mts.Pozo Nº DDIV/AR-1405

Caja para Cutting

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2.2.3. MARTILLO

Este método de perforación esta clasificado en el sistema de perforación por Rotación y Percusión, además se puede clasificar de acuerdo al lugar en donde percuta el martillo y de acuerdo a como se recupera la muestra que se genera en la perforación. Según en donde se realiza el golpe, este puede ser en la parte superior de las barras (Top Hammer) o bien en la parte inferior de las barras ( Martillo de fondo o DTH) De acuerdo a como se recupera la muestra, esta puede ser por circulación de aire convencional, en la cual el aire entra por el interior de las barras y sale por el espacio anular, método prácticamente no se utiliza para la perforación de sondajes por el alto grado de contaminación que sufre la muestra. La perforación con DTH convencional es más utilizada en la perforación de tiros para banqueos o para la perforación de pozos de gran diámetro, para la captación de agua. La recuperación de la muestra por circulación de aire reverso utilizando martillo DTH, es la más usada en la perforación de sondajes de exploraciones geológicas, por su rapidez y bajo costo, la constitución de las barras (dobles), y la zapata del bit, permiten una mínima contaminación de la muestra. Los diámetros más utilizados en la perforación de sondajes con este método son, 5 ½” y 5 ¼” siendo el de 5 ½” el más utilizado.


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2.3. AIR CORE

Este método que recupera la muestra por aire reverso, fue diseñado con el propósito de perforar terrenos muy blandos, si bien este método esta basado en el sistema de perforación por rotación este método no utiliza tricono ni diamantina, su herramienta de corte esta constituida por una zapata con pequeños bit de carburo de tungsteno insertados en la frente de corte, esta zapata tiene en su cara interior orificios direccionados hacia la superficie por donde sale el aire inyectado hacia el interior del pozo cuando se perfora, esta tecnología esta basa en el efecto de Venturi, entonces al perforar, los detritus generados son succionados por diferencias de presión y luego impulsados hacia superficie por el interior del tubo.

El inconveniente de este tipo de perforación es que solo sirve para perforar ripios o algún otro tipo de material blando tales como tortas de sales, ya que al perforar sobre cargas o rellenos artificiales constituido por bolones, surge el problema que la zapata debido a su constitución no estaba diseñada para perforar las rocas mayores a 2 ½”.


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2.4. DIAMANTINA (SONDAJE CON BROCA DIAMANTADA)

La perforación con broca de diamantes se basa en la propiedad del diamante de poseer una gran dureza (Dureza:10 en la escala de Mohs), por lo que puede cortar cualquier tipo de roca.

El método de perforación del sistema de perforación por rotación, utiliza una “Corona” con diamantes industriales, de diferentes tamaños, insertados o impregnados en una matriz, los cuales cortan la roca generando una muestra sólida cilíndrica de alta representatividad y de gran utilidad para el geólogo ya que en este “testigo de roca” fácilmente se pueden determinar contactos, estructuras, u otra información requerida por el especialista.

La perforación con corona diamantada, utiliza el agua como fluido básico de refrigeración, la cual mezclada con ciertos aditivos, conforma una sustancia coloidal denominada “Lodo de Perforación”, elemento esencial para el éxito de la perforación, ya que logra las siguientes utilidades:

•Refrigeración•Evacuación de los sedimentos generados por el corte de la roca•Estabilización de las paredes del sondaje

Este método de perforación puede realizarse si las necesidades de información así lo requieren, con un método de triple tubo “Q3”, que consiste básicamente en un tubo de acero con un corte longitudinal conformando dos lainas que van introducidas en el tubo interior porta testigo, y que una vez en superficie son extraídas con la muestra por medio de un pistón impulsado por presión de lodo. Este método permite obtener la muestra sin alteraciones mecánicas producto de golpes inducidos al tratar de extraerla.

Al igual que la diamantina con Wire Line, este método clasifica sus diámetros en forma telescópica seguido cada uno de ellos por un número tres para diferenciarlo del otro método. Es así como tenemos los diámetros PQ3, HQ3, NQ3, BQ3, siendo cada uno de estos aproximadamente dos milímetros menor en el diámetro del testigo que los ya conocidos, como PQ, HQ, NQ, BQ.


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La corona esta unida al barril sacatestigo por medio de un escareador. A estos tres elementos se agregan las barras de acero, por cuyo interior circulan los lodos de perforación. A todo este conjunto se le agrega la cabeza de inyección.

La corona al avanzar forma un cilindro de roca denominado “Testigo” que es recibido por el tubo interior a través de un resorte que, debido a su forma cónica, le permite entrar pero no salir.


De esta manera, la masa de muestra considerada para un soporte de 1.5 mes:

TI PO SONDAJ E DI AMETRO SOPORTE PESO (para un 90 a 100%recuperación)

HQ 6.35 cm 1.5 m 12.30 a 11.0 Kg HQ3 6.11 cm 1.5 m 11.40 a 10.0 Kg NQ 4.70 cm 1.5 m 6.90 a 6..20 Kg

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PROCEDIMIENTO PARA LA INSTALACION DE LA MAQUINA DE SONDAJESPROCEDIMIENTO PARA LA INSTALACION DE LA MAQUINA DE SONDAJES

La instalación del equipo de perforación es fundamental para conseguir el objetivo programado del sondaje y poder La instalación del equipo de perforación es fundamental para conseguir el objetivo programado del sondaje y poder interceptar las unidades geológicas esperadas. Este procedimiento es una etapa crítica dentro del desarrollo del interceptar las unidades geológicas esperadas. Este procedimiento es una etapa crítica dentro del desarrollo del programa de perforación.programa de perforación.

La responsabilidad de la instalación óptima de la máquina de sondajes, recae en el Geólogo de Turno. El apoyo para la La responsabilidad de la instalación óptima de la máquina de sondajes, recae en el Geólogo de Turno. El apoyo para la buena ejecución de este procedimiento depende del equipo de topografía, Ayudante de Geólogo, Controlador y el buena ejecución de este procedimiento depende del equipo de topografía, Ayudante de Geólogo, Controlador y el Operador de la máquina.Operador de la máquina.

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PROCEDIMIENTO PARA LA INSTALACION DE LA PROCEDIMIENTO PARA LA INSTALACION DE LA MAQUINA DE SONDAJESMAQUINA DE SONDAJES

Los pasos a seguir, son los siguientesLos pasos a seguir, son los siguientes

1.-Verificar que la futura plataforma de trabajo sea de las dimensiones adecuadas para instalar el equipo de perforación y los vehículos de apoyo como también todos los accesorios. Las plataformas en donde se instale una máquina de diamantina deberán tener un pretil para la contención del agua usada en el proceso de perforación. Se debe verificar la óptima construcción del pretil y su mantención durante la perforación.

2.-Verificar que existan tres puntos en línea materializados en 2.-Verificar que existan tres puntos en línea materializados en terrenoterreno, mediante estacas de madera, las cuales indicarán la dirección de perforación; el punto de empate del sondaje, corresponde al punto central. Para sondajes verticales se señaliza con un solo punto, que corresponde al empate.

3.-3.-En las estacas que señalizan el punto de perforación, debe estar indicado el número de recomendación del sondaje.

4.-Antes de instalar el equipo debe evaluarse la distancia con respecto a patas de bancos o paredes de cortes, para evitar posibles desprendimientos de rocas y caídas de personal y/o máquinas.

5.-Con una lienza deberán unirse las estacas para que el rumbo del sondaje quede bien determinado y así facilitar la instalación del equipo. Luego, sobre la lienza y siguiendo su trayectoria debe marcarse con cal sobre el terreno.

6.-El equipo deberá quedar perfectamente asentado en el terreno, nivelado y con la pluma o torre con la dirección e inclinación solicitada. Previo al inicio de la perforación el Geólogo de turno realizará un chequeo con brújula.

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PROCEDIMIENTO PARA LA INSTALACION DE LA PROCEDIMIENTO PARA LA INSTALACION DE LA MAQUINA DE SONDAJESMAQUINA DE SONDAJES

7.-Entre cada componente del equipo, deberá quedar una distancia tal que permita el libre desplazamiento de las personas involucradas en la operación, como así también de los vehículos de apoyo y control.

8.-Se debe definir un lugar adecuado para dejar las muestras durante la perforación del sondaje, hasta que sean retiradas. El retiro de bandejas desde la plataforma debe ser luego del mapeo geotécnico.

9.-Después de “empatado” el sondaje y antes de finalizado éste, deberá tomarse con instrumento de topografía las coordenadas, azimut e inclinación, en la barra de perforación. Además, se debe tomar fotografía al interior del pozo para controlar su trayectoria, mediante un giroscopio, multiple-shot o single-shot.

10.-Una vez finalizado el sondaje, el área deberá quedar limpia , sin residuos de elementos o lubricantes ocupados durante la perforación y con un letrero señalando el Nº de sondaje y profundidad.

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Al sacar el testigo del tubo interior, se debe evitar los golpes fuertes para no fracturar el testigo.

La idea es que las fracturas que se observen sean las reales y no existan fracturas inducidas, provocadas por la mala manipulación del testigo. Otra forma de evitar esto es con el sistema de triple tubo que permite que el testigo sea depositado en las bandejas con la mínima alteración mecánica con respecto a como se encontraba.

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El Testigo debe ser depositado en una canaleta metálica, donde debe ser lavado prolijamente, eliminando residuos del lodo de perforación y elementos ajenos como grasa, etc.

Jamás se deberá golpear con herramienta metálica el tubo interior, ya que esta práctica induce quiebre al testigo y daña el tubo, por lo cual el golpe deberá realizarse con martillo de goma.

El testigo debe ser depositado en la caja metálica cuidando siempre que mantenga la posición que tenía dentro del tubo interior (esta es una actividad crítica).

El objetivo es evitar la alteración de la muestra en superficie y su ordenamiento de acuerdo a la profundidad que representa. Con este sistema de perforación se debe tener extremo cuidado de no perder la referencia de "Techo" y "Fondo" de la columna de testigo, para que posteriormente quede depositada de forma correcta en los surcos de la bandeja de acuerdo a su profundidad.

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PROCEDIMIENTO PARA MANIPULAR TESTIGOS DE SONDAJES EN GRAVAS NO CONSOLIDADAS

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Las bandejas deberán estar limpias o nuevas y sin información de sondajes anteriores

Si por razones extremas el sondaje debe ser quebrado (por ejemplo para pasar de un surco a otro), se indicará mediante una cruz o línea en ambos extremos del testigo el fracturamiento artificial con el fin de no ser contabilizado al momento de registrarse la Frecuencia de Fracturas.

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Posición del TestigoInicio

Término

Posición del Testigo en la Caja

Marcación de la CajaInicio

50,25 Mts.

51,25 Mts.

54,05 Mts.Nº Pozo DD 1405

Caja

Nº

1

CHDD-120

10.50 Mts.P 2.15 Mts.

Anotaciones en el Taco

El taco de bloqueo quedará ubicado en la bandeja en un espacio (aproximado de 10 cm) entre los testigos.

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3.1. CONCENTRIX-R

Este método, basado en el sistema de perforación por rotación y percusión DTH (Martillo) y recuperación de muestra por el método aire reverso, fue diseñado para perforar terrenos no consolidados (ripios, botaderos, stock y algunos tranques de relaves). Este diseño de entubación simultánea, lleva en su parte inferior un anillo perforador (Ring Bit), donde se encaja el bit piloto, luego de conectarse en el ring bit giran los dos en sentido del reloj realizando la perforación mientras el revestimiento penetra sin rotación.

La muestra ingresa por los orificios del bit piloto, llegando a la parte superior del martillo de fondo para subir por el tubo interior de las barras hacia la superficie.

El método Concentrix tiene 16 clasificaciones de diámetro que va desde el diámetro CX 90 con 4,88” en el diámetro exterior del Ring bit, hasta el CX 545 con un diámetro exterior del Ring bit de 24 ½”.

Debemos recordar que para este tipo de terrenos no consolidados presenta mala clasificación, alta variabilidad granulométrica, diversidad de tipos de litología, porosidad irregular y presencia de soluciones.


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3.2. VIBRO – PERCUSION

El método por Vibro – Percusión, es un complemento entre el método Tubex y un DTH convencional que en vez de tener el bit en la punta del martillo, tiene una especie de saca-bocado en donde se aloja la muestra obtenida. En este método, primero se hinca el saca-bocado de un metro, se recupera la muestra y luego se avanza perforando el mismo metro con método Tubex con el propósito de dejar protegida la pared del metro muestreado.


1- Martillo de fondo2- Barras de perforación3- Muestreador4- Cabeza del golpe del martillo5- Zapata6- Canastillo de retención7- Tubería de revestimiento8- Zapata de revestimiento9- Dispositivo para emplear en sondaje bajo la napa.10- Cabezal de descarga

Esquema del equipo empleado en la

Vibro Percusión con martillo de fondo

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3.3. TUBEX - ODEX

Este método de perforación permite efectuar simultáneamente, la perforación y la entubación con tubería de revestimiento (casing), utilizando para ello la rotación y percusión, perforando con martillo y recuperando la muestra por medio de la circulación reversa.

Si bien, este método de perforación utiliza un martillo con circulación de aire convencional y no de aire reverso, también representa una forma de obtención de la muestra con mínima contaminación, ya que en

la cuelga de barras e inmediatamente sobre el martillo se antepone un aparato denominado intercambiador (by pass), que permite dirigir la muestra hacia el tubo interior de las barras dobles del sistema aire reverso, además que, inmediatamente sobre el bit escareador, se ubica la tubería de revestimiento simultáneo, la cual impide la contaminación de la muestra.


1- Unidad de rotación2- Adaptador3- Tubo de perforación4- Cabezal de descarga5- Manguito guía6- Martillo en el fondo7- Tubo de revestimiento8- Manguito de broca9- Dispositivo guía10- Escareador11- Broca piloto12- Zapata de revestimiento

Equipo de perforación ODEX con martillo de fondo

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La entubación simultánea se basa en el principio del escariado, utilizando para ello una sobrexcavación del bit cortador, mediante un movimiento excéntrico de éste, que permite un espacio superior a la herramienta de corte principal para el cual permite instalar los tubos de revestimiento sin usar la rotación de las barras al mismo tiempo que se perfora el sondaje.

Cuando se aplica la rotación a la derecha para la perforación, una parte del bit (escareador) gira y se expande alrededor del eje excéntrico del bit piloto, lo cual permite escariar el sondaje de modo que el diámetro de éste sea ligeramente mayor al diámetro exterior de los tubos de revestimiento.

Una vez que se llega a la profundidad requerida por el geólogo con sistema Tubex, se gira a la izquierda todo el tren de barras para liberar el escareador expandido, volviendo al diámetro del bit piloto, permitiendo así la extracción de las barras para cambiar el martillo o instalar el tricono para continuar perforando con aire o bien cambiar definitivamente a diamantina.

El diámetro más utilizado en la perforación con este sistema incluido el bit escareador, en los proyectos de la Gerencia fue de 140 mm. Y que corresponde a un bit de 5 ½”

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3.4. DOWN THE HOLE (DTH)

Este método de perforación con aire reverso es un procedimiento mixto de percución y rotación, y funciona en base a aire comprimido.

Existen tres tipos de DTH:

•Tricono con substituto adaptador•Martillo de fondo con substituto intercambiador•Martillo de circulación reversa


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RECOMENDACION ENTUBACION POZO RECOMENDACION ENTUBACION POZO HIDROGEOLOGICO- CONTROL ABIERTOHIDROGEOLOGICO- CONTROL ABIERTO

Tapón de fondo

6 m. Tubería Lisa(correspondiente a 1 tuberíade 6 m. de largo.)

18 m. Tubería ranurada(correspondiente a 3 tuberíasde 6 m. de largo cada uno.)

76,8 m. Tubería LisaCorrespondiente a 13 tuberíasde 6 m. de largo cada una)Nota: El último tubo debe cortarse y dejar sobresaliendo 0,80 m.

100

m

0,80 m.Tapa

Ejemplo de una recomendación de sondajes para control hidrogeológico

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• ALCANCES:

Controlar y Supervisar el Correcto

Funcionamiento de las Operaciones

de Perforación, Realizadas por Empresas Externas.

CONTROL OPERACIONAL DE SONDAJES

• ACTIVIDADES

1.-Informar el estado de los Sondajes del Proyecto.

2.-Materializar en terreno los puntos de Recomendaciones y Habilitar Caminos de

Acceso y Plataforma

3.-Proporcionar el Programa Semanal de Sondajes

4.-Controlar los Avances, profundidades, recuperaciones y desviaciones, pudiendo

requerir las medida necesarias para solucionar problemas e incluso solicitar la

reperforación de sondajes, si alguno de ellos no cumple con los objetivos geológicos y

Operacionales.

5.-Velar por el Cumplimiento de los procedimientos de Trabajo.

6.-Informar Supervisor la autorización el cambio de diámetro de la perforación y otras

operaciones que pudieran resultar en un incremento de costo del Sondaje o cualquier

situación conflictiva.

CODELCO-CHILE CONTROL OPERACIONAL DE SONDAJES

1.-Registrar los Tiempos de Cargo de La División.

2.-Medir las Recuperaciones.

3.-Revisar la calidad de las Muestras y Correcto almacenaje e identificación

•Al sacar el testigo del tubo interior, se debe evitar los golpes fuertes para no fracturar el testigo

•El Testigo debe ser depositado en una canaleta metálica, donde debe ser lavado prolijamente, eliminando residuos del lodo de perforación y elementos ajenos como grasa, etc.

•El testigo debe ser depositado en la caja metálica cuidando siempre que mantenga la posición que tenía dentro del tubo interior

4.-Exigir el informe de Turno del Contratista.

5.-Chequear la correcta Instalación del Equipo (Punto de Perforación, Nivelación, etc.)

6.-Supervisar el Cumplimiento del Programa de Perforación.

7.-Controlar la profundidad del sondaje y mediciones de Trayectorias.

8.-Prepara Estado de Pago en conformidad con el Contrato Estipulado.

9.-Exigir el Cumplimiento de las normas de Seguridad, Higiene y Preservación del Medio Ambiente.

• ACTIVIDADES

sonsajes mineros.ppt

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