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M todos de perforaci n con sistema por rotaci n

Este sistema era conocido desde el tiempo de los egipcios que lo aplicaban en la perforaci

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M todos de perforaci n con sistema por rotaci n

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Presentation Transcript


    1. Mtodos de perforacin con sistema por rotacin

    2. Este sistema era conocido desde el tiempo de los egipcios que lo aplicaban en la perforacin de rocas duras y para hacer los agujeros de poca profundidad en las rocas de las pirmides. Como parte de la industria petrolera, se han fabricado maquinas rotatorias de mayor capacidad y eficiencia las cuales se han adaptado a la construccin de pozos y han alcanzado profundidades de 2000 m con dimetros hasta de 76.2 cm. Es actualmente el ms utilizado, desplazando al sistema de percusin. Los ELEMENTOS QUE INTERVIENEN EN LA PERFORACIN POR ROTACIN DE UN POZO son: Columna o sarta de perforacin. La mquina perforadora que, desde la superficie del terreno, proporciona a la sarta el movimiento de giro y avance que se transmite al til de corte. El fluido de perforacin, que en general es un lodo formado por bentonitas a las que se han aadido ciertos aditivos para adecuar sus caractersticas a las necesidad de perforacin para pozos.

    4. Barrenos manuales Se emplea para barrenar pozos de dimetro pequeo y de monitoreo someros (- de 5mts) . Se componen de un vstago con un mango en el extremo y una punta en hojas curvas en la parte inferior. La perforacin se inicia empujando las hojas para hincarlas en el suelo con un movimiento de rotacin hasta que la punta se llena de material , se saca, se vaca y vuelve a usarse. En formaciones de arcilla, arena y limo sin hundimientos puede alcanzar hasta 15 m. De profundidad.

    5. Cuando el barrenado cruza rocas grandes o guijarros, en lugar de la barrena normal, se emplea una barrena en espiral.

    6. APLICACIONES * Se puede emplear en investigaciones de suelos someros. * Para muestreo de suelo. * Identificacin de zonas con comportamiento diferente del agua. * Instalacin de piezmetros, lismetros y pozos de monitoreo. * No presenta restriccin respecto al material de ademe a usarse.

    7. Limitaciones * Solo se usa para profundidades someras. * Incapaz de perforar suelos densos o muy duros. * La estabilidad de las paredes del pozo dificultan su mantenimiento. * Requieren de una labor manual intensiva.

    8. Perforacin con barrena-taladro slida. La parte inferior est equipada con una cabeza cortante de aproximadamente 5cm de largo y con un dimetro similar al de las secciones superiores, en su avance, los fragmentos sueltos del terreno son transportados hacia arriba por el movimiento de rotacin de las ondulaciones laterales que giran en sentido contrario a las manecillas del reloj.

    9. El impulso es proporcionado por un empuje hidrulico o por algn otro dispositivo. Puede alcanzar profundidades de 21 m. con dimetros de 35 cm. Y aproximadamente 45 m. con dimetros de 15 cm.

    10. APLICACIONES * Investigaciones someras de suelos. * Muestreo de suelos. * Instalacin de pozos de monitoreo en la zona vadosa. * Instalacin de pozos de monitoreo en la zona saturada en suelos estables. * Identificacin de la profundidad del lecho rocoso. * Es un mtodo rpido y dinmico.

    11. Limitaciones * Muestreo de suelos de suelos inaceptable, a menos que se emplee cuchara o tubos de muestreo. * Los datos proporcionados por una muestra de suelo se encuentran restringidos a reas y profundidades en donde el suelo sea predominantemente estable. * Imposible de aplicar en la instalacin de pozos de monitoreo en la mayora de los acuferos en formaciones no consolidadas, debido a que este procedimiento puede provocar la creacin de cavernas en las paredes del pozo y por tanto, inestabilidad de las mismas. * La capacidad de profundizar disminuye conforme se incrementa el dimetro de perforacin. * El dimetro de los pozos esta limitado por el dimetro de las ondulaciones laterales de la barrena.

    12. Perforacin con barrena-taladro hueca. Este mtodo funciona igual que el anterior a diferencia que este presenta un centro hueco, la cual acta como ademe y estabiliza al mismo tiempo el pozo, a travs del centro se pueden introducir sartas de perforacin de dimetros pequeos y equipos muestreadores. El interior puede limpiarse desde afuera del pozo.

    13. Es posible penetrar hasta la zona saturada, por lo que la muestra de material fino y agua puede formar un lodo que cubre las paredes del pozo, esta mezcla sella las zonas productoras de agua y minimiza su introduccin en el pozo, este sello es incontrolable ya que depende de 3 aspectos: * El tipo de material (limos y arcillas que sirven de sello). * La diferencia de presiones entre las zonas. * La transmisividad de las zonas. Cuando se atraviesa por una zona contaminada este lodo impide detectarla y/o prevenirla, otra forma de contaminacin son las uniones de las barrenas lo que se minimiza colocando sellos de goma.

    14. Los dimetros mayores que se alcanzan con este mtodo son de 16 cm de dimetro exterior y 8 de interior. Las profundidades oscilan entre 45 y 55 m en suelos arenosos, arcillosos y limosos y si se alcanzan mayores profundidades el muestreo es casi imposible. Existen equipos con dimetro exterior de 30 cm e interior de 15 pero no rebasa los 23 m de profundidad.

    15. APLICACIONES * Puede emplearse en todo tipo de suelos. * Permite un buen muestreo suelos empleando de suelos empleando cuchara o muestreador de pared delgada. * Muestreo de la calidad de agua. * Para la instalacin de pozos de monitoreo en todas las formaciones no consolidadas. * Puede servir como ademe temporal para el muestreo de rocas. * Se puede emplear como ademe en formaciones relativamente estables.

    16. Limitaciones * Dificultad para la preservacin y obtencin ntegra de muestras en formaciones densas. * El agua o fluido de perforacin empleado para controlar la densidad, puede invadir y alterar las formaciones atravesadas. * No es posible controlar la contaminacin a travs del espacio anular. * La dimensin de ademe se limita al tamao del dimetro interior del equipo de perforacin. * La arcilla aglomerada en la tubera puede sellar el acufero que se desea probar.

    17. Perforacin con rotacin y aire. Este sistema sustituye el lodo como fluido de perforacin por aire comprimido que arrastra y transporta los residuos de la perforacin. Consta de un compresor de aire que se inyecta a presin a travs del varillaje hasta la herramienta de corte. adems cuenta con una bomba de lodos lo que permite sustituir o alternar en funcin del tipo de terreno que se va a perforar Al principio de su aplicacin se consigui duplicar e incluso triplicar la velocidad de avance de los sistemas convencionales de lodos y alargar la vida de las herramientas de corte, resultando especialmente til para trabajar en zonas ridas o semiridas con dificultad de abastecimiento de agua para elaborar los lodos.

    19. APLICACIONES * Perforacin rpida en materiales no consolidados tales como arena, arcillas y limos. * Aplicable en la perforacin de material aluvial, incluyendo formaciones guijarrosas. * El ademe adems de soportar las paredes del pozo, impide la contaminacin por acuferos someros de mala calidad. * Mediante este mtodo los problemas por prdida de circulacin de los fluidos de perforacin quedan eliminados. * Se tiene un buen muestreo de las formaciones perforadas. * El dao provocado en las formaciones por el descenso del ademe es mnimo.

    20. LIMITACIONES * Las pequeas manifestaciones de agua subterranea que comnmente tienen espesores delgados y presiones bajas son inhibidas por el empleo de del aire a alta presin, por ello es comn que no sean identificadas y su volumen no pueda ser aprovechado, lo cual en muchas ocasiones representa una perdida apreciable. * Las muestras obtenidas de las formaciones de subsuelo se encuentran por lo comn pulverizadas, lo cual limita la interpretacin. * El empleo de aire a altas presiones puede modificar las condiciones biolgicas y qumicas del terreno.

    21. Perforacin rotatoria con circulacin directa. EN ESTE SISTEMA EL FLUDO DE PERFORACIN ES UN LODO COMPUESTO POR BENTONITA Y AGUA, EL CUAL SE PREPARA EN LA SUPERFICIE Y ES BOMBEADO POR EL INTERIOR DE LA TUBERA HASTA LLEGAR A LA BROCA TRICNICA. AL LLEGAR A ESTA, RETORNA A LA SUPERFICIE ARRASTRANDO MATERIAL TRITURADO O CORTADO. ESTE MTODO ES SIMILAR AL QUE UTILIZA LA INDUSTRIA PETROLERA.

    23. Perforacin rotatoria con circulacin indirecta. SISTEMA EN EL QUE EL FLUDO DE PERFORACIN ES AGUA, LA CUAL ENTRA AL POZO POR GRAVEDAD HASTA LA BROCA DE ALETA Y SUBE CON EL MATERIAL POR DENTRO DE LA TUBERA EN SENTIDO INVERSO AL OTRO SISTEMA; DE ALL SU NOMBRE. CUANDO EL TERRENO LO PERMITE SE CONVIERTE EN EL MEJOR MTODO PARA NO AFECTAR LA PERMEABILIDAD ALREDEDOR DEL POZO POR NO UTILIZAR LODO.

    24. APLICACIONES * Perforacin rpida en formaciones consolidadas y no consolidadas. * Buena calidad y confiabilidad en la obtencin de muestras, particularmente si se aaden pequeas cantidades de agua y surfactante. * Permite la facil y rapida identificacin de los cambio litolgicos. * Permite la facil identificacin de las zonas que contienen mayor cantidad de agua. * Permite la estimacin sobre la produccin de agua en un intervalo de tiempo corto.

    25. LIMITACIONES * Requiere de la utilizacin de ademe en la parte superior del pozo. Su empleo se restringe a formaciones consolidadas y semiconsolidadas. * Las muestras que se obtienen por este mtodo, son cortes de dimensiones reducidas que dificultan su interpretacin. * El empleo de aire a alta presin puede inhibir la manifestacin de pequeas zonas productoras de agua, as como provocar la penetracin de fragmentos de roca en zonas porosas, provocando contaminacin, modificando adems las condiciones qumicas o biolgicas.

    26. Perforacin Rotatoria con ademe a percusin Es una adaptacin del mtodo por rotacin y aire comprimido, con la tcnica adicional de introducir en el terreno un ademe en un movimiento coordinado con la perforacin. El mecanismo que introduce el ademe se encuentra instalado en una torre o mastil. Se emplean dos tipos de barrenas: de arrastre y de rodetes dentados.

    27. APLICACIONES * Perforacin rpida en arcillas y limos compactados as como en arenas y gravas. * Permite el muestreo de ncleos de roca consolidada mediante el empleo del dispositivo adecuado. * Permite el muestreo de materiales no consolidados empleando cucharas y mustreadores de pared delgada. * El equipo de perforacin est ampliamente disponible en el mercado nacional. * Existen una gran variedad de herramientas que permiten perforar a varios diametros y profundidades.

    28. APLICACIONES * Se pueden implementar desde los ms simples programas de perforacin y de fluidos de perforacin, hasta los ms sofisticados. * El empleo de fluidos de perforacin, permite la creacin de la costra filtrante en las paredes del pozo, misma que es necesaria para los sondeos y registros geofsicos. * No es necesario introducir ademe para sostener las paredes del pozo, dado que estas son sostenidas por la presin del fluido de perforacin.

    29. LIMITACIONES * Dificultad para remover los fluidos de perforacin y la costra filtrante durante el desarrollo del pozo, cuando se excede el permetro de influencia. * Los fluidos de perforacin y sus aditivos influyen en la calidad del agua subterranea. * Las muestras que se obtienen son cortes de dimensiones pequeas que no permiten una buena interpretacin de las formaciones que se han explorado.

    30. LIMITACIONES * Los costos de muestreo por un mtodo adicional se incrementan notablemente, sobretodo a partir de prof. Mayores a 45 m. es difcil identificar a los horizontes acuferos .la invasin de fluidos de perforacin, principalmente en las zonas permeables, pueden estar contaminadas y provocar interpretaciones errneas, asi como reducir su permeabilidad , de manera irreversible. * La transportacin del equipo requiere en algunos casos de vehculos y gras especiales, lo cual complica su empleo en terrenos de difcil acceso o de topografas accidentadas.

    31. Perforacin con doble tubera y circulacin inversa En este sistema la circulacin del fluido de inicia al ser bombeado al interior del pozo a travs del espacio abierto localizado, entre la tubera exterior, que acta como ademe, regresando a la superficie del terreno por dentro de esta ltima, el fluido puede ser agua o aire. La tubera interior gira junto con la barrena, la exterior cumple las funciones de estabilizar las paredes del pozo, Minimiza la contaminacin de los cortes al pasar al pasar por las zonas perforadas, Evita la contaminacin entre acuferos perforados en niveles someros, si es que existen.

    33. APLICACIONES * Permite la rpida perforacin de formaciones consolidadas y no consolidas. * Permite el muestreo continuo en todo tipo de formaciones. * Muestras representativas con una mnima probabilidad de contaminacin. Lo mismo sucede con el muestreo de agua. En formaciones estables, los pozos perforados con dimetros de hasta 6 pueden ser instalados a pozo abierto.

    34. LIMITACIONES * El dimetro de perforacin es reducido. * En formaciones inestables el dimetro de perforacin mximo es de 4 . * El empleo de aire como fluido de perforacin puede modificar las condiciones tanto biolgicas como qumicas de las formaciones atravesadas, siendo de difcil recuperacin.

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