informe exploración por sondaje con diamantina y aire reverso

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Exploración por Sondaje con Diamantina y Aire Reverso Nombre: Jorge Arias P. Pamela González C. Claudio Schoeler D. Asignatura: Extracción Mina Sección: 128-2 Profesor: Alejandro Gutiérrez V. Fecha: 21 septiembre, 2015 Sede Renca

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Page 1: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

Exploración por Sondaje

con Diamantina y Aire Reverso

Nombre: Jorge Arias P.

Pamela González C.

Claudio Schoeler D.

Asignatura: Extracción Mina

Sección: 128-2

Profesor: Alejandro Gutiérrez V.

Fecha: 21 septiembre, 2015

Sede Renca

Page 2: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

1

1 T a b l a d e c o n t e n i d o

1 Exploración por Sondaje .................................................................... 4

1.1 Conceptos Generales ................................................................... 4

1.1.1 Empuje........................................................................................................................5

1.1.2 Revoluciones por Minuto ...........................................................................................5

1.1.3 Velocidad de Penetración ...........................................................................................5

1.1.4 Desgastes de Elementos de Perforación .....................................................................6

1.1.5 Sondaje .......................................................................................................................9

2 Exploración por Sondaje con Diamantina............................................. 10

2.1 Indirecta ................................................................................... 10

2.2 Directa ..................................................................................... 10

2.3 Proveedores .............................................................................. 11

2.3.1 ATLAS COPCO ...........................................................................................................11

2.4 Funcionamiento ......................................................................... 18

2.4.1 Fundamento .............................................................................................................18

2.4.2 Lubricación ...............................................................................................................19

2.4.3 Método .....................................................................................................................19

2.4.4 Testigo ......................................................................................................................19

2.4.5 Costos .......................................................................................................................22

2.5 Procedimientos de Trabajo .......................................................... 24

2.5.1 Guía para la Perforación ...........................................................................................24

2.6 Partes Principales ....................................................................... 32

2.6.1 Mástil y Bastidor de Avance .....................................................................................32

2.6.2 Elevador Principal y Sistema Wireline ......................................................................32

2.6.3 Unidad de Rotación ..................................................................................................33

Page 3: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

2

2.6.4 Motor Diesel .............................................................................................................33

2.6.5 Sistema de Enfriado Separado del Aceite Hidráulico ................................................34

2.6.6 Bomba de Lodo .........................................................................................................34

2.6.7 Soporte de la Barra ...................................................................................................35

2.6.8 Gatos Hidráulicos y Descarga del Mástil ...................................................................35

2.6.9 Panel de Control .......................................................................................................36

2.6.10 Brocas, Barrenos y Accesorios ..................................................................................36

2.7 Aplicaciones .............................................................................. 38

2.7.1 Tipos de Perforación de Control ...............................................................................38

2.7.2 Características de la Perforación de Control .............................................................39

2.7.3 Datos Relevantes del Sondaje por Diamantina .........................................................39

2.8 Rendimientos............................................................................. 41

2.9 Inversión y Costos de Operación .................................................. 41

2.10 Aceros de Perforación .............................................................. 41

2.10.1 Tipos de Coronas ......................................................................................................41

2.10.2 Criterios Generales de Selección de Coronas ...........................................................49

2.10.3 Recomendaciones para el Buen Uso de las Coronas ................................................50

2.10.4 Guía de Selección de Coronas ...................................................................................51

3 Exploración por Sondaje con Aire Reverso ........................................... 52

3.1 Proveedores .............................................................................. 55

3.1.1 Atlas Copco ...............................................................................................................55

3.2 Funcionamiento ......................................................................... 65

3.3 Procedimientos de Trabajo .......................................................... 68

3.4 Partes Principales ....................................................................... 68

3.4.1 Ciclón ........................................................................................................................68

Page 4: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

3

3.4.2 Cuarteadores ............................................................................................................68

3.5 Aplicaciones .............................................................................. 71

3.5.1 Perforación Minera ...................................................................................................71

3.5.2 Perforación para Pozos (piezómetros) ......................................................................71

3.5.3 Perforación Diamantina (core drill) ..........................................................................71

3.5.4 Perforación Ambiental ..............................................................................................72

3.5.5 Segado de Pozos. ......................................................................................................72

3.6 Rendimientos............................................................................. 73

3.7 Inversión y Costos de Operación .................................................. 73

3.8 Aceros de Perforación ................................................................. 74

3.8.1 Barra de Perforación Aire Reverso con Tubo Interior ...............................................74

3.8.2 Martillo RC 50 ...........................................................................................................76

4 Proyecto de Innovación .................................................................... 77

4.1 Bloqueo de Funcionamiento ......................................................... 77

4.2 Alerta al Operador ...................................................................... 78

4.3 Aportes ..................................................................................... 78

4.3.1 Consecuencias Directas ............................................................................................79

5 Referencias ..................................................................................... 80

Page 5: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

4

1 E x p l o r a c i ó n p o r S o n d a j e

La exploración geológica y el sondaje minero buscan identificar la presencia de

minerales (tipo, calidad y cantidad estimada) en áreas de exploración. Se utilizan

diversos equipos para realizar las distintas actividades y a su vez intervienen

personas de diversas disciplinas, como geólogos, geofísicos, geoquímicos,

topógrafos y operadores de equipos de perforación, entre otras). Gracias a estos

procesos se pueden identificar grandes concentraciones de minerales de mena

(sulfuros, óxidos), dando pie a la conformación de proyectos de extracción, los

cuales pueden tomar la forma de faenas mineras a rajo abierto o subterráneas.

(CCM.cl, s.f.)

1 . 1 C o n c e p t o s G e n e r a l e s

En el procedimiento de perforación es necesario considerar diferentes

parámetros con el fin de realizar una operación óptima. Las variables internas

que intervienen en la perforación son:

Page 6: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

5

1 . 1 . 1 E m p u j e

El empuje aplicado sobre la broca o bit debe ser suficiente para sobrepasar la

resistencia a la compresión que opone la roca, pero no debe ser excesivo, puesto

que puede causar fallas en todo el sistema de perforación, como el

"atascamiento" de las barras. En el caso de la perforación de rocas duras, el

empuje elevado sobre la roca puede producir roturas en los insertos (botones)

y disminuir la vida útil de los cojinetes (triconos), pero no necesariamente

aumentará la longitud de perforación.

1 . 1 . 2 R e v o l u c i o n e s p o r M i n u t o

La velocidad con que se va penetrando la roca (velocidad de penetración) es

directamente proporcional a las revoluciones por minuto, en una proporción algo

menor que la unidad, hasta el límite impuesto por la evacuación de detritos. En

el caso de la perforación rotativa con triconos, las velocidades de rotación varían

desde 60 a 120 RPM, y el límite de velocidad de rotación queda determinado por

el desgaste en los cojinetes, el que también tiene relación con el empuje y

evacuación de detritos (barrido).

1 . 1 . 3 V e l o c i d a d d e P e n e t r a c i ó n

La velocidad con que se penetra la roca (perforación) depende de muchos

factores externos (por ejemplo factores geológicos), tales como las propiedades

físicas de la roca y la resistencia a la compresión. Si bien es difícil determinar la

velocidad de penetración, ésta define un conjunto de parámetros de rendimiento

de la operación minera. Existen dos procedimientos para determinar la velocidad

de penetración:

Page 7: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

6

1 .1 .3 .1 Rea l i za r Ens ayos Rea l es con Rocas

Repres en ta t i vas y Per forar l as

En función de los resultados obtenidos, se determina un conjunto de parámetros

de diseño, como el tipo de bit o tricono recomendado, el empuje requerido y la

duración de los aceros de perforación.

1 .1 .3 .2 Ca l cu l a r l a Ve l oc i dad de Penet rac i ón a

par t i r de l a Res i s tenc i a a l a Compres i ón de la

Roca

Utilizando fórmulas empíricas que relacionan el avance del bit o tricono por cada

revolución. Una vez determinada la velocidad de penetración (m/h), es posible

calcular la velocidad media de perforación, en cuyo cálculo se incluyen los

tiempos que el equipo no está trabajando y la disponibilidad mecánica.

1 . 1 . 4 D e s g a s t e s d e E l e m e n t o s d e P e r f o r a c i ó n

En todo procedimiento de perforación es muy relevante llevar al máximo la vida

útil de todos los componentes. Considerando que ella está influida tanto por

agentes externos como por internos, es importante considerar las siguientes

recomendaciones:

1 .1 .4 .1 Des gas te Un i fo rme de l as B ar ras de

Per forac i ón

Esto se consigue alternando sistemáticamente las posiciones de las barras en la

columna, de modo que si en una perforación la barra A está en el primer lugar

(al lado del bit), en la siguiente perforación tendría que ser la última, y así

sucesivamente. De esta forma, cada barra que es sometida a un esfuerzo fuerte

y prolongado "descansará" en la siguiente perforación.

Page 8: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

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1 .1 .4 .2 Incorporac i ón de B ar ras Ex t ras

Si la profundidad de los tiros son de "n" barras, se debe tener "n+1" o "n+2"

barras. Con esto se consigue prolongar la vida útil del conjunto de barras más

allá de la fatiga o fractura prematura de uno de sus elementos. Esto es muy

importante, ya que no es recomendable mezclar componentes nuevos con los

antiguos en la operación.

1 .1 .4 .3 Us o de Caba l l e tes o B as t i dores para la

U b i cac i ón de l as B ar ras

Situados cerca de la perforadora, permiten mantener las barras en posiciones

determinadas de acuerdo con el orden en que se van empleando, haciendo

posible además una correcta mantención.

1 .1 .4 .4 Metra je y Rendi mi en to

Con el propósito de poder registrar el desempeño de los componentes y

determinar posibles fallas, es conveniente llevar el control del metraje y del

rendimiento de los componentes. Considerando las recomendaciones anteriores,

es importante cuidar los siguientes aspectos, especialmente cuando se trata de

una perforación manual:

1.1.4.4.1 Buen Apriete de las Conexiones

Todas las conexiones deben estar siempre bien apretadas, puesto que con esto

se evitan desplazamientos que originan desgastes prematuros y dificultades en

la transmisión de energía.

1.1.4.4.2 Buena Alineación de la Perforadora

Respecto de la Perforación (el ti ro)

Esta medida evita el desgaste por roce contra las paredes, las flexiones

innecesarias que disminuyen la vida útil de las barras, la desviación en las

perforaciones, etcétera.

Page 9: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

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1.1.4.4.3 Cuidado en la Empatadura

Se debe iniciar la perforación con poca presión y avance. Una vez efectuada la

empatadura, ejercer el empuje necesario para perforar.

1.1.4.4.4 Calentamientos por Baja Presión de

Avance

Es recomendable evitar calentamientos por baja presión de avance y las

flexiones por exceso de avance.

1.1.4.4.5 Barrido Continuo

El barrido debe ser continuo e intenso en caso de presencia de rocas fracturadas,

las que pueden "atascar" las barras.

1.1.4.4.6 Uso de Herramientas Correctas

Se requiere el uso de las herramientas adecuadas para los desacoplamientos,

evitando daños innecesarios, como el "hincamiento" de los dientes de una llave

inglesa, lo que puede fracturar la barra.

1.1.4.4.7 Almacenamiento de Barras

Es imprescindible guardar las barras en lugares adecuados, de manera de evitar

la corrosión, que acorta la vida útil. (Codelcoeduca, s.f.)

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1 . 1 . 5 S o n d a j e

La perforación o sondajes constituyen la culminación del proceso de exploración

de minerales mediante el cual se define la tercera dimensión de un prospecto y

su geometría en el subsuelo. La perforación proporciona la mayor parte de la

información para la evaluación final de un prospecto y en última instancia,

determinará si el prospecto es explotable económicamente. Los análisis químicos

de las muestras de testigos sondajes son la base para determinar la ley media

del depósito mineral. El cuidadoso registro de las muestras de testigos de

sondajes ayuda a delinear la geometría y el cálculo del volumen de mineral y

proporciona importantes datos estructurales. Los dos principales tipos de

perforación son de diamantina (DDH) y los de aire reverso o circulación inversa

(RC).

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10

2 E x p l o r a c i ó n p o r S o n d a j e c o n

D i a m a n t i n a

Hay formas para obtener información sobre las propiedades mineralógicas y el

contenido de mineral en un macizo rocoso, esta puede obtenerse de dos formas:

2 . 1 I n d i r e c t a

Por medio del estudio de parámetros inferidos, a partir de las propiedades de los

minerales, de las rocas encajantes y del macizo rocoso.

2 . 2 D i r e c t a

Por medio del estudio de propiedades y muestras de minerales y rocas, bien al

estudio de afloramientos, bien por el estudio de muestras tomadas en

profundidad.

1) Forma indirecta se valdrá de técnicas de prospección; geofísicas, geoquímicas, entre otras, para conocer el terreno frente a estímulos de

tipo sísmico, eléctrico, electromagnéticos, entre otros. 2) Se realiza un dimensionamiento del depósito mineral de modo que se

defina tanto la forma como el contenido del mineral como el valor de dicho

depósito, entendiendo como valor la cantidad de mineral que se pueda extraer de forma rentable.

Para lograr esto debemos tener cierta cantidad de datos para poder calcular la

ley media del yacimiento, acumulación de agua, discontinuidades, y las reservas

que forman parte de este para esto debemos considerar la perforación por

sondajes y la que mayor cantidad de información entrega es la de diamantina

en la cual se extraen testigos de roca del macizo rocoso.

Los testigos son la muestra del macizo rocoso que nos van a permitir un análisis

directo de los diferentes materiales que lo atraviesa, así como la presencia de

mineralización, para estudiar su potencial de explotación.

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 line o extracción de testigo con cable. (Exploración Minera Mediante Sondeos)

Page 12: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

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2 . 3 P r o v e e d o r e s

Las empresas que proveen este tipo de perforadoras son variadas pero en este

momento nos enfocaremos en las marcas más utilizadas por la gran minería

nacional como Atlas Copco y Sandvick.

2 . 3 . 1 A T L A S C O P C O

2 .3 .1 .1 Mode l o Chr is tens en CT20

El equipo de perforación más nuevo de Christensen, el modelo CT20, es el más

potente de la gama de productos y, sin embargo, es muy fácil de operar.

Este equipo cuenta con un nuevo sistema de alimentación que incrementa aún

más la alta productividad, una de las características clave de los equipos de

perforación Christensen. El CT20 tiene una capacidad de perforación de 2450

m*. El panel de control, con un nuevo diseño, es muy fácil de usar ya que

muchas de sus funciones se han automatizado. Asimismo, el equipo cuenta con

un nuevo nivel de seguridad incorporado directamente desde la fábrica. Durante

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el proceso de desarrollo, se tuvo en cuenta el ambiente de trabajo en torno al

equipo. Y se lo equipó con una cubierta de motor para reducir el ruido.

A fin de controlar las emisiones de carbono, el modelo CT20 está equipado con

un moderno motor Clase III, además de contar con placas para derrames de

aceite debajo de la unidad de alimentación.

2.3.1.1.1 Características Técnicas

Page 14: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

13

La perforadora christensen tiene la

capacidad de trabajar en ángulos de

90° y 45°.

Potente unidad de rotación de 4

velocidades.

Una deslizadora de 6 metros.

Extensión telescópica de 3 metros.

Pulldown de 100 k/n.

Potencia de tiro de 200 k/n.

El panel de mandos incorpora todas las ventajas heredadas del sistema

Diamec como la coordinación mordazas mandril para la extracción cómoda y

rápida de las varillas.

Incorpora una moderna monitorización de los parámetros hidráulicos mediante

la cual la sonda va regulando los parámetros de perforación según los cambios

de formación rocosa.

Cabrestante wire-line de 3.600 metros de capacidad.

Bomba de agua Trido 140.

Motor Cummins modelo QSL 9 Tier III de 224 kW.

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2.3.1.1.2 Componentes y Accesorios Christensen

2.3.1.1.2.1 Mástil y Bastidor de Avance

Los mástiles Christensen son sumamente robustos, permiten transportar el peso

total de la columna de perforación y tienen capacidad de recambio. El bastidor

de avance integrado mide 1,8 o 3,5 m de largo. La posibilidad de utilizar barras

de hasta 6 ó 9 m de longitud permite alcanzar una alta productividad en el

acoplamiento de barras. Todos los modelos están equipados con posicionadores

de barra fáciles de usar.

2.3.1.1.2.2 Elevador Principal y Sistema de Wireline

Atlas Copco elije utilizar soluciones probadas en el campo para sus equipos de

perforación Christensen. Por ello, se utiliza un elevador principal de cable como

sistema de recuperación de la barra y un sistema de línea eléctrica para la

extracción de muestras. Los elevadores principales están diseñados para

manipular el peso total de la barra a una capacidad de perforación máxima.

2.3.1.1.2.3 Unidad de Rotación

Las unidades de rotación son la fuente de poder del equipo de perforación. Casi

todos los equipos de perforación Christensen utilizan el mismo tamaño de

unidad, excepto el modelo Christensen CT20. Gracias a la caja de engranajes de

cuatro velocidades, las unidades de rotación brindan una amplia gama de

velocidades y pares de torsión. La prensa se acciona por resortes y se abre

mediante un sistema hidráulico. Con el ingenioso diseño de las abrazaderas, las

barras se pueden centrar fácilmente.

2.3.1.1.2.4 Motores Diésel

Los equipos de perforación Christensen utilizan motores de emisión Clase III. En

los Estados Unidos y la Unión Europea, los modelos están equipados con motores

que cumplen los más recientes estándares de emisiones de Clase III,

establecidos por la Agencia de Protección del Medio Ambiente de los EE. UU.

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(EPA, Environmental Protection Agency). Esto ayuda a minimizar la huella de

carbono de la perforadora y contribuye a disminuir el consumo de combustible

y los Costos de funcionamiento.

2.3.1.1.2.5 Enfriador Separado del Aceite del Sistema

Hidráulico

Mantener frío el equipo no es fácil cuando se realizan tareas de perforación para

obtener muestras de sondeo a temperaturas de 50ºC. Por ello, las perforadoras

Christensen están equipadas con un enfriador separado del aceite del sistema

hidráulico. Esta característica exclusiva está instalada lejos del motor y facilita

el enfriamiento eficiente del aceite del sistema hidráulico.

2.3.1.1.2.6 Bombas de Lodo

Atlas Copco elije las bombas de lodo Trido para los equipos de perforación

Christensen. Estas bombas robustas y de gran dimensión aseguran el bombeo

de agua dentro del pozo en la cantidad adecuada y con la presión correcta.

Además, facilitan la eliminación de excedentes y barro, y el enfriamiento y la

estabilización del pozo.

2.3.1.1.2.7 Soporte de la Barra

Ubicado en la base del bastidor de avance, el soporte de la barra utiliza lo último

en tecnología de fuentes de gas. Un cartucho de gas garantiza una alta presión

de cierre, mientras que el sistema hidráulico de la máquina abre el soporte. Esta

medida de seguridad garantiza que la barra esté siempre sujeta en su lugar

cuando el equipo de perforación está apagado. Este soporte extremadamente

confiable posee una vida útil de sellado de 1 000 000 de ciclos y es fácil de

reparar o reemplazar. Para una mayor seguridad, la presión de gas puede

controlarse desde el panel de control de la perforadora. Asimismo, dado que

tiene menos piezas que los sistemas de la competencia, esta máquina requiere

menos mantenimiento.

Page 17: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

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2.3.1.1.2.8 Gatos Hidráulicos y Descarga del Mástil

La colocación del equipo en la posición adecuada para comenzar la perforación

es una tarea que puede requerir mucho tiempo. Sin embargo, ese no es un

problema para los equipos de perforación Christensen. Una vez en su lugar, los

gatos hidráulicos integrados descienden para estabilizar la máquina. Luego, se

eleva el mástil a la posición adecuada, mientras la descarga del mástil desliza el

bastidor de avance a su lugar (opción no disponible en el modelo Christensen

CS10). Finalmente, todo el chasis de la perforadora desciende hasta la posición

ideal de perforación por medio de los gatos hidráulicos.

2.3.1.1.2.9 Panel de Control

En estas condiciones adversas de perforación, es de suma importancia que los

controles de la perforadora funcionen perfectamente. Por ello, los equipos de

perforación Christensen están equipados con un panel de control de uso sencillo

que los protege contra las inclemencias del tiempo. Ubicado en la parte trasera

del equipo de perforación, el panel de control está montado sobre una

plataforma que proporciona una vista excelente de la perforadora y del sitio de

trabajo.

La versión montada sobre un camión puede ajustarse al lugar con la ayuda de

un ariete hidráulico.

2.3.1.1.2.10 Brocas Diamantadas de Perforación

Atlas Copco ha dedicado años al desarrollo y la fabricación de diseños de brocas

de perforación para tareas exploratorias. Ofrecemos brocas diamantadas

impregnadas, brocas de fijación para Superficies y brocas de carburo de

tungsteno o PDC. Estas brocas están disponibles en tamaños A a S (46 a 146

mm de diámetro) y funcionan en todos los tipos de rocas, desde las blandas y

no consolidadas hasta las extremadamente duras y abrasivas.

Page 18: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

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2.3.1.1.2.11 Barriles Sacatestigos

La recuperación de las muestras de sondeo es la tarea más importante de las

operaciones de perforación. Por ello, tenemos una amplia gama de barriles

eléctricos y convencionales en los diseños usados más comúnmente.

2.3.1.1.2.12 Adaptador de la Barra

Las barras de perforaciones eléctricas y soldadas a fricción convencionales están

fabricadas de acero de gran calidad. Esto garantiza una excelente resistencia a

la abrasión y una vida útil prolongada. Los sistemas de barras de perforación de

aluminio y compuestos livianos también Están disponibles para perforaciones

convencionales de pozos profundos.

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2 . 4 F u n c i o n a m i e n t o

2 . 4 . 1 F u n d a m e n t o

La perforación a rotación con recuperación de testigos se basa en un elemento

de corte de forma anular, con diamantes industriales incrustados colocado en el

extremo de una sarta de perforación, ”corta” la roca obteniendo un cilindro de

roca que se aloja en el interior de la sarta, a medida que el elemento de corte

avanza. El elemento de corte se denomina corona de diamante.

La perforación con coronas de diamante y recuperación de testigo es,

generalmente, el método de perforación más útil de cara a la obtención de

muestras para su análisis, inspección visual y ensayo, particularmente depósitos

masivos de leyes bajas donde la mineralización se distribuye a través de la roca

matriz.

Sin embargo, la recuperación de los testigos es baja en las zonas mineralizadas

superficiales debido a la fracturación, meteorización o friabilidad del material,

siendo entonces necesario recoger muestras procedentes del fluido de

perforación incrementándose los costes. (PEMMS)

Page 20: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

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2 . 4 . 2 L u b r i c a c i ó n

En la perforación con diamante el

agua es el fluido de perforación más

usual, aunque el aire es usado en

algunas ocasiones con éxito.

En ocasiones también se usa una

mezcla de agua y lodo. El agua es

bombeada por el interior de la sarta

de perforación hasta alcanzar la

corona de diamante, saliendo por el

espacio anular entre la sarta de

perforación y la roca.

En la superficie, el agua de retorno suele ser recogido en un tanque donde se

decanta el contenido de finos en suspensión procedente del detritus de

perforación. Una vez decantado, el agua puede ser recirculado de nuevo.

2 . 4 . 3 M é t o d o

La perforación diamantina utiliza un cabezal o broca diamantada, que rota en el

extremo de las barras de perforación (o tubos).

La abertura en el extremo de la broca diamantada permite cortar un testigo

sólido de roca que se desplaza hacia arriba en la tubería de perforación y se

recupera luego en la superficie.

2 . 4 . 4 T e s t i g o

El testigo recuperado se aloja en los tubos sacatestigos (o portatestigos), que

permiten su desmontaje en exterior para una mejor maniobrabilidad del

mismo. Para la extracción de los núcleos de roca se han desarrollado tubos

Page 21: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

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sacatestigos de diferentes características que han permitido mejorar la

recuperación en terrenos difíciles, En los sondeos profundos el sistema “wire

line” ha posibilitado la extracción de testigos sin extraer todo el varillaje en

cada maniobra.

El testigo entra en el tubo

interior (portatestigo),

situado dentro del tubo de

sarta de perforación

inmediatamente detrás de la

corona de perforación.

Se evita que el testigo caiga de nuevo en el barreno por medio de un casquillo

en forma de cuña montado en la base de la sarta, llamado muelle rompetestigo

o portatestigo.

La longitud de las barras es normalmente hasta de 6 metros de longitud,

dependiendo del tamaño del equipo de perforación. Cuando la barra está

completa con testigos en su interior, el tubo portatestigo se extrae de la sarta,

por medio de una mordaza que baja por el interior de la sarta hasta que “pesca”

anclándose a un dispositivo con forma de arpón. Este es el denominado sistema

wireline. En esta posición la barra portatestigo queda liberada y una vez en el

exterior puede extraerse fácilmente gracias a que esta barra suele poder

desmontarse longitudinalmente, siendo especialmente útil en el caso de testigos

altamente fracturados o alterados. Una vez extraído el testigo se monta de

nuevo y se desciende de nuevo hasta la corona de perforación.

Después de los primeros 10 pies de perforación, se atornilla una nueva sección

de tubo en el extremo superior y así sucesivamente en el caso del sistema wire

Page 22: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

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line no es necesario detener para atornillar, esté es automático mediante cables.

El cabezal diamantado gira lentamente con suave presión mientras se lubrica

con agua (lodo) para evitar el sobrecalentamiento.

La profundidad de perforación se estima manteniendo la cuenta del número de

barras de perforación que se han insertado en la perforación.

El perforador escucha la máquina de sondaje con mucho cuidado para evaluar

la condición de la perforación abajo. Ajustará la velocidad de rotación, la presión

y la circulación de agua para diferentes tipos de roca y las condiciones de

perforación con el fin de evitar problemas, tales como que quede la broca

atascada o recalentamiento del cabezal diamantado.

Las rocas muy fracturadas (a menudo encontradas cerca de la superficie),

además del riesgo que las barras se atasquen, pueden dejar escapar el agua,

con el consiguiente recalentamiento de la broca. El problema se reduce al

mínimo mediante la inyección de "lodo de perforación" (o aserrín u otros

materiales) en la perforación para "tapar" las fracturas y evitar la fuga de los

fluidos.

Dentro de la tubería de perforación hay otro tubo interno, que tiene un

mecanismo de cierre conectado a un cable de acero. Al final de cada serie de 10

pies, el cable se utiliza para izar el tubo que contiene el testigo de roca a la

superficie donde se puede recuperar. El testigo se almacena en cajas

especialmente diseñadas que contienen compartimentos para mantener

secciones del testigo. Las cajas estándar son de 2,5 pies de largo (0,762 m) y

contienen cuatro compartimentos, así que permiten almacenar tres metros de

testigo en cada caja, pero también hay cajas de 3,3 pies de largo (1,02 m) con

3 compartimientos.

Page 23: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

22

2 . 4 . 5 C o s t o s

La perforación de corona de diamante es relativamente lenta y costosa,

consiguiéndose rendimientos de 15 a 20 m por relevo en buenas condiciones.

En cuanto al coste, como regla general, puede decirse que un metro de

perforación con corona de diamante equivale hasta 4 metros de perforación con

circulación inversa y hasta 20 metros de perforación a rotación.

La perforación con corona de diamante permite realizar sofisticados estudios

geológicos e incluso se pueden obtener gran volumen de muestras para

avaluaciones geoquímica. El testigo puede ser orientado obteniendo la medida

de las estructuras geológicas, reproduciendo la posición del testigo en el macizo

rocoso.

Los tamaños de los testigos estándar van desde 27 mm a 85 mm de diámetro.

Los diámetros de testigos usados normalmente con el sistema wireline son:

AQ (27 mm)

BQ (36,5 mm)

NQ (47,6 mm)

HQ (63,5 mm)

PQ (85 mm)

Desde casi todos los puntos de vista, el mejor tamaño de testigos es el de mayor

tamaño posible. Mayores diámetros permiten mejor grado de recuperación y

permiten menores desviaciones en la perforación. En testigos de mayor tamaño

se facilitan los ensayos químicos y los cálculos de estimación de reservas. Sin

embargo, el coste de la perforación con corona crece exponencialmente en

relación al tamaño del testigo, por lo que hay que llegar a una solución

de compromiso diámetro y coste.

Page 24: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

23

Diamantinas marca Sandvik

TESTIGUERA WIRELINE Y CUADRO DE MEDIDAS

Page 25: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

24

2 . 5 P r o c e d i m i e n t o s d e T r a b a j o

2 . 5 . 1 G u í a p a r a l a P e r f o r a c i ó n

2 . 5 . 1 . 1 Reg i s t ro y Con t ro l de Parámetros de

Per forac i ón

Los parámetros de perforación que debe registrar, controlar y modificar el

perforista en el reporte de turno son:

RPM.

Peso sobre la corona.

Caudal o flujo del lodo.

El control se realiza a través de los instrumentos del tablero de comando de la

sonda, verificando que todos ellos estén correctamente conectados, de modo de

tomar las lecturas en forma correcta. En síntesis, se deben registrar las lecturas

del tacómetro, flujómetro o medidor de caudal. Luego verificar la velocidad de

penetración de la corona, la cual debe aproximarse a los 10 mt/hr.

Si la velocidad de penetración esté bajo un rendimiento razonable, se debe hacer

los ajustes, considerando el test de perforabilidad, usando la regla:

Peso sobre la corona x RPM = Constante

Para lograr una perforación eficiente y productiva, se verifican nuevamente los

parámetros de velocidad de penetración y RPM, los cuales deben estar en el

rango 200 a 250 RPI.

Page 26: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

25

2.5.1.1.1 Parámetros Operacionales

A continuación se presentan algunas características que pueden ayudar para que

las coronas funcionen correctamente.

2.5.1.1.1.1 Vía de Agua

Son ranuras radiales que permiten refrigerar y transportar el fluido para evitar

que la corona se queme o funda y también lograr un buen barrido del detritus o

recorte que se está generando en el fondo del pozo.

2.5.1.1.1.2 Refuerzos de Carburo de Tungsteno

Todas las coronas impregnadas son fabricadas con este tipo de refuerzo y con

diamantes naturales en diámetro interior y exterior, para mantener la dimensión

del testigo y del pozo, cuando se desgasta la corona.

2.5.1.1.1.3 Matriz

Está construida de polvos matriceros de metal duro como es el carburo

tungsteno y soldadura (cobre – plata).

La matriz tiene 3 funciones principales:

• Unir el cuerpo de acero de la corona y los diamantes en una unidad integral.

• Asegurar mecánicamente los diamantes en su lugar, para resistir la fuerza de

corte.

• Proveer resistencia al desgaste y a la erosión compatible con la formación y

condiciones del pozo.

2.5.1.1.2 Velocidad de Rotación versus

penetración

Como norma, las coronas diamantadas impregnadas requieren velocidades de

rotación mayores para lograr velocidades de penetración comparables con las

de las coronas incrustadas. Esto se debe a que la exposición del diamante es

Page 27: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

26

menor en una corona impregnada, luego la penetración por revolución o vuelta

es también menor.

En las coronas impregnadas, las velocidades de penetración están controladas

dentro de un rango muy estrecho para una determinada velocidad de rotación

de la corona (rpm) y el peso sobre ella es de importancia secundaria.

Este procedimiento se conoce como método de perforación rpp:

• Revoluciones/pulgada (sistema inglés)

• Revoluciones/centímetro (sistema métrico).

El índice rpp (revoluciones de la corona por pulgada (cm) de penetración) es el

cálculo más importante para lograr la máxima vida útil de la corona, bajos costos

de perforación y una máxima productividad.

Para calcular el índice rpp (r/pulg.), se divide la velocidad de rotación (rpm) de

la corona por la velocidad de penetración.

Ejemplo:

Velocidad de rotación corona (rpm ) = 800 rpm

Velocidad de penetración = 4 pulg/min (Controlada por el peso sobre corona)

10 cm/min

Luego rpp (r/pulg.) = 800 rpm / 4 pulg/min = 200 rpp (rev/pulg.)

800 rpm/ 10 cm/min = 80 r/cm (rev/cm)

El rango aconsejable es de: 200 – 250 rpp (80 – 100 r/cm)

• 200 rpp para roca media dura.

• 250 rpp para roca dura.

Page 28: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

27

Siempre que se trabaje dentro de esta norma y la corona de la Serie corresponda

a la formación y dureza de la roca, la perforación debería progresar sin

problemas y la corona se desgastará a un ritmo más o menos constante durante

toda la vida útil.

Si el índice rpp (rev/pulg.) se encuentra bajo el mínimo recomendado de 200

rpp, se producirá un desgaste excesivo de modo que se deberá aumentar las

rpm de la corona o disminuir la velocidad de penetración, mediante la reducción

del peso sobre la corona. Si las condiciones de terreno o las limitaciones de la

sonda le impiden efectuar estos ajustes, cambie a una corona de Serie menor.

Si el índice rpp (rev/pulg) es muy superior al máximo recomendado (250 rpp),

la corona se puede pulir, en este caso hay que reducir las rpm o aumentar la

velocidad de penetración, aumentando el peso sobre la corona. Si las rpm o el

peso no pueden ser modificados, entonces cambie a una corona de Serie mayor

(por ejemplo de serie 2 a 6). Existe una relación crítica entre la velocidad de

rotación (rpm) y la velocidad de penetración (pulg./min).

Si la rpp es demasiado baja, es posible que se salgan los diamantes de la matriz.

Al contrario si la rpp es demasiado alta, los diamantes pueden resultar pulidos y

la velocidad de penetración disminuye notablemente.

2.5.1.1.3 Peso Sobre la Corona

Aunque el peso sobre la corona (Pull Down) es solo de importancia secundaria

cuando se está perforando con coronas impregnadas, puede ser un factor

importante en algunas circunstancias.

Esto es especialmente efectivo cuando se está alcanzando el límite de las

herramientas dentro del pozo para soportar empujes altos o cuando el control

de la desviación es de primordial importancia.

Page 29: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

28

En estos casos, se recomienda emplear una corona de Serie mayor a la

normalmente seleccionada o recomendada, teniendo cuidado con las

velocidades de penetración. Esto tenderá a disminuir la desviación o los

problemas de la herramienta dentro del pozo.

Si se requieren pesos sobre la corona muy altos para cortar la roca, se debe

seleccionar un rango de Serie mayor. Esto normalmente dará por resultado que

se requerirán pesos más bajos sobre la corona, mientras se mantienen

velocidades de penetración aceptables.

Si se sobrepasa el peso máximo recomendado sobre la corona, se puede esperar

que surja desviación del pozo, desgaste excesivo de los barriles sacatestigos y

coronas como también de las barras de perforación. Además se pueden

presentar fallas dentro del pozo.

2.5.1.1.4 Método de Presión Di ferencial para

Determinar el Peso Sobre la Corona

La presión diferencial multiplicada por el área de los cilindros hidráulicos de

avance de las sondas nos entrega la fuerza sobre la corona diamantada.

Ejemplo:

Diámetro Cilindros de Avance = 4 pulg. (10 cm.)

Área de Ambos Cilindros (A)= 2 x π d2 / 4 = π d2 / 2

Luego A = 3,14/2 x 10,162 = 162 cm2 = 25,1 pulg2

Un descenso de presión de avance o presión diferencial de 100 psi ó 7 Kg/cm2

representa una fuerza total sobre la corona de = 25,1 pulg2 x 100 psi

2.510 lb. o 1.134 Kg.

Notas: 14,285 psi = 1 Kg/cm2

Fuerza = Presión x Superficie = 25,1 pulg2 x 100 pound (lb) / pulg2

Page 30: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

29

2.5.1.1.5 Flujo de Fluido

La regulación de la salida de la bomba de lodo mediante un medidor de flujo de

agua (flujómetro), puede ser una técnica útil para ayudar a la perforación

deformaciones silíceas muy duras. Si, cuando se está empezando a bombear al

volumen máximo de fluido recomendado, surge la necesidad de afilar la corona,

la salida de la bomba debe reducirse al valor menor recomendado.

Esto ayudará a que se acumule una pequeña cantidad de detritos en la cara de

la corona lo que, a su vez, desgastará la matriz.

Si el pulido o la necesidad de afilar la corona persiste, se debe realizar un cambio

de corona a la corona de Serie mayor más próxima (por ejemplo de Serie 6 a

7).

Se recomienda además usar aceites solubles o fluidos lubricantes con las coronas

impregnadas, solo en formaciones de roca dura.

El caudal del fluido es una variable crítica al optimizar la eficiencia de perforación.

El fluido debe enfriar efectivamente la corona y remover los recortes de la

perforación a través del espacio anular en la forma más eficiente posible.

Un caudal demasiado alto puede causar el levante hidráulico de la columna y

afectar al peso real sobre la corona y en consecuencia al rendimiento de la

perforación.

Un caudal bajo puede desgastar en forma prematura la corona debido a la acción

abrasiva del recorte.

Page 31: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

30

2.5.1.1.5.1 Pulido

Pulido, glaseado o vitrificado son términos empleados comúnmente para

describir una condición en la que la cara de la corona adquiere una textura

metálica y no sobresalen puntas de diamante desde la matriz para cortar la roca.

La penetración cesa virtualmente y se hace necesario afilar la corona en el pozo

o, en otros términos, reexponer el diamante.

Es de suma importancia, para evitar el pulido, que el perforista mantenga la

corona cortando.

2.5.1.1.5.2 Método de Afilado en el Pozo

Si se ha seleccionado una corona de la Serie demasiado menor para el tipo de

roca o se ha dejado que una corona impregnada disminuya la velocidad y se

pula, es necesario afilar la superficie de la matriz para exponer los diamantes.

Esto puede hacerse mediante la reducción de las rpm del husillo en alrededor de

1/3 de vuelta (seleccione una marcha menor si cuenta con transmisión) y

manteniendo una velocidad de penetración constante. La presión en la corona

aumentará hasta que se perfore 1 pulg. Y luego la presión descenderá

rápidamente, señalando que se ha producido el afilado y que la corona está

cortando de nuevo, rápidamente. Reduzca inmediatamente la presión sobre la

corona y aumente las rpm del husillo para adecuarse al índice rpp (rev/pulg.)

correcto. Si se repite demasiado este proceso, se recomienda cambiar corona a

una serie mayor.

2.5.1.1.5.3 Método de Afilado Fuera del Pozo

El limpiar la cara de la corona con un chorro de abrasivo duro (arenado)

devolverá la exposición de los diamantes y permitirá una penetración mayor.

Recomendaciones:

Page 32: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

31

1. El afilado debe evitarse en la medida de lo posible, debido a que reduce

artificialmente la vida útil de la corona.

2. Cortar el agua mientras se está perforando y esperar que la corona

muerda, constituye un método No recomendado por la experiencia.

Page 33: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

32

2 . 6 P a r t e s P r i n c i p a l e s

La perforadora de diamantina se constituye de:

2 . 6 . 1 M á s t i l y B a s t i d o r d e A v a n c e

El mástil permite soportar el peso

total de la columna de perforación y

tiene capacidad de recambio.

El bastidor de avance integrado puede

ser desde 1,8 m /3,5 m y da la

posibilidad de usar barras desde 6 /10

m según su dimensión y consta de un

posicionador de barras para su

seguridad.

2 . 6 . 2 E l e v a d o r P r i n c i p a l y S i s t e m a W i r e l i n e

Elevador principal de cable para el

sistema de recuperación de la barra.

Además un sistema de línea

eléctrica para la extracción de

muestras y poder manipular la barra a

su máxima capacidad.

Page 34: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

33

2 . 6 . 3 U n i d a d d e R o t a c i ó n

Esta es la fuente de poder del equipo

de perforación.

Las unidades de rotación tienen una

gran capacidad, velocidad de giro

ajustable, pares de torsión y prensa

ajustada por resortes.

2 . 6 . 4 M o t o r D i e s e l

Este da la potencia de desplazamiento

para que la perforadora sea tractada

por rueda o por orugas y finalmente

poder desplazar el equipo completo a

donde se requiera.

Page 35: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

34

2 . 6 . 5 S i s t e m a d e E n f r i a d o S e p a r a d o d e l

A c e i t e H i d r á u l i c o

Durante la perforación, unos de los

grandes problemas es la temperatura.

Ésta es muy difícil de mantener y

esencial para el buen funcionamiento

de la perforadora.

En algunos casos, el sistema de

enfriamiento de aceite se encuentra

instalada alejado del motor.

2 . 6 . 6 B o m b a d e L o d o

Tan importante como el sistema de

enfriamiento, es el que mantiene

lubricada la diamantina bombeando

agua y lodo hacia el pozo de

perforación. Mantiene la perforación

lubricada, enfría los accesorios que

forman parte de ésta y rellena

discontinuidades para evitar

atascamiento del varillaje.

Page 36: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

35

2 . 6 . 7 S o p o r t e d e l a B a r r a

Ubicado en la base del bastidor de

avance, es accionado por gas

mientras el sistema hidráulico abre el

soporte.

Provista de un (carrusel) de barras, en

el caso de una perforación multi-pass,

permite que la barra quede fija sin

desviarse.

2 . 6 . 8 G a t o s H i d r á u l i c o s y D e s c a r g a d e l

M á s t i l

Este es el sistema de ajuste o

posicionamiento que utiliza la

perforadora para acomodar el ángulo

y la posición de perforación

establecido por geomecánica para

realizar sondajes con diamantina.

Utiliza los gatos para tomar nivel y

luego se adhiere a la superficie para

perforar.

Page 37: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

36

2 . 6 . 9 P a n e l d e C o n t r o l

En el panel de control pueden

ajustarse los parámetros de

perforación tales como:

RPM.

Caudal de lodo.

Presión sobre las barras.

Temperaturas de los sistemas

de importancia en la

perforadora.

2 . 6 . 1 0 B r o c a s , B a r r e n o s y A c c e s o r i o s

2 .6 .10 .1 B roca d i amantada de per forac i ón

Existen de fijación para superficie,

impregnadas, y las brocas de carburo

de tungsteno o PDC disponibles en

varios tamaños desde 46 mm. hasta

147 mm. y se usan tanto como en

rocas blandas y duras.

Page 38: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

37

2 .6 .10 .2 B ar r i l es S aca tes t i gos

Los barriles sacas testigos cumplen la

función de extraer el testigo de roca

desde el interior del varillaje sin

necesidad de desacoplar las barras.

Ya dentro del pozo tienen mayor

eficiencia en testigos destruidos

debido a discontinuidades.

2 . 6 . 1 0 . 3 A daptador de B ar ras

La característica más importante es su

resistencia a la abrasividad.

Éstas van enroscadas en las barras,

por lo tanto deben encontrarse en

buen estado o pueden ocasionar

detenciones en el proceso de

perforación.

Page 39: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

38

2 . 7 A p l i c a c i o n e s

La perforación con diamantina, según sus aplicaciones, se puede clasificar como:

Exploración de Green Fields (fase prospectiva).

Exploración Brown Fields (ampliar reservas en zonas cercanas a un

yacimiento conocido.

En Mina:

o Pozos profundos de exploración (pozos exploratorios profundos

para cubicar más reservas).

o Perforación de Control (para producción).

2 . 7 . 1 T i p o s d e P e r f o r a c i ó n d e C o n t r o l

2 .7 .1 .1 Per forac i ón para Yac imi en tos con Cont ro l

Es t ruc tu ra l

Desplazamiento de la zona mineralizada o mineralización completa encajonada

en zona de falla. Generalmente vetiformes cuya mineralización ha usado como

medio encajonante estructuras falladas. También en yacimientos de manto con

desplazamientos tectónicos.

Por ejemplo: Yacimientos epitermales de Au-Ag, Au-Cuarzo, Au – Cu.

2 . 7 . 1 . 2 Per forac i ón Contorneo

Típicas de cuerpos mineralizados en donde es preciso delimitar la zona minable.

Yacimientos masivos que pueden o no estar controlados estructuralmente pero

que requieren de una delimitación de borde para programar su explotación.

Por ejemplo: Sulfuros masivos.

Page 40: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

39

2 . 7 . 1 . 3 Per forac i ón para Cont ro l de Leyes o

Ca l i dad

En los yacimientos de metales preciosos, especialmente del tipo hidrotermal, las

leyes varían frecuentemente haciendo necesario su control permanente.

La variación de las leyes en yacimientos de metales preciosos incide con mayor

frecuencia en la caracterización de éstas como mena o reserva minable.

Los cambios no son anticipables fácilmente y requieren sondajes.

2 . 7 . 2 C a r a c t e r í s t i c a s d e l a P e r f o r a c i ó n d e

C o n t r o l

Se requieren con urgencia.

No son fácilmente programables.

El ambiente de trabajo es confinado.

Los taladros son de corto alcance.

No se dispone de personal dedicado.

A veces se requieren testigos de gran diámetro para estudios geotécnicos.

Se requiere portabilidad.

2 . 7 . 3 D a t o s R e l e v a n t e s d e l S o n d a j e p o r

D i a m a n t i n a

Estos sondeos tienen por objeto hacer las exploraciones necesarias para el

estudio de un determinado terreno o formación, proporcionando entre otros los

siguientes datos:

1. Litoloaía, mediante el estudio del ripio, testigos y registros o diagrafias.

2. Presiones de formación y niveles piezométricos de los distintos acuíferos

cortados.

Page 41: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

40

3. Propiedades físicas de las rocas tales como:

Porosidad.

Densidad.

Adsorción y absorción de agua.

Desorción de agua.

Temperatura.

Existencia de fluidos.

Capilaridad.

4. características mecánicas.

Resistencia a la compresión.

Resistencia a la tensión.

Resistencia a la flexión.

Fatiga.

Dureza.

Expansión térmica.

5. Propiedades aulmicas de los fluidos contenidos en la roca:

Salinidades.

Efectos corrosivos o incrustantes.

Concentraciones de diferentes elementos.

Composición isotópica, etc.

Page 42: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

41

2 . 8 R e n d i m i e n t o s

2 . 9 I n v e r s i ó n y C o s t o s d e O p e r a c i ó n

2 . 1 0 A c e r o s d e P e r f o r a c i ó n

Las herramientas diamantadas son los constituyentes esenciales de cualquier

sistema de perforación. Estas herramientas deben poseer las siguientes

características: calidad sobresaliente, construcción adecuada y diseño avanzado.

Los atributos anteriores se deben combinar para permitir completar un programa

de perforaciones hecho al menor costo posible en diamantes. Lo ideal es

seleccionar una gama completa de herramientas diamantadas con los mismos

estándares de calidad.

2 . 1 0 . 1 T i p o s d e C o r o n a s

2 . 1 0 . 1 . 1 Coronas Inser tadas o Incrus tadas

Pueden emplearse para perforar casi todo tipo de formaciones o rocas. No es

recomendable usarlas en terrenos duros, muy duros o extra duros. Por el

contrario, su campo de aplicación es en formaciones blandas y semiduras. Estas

coronas llevan sobre la superficie de la matriz una capa de diamantes insertados.

2 . 1 0 . 1 . 2 Coronas Impregnadas de S er i e

La matriz de estas coronas se compone de una aleación de diversos polvos

metálicos con diamantes sintéticos de alta calidad. Las diferentes combinaciones

de cantidad y tipos de polvos metálicos, como cantidad y tamaño de diamantes,

dan origen a las diferentes series de coronas recomendadas para los diversos

tipos de terrenos a perforar.

Page 43: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

42

2 . 10 .1 .2 .1 Componentes Coronas Impregnadas

2.10.1.2.1.1 Matriz

Está construida de polvos matriceros de metal duro (Carburo de Tungsteno) y

soldadura (Cobre, Plata), y tiene 3 funciones:

a) Unir el cuerpo de acero de la corona y los diamantes en una unidad

integral.

b) Asegurar mecánicamente los diamantes en su lugar, para resistir la fuerza

de corte.

c) Proveer resistencia al desgaste y a la erosión, compatible con la formación

y condición del pozo.

Page 44: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

43

2.10.1.2.1.2 Vías de Agua

Son ranuras radiales que

permiten refrigerar y

transportar el fluido para

evitar que la corona sea

quemada o fundida.

También sirven para lograr

un buen barrido del recorte

que se está generando al

fondo del pozo.

2.10.1.2.1.3 Refuerzo de Carburo de Tungsteno

Todas las coronas impregnadas son fabricadas con este tipo de refuerzo y con

diamantes naturales en el diámetro interior y exterior, para mantener la

dimensión del testigo y del pozo cuando se desgasta la corona.

Page 45: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

44

2 . 10 .1 .2 .2 Patrones de Desgaste de Coronas

Impregnadas

2.10.1.2.2.1 Corona con Desgaste Ideal

La matriz de corte se consume totalmente.

El patrón de desgaste de la cara deberá ser

relativamente plano.

2.10.1.2.2.2 Corona con Pérdida de Diámetro Interior

Desgaste del diámetro interior.

Causas

Velocidad de penetración de la corona muy

alta.

Terreno muy fracturado.

Se perfora sobre testigo abandona - do en

el pozo.

Caudal de agua muy bajo.

Matriz muy blanda.

Page 46: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

45

Solución

Agregar cemento al pozo.

Aumentar la velocidad de rotación.

Bajar el peso sobre la corona.

Cambiar a corona de Serie menor (matriz más dura).

Subir el caudal de agua.

Verificar el largo del tubo interior.

2.10.1.2.2.3 Corona con Pérdida de Diámetro Exterior

Desgaste del diámetro exterior.

Causas

Vibración.

Velocidad de rotación muy alta.

Caudal de agua muy bajo (fugas).

La corona está escariando el pozo bajo

medida.

Solución

Subir el caudal de agua.

Bajar la velocidad de rotación.

Verificar el diámetro del escariador.

Agregar fluido de perforación para reducir la vibración.

Page 47: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

46

2.10.1.2.2.4 Corona con Diamante Sobre Expuesto

La matriz se desgasta antes que los diamantes,

resultando una alta exposición de ellos y

prematura pérdida de la vida útil de la corona.

Causas

Peso excesivo sobre la corona, muy alto

comparado con la velocidad de rotación.

El flujo de agua es demasiado bajo.

Por el uso de coronas de serie alta (matriz

muy suave).

Solución

Aumentar la velocidad de rotación (RPM) y bajar el peso sobre la corona

(subir RPP).

Subir el flujo o caudal de agua.

Cambiar la corona por una de Serie menor (matriz más dura).

2.10.1.2.2.5 Corona con Cara Cristalizada

Diamantes y matriz pulidos. La corona no corta.

Causas

Peso sobre la corona es muy bajo para la

velocidad de rotación.

El caudal de agua es muy alto.

Por usar Series menores (matriz más

dura).

Page 48: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

47

Solución

Afilar la corona con esmeril.

Bajar la velocidad de rotación y aumentar el peso sobre la corona.

Bajar el caudal de agua.

Seleccionar un bit de Serie mayor (matriz más blanda).

2.10.1.2.2.6 Corona con Desgaste Cóncavo de la Cara

Causas

Velocidad de penetración muy alta en

comparación con las RPM (RPP muy baja).

Desgaste del testigo y por reperforación.

Solución

Disminuir la velocidad de penetración.

Subir las RPM de la corona.

Inspeccionar el barril sacatestigo.

Agregar fluido de perforación (terreno

fracturado).

2.10.1.2.2.7 Corona con Desgaste Convexo de la Cara

Causas

Caudal de agua muy bajo.

Fuga de agua por las barras.

Pozo rimeado.

Solución

Subir el caudal de agua.

Chequear fugas de agua.

Chequear el diámetro del escariador.

Page 49: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

48

2.10.1.2.2.8 Corona con Vías de Agua Fracturada

Causas

Mucho peso sobre la corona.

Caída de barras en el pozo.

Caída libre del tubo interior en un

pozo seco.

La corona fue aplastada por la prensa

de pie (sujetador de barras).

Solución

Reducir el peso sobre la corona (hold back).

Si se trata de un pozo seco, levantar el tubo interior con el huinche

WL.

2.10.1.2.2.9 Corona con Cara Quemada o Fundida

Causas

Corte de agua.

El operador se olvidó de abrir la

válvula de agua.

Solución

Aumentar el caudal de agua.

Revisar si la bomba de agua está

funcionando.

Revisar ajuste y origen del tubo interior.

Revisar fugas en las uniones de las barras.

Page 50: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

49

2 . 1 0 . 2 C r i t e r i o s G e n e r a l e s d e S e l e c c i ó n d e

C o r o n a s

Para clasificar el uso de corona según número de Serie. Esta denominación se

basa en una descripción de la norma DCDMA, que considera el tipo de terreno a

perforar, relacionando la dureza de la roca con el número de Serie de la corona.

Esto significa que si el terreno es blando, fracturado o abrasivo, la corona

apropiada sería una Serie N° 1 ó N° 2. Para una formación dura, la Serie de la

corona será más alta, Serie N° 9 ó más.

1. Es importante considerar las velocidades y la potencia de la sonda para el

diámetro y profundidad del pozo a perforar. Si se dispone de un equipo

con alta potencia y empuje, se recomienda usar una corona de Serie baja,

por el contrario, si se cuenta con un equipo de baja potencia, use coronas

de Serie alta.

Sonda baja potencia. Corona de Serie Alta.

Sonda alta potencia. Corona de Serie Baja.

2. Es importante obtener la mayor información geológica de las condiciones

esperadas del terreno, tales como: tipo de roca esperada, dureza y

condiciones del pozo. Según la característica de la roca se debe

considerar:

Roca dureza baja, grano grueso, fracturado. Use número de Serie Baja.

Roca dureza alta, grano fino competente. Use número de Serie Alta.

Page 51: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

50

3. Relacionando los puntos anteriores, es necesario considerar el grado de

penetración o avance de la corona, según lo cual se recomienda lo

siguiente:

Penetración baja. Use Serie más Alta.

Vida corta de la corona. Use Serie más Baja.

La acción de corte de una corona es un tema de discusión permanente. Sin

embargo, la acción de corte es muy diferente en formaciones de distintas

competencias y características.

2 . 1 0 . 3 R e c o m e n d a c i o n e s p a r a e l B u e n U s o d e

l a s C o r o n a s

Page 52: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

51

2 . 1 0 . 4 G u í a d e S e l e c c i ó n d e C o r o n a s

De la observación de la Tabla se

desprende:

Para roca fracturada,

abrasiva, de dureza suave a

media, usar coronas series 2

y 4.

Para roca competente, dura y

muy dura, usar coronas series

8, 9 y 10. (Manual Técnico del

Perforista DCT)

Page 53: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

52

3 E x p l o r a c i ó n p o r S o n d a j e c o n A i r e

R e v e r s o

La perforación con aire reverso es fundamentalmente diferente de la de

diamantina, tanto en términos de equipo, toma de muestras e información que

nos entrega.

La principal diferencia es que la perforación de aire reverso crea un polvillo de

roca en lugar de un testigo sólido. Otras diferencias importantes son en la

velocidad de penetración y el costo por metro perforado.

El aire reverso es mucho más rápido que la perforación diamantina y también

mucho menos costosa.

Cabe decir que este método nos entrega solo información de minerales y leyes

presentes.

Page 54: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

53

La principal diferencia es que la perforación de aire reverso crea pequeñas

astillas de roca en lugar de un testigo sólido.

Otras diferencias importantes

son en la tasa de penetración y

el costo por metro perforado. El

aire reverso es mucho más

rápido que la perforación

diamantina, y también mucho

menos costosa.

La perforación con aire reverso

requiere de un equipo mucho

más grande, incluyendo un

compresor de aire de alta

capacidad, usualmente montado

en un camión.

Los cabezales de perforación de

aire reverso también son

totalmente diferentes a las

brocas diamantadas.

Las barras de perforación para aire reverso son por lo general de 6" (15,2 cm)

y 8" (20,3 cm) de diámetro y 20 pies de largo (6.09 m).

Page 55: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

54

Page 56: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

55

3 . 1 P r o v e e d o r e s

3 . 1 . 1 A t l a s C o p c o

RD10+: El RD10+ está diseñado para la perforación de sondeos profundos con

circulación inversa.

Equipo de perforación de sondeos profundos con circulación inversa

El contrastado y fiable RD10+ está diseñado para la perforación de sondeos

profundos con circulación inversa. Con una fuerza de tracción de 445 kN

(100.000 lbf), se puede usar para acceder a yacimientos minerales de hasta

1.200 m (4.000 pies) de profundidad. Atlas Copco sabe que, para dar con un

filón, la perforadora debe trabajar rápido, profundo y mantenerse funcionando

sean cuales sean las condiciones geológicas y climáticas. Esta es la actitud que

refleja el equipo de exploración con accionamiento hidráulico RD10+ de Atlas

Copco. Es una perforadora robusta y rápida con circulación inversa, cuya

capacidad para perforar a gran profundidad y su durabilidad produce excelentes

resultados.

Page 57: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

56

3 .1 .1 .1 Carac te r í s t i cas y Ven ta jas

Un motor de cubierta de 563 kW (755 CV) con una base de unidad de

potencia aislada acciona la caja de engranajes hidráulica y el compresor

de aire.

La exclusiva caja de entrada/salida permite desconectar el compresor

cuando no se necesita, ahorrando así combustible y prolongando la vida

útil de los componentes.

Dos consolas de control permiten una configuración y funcionamiento

precisos de la máquina.

Manejo rápido de barras con la pluma y el polipasto estándar.

La torre permite un ángulo de perforación de 0 a 45 grados, la torre

bascula hasta el suelo y los gatos proporcionan estabilidad.

Colector de lodos opcional para bomba de lodos "externa".

3 .1 .1 .2 Datos Técn i cos

Page 58: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

57

3 .1 .1 .3 Grúa p r i nc i pa l

La potente grúa principal,

equipada con un motor

hidráulico y un sistema de freno

dual, asegura una velocidad

bien controlada.

El sistema de frenos de doble

ofrece tanto rotura dinámica

como estática.

Cuando se detiene la operación

de elevación, se aplica

autobloqueo firme.

Capacidad de línea sola Tambor descubierto: 133 kN (30 000 lb)

Velocidad lineal Tambor descubierto: 40 m/min (131 ft/min)

Tamaño del cable 29 m (95 ft) x 21 mm (0.83 in)

Page 59: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

58

3 .1 .1 .4 Grúa de h i l o

La grúa de hilo adapta el ángulo de

nivel de viento para el ángulo de

perforación.

El nivel de viento es ajustable para

diferentes diámetros de cable.

Capacidad 2 200 m (7 220 ft) de 4.76 mm (3/16 in)

1 400 m (4 600 ft) de 6.35 mm (1/4 in)

Tracción de cable Tambor descubierto: 12,6 kN (2 830 lb)

Tambor completo: 3.3 kN (750 lb)

Velocidad de línea Tambor descubierto: 115 m/min (377 ft/min)

Tambor completo: 434 m/min (1 424 ft/min)

Page 60: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

59

3 .1 .1 .5 S i s tema de A l i mentac i ón y Más t i l

Recorrido de alimentación 3.5 m (11.5 ft)

Velocidad de alimentación Rápido y lento con control variable

Empuje 59.6 kN (13 390 lb)

Tracción 156 kN (35 000 lb)

Ángulo de perforación 45 a 90 grados

Empuje de barra largo 6.09 m (20 ft)

3 .1 .1 .6 Un i dad de Energ í a

Manufactura Cummins

Modelo QSB 6.7 Nivel III

Volumen 6,7 litros 6 cilindros

Energía 170 kW (240 CV)

RPM 2000

Tipo de motor Diesel turboalimentado/después de enfriado

Enfriamiento Agua

Sistema eléctrico 24 V (24 V Alternador, 95 Amp)

3 .1 .1 .7 S i s tema H i d ráu l i co

Bomba primaria 31.2 MPa – 250 l/min (4 524 psi – 66 gal/min)

Bomba secundaria 20 MPa - 125 l / min (901 psi 2 - 33 gal / min)

Bomba auxiliar 21,5 MPa - 54 l / min (3 118 psi - 14 gal / min)

Enfriamiento del aceite

hidráulico Aire

Page 61: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

60

3 .1 .1 .8 Un i dad de Rotac i ón

La unidad de rotación puede manejar

barras BO-PO y carcasas BW-HW.

Se compone de un motor hidráulico,

una caja de cambios sellada, un eje

hueco y un mandril hidráulico Atlas

Copco patentado, y las mordazas

cambio rápido.

La velocidad de rotación es ajustable

desde el panel de control.

Energía Motor hidráulico - velocidad variable / reversible

Transmisión final 4 pulgadas por cadena en baño de aceite - 2,5 ratio

Husillo

(diámetro interior) 117 mm (4 5/8 pulgadas)

Velocidades de Husillo

Ratio Velocidad, RPM Torque, Nm Torque, ftlb

1ro 6.63:1 130-196 5742-3804 4234-2805

2do 3.17:1 272-410 2745-1819 2024-1341

3ro 1.72:1 502-756 1488-986 1079-727

4to 1:00:1 862-1300 866-574 639-423

Selección de rango Control manual desde la estación del operador

Cabeza abatible Giratoria

Page 62: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

61

3 .1 .1 .9 Ens ambl e Chuck

Tipo Hidráulico abierto, contactor cerrado.

Diámetro máximo en el interior 117 mm (4 5/8 pulgadas)

Capacidad de retención 18 143 kg (40 000 lb)

3 .1 .1 .10 S opor te para B arras

El soporte para barras se abre y se

cierra hidráulicamente por la presión

del gas. En caso de pérdida de presión

hidráulica, el soporte de la barra se

cierra instantáneamente. La presión

del gas se puede controlar

convenientemente.

Tipo Hidráulico abierto, contactor de gas cerrado.

Diámetro máximo en el interior 235 mm (9.3 pulgadas)

Capacidad de retención 15 900 kg (35 000 lb)

3 .1 .1 .11 Med i da y Pes o

3.1.1.11.1 Dimensiones de Trabajo

Dimensión mm pulgadas

A 11219 442

B 8145 321

C 8296 327

Page 63: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

62

3.1.1.11.2 Capacidad de Profundidad de Perforación

m pies

Wireline B 2360 7740

Wireline N 1830 6000

Wireline H 1200 3930

Wireline P 800 2625

3.1.1.11.3 Peso

Boyles C8C sin bomba Trido 13500 kg (29700 lb)

Boyles C8C con bomba Trido 14000 kg (30800 lb)

Page 64: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

63

3.1.1.11.4 Dimensiones de Transporte

Dimensión mm pulgadas

A 450 18

B 2500 98

C 11242 443

D 3199 126

E 4571 180

F 2470 97

Page 65: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

64

Page 66: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

65

3 . 2 F u n c i o n a m i e n t o

La perforación con aire reverso requiere de un equipo muy grande, incluyendo

un compresor de aire de alta capacidad, usualmente montado en un camión. El

aire comprimido es inyectado hacia una cámara exterior de un tubo o barra de

perforación de doble pared. El aire comprimido regresa por el interior del

conducto central de las barras de doble pared y arrastra hasta la superficie los

fragmentos de roca o detritus donde se recuperan. Los fragmentos de rocas

viajan a una velocidad tan alta que es preciso disminuirla utilizando un ciclón.

La tubería de retorno dirige el flujo de fragmentos de roca a deslizarse por la

pared interior de la cámara del ciclón y luego hacia abajo en espiral hasta la

parte inferior del ciclón, perdiendo velocidad en el proceso. La roca molida

(cuttings) se recoge continuamente a medida que avanza la perforación y

constituyen la muestra del subsuelo. Las barras de perforación para aire reverso

son por lo general ya sea de 6" (15,2 cm) y 8" (20,3 cm) de diámetro y 20 pies

de largo (6,096 m). Cada barra es muy pesada y requiere el uso de una grúa o

“winche” para levantarla y colocarla sobre el agujero de perforación.

Page 67: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

66

Esquema de sondaje de aire reverso

con cabezal de tricono, mostrando el

flujo de aire comprimido a través de

las barras de doble cámara.

Con tres conos dentados rotatorios

que giran juntos, como el diferencial

de los engranajes en una transmisión

de los automóviles. Los triconos son

más lentos para perforación en

formaciones duras, pero son muy

eficaces en formaciones blandas y en

condiciones de perforación húmeda.

Las muestras de roca molida

proveniente de la perforación y se

recogen generalmente en intervalos

de 1,5 o 2 m.

El gran diámetro de la perforación se

crea un gran volumen de material

para cada muestra, que suele ser

dividida en terreno para obtener un

volumen razonable de manejar y

enviarla al laboratorio.

Los cabezales de perforación de aire reverso también son totalmente

diferentes a las brocas diamantadas.

Un tipo de cabezal se llama martillo, que pulveriza las rocas golpeándolas

repetitivamente. Este tipo de cabezal que funciona bien en condiciones de

perforación en seco (es decir, por encima del nivel freático) y en las formaciones

rocosas que son densas y duras.

Por debajo del nivel freático, el agua subterránea actúa como amortiguador y

hace mucho menos eficaz la fragmentación de las rocas mediante este cabezal.

Page 68: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

67

Otro tipo de cabezal, llamado tricono, cuenta con tres conos dentados rotatorios

que giran juntos, como el diferencial de los engranajes en una transmisión de

los automóviles.

Los triconos son más lentos para perforación en formaciones duras, pero son

muy eficaces en formaciones blandas y en condiciones de perforación húmeda.

Las muestras de roca molida provenientes de la perforación se recogen

generalmente en intervalos de 1,5 o 2 m.

El amplio diámetro de la perforación crea un gran volumen de material para cada

muestra, que suele ser dividida en terreno para obtener un volumen razonable

de manejar y enviarla al laboratorio para su análisis.

En condiciones de perforación en seco (por encima del nivel freático) se utiliza

un cuarteador para dividir la muestra en terreno.

Page 69: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

68

3 . 3 P r o c e d i m i e n t o s d e T r a b a j o

a) Una vez que se han definido los puntos a perforar y se ha ingresado al

sector de trabajo, el equipo toma posición y se inicia la perforación, según

las especificaciones técnicas de operación.

b) El operador posiciona su equipo en los puntos especificados en el

diagrama de perforación, fija el equipo y comienza la operación, la cual

básicamente consta del apoyo de la herramienta sobre el terreno y el

inicio de la perforación con las especificaciones de velocidad de rotación,

empuje y velocidad del aire de barrido (retiro del detritus) en función de

las características de la roca a perforar.

c) Una vez finalizada la perforación se procede a retirar el set de aceros

desde el agujero, y finalmente el equipo se retira del lugar hacia otro

punto.

3 . 4 P a r t e s P r i n c i p a l e s

Los componentes principales son: el ciclón y el cuarteador.

3 . 4 . 1 C i c l ó n

El ciclón reduce la velocidad del flujo de la muestra y separa la muestra del aire,

permitiendo que se almacene lo más pesado en el fondo y las partículas livianas

salen por la chimenea.

3 . 4 . 2 C u a r t e a d o r e s

Por lo general, se recoge 1/8 del total recogido. El cuarteador se compone de

niveles, cada uno de los que divide la muestra a la mitad.

Después de la división tercer nivel 1/8 de la muestra total original permanece,

que se recoge en un recipiente o un cubo.

Page 70: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

69

Cuando la perforación llega a la profundidad del nivel freático, se puede utilizar

un cuarteador rotativo "húmedo". El separador húmedo gira y divide la muestra

utilizando una serie de aletas, de forma similar a las aletas de una turbina. Estas

dirigen los materiales a una tubería que los canaliza hacia un balde.

(ExplMétPerf)

Pequeñas muestras representativas de los cuttings se recogen de forma continua

durante el proceso de muestreo, se lavan en un colador y se colocan en cajas

de plástico con compartimientos llamados "bandejas de cuttings".

Los cuttings son cuidadosamente observados y registrados por un geólogo

competente. Por supuesto, algunos tipos de información, como detalles

estructurales, no son posibles de obtener en ausencia de roca sólida.

A pesar de esta desventaja, todavía se puede obtener una gran cantidad de

información valiosa de los fragmentos de roca o cuttings. Por ejemplo, los

cuttings son mucho más fáciles de examinar con una lupa binocular y pruebas

de la fluorescencia o efervescencia se logran fácilmente.

3 .4 .2 .1 Cuar teador t i po R i f f l e

El cuarteador tipo Riffle, usado para muestra seca, utilizan varios niveles de

separadores que reducen a la mitad la muestra en cada nivel, hasta que se

alcance el tamaño deseado.

3 .4 .2 .2 Cuar teador H i d ráu l i co o de Cono

Los cuarteadores hidráulicos o Cuarteadores de Cono, usados para muestra

húmeda, depositan toda la muestra sobre el punto de un cono invertido y

permiten que se deslice a través del mismo.

Page 71: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

70

La muestra se toma mediante la recopilación de una parte de ella que cae por el

borde del cono.

Extracción de muestras y cuarteo de muestras en perforación de aire reverso; (A) en

condiciones secas y (B) con agua.

(ExplMétPerf)

Page 72: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

71

3 . 5 A p l i c a c i o n e s

Como bien sabemos, la perforación por aire reverso (RC), es mucho más

económica y rápida que la perforación por sondaje, es por esto que nos permite

usarla en distintos campos laborales y no solamente en el ámbito de la minería,

como por ejemplo:

3 . 5 . 1 P e r f o r a c i ó n M i n e r a

Con aire reverso (RC), rotación directa y/o doble rotación.

Sondaje y muestreo de suelos mediante aire reverso (RC) y/o doble

rotación.

Perforación en zonas de rellenos (pilas de lixiviación) y suelos inestables.

Exploración de recursos.

Pozos para desagüe minero.

Construcción de pozos para geoenergía.

3 . 5 . 2 P e r f o r a c i ó n p a r a P o z o s ( p i e z ó m e t r o s )

Con sistemas convencionales (aire, aire-espuma y/o lodos) y de entubación

simultánea (doble rotación, ODEX, Super Jaw) para objetivos generales en

rellenos y sobrecargas.

Prospección y Sondajes de aguas subterráneas.

Construcción de pozos profundos industriales, comerciales y domésticos,

ofreciendo distintos materiales de entubado como: PVC con cribas de

acero inoxidable, Acero al Carbono y HDPE.

Perforación en zonas con severo influjo de agua.

Construcción de piezómetros y pozos satélites.

3 . 5 . 3 P e r f o r a c i ó n D i a m a n t i n a ( c o r e d r i l l )

HQ (100 mt), NQ (250 mt) y CQ (700 mt).

Perforación convencional y wireline.

Perforación geotécnica para mecánica de suelos.

Page 73: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

72

3 . 5 . 4 P e r f o r a c i ó n A m b i e n t a l

Construcción de pozos de monitoreo.

Instalación de sistemas de monitoreo remoto.

Sistemas de detección de filtraciones subterráneas.

Sondaje (muestras) de suelos.

Sondaje con barrenos huecos.

3 . 5 . 5 S e g a d o d e P o z o s .

(natco.cl, s.f.)

Page 74: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

73

3 . 6 R e n d i m i e n t o s

RD10+ de ATLAS COPCO.

Sistema de avance - Desplazamiento rápido hacia abajo, máx. 55 m/min

Sistema de avance - Desplazamiento rápido hacia arriba 34 m/min

3 . 7 I n v e r s i ó n y C o s t o s d e O p e r a c i ó n

Ambos métodos (diamantina y aire reverso) 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.

La perforación de un metro con las sondas de aire reverso cuesta entre US$ 100

y US$ 150.

Page 75: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

74

3 . 8 A c e r o s d e P e r f o r a c i ó n

3 . 8 . 1 B a r r a d e P e r f o r a c i ó n A i r e R e v e r s o c o n

T u b o I n t e r i o r

Page 76: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

75

3 .8 .1 .1 Bar ras DCT t i po FB -CCH 4½ ” con tubo

i n te r i o r “ i n te rcamb i ab le”

Tubo exterior fabricado con aceros de alta aleación con tratamiento

térmico en todo su largo para una mayor resistencia al desgaste.

Tubo interior intercambiable, fabricado en acero de alta aleación para

mejor su resistencia al desgaste. Con estabilizadores intermedios para

evitar las vibraciones.

Terminales fabricados en aceros de alta aleación con extremos tratados

térmicamente.

Geometría interna diseñada para permitir una mayor circulación de aire y

evitar perdida de presión.

Peso total Barra: 172 Kg.

Peso tubo Exterior: 125 Kg.

Peso tubo Interior: 47 Kg.

3 .8 .1 .2 B ar ra de Per forac i ón 4½” x 6 metros

Tubo Exterior (Outer Tube): con tratamiento térmico al cuerpo completo

(temple y revenido), lo que da una mayor dureza superficial y una mayor

resistencia al desgaste por abrasividad.

Tubo Interior (Inner Tube): fabricados en acero 4130 por lo que tiene una

mayor duración con respecto a las tuberías fabricadas en el mercado (con

acero A106B), además con tratamiento térmico al cuerpo completo

(temple y revenido), lo que da una mayor dureza en su estructura y

aumenta la resistencia al desgaste por abrasividad.

(Diamantina Christensen, s.f.)

Page 77: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

76

3 . 8 . 2 M a r t i l l o R C 5 0

Con la adquisición de Ingersoll Rand Drilling Solutions, Atlas Copco accedió a la

tecnología CR y en los dos últimos años el nuevo concepto de martillo ha sido

perfeccionado y probado.

Con el nombre de Secoroc RC 50, está siendo lanzado en algunos mercados

seleccionados junto con los equipos RC – Explorac 220RC, ROC L8RC y RD10.

El martillo RC 50 tiene las siguientes características:

Mayor frecuencia de impacto.

Diseño más simple y menos partes que la competencia.

El eficiente ciclo de aire Quantum Leap incorporado.

Diseño de manguito no propietario.

Distribución única y eficiente del aire al frente de la broca a través de

“agujeros de aire tipo cortina” en el portabroca.

Estas características ofrecen al perforista RC los siguientes beneficios:

Alta productividad.

Alta tasa de recuperación.

Servicio rápido y fácil.

Bajo consumo de combustible.

Reducción del costo por metro perforado.

(Atlas Copco, s.f.)

Page 78: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

77

4 P r o y e c t o d e I n n o v a c i ó n

Observamos que en la perforación con diamantina se producen patrones de

desgaste en las coronas impregnadas.

Estos tipos de desgaste se enumeran en el apartado 2.10.1.2.2 del presente

informe.

En el punto 2.10.1.2.2.9 se detalla un tipo específico de desgaste llamado

“Corona con Cara Quemada o Fundida”.

Causas

Corte de agua.

El operador se olvidó de abrir la

válvula de agua.

Solución

Aumentar el caudal de agua.

Revisar si la bomba de agua está

funcionando.

Revisar ajuste y origen del tubo interior.

Revisar fugas en las uniones de las barras.

Aquí nos detuvimos y pensamos que este tipo de desgaste puede ser evitado

mediante dos sistemas añadidos a la máquina de perforación.

Los sistemas de mejora son:

4 . 1 B l o q u e o d e F u n c i o n a m i e n t o

Sistema que bloquee el funcionamiento de la perforadora si hay:

Page 79: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

78

Ausencia de flujo de agua.

Flujo de agua insuficiente.

4 . 2 A l e r t a a l O p e r a d o r

Sistema que le recuerde al operador:

Accionar el flujo de agua.

Aumentar el flujo de agua.

4 . 3 A p o r t e s

Al operario:

Tiene la posibilidad de verificar porqué se detuvo el funcionamiento de la

máquina.

Puede accionar o aumentar el flujo de agua sólo mirando el panel de

control central de la perforadora.

Para evitar el desgaste de la corona:

El sistema de bloqueo impide que la corona se caliente a tal punto como

para que su cara quede quemada o fundida.

La señal visual indicará claramente que el flujo de agua es insuficiente o

nulo, por lo tanto se evitará el cambio de corona por una unidad nueva.

Page 80: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

79

4 . 3 . 1 C o n s e c u e n c i a s D i r e c t a s

Detección de inminente desgaste en “Corona con Cara Quemada o Fundida”:

Disminución del tiempo efectivo de ciclo. Si la perforadora de detiene, el

operador podrá accionar o aumentar rápidamente el flujo de agua. Esta

mejora supone una reducción considerable de tiempo si lo comparamos

con el reemplazo de la corona.

Reducción o eliminación del desgaste tipo “Corona con Cara Quemada o

Fundida”. El costo de la corona con diamantina supone un valor elevado

como costo de producción. Si se reduce o elimina este tipo de desgaste,

reducirá los costos de operación.

Page 81: Informe Exploración Por Sondaje Con Diamantina y Aire Reverso

80

5 R e f e r e n c i a s

Atlas Copco. (s.f.). www.atlascopco.cl. Obtenido de

http://www.atlascopco.cl/cles/news/productnews/circulacionreversa.asp

x.

CCM.cl. (s.f.). CCM.cl. Obtenido de www.ccm.cl: http://www.ccm.cl/proceso-

exploracion-y-sondaje/ccm/2013-10-11/093609.html

Codelcoeduca. (s.f.). codelcoeduca.cl. Obtenido de Codelcoeduca:

https://www.codelcoeduca.cl/procesos_productivos/tecnicos_extraccion

_perforacion_planos.asp

Diamantina Christensen. (s.f.). diamantinachristensen.com. Obtenido de

http://www.diamantinachristensen.com/corelifter.html.

ExplMétPerf. (s.f.). Exploración Métodos de Perforación.pdf.

Exploración Minera Mediante Sondeos. (s.f.). Exploración Minera Mediante

Sondeos.pdf.

Manual Técnico del Perforista DCT. (s.f.). Manual Técnico del Perforista DCT.

natco.cl. (s.f.). natco.cl. Obtenido de http://www.natco.cl/mineria.html.

PEMMS. (s.f.). Proceso de Exploración Minera Mediante Sondeos.pdf.