maquinas de perforaciÓn ultimo

8/13/2019 MAQUINAS DE PERFORACIN ultimo

1/19

[GEOLOGIA] 19 de diciembre de 2011

Fiag esic Pgina 1

MAQUINAS DE PERFORACIN Y UTILLAJE

Por la variedad de terrenos a perforar, la recuperacin de la muestra de ms del 90%,

los desvos mnimos del sondeo, y la representatividad y buena calidad de la muestra,se solicita buen conocimiento de los distintos tipos de mquinas y de los tiles deperforacin ms adecuados a cada caso

Eleccin de la Maquinaria

Se debe considerar lo siguiente:

Sistema de transporte y anclaje Sistema de cabrestante y poleas para wire line Recorrido y guas del cabezal Revoluciones y par Capacidad de carga Capacidad de bombeo de lodos y agua Experiencia del equipo humano

A continuacin se presentan algunos ejemplares que renen tales condicionesdescritas antes:


2/19


Fiag esic Pgina 2


3/19


Fiag esic Pgina 3

Mquinas de Corredera Corta

Este integra los siguientes componentes:

Mastil y cabezal independientes Recorrido corto del cabezal (450 mm a 600 mm) Su capacidad de perforacin suele estar limitada por la capacidad de

extraccin de la sarta de perforacin

Las maquinas de corredera corta normalmente con guias del cabezal muy robustaspermiten una gran estabilidad de la sarta de perforacin

Estas suelen estar dotadas de un mecanismo hidrulico de retraccin o de aperturamanual del cabezal para dejar libre la lnea de perforacin para ensayoshidrogeolgicos, geotcnicos o geofsicos. En el sistema de wire line necesario paratirar el arpn


4/19


5/19


Fiag esic Pgina 5

OTROS EJEMPLARES DE ESTE TIPO DE MAQUINAS

MAQUINAS DE CABEZAL PASANTE

- Las varillas pasan por dentro del cabezal que va dotado de unsistema de mordazas para sujetar al varillaje

- El agua de la refrigeracin entra por la cabeza de la varilla a travsde una giratoria

- Solo deben emplearse para perforacin a rotacin con sistemas querequieren un par medio bajo ( en funcin del agarre de las mordazas)

- Permite insertar o retirar las varillas con mucha facilidad dandorapidez a la operacin


6/19


Fiag esic Pgina 6

MAQUINAS DE CABEZAL NO PASANTE

Entre sus caractersticas tenemos que

- Las varillas no pasan por el cabezal que lleva una salida directa querosca en la primera varilla

- Son mas verstiles pueden utilizar sistemas de perforacin querequieren un par elevado

- El cambio de varillaje es mas lento que en las maquinas de cabezalpasante

- En la salida de la maquina se puede instalar : Amortiguador de golpeo para marillo en fondo Cardan: para perforacin hlice


7/19


Fiag esic Pgina 7

SISTEMAS DE PERFORACIN

Perforacin sin extraccin de testigos

Este sistema, se basa en la aplicacin de peso y rotacin a un til de perforacin

(tricono o Rotary, martillo en fondo o cabeza, hlices, cazos, cucharas, boca, o

corona) que acta sobre el terreno a perforar. Tiene las siguientes caractersticas:

Conversin del giro horizontal de una unidad motriz (motor) en giro vertical

(cabeza de la sonda) por pedio de un grupo cnico.

La cabeza transmite la rotacin al varillaje (mediante mordazas o roscado

directamente)

La perforacin se produce mediante un til de corte en el fondo.

Adems de transmitir la rotacin, el varillaje sirve para aplicar un peso sobre el


8/19


Fiag esic Pgina 8

til de corte y para la circulacin de los fluidos (agua, lodos)

La cabeza transmite la rotacin al varillaje (mediante mordazas o roscado

directamente)

La perforacin se produce mediante un til de corte en el fondo.

Adems de transmitir la rotacin, el varillaje sirve para aplicar un peso sobre el

til de corte y para la circulacin de los fluidos (agua, lodos)

Para facilitar las operaciones se dispone de un cabrestante con capacidad para

elevar peso. Puede funcionar con varias velocidades.

El sistema de rotacin puede ser:

directo (motor elctrico o hidrulico) Indirecto. Utiliza la llamada mesa de rotacin (pocousado en minera)

Segn el mtodo de arrastrar el varillaje las sondas son:

Rotativas con cabezal fijo y usillo deslizante Rotativas con cabezal deslizante Rotativas con mesa de rotacin


9/19


Fiag esic Pgina 9

Perforacin con extraccin de testigos

Ventajas

Sistema muy verstil

Los equipos acceden con facilidad a cualquier emplazamiento Se puede perforar con cualquier inclinacin Permite obtener muestras completas no contaminadas Es el nico mtodo que proporciona informacin estructural y textural

completa

Desventajas

Tiene problemas en terrenos muy fracturados, donde las recuperaciones son

generalmente bajas Muy costoso en terrenos muy abrasivos debido al fuerte desgaste del material. Mala perforacin y mala recuperacin de menas muy friables o solubles, en

las que con frecuencia se puede infravalorar el contenido de determinados

minerales

Se dividen en dos tipos:

a) Sistema convencional con empleo de testiguera de doble tubo, acoplada al varillaje de

perforacin b) Sistema wire line para extraccin de testigo con cables

mbito de aplicacin:

Cuando se requiere recuperar la muestra ntegra, para tener registro de su textura y

estructura

Principio de funcionamiento:

Obtencin de un cilindro de testigo mediante el corte anularproducido por la rotacin y avance de una corona de perforacin. El testigo se almacenatemporalmente en un tubo portatestigos situado detrs de la corona


10/19


Fiag esic Pgina 10

INSTRUMENTO DE CORTE

Entre estos tenemos,

- Coronas de Diamantes (de insercin o de impregnacin)- Coronas de Carburo de Tungsteno (Widia)- Zapatas- Calibradores

Ejemplares de Coronas de Diamantes de insercin

Recomendado para formaciones blandas, abrasivas y terrenos no

consolidados. Tambin en formaciones duras donde la velocidad rotacional

disponible y la carga de las coronas son insuficientes para usar coronas de

diamantes impregnados debido a las limitaciones de los equipos de

perforacin


11/19


Fiag esic Pgina 11

Perforacin por Percusin

a) Hinca de tubos

b) Cada libre de trepano

c) La perforacin se hace por unmovimiento de percusin en elfondo del sondeo.d) La unin de la herramienta de

percusin a la sonda es medianteuncable (sistema pensilvano) o

mediante un tren devarillaje (sistema canadiense)e) El movimiento se acciona pormedio de un balancn que mueve

todo el conjunto.f) Mantiene a fondo de sondeo unlodo que sirve de refrigerante ymantiene el detritus en suspensinpara su posterior extraccin con

cuchara.

g) ) Son sondeos, necesariamenteverticales

h) Es un mtodo muy simple ybarato

i)Puede perforar cualquier

tipo de terreno(fracturado,no consolidado, duro,

heterogneo,

j) Indicado para perforarformaciones fracturadas con prdidas

de fluidos


12/19


Fiag esic Pgina 12

k) Se puede entubar el pozo a medida

que avanza la perforacin y, deeste modo, evitar el colapso delsondeo o cada de bloques.

l) Buen sistema para perforar placeres yescombreras

Perforacin por Roto-percusin

Ventajas:

a) Gran velocidad de avance

b) Permite realizar sondeos de gran dimetro y profundidad

c) Buena verticalidad del sondeo

d) Nula colmatacin de las paredes del taladro

e) Evita entubaciones y cementaciones

f) Detecta bien los acuferos

g) Permite el muestreo del agua de formacin h) Obtencin

contina de ripios i) Permite perforar terrenos muy

fracturados

Inconvenientes:

a) Peso elevado de la sarta (varillas de 6 mt de longitud tienen un pesono inferiora 400 Kg.

b) Necesario disponer una logstica generosa al servicio de este sistema de perforacin.

c) Las presiones ejercidas por la columna de agua en el interior del sondeo,dificultan la normal evacuacin del detritus


13/19


14/19


Fiag esic Pgina 14

LA PERFORACION DIAMANTINA EN LA EXPLORACION GEOTECNICA DEMACIZOS ROCOSOS

INTRODUCCION

La necesidad de conocer las condiciones geotcnicas al interior de un macizo rocosohan motivado el desarrollo de tecnologas diversas; as tenemos que, entre los

mtodos indirectos, la ssmica de refraccin permite correlacionar las velocidades delas ondas ssmicas que atraviesan al macizo rocoso con su grado de conservacin yfracturamiento, con cierto grado de confiabilidad, a bajo costo y con trabajos de cortaduracin; pero no permite conocer objetivamente las caractersticas constitutivas delmacizo. Contrariamente, las galeras de exploracin se constituyen en el procedimientode exploracin geotcnica que posibilita la observacin al interior del macizo rocosocon el mximo detalle; sin embargo, los costos elevados que significan, disponen a lasperforaciones diamantinas como un procedimiento para la obtencin de muestrasinalteradas de roca, para ser analizadas y/o ensayadas en laboratorio.

Adems de la obtencin de muestras, cuando las necesidades del proyecto lorequieren, durante la ejecucin de los sondeos se pueden ejecutar ensayos in-situ,tales como: Carotage Ssmico (Down Hole, Up Hole y Cross Hole), fracturamientohidrulico de la roca para determinar las direcciones de los esfuerzos principales in-situ,y pruebas de absorcin de agua, tipo Lugeon. As tambin los taladros practicadospueden ser aprovechados para la instrumentacin: piezmetros, inclinmetros etc.

De los ensayos in-situ mencionados, la prueba de absorcin de agua es la de prcticams frecuente en nuestro medio, por lo que en el presente trabajo se exponen losaspectos de mayor inters para su aplicacin.

La exploracin de macizos rocosos con perforaciones diamantinas en los proyectos deingeniera civil, es actualmente de uso frecuente. La prediccin del comportamiento deun macizo rocoso ante solicitaciones de cargas; la estimacin de la magnitud de ladistensin de la masa rocosa debido a excavaciones al interior de una formacinrocosa, etc., tienen la necesidad de informacin de las caractersticas fsicas ymecnicas del macizo rocoso que interesa a las obras a proyectarse.

La calidad de informacin que se obtenga durante la exploracin de macizos rocososcon fines geotcnicos, tiene como condicin la recuperacin de muestras de roca conlas siguientes caractersticas: Inalterabilidad (intactas) y representatividad del tramoperforado, los que se consiguen con un alto porcentaje de recuperacin, de maneraque permitan identificar las caractersticas constitutivas de la roca y de susdiscontinuidades. La perforacin diamantina adecuadamente ejecutada, permite laobtencin de muestras con tales caractersticas.


15/19


Fiag esic Pgina 15

EQUIPO DE PERFORACION DIAMANTINA

La perforacin diamantina, que en s corresponde a las perforaciones de tipo rotatorio,reciben tal designacin debido a que para la horadacin de la roca emplea coronas(brocas de seccin anular) de acero con diamantes industriales integrados a una matrizde carburo de tungsteno.

El equipo de perforacin est conformado por una mquina perforadora, que consisteen un motor que acciona un sistema de transmisin de rotacin al cabezal de lamquina; y este, a su vez, a la tubera de perforacin, a cuyo extremo se ubica lacorona diamantina. El cabezal tiene autonoma de rotacin de 360 en un plano vertical,que permite efectuar perforaciones con la inclinacin que se elija.

El avance es activado por un sistema hidrulico, mediante pistones que se ubican en elcabezal de la mquina, con carreras de 0.60 m, generalmente.

Los principales accesorios del equipo de perforacin lo conforman un trpode quesostiene una polea, por donde se hace pasar un cable de acero, de unos 30 m delongitud, que va enrrollado a un winche, que por lo general est integrado a lamquina perforadora; todo este sistema facilita las maniobras al introducir o retirar deltaladro las tuberas de perforacin y revestimientos. El escareador, que se acoplainmediatamente detrs de la broca, tiene como finalidad mantener uniformemente eldimetro del taladro, no obstante que el dimetro externo de la corona se reduzcadebido al uso.

Para la refrigeracin de la broca y la remocin de los detritus producto de laperforacin, se introduce agua al taladro por el interior de la tubera de perforacin(circulacin normal), impulsada por una bomba. El agua que se emplee deber serlimpia, sin slidos en suspensin, con la finalidad de evitar la contaminacin del rellenode las fracturas; y ms an cuando se tengan que realizar pruebas de absorcin deagua, puesto que el taponamiento de las fracturas por los finos en suspensinconducirn a resultados errneos. Es recomendable que la bomba para el suministro deagua tenga una capacidad de no menos de 100 lt/min a una presin de 35 kg/cm 2.

En macizos intensamente fracturados y/o meteorizados se hace necesario el empleo defundas metlicas o revestimientos, que se introducen en el taladro para controlarderrumbes en las paredes. Los dimetros de stas estn ntimamente relacionados conlos de las brocas.

Las coronas diamantinas y los muestreados son de primera importancia en la

perforacin diamantina.


16/19


Fiag esic Pgina 16

SELECCIN DE MAQUINAS PERFORADORAS

Otro aspecto que es importante tener en cuenta en el planeamiento de lasexploraciones geotcnicas con perforaciones diamantinas, es la eleccin del tipo demquina que garantice que se llegue a la profundidad deseada con el dimetropreestablecido. Las profundidades mximas que se pueden perforar con una mquinaestar en relacin directa con su potencia.

No siempre una mquina con mayor potencia es la ptima para la ejecucin de unsondeo determinado; para sondeos poco profundos debe tenerse en cuenta que eltraslado de una mquina pesada tiene mayor dificultad que el de una ligera, perdiendocompetitividad desde el momento en que con ambas puede alcanzarse la profundidaddeseada.

As tenemos, por ejemplo, para las mquinas perforadoras marca Longyear, lassiguientes son las profundidades mximas que pueden lograrse con los dimetrosindicados, de acuerdo a los modelos de fabricacin:

MODELO DIAMETRO DE PERFORACION

HQ NQ BQ

Longyear 24

Longyear 34

Longyear 38

Longyear 44

-

250 m

450 m

650 m

40 m

400 m

600 m

70 m

480 m

850 m


17/19


18/19


Fiag esic Pgina 18


19/19


Fiag esic Pgina 19

maquinas de perforaciÓn ultimo

Documents