sistemas de perforacion exploratoria y sus alcances en

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SISTEMAS DE PERFORACION EXPLORATORIA Y SUS ALCANCES EN MINERIA

Exponente: Ing. Juan A. Ferrer DiazGerente General MAXIDRILL USA

Montreal –Canadawww.maxidrill.com

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El presente trabajo tiene la finalidad de detallar los diversos sistemas de perforación exploratoria aplicables a la Industria Minera. Cada uno de los que estaremos listando, presenta sus ventajas y desventajas, tanto en cuanto a la profundidad a la que se puede perforar, el tipo y calidad de la muestra a recuperar, los costos operativos, y tasas de penetración. . Existen dos tipos básicos de Perforación: Perforaciones que producen muestras fragmentadas o alteradas (CUTTINGS), y aquellas que producen muestras en núcleos (CORE SAMPLES). . Resumimos entonces las diferentes metodologías de perforación:

1) AUGER2) PERCUSION POR CABLE3) ROTATIVO CON AIRE (RAB)4) TOMA NUCLEOS AIRE REVERSO


5) AIRE REVERSO (RC)6) DIAMANTINA7) EMPUJE DIRECTO8) SONICO

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1) TIPO AUGER Se realiza mediante la rotación de tornillo helicoidal, siendo la muestra acarreada fuera del sondeo en la hoja del tornillo. Se suministran dos tipos de Tornillo Helicoidal:• Con vástago hueco, que permite perforar y dejar

encamisado el pozo, pudiendo tomarse muestras imperturbadas simultáneamente.

• Tornillos Helicoidales solidos se utilizan en la perforación en terrenos de mayor dureza.

Equipos AUGER pequeños pueden montarse en la parte posterior de un tractor, pick-up, tráiler, o montado sobre sistema de orugas, de manera que pueden ser fácilmente adaptados para facilitar su transportación. La perforación con AUGER puede ser utilizada en formaciones que van desde terrenos suaves poco consolidados hasta rocas muy meteorizadas.Este método se destaca básicamente por su alto rendimiento, y bajo costo operacional. Sus principal limitante como método exploratorio, es que está limitada a pozos someros (menores de 35 mts) y por encima del nivel freático.

HOLLOW STEM AUGER (TIPO HUECO)

SOLID STEM AUGER (TIPO SOLIDO)


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2) PERCUSION POR CABLEBásicamente consiste ejecutar en pozo por percusión al levantar y dejar caer sobre la roca, mediante un largo cable acerado, una barra con punta carburizada y ángulo de corte (conocido como CHISEL). La muestra que se obtiene esta prácticamente pulverizada, y es recogida mediante un tubo colector o balde-achicador con compuerta retenedora.

Aunque es una metodología casi considerada obsoleta en países industrializados, sigue siendo bastante usada en países no desarrollados tanto en África, Asia y Latinoamérica, donde los costos de la mano de obra son comparativamente bajos.

Este método requiere una baja inversión, suele ser utilizado en terrenos consolidados rocosos, pero el rendimiento de perforación es muy lento.

Su principal uso es en la construcción de Pozos de Agua en mantos rocosos.


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3) Rotativo con Aire (RAB) Este Sistema es usado de manera frecuente como primera fase en exploración minera, donde no se precisa muestras de gran calidad.Existen básicamente dos variedades:-)Con mecha tricónica o de paletas en terrenos no-consolidados.-) Para terrenos consolidados o formaciones rocosas, se utiliza Martillo de Fondo que es accionado mediante aire a presión. La presión de aire determina la profundidad y la velocidad de penetracion a la que se puede perforar, siendo muy usual el uso de compresores que operan a 350 PSI (24 Bares) para lograr grandes avances.La muestra en forma de fragmentos (CUTTINGS) son sopladas hacia la superficie, mediante aire a presión o combinación de espuma/aire, y suben a superficie manteniendo contacto con las paredes del pozo. Estos CUTTINGS son retenidos en superficie y enviados a un separador tipo Ciclono, el cual expulsa el aire y retiene las muestras.Las profundidades promedio que se utilizan en este tipo de perforación, oscilan entre 80 y 150 mts.


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4) Toma de Nucleos con aire Reverso A fin de obtener muestras de mayor calidad, se desarrolló este

método que utiliza Brocas huecas con chuchillas de acero templado o Carburo de Tungsteno para perforar, mediante rotación, a través de formaciones no-consolidadas.

Se utilizan barras de perforación con tubo interno colector a lo largo de todo el sondeo, y el aire a presión circula a través del espacio anular existente entre la barra de perforación y el tubo interno. Las muestras (en forma cortos núcleos) son empujadas a través del tubo interno, ya que el diámetro externo de la broca, al ser casi del mismo tamaño del sondeo, limita la circulación de aire hacia las paredes del pozo.

Como todos los sistemas de aire en reverso, se requiere del ciclono captador en superficie, el cual expulsa el aire a presión , logrando decantar las muestras. En ese momento se efectúa la recolección de las mismas en bolsas de muestreo.

Al compararlo con el método convencional RAB, es un método más costoso y de menor rendimiento, sin embargo genera muestras de mayor calidad. No requiere el uso de compresores de alta presión, ya que no se utiliza martillo de fondo.


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5) Aire Reverso (pag 1)Para lograr mayores profundidades que el AIR CORE, fue necesario cambiar la herramienta de corte e incrementar la capacidad de la Unidad Compresora.Usualmente se inicia la perforación con mecha tricónica de diámetro interno ensanchado, y camisa externa para recuperación de los CUTTINGS. Esto permite encamisar el sondeo para proseguir en el manto rocoso con el martillo de Fondo.Existen básicamente dos diseños de Martillo de Fondo para RC:• Martillo de Fondo convencional con un Intercambiador

de Flujo para captar la muestra, aunque esto crea ciertos riesgos de contaminación al tener los CUTTINGS un breve contacto con las paredes del pozo.

• Martillo de Fondo RC en el cual llos CUTTINGS obtenidos del impacto contra la roca, pasan directamente a la seccion interior del martillo, conectada al tubo interno de las barras.


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5) Aire Reverso (pag 2) Como el objetivo es lograr mayores profundidades, sin riesgos de contaminación en las muestras (CUTTINGS) la Perforación RC es más lenta y costosa que los métodos Convencional (RAB) y de AIR CORE.Requiere una mayor inversión en equipos, ya que la profundidad a alcanzar depende de la capacidad de la unidad compresora. Actualmente se comercializan con unidades compresoras de 1700 m.cub /hr y 35 bares ( 1000 CFM y 500 PSI), y se adiciona un Booster (incrementador de presión) cuando el nivel freático puede representar un problema.Aunque la mayoría de los equipos que se comercializan alcanzan profundidades de 400 mts, se pueden lograr perforaciones de hasta 800 mts. Se logran rendimientos promedios de 120 a 180 mts/turno en terrenos consolidados o mantos rocosos, y por tener costos operacionales inferiores a la Perforación de Toma de Núcleos con Diamante, es de por si más la usada para grandes programas de exploración minera.


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6) Diamantina (pagina 1)Es denominado así porque emplean brocas diamantadas que mediante alta rotación, cortan el manto que se este perforando.Se utilizan tanto brocas solidas (sin testigo), en donde solamente se requiere mantener el sondeo abierto para efectuar un registro eléctrico, y las brocas huecas que permiten la obtención de un núcleo o testigo de muestra.El agua es de suma importancia para la lubricación de la broca y tubería, y acarreo del detritus hasta la superficie. Para la estabilización del sondeo, es conveniente adicionar polímeros, arcillas bentoniticas, controladores de filtrado, etc., lo cual mantiene estables las paredes del sondeo.Es un método muy confiable, permite alcanzar grandes profundidades independientemente del estrato que se este perforando, y genera diferentes tamaños de núcleos, desde 165 mm hasta 21 mm.Con el uso de tubos de muestras, con capacidad de ser extraídos mediante un winche de alta velocidad (40 a 60m/min), y brocas de diamante impregnado de alto rendimiento, se logran promedios de perforación de 40 mts por turno.


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6) Diamantina (pagina 2)Actualmente se comercializan equipos que sobrepasan los 2000 mts de perforación con diámetro NQ (testigo de 47 mm).Aunque presenta costos operacionales superiores a la Perforación de Aire reverso, tiene como principales ventajas:• Inferiores costos de Inversión Inicial.• Se obtiene un testigo que da una información geoquímica

y estructural de la formación que se encuentre perforando.

Para combinar la rapidez de la perforación RC con la profundidad que se alcanza con la Diamantina, el mercado manufacturero ofrece la opción de equipos multipropósito. Esto permite iniciar en RC, y una vez alcanzada la profundidad requerida (200-400 mts), encamisar en sondeo y proseguir con Diamantina a través del manto rocoso.


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7) Empuje DirectoLa ejecución de la perforación es efectuada por la presión directa de la tubería sobre la formación, bien a través de la fuerza ejercida por un cilindro hidráulico, o a través de un martillo percutor en superficie.Se utilizan brocas huecas que permiten la recuperación de un núcleo en la medida que la tubería es presionada, la muestra es entonces retenida mediante una válvula compuerta. La velocidad de penetración promedia entre 50 y 75 mts dependiendo del suelo, y se obtiene una gran cantidad de muestras imperturbadas.Estos equipos están limitados a perforaciones someras (menores de 30 mts) en material no consolidado o rocas meteorizadas.


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8) Sonica La Perforación Sónica, complementa el uso de un cabezal que vibra a alta frecuencia, empuje directo, y con poco flujo de lodo, a fin de obtener una muestra de gran calidad y de manera continua, en cualquier tipo de suelo y roca (para rocas muy competentes es muy lento).El cabezal de perforación es accionado por dos motores hidráulicos que giran, cada uno en sentido contrario al otro, a 5000 rpm sobre un eje asimétrico. El resultado es entonces una alta frecuencia que oscila entre 50 y 200 Hertz.La vibración es controlada por el operador, hasta lograr alcanzar la frecuencia natural de resonancia en las barras. Esta resonancia magnifica la amplitud de energía sobre la broca, la cual puede fácilmente penetrar la formación permitiendo obtener un testigo limpio y prácticamente imperturbado. No se producen DETRITUS, ya que el material en exceso es forzado contra las paredes del pozo. No requiere aire, y solamente una pequeña cantidad de lodo es requerida eventualmente prácticamente para encamisar el pozo.Para atravesar rocas (areniscas, lutitas, calizas, etc), la tubería es rotada suavemente a fin de distribuir la energía y el desgaste en la broca.Aunque alcanza ratas de penetración de 5 mts por minuto, no es común utilizarla en profundidades mayores a 150 mts.


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METODOS QUE APLICAN A VENEZUELA

PERFORACION DIAMANTINA:Es el Método que presenta mayores ventajas para iniciar un Programa de Exploración en Venezuela, básicamente por lo siguiente:• La existencia de Contratistas que conocen

esta perforación, y pueden iniciar un trabajo en corto plazo.

• Se encuentra Recurso Humano capacitado prácticamente en todo el territorio.


• Facilidad de recursos hídricos, que es el más primordial de los suministros.

Destacando los grandes programas de perforación diamantina ejecutados, se resumen los siguientes:Superficie:• Concesiones CHOCO, LO INCREIBLE, y zonas

aledañas al El Callao., Bolívar• Concesiones en zonas de Km88, Km33, y zonas

aledañas a El Dorado, Bolívar.• Concesiones de Ferrominera en Zona de

Cdad.Piar., Bolivar.

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• Proyectos Carboníferos en Guasare, Cachiri, y otros varios al norte del Edo.Zulia

• Proyecto Carboníferos Naricual y Fila Maestra.

• Proyectos Carboníferos del Edo. Tachira

Subterraneo::• Mina La Camorra ,Bolivar• Mina Naricual, Anzoategui


A efectos de estimar un costo actual en Venezuela de la perforación diamantina, podemos resumir los que se estuvieron manejando anteriormente:• Inicios 1980 hasta 1993:100-120 US$/mt• Boom del 90: 70-90 US$/mt• Ultima década: 80-100 US$/mtLos precios dependerán de los accesos, la confictibilidad laboral de ciertas áreas, el suministro eficiente del agua, del tipo de roca, y la profundidad definitiva de los Pozos.

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PERFORACION DE AIRE REVERSA (AIR CORE Y RC)Estos dos métodos han sido utilizados a gran escala en la zona de Choco y Lo Increíble, donde se ejecutaron mas de 300.000 mts en sondeos de hasta profundidades de 400 mts. También en Loma de Níquel, Edo. Aragua, se ejecutaron perforaciones superficiales con AIR CORE, y todas fueron finalizadas al entrar en contacto con el agua, ya que por debajo de ese contacto no había interés minero.A excepción de equipos que son propiedad de las empresas MINERVEN y FERROMINERA, actualmente no hay contratistas preparados para iniciar un Programa de Perforación profundo en RC.Destacamos anteriormente que para poder perforar a través de roca u otras formaciones, especialmente en aquellas donde se encuentre agua, se requiere el uso de compresores de alta presión.

Sin embargo, al existir unidades compresoras de baja presión (8 Bares), se pueden ejecutar perforaciones someras (100-140 mts) con equipos ligeros en sistema AIR CORE o RC con mecha tricónica, hasta encontrar el manto rocoso, o excesiva cantidad de agua en el sondeo.


HARDMAX7000 para RC hasta 150 mts (peso.11000 kgrs)

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LOS OTROS METODOSTambién se han ejecutado para exploración minera en Venezuela, diversos programas con AUGER, Rotopercusión Convencional (RAB), e inclusive Percusión por Cable.Luce bastante interesante lo que podría ayudar el uso de equipos SONICOS en formaciones saprolíticas (zonas del Km .88), fosfatos en Táchira, arenas silíceas en Trujillo, colas (TAILINGS) de material desechado en Relaves y Plantas Auríferas, formaciones con interés diamantífero en zona de Guaniamo, etc., por numerar algunos de los proyectos en los cuales las metodologías convencionales no han logrado obtener los resultados requeridos.


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