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M ÉTODOS DE PERFORACIÓN CON SISTEMA POR ROTACIÓN.

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1 M ÉTODOS DE PERFORACIÓN CON SISTEMA POR ROTACIÓN

2 E STE SISTEMA ERA CONOCIDO DESDE EL TIEMPO DE LOS EGIPCIOS QUE LO APLICABAN EN LA PERFORACIÓN DE ROCAS DURAS Y PARA HACER LOS AGUJEROS DE POCA PROFUNDIDAD EN LAS ROCAS DE LAS PIRÁMIDES. C OMO PARTE DE LA INDUSTRIA PETROLERA, SE HAN FABRICADO MAQUINAS ROTATORIAS DE MAYOR CAPACIDAD Y EFICIENCIA LAS CUALES SE HAN ADAPTADO A LA CONSTRUCCIÓN DE POZOS Y HAN ALCANZADO PROFUNDIDADES DE 2000 M CON DIÁMETROS HASTA DE 76.2 CM. E S ACTUALMENTE EL MÁS UTILIZADO, DESPLAZANDO AL SISTEMA DE PERCUSIÓN. L OS ELEMENTOS QUE INTERVIENEN EN LA PERFORACIÓN POR ROTACIÓN DE UN POZO SON : C OLUMNA O SARTA DE PERFORACIÓN. L A MÁQUINA PERFORADORA QUE, DESDE LA SUPERFICIE DEL TERRENO, PROPORCIONA A LA SARTA EL MOVIMIENTO DE GIRO Y AVANCE QUE SE TRANSMITE AL ÚTIL DE CORTE. E L FLUIDO DE PERFORACIÓN, QUE EN GENERAL ES UN LODO FORMADO POR BENTONITAS A LAS QUE SE HAN AÑADIDO CIERTOS ADITIVOS PARA ADECUAR SUS CARACTERÍSTICAS A LAS NECESIDAD DE PERFORACIÓN PARA POZOS. C OLUMNA O SARTA DE PERFORACIÓN MÁQUINA PERFORADORA FLUIDO DE PERFORACIÓN CIERTOS ADITIVOS

3 MÉTODOS DE PERFORACIÓN CON SISTEMA POR ROTACIÓN. Perforación con barrenos manuales. Perforación barrena-taladro sólida. Perforación barrena-taladro hueca. Perforación con rotación y aire. Perforación rotatoria con ademe a percusión. Perforación rotatoria con circulación directa. Perforación con doble tubería y circulación inversa.

4 B ARRENOS MANUALES S E EMPLEA PARA BARRENAR POZOS DE DIÁMETRO PEQUEÑO Y DE MONITOREO SOMEROS (- DE 5 MTS ). S E COMPONEN DE UN VÁSTAGO CON UN MANGO EN EL EXTREMO Y UNA PUNTA EN HOJAS CURVAS EN LA PARTE INFERIOR. L A PERFORACIÓN SE INICIA EMPUJANDO LAS HOJAS PARA HINCARLAS EN EL SUELO CON UN MOVIMIENTO DE ROTACIÓN HASTA QUE LA PUNTA SE LLENA DE MATERIAL, SE SACA, SE VACÍA Y VUELVE A USARSE. E N FORMACIONES DE ARCILLA, ARENA Y LIMO SIN HUNDIMIENTOS PUEDE ALCANZAR HASTA 15 M. D E PROFUNDIDAD.

5 C UANDO EL BARRENADO CRUZA ROCAS GRANDES O GUIJARROS, EN LUGAR DE LA BARRENA NORMAL, SE EMPLEA UNA BARRENA EN ESPIRAL.

6 APLICACIONES * S E PUEDE EMPLEAR EN INVESTIGACIONES DE SUELOS SOMEROS. * P ARA MUESTREO DE SUELO. * I DENTIFICACIÓN DE ZONAS CON COMPORTAMIENTO DIFERENTE DEL AGUA. * I NSTALACIÓN DE PIEZÓMETROS, LISÍMETROS Y POZOS DE MONITOREO. * N O PRESENTA RESTRICCIÓN RESPECTO AL MATERIAL DE ADEME A USARSE.

7 L IMITACIONES * S OLO SE USA PARA PROFUNDIDADES SOMERAS. * I NCAPAZ DE PERFORAR SUELOS DENSOS O MUY DUROS. * L A ESTABILIDAD DE LAS PAREDES DEL POZO DIFICULTAN SU MANTENIMIENTO. * R EQUIEREN DE UNA LABOR MANUAL INTENSIVA.

8 P ERFORACIÓN CON BARRENA - TALADRO SÓLIDA. L A PARTE INFERIOR ESTÁ EQUIPADA CON UNA CABEZA CORTANTE DE APROXIMADAMENTE 5 CM DE LARGO Y CON UN DIÁMETRO SIMILAR AL DE LAS SECCIONES SUPERIORES, EN SU AVANCE, LOS FRAGMENTOS SUELTOS DEL TERRENO SON TRANSPORTADOS HACIA ARRIBA POR EL MOVIMIENTO DE ROTACIÓN DE LAS ONDULACIONES LATERALES QUE GIRAN EN SENTIDO CONTRARIO A LAS MANECILLAS DEL RELOJ.

9 E L IMPULSO ES PROPORCIONADO POR UN EMPUJE HIDRÁULICO O POR ALGÚN OTRO DISPOSITIVO. P UEDE ALCANZAR PROFUNDIDADES DE 21 M. CON DIÁMETROS DE 35 CM. Y APROXIMADAMENTE 45 M. CON DIÁMETROS DE 15 CM.

10 APLICACIONES * I NVESTIGACIONES SOMERAS DE SUELOS. * M UESTREO DE SUELOS. * I NSTALACIÓN DE POZOS DE MONITOREO EN LA ZONA VADOSA. * I NSTALACIÓN DE POZOS DE MONITOREO EN LA ZONA SATURADA EN SUELOS ESTABLES. * I DENTIFICACIÓN DE LA PROFUNDIDAD DEL LECHO ROCOSO. * E S UN MÉTODO RÁPIDO Y DINÁMICO.

11 L IMITACIONES * M UESTREO DE SUELOS DE SUELOS INACEPTABLE, A MENOS QUE SE EMPLEE CUCHARA O TUBOS DE MUESTREO. * L OS DATOS PROPORCIONADOS POR UNA MUESTRA DE SUELO SE ENCUENTRAN RESTRINGIDOS A ÁREAS Y PROFUNDIDADES EN DONDE EL SUELO SEA PREDOMINANTEMENTE ESTABLE. * I MPOSIBLE DE APLICAR EN LA INSTALACIÓN DE POZOS DE MONITOREO EN LA MAYORÍA DE LOS ACUÍFEROS EN FORMACIONES NO CONSOLIDADAS, DEBIDO A QUE ESTE PROCEDIMIENTO PUEDE PROVOCAR LA CREACIÓN DE CAVERNAS EN LAS PAREDES DEL POZO Y POR TANTO, INESTABILIDAD DE LAS MISMAS. * L A CAPACIDAD DE PROFUNDIZAR DISMINUYE CONFORME SE INCREMENTA EL DIÁMETRO DE PERFORACIÓN. * E L DIÁMETRO DE LOS POZOS ESTA LIMITADO POR EL DIÁMETRO DE LAS ONDULACIONES LATERALES DE LA BARRENA.

12 P ERFORACIÓN CON BARRENA - TALADRO HUECA. E STE MÉTODO FUNCIONA IGUAL QUE EL ANTERIOR A DIFERENCIA QUE ESTE PRESENTA UN CENTRO HUECO, LA CUAL ACTÚA COMO ADEME Y ESTABILIZA AL MISMO TIEMPO EL POZO, A TRAVÉS DEL CENTRO SE PUEDEN INTRODUCIR SARTAS DE PERFORACIÓN DE DIÁMETROS PEQUEÑOS Y EQUIPOS MUESTREADORES. E L INTERIOR PUEDE LIMPIARSE DESDE AFUERA DEL POZO.

13 E S POSIBLE PENETRAR HASTA LA ZONA SATURADA, POR LO QUE LA MUESTRA DE MATERIAL FINO Y AGUA PUEDE FORMAR UN LODO QUE CUBRE LAS PAREDES DEL POZO, ESTA MEZCLA SELLA LAS ZONAS PRODUCTORAS DE AGUA Y MINIMIZA SU INTRODUCCIÓN EN EL POZO, ESTE SELLO ES INCONTROLABLE YA QUE DEPENDE DE 3 ASPECTOS : * E L TIPO DE MATERIAL ( LIMOS Y ARCILLAS QUE SIRVEN DE SELLO ). * L A DIFERENCIA DE PRESIONES ENTRE LAS ZONAS. * L A TRANSMISIVIDAD DE LAS ZONAS. C UANDO SE ATRAVIESA POR UNA ZONA CONTAMINADA ESTE LODO IMPIDE DETECTARLA Y / O PREVENIRLA, OTRA FORMA DE CONTAMINACIÓN SON LAS UNIONES DE LAS BARRENAS LO QUE SE MINIMIZA COLOCANDO SELLOS DE GOMA.

14 L OS DIÁMETROS MAYORES QUE SE ALCANZAN CON ESTE MÉTODO SON DE 16 CM DE DIÁMETRO EXTERIOR Y 8 DE INTERIOR. L AS PROFUNDIDADES OSCILAN ENTRE 45 Y 55 M EN SUELOS ARENOSOS, ARCILLOSOS Y LIMOSOS Y SI SE ALCANZAN MAYORES PROFUNDIDADES EL MUESTREO ES CASI IMPOSIBLE. E XISTEN EQUIPOS CON DIÁMETRO EXTERIOR DE 30 CM E INTERIOR DE 15 PERO NO REBASA LOS 23 M DE PROFUNDIDAD.

15 APLICACIONES * P UEDE EMPLEARSE EN TODO TIPO DE SUELOS. * P ERMITE UN BUEN MUESTREO SUELOS EMPLEANDO DE SUELOS EMPLEANDO CUCHARA O MUESTREADOR DE PARED DELGADA. * M UESTREO DE LA CALIDAD DE AGUA. * P ARA LA INSTALACIÓN DE POZOS DE MONITOREO EN TODAS LAS FORMACIONES NO CONSOLIDADAS. * P UEDE SERVIR COMO ADEME TEMPORAL PARA EL MUESTREO DE ROCAS. * S E PUEDE EMPLEAR COMO ADEME EN FORMACIONES RELATIVAMENTE ESTABLES.

16 L IMITACIONES * D IFICULTAD PARA LA PRESERVACIÓN Y OBTENCIÓN ÍNTEGRA DE MUESTRAS EN FORMACIONES DENSAS. * E L AGUA O FLUIDO DE PERFORACIÓN EMPLEADO PARA CONTROLAR LA DENSIDAD, PUEDE INVADIR Y ALTERAR LAS FORMACIONES ATRAVESADAS. * N O ES POSIBLE CONTROLAR LA CONTAMINACIÓN A TRAVÉS DEL ESPACIO ANULAR. * L A DIMENSIÓN DE ADEME SE LIMITA AL TAMAÑO DEL DIÁMETRO INTERIOR DEL EQUIPO DE PERFORACIÓN. * L A ARCILLA AGLOMERADA EN LA TUBERÍA PUEDE SELLAR EL ACUÍFERO QUE SE DESEA PROBAR.

17 P ERFORACIÓN CON ROTACIÓN Y AIRE. E STE SISTEMA SUSTITUYE EL LODO COMO FLUIDO DE PERFORACIÓN POR AIRE COMPRIMIDO QUE ARRASTRA Y TRANSPORTA LOS RESIDUOS DE LA PERFORACIÓN. C ONSTA DE UN COMPRESOR DE AIRE QUE SE INYECTA A PRESIÓN A TRAVÉS DEL VARILLAJE HASTA LA HERRAMIENTA DE CORTE. ADEMÁS CUENTA CON UNA BOMBA DE LODOS LO QUE PERMITE SUSTITUIR O ALTERNAR EN FUNCIÓN DEL TIPO DE TERRENO QUE SE VA A PERFORAR A L PRINCIPIO DE SU APLICACIÓN SE CONSIGUIÓ DUPLICAR E INCLUSO TRIPLICAR LA VELOCIDAD DE AVANCE DE LOS SISTEMAS CONVENCIONALES DE LODOS Y ALARGAR LA VIDA DE LAS HERRAMIENTAS DE CORTE, RESULTANDO ESPECIALMENTE ÚTIL PARA TRABAJAR EN ZONAS ÁRIDAS O SEMIÁRIDAS CON DIFICULTAD DE ABASTECIMIENTO DE AGUA PARA ELABORAR LOS LODOS. VARILLAJE HERRAMIENTA DE CORTE

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19 APLICACIONES * P ERFORACIÓN RÁPIDA EN MATERIALES NO CONSOLIDADOS TALES COMO ARENA, ARCILLAS Y LIMOS. * A PLICABLE EN LA PERFORACIÓN DE MATERIAL ALUVIAL, INCLUYENDO FORMACIONES GUIJARROSAS. * E L ADEME ADEMÁS DE SOPORTAR LAS PAREDES DEL POZO, IMPIDE LA CONTAMINACIÓN POR ACUÍFEROS SOMEROS DE MALA CALIDAD. * M EDIANTE ESTE MÉTODO LOS PROBLEMAS POR PÉRDIDA DE CIRCULACIÓN DE LOS FLUIDOS DE PERFORACIÓN QUEDAN ELIMINADOS. * S E TIENE UN BUEN MUESTREO DE LAS FORMACIONES PERFORADAS. * E L DAÑO PROVOCADO EN LAS FORMACIONES POR EL DESCENSO DEL ADEME ES MÍNIMO.

20 LIMITACIONES * L AS PEQUEÑAS MANIFESTACIONES DE AGUA SUBTERRANEA QUE COMÚNMENTE TIENEN ESPESORES DELGADOS Y PRESIONES BAJAS SON INHIBIDAS POR EL EMPLEO DE DEL AIRE A ALTA PRESIÓN, POR ELLO ES COMÚN QUE NO SEAN IDENTIFICADAS Y SU VOLUMEN NO PUEDA SER APROVECHADO, LO CUAL EN MUCHAS OCASIONES REPRESENTA UNA PERDIDA APRECIABLE. * L AS MUESTRAS OBTENIDAS DE LAS FORMACIONES DE SUBSUELO SE ENCUENTRAN POR LO COMÚN PULVERIZADAS, LO CUAL LIMITA LA INTERPRETACIÓN. * E L EMPLEO DE AIRE A ALTAS PRESIONES PUEDE MODIFICAR LAS CONDICIONES BIOLÓGICAS Y QUÍMICAS DEL TERRENO.

21 P ERFORACIÓN ROTATORIA CON CIRCULACIÓN DIRECTA. EN ESTE SISTEMA EL FLUÍDO DE PERFORACIÓN ES UN LODO COMPUESTO POR BENTONITA Y AGUA, EL CUAL SE PREPARA EN LA SUPERFICIE Y ES BOMBEADO POR EL INTERIOR DE LA TUBERÍA HASTA LLEGAR A LA BROCA TRICÓNICA. AL LLEGAR A ESTA, RETORNA A LA SUPERFICIE ARRASTRANDO MATERIAL TRITURADO O CORTADO. ESTE MÉTODO ES SIMILAR AL QUE UTILIZA LA INDUSTRIA PETROLERA.

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23 P ERFORACIÓN ROTATORIA CON CIRCULACIÓN INDIRECTA. SISTEMA EN EL QUE EL FLUÍDO DE PERFORACIÓN ES AGUA, LA CUAL ENTRA AL POZO POR GRAVEDAD HASTA LA BROCA DE ALETA Y SUBE CON EL MATERIAL POR DENTRO DE LA TUBERÍA EN SENTIDO INVERSO AL OTRO SISTEMA; DE ALLÍ SU NOMBRE. CUANDO EL TERRENO LO PERMITE SE CONVIERTE EN EL MEJOR MÉTODO PARA NO AFECTAR LA PERMEABILIDAD ALREDEDOR DEL POZO POR NO UTILIZAR LODO.

24 APLICACIONES * P ERFORACIÓN RÁPIDA EN FORMACIONES CONSOLIDADAS Y NO CONSOLIDADAS. * B UENA CALIDAD Y CONFIABILIDAD EN LA OBTENCIÓN DE MUESTRAS, PARTICULARMENTE SI SE AÑADEN PEQUEÑAS CANTIDADES DE AGUA Y SURFACTANTE. * P ERMITE LA FACIL Y RAPIDA IDENTIFICACIÓN DE LOS CAMBIO LITOLÓGICOS. * P ERMITE LA FACIL IDENTIFICACIÓN DE LAS ZONAS QUE CONTIENEN MAYOR CANTIDAD DE AGUA. * P ERMITE LA ESTIMACIÓN SOBRE LA PRODUCCIÓN DE AGUA EN UN INTERVALO DE TIEMPO CORTO.

25 LIMITACIONES * R EQUIERE DE LA UTILIZACIÓN DE ADEME EN LA PARTE SUPERIOR DEL POZO. S U EMPLEO SE RESTRINGE A FORMACIONES CONSOLIDADAS Y SEMICONSOLIDADAS. * L AS MUESTRAS QUE SE OBTIENEN POR ESTE MÉTODO, SON CORTES DE DIMENSIONES REDUCIDAS QUE DIFICULTAN SU INTERPRETACIÓN. * E L EMPLEO DE AIRE A ALTA PRESIÓN PUEDE INHIBIR LA MANIFESTACIÓN DE PEQUEÑAS ZONAS PRODUCTORAS DE AGUA, ASÍ COMO PROVOCAR LA PENETRACIÓN DE FRAGMENTOS DE ROCA EN ZONAS POROSAS, PROVOCANDO CONTAMINACIÓN, MODIFICANDO ADEMÁS LAS CONDICIONES QUÍMICAS O BIOLÓGICAS.

26 P ERFORACIÓN R OTATORIA CON ADEME A PERCUSIÓN E S UNA ADAPTACIÓN DEL MÉTODO POR ROTACIÓN Y AIRE COMPRIMIDO, CON LA TÉCNICA ADICIONAL DE INTRODUCIR EN EL TERRENO UN ADEME EN UN MOVIMIENTO COORDINADO CON LA PERFORACIÓN. E L MECANISMO QUE INTRODUCE EL ADEME SE ENCUENTRA INSTALADO EN UNA TORRE O MASTIL. S E EMPLEAN DOS TIPOS DE BARRENAS : DE ARRASTRE Y DE RODETES DENTADOS.

27 APLICACIONES * P ERFORACIÓN RÁPIDA EN ARCILLAS Y LIMOS COMPACTADOS ASÍ COMO EN ARENAS Y GRAVAS. * P ERMITE EL MUESTREO DE NÚCLEOS DE ROCA CONSOLIDADA MEDIANTE EL EMPLEO DEL DISPOSITIVO ADECUADO. * P ERMITE EL MUESTREO DE MATERIALES NO CONSOLIDADOS EMPLEANDO CUCHARAS Y MUSTREADORES DE PARED DELGADA. * E L EQUIPO DE PERFORACIÓN ESTÁ AMPLIAMENTE DISPONIBLE EN EL MERCADO NACIONAL. * E XISTEN UNA GRAN VARIEDAD DE HERRAMIENTAS QUE PERMITEN PERFORAR A VARIOS DIAMETROS Y PROFUNDIDADES.

28 APLICACIONES * S E PUEDEN IMPLEMENTAR DESDE LOS MÁS SIMPLES PROGRAMAS DE PERFORACIÓN Y DE FLUIDOS DE PERFORACIÓN, HASTA LOS MÁS SOFISTICADOS. * E L EMPLEO DE FLUIDOS DE PERFORACIÓN, PERMITE LA CREACIÓN DE LA COSTRA FILTRANTE EN LAS PAREDES DEL POZO, MISMA QUE ES NECESARIA PARA LOS SONDEOS Y REGISTROS GEOFÍSICOS. * N O ES NECESARIO INTRODUCIR ADEME PARA SOSTENER LAS PAREDES DEL POZO, DADO QUE ESTAS SON SOSTENIDAS POR LA PRESIÓN DEL FLUIDO DE PERFORACIÓN.

29 LIMITACIONES * D IFICULTAD PARA REMOVER LOS FLUIDOS DE PERFORACIÓN Y LA COSTRA FILTRANTE DURANTE EL DESARROLLO DEL POZO, CUANDO SE EXCEDE EL PERÍMETRO DE INFLUENCIA. * L OS FLUIDOS DE PERFORACIÓN Y SUS ADITIVOS INFLUYEN EN LA CALIDAD DEL AGUA SUBTERRANEA. * L AS MUESTRAS QUE SE OBTIENEN SON CORTES DE DIMENSIONES PEQUEÑAS QUE NO PERMITEN UNA BUENA INTERPRETACIÓN DE LAS FORMACIONES QUE SE HAN EXPLORADO.

30 LIMITACIONES * L OS COSTOS DE MUESTREO POR UN MÉTODO ADICIONAL SE INCREMENTAN NOTABLEMENTE, SOBRETODO A PARTIR DE PROF. M AYORES A 45 M. ES DIFÍCIL IDENTIFICAR A LOS HORIZONTES ACUÍFEROS. LA INVASIÓN DE FLUIDOS DE PERFORACIÓN, PRINCIPALMENTE EN LAS ZONAS PERMEABLES, PUEDEN ESTAR CONTAMINADAS Y PROVOCAR INTERPRETACIONES ERRÓNEAS, ASI COMO REDUCIR SU PERMEABILIDAD, DE MANERA IRREVERSIBLE. * L A TRANSPORTACIÓN DEL EQUIPO REQUIERE EN ALGUNOS CASOS DE VEHÍCULOS Y GRÚAS ESPECIALES, LO CUAL COMPLICA SU EMPLEO EN TERRENOS DE DIFÍCIL ACCESO O DE TOPOGRAFÍAS ACCIDENTADAS.

31 P ERFORACIÓN CON DOBLE TUBERÍA Y CIRCULACIÓN INVERSA E N ESTE SISTEMA LA CIRCULACIÓN DEL FLUIDO DE INICIA AL SER BOMBEADO AL INTERIOR DEL POZO A TRAVÉS DEL ESPACIO ABIERTO LOCALIZADO, ENTRE LA TUBERÍA EXTERIOR, QUE ACTÚA COMO ADEME, REGRESANDO A LA SUPERFICIE DEL TERRENO POR DENTRO DE ESTA ÚLTIMA, EL FLUIDO PUEDE SER AGUA O AIRE. L A TUBERÍA INTERIOR GIRA JUNTO CON LA BARRENA, LA EXTERIOR CUMPLE LAS FUNCIONES DE ESTABILIZAR LAS PAREDES DEL POZO, M INIMIZA LA CONTAMINACIÓN DE LOS CORTES AL PASAR AL PASAR POR LAS ZONAS PERFORADAS, E VITA LA CONTAMINACIÓN ENTRE ACUÍFEROS PERFORADOS EN NIVELES SOMEROS, SI ES QUE EXISTEN.

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33 APLICACIONES * P ERMITE LA RÁPIDA PERFORACIÓN DE FORMACIONES CONSOLIDADAS Y NO CONSOLIDAS. * P ERMITE EL MUESTREO CONTINUO EN TODO TIPO DE FORMACIONES. * M UESTRAS REPRESENTATIVAS CON UNA MÍNIMA PROBABILIDAD DE CONTAMINACIÓN. L O MISMO SUCEDE CON EL MUESTREO DE AGUA. E N FORMACIONES ESTABLES, LOS POZOS PERFORADOS CON DIÁMETROS DE HASTA 6 PUEDEN SER INSTALADOS A POZO ABIERTO.

34 LIMITACIONES * E L DIÁMETRO DE PERFORACIÓN ES REDUCIDO. * E N FORMACIONES INESTABLES EL DIÁMETRO DE PERFORACIÓN MÁXIMO ES DE 4. * E L EMPLEO DE AIRE COMO FLUIDO DE PERFORACIÓN PUEDE MODIFICAR LAS CONDICIONES TANTO BIOLÓGICAS COMO QUÍMICAS DE LAS FORMACIONES ATRAVESADAS, SIENDO DE DIFÍCIL RECUPERACIÓN.


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