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PERFORACION A ROTACIONCON RECUPERACION
DE TESTIGO
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Ideal para obtención de muestras.
Muy utilizada en sondeos de investigación
PERFORACION A ROTACION RECUPERACIONDE TESTIGO
CASTILLETE CABLE DEL
WIRELINE
GIRATORIA
A A
DETUBERIA
ZAPATA
TUBERIA
ZAPATADE TUBERIA
BALSA
PATIN
PLATAFORMA
MANGUITO
VARILLA
TUBO SACATESTIGOS
ENSANCHADOR
BOCA
SUELO
LECHO ROCOSO
ROCA
ROCAMETEORIZADA
ALCACHOFA RECUBRIMIENTO
BOMBA
TAMBOR DE
ELEVACION
CONTROLES
TRANSMISION
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Proceso de perforación a rotación
Empuje + rotación cortan el terreno.
La corona corta el suelo obteniendo el testigo.
Corona diamante: permite perforar cualquier terreno.
Fluido de perforación: agua y lodos en terrenos con
desprendimientos.
Proceso de perforación Emplazamiento adecuado
Conducción de la perforaciónPerforación propiamente dicha
Extracción del testigo
PERFORACION A ROTACION RECUPERACIONTESTIGO
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Tipos de máquinas
Según el método de extracción de la muestra
• Convencional: hay que sacar todo el varillaje.• Wire line : la muestra se extrae por el interior varillaje.
• Sonda testiguera: tienen cabezal fijo.• Sonda cabezal deslizante.
PERFORACION A ROTACION RECUPERACIONTESTIGO
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La elección del tipo de sonda depende de lo siguiente:
Profundidad del sondeo
Diámetro del sondeo
Potencia del material de recubrimiento
Estabilidad del sondeo
Muestras necesarias
Tipo de fluido y su disponibilidad
Energía disponible
Geología de los materiales a perforar
Accesibilidad
Tiempo disponible para la ejecución del sondeo
PERFORACION A ROTACION RECUPERACIONTESTIGO
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Permite observar
directamente la roca y elsuelo.
Levantamiento de la
columna estratigráfica.
Ensayos sobre el materialinalterado. Medida
buzamientos.
Necesita gran cantidad de
agua o lodos.
PERFORACION A ROTACION RECUPERACIONTESTIGO
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Sin recuperación de testigo
Uso de triconos en vez de corona de diamantes
El fluido suele ser aire comprimido
Menor daño en roscas y barras
Aumento de la producción
PERFORACION ROTATIVA LIGERA
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PERFORACION CONCIRCULACION INVERSA
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El fluido de barrido circula bajando entre la pared y el varillaje
y asciende con el detritus por el interior del varillaje.
Ventajas Limpieza más rápida Mayor velocidad de perforación Recuperación de detritus de mayor tamaño y no
contaminado Recuperación en zonas muy fracturadas
PERFORACION CON CIRCULACION INVERSA
Polea
Agua
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Procedimientos para establecer la circulación inversa
Depresión creada en la cabeza del varillaje: el fluido es agua
o lodo.
Limitaciones
• Altura de aspiración: 10-15 m
• Dureza material perforado: media a blanda
• Buen sostenimiento de paredes
• Material compacto sin pérdidas de fluido
Por inyección forzada: el fluido va entre la doble pared y se
forma el efecto Venturi.
Por inyección forzada a través de varillaje de pared doble.
PERFORACION CON CIRCULACION INVERSA
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Depresión en cabezaInyección forzada
PERFORACION CON CIRCULACION INVERSA
Agua olodo
Tubería dedescarga
Bomba de aspiración
Tubería deaspiración
Giratoria
Balsa de
lodo
Balsa de
lodo
GiratoriaBomba
Venturi
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Inyección forzada de doble pared
PERFORACION CON CIRCULACION INVERSA
CABEZA DE
ROTACION
MANGUERA
DE DESCARGA
DETRITUS Y FLUIDO DE BARRIDO
BALSA DEDECANTACION
AIRE
COMPRIMIDO
VARILLAJE DOBLE
BOCA DE
PERFORACION
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Muestras
Son representativas.
Son continuas.
Son escasamente contaminadas.
A veces se usa aire comprimidoen agua, formando burbujas.
PERFORACION CON CIRCULACION INVERSA
AIRE
CICLON
AUXILIAR
MUESTRA
REDUCIDA
BOLSA DE
RECOGIDA
MUESTRA
REDUCIDA
MUESTRA
PRINCIPAL
TOMA MUESTRA
GIRATORIO
CUARTEADOR
CICLON
ENTRADA DEDETRITUS
VOLUMEN DEMEZCLA Vm.
VOLUMEN DEAIRE Va.
ELEVACION
SUMERSION
TRAMO INFERIOR
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PERFORACION CON CABLE
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Elevación del trépano y dejarlo caersobre la roca (la altura de caída y elnúmero de golpes dependen de ladureza de la roca. Normal: de 40 a50 impactos por minuto).
Muy utilizado en sondeoshidrogeológicos.
Especialmente utilizado en bolos,
gravas y rocas fracturadas.
PERFORACION A PERCUSION CON CABLE
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El proceso de perforación consta de tres operaciones: Percusión Extracción de detritos Estabilización de sondeo
No toda la energía se utiliza en perforar. Hay perdidas porlo siguiente:
Deformación elástica de la herramienta, cable yformación rocosa Fricción de paredes del sondeo Penetración del lodo Trituración de detritos ya existentes
PERFORACION A PERCUSION CON CABLE
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Estructura general de la máquina de perforación apercusión
Bastidor: es el sustente de los mecanismos yabsorbe las tensiones y los esfuerzos.
Mástil: una viga de celosía.
Se perfora con agua lodo. Se retira con la cuchara.
Pesca: cuando se rompe el cable o parte de la sarta y sequeda en el sondeo.
PERFORACION A PERCUSION CON CABLE
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PERFORACION A PERCUSION CON CABLE
NIVEL DELFLUIDO
DETRITOS
GUIADERA
BALANCIN
MOTOR
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Unión con el cable y permite el girolibre o destrabador; eslabones quepermiten golpear hacia arribaestrangulamiento de sec. cuadradapara aflojar o apretar la herramientasobre el barrón.
PERFORACION A PERCUSION CON CABLE
CABLE
GIRATORIA
ROSCA
TIJERAS
CUADRO DE LLAVE
BARRA DE CARGA
CANALES DE AGUA
TREPANOS
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PERFORACION A PERCUSION CON CABLE
a
d
e
c
b
g
h
k m
m = 120º para trépanos de 150
m = 150º para trépanosde 300 mm
l
i
j = 50%
f a. Longitud del trépanob. Diámetro de cortec. Diámetro del cuerpo
d. Anchura de los canales de aguae. Longitud de los canales de aguaf. Ángulo de escape. Es la conicidad por encima de la superficie de desgaste.g. Superficie de desgasteh. Perfil de borde cortante o de penetración, que puede ser recto, convexo o, como en la figura 8,
cóncavo.i. Canales de agua
j. Borde de ensanche. Es el porcentaje del perímetro de la superficie de ensanche a la cual se handescontado los pasos de agua.
k. Cara trituradora. Es el área inferior del trépano que se expresa como un porcentaje de la sección delsondeo.
l . Ángulo de penetración, que es el ángulo que forman con el filo de corte.
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a: regularb, c: californiano(hombros biselados)
d: salomónico (formacionesblandas)
e: cruciforme (para evitardesviaciones)
PERFORACION A PERCUSION CON CABLE
a b c d e
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PERFORACION A PERCUSION CON CABLE
CARACTERISTICAS
BASICAS
MODELO 1 MODELO 2 MODELO 3 MODELO 4
Profundidad máxima (m) 700 600 200 100
800 600 400 250
4.000 2.500 1.500 400
113 80 30 9
26 19,5 9
23,25 14,25 6.1 1,3*
15,6
75 22 11.5 1,1
4 4 3 1
500 a 900 500 a 900 350 a 550 50030 a 60 30 a 60 30 a 65 38 a 53
28 22 20 13
14 11 12 7
18 16 16
Diámetro máximo(mm)
Peso máximo de herramienta(kg)
Potencial del motor (kW)
Peso sobre camión (t)
Peso sobre semitrailer(t)
Altura útil mastil(m)
Capacidad al gancho (t)
Número de carreras y longitudes
Percusión por minuto (golpes/min)
Diámetro del cable de percusión (mm)
Dotación de cable de percusión (m)
Esfuerzo del cable (t)
Diámetro del cable de limpieza (mm)
* Sobre eje de ruedas
(mm)
Diámetro del cable de enturbación (mm)
800 600 250 125
11,25 7 3 1,1
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A: arcilla arenosa, marga arenosa, yesos, tobas, materiales blandos yestablesB: calizas conglomerados pizarras blandas, arenasC: calizas marmóreas, areniscas consolidadas, granitos alterados
PERFORACION A PERCUSION CON CABLE
20
10
R E N D I M I E N T O ( m /
J o r n a l )
5
0300 350 400 550 600
1515
450 500 650 700
DIAMETRO (mm)
Rendimientos medios de perforación en sondeos de hasta 100m de profundidad
C
B
A
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Técnica de perforación 1. Emplazamiento de equipo: máquina nivelada2. Primeros metros de uso de guía en mástil3. Perforación
Problemas típicos Arcillas demasiadas plásticasArenas sueltas: caída de paredes (bolas arcilla)
Roca: sondeo no redondoDesviaciones por estratificaciónElevación detritos (1 vez por m) Toma muestrasEntubación
PERFORACION A PERCUSION CON CABLE
SONDEO REAL
SONDEO PERFORADOCON UNAROTACIONADECUADA
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Costes económico (no incluye entubación)
El coste dependerá del rendimiento de perforación; porello, es normal ver precios en función de la litología aatravesar.
PERFORACION A PERCUSION CON CABLE
COMPONENTESDE COSTES
DIRECTOS
60 - 70
0,5 - 1
4 - 5
8 - 10
10 - 12
Mano de obra
Combustibles
Lubricantes
Mantenimiento de herramientas
Cables
INDIRECTOS
Amortizaciones
Reparaciones
Vehículos auxiliares
Gastos generales
PORCENTAJE
6 - 86 - 8
0,5 - 10,5 - 1
5 - 65 - 6
4 - 54 - 5
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Ventajas e inconvenientes
Sencillo y fácil capacidad de adaptación a diferentes terrenos.
Muy utilizado en sondeos de gran tamaño y formacionesdetríticas gruesas (gravas y bolos).
El precio de la maquinaria es muy inferior a rotativas.
Fácil mantenimiento y menor dependencia del agua.
Método rudimentario con alta pérdida de energía.
Menor velocidad de perforación. Inapropiado a partir 150 m.
PERFORACION A PERCUSION CON CABLE
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PERFORACIONA ROTOPERCUSION
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Muy utilizado en rocas duras y muy duras.PERFORACION A ROTOPERCUSION (1/5)
ALGUNAS CARACTERISTICAS
Buena calidad del muestro litológico
Adecuado para perforar materialesconsolidados que no derrumben
Adecuado para rocas duras
Diámetros comerciales: 15”, 12,5” , 8” , 6”
Profundidad: hasta 400 metros
Velocidad de subida del aire: 15-35 m/s
Velocidad giro varilaje 10 -20 rpm
Máximo espacio anular: 2 – 3”
Frecuencia impactos: 10- 20 impactos/seg
SONDAcon cabrestantes,grúas y otros dispositivosque aseguren la rotación asícomo al ascenso o descensode la línea de perforación( varillaje y martillo).
CABEZA DEROTACIONmóvil y deinyección de aire
Dispositivo“cremallera” detraslación de lacabeza y varillaje
COMPRESORque proporciona airecomprimido al martillo con un caudal ypresión suficientes para accionarlo ygarantizar una buena velocidadascensional de detritus
MARTILLOpara perforar, accionadocon aire comprimido y alta presión,equipado con un “tallante” adaptado altipo de terreno
Agua o detritus
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El proceso de perforación consta de cuatro elementos:1. Perforadora: es el motor.2. Sarta perforación: barrenas, tubos, varillaje...3. Boca: es la que perfora en sí.4. Fluido de perforación: extraer detritus y refrigerar.
Importante
Percusión: energía por presión de aire comprimido.Rotación: cada golpe se realiza un giro.Empuje para mantener la boca contra la roca.
Barrido: eliminación del detritus mediante un fluido.
PERFORACION A PERCUSION CON CABLE
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Tipos de máquinas
Perforadoras de martillo en cabeza
• Perforadora neumática: el fluido es aire comprimido.
• Perforadora hidráulica: el fluido es aceite presurizado
Perforadoras de martillo en fondo
PERFORACION A ROTOPERCUSION
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Costes económico(no incluye entubación)
El coste dependerá delrendimiento de perforación;por ello, es normal verprecios en función de lalitología a atravesar.
PERFORACION A ROTOPERCUSION
c = c c c cc c cVM
donde
C : amortización (PTA/h)
C : intereses y seguros (PTA/h)
C : mantenimiento y reparaciones (PTA/h)
C : mano de obra (PTA/h)C : combustible o energía (PTA/h)
C : aceites, grasa y filtros (PTA/h)
C : bozas, varillas, manguitos y adaptadores (PTA/h)
VM : Velocidad media de perforación (m/h)
Costes Indirectos
Costes Directos
A
i
M
O
E
L
B
+ + ++ ++T
A I M 0 E LB
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Ventajas de perforación a rotopercusión
Equipos muy versátiles
Amplia gama de diámetros
Perfora todo tipo de rocas
Precio de la maquinaria asequible
Fácil mantenimiento
PERFORACION A ROTOPERCUSION
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