Perforacon Diamantica (Geologia de Minas)

7/22/2019 Perforacon Diamantica (Geologia de Minas)

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE ANCASH

ASIGNATURA : GEOLOGIA DE MINAS

TEMA : PERFORACION DIAMANTINA

DOCENTE : Ing. VIZCARRA ARANA JESUS GERARDO

INTEGRANTES :

ASIS LOPEZ JAIME

GUERRA ZORRILLA KAREN

ESQUIVEL BRITO JOHN

SEMESTRE : 2011- I

FECHA : 20/07/11

HUARAZ PERU


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PERFORACION DIAMANTINA2

INTRODUCCIN

Durante aos, el hombre ha necesitado de los minerales para su

subsistencia y bienestar en el mundo, entindase para este caso, los

minerales metlicos, carbn, petrleo, sales, entre otros. De ah que nacela minera, que es, a grandes rasgos, la obtencin de minerales u otros

materiales, de la corteza terrestre. Para lograr extraer estos minerales,

pr im er o se tie ne qu e ll ev ar ac abo un a fa en a mi ne ra , la cual no pu ede se r

desarrollada hasta que se compruebe que la materia presente es de

inters, econmico ms que nada, debido al alto costo que tiene esta

producci n. En to nc es pa ra co mp ro bar qu e es ren ta bl e ex trae r el ma te ri al

pres en te , se de be n ll ev ar acabo un a serie de pa so s de in ve st igac i n delterreno en cuestin, una exploracin cientfica. Todo parte en un

gabi ne te , do nde se re ne in fo rma cin de l te rre no , ma pas , pl an os , fo to s

satelitales, informes, y todos los datos que pueden servir para esta

exploracin. Luego, viene un estudio areo, donde se sacan fotografas

areas de la zona, se hacen estudios geofsicos, se mide radioactividad, y

se mide la intensidad del campo gravitatorio en el terreno. Si en los

estudios areos se ve que hay sectores interesantes, donde posiblemente se

encuentre algn mineral, se pasa posteriormente a estudios en terreno,

donde se hacen levantamientos topogrficos, mapas geolgicos, estudios

geof si cos y geoqu mi cos en tr e otras cosa s. Si to do in di ca qu e ha y

pres en cia de al gn mat er ia l de in te r s, se procede a pe ne tr ar el su bs ue lo ,

donde se pueden hacer sondajes y galeras exploratorias, para cuantificar

en cantidad y calidad el depsito encontrado.En el ltimo punto de la

exploracin cientfica, de la penetracin del subsuelo, se mencionaron los

sondajes, los cuales tienen como principal objetivo el de conseguir

muestras por debajo de la superficie, del subsuelo, las cuales se pueden

extraer a diferentes profundidades y permiten la localizacin del depsito

buscado. Existen dos mtodos bsicos de sondajes, con extraccin de

testigos y con extraccin de polvo o detritus.


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INDICE

INTRODUCION. 2

PERFORACION CON DIAMANTE 4-5

a. SISTEMA DE FUNCIONAMIENTO..5 -6a) Sistema Convencional..6 b) Sistema wire-line.7

EQUIPOS USADOS8-9

FLUIDOS DE PERFORACIN. 9-12

LA BARRENA..12

EL TUBO SACATESTIGO..12

EL TESTIGO13 -1 4

BIBLIOGRAFA15


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PERFORACION DIAMANTINA

1.PERFORACION CON DIAMANTE

En la perforacin con diamante, una barrena en forma de anillo y

cubierta de pequeos diamantes gira y corta un testigo cilndrico de la

roca que atraviesa. La barrena est situada en el extremo interior de

una sarta compuesta de tubos roscables. Estos tubos no solo

transmiten el movimiento y presin desde el mecanismo impelente (la

mquina perforadora), sirven para conducir una corriente de agua que

limpia la barrena de los fragmentos y detritos de roca producidos en la

pe rfo ra ci n . Esto s fragme nt os y detr ito s de ro ca produci do s en la

pe rfo ra ci n . Est os fr agme nt os cons ti tu ye n un a mu es tr a pr incip al , se

coloca en un recipiente para su transporte al laboratorio o al almacn

de testigos.

La perforacin de diamante se diferencia de la perforacin de exploracin

geol g ica , en un n cleo s li do qu e se ext ra e de pr of un di da d, pa ra su
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examen en la superficie. La tecnologa clave de la perforacin del

diamante es la broca de diamante en s. Se compone de diamantes

industriales establecidos en una matriz metlica blanda. Como se

muestra en la figura, los diamantes se encuentran dispersas en la matriz,

y la accin se ba sa en la ma tr iz de us ar po co a po co duran te la

pe rf or aci n, a fin de expon er m s diam ant es . El bit se mo nt a so bre un

tallo de taladro, el cual est conectado a un taladro rotatorio . El agua se

inyecta en la tubera de perforacin, as como para lavar los cortes de

roca producidos por la broca. Una broca de diamante real es un asunto

complejo, por lo general diseado para un tipo de roca especfica, con

muchos canales para el lavado.

Sonda Diamec 282 perforando sondaje Geotcnico

a.SISTEMA DE FUNCIONAMIENTOEl equipo de perforacin de sondajes es una mquina totalmente

hidrulica, montada sobre un vehculo o en bastidores, equipados con

un mstil en el cual se encuentra un mandril que sujeta firmemente el
http://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=es&langpair=en%7Ces&rurl=translate.google.com&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Rotary_drill&usg=ALkJrhi62fqBmJ9eNFrQ2ggijq2cyEdIoghttp://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=es&langpair=en%7Ces&rurl=translate.google.com&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Rotary_drill&usg=ALkJrhi62fqBmJ9eNFrQ2ggijq2cyEdIog


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varillaje, de tal forma que pueda girarse a la velocidad deseada. El

varillaje por su lado, est compuesto de barras tabulares de acero o

aluminio atornilladas entre s, y en la parte inferior lleva la boca de

perfor ac in .

El proceso de perforacin se basa principalmente en el corte de la

roca por medio de una corona de diamantes, en algunos casos de

metal duro o de carburo de tungsteno, la que gira mediante un

motor, y forma parte de la sarta de perforacin. Adems, la

perf or ac i n av anza en profun didad me diante un sis te ma de pr es i n

de avance hidrulico, que trabaja a una velocidad controlable. Al

sistema se le van agregando varillajes a medida que se extiende la

profun didad de la labor , alca nzando un a pr ofun dida d mxima de

3000 metros, pero pocas veces llevada a cabo, por lo general se

hacen perforaciones de 1500 metros.

A me di da que se ll eva acabo est e proceso de perf orac i n, se va

fo rm ando un a muest ra ci l ndric a de roca, ll amad a te st igo , la que

queda depositada en una barra especial adherida a la parte inferior

del varillaje, inmediatamente sobre la corona de diamantes, y a

medida que se corta la roca, el testigo se mueve hacia el interior del

tubo. Esta barra contiene en su interior un tubo portatestigo, y es

aqu justamente donde queda este cilindro de roca. Un tubo admite

testigos de hasta 3 metros de longitud, por lo tanto, una vez

alcanzada esta dimensin, se debe recuperar el testigo, y para esto

existen dos procedimientos: el sistema convencional, y el sistema

wire-line.

a)Sistema ConvencionalEn este sistema la batera de testigo consta de dos tubos, la barra

exterior y el tubo portatestigo, que van montados mediante una


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cabeza que permite que el portatestigos permanezca esttico

durante la rotacin de la barra exterior. Para este mtodo una vez

lleno el tubo portatestigo, se debe elevar el varillaje desenroscando

las barras hasta que el tubo que aloja el testigo llegue a la superficie

Una vez retirado el testigo, se instala un portatestigo vaco, y se

vuelven a enroscar las barras una a una, para luego seguir con la

tarea de perforacin. El costo del sistema es de aproximadamente 50

mil US$.

Como se puede apreciar, el mtodo visto tiene la gran desventaja de

tener que retirar el varillaje que se ha ido agregando

pr og resi vamente un a ve z que se lle ne el portat est ig o, lo que a ve ce s

requiere mucho tiempo. Con el fin de darle solucin a este problema,

se cre otro mtodo para la recuperacin del testigo.

b)Sistema wire-lineEn este sistema la tubera interior de la batera de testigo es

independiente de la herramienta y puede extraerse mediante un

cable. Por ello no es necesario sacar todas las barras una vez lleno el

po rt atest igo . Lue go de que se lle na la cap ac idad de l tub o que al oja el

testigo, se detienen las operaciones, se lava el taladro, ya que la

prese nc ia de detr itus po dr a pr ovoc ar en ga nches, procedi endo

post eri orme nte a re ti ra r el portat est ig o me dian te el ca bl e que

ingresa al tubo, el cual puede alcanzar una velocidad promedio de 60

m/s, y cuando este toca el tubo interior, se abren unas pinzas

quedando enganchadas, seguido de esto slo queda tirar el cable

hacia la superficie para recuperar el testigo, por ltimo, un nuevo

tubo vaco se desciende por dentro de las barras, hasta que llegue

po r detr s de la co rona de perf or ac in, pudiendo co nt inu ar con la

tarea. Sus dimensiones deben ser suficientemente pequeas para


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po der pa sa r por el in te ri or de l tub o de pe rf orac in. El costo

aproximado de este sistema es de 160 mil US$.

La desventaja que tiene este mtodo con respecto al convencional,

son los dimetros de los testigo, ya que este sistema posee una

estructura tubular ms compleja y por ende recude la capacidad del

po rt atest igo , te niendo est e un dimetro me nor al de l si st ema

convencional.

2.EQUIPOS USADOSPara la realizacin de los sondajes con recuperacin de testigos, ya se

han visto los mtodos aplicados, sus caractersticas, ventajas y

desventajas, por lo que ya se han mostrado algunos implementos de lo

equipos que realizan esta importante tarea en el rea de la exploracin,

pero s lo se han vi st o lo s impleme ntos pa ra cad a m todo en esp ec f ico ,

ahora, como algo ms general se vern las mquinas usadas.

Como forma general, los equipos de perforacin utilizados son los que

poseen co ro na s de di amante s para co rt ar la roca, los de nomi na dos DD H

(diamond drill hole), y estos constan de 3 partes importantes, como lo

son la sonda, la bomba y el castillete.

Las sondas son la parte ms importante de estas mquinas, ya que

consta de varios componentes, pero que unidos todos brindan la funcin

pr inc ipa l de est a pe rf or ador a. En est a part e se enc ue ntra un motor

refrigerado que funciona principalmente a diesel, este compone el

sistema de acondicionamiento y da al equipo un elevado par de rotacin

a bajas revoluciones. Tambin los hay elctricos, pero poseen potencias


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inferiores a los ya mencionados. Otra parte importante es el barril de

perfor ac in o var il laj e, el cua l como funci n pr inc ipa l cumple la tarea de

dar conexin y es la que determina la profundidad de la perforacin.

Adems ac se cont iene el tu bo portatest igo. Pa ra manejar el vari llaje,

se usan palancas que dan las indicaciones de elevar o para frenar la

operacin. Las longitudes y dimetros de los varillajes son variados,

pa ra el caso de las longi tu des, va r an ent re lo s 2.6 a 4.15 metros, y par a

los dimetros, va dependiendo de la longitud que posea el varillaje. An

como parte del barril de perforacin, se encuentra la corona de

diamantes, que es la encargada de cortar la roca. Otra herramienta es el

escareador, que se encarga de disminuir las vibraciones.

Como vimos, existen dos maneras importantes de extraer el testigo de

las profundidades, y para cada uno hay diferentes tubos saca testigos.

Las longitudes de estos varan entre los 0.5 y 3 metros, y los hay

disponibles en dos tipos, los tubos simples o los tubos dobles. Los tubos

simples son convenientes usarlos para formaciones homogneas, donde

el testigo pueda ser extrado sin peligro de obstrucciones, mientras que

los tubos doble son utilizados para rocas ms blandas y con fisuras. Con

este ltimo tipo de tubos, se han podido extraer excelentes testigos en

forma ci ones do nde an te s era imposible re cupe rar los me di ante un tub o

simple. El barril de tubo doble tambin mejora la economa y el

funci on amien to de la perfor ac in en ge neral .

3.

FLUIDOS DE PERFORACIN

En el proceso de perforacin con recuperacin de testigo el fluido

utilizado generalmente es el agua, pero hay veces en que se presentan

pr oble ma s, y se de ben us ar otros fl ui dos en ree mp la zo del ya


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mencionado. El lodo de perforacin es una mezcla de agua y aditivos

que se utiliza como fluido de perforacin, cuya finalidad es sacar o

remover el sedimento, enfriar y lubricar la corona diamantina o

tricono y para proteger la pared del pozo evitando que este se

derrumbe. El lodo utilizado en la perforacin se enviar a piscinas

decantadoras, para poder ser reutilizados, siempre y cuando la

empresa as lo estimule, sino, se dice que la empresa trabaja a lodo

pe rdi do. Este fl ui do co mo se di jo , se ut il iza en un a op er aci n qu e se

recircula continuamente, primero el lodo se mezcla y guarda en el

tanque de lodo, una bomba extrae el lodo del tanque y lo enva a tr avs

de la tubera de perforacin directo hacia el pozo, luego emerge a

travs de la tubera de perforacin, desde el fondo del pozo , donde la

broca de perforacin est fragmentando la formacin rocosa, despus

sube a travs del anular , el espacio existente entre la tubera de

pe rfo ra ci n y la s pa redes del po zo , en la su pe rf icie, el lo do vi aj a a

travs de la lnea de retorno del lodo , una tubera que conduce a la

za ran da vi brat ori a, lo s detri to s de las ro ca s se de sl iz an po r la

deslizadora de detritos que se encarga de desecharlos.

Tambin se puede utilizar como fluido el lodo aireado, que puede ser

un lodo base agua al cual se le adhiere aire, este presenta menos

pr es i n hi dru li ca y te nden cia a fr actur ar fo rma cion es d bi le s, re du ce

pe rdi das de ci rcula ci n en r ea s mu y porosa s y con ba jo gradi en te de

fr actu ras , en tr e otras pa rti cula ridade s de este fl ui do , pe ro pa ra po der

usarlo se necesita de maquinaria, como compresores de aire, bypass de

aires, separadores de aire, tanque de descargas entre otros accesorios.

Otro fluido que se puede aplicar en este proceso es el aire, esto es

aplicable cuando los sondeos son de poca profundidad. En este caso no

se usan coronas diamantinas, porque no se tiene la suficiente

refrigeracin, por lo que los diamantes se quemaran, e incluso se corre

el riesgo de que la matriz se funda. El aire ms comnmente utilizado


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es el gas comprimido para limpiar el pozo, pero esto tambin presenta

pr oble ma s, como la regul aci n que se de be ha ce r a la pres i n del gas,

erosin al pozo, y tambin hay que mantener la velocidad en que fluye

el gas.

Como ltimo fluido para la perforacin, mencionaremos las espumas

de perforacin, que son una combinacin de agua o

po l me ro /ben ton it a me zcla da con un agent e es pu ma nt e y ai re de un

compresor para formar burbujas. La espuma acta como agente

trasportador y removedor de los cortes generados. Ventajas de este

tipo de fluidos es que requiere menos volmenes para la perforacin,

po r lo me no s en comp araci n co n el ai re, pe rmi te me jo ra r laestabilidad del pozo debido a una delgada contra formada en la pared

del hueco.

En general la circulacin del fluido de perforacin es inyectado por

una bomba a travs de la giratoria de inyeccin, en el varillaje, hasta

el til de perforacin, al llegar al fondo del sondeo se produce un

cambio en el sentido de la circulacin y asciende entre el espacio que

se encuentra entre la pared del sondeo y el tren de perforacin, en elascenso se arrastran los detritus que se producen durante el avance.

Una vez en la superficie, el fluido pasa a las balsas de decantacin y

all es aspirado por la bomba para iniciar nuevamente su circulacin.

A cont inu aci n se mue st ra un a ta bl a de comp ar ac i n de lo s fl ui dos

nombrados, todos con respecto al agua:

|FLUIDOS|EFECTO SOBRE LA PENETRACION|EFECTO SOBRE LOS

TETIGOS |EFECTO SOBRE LA ESTABILIDAD DEL TALADRO

|Lodo| Disminuye |Protege |Mejora

|Lodo aireado |Mejora |Protege |Mejora


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|Espuma |Mejor |Protege algo |Mejora

|Aire |Mejora mucho |Los detritus se elevan |No estabilizan

4.LA BARRENAHasta hace pocos aos las barrenas llevaban grandes diamantes

carbonados brasileos engastados a mano, pero ltimamente han

mejorado su eficiencia y coste con el uso de piedras pequeas (bort),

semejantes a los diamantes de joyera pero de menos valor por su

pe qu e o ta ma o y fa lt a de pe rf ecc in .

Acopl es

5.EL TUBO SACATESTIGOEl tubo sacatestigo es una cmara cilndrica que recibe y retiene el

testigo al avanzar la perforacin. En un extremo lleva la barrena y por

otro lado se une a la sarta de la tubera de perforacin. El tipo antiguo

consista en un simple cilindro hueco; pero, para mejor proteccin del

testigo es ahora prctica comn el tubo sacatestigo de doble cmara.

En este existe un cilindro interior que, en algunos modelos, tiene un

cojinete de bolas que le permite girar o permanecer parado

independientemente del tubo exterior, con lo que el testigo est libre


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de cualquier friccin y torsin. Para evitar que el agua inyectada por

la tubera arrastre partes del testigo no se permite que el agua pase

po r el tu bo in te rio r, si no qu e es co nduc id a po r el an il lo ci rc ul ar en tre

los tubos interior y exterior.

Recuperaciones excepcionalmente completas de testigos en condiciones

inusualmente difciles requieren un tubo sacatestigo especial, ideado

de tal forma que tan pronto como el testigo se traba en el cilindro

interior, ya por estar completamente lleno o porque el testigo esta

acuado, corta inmediatamente la circulacin de agua y el aumento de

pr es i n de la bo mba av is a al pe rf or ador qu e debe pa rar la ma qu in a y

sacar la tubera.

Recientemente se ha conseguido sacar testigos de material muy blando

po r co ngel ac i n, usando qu eroseno pree nfr iado en lu gar de ag ua en la

circulacin.

6.EL TESTIGOCuando se saca el tubo, el testigo consiste en una o varias piezas

cilndricas de roca. En terreno especialmente solido puede llegar a ser

una simple pieza la longitud del tubo sacatestigo, de 1.5, 3 o incluso 6

m de longitud, pero ms a menudo consiste en secciones de 30 o ms

centmetros, hasta 2 o ms centmetros de longitud, e incluso


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fr agme nt os pe qu e os y arci lla comp acta. El pe rf ora do r co lo ca el

testigo en una caja que tiene departamentos longitudinales de tamao

bloque de manera sobre el que anota la profundidad. Esta se sabe

anotando el numero de tubos de perforacin (que son de longitud fija)

y teniendo en cu enta la dist an cia en tre la bo ca del po zo , qu iz un ido

aun al terreno, es una buena anotar la distancia entre la superficie de

la barrena y la cara inferior del testigo dentro del tubo sacatestigo,

pa ra qu e cuan do se a re cupe rado es te ul ti mo tr oz o pu eda se r colocado

en el lugar que le corresponde. Un mtodo todava ms preciso,

aplicable solamente a sondeos verticales es el de medir mediante una

cinta de acero lastrada la profundidad a que se encuentra el testigo

que permanece en el pozo.


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BIBLIOGRAFA

Eduardo Contreras Moreno (1995): Mtodos y sistemas de explotacin

Carlos Lpez Jimeno (2006): Manual de Sondeos.

http://aguas.igme.es/igme/publica/libro51_54/pdf/lib51/in_02.pdf

Atlas Copco (1975): Atlas Copco Manual

http://www.eseia.cl/archivos/caa_Anexo_IV_PREPARACION_DE_LODOS.pd

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