CAP. 4 PERFORACIÓN DE POZOS.

Para decidir el inicio del proyecto de perforación de un pozo se debe tener

preferentemente la recomendación de un estudio de prospección de agua subterránea.

El método de prospección puede ser del tipo directo o indirecto vistos en el capítulo

anterior, Y LA PERFORACIÓN al inicio DEBE SER EXPLORATORIA (8 a 10 plg), la cual

tiene el propósito de confirmar la presencia de agua en el acuífero, y su buena calidad.

La selección del método elegido para la perforación dependerá básicamente de la

profundidad que se desea y del tipo de material o características de la formación

geológica o acuífero posible en el sitio de estudio.

En El proyecto se indica la profundidad sugerida.

Los métodos utilizados principalmente para la perforación de pozos profundos son: el

método de Percusión y el de Rotación.

1.- Método de Percusión.

Su técnica se basa en la fracturación y trituración de la roca por la acción de golpeteo de

un instrumento pesado (KG).

Este método se utiliza cuando la formación existente son rocas compactas (rocas

consolidadas) y en formaciones de aluvión (arenas y gravas).

Es un método económico, su mayor desventaja es que es un método muy lento, se

pueden alcanzar profundidades hasta 300 m.

El proceso consiste en el golpe repetido de una herramienta pesada (trépano), que está

suspendida de un cable desde una torre ubicada en el punto de perforación. El golpeo

vertical sobre el terreno, se realiza gracias a un movimiento de vaivén generado por un

mecanismo denominado balancín. Todo el peso de la columna del equipo de perforación

colgado puede pesar desde 300 kg a 4000 kg.

La roca o material disgregado se extrae con un elemento denominado cuchara, que

también ha de ser bajado e izado desde el fondo del sondeo mediante un cable.

El avance del sondeo se va entubando a medida que avanza con una tubería provisional

los primeros 15 o 20 metros para evitar que se derrumben las paredes, el resto de la

perforación continua sin tubo guía. Es un método muy antiguo, pero efectivo.

Este método de perforación es ideal para terrenos de dureza media y baja, hasta 300

metros de profundidad, y sobre todo en terrenos frágiles y terreno blando. No es

recomendable para terrenos muy duros.

El método se basa en la caída libre de un peso en sucesión de golpes rítmicos dados

Contra el fondo del pozo.

2.- Método de Rotación

Se centra en la acción de arrancar partículas por medio de un elemento cortante sometido

a una fuerza giratoria y, que provoca una rotura de la roca por compresión. El instrumento

de corte (broca o barrena), se acciona a través de un varillaje cuyo giro es proporcionado

por la máquina de perforación que se encuentra en superficie.

La eliminación del detrito de perforación (trozos de material perforado) se realiza con

agua y bentonita (arcilla expansiva) identificado como Lodo de Perforación.

Se distinguen dos sistemas: circulación directa, y circulación inversa.

Circulación directa de lodos: El fluido es inyectado por el interior del varillaje y

asciende a la superficie a través del espacio anular dejado entre éste y la pared del

sondeo, arrastrando los detritos de perforación en su ascenso.

Circulación inversa: los lodos, después de sufrir una decantación en una laguna situada en la superficie junto al pozo, descienden por gravedad a través del espacio anular hasta el fondo del sondeo, para regresar a la superficie cargados de detritus por el interior del varillaje. Este sistema requiere la ayuda de una bomba de aspiración, lo que limita la utilización de este sistema a profundidades mayores de 130 m. Figura que indica el método de rotación con circulación inversa:

El método de Rotación ofrece mayores rendimientos en terrenos blandos.

Con las muestras extraídas de la perforación se dibuja el perfil litológico del pozo.

La perforación rotatoria es particularmente útil en formaciones de terreno suelto (gravas

y arenas) y roca suave, es un proceso ágil, pero tiene costos más altos por el tipo de

equipo utilizado.

3.- Método Rotopercusión.

Se basa en la combinación de las dos técnicas anteriores y es aquella a la que al efecto

de golpeo se superpone una acción de giro de la columna.

Utiliza un martillo de fondo, accionado por la inyección de aire comprimido, que se

encuentra sometido al mismo tiempo a un efecto de giro transmitido por el varillaje desde

la superficie, cuyo accionamiento es por lo general hidráulico.

El aire al salir por los orificios de escape del martillo asciende por el espacio anular del

sondeo arrastrando los detritus (trozos de material perforado) de perforación.

El martillo de fondo se encuentra unido al elemento de corte o barrena y le confiere a

ésta un efecto de golpeteo a modo de martillo neumático.

Este sistema tiene avances muy rápidos en rocas muy duras, pero sus diámetros de

perforación no pueden ser muy grandes.

Es un equipo más sofisticado, de mayor inversión $$.

Equipo con el compresor para accionar el martillo neumático y extraer el material

triturado. Incluye bomba de inyección de lodos.

Tríconos o brocas de perforación.

Las brocas tienen la función de desagregación de las rocas durante la perforación de

un pozo. Existe una amplia gama de tríconos y cada uno está diseñado para desagregar

rocas con determinadas características mecánicas y abrasivas.

El Trayecto de la Perforación.

En los primeros temas del curso hemos visto que en muchos casos existe agua por encima

de la zona de saturación (acuífero), de manera que el proceso de perforación de un pozo

se puede encontrar estratos con cierta humedad que podrían indicar presencia de agua.

Sin embargo, en el trayecto de la perforación se deberá llegar a la profundidad que

sugiere el reporte del proyecto de la exploración, y en todo caso, se deberá encontrar la

zona de saturación en los puntos identificados para realizar las perforaciones.

Etapa de REGISTRO ELÉCTRICO DEL POZO

La perforación concluye cuando se alcanza la profundidad final de proyecto, y

normalmente se tiene el pozo con lodo en las paredes del mismo, por lo que a partir de

esa etapa se prepara las actividades para iniciar con la etapa del Registro Eléctrico.

La función del Registro Eléctrico es lograr obtener con mayor precisión el ESPESOR de

los diferentes materiales o estratos que se localizan en el pozo recién perforado.

El proceso consiste en inyectar una corriente eléctrica entre las paredes del pozo recién

perforado y registrar la intensidad de su retorno, afectada por la constitución litológica y

el contenido salino o no del agua de la formación geológica presente.

El perfil eléctrico en pozos para agua subterránea, normalmente está compuesto por 2

tipos de registros: El potencial espontáneo y el de resistividad.

Medición de la resistividad en el pozo recién perforado:

La medición de la resistividad eléctrica en el interior de pozos brinda resultados más

representativos que los efectuados en laboratorio, pues las unidades geológicas se

encuentran in situ y aunque pueden sufrir alteraciones en las propiedades físicas y/o

hidráulicas, durante las tareas de perforación, estas en la generalidad son menos

significativas que las producidas al extraer las muestras y llevarlas al laboratorio.

El equipo utilizado en el proceso de Registro Eléctrico contiene 2 electrodos conectados

a un voltímetro, uno de los electrodos se introduce al pozo mediante un cable aislado, y

el otro se coloca en la superficie del terreno. Permite diferenciar con bastante precisión

las variaciones en el contenido salino del agua de formación y algunos componentes

litológicos. De manera que para cada posición del electrodo en el pozo, el voltímetro

marca la diferencia entre el potencial correspondiente al nivel de cada estrato y el

electrodo colocado en tierra. Esta diferencia de potencial se grafica para observar la

variación del potencial en los distintos estratos.

El potencial espontáneo (SP), se mide en mili voltios (mV) y la interpretación de su

registro, permite establecer cualitativamente la ubicación de los estratos más permeables

(arenas) por el desplazamiento de la curva hacia la derecha.

En la figura anterior se aprecia un desplazamiento en la curva resultante de SP hacia la

derecha, entre 18 y 24 metros de profundidad coincidiendo con la posición del ACUIFERO

en limo arenoso, calcáreo, con posibilidades de agua NO DULCE.

Otra desviación similar pero poco tenue se observa a partir de 51 mts, de profundidad.

Sin embargo, al observar la gráfica del perfil con valores de resistividad (ohm-m) confirma

de manera contundente que el agua dulce del Acuífero se localiza en el estrato ARENA

MUY FINA a partir de los 54 mts.

Los materiales impermeables como las arcillas y limos en el registro eléctrico se

manifiestan por su escasa variación, dando como resultado una línea casi vertical en la

gráfica para ambas graficas: potencial espontaneo y la de resistividad.

Por lo tanto, Se deduce en la gráfica anterior de la Resistividad que al existir agua dulce

la parte de la gráfica en ese tramo se desplaza hacia la derecha Indicando que el agua

del acuífero es de buena calidad (no es agua salada).

Evidentemente que esta interpretación requiere de paciencia, cierta experiencia en el

conocimiento teórico y práctico de la geología de las formaciones o rocas.

Entonces, la función principal del registro eléctrico efectuado en un pozo recién perforado

es determinar con mayor precisión el espesor de los diferentes materiales que forman las

distintas formaciones geológicas en el trayecto de la perforación.

El reporte final del POZO No. 5 por parte del contratista Ing. Juayek (2011), considera

que las características que resultan del diseño del pozo ubicado en Tizayuca, Hidalgo,

son la mostrada en la tabla siguiente: