Tipos de Equipos de Perforacion-unamba

7/25/2019 Tipos de Equipos de Perforacion-unamba

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Mg. Miguel Llorente Isidro - [email protected] - Consultor Intercade

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.




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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


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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.




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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.




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Depresión en cabezaInyección forzada


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


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.


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




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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.


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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.


CABLE

GIRATORIA

ROSCA

TIJERAS

CUADRO DE LLAVE

BARRA DE CARGA

CANALES DE AGUA

TREPANOS

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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)


a b c d e

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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


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


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.


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.




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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.


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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.


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


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