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la perforación de sondeos, tanto en minería como en obra pública y construcción, se configura hoy en día como un sistema imprescindible para el reconocimiento de los terrenos y en la explotación de los recursos que alberga el subsuelo. Las técnicas de perforación de sondeos son muy diversas, habiendo evolucionado en el tiempo en función de las necesidades del hombre y las diferentes
la perforación de sondeos, tanto en minería como en obra pública y construcción, se configura hoy en día como un sistema imprescindible para el reconocimiento de los terrenos y en la explotación de los recursos que alberga el subsuelo.
Las técnicas de perforación de sondeos son muy diversas, habiendo evolucionado en el tiempo en función de las necesidades del hombre y las diferentes aplicaciones que de ellas ha hecho en diferentes campos de la ingeniería.
El insaciable afán de la humanidad por el conocimiento, unido a la gran demandade recursos naturales, ha hecho que se hayan llegado a realizar sondeos profundos con fines científicos de hasta 14 km de profundidad.
La carencia de textos en español sobre las técnicas de perforación de sondeos intenta ser subsanada parcialmente por esta obra, que pretende de una manera sencilla y didáctica describir cada uno de los métodos de perforación, los principios de funcionamiento, los procedimientos de evaluación de los detritus, los campos de aplicación, etc. Paralelamente, se incluyen una serie de capítulos destinados a diferentes operaciones auxiliares o complementarias en la ejecución de sondeos, pero todas ellas imprescindibles para una correcta consecución de los mismos.
No se abordan en este libro las diferentes aplicaciones de los sondeos: captación de agua; explotación de petróleo y gas; investigación minera y geotécnica; disolución y lixiviación de yacimientos; consolidación y drenaje; etc., ya que será objeto de un segundo volumen.
ÍNDICE
Capítulo 1. Introducción
-Clasificación de los sondeos según su aplicación
-Clasificación de los sondeos según sus caracteristicas geométricas
- Longitud
- Diámetro
- Inclinación
- Métodos de perforación
- Clasificación de los métodos por el procedimiento de destrucción de la roca
- Clasificación de los métodos por el procedimiento de evacuación de los detritus
- Campo de aplicación de los distintos métodos de perforación
Capítulo 2. Propiedades de las rocas y factores que afectan a su perforabilidad
- Introducción
- Propiedades fisicas
- Peso especifico y densidad
- Porosidad y permeabilidad
- Resistencia
- Dureza
- Abrasividad de las rocas
- Elasticidad
- Plasticidad
- Perforabilidad de las rocas
- Perforación rotopercutiva
- Perforación rotativa
- Factores que afectan a la velocidad de perforación de las formaciones rocosas
- Útil de perforación
- Factores mecánicos
- Empuje
- Velocidad de rotación
- Hidraulica
- Propiedades del fluido de perforación
- Densidad
- Contenido y tipo de sólidos
- Viscosidad
- Filtración
- Otros factores
Capítulo 3. Perforación a percusión con cable
- Introducción
- Principios del método
- Equipos existentes
- Descripción de los equipos
- Estructura general
- Herramientas de perforación
- Trépano
- Barra de carga o barrón
- Tijeras
- Montera giratoria
- Cables
- Uniones roscadas
- Evacuación de los detritus
- Accesorios
- Tecnicas de perforación
- Emplazamiento del equipo
- Prácticas de perforación
- Terrenos no consolidados
- Terrenos consolidados
- Elevación de los detritus
- Entubación
- Consideraciones económicas
- Ventajas e inconvenientes
- Tendencias y nuevos desarrollos
Capítulo 4. Perforación a rotopercusión
- Introducción
- Principios de operación
- Percusión
- Rotación
- Empuje
- Barrido
- Equipos existentes
- Perforadoras neumáticas
- Perforadoras hidráulicas
- Perforadora con martillo en fondo
- Sistemas de montaje
- Captadores de polvo
- Mecanismos de control automáticos
- Rendimientos de la perforación
- Extrapolación de datos reales
- Ensayos de laboratorio
- Velocidad media de perforación
Capítulo 5. Perforación a rotación con recuperación de testigo
- Introducción
- Principios del método
- Equipos existentes
- Descripción de los equipos
- Estructura general
- Sistemas de accionamiento
- Sistemas de izado y maniobra
- Sistemas de rotación y empuje
- Fluidos de perforación
- Castillete o mástil
- Sarta de perforación
- Coronas
- Ensanchadores
- Zapatas y coronas de revestimiento
- Criterios de selección de coronas
- Tubos sacatestigos
- Varillaje
- Giratoria de inyección
- Tubos de revestimiento
- Accesorios de pesca
- Técnica de perforación
- Preparación del emplazamiento
- Conducción de la perforación
- Criterios de selección
Capítulo 6. Perforación rotativa ligera
- Introducción
- Montaje y sistemas de propulsión
- Fuentes de energía
- Sistemas de rotación
- Sistemas de empuje y elevación
- Mástil y cambiador de barras
- Cabina de mando
- Sistema de evacuación de los detritus
- Sarta de perforación
- Acoplamiento de rotación
- Barra
- Estabilizador
- Perforación en una pasada
- Amortiguador de impactos y vibraciones
- Elementos auxiliares
- Eliminación del polvo
- Nivelación
- Estabilidad
- Capacidad para remontar pendientes
- Inyección de penetración
-Criterios de selección y aplicaciones
- Criterios de selección de perforadoras
- Aplicaciones
-Tendencias y nuevos desarrollos
Capítulo 7. Perforación con circulación inversa
- Introducción
- Circulación inversa por depresión en cabeza
- Circulación inversa por inyección forzada
- Circulación inversa con tuberia de doble pared
- Inyección de aire
- Tuberias
- Herramientas de corte
- Recogida de muestras
- Inyección de aire en agua
- Balsas
Capítulo 8. Perforación a rotación a gran profundidad
- Introducción
- Principios del método
- Plataformas de perforación existentes
- Plataformas terrestres
- Plataformas marinas
- Barcazas
- Plataformas elevable ( Jack up )
- Plataformas fijas ( Jackets )
- Plataformas semisumergibles
- Barcos de perforación
- Descripción de los equipos
- Torres de perforación y mástiles
- Torres
- Mástiles
- Subestructura
- Mesa de rotación
- Cabrestante de elevación y maniobras
- Caja de velocidades
- Árbol secundario
- Árbol de maniobra principal
- Características mecánicas de un cabestrante de perforación
- Polipasto
- Bloque móvil o viajero ( Travelling block )
- Bloque fijo ( Crown block )
- Transmisión de los esfuerzos por el sistema de poleas
- Esfuerzo máximo a cada velocidad
- Otros componentes del equipo de maniobra
- Gancho de elevación
- Elevadores
- Cuñas de retención
- Llaves de mandibulas ( tong )
- Cabeza de inyección o Swivel
- Parque exterior
- Sarta de perforación
- Trépanos
- Trépanos de corte o drag bits
- Trépanos de diamantes
- Triconos
- Barras de perforación
- Cálculo de una sarta de perforación
- Lastrabarrenas
- Barra de arrastre o Kelly
- Otros componentes de la sarta
- Estática de la sarta
- Técnicas de perforación
- Conducción de la perforación
- Instrumentos de control de la perforación
- Indicadores-registradores del peso sobre el trépano
- Medida y registro de otros parámetros de la perforación o de magnitudes relacionadas con dichos parametros
Capítulo 9. Perforación con motores hidráulicos
- Introducción
- Principios del método
- Equipos existentes
- Descripción de los equipos
- Turboperforadoras
- Estructura general
- Tipos existentes
- Parámetros caracteristicos de las turboperforadoras
- Motores de desplazamiento positivo
- Estructura general
- Tipos existentes
- Técnicas de perforación
- Instalación de superficie
- Conducción de la perforación
- Criterios de selección
Capítulo 10. Otros métodos de perforación y nuevos desarrollos
- Introducción
- Perforación térmica por decrepitación
- Equipos
- Elementos de superficie
- Elementos del tren de perforación
- Herramientas de perforación
- Rendimientos de perforación
- Apliaciones del método
- Ventajas e inconvenientes
- Criterios de selección
- Tendencias y nuevos desarrollos
- Perforación térmica por fusión y vaporación
- Perforación por medios químicos
- Perforación por impactos
-Bibliografía
Capítulo 11. Trépanos y bocas de perforación
- Introducción
- Triconos
- Fundamentos de la perforación con triconos
- Elementos de diseño
- Conos
- Rodamientos
- Cuerpo del tricono
- Tipos y tamaños de los triconos
- Selección del tipo de tricono
- Triconos de dientes
- Triconos de insertos
- Efectos de los parámetros de operación sobre los triconos
- Efecto del peso sobre los cojinetes
- Efecto del peseo sobre los elementos de corte
- Efecto de la velocidad de rotación sobre la vida de los cojinetes
- Efecto de la velocidad de rotación sobre los elementos de corte
- Evaluación de triconos
- Fallos de la estructuras de corte
- Fallos de los cojinetes
- Reducción de calibre
- Clasificación IADC (International Association of Drilling Contractors)
- Parámetros de utilización de los triconos
- Trépanos de diamante
- Elementos de diseño
- Tipo y tamaño de los trépanos
- Selección del tipo de trépanos
- Bocas de perforación rotopercutiva de martillo en fondo
- Elementos de diseño
- Número y distribución de los botones
- Sistema de barrio
- Adaptador
- Cuidado y mantenimiento de bocas
- Guía para la resolución de los problemas de perforación con bocas de botones
- Bibliografía
Capítulo 12. Fluidos de perforación
- Introducción
- Funciones de los fluidos de perforación
- Composición de los fluidos de perforación
- Propiedades de los fluidos de perforación
- Densidad
- Viscosidad
- Contenido de arena
- Propiedades de filtración
- Reologia
- Viscosidad de los fluidos
- Tipos de fluidos. Modelos reológicos de flujo
- Efectos de la presión y la temperatura
- Fluidos de Bentomina
- Especificaciones de la bentonita
- Clasificación
- Desfloculantes usados en los sistemas dispersos
- Sistemas dispersos no inhibidos
- Sistemas inhibidos dispersos
- Sistemas inhibidos no dispersos
- Sistemas de bentonita para altas temperaturas
- Polímeros
- Estructura fundamental de los polímeros
- Relación entre la estructura de los polímeros y la función en los fluidos de perforación
- Viscosidad
- Desfloculantes
- Floculantes
- Surfactantes
- Reductores de pérdida de fluido
- Polímeros usados en fluidos de perforación
- Derivados de la celulosa
- Carboxi Metil Celulosa (CMC)
- Hidroxi Etil Celulosa (HEC)
- Almidón
- Polisacáridos microbiales-goma de xantano
- Gomas naturales - Guar
- Ligninas y Ligno sulfonatos
- Ligninas
- Tanino
- Polifosfatos
- Polímeros sintéticos
- Poliacrilatos
- Co-polímeros de acrilamida/acrilato
- Co.polímeros de acetato de vinilo y anhídrido maleico
- Surfactantes
- Emulsificantes de aceite en agua
- Emulsificantes de agua en aceite
- Agentes espumantes
- Agentes desespumantes
- Detergente de lodo
- Surfactantes anti-atranques
- Lubricantes
- Inhibidor de la corrosión
- Contaminación de los fluidos de perforacion
- Tipos de contaminantes
- Contaminación física
- Técnicas de control de sólidos
- Contaminación química
- Corrosión
- Control de la corrosión por los fluidos de perforación
- Técnicas de control de la corrosión
- Ensayos de corrosión
- Pérdidas de circulación
- Clases de zonas con pérdida de circulación
- Medidas preventivas para combatir las pérdidas de circulación
- Materiales para el control de pérdidas de circulación
- Aplicación de materiales colmatantes
Capítulo 13. Sistemas de circulación del fluido de perforación y equipos auxiliares
- Introducción
- Componentes principales de sistema de circulación
- Bombas de fluidos de perforación
- Caudal,presión y potencia de una bomba de lodos
- Caudal
- Presión
- Potencia
- Utilización práctica de una bomba de lodos
- Balsas de fluido y perforación
- Circuitos del fluido de perforación
- Circuito principal
- Circuitos auxiliares
- Equipos de separación de sólidos
- Tamiz vibrante
- Desarenadores y deslamadores
- Centrifugas
- Desgasificador
- Perforación con aire
- Mecánica de flujo de los lodos y lechadas de cemento
- Perdidas de carga en el circuito
- Presión de impulsión y potencia hidráulica
- Concepto de densidad equivalente
Capítulo 14. Entubación y cementación de sondeos
- Introducción
- Resistencia Mecánica de las tuberias y calculo de una columna
- Esfuerzo de tracción
- Esfuerzos de aplastamiento
- Esfuerzos de estallido o internos
- Partes constituyentes de una entubación
- Accesorios de una columna de entubación
- Elevadores
- Llaves de apriete
- Zapatas
- Centralizadores de columna
- Rascadores de pared
- Equipo de cabeza
- Obturadores o válvulas de seguridad
- Operación de entubación
- Columnas perdidas
- Cementación
- Composición y caracteristicas de los cementos
- Selección de cementos para aplicaciones especificas
- Propiedades de los cementos
- Aditivos de los cementos
- Funciones de los aditivos
- Aceleradores de fraguado
- Retardadores de fraguado
- Aligerantes
- Aditivos para el control de pérdida de circulación
- Cimentación primaria
- Cementación en una etapa
- Cementación en varias etapas
- Cementación por el exterior de la entubación
- Cementación por el interior del revestimiento con tuberia de inyección
- Cementación secundaria
- Tapones de cemento
- Equipos para la cementación
- Cálculo de una cementación
- Cálculo del volumen de lechada de cemento a inyectar
Capítulo 15. Perforación dirigida y estabilización de sondeos
- Introducción
- Factores que afectan a la desviación de los sondeos
- Estabilización de sondeos verticales
- Tipos de sartas
- Aplicaciones de la perforación dirigida
- Investigación
- Explotación
- Ingenieria civil
- Técnicas de desvio y corrección de la trayectoria
- Chorro de fluido
- Cuñas desviadoras
- Motores de fondo y acoplamiento acodados
- Motores de fondo y zapata
- Terminologia utilizada en las trayectorias de sondeos dirigidos
- Cálculo de las trayectorias
Capítulo 16. Mediciones y control de sondeos
- Introducción
- Tipos de medidas
- Medida de la longitud
- Medida de la inclinación
- Medida del acimut
- Instrumentos de medida del acimut
- Medida del acimut con magnetómetros
- Medida del acimut con giróscopos
- Medidas con sistemas inerciales
- Instrumentos de medida de la inclinación
- Medidas con inclinómetros mecánicos de péndulo
- Medidas con tubos grabadores de ácido
- Medidas con instrumentos de registro múltiple
- Equipos de observación de los sondeos
- Periscopios para sondeos
- Camaras de televisión para sondeos
- Herramientas de impresión de huellas
- Bloques de impresión de fondo
- Herramientas de impresión de las paredes
- Instrumentos de medida de la profundidad y nivel del agua
- Muestreo de agua
Capítulo 17. Muestreo y testificación de sondeos
- Introducción
- Tipos de muestras procedentes de sondeos
- Muestras de sondeos a percusión
- Muestras de sondeos a rotación con circulación directa
- Muestras de sondeos a rotación con circulación inversa
- Muestras de sondeos a rotopercusión
- Toma de testigos
- Indicios
- Analisis de la muestras
- Registros geofísicos
- Diagrafia gamma-natural
- Diagrafia térmica
- Diagrafia de potencial espontáneo
- Diagrafia de resistividad
- Diagrafia de inducción
- Diagrafia neutrónica
- Diagrafia gamma-gamma
- Diagrafia sónica
- Diagrafia de calibre
- Diagrafia de buzometria
- Otros registros
- Gráficos y columnas de sondeos
- Gráfico de porcentajes
- Gráfico de granulometrias
- Gráfico de calcimetrias-complexometrias
- Gráficos mineralógicos
- Curva litológica
- Documento final resumen del sondeo
- Detección de gas
- Detección de petroleo
Capítulo 18. Medidas de seguridad durante la realización de sondeos.
- Introducción
- Medidas de caracter general
- Medidas de seguridad personal
- Medidas en el emplazamiento del equipo
- Medidas de seguridad al comenzar la perforación
- Medidas de seguridad previas al arranque
- Medidas de seguridad en el arranque
- Medidas de seguridad después del arranque
- Medidas de seguridad durante la operación
- Maquinas a percusión
- Máquinas a roto-percusión y rotación
- Medidas de seguridad en los desplazamientos
- Medidas de seguridad en el mantenimiento y servicio
- Medidas en el manejo de herramientas
- Herramientas manuales
- Herramientas mecánicas
- Medidas de seguridad en los trabajos en altura
- Medidas durante las soldaduras
- Soldadura eléctrica
- Soldadura y corte oxiacetilénico
- Medidas de seguridad para la prevención y extinción de incendios
- Medidas en la manipulación y almacenamiento de gases
- Medidas en el levantamiento de cargas
- Levantamiento manual
- Levantamiento con grúas
- Medidas de seguridad en las operaciones de desarrollo de alumbramientos de agua
- Con acidificación
- Con nueve carbónica
- Con explosivos
- Medidas de seguridad en las operaciones de acondicionamiento de los alumbramientos
- Entubado y filtros
- Aislamiento de acuiferos
- Medidas para el abandono de sondeos
