Pozos de Agua para la Minería
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Pozos de Agua Profesor: Tonys Monsalve Lagonell
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Pozos de Agua
Profesor: Tonys Monsalve Lagonell
Supervisor de Agua.
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Planificar Actividades de
Faena.
Proactividad e inovacción.
Gestión de faena: evaluación, cartas de amonestación,
reuniones, informes, etc.
Liderazgo.
Participar activamente en la
mantención de equipos.
Conceptos y Definiciones.
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Presión: Es una magnitud física escalar que mide la fuerza en dirección
perpendicular por unidad de superficie.
Viscosidad: Resistencia a fluir de un fluido. Se mide con el embudo y
jarro Marsh.
Fluido: Sustancia que adopta fácilmente la forma del recipiente en el
que se coloca. El término incluye líquidos y gases.
Conceptos Básicos.
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Masa: Es una medida de la cantidad de materia o la cantidad de
material contenido en algo.
Peso: Es la fuerza de gravedad que actúa sobre una masa
determinada.
Volumen: Es una medida de la cantidad de espacio ocupado por la
materia.
Caudal: Cantidad de volumen desplazado por unidad de tiempo.
Fuerza: Es todo agente capaz de modificar la cantidad de movimiento o
la forma de los cuerpos materiales.
Conceptos Básicos.
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Estados de la Materia Peso Versus Masa
Conceptos Básicos.
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Densidad: Se define como la relación de masa dividida por el
volumen. Las unidades más comunes de densidad son: las libras por
galón (lb/gal), y gramos por centímetro cúbico (g/cm3).
La densidad del agua es 1 gr/cm3 o 8,33 lbs/gal.
Conceptos Básicos.
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Presión Hidrostática: Es la presión debida al peso de un fluido en
reposo. Puede ser calculada multiplicando la gravedad (g) por la densidad
(ρ) por la altura.
Ph = ρ (kg/l) x h (m) x 1,441 = PSI
Ph = ρ x g x h
Ph= ρ (lb/gal) x h (ft) x 0,052 = (lb/in2)
Asumiendo la densidad del lodo utilizado igual a la densidad del agua,
nos queda que la presión hidrostática se puede calcular de manera más
practica de la siguiente manera:
Mca x 1,441 = PSI ; donde:
Mca es Metros de la columna de agua.
1,42 constante de conversión de unidades.
PSI= Presión de aire necesaria.
Conceptos Básicos.
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Cementación: Proceso en el cual se inyecta una mezcla de agua,
cemento y aditivos (según los requerimientos) al espacio entre el casing y
las paredes del pozo, con el fin de fijar la tubería y aislar estas superficies.
Definiciones.
Tricono: Herramienta utilizada para perforar por trituración y
arrastre, mediante el empleo de aire comprimido o lodo de perforación
en forma directa.
Bit y Martillo: Herramientas utilizadas para perforar por rotación y
percusión, mediante el empleo de aire comprimido.
Hole Opener: (escariador ensanchador): Herramienta utilizada para
perforar y ensanchar el pozo al diámetro final.
Drill collars: Se colocan generalmente sobre la herramienta de
perforación para darle el peso que requiera de manera de generar la
ruptura de la roca, además de mantener la verticalidad del pozo.
Definiciones.
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Hole Openers
Drill Collars
Herramientas de Perforación.
Drill Collar.
Drill Collar.
Definiciones.
Lodo de Perforación: Es una mezcla de agua y aditivos que se
utiliza como fluido de perforación, cuya finalidad es remover o sacar
el sedimento, enfriar y lubricar el tricono o martillo y darle estabilidad
a la pared del pozo evitando que éste se derrumbe.
Revestimiento (casing): Sirve para proteger el sondaje en casos
de derrumbes en sobrecarga, prevenir pérdidas de agua y para
reducir el diámetro del pozo cuando se desee continuar el sondaje
con un diámetro inferior.
Equipo de perforación: Maquina diseñada bajo ciertos
parámetros técnicos, que permite realizar pozos o perforaciones en
diferentes tipos de terreno y de acuerdo a las características
requeridas por los clientes.
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Schramm T130XD Schramm T685WS
Revestidores
Equipos y Casings.
Sistemas de Perforación.
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Perforación Convencional.
Perforar un pozo mediante la acción rotatoria de un bit o tricono.
Remover fragmentos mediante la circulación continua de un fluido.
El fluido de perforación entra al pozo a través de las barras de
perforación y sale de este por el espacio entre la sarta y las paredes del
pozo, llevando consigo la muestra.
El lodo puede ser reutilizado después de pasar por un proceso de
decantación o retiro de sólidos.
Perforación Convencional.
LODO Ó AIRE
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Perforación Aire Reverso.
La perforación del hoyo se realiza gracias a la acción roto-percutora de
un martillo de fondo o mediante rotación de un tricono.
El fluido de perforación (aire) viaja a través del espacio anular que
existe entre las barras y su tubo interior.
Debido al ensamble y características propias de las herramientas
usadas, el aire que llega al fondo del pozo se devuelve por el espacio
interior de las barras, llevando consigo restos de la roca perforada.
Una pequeña parte del fluido de perforación sale a través del espacio
anular del pozo.
Perforación Aire Reverso.
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Permite perforar un pozo generando un circuito cerrado de lodo.
Involucra la construcción o adecuación de piscinas que se comunican
directamente con la boca del pozo.
Se llena el espacio anular del pozo con lodo de perforación, ejerciendo
presión en las paredes y en el fondo.
Es necesario que el aire, antes de llegar al fondo del pozo, invierta la
dirección de su flujo
Hay tres métodos o formas diferentes de lograr este efecto: Barras con
tubo interior y drill collars en fondo; barras sin tubo interior y PVC por
dentro y barras con tubo interior e inversor de flujo.
Perforación Reverso Inundado.
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Perforación Reverso Inundado con PVC.
Reverso Inundado con Inversor de Flujo.
Tipos de Pozos.
El casing instalado se centra
y fija a las paredes del pozo
a través de un proceso de
cementación directa,
calculando el volumen de
lechada necesaria e
inyectándola a través del
espacio anular.
Pozos de Producción.
Perforación hasta la profundidad y
diámetro propuestos por el cliente.
Comprobación que no haya derrumbes
(acondicionado).
Cambio de lodo para dejar el pozo lo
más limpio posible.
Medición de verticalidad.
Retiro de herramienta del pozo (sarta
de perforación) para realizar la
habilitación.
Pozos de Producción.
Medición de verticalidad faena Mulpun.
Se baja tubería de
habilitación.
Calibración de pozo.
Engravillado del espacio
anular.
Pozos de Producción.
Esquema Tipo Pozo Habilitado.
Finalmente se desarrolla el
pozo para estimular su
producción y hacer una
limpieza general del mismo.
Habilitando pozo de producción con PVC de 12”.
Habilitando pozo de producción con PVC de 12”.
Este tipo de pozos se construyen, para hacer monitoreo, seguimiento o control
de las aguas subterráneas y de su comportamiento frente a factores externos a
las que son sometidas, principalmente por la explotación de recursos naturales.
Esencialmente el monitoreo se hace a través de la toma de muestras, las que
se realizan desarrollando el pozo mediante sistema air lift (estimulándolo a
producción) y/o mediante sensores que se bajan de forma permanente o cuando
se requiere realizar la evaluación.
Pozos de Monitoreo.
La construcción de este tipo de pozo consiste en tres etapas básicas:
Perforación.
Habilitación.
Desarrollo.
Cada una de estas etapas depende en su detalle, de las exigencias del cliente,
las condiciones de las formaciones geológicas perforadas y de las características
propias de cada pozo.
Pozos de Monitoreo.
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Ejemplo de Pozo de Monitoreo – Faena Mulpun
Bajando casing de 6” en un pozo de monitoreo.
PVC para habilitación de 2” y 12”
PVC para habilitación de 2”.
Habilitando pozo de monitoreo con PVC de 2”
Habilitando pozo de monitoreo con PVC de 2”
Problemas durante la habilitando pozo de monitoreo con PVC de 2”
Otros casos de pozos de agua… Ante pozo con casig de
20” perforado con martillo.
Antepozo de 17 ½” perforado con bomba.
Pozos guías de 14 ¾”.
Pozo de 17 ½” perforado con sistema reverso inundado.
Pozo de 14 ¾” perforado con reverso inundado.
Pozos de producción en 22” con Hole Opener en Salar.
Construyendo la primera sección de un pozo de agua.
Construyendo la primera sección de un pozo de agua.
Construyendo la primera sección de un pozo de agua.
Equipo T-130 y compresor auxiliar utilizado en la primera sección del pozo.
Línea de descarga.
Aforo y descarga de lodo y detritus a piscina.
Aforo y descarga de lodo y detritus a piscina.
Aforo y descarga de lodo por canala al pozo.
Diseño de BHA. Hemos estudiado que para hacer un pozo de agua un
punto importante es el ensamblaje de fondo (BHA) que se use para la operación.
La construcción o perforación de pozos de agua requiere peso retenido que solo se puede dar con drills collars.
Se ocupan adaptadores para unir estas tuberías de perforación (de hilos diferentes) a la sarta de barras convencional.
Otros accesorios son usados para dar estabilidad al pozo y ayudar en su construcción.
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Diseño de BHA pozo de producción.
Escareador pozos de agua.
Tricono de 17 ½”
Tricono de 14 ¾”
Tricono de 14 ¾”
Desarrollo de pozos.
Pozometro.
Herramienta de fondo (road wipper) para desarrollo.
Herramienta de fondo (swab) para desarrollo.
Pruebas de Air Lift. Son pruebas que se
hacen durante laperforación y/odesarrollo de pozos paraverificar o comprobar elcaudal de agua que tieneel pozo.
Entrega el potencial de lazona recién perforada (oevaluada) y del pozohasta esa profundidad.
Se puede hacer en pozos posterior a al entrega por parte del contratista de perforación.
Se hacen en el tiempo de vida del pozo para comprobar el aporte de las arenas o acuiferos que atraviesa el pozo. (pozos de monitoreo)
Pruebas de Air Lift.
Registro de Perforación.
Malas Practicas Operacionales.
Lodos de perforación.
Preparación.
Aditivos.
Piscinas de lodos.
Confección.
Limpieza.
Gestión de faena.
Malas Practicas Operacionales.
Uso de herramientas.
Barras de perforación, adaptores,
drill collars y triconos.
Mantención y Engrase.
Uso, almacenamiento y operación
con PVC.
Malas Practicas Operacionales.
Fluidos de Perforación
Sistema de Polimeros de Cloruro de Potasio.
Fluidos de Perforación.
Sistema KCl
Estabiliza Lutitas, Mediante
Inhibición del Ion Potasio
Reduce Ensanchamiento
del Pozo (Hinchamiento)
Minimiza el Desprendimiento
de Lutitas
Reduce el Daño a las Formaciones
Productoras
La Celulosa Polianiónica (PAC) como Pac Trol, o Poliacrilamida
Parcialmente Hidrolizada (PHPA) como New Drill, Clear Mud, etc., pueden
ser usados para la encapsulación.
Fluidos de Perforación.
El sistema KCl, es una fuente de iones
potasio para la inhibición ionica de
las lutitas.
Es eficaz cuando se usan polímeros
para la encapsulación.
Los polímeros recubren los cortes,
limitando la interacción con el
agua.
Las lutitas más antiguas requieren generalmente de 10 a 15 lb/bbl de
KCl (3,5 a 5,0%) mientras que las lutitas más recientes pueden requerir
de 30 a 50 lb/bbl (8,5 a 15%).
Fluidos de Perforación.
La Concentración de KClrequerida dependerá de la
sensibilidad de la lutita.
Si no es suficiente, los recortes serán
blandos y esponjosos.
Si es suficiente, los recortes
mantendrán su integridad.
La dureza del agua debería ser reducida a menos de 300 mg/l con
carbonato de sodio (ceniza de soda), antes de añadir los polímeros que
son sensibles a la dureza.
Como los sistemas de KCl son muy sensibles a los sólidos, lo mejor
sería mezclar el sistema desde el principio, en vez de convertir un fluido
de perforación existente (conteniendo sólidos perforados) a un sistema
de cloruro de potasio.
El KCl y otros productos químicos deberían ser premezclados antes
de añadirlos al sistema para maximizar la rentabilidad de estos
productos.
Fluidos de Perforación.
Anexos
Volumen de un Cilindro.
El Volumen de un cilindro (para este caso un pozo), se
calcula con la siguiente formula:
V = π x r2 x h ; donde:
V = Volumen del pozo.
π = 3,1416 (número irracional).
r = Radio del pozo (radio del tricono o bit).
h = Profundidad del pozo.
Para simplificar los cálculos de conversión se usa
la siguiente formula:
V = 0,5067 x d2 x h ; donde: 0,5067 = Constante de conversión.
d = Diámetro del tricono o bit (pulgadas).
h = Profundidad del pozo (mts).
V = Volumen del pozo (litros).
•
Volumen de un Pozo
Ejemplo de Aplicación.
Volumen del Espacio Anular.
El volumen o la capacidad anular se calcula
restando las áreas de los dos círculos que define el
espacio anular.
V = 0,5067 x (D2 - d2) x h ; donde:
V = Volumen anular del pozo (litros).
D = Diametro interno pozo (pulgadas)
d = Diametro externo de tubería de perforación (pulgadas).
h = Profundidad del pozo (metros).
•
Volumen del Espacio Anular
Ejemplo de Aplicación.
•
Presión Hidrostática.
•
Presión Hidrostática
Ejemplo de Aplicación.
•
Velocidad de Barrido.
•
Velocidad de Barrido
Ejemplo de Aplicación.
