sondeos en túneles (pres)
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MASTER EN TÚNELES Y OBRAS SUBTERRÁNEAS
SONDEOSSONDEOS(1)
Mariano Álvaro LópezCompañía General de Ingeniería y Sondeos, S.A.
SONDEOSSONDEOS(1)
Sondeos en Túneles y Obras Subterráneas
SUMARIO (1)
1. LOS SONDEOS EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓNDE TÚNELES Y OBRAS SUBTERRÁNEAS
2. DISEÑO DE LAS CAMPAÑAS DE PERFORACIÓN3. IMPLANTACIÓN DE LA CAMPAÑA4. PERFORACIÓN DE SONDEOS A TESTIGO4. PERFORACIÓN DE SONDEOS A TESTIGO
5. ENSAYOS EN LOS SONDEOS6. FINALIZACIÓN Y ABANDONO DEL SONDEO7. GESTIÓN DE TESTIGOS 8. GESTIÓN DE LA INFORMACIÓN DEL SONDEO9. OTROS SISTEMAS DE PERFORACIÓN
10. MISCELÁNEA
Experiencia en Proyectos y Obras con Sondeos Profundospara ESTUDIOS GEOTÉCNICOS DE OBRAS SUBTERRÁNEAS
–Túneles de las Líneas de Alta Velocidad (1998-2011). DGF-ADIF
• LAV Madrid-Barcelona-Frontera francesa: túneles de Sagides, Paracuellos y Le Perthus.
• LAV Madrid-Valladolid: túnel de Guadarrama. Campañas monográficas en “La Umbría”
• LAV Córdoba-Málaga: túneles de Gobantes y Abdalajís.• LAV Córdoba-Málaga: túneles de Gobantes y Abdalajís.• LAV León-Gijón: túneles de Pajares, Sotiello, etc.• LAV Antequera-Granada: túneles del Arroyo de la Negra y de Loja.• LAV Murcia-Almería: túneles de Sorbas• LAV Galicia: Eje Atlántico, Accesos a Galicia• Y Vasca: túneles en Anoeta- Urnieta, Legutiano, Zizurkil, Mondragón, etc.
– 50.000 metros perforados a testigo continuo y rotopercusión inversa (más de 200 sondeos). Entre ellos destacan:
• 1 sondeo de 840 m inclinado 30°.• 3 sondeos verticales de 850, 935 y 938 metros.• 3 sondeos de 1.000 a 1.025 m, vertical e inclinados 20°.
1.Sondeos en Túneles y Obras Subterráneas (1)
TÚNELES Y OBRAS SUBTERRÁNEAS
ESTUDIO GEOLÓGICO-GEOTÉCNICO: conocer con precisión la CONSTITUCIÓN Y PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO:
• Tipos de rocas (litologías)• Estructura tectónica y discontinuidades del
macizo rocoso• Fluidos: agua (hidrogeología) y gases• Propiedades geotécnicas y comportamiento
geomecánico
1.Sondeos en Túneles y Obras Subterráneas (2)
ESTUDIO GEOLÓGICO-GEOTÉCNICO DE UN TÚNEL
• Cartografía geológica
• Geofísica
• Sondeos de reconocimiento(ensayos in – situ)
• Ensayos de laboratorio
• PERFIL GEOLÓGICO - GEOTÉCNICO
1.Sondeos en Túneles y Obras Subterráneas (3)SONDEO: perforación en el terreno para conocer u obtener algo que está en el subsuelo
Se clasifican por la finalidad,profundidad, técnica empleada, geometría, etc.Sus características se adaptan a las de la obra estudiada (suelos/rocas,
profundidad, etc). Actualmente: numerosos túneles profundos
TIPOS DE SONDEOS EMPLEADOS EN TÚNELES Y O.S.:-Testigo: métodos convencional y wire-line-Testigo: métodos convencional y wire-line-Destructivo: ripios y diagrafías- Mixtos
INFORMACIÓN OBTENIDA:-Mecánica de la perforación: registros, fluidos,etc.-Testigos: naturaleza,fracturación,recuperación...-Agujero:ensayos in situ
SONDEO: herramienta, no la solución
Tipos de sondeos: testigos y diagrafías
Diagrafía de televiewer acústico• Rayos gamma• Calibre• Imagen acústica• Orientación de
discontinuidades
1.Sondeos en Túneles y Obras Subterráneas (4)
Túneles de Abdalajís: perfil geológico con dos sondeos
1.Sondeos en Túneles y Obras Subterráneas (5)
Túneles de Abdalajís: perfil geológico con siete sondeos
1.Sondeos en Túneles y Obras Subterráneas (6)
Túneles de Pajares, Sierra del Rozo.
2. Diseño de la Campaña de Perforación (1)
DISEÑO: -definición de objetivos, alcance y recursos. Programación-tarea de equipo, basada en un buen conocimiento previo.
Nº y longitud: numerosos factores (tipología de la obra, condicionantes del terreno, etc). Sin regla. (1m.X 1m.)
PROPUESTA DE CAMPAÑA: es un documento específico.
Contenido: Contenido: 1. Planta de situación de sondeos en detalle2. Plano regional de la campaña3. Cuadro Resumen: nombre, inclinación, longitud, diámetro,etc.4. Ficha pormenorizada de cada sondeo: objetivo, profundidad,
ubicación y acceso,prognosis,muestreo,ensayos,esquema, equipamiento, etc.
5. Planificación de la ejecución de la campaña6. Otros: especificaciones técnicas, etc
2. Diseño de la Campaña de Perforación (2)Esquema constructivo de un sondeo
2. Diseño de la Campaña de Perforación (3)
Programa de Perforación de una Campaña
2. Diseño de la Campaña de Perforación (4)
OTROS ASPECTOS
Proyecto Constructivo (Marco Legal)• Director Facultativo• Documento de Seguridad y Salud• Presupuesto• Presupuesto
Gestión de Permisos: institucionales y particulares
Protección Medioambiental
2. Diseño de la Campaña de Perforación (5)
Elementos de Seguridad en un sondeo Protección medioambiental
3. Implantación de la Campaña de Perforación (1)
• Construcción / adecuación accesos
• Plataformas de trabajo y balsas de lodos
• Suministro de agua
• Puesta en obra de maquinaria (sondas, material...)
• Logística local
• INICIO DE LA PERFORACIÓN
Problemática de la Campaña de Sondeos
Perforando en alta montaña
3. Implantación de la Campaña de Perforación (2)
Suministro de agua
Accesos, plataforma y balsas
Problemática de la Campaña de Sondeos
Camino de acceso en elPrepirineo
Campaña invernal en alta montaña
Problemática de la Campaña de Sondeos
Acopio de agua en balsas para perforación en alta montaña
Problemática de la Campaña de Sondeos
Nieve
Inundaciones
Problemática de la Campaña de Sondeos
Respeto al Medio Ambiente– Fauna– Flora
4. Perforación de sondeos a testigo (1)Mecánica de la Perforación
Sondeos para Túneles y O.S.:someros=sistema convencional profundos= w.l.
Perforación a rotación con extracción de testigo continuo.SONDA VARILLAJE BATERÍA (Corona/Tubo portatestigo)
4. Perforación de sondeos a testigo (2)Mecánica de la Perforación
De: “Manual de Sondeos” T.1“Tecnología de la perforación”. López Jimeno Editor
4. Perforación de sondeos a testigo (3)Mecánica de la Perforación
De: “Manual de Sondeos” T.1“Tecnología de la
perforación”. López Jimeno Editor
4. Perforación de sondeos a testigo (4)Mecánica de la Perforación
De: “Manual de Sondeos” T.1“Tecnología de la perforación”. López Jimeno Editor
4. Perforación de sondeos a testigo (5)Mecánica de la Perforación
• CORONAS DE DIAMANTE Y CORONA DE WIDIA
4. Perforación de sondeos a testigo (6)Mecánica de la Perforación
CALIBREAGUJERO φφφφ mm
TESTIGO φφφφ mm
36 36 22
Diámetro de coronas (sistema métrico convencional).
Diámetro de coronas (sistema americano wire-line).
CALIBREAGUJERO φφφφ mm
TESTIGO φφφφ mm
AQ 48 2736 36 22
46 46 32
56 56 42
66 66 52
76 76 62
86 86 72
101 101 84
116 116 86
131 131 101
146 146 116
AQ 48 27
BQ 60 36,5
NQ 76 47,6
HQ 96 63,5
PQ 122,6 85
4. Perforación de sondeos a testigo (7)Mecánica de la Perforación
4. Perforación de sondeos a testigo (8)Mecánica de la Perforación
4. Perforación de sondeos a testigo (9)Mecánica de la Perforación
Perforación: corte de la roca y alojamiento en tubo portatestigosExtracción del testigo: sistemas convencional y “wire-line”
4. Perforación de sondeos a testigo (9)Mecánica de la Perforación
Perforación: corte de la roca y alojamiento en tubo portatestigosExtracción del testigo: sistemas convencional y “wire-line”
4. Perforación de sondeos a testigo (9)Mecánica de la Perforación
Perforación: corte de la roca y alojamiento en tubo portatestigosExtracción del testigo: sistemas convencional y “wire-line”
4. Perforación de sondeos a testigo (10)Mecánica de la Perforación
Extracción del testigo: sistemas convencional y “wire-line”
4. Perforación de sondeos a testigo (11)Mecánica de la Perforación
Extracción del testigo: sistemas convencional y “wire-line”
Ventajas del sistema w.l.•Se puede perforar a mayor velocidad de rotación, aumentando, por tanto, la velocidad de perforación.•Mayor estabilidad del tren de perforación al aumentar su diámetro por emplear tubos en lugar de varillas.•Se pueden emplear bombas pequeñas, por quedar menos espacio anular entre el tren de perforación y el agujero.•Disminución del tiempo perdido en maniobras.•Disminución del tiempo perdido en maniobras.•En zonas fracturadas y con cavidades la batería portatestigos puede ser extraída sin retirar todo el varillaje sin remover zonas de fractura o cavidades.
Inconvenientes del sistema w.l.•El testigo que se obtiene es más pequeño que con una perforación normal.•En terrenos en los cuales sea necesario perforar con lodo hay que tener mucho cuidado, pues un bloqueo del tren de perforación sería muy difícil de salvar.•La corona es mucho más cara por tener un espesor muy superior, con mayor desgaste y menor penetración en rocas duras.•El varillaje de wire-line es más delgado, teniendo una vida más corta y rom-pién-dose con mayor facilidad que el convencional.•La desviación en el sistema wire-line es superior debido a la mayor delgadez del varillaje y la mayor presión de perforación a utilizar.
MASTER EN TÚNELES Y OBRAS SUBTERRÁNEAS
SONDEOSSONDEOS(2)(2)
Mariano Álvaro LópezCompañía General de Ingeniería y Sondeos, S.A.
Febrero 2013
SONDEOSSONDEOS(2)(2)
Sondeos en Túneles y Obras Subterráneas
SUMARIO (2)
1. LOS SONDEOS EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓNDE TÚNELES Y OBRAS SUBTERRÁNEAS2. DISEÑO DE LAS CAMPAÑAS DE PERFORACIÓN3. IMPLANTACIÓN DE LA CAMPAÑA
4. PERFORACIÓN DE SONDEOS A TESTIGO5. ENSAYOS EN LOS SONDEOS6. FINALIZACIÓN Y ABANDONO DEL SONDEO7. GESTIÓN DE TESTIGOS8. GESTIÓN DE LA INFORMACIÓN DEL SONDEO9. OTROS SISTEMAS DE PERFORACIÓN10. MISCALÁNEA
4. Perforación de sondeos a testigo (12)
SECUENCIA DE OPERACIONES
Sucesión de maniobras: bajada, perforación,extracción del testigo
• Geometría telescópica
• Entubaciones auxiliares. Cementaciones
• Ensayos en avance
4. Perforación de sondeos a testigo (13)
• SECUENCIA DE OPERACIONES
4. Perforación de sondeos a testigo (14)
4. Perforación de sondeos a testigo (15)
LODOS DE PERFORACIÓN
• Composición:agua,bentonita,polímeros (salmueras...)
• Circuito de circulación: bombas, balsas, • Circuito de circulación: bombas, balsas, otros...
• Funciones:-refrigerar la corona-evacuar los detritus-sostener las paredes del sondeo
LODOS DE PERFORACIÓNBentonita
Acopios de sal gema y bentonita
4. Perforación de sondeos a testigo (16)
LODOS DE PERFORACIÓN
Preparación y control (densidad, viscosidad…)
4. Perforación de sondeos a testigo (17)
SEGUIMIENTO Y CONTROL DE LA CAMPAÑA:
- Encargado sondista: logística y perforación. Partes de perforación.Partes de perforación.
- Técnico especialista: seguimiento, control técnico, muestreo y testificación
5. Ensayos en los sondeos (1)
OBJETIVO: obtener datos de estado y propiedades del macizo rocoso.
PRINCIPALES TIPOS:
• Ensayos de Permeabilidad ensayos Lugeon, slug-test...• Presio-dilatometría deformabilidad• Hidrofracturación estado tensional• Testificación geofísica-diagrafías (calibre,desviación,radiactividad
natural, resistividad,conductividad,temperatura,densidad,velocidad de • Testificación geofísica-diagrafías (calibre,desviación,radiactividad
natural, resistividad,conductividad,temperatura,densidad,velocidad de ondas sísmicas,etc). Herramientas especiales: Acustic televiewer, sondas petroleras (FMI...)
• Tomografía cross-hole eléctrica y sísmica
EJECUCIÓN: -en avance o en retirada-en sondeos desnudos o entubados-riesgos
5. Ensayos en los sondeos (2)Ensayos hidráulicos Hidrofracturación
5. Ensayos en los sondeos (3)
Equipo de testificación
Registros geofísicos
Testigos y diagrafías
Diagrafía de televiewer acústico• Rayos gamma• Calibre• Imagen acústica• Orientación de
discontinuidades
5. Ensayos en los sondeos (4)
Hidrofracturación
Registros sónicos
6. Finalización y abandono del sondeo
• Últimos ensayos “in-situ”• Retirada de la entubación• Instalación de piezómetros/instrumentación
• Acabado y tapa de cierre• Clausura de balsas,recogida y limpieza
• Restauración del emplazamiento
DISEÑO DE SONDEO PIEZOMÉTRICOSONDEO PIEZOMÉTRICO VERTICAL
150 metros
Perforación Tubería
0m
131 128X119 Cementación 5-10 m
PQ
(122 mm) 113X104 Cementación
ó
50m 116 50-60 m
compactonic
gravilla
Margas Achiques
cemento
100m HQ (101) Ensayos Lugeon
Control niveles. Achiques
Piezómetros CV
Areniscas y/o conglomerados oo Túneles
150m gravilla 150 m
7. Gestión de los testigos (1)
• Extracción,colocación,manipulación• Fotografiado• Testificación:identificación medición,registro:
-datos de perforación profundidad.,maniobra...-niveles de agua -litología,meteorización,alteraciones-litología,meteorización,alteraciones-recuperación,RQD-estructura y fracturación-orientación de discontinuidades-muestras y ensayos
7. Gestión de los testigos (2)
8. Gestión de la información del sondeo (1)
INFORME FINAL de SONDEO
1. Descripción del sondeo: situación, profundidad, inclinación, fechas,equipo de perforación,esquema constructivo ,incidencias, objetivos,recuperación,RQD,testigos y muestras, ensayos, terrenos atravesados,estructura y fallas,discontinuidades...terrenos atravesados,estructura y fallas,discontinuidades...
2. Registro detallado 3. Documento de Síntesis de Sondeo4. Reportaje fotográfico: emplazamiento,equipo,testigos,detalles...5. Anexos: Ensayos In Situ6. Anexos de Ensayos de Laboratorio: tablas resumen y fichas de
ensayos
INTEGRACIÓN EN EL PERFIL LONGITUDINAL DEL TÚNEL
8. Gestión de la información del sondeo (2)Documento de Síntesis de Sondeo
9. Otros sistemas de perforaciónPERFORACIÓN A DESTRUCTIVO• Rotopercusión a circulación inversa: todo o parte de sondeo (sondas mixtas)
• Rotación a circulación directa (tricono). Lodos. Diagrafías
9.Sondeos inclinados y sondeos horizontales
• Sondeos inclinados u horizontales “convencionales”
• Sondeos dirigidos mediante turbina en cabeza
10. Miscelánea (1)RENDIMIENTOS: TERRENO, EQUIPO, LOGÍSTICA, CLIMA, SONDISTAS...
10. Miscelánea (2)
CONCEPTOS BÁSICOS A PRESUPUESTAR PARA UNA CAMPAÑA DE INVESTIGACIÓN;
• Dirección y coordinación• Proyecto constructivo. Gestión de Permisos• Campaña perforación sondeos s.s.:perforación, accesos y emplazamientos,
• Campaña perforación sondeos s.s.:perforación, accesos y emplazamientos, restauración, almacén de testigos, testificación, seguimiento y control, etc.
• Ensayos in situ: diagrafías, dilatómetros,etc.• Ensayos de Laboratorio• Integración: elaboración de documentos e informes.
10. Miscelánea (3)Campaña de perforación sondeos
CONTRATACIÓN DE SONDEOS PROFUNDOS
• Precios unitarios:– Puesta en obra y retirada– Emplazamiento en cada sondeo– Emplazamiento en cada sondeo– Precio del m. l. de perforación por terreno/profundidad/sistema, etc– Precio de suministro de agua– Precio de suministros diversos: cajas portatestigos, piezómetros,etc.– Precio de actividades; entubaciones, cementaciones, ayuda a ensayos– Precio de parada del equipo por causas ajenas al contratista– Precio del material perdido en el sondeo– Conceptos varios: ensanches, medida orientación, gestión residuos, etc
• Presupuesto Global: aplicación P.U. a las unidades previstas
ELABORACIÓN DEL PROYECTO CONSTRUCTIVO
Proyecto constructivo : imprescindible desde un punto de vista tanto técnico como económico y legal.
Las obras de sondeos están sujetas al Reglamento General de Normas Básicas de Seguridad Minera.
Requieren el nombramiento de un Director Facultativo, que es el responsable legal de la obra en fase de ejecución.
El contenido habitual de un proyecto de estas características es el siguiente:1. MEMORIA
Antecedentes y objeto del proyecto.Síntesis geológica.
§ Características constructivas del sondeo.§ Sistemas y equipos de perforación.§ Medidas de seguridad.§ Medidas de protección del medioambiente.§ Legislación Aplicable.
2. PLANOS
PLIEGO DE CONDICIONESCondiciones Generales.
Esquema constructivo del sondeo.
Descripción de las obras e instalaciones.
Condiciones de ejecución.
Condiciones de los suministros y materiales.
Medición y abono de las instalaciones.2. PLANOSPlano de situación del pozo o sondeo.
§ Corte litológico y estratigráfico previsto.§ Esquema constructivo del sondeo.
Medición y abono de las instalaciones.
Plazo de ejecución y desarrollo de actividades.
Calificación técnica y administrativa exigible a la empresa
Gestión y tramitación de permisos.
PRESUPUESTOMediciones.
Cuadro de precios unitarios.
Presupuestos parciales.
Presupuesto general.
ANEXOSNombramiento del Director Facultativo.
Características técnicas de los equipos de perforación.
Documento de Seguridad y Salud.
PROTECCIÓN AMBIENTAL
Evitar cualquier tipo de deterioro sobre el entorno para el cumplimiento a la legislación vigente y evitar sanciones económicas . Buena imagen corporativa.
• Deseable que las empresas tengan implantado en su organización un Sistema de Gestión Medioambiental, certificado acorde con la normativa ISO 14.001, y los sistemas de Aseguramiento de la Calidad y de Prevención de Riesgos Laborales. El conjunto de estos tres sistemas se planifica y controla de forma integral en lo que se denomina Sistema Integrado de Gestión (SIG).
• Importancia de adoptar una serie de medidas preventivas, como instalación de contenedores de residuos, bandejas metálicas, etc.
• Evitar causar daños al medio ambiente durante la realización de accesos, emplazamientos y balsas.• Evitar causar daños al medio ambiente durante la realización de accesos, emplazamientos y balsas.
• Finalizada la obra, retirar todos los residuos generados, de forma separada.
• Suelen generarse tres tipos de residuos: residuos asimilables a urbanos, residuos inertes y residuos peligrosos.
– Urbanos: papel, cartón, envases
– Residuos inertes, como los lodos de perforación, la chatarra y los neumáticos.
– Residuos peligrosos, como son los aceites usados, las baterías, envases y materiales contaminados, filtros.
• Finalizar con la adecuada restauración de los accesos, emplazamientos y balsas de lodos.
FIN DEL SONDEO
MASTER EN TÚNELES Y OBRAS SUBTERRÁNEAS
SONDEOSSONDEOS(3)(3)
Mariano Álvaro LópezCompañía General de Ingeniería y Sondeos, S.A.
Febrero 2013
SONDEOSSONDEOS(3)(3)
PROBLEMÁTICA DE LA EJECUCIÓN DE SONDEOS
Problemática del terrenoProblemática del terreno
Problemática de la perforación
EL TERRENO Y LA PERFORACIÓN
EL TERRENO
ITIPO DE ROCA(LITOLOGÍA)(
•Dureza•Abrasividad
LA SONDA•Sistema•Tipo• Potencia, etc
EL EQUIPO DE PERFORACIÓN
IESTRUCTURA DE LA ROCA•Anisotropía•Orientación•Anisotropía•Orientación•Densidad frecuencia de lafracturación
IAGUA•Presencia/ausencia•Comportamiento
HHOMEGENEIDAD
ÚTILES DE PERFORACIÓN•Coronas, baterías•Varillaje, tuberías• Lodos, bombas, etc
PERSONAL•Técnicos: prognosis y control•Encargado, sondistas y ayudante• Experiencia y motivación
PROBLEMÁTICA DEL TERRENO (1)
SUELOS y rocas meteorizadas– Superficiales– Escasa incidencia
TIPOS DE TERRENO
ROCAS: propiedades» Homogeneidad» Perforabilidad (dureza,resistencia,abrasividad)
AGUA Y GASES
PROBLEMÁTICA DEL TERRENO (2)PERFORACIÓN DE ROCAS DURAS
Granitos,gabros,basaltos,neises,cuarcitas,mármoles,calizas,dolomías,anhidritasPROPIEDADES
– Resistencia (RCS). Alta-media. Comportamiento frágil– Dureza (minerales). Alta-media– Abrasividad (Q). Desgaste. Variable-alta– Fracturación del macizo: densidad y orientación
PROBLEMAS– Consumo de coronas. Rendimiento/recuperación bajos– Consumo de coronas. Rendimiento/recuperación bajos– Perdida de agua: “agarres”, rotura de varillaje– Acuñamientos por fracturación. Baja recuperación
SOLUCIONES– Elección herramientas de corte. Batería doble/triple– Empleo lodos de perforación adecuados– Revestimiento de tramos con pérdidas o inestabilidades– Cementaciones y reperforaciones– Desviaciones del sondeo
PROBLEMÁTICA DEL TERRENO (3)PERFORACIÓN DE ROCAS BLANDAS
Margas, argilitas, pizarras, yesos, areniscas, rocas de falla, etcPROPIEDADES
– Resistencia (RCS). Media-baja. Comportamiento dúctil/plástico– Dureza (minerales). Media-baja– Abrasividad (Q). Desgaste Variable. Menor– Fracturación del macizo: tiene menor incidencia
PROBLEMAS– Menor sensibilidad a la pérdida de agua (excepto fallas).Cortes
de circulación– Menor sensibilidad a la pérdida de agua (excepto fallas).Cortes
de circulación– Atrapamientos del tren de perforación por fluencia, expansividad, – Inestabilidad general de las paredes del sondeo– Dificultades para ensayos in-situ. Pérdidas del revestimiento
SOLUCIONES– Importancia de la circulación permanente del fluido (evacuación)– Control de estabilidad con lodos de perforación adecuados– Revestimiento de tramos con pérdidas o inestabilidades– Repaso y maniobras de limpieza reiteradas
PROBLEMÁTICA DEL TERRENO (4)PERFORACIÓN CON CAVIDADES Y EN ROCAS SALINAS
CAVIDADES– Rocas solubles. Calizas y yesos (KARST: fisuras a cuevas). Sales– Problemas:
• Pérdida de agua: bajo rendimiento, vibraciones, roturas, sobrecostes• Huecos: desviación, pérdidas de revestimiento o varillaje• Desviación del sondeo
– Soluciones:• Previsión del diseño telescópico• Previsión del diseño telescópico• Revestimientos• Abandono
ROCAS SALINAS– Rocas muy solubles: halita, carnalita,silvinita (Triásico-Terciario)– Problemas:
• Muy perforables: rendimientos altos• Pérdidas de recuperación: disolución del testigo• Existencia o creación de cavidades
– Soluciones: Prevención, empleo de lodo salino (salmuera) y control
PERFORACIÓN EN UNA FORMACIÓN SALINA CON CAVIDADESSONDEO SIERRA CABALLERA SP-3 ESQUEMA ANTES DEL COLAPSO DESPUÉS DEL COLAPSO
Perforación Tubería Perforación Tubería
0m 0m
11,70 a 13,70 cueva 11,70 a 13,70 cueva14 131T6 143X134 ensanche 14 131T6 143X134
50m 50m
100m 100m
114,1 116T6 128X119 ensanche 114,1 116T6 128X119
MARGAS Y CALIZAS MARGAS Y CALIZAS
150m 150m156,2 116T6 113X104 156,2 116T6 113X104
200m 200m
HQ HQ HQ HQ
250 250
MARGAS CON YESO Y SAL MARGAS CON YESO Y SAL
300 300
350 350
371,55 SAL 371,55 SAL
400 POSIBLE 400 POSIBLE
CUEVA CUEVA
435,1 NQ NQ 435,1 NQ NQ
BQ450 450
CAVERNA CAVERNA
500 500 497,00
442,5 442,90 m colapsa la base del sondeo. La tubería de NQ cae libremente 54 m.
332,50 A 367,50 Materiales muy fracturados
Rompe una varilla a 394,95 m. se tiene que entubar con NQ.
442,90 m colapsa el fondo del sondeo la tubería de NQ cae libremente 54 m.
395,20 a 415,50 BAJA RECUPERACIÓN (POSIBLE HUECO)
La tubería de NQ cae otro metro al día siguiente durante operaciones de pesca
395,20 a 415,50 BAJA RECUPERACIÓN (POSIBLE HUECO)
PROBLEMÁTICA DEL TERRENO (5)EL AGUA EN EL TERRENO.
Terreno: – Zona no saturada– Zona satuarada: acuíferos libres y confinados
Importancia del agua:– Modelización del macizo rocoso– Afección: agua-túnel / túnel-acuíferos– Control del agua; – Control del agua;
• Durante la perforación: mediciones niveles, quimismo, tª, etc• Después: instrumentación: redes piezométricas
Problemática en la perforación:– Pérdidas de agua: costes, dificultades en la perforación– Afluencia-Surgencia: acuíferos confinados.
• Medición de caudal y presión• Control. Cabeza de pozo. Lodos. Cementaciones. Revestimientos• Abandono. Cementación de sellado. Productos y bombas
DISEÑO DE SONDEO PIEZOMÉTRICOSONDEO PIEZOMÉTRICO VERTICAL
150 metros
Perforación Tubería
0m
131 128X119 Cementación 5-10 m
PQ
(122 mm) 113X104 Cementación
ó
50m 116 50-60 m
compactonic
gravilla
Margas Achiques
cemento
100m HQ (101) Ensayos Lugeon
Control niveles. Achiques
Piezómetros CV
Areniscas y/o conglomerados oo Túneles
150m gravilla 150 m
AGUA SURGENTE EN SONDEO
Sondeo surgente
SONDEO CON AGUA SURGENTECOMPAÑÍA GENERAL DE SONDEOS CGS, S.A.
TÚNEL DE LOJA ESQUEMA DEL SONDEO HIDROGEOLÓGICO SPCT-12
Perforación Tubería Profundidad Fecha Caudal estimado
0m 0,00 09.03.07
Odex 143X134
Rotopercusión Calizas karstif.
6 1/2" 128X119 Cementación ( 20 sacos de cemento)
40 m.
50m50m Arcillas grises 50,90
Testigo 128X119 Margas
50,90 13.03.07
116 T Yesos
(Perf. 116T6+Reperf.-Entubación)
84 m. 87,10
Testigo Conglom.-calcarenita Agua surgente 90,00 15.03.07 0,5 l/s
116 T lumaquelas 88-90 m 1 kg/cm2
100m
113X104 Areniscas 104,40 19.03.07 ligera fluencia
Niveles arcillosos nivel a -1,60
y limosos 115,10 19.03.07 nivel a -1,70
122,70 124,00 23.03.07
Arcillas verdes y negras Agua surgente
Testigo Areniscas Posición aprox.túnel Agua en 124 20 l/m
101 T6 / HQ
143,00 26.03.07 2,5l/s - 5,6 l/s
150m Areniscas y 148,80 27.03.07 7,4 a 13,5 l/s
margas oscuras 155,00 155,00 28.03.07 17 l/s
Fin a 155 m. (8 kg./cm2)
180m
o
PROBLEMÁTICA DEL TERRENO (6)GASES
Su aparición no es frecuente: » Tipo terreno» Profundidad de los sondeos» Metano (CH4), grisú
• Indicios:• TESTIGOS• POZO• POZO• LODOS
• Riesgos:• Erupción• Explosivisad
• Control• Lodos pesados• Cabeza de pozo (BOP)• Caracterización: toma de muestras, analítica, etc
PROBLEMÁTICA DE LA PERFORACIÓN (1)
SISTEMAS. GEOMETRÍA
SISTEMA DE PERFORACIÓN:• ROTACIÓN CON EXTRACCIÓN DE TESTIGO CONTÍNUO• CONVENCIONAL vs.WIRE-LINE (100 mts.)
HERRAMIENTAS DE CORTE Y DE RECUPERACIÓN:HERRAMIENTAS DE CORTE Y DE RECUPERACIÓN:• CORONAS (diamente/widia) Y BATERÍAS (sencillas, dobles, triples)• TIPO DE TERRENO
PROGNOSIS PREVIA: diseño (objetivos, terreno, profundidades)• DIÁMETROS DE PERFORACIÓN. Requisitos mínimos• DIÁMETROS DE ENTUBACIONES AUXILIARES• TIPOS DE LODOS: composición, caudales, bombas, balsas• GEOMETRÍA TELESCÓPICA DEL SONDEO
SISTEMAS Y GEOMETRÍA
DISEÑO DE UN SONDEO MIXTO
PROFUNDIDAD SISTEMA DE PERFORACIÓNDIAMETRO DE PERFORACIÓN TUBERÍA AUXILIAR
0 m.
8 1/2"-9"
200 m.
6 1/4"
PERFORACIÓ
NA
CIR
CULA
CIÓ
NDIR
ECTA
CON
TRIC
ONO
2ª T
estificac
ión ge
ofísica / 1ªT
estificac
ión ge
ofísica
TUBERÍA
ROSCADA H
W Ó
113
x104
mm.
T
UBERÍA
SOLD
ADA D
E 190
x180
mm.
400 m.
HQ/NQ
575 m.
MACIZO ROCOSO: Formación San Emiliano (Carbonífero):Pizarras dominantes con elevado grado de tectonización.Alta plasticidad,baja cohesión.
PERFORACIÓ
NA
TESTIG
OCONTIN
UO
(aux
iliad
o co
n trico
no de 4")
TUBERÍA
ROSCADA H
W Ó
113
x104
mm.
PROBLEMÁTICA DE LA PERFORACIÓN (2)
COMPOSICIÓN: agua, bentonita, polímeros (salmueras, barita, etc...)Control de propiedades: densidad, viscosidad, composición, pH …
MECANISMO: Circuito de circulación: bombas, balsas, desarenadores, etc.
FUNCIONES:
LODOS DE PERFORACIÓN
FUNCIONES:– refrigerar la corona– evacuar los detritus– sostener las paredes del sondeo (presión/cake)
PROBLEMAS:– Composición,caudal o circuito inadecuados– Control (decantación, propiedades).– Gestión mediambiental de lodos
LODOS DE PERFORACIÓNBentonita
Acopios de sal gema y bentonita
PROBLEMÁTICA DE LA PERFORACIÓN (3)
CEMENTACIONES
TUBERÍAS DE REVESTIMIENTOEvitar pérdidas de agua o lodos. Inyección con bomba a través de la tubería auxiliar y retorno por anular. Tiempos de fraguado
TRAMOS DEL SONDEOPara estabilizar el sondeo, evitar pérdidas de lodos, etc. Reperforación Para estabilizar el sondeo, evitar pérdidas de lodos, etc. Reperforación posterior
FINAL, DE TODO EL SONDEOEvitar la conexión de acuíferos, el acceso de agua al futuro túnel, etc.
PRODUCTOSCemento convencional, de fraguado rápido, sulforresistente, yeso…
PROBLEMÁTICA DE LA PERFORACIÓN (4)
DESVIACIÓN: CONTROL Y SISTEMAS
DESVIACIÓN: Sondeos verticales, inclinados y desviadosDesviación espontánea e inducida
DESVIACIÓN ESPONTÁNEA• Pautas y magnitudes. • Pautas y magnitudes. • Sistemas de medición: fotográficos, giróscopos, diagrafías• Correcciones
DESVIACIÓN INDUCIDA- Causas: problemas de perforación, plumas- Métodos: cuñas de desviación, perforación dirigida
PROBLEMÁTICA DE LA PERFORACIÓN (5)
ATRAPAMIENTOS. ROTURAS
ATRAPAMIETOS (AGARRES). ROTURAS DEL VARILLAJE
Causas: pérdidas de circulación, acuñamientos, rotura del varillaje, etc
ACTUACIONES• Corte y recuperación de la sarta de perforación y/tuberías de • Corte y recuperación de la sarta de perforación y/tuberías de revestimiento (cortadores)
• “Pesca”. Materiales (campanas, machos) y procedimiento• Wash-over para la recuperación de varillaje y batería perdida• Fresado de batería y corona agarrada (material perdido) Reducción de diámetro.
• Cementación o colocación de cuña y desviación del sondeo. Reducción de diámetro
• Repetición del sondeo
PROBLEMÁTICA DE LA EJECUCIÓN DE SONDEOS