Procedimiento Técnico de Trabajo_rev2
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Mayo 2015
PROCEDIMIENTO TÉCNICO DE TRABAJO
PERFORACIÓN RC
Versión 01
Mayo 2015 INTRODUCCIÓN Para mejorar la calidad en la obtención de la información y realizar una buena supervisión en campo, se ha elaborado procedimientos de las actividades de la perforación con aire comprimido, en la que primeramente se realiza la perforación de un pozo piloto 4.5”, seguidamente el ensanchado del mismo y finalmente su habilitación correspondiente con PVC. La perforación con circulación inversa emplea martillo de fondo (perfora por golpe y rotación) o tricono (perfora por rotación). Este método se caracteriza porque la muestra obtenida es un detritus del material perforado, se emplea como fluido de perforación el aire y el agua. Esta técnica nos permite perforar en diámetros de 4 ¼” hasta 40” y alcanzar una profundidad máxima de 450 m. Para poder perforar con este método se necesita una presión de aire muy elevada, para aumentar la productividad y poder perforar pozos más profundos es necesario usar compresoras auxiliares y boosters de presión los que aumentarán la presión del aire a 100 bares, produciendo un mejor avance. Las principales ventajas de este método son: determinar la profundidad de donde proviene la muestra y permite determinar caudales y química del agua subterránea a diferentes profundidades. En general, este método nos permite realizar pruebas hidráulicas (air lift) para determinar sus parámetros fisicoquímicos del agua (pH, T °C, EC, etc), también podremos instalar varios piezómetros en el mismo pozo (piezómetro multinivel) y pozos de bombeo. El presente documento detalla cada uno de los procedimientos de las actividades siguientes:
Supervisión de perforación RC. Muestreo y logueo geológico de detritos. Supervisión de pruebas de Airlift. Supervisión de habilitación con PVC. Supervisión de pruebas de bombeo.
Versión 01
Mayo 2015 Tipo de máquinas: Típicamente los tipos de máquinas que suelen realizar estos trabajos son: Foremost DR-24 (tipo Barber) Schramm Foremost W750 (tipo Vuggy) Foto N°01: DR-24_Tipo Barber.
Foto N°02: Schramm
Foto N°03: W750 (tipo Vuggy)
Versión 01
Mayo 2015 Equipos y Materiales
02 Coladores metálicos. 02 Jarras de 1 Litros. 02 Baldes graduados de 20 litros. 02 pH metros. 02 Conductivimetros (alta y baja EC). Soluciones calibradoras de pH y EC. 05 Vasos con tapa. 01 Galón agua destilada. 01 Pipeta. Cajas porta detritos.
Versión 01
01 Cronómetro. 01 Pozómetro. 01 Water level meter. 01 Rayador de dureza. 01 Lápiz magnético. 01 Lupa de aumento 20x. 01 Libreta de campo Geological Fild Book Nº 540F. Formatos de logueo hidrogeológico Lápiz y colores.
SUPERVISIÓN DE PERFORACIÓN RC Antes de iniciar la perforación se verificará conjuntamente con el coordinador de perforación, la ubicación del punto, tamaño de plataforma (25mx25m), del mismo modo que las condiciones de la plataforma y el área de trabajo cuenten con accesos y salidas libre de obstáculos, una vez la máquina en campo y haber terminado la estandarización de plataforma se debe verificar estado de equipos y herramientas (llaves, acoples, mangueras, etc.) y stock de materiales (tubería, brocas, martillos, etc.) para no tener retrasos en el avance de perforación, culminado esta tarea el Supervisor de turno deberá dar a conocer los objetos del trabajo a realizar y dará la orden para iniciar los trabajos de perforación. Durante esta actividad debemos registrar lo siguiente: Realizar la recuperación de detritos en seco y lavado cada 2 metros de avance, los mismos que deberán ser colocados en una caja porta detritus debidamente codificada. El muestreo de detritos debe ser el producto de un cuarteo. La hora de inicio y hora de término de cada corrida. Esto permitirá identificar primero la dureza de la roca y segundo zonas de mayor y menor velocidad de avance y estimar la duración total de la perforación. El tipo y características de la herramienta que se está empleando (martillo de fondo o tricono), los cambios de herramienta que se hagan, la profundidad del caising, tiempos en que la perforación se detiene por problemas técnicos de la máquina de perforación y tiempos de cambio de tubería de perforación. Generalmente se perfora con martillo de fondo para tener un elevado rendimiento, si las condiciones geológicas (roca muy fracturada, fallas, elevada presencia de agua, flujo artesiano, etc.) dificultan el avance con martillo se cambiará el martillo por tricono o se disminuirá el diámetro de perforación. Si no se realizan estas maniobras se correrá el riesgo de que el martillo o tricono queden atrapados al fondo del pozo, el cual podría ocasionar el abandono del mismo. Esta decisión deberá ser tomada por el personal de SMCV. Observar en que momento cambia el color del polvo, indicativo de cambio de litología. Observar en qué momento deja de salir polvo de la perforación, pues esto indicaría humedad y por lo tanto posiblemente indique el inicio de la zona saturada (nivel freático). La profundidad en la que cambia el color del agua de retorno, este es un indicativo de cambio litológico. Medir el nivel piezométrico en la perforación al inicio de cada turno de perforación, verificando que estamos midiendo un nivel estable y no variable de agua. Esto con la finalidad de determinar si se tendrían gradientes ascendentes o descendentes en el punto de perforación. Medir el caudal y los parámetros fisicoquímicos de campo (conductividad eléctrica, pH y temperatura) cada 2 metros de avance de perforación. La profundidad a la cual ocurren descensos bruscos en la tubería de perforación (podrían indicar presencia de cavidades cársticas). Este método tiene una velocidad de avance alto, por esto debemos estar muy atentos a la perforación para darnos cuenta de los cambios que se producen por la litología como fallas, contactos, discontinuidades, vacíos, etc. El perforista debe comunicar al supervisor de los cambios y/o problemas que pudiera detectar.
Nota: Durante las maniobras de tuberías y operación de la máquina de perforación, el personal de MWH Perú S.A., se ubicará a una distancia prudencial > 10 m; de esta manera podrá estar atento a cualquier peligro. MUESTREO Y LOGUEO GEOLÓGICO DE DETRITOS Para esta actividad el supervisor deberá coordinar con el encargado del muestreo el método de recuperación y cuarteo de detritos, del mismo modo el área disponible la misma que no debe presentar irregularidades y obstáculos, de otra forma se debe contar con geomembrana o bandejas para la colocación de detritos y evitar la contaminación de muestra. Con este método de perforación obtenemos un material triturado (detritus de roca). Para esta tarea debemos tener en campo un formato especial impreso donde llenaremos todas las características del pozo perforado Durante esta actividad debemos registrar lo siguiente: Colocar un balde bajo el ciclón, de tal manera que se obtengan muestras continuas durante 2m de perforación, ir introduciendo el colador cada cierto período de tiempo para ir realizando el logueo geológico del material perforado. Luego de 2m de perforación sacar el balde con muestra y colocar otro vacío. De esta manera no se perderá muestra mientras se trabaja con la muestra del primer balde. Del balde con detritus, colocar la muestra en la geomembrana o bandeja del cual se extrae sólo la muestra representativa y se almacenan en el chip tray. Para cada perforación necesitaremos dos tipos de muestras; uno en estado natural tal como sale del ciclón y otra muestra lavada para poder identificar con mayor claridad el tipo de litología que presenta el taladro, indicando la profundidad a la que se encuentra. Es muy importante tomar una fotografía adecuada que represente lo mejor posible las características de la roca, teniendo en cuenta el tamaño del detritus, algún tipo de oxidación presente, para luego enviarlas al Project Manager y discutir sobre el diseño de pozo. Las fotos deben ser tomadas lo más frontal posible, a la luz del día, sin sombras y con alta resolución, colocando los dos tipos de muestras (natural y lavada) en forma paralela para tener un comparativo de toda la perforación. Foto N°04: Muestreo y recuperación de detritos.
Código del sondaje, orientación, inclinación, fecha de inicio y fin, perforistas, ayudantes. Número de corridas, longitud de las corridas (generalmente el muestreo se realizara cada 2m), número de caja. Si el detritus obtenido presenta una granulometría uniforme, quiere decir que la formación es maciza; si el detritus presenta una granulometría poco uniforme (clastos grandes), estaremos perforando una formación fracturada o una zona aluvial, fluvial y glaciofluvial. Textura, Formas de partículas (Sólo para arena y materiales más gruesos). Otros componentes (Ejemplo: Raíces, componentes orgánicos). Consistencia o densidad. Contenido de agua. Estructura (fallas, discontinuidades, contactos, etc). Grado de meteorización.
Grado de alteración - mineralización (óxidos, sulfuros, sulfatos, silicatos, carbonatos, etc). Color. Olor (si es aplicable). Origen Probable. Nota: Durante las maniobras muestreo de detritos, el personal de MWH Perú S.A., se ubicará a una distancia prudencial de la manguera de retorno de detritos. SUPERVISIÓN DE PRUEBAS AIRLIFT Esta actividad tiene como objetivo inyectar aire al pozo con el fin de expulsar a superficie el agua que ingresa al pozo proveniente del acuífero. El agua expulsada es canalizada a través de una tubería de descarga (ciclón), el cual permite medir el caudal de la formación geológica. El caudal obtenido es referencial, debido a que parte del aire inyectado se pierde en la formación geológica. De forma paralela debemos medir los parámetros fisicoquímicos del agua (pH, temperatura (TºC), conductividad eléctrica (uS/cm – mS/cm) y potencial Redox (ORP)). El airlift se realiza cada tubería de perforación una vez que la perforación se encuentre en medio saturado. Durante esta actividad debemos registrar lo siguiente:
Una vez interceptado el nivel agua con la perforación, deberemos ir realizando pruebas de inyección de aire “Airlift” cada 6m con el fin de expulsar a superficie el agua que ingresa al pozo proveniente de la formación geológica. Para esto tenemos que informar al perforista que realizaremos una prueba con inyección de aire, para lo cual el perforista debe detener el avance de la perforación y solo inyectar aire. Al finalizar cada corrida de 6m, el perforista medirá el nivel del agua bajando el water level “sonda” por dentro de las barras de perforación. El perforista deberá levantar la tubería a 3 m. del fondo y luego deberá inyectar aire en forma continua a determinada presión y de manera constante, una vez iniciada la inyección de aire se anotará la presión de aire que se está aplicando, la hora, minuto y segundo a la que se inicia la inyección de aire. El Hidrogeólogo con ayuda de un auxiliar de perforación, medirá los caudales (usando un balde de 20 litros y un cronómetro) con tiempos logarítmicos hasta estar seguros que el caudal es constante (la prueba puede variar de 20 minutos a una hora, esto dependerá del acuífero). Después de tener el caudal constante, se tomará una muestra de agua; con la jarra de 1 litro y se medirán los parámetros fisicoquímicos del agua (pH, temperatura (T ºC), conductividad eléctrica EC (uS/cm – mS/cm), potencial Redox (ORP). También, se registra el color y olor del agua y la presencia o no de sedimentos o material fino. Una vez medido el caudal y los parámetros fisicoquímicos del agua, se indicará al perforista de SMCV que culmine con la inyección de aire, se anota la hora, minuto y segundo en la que se deja de inyectar aire, para proceder con la prueba de recuperación de agua.
Una vez finalizada la inyección de aire, se solicitará al perforista desconectar la tubería de perforación en la parte de la mesa rotaria y apagar la máquina, la recuperación del nivel de agua en la perforación se medirá en tiempos logarítmicos. La recopilación de los datos de nivel de agua se hará logarítmicamente con la siguiente periodicidad. Nota: En esta tarea es importante verificar que todas las conexiones y mangueras cuenten con sus lazos de seguridad.
Tabla N°01: Intervalo de tiempo en medición de nivel de agua durante una prueba Airlift Intervalo de Periodicidad de medición de nivel Tiempo de agua 0 – 2 minutos Cada 15 segundos 2 – 5 minutos Cada 30 segundos 2 – 20 minutos Cada 01 minutos 20 – 50 Cada 02 minutos minutos 50 – 100 Cada 05 minutos minutos 100 – 200 Cada 10 minutos minutos 200 – 500 Cada 20 minutos minutos ˃500 minutos Cada 30 minutos Medición de parámetros fisicoquímicos y caudal de agua de formación. Esta tarea estará a cargo del hidrogeólogo, quién será el supervisor de campo. Durante esta actividad debemos registrar lo siguiente: Antes de empezar con la tarea, se deberá realizarse una verificación y control de los equipos usados de acuerdo a las instrucciones. Cada 2m de perforación, medir el caudal que sale por el ciclón utilizando un balde graduado de 20 litros y un cronómetro, repetir el proceso 03 veces para obtener el promedio. Con la jarra de 1 litro tomar un poco de agua del balde y medir los siguientes parámetros: pH, conductividad eléctrica (EC), Potencial Redox (ORP) y Temperatura. Se procederá a la calibración y ajuste de los instrumentos de pH, conductividad, con las soluciones buffer de acuerdo al manual del fabricante. Después de usar los instrumentos, ya habiendo concluido la medición, enjuagar los electrodos con agua destilada y guardarlos adecuadamente. La información recabada de la medición, deberá ser registrada en los formatos correspondientes.
Foto N° 04: Recipientes “vasos” con soluciones calibradoaras de pH y EC.
Nota: Las soluciones calibradoras usadas para la calibración podrá ser reutilizada máximo 3 veces o a criterio del Hidrogeólogo. SUPERVISIÓN DE HABILITACIÓN CON PVC Durante esta actividad debemos registrar lo siguiente: Medir la longitud de la tubería PVC y el diámetro externo e interno del mismo. Medir el fondo del taladro con un cable de acero galvanizado unido a un peso (Pozómetro), el mismo que debe estar debidamente metrado. Lavar el pozo con agua propia del acuífero para levantar los detritos y materiales finos (arcillas y limos) que pudieran haber quedado en el fondo del sondaje. Realizará un control de calidad de los materiales verificando que las tuberías de PVC (ranurado y ciego) estén en perfecto estado (hilos de las roscas, jebe de adherencia, etc.), las tuberías que se encuentren deteriorados y/o en mal estado serán retirados de la plataforma de perforación para luego ser devuelto a SMCV. Enumerar la tubería (ranurada y lisa) que se instalarán en el taladro con un plumón de manera correlativa, esto es con la finalidad de tener un mejor control de las tuberías que están ingresando al sondaje y evitar equivocaciones al momento de llevar la numeración en forma mental. Verificar la mordaza de soporte de la tubería PVC (que tenga un buen ajuste del elemento). Se recomienda para pozos profundos contar con doble mordazas. Al momento de bajar la tubería PVC en el taladro, se recomienda verificar el acople de izaje (objeto metálico que se utiliza para bajar la tubería de PVC al fondo del taladro, el cual va conectado al cable wireline), debido a que la tubería podría desembonarse de la reducción generando la caída del mismo al fondo del taladro. Bajar primeramente la tubería ranurada con “la punta de lápiz”, además se empalmará de tubería ciega hasta la superficie, la tubería ranurada deberá estar por debajo del nivel del agua y en zona que evidencie buena carga hidráulica.
Controlará que se tenga especial cuidado al momento de enroscar y bajar las tuberías de PVC a la profundidad del taladro según el diseño realizado previamente, debido a que podría romperse los hilos de las tubería y este podría soltarse, generando la caída de los tubos al fondo del taladro. Una vez finalizada la instalación de la tubería de PVC de 6”, se procederá bajar dos líneas de tubería de PVC de 1” bajo el mismo procedimiento anterior a este ítem y de acuerdo al diseño previo, estas 2 líneas servirán para: medir el nivel de agua con ayuda de un wáter level y la segunda que servirá para la instalación de un level logger. Verificar que las líneas de PVC deben de estar lo más vertical posible, para ello se recomienda usar centralizadores (de ser posible) o simplemente tensar y/o levantar unos centímetros el PVC. Verificar la verticalidad de la tubería, para ello deberá revisarse pasando una pieza de revestimiento liso de 3m de longitud con un diámetro de 8.9cm (3 ½”) a través de la longitud total de la tubería PVC de 6”. Si el revestimiento liso pasa libremente por todo el PVC de 6” se procederá a echar el canto rodado. Una vez instalado el pozo, se procederá a echar por el espacio anular material filtrante (grava de sílice de 3-5 mm de diámetro) hasta cubrir un metro por encima de la tubería ranurada. Se recomienda que el personal de SMCV que realiza esta tarea lave el material (grava), para separar las partículas finas del canto rodado con la finalidad de tener menor exposición frente al polvo generado en la manipulación e inhalación del mismo. Finalizado la inyección de grava (canto rodado), realizar ensayos de bombeo con la finalidad de que se reacomoden las partículas de canto rodado. Se instalará una tubería tremie (tubería metálica auxiliar diámetro AQ) hasta un metro por encima de la zona de material filtrante para luego proceder con la instalación de bentonita granular de 3/8”. Luego se procederá a colocar un sello en el taladro que está compuesto por bentonita granular de 3/8” (como mínimo se requiere 2m de sello), este proceso de sellado deberá ser muy lento, se tendrá especial cuidado con la bentonita debido a que reacciona al estar en contacto con el agua generando su hinchamiento y puede generar una obstrucción a cualquier profundidad de la tubería tremie; este proceso generaría demoras en la instalación del pozo. Se deberá medir constantemente el fondo del taladro para cumplir con el diseño del pozo. Al concluir la instalación del pozo se terminará con el llenado manual de una mezcla de cemento y bentonita en polvo por el espacio anular después del sello de bentonita granular 3/8”, (conocido como Grouting cuya relación se presenta con 24 litros de agua, 1 bolsa de cemento, 900 gramos de bentonita y 0.5 litros de acelerante por cada bolsa de cemento), este proceso de llenado se ejecutará hasta llegar hasta la superficie Es muy importante tener en cuenta la profundidad del casing (tubería protectora) durante la instalación del pozo, el cual el perforista deberá dar esta información al supervisor. De acuerdo a como se vaya agregando los materiales como grava y bentonita de 3/8”, se retirará progresivamente el casing para evitar rellenar el espacio anular (espacio entre el pozo y casing), si ocurriese el llenado del espacio anular con los materiales mencionados, tendremos complicación en la instalación hasta una posible pérdida total del sondaje, se deberán tomar acciones inmediatas como la inyección de agua a presiones moderadas a alta por la tubería tremie para poder limpiar y remover el material que causa la obstrucción en el espacio anular, en caso de que no funcionará este método se deberá dar media rotación y tratar de levantar el casing al mismo momento, realizarlo periódicamente por un determinado tiempo hasta que el material se suelte y libere el pozo del casing, en el caso extremo de que no funcione ninguno de los métodos mencionados anteriormente se deberá coordinar
inmediatamente con el supervisor y/o gerente de proyecto las acciones a tomar en campo frente a este tipo de situación. Anotar la cantidad de material (grava y bentonita) que se coloca en el sondaje durante la instalación del pozo, esto deberá ser llenado en el formato de inventario, con la finalidad de tener una mejor información de la cantidad de material que se está usando en la instalación de cada taladro. SUPERVISIÓN DE PRUEBAS DE BOMBEO Acciones Previas Debe asegurarse si el pozo fue desarrollado y que método. Medir el diámetro, profundidad del pozo. Recabar la información del tramo de rejilla, de ser posible tener el diseño completo del pozo. Verificar en el pozo de bombeo, pozos de observación tengan tuberías de 1” para el descenso del pozometro y diver durante la prueba. Medir todos los niveles de agua del pozo de bombeo, pozos de monitoreo o piezómetros antes de realizar la prueba Debe previamente establecerse el reservorio de almacenaje del agua de descarga durante la prueba, es decir planificar la disposición del agua para evitar que vuelva al acuífero. Instalar instrumentos, como transductores de presión (diver) para medir niveles automáticamente en los pozos seleccionados. Realizar una calibración de caudal en el pozo de bombeo: Comenzar a bombear el pozo para determinar los caudales durante la prueba de bombeo. Empezar con caudales bajos y gradualmente aumentar los caudales abriendo la válvula de control. Durante la calibración registrar los caudales y los niveles en el pozo de bombeo. En base de los resultados determinar los caudales para cada etapa en la prueba a caudal variable o la prueba a caudal constante según sea el caso. Al término de la prueba detener la bomba y dejar que el nivel se recupere antes de realizar la prueba. Prueba a Caudal Variable Esta prueba escalonada a caudal variable consiste en el bombeo en forma creciente guardando cierta relación entre ellos, de 3 a 5 regímenes de bombeo (de 90 a 120 minutos), debiéndose medir el caudal, los niveles dinámicos en función del tiempo en el pozo de bombeo y piezómetros de control (Tabla No. 01). Si es posible lograr la estabilización de niveles para cada uno de los caudales.
Al terminar la prueba, detener el bombeo medir los niveles y el tiempo hasta su recuperación del pozo y piezómetros de control. Prueba a Caudal Constante Con los resultados de la prueba escalonada se seleccionará el caudal constante, periodo aproximado de 72 horas continuas. Esta prueba se iniciará después de las recuperación del nivel de agua de la prueba a caudal variable, debiéndose medir el caudal y los niveles dinámicos en función del tiempo, en el pozo de bombeo y los piezómetros de control. Comienza la prueba a caudal constante y medir los niveles (en el pozo de bombeo y pozos de observación) y caudales según la frecuencia de medición según tabla No. 2 Durante la prueba medir parámetros químicos de cada pozo como pH, temperatura y conductividad en forma frecuente (cada 4 –5 horas) durante la prueba. En el caso que sea necesario, se deben tomar muestras de agua para análisis de iones y metales según el procedimiento de muestreo hidroquímico establecido. Después de la prueba, se debe detener la bomba y medir niveles de recuperación en los pozos de bombeo y en los pozos de observación, según la frecuencia en Tabla 2.
Tabla No 1: Tipo de prueba y frecuencia de medición, prueba a caudal variable
Tipo de prueba
Bombeo, caudal variable
T i p o d e p o z o P o z o b o m b e o
Frecuencia de medición (cada pozo)
Cada minuto (a 10 minutos) Cada dos minutos (10 a 30 minutos) Cada 5 minutos (30 a 60 minutos) Cada 10 minutos (1 hora a 2 horas)
Tipo de medición
Niveles de agua y caudales
Tabla No. 2: Tipo de prueba y frecuencia de medición, prueba a caudal constante
Tipo de pozo
Frecuencia de medición (cada pozo)
Tipo de medición
Bombe o constan te y Recupe ración
Pozo bom beo
Cada minuto (a 10 minutos) Cada 2 minutos (10 a 30 minutos) Cada 5 minutos (30 a 60 minutos) Cada 10 minutos (1 hora a 2 horas) Cada 20 minutos (2 a 4 horas) Cada una hora (4 a 24 horas) Cada dos horas (24 horas en adelante)
Niveles de agua y caudales
Bombe o constan te
Pozo bom beo
Cada 4-5 horas
pH, temperatura, conductividad, Eh
Tipo de prueba
Bombe o constan te
Bombe o constan te y Recupe ración
Pozo bom beo
Día 1 y Día 7
Pozo s de contr ol abier tos
Cada minuto (a 10 minutos) Cada 2 minutos (10 a 30 minutos) Cada 5 minutos (30 a 60 minutos) Cada 10 minutos (1 hora a 2 horas) Cada 20 minutos (2 a 4 horas) Cada una hora (4 a 24 horas) Cada dos horas (24 horas en adelante)
Colección de muestras de agua para análisis de iones: Ca, Mg, K, Na, HCO3, Cl, CO3, SO4 Y metales: Al, Ag, As, Ba, Be, Bo, Cd, CN (total), Co, Cu, Cr (Total), Cr+6, F, Fe (Total), Mg, Mn, Mo, N-NH4, NO3, NO2, Ni, Pb, Se, Vn
Niveles de agua
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