Propiedades de las rocas que afectan la perforación

Propiedades de las rocas que afectan la perforación Las principales propiedades físicas de las rocas que influyen en los mecanismos de penetración y consecuentemente en la elección del método de perforación son: Dureza. Resistencia. Elasticidad. Plasticidad. Abrasividad. Textura. Estructura. Dureza.- Se entiende por dureza la resistencia de una capa superficial a la penetración en ella de otro cuerpo mas duro. En una roca es función de la dureza y composición de los granos minerales constituyentes, de la porosidad de la roca, del grado de humedad ,etc. La dureza de las rocas es el principal tipo de resistencia a superar durante la perforación, pues cuando se logra la penetración el resto de las acciones se desarrollan mas fácilmente. Las rocas se clasifican en cuanto a su dureza por medio de la e scala de “Mohs”, en la que se valora la posibilidad de que un mineral pueda rayar a todos los que tienen un numero inferior al suyo. Escala de Mohs. - La escala de Mohs es una relación de diez materiales ordenados en función de su dureza, de menor a mayor. Se utiliza como referencia de la dureza de una sustancia. Fue propuesta por el geólogo Friedrich Mohs y se basa en el principio que una sustancia dura puede rayar a una sustancia mas blanda, pero no es posible lo contrario. - Mohs eligió diez minerales a los que le atribuyo un determinado grado de dureza en su escala empezando con el talco, que recibió el numero 1, y terminando con el diamante, al que asigno el número 10.

Tabla de valores de Mohs.

Dureza Mineral

Comentario

Composición Química.

1

Talco

Se puede rayar fácilmente con la uña

Mg3SiO10(OH)2.

2

Yeso

Se puede rayar con la uña con dificultad

CaSo4 2H2O

3

Calcita

Se puede rayar con una moneda de cobre

4

Fluorita Se puede rayar con un cuchillo de acero

CaCO3. CaF2 .

5

ApatitoSe puede rayar difícilmente con un cuchillo

Ca5(PO4)3(OH,Cl,F).

6

Ortoclasa Se puede rayar con una lija para acero

7

Cuarzo

Raya al vidrio

8

Topacio

Rayado por herramientas de carburo de wolframio Al2SiO4(OH-F)2

9

Corindón Rayado por herramientas de carburo de Silicio

Al2O3.

10

Diamante El mineral mas duro conocido, rayado solo por

C.

KAlSi3O8. SiO2.

otro diamante. Resistencia.-  Resistencia.-  Se llama resistencia mecánica de una roca a la propiedad de oponerse a su destrucción bajo una carga exterior, estática o dinámica. Las rocas oponen una resistencia máxima a la compresión, comúnmente, la resistencia a la tracción no pasa de un 10 a un 15% de la resistencia a la compresión. Esto se debe a la fragilidad f ragilidad de las rocas, a la gran cantidad de defectos locales e irregulares que presentan y a la pequeña cohesión entre las partículas constituyentes . Elasticidad.La mayoría mayoría de los minerales minerales constituyentes constituyentes de de las rocas tienen un comportamiento elastico-fragil, que obedece a la ley de Hooke, y se destruyen cuando las tensiones superan el limite de elasticidad. Según el carácter de deformación, en función de las tensiones provocadas para cargas estáticas se consideran tres grupos de rocas.- Elasto frágiles que obedecen a la Ley de Hooke. Ley de Hooke establece que el límite de la tensión elástica de un cuerpo es directamente proporcional a la fuerza. fuerza . En todos los cuerpos sólidos existen fuerzas contrarias de atracción y repulsión, pero entre las propiedades más importantes de los materiales están sus características elásticas . Si un cuerpo después de ser deformado por una fuerza, vuelve a su forma o tamaño original original cuando deja de actuar la fuerza fuerza deformadora se dice que es un cuerpo elástico . Las fuerzas elásticas reaccionan contra la fuerza deformadora para mantener

estable la estructura molecular del sólido. Ley de Hooke: “Cuando se trata de deformar un sólido, este se opone a la deformación, siempre que ésta no sea demasiado grande”.

Si el sólido se deforma mas allá de un cierto punto, el cuerpo no volverá a su tamaño o forma original, entonces se dice que ha adquirido una deformación permanente. Ley de Hooke Cuando una fuerza externa actúa sobre un material causa un esfuerzo o tensión en el interior del material que provoca la deformación del mismo. En muchos materiales, entre ellos los metales y los minerales, la deformación es directamente proporcional al esfuerzo. No obstante, si la fuerza externa supera un determinado valor, el material puede quedar deformado permanentemente, y la ley de Hooke ya no es válida. El máximo esfuerzo que un material puede soportar antes de quedar permanentemente deformado se denomina límite de elasticidad. Plasticidad.-  Plasticidad.-  En algunas rocas a la destrucción le precede una deformación plástica. Esta comienza en cuanto las tensiones de la roca superan superan el limite de elasticidad. elasticidad. En el caso de los cuerpos idealmente plásticos tal deformación se desarrolla con una tensión variable. Las rocas reales se deforman consolidándose al mismo tiempo, para el aumento de la deformación plástica es necesario incrementar el esfuerzo. La plasticidad depende de la composición mineral de las rocas y disminuye con el aumento del contenido de cuarzo , feldespato y otros minerales duros. Las arcillas húmedas y algunas rocas homogéneas poseen altas propiedades plásticas. La plasticidad de las rocas pétreas (granitos, esquistos cristalinos y areniscas) se manifiestan sobre todo a altas temperaturas. Abrasividad.- La abrasividad es la capacidad capacidad de las rocas de desgastar desgastar la superficie superficie de contacto de otro cuerpo mas duro, en el proceso de rozamiento durante el movimiento. Los factores que elevan la capacidad abrasiva de las rocas son las siguientes: Textura.- La textura de de una roca se refiere a la estructura de de los granos de minerales constituyentes de ésta. Se manifiesta a través del tamaño de los granos, la forma, porosidad, etc. Todos estos aspectos tienen una influencia significativa en el rendimiento de la perforación. Como los granos tienen forma lenticular, como en un esquisto, la perforación es mas difícil que cuando son redondos. Estructura.- Las propiedades estructurales de los macizos macizos rocosos , tales como esquistosidad, esquistosidad, planos de estratificación, juntas, diaclasas y fallas, así como el rumbo y el buzamiento de éstas afectan a la linealidad de los barrenos, a los rendimientos de perforación y a la estabilidad de las paredes de los taladros.

Fracturas.- Cualquier Fracturas.- Cualquier grieta en una roca sólida es una fractura. Fisuras.- Una Fisuras.- Una fractura extensa se llama fisura que puede llegar hacer un conducto que sirva para el paso de la lava, que formara un basalto de meseta o de soluciones que originarán vetas mineralizadas. Junturas.- Las Junturas.- Las fracturas a lo largo de los cuales no ha habido movimientos perceptibles y que ocurren en grupos paralelos se llaman juntas, en cualquier tipo de roca la junta se producen como estructuras secundarias por la fuerza de compresión, torsión y esfuerzo cortante. Fallas.-  Fallas.-  Cuando en las fracturas, fisuras o juntas se ha efectuado un desplazamiento apreciable, se llaman fallas. Diaclasas.Diaclasas.- Las diaclasas se pueden definir como planos divisorios o superficie que dividen las rocas y a lo largo de las cuales no hubo movimiento visible paralelo al plano o superficie.

Clasificación utilizada para estimar el Índice de dureza de la roca . Clasificación utilizada para estimar el Índice de dureza de la roca. a.- Muy dura: El martillo produce solamente astillados de la muestra. Sonido metálico del golpe. b. Dura: El espécimen es fracturado con muchos golpes del martillo. c.- Medianamente dura: El espécimen requiere mas de un golpe de matillo para ser fracturado. d.- Ligeramente suave: No se puede raspar o con un cuchillo de bolsillo. El espéci men puede ser fracturado con un solo golpe firme de martillo. e.- Débil o suave: Se desastilla con dificultad con un cuchillo de bolsillo, indentado poco profundo con golpes firmes con la punta del martillo del geólogo. f.- Muy débil: Se descompone con golpes firmes con la punta del martillo de geólogo. Puede ser desastillado con un cuchillo de bolsillo.

Clasificación utilizada para elaborar el grado de alteración de la roca . a.- Sana o fresca: No se observa ningún signo de alteración en el material rocosos, quizás ligera decoloración sobre superficies de discontinuidades principales. b.- Ligera: La decoloración indica alteración del material rocoso y superficie de las discontinuidades. El material rocoso descolorido extremadamente es mas débil que en su condición sana.

c.- Moderada Moderada y muy moderada: Menos de la mitad del del material rocoso esta esta descompuesto descompuesto y/o desintegrado a un suelo. Aun se encuentran restos de roca fresca y/o decolorada, formando un esqueleto discontinuo. d.- Completamente alterada: Todo el material rocoso esta descompuesto y/o desintegrado a suelo. La estructura original del macizo es aun en gran parte reconocible.