TESTIFICACIÓN DE TALADROS POR MEDIOS ACÚSTICOS SÓNICOS Y

TESTIFICACIÓN DE TALADROS POR MEDIOS ACÚSTICOS, SÓNICOS Y ÓPTICOS ALUMNO: Diego José Dilas Ubaldo CURSO: Mecánica de Rocas II

INTRODUCCIÓN Conocer las características de las formaciones atravesadas por los taladros tanto en su naturaleza litológica (contenido de fluidos de agua o hidrocarburos), es motivo de profundo interés. Por ello existe la testificación de taladros, nos permite recopilar datos levantados en un pozo y con ayuda de la tecnología, obtener información en tiempo real, almacenarla y procesarla para luego analizarla. Existe una gama completa de métodos de testificación de pozo en aplicaciones hidrológicas, geotécnicas y ambientales, el que mayores avances tecnológicos ha reportado es el originalmente conocido como registro eléctrico. Actualmente, a este se le han sumado una seria numerosa de registros de otros parámetros y se les denomina genéricamente registros geofísicos.

TESTIFICACIÓN GEOFÍSICA conjunto de técnicas que permiten la obtención en un sondeo de registros, (también conocidos como log o digrafías), de determinados parámetros físicos que sirven para caracterizar las formaciones del terreno perforados por los taladros. Los parámetros geofísicos medidos muestran sus variaciones de forma continua con la profundidad, al mismo tiempo que son extremadamente sensibles a pequeñas variaciones en la vertical lo que les hace muy interesantes para los estudios geotécnicos, donde los espesores de materiales implicados suelen ser pequeños y por tanto, mínimas variaciones deben ser detectadas, puesto que pueden ser determinantes en el comportamiento geotécnico de superficie.

TESTIFICACIÓN GEOFÍSICA Se puede decir que los registros geofísicos de pozos, adecuadamente aplicados y estudiados en conjunto, dan un resultado superior a los testigos mecánicos ordinarios, especialmente considerando el factor económico. La principal ventaja es la velocidad que imprime a los sondeos y por tanto el ahorro de tiempo, si efectuamos sondeo sin testigo mecánico, se pueden emplear procedimientos más rápidos de perforación, resultando más económicos. Efectuado el sondeo, podremos realizar en solo horas las siguientes medidas: Resistividad y Potencial espontaneo(o Porosidad), Radiaciones Gamma; Registro Neutrónico; dirección y echado de las capas; ángulo y dirección de desviación del sondeo; elasticidad y velocidad; testificación inductiva y densidad de las capas, si bien nadie puede negar la conveniencia detenerlo en la mano, en cambio la determinación de la profundidad de cada medida es mucho más precisa de la que se consigue con este testigo, siempre más o menos roto en pedazos y desgastado en sus extremos.

Sondas Sonda Acústica Detección de fracturas, su medición y evaluación. Dirección de discontinuidades Detección de capas delgadas, su medición y evaluación. Caracterización litológica Medición de la desviación de sondeos Sonda Óptica Nos permite visualizar el aspecto real de las paredes del pozo. Texturas, fallas, grado de fracturas Se complementa con la sonda acústica Sonda Sónica Nos permiten calcular Parámetros dinámicos Sirve para determinar las velocidades de propagación de las ondas longitudinales P y transversales S para luego calcular el coeficiente de Poisson, el módulo de elasticidad dinámico y el módulo de corte del terreno.

MÉTODO ACÚSTICO El equipo utiliza una señal con una frecuencia audible para el oido humano. El sonido es una fuerza que se transmite desde la fuente de sonido como un movimiento molecular del medio. Este movimiento es vibratorio debido a que las moléculas conservan una posición promedio. Cada molécula transfiere su energía (empuja) a la siguiente molécula antes de regresar a su posición original. En el equipo sónico los impulsos son repetitivos y el sonido aparecerá como áreas alternadas de compresiones y rarefacciones llamadas ondas. Esta es la forma en que la energía acústica se transmite en el medio. La figura muestra las diferentes ondas y trayectorias.

ACOUSTIC BOREHOLE TELEVIEWIER BHTLV (EL televisor acústico en sondeos) Es un método de testificación geofísica no convencional, que proporciona una imagen de la pared del sondeo en forma de registro continuo, a partir de la amplitud y tiempo de retorno de las ondas acústicas reflejadas en la pared del sondeo. La interpretación de los datos de la sonda BHTLV se basa en que la cantidad de energía reflejada por la pared del sondeo depende de sus propiedades físicas. Cualquier característica de la pared del sondeo se puede registrar de forma analógica o digital y representar mediante una imagen acústica plana y desplegada dividida verticalmente por el norte magnético. El BHTLV permite la identificación de fracturas naturales o inducidas, diques, venas, cambios de litología.

ACOUSTIC BOREHOLE TELEVIEWIER BHTLV (EL televisor acústico en sondeos) Los pulsos sónicos son dirigidos directamente a la pared del sondeo, donde una porción de cada pulso es reflejado hacia el receptor/convertidor, éste convierte los pulsos de sonido reflejados en señales eléctricas, las cuales pueden ser utilizadas en la superficie para producir el log. La información sobre orientación se realiza de forma que el pulso sónico se envía en el momento que el receptor/convertidor apunta a la dirección del Norte magnético, y puesto que éste rota a una velocidad uniforme, se conoce en todo momento su orientación. La información sobre la profundidad se obtiene de la longitud del cable. Finalmente, la combinación de la rotación y el continuo movimiento en la vertical de la sonda, dan como resultado una espiral continua de la pared del sondeo.

ACOUSTIC BOREHOLE TELEVIEWIER BHTLV (EL televisor acústico en sondeos) Hay que tener en cuenta que la cantidad de energía reflejada en la pared del sondeo depende de las propiedades físicas de la misma, de forma que una superficie suave y pulida refleja mejor la energía que una superficie rugosa, y una superficie dura y compacta mejor que una blanda y disgregada. Las características planares siempre que dichas características no sean perpendiculares o paralelas al eje del sondeo, intersectan a la pared del sondeo según una elipse, la cual se identifica en el registro como una curva sinusoidal.

ACOUSTIC BOREHOLE TELEVIEWIER BHTLV (EL televisor acústico en sondeos)

SONDA TELEVIEWER ACÚSTICO (ABI) También llamada “Acoustical Borehole Image”, consiste en un scanner que genera una imagen de la pared del sondeo mediante la transmisión de pulsos de ultrasonidos emitidos desde un sensor rotativo y por el registro de la amplitud y el tiempo de llegada de las ondas reflejadas. Para la transmisión y recepción de dichos ultrasonidos necesita estar sumergida en un fluido.

SONDA TELEVIEWER ACÚSTICO (ABI) Permite el registro de ondas en pozos sin entubar y en pozos entubados con PVC. Gracias a que incluye un sistema de grabación digital de todo el tren de ondas reflejadas, es posible obtener la imagen interna del PVC (correspondiente a la llegada de la primera onda) y de la pared del sondeo (correspondiente a la llegada de la segunda). incorpora un sistema de orientación formado por tres magnetómetros y tres acelerómetros que permiten orientar los registros obtenidos respecto al norte magnético y medir la desviación del sondeo.

SONDA TELEVIEWER ACÚSTICO (ABI) Se generan dos imágenes, basada en los tiempos de llegada de las ondas y en la amplitud. La amplitud de las ondas medidas depende de la rugosidad y forma de la pared del sondeo y del contraste de impedancia acústica entre el fluido y la pared. Además, la impedancia acústica está directamente relacionada a la dureza de la roca. El software utilizado calcula las orientaciones e inclinaciones de estos planos en base a estas sinusoides y al diámetro del sondeo. Posteriormente, para obtener los buzamientos reales se corrigen los efectos de la desviación del pozo.

SONDA TELEVIEWER ACÚSTICO (ABI) Es posible generar una proyección virtual en 3 D de la pared del sondeo, generándose un testigo cilíndrico, en el que se proyecta la imagen obtenida con la amplitud de las ondas. APLICACIONES Detección de fracturas, su medición y evaluación. Detección de capas delgadas su medición y evaluación. Medición de buzamientos. Caracterización litológica. Análisis de fracturación de las rocas. Inspección de entubados. Mediciones de calibre de alta resolución. Medición de la desviación de sondeos.

REGISTRO OPTICO Sirve para el reconocimiento visual de las paredes de un sondeo mecánico, para lo cual se emplea una cámara de TV que incorpora iluminación permitiendo localizar grietas y fisuras así como determinar su dirección y buzamiento.

CAYPE S. L

DIAGRAFÍAS ÓPTICAS

DIAGRAFÍAS ACÚSTICAS

REGISTRO SÓNICO La herramienta Sonico Digital permite la digitacion del tren de ondas completo en el fondo, de tal manera que se elimina la distorsion del cable. La mayor capacidad de obtencion y procesamiento de datos permite el analisis de todos los componentes de la onda de sonido (ondas compresionales, transversales y Stoneley). Aplicaciones Sismograma sinteticos y correlación de datos sísmicos. Determinacion de porosidad primaria y secundaria. Deteccion de gas. Deteccion de fracturas y características mecánicas de la roca. Estabilidad del agujero.

SONDA FULL WAVE SONIC (FWS) Consiste en un transmisor que emite pulsos sónicos de alta frecuencia que se transmiten a través del fluido y de las formaciones. Las ondas refractadas son detectadas por los receptores situados en la sonda a diferentes distancias respecto al transmisor. Esta sonda genera diagrafías mediante el análisis de los tiempos de llegada y la amplitud de las ondas detectadas por los receptores. La configuración de esta sonda incluye un transmisor de pulsos y cuatro receptores, permitiendo el registro de las ondas compresionales (P), de cizalla (S) y Stoneley.

SONDA FULL WAVE SONIC (FWS) Obtenidos los datos de los receptores, se efectúa el procesado de los mismos. Para cada tren de ondas registrado se calculan los tiempos de llegada de cada tipo de onda a cada receptor. Con estos tiempos y la distancia entre los receptores se obtiene el retardo de los diferentes tipos de ondas. A partir de los retardos se calculan las velocidades de propagación de las ondas en las litologías. Conociendo las velocidades de las ondas P y S, se puede obtener el coeficiente de Poisson. Además, si se dispone de la densidad de los materiales, se pueden calcular sus diferentes parámetros geomecanicos (módulo de elasticidad, módulo de cizalla, etc. )

SONDA FULL WAVE SONIC (FWS) Las ondas Stoneley, son ondas de baja frecuencia, se propagan más lentamente que las otras. Cuando una onda Stoneley pasa por una fractura, ésta aplica una presión sobre el fluido presente en la fisura. En una fractura abierta y permeable el resultado de esta presión es un movimiento del fluido que causa una reducción en la amplitud de la onda Stoneley y la generación de una onda Stoneley reflejada. Estas ondas reflejadas son visibles en el registro de onda sónica completa, en forma de “chevron” cuyo vértice está centrado en la localización de la fractura permeable. reflejadas, más grande y Cuando más alta es la amplitud de estas ondas permeable puede considerarse la fractura APLICACIONES Identificación litológica y obtención de parámetros geomecánicos. Localización de zonas de fracturación y de contactos. Análisis de cimentaciones (CBL). Permeabilidad por fracturas abiertas (Stoneley).

SONDEOS MARTINEZ S. L Esta empresa con sede en Villena – España cuenta con 30 años de experiencia en el tema de los sondeos, y utiliza una cámara de TV de alta resolución (90 mm ø), sumergible hasta 1500 m. Dispone de iluminación fría antidestellos tipo LED’s y un objetivo que la dota de visión axial y lateral. Con ella podemos obtener un registro videográfico en formato DVD y localizar posibles problemas en el sondeo. Además de contar con una cámara extra delgada de 45 mm ø para trabajos especiales.

SONDEOS MARTINEZ S. L El registro videográfico con cámara T. V. sumergible es, sin duda alguna, el registro más claramente interpretable. Las cámaras T. V. para realizar el reconocimiento videográfico en color resisten temperaturas de hasta 60º C y presiones de 150 atmósferas.

CAYPE S. L Empresa con más de 30 años dedicados a ofrecer servicios que incluyen la instalación y mantenimiento de todo tipo de obras relacionadas con la extracción de aguas subterráneas. El área de geología cuenta con un equipo humano profesional, además de una unidad móvil de testificación geofísica y reconocimiento videográfico de sondeos.

APLICACIONES EN LA REALIDAD Durante la fase de proyecto constructivo y, sobre todo, durante la construcción de los túneles de Guadarrama, se han empleado diferentes técnicas geofísicas que han permitido conocer de forma precisa la estructura geológica de la zona en la que se desarrolla la infraestructura. En los túneles de Guadarrama estas técnica se han empleado allí donde se han perforado sondeos adicionales de reconocimiento y esto ha sucedido, básicamente en la zona de La Angostura y en la Falla de la Umbría.

SÓNICO DE ONDA COMPLETA se muestra la sonda utilizada para la obtención de ese registro.

SÓNICO DE ONDA COMPLETA se muestra la imagen obtenida tras el procesado del registro sónico de onda completa en uno de los sondeos. Mediante esta diagrafía, además de poder realizar una interpretación cualitativa de las zonas de falla y/o fractura; es posible estimar, a través de la medición de las velocidades Vp y Vs, los módulos dinámicos de deformación del macizo rocoso.

CONCLUSIONES Las diagrafías geofísicas realizadas en sondeo y los ensayos presiodilatométricos han permitido, junto con los ensayos de laboratorio y la propia testificación geotécnica de los sondeos, a la elaboración del modelo geotécnico de la Falla de La Umbría. Las testificaciones geofísicas son de suma importancia pues nos permiten conocer las propiedades de los taladros en estudio, como son las fracturas de la roca, la porosidad, permeabilidad, ángulos de fallas, etc. Nos dimos cuenta que podemos realizar un estudio de los taladros a un bajo costo y podemos obtener información de calidad respecto a las condiciones estructurales de la región en estudio.