MANUAL DE PROCEDIMIENTO DE ORIENTACIÓN DE TESTIGOS EN SONDAJES GEOTÉCNICOS CON EQUIPO ACT
DOCENTE: ING. VICTOR TOLENTINO
INDICE
1.- INTRODUCCION
2.- OBJETIVO
3.- DEFINICIONES
4.- EQUIPOS
5.- PROCEDIMIENTO
6.- PRESENTACION DE DATA Y PROCESAMIENTO
7.- RECOMENDACIONES
8.- REFERENCIAS
INTRODUCCIÓN
La orientación de testigos tiene gran importancia cuando se obtiene información a través de una perforación diamantina con fines geotécnicos, en donde lo que se busca es orientar a las discontinuidades (fracturas, fallas, estratificación, etc.) presentes para identificar los sistemas o familias más predominantes y como pueden influenciar en un diseño de excavación tanto en superficie como subterráneo.
Los datos obtenidos permiten la producción de proyecciones estereográficas de las orientaciones de las estructuras geológicas, las cuales pueden ser utilizadas para generar un modelo geológico-estructural para el área que está siendo explorada.
En éste manual se tratará de dos tipos de orientadores más usados en el medio:
Instrumento de orientación electrónica ACT-I
Instrumento de orientación electrónica ACT-II.
OBJETIVO
Establecer una secuencia lógica y ordenada para asegurar la correcta medición de los ángulos alfa y beta en sondajes orientados; y que luego nos permita con la utilización de software calcular la verdadera orientación.
DEFINICIONES
Angulo Alfa
Es el ángulo entre el plano de discontinuidad y el eje del testigo, y puede ser medido con un "goniómetro de testigo" o protractor.
Angulo Beta
Es el ángulo alrededor del testigo, medido en sentido horario desde la línea de referencia hasta la línea de máxima pendiente de la discontinuidad, usando un protractor lineal.
Angulo Gama
Es un ángulo que nos indica cualquier cambio en la línea de referencia u orientación. Se mide siguiendo el sentido de las agujas del reloj y mirando hacia fondo del taladro, desde la línea antigua hacia la nueva línea de referencia.
Protractor lineal
El protractor lineal consiste en una reglilla con divisiones cada 5° o 10° y cuya longitud se elige de acuerdo a la longitud de la circunferencia de los diferentes tamaños de testigos. Los diámetros más comunes de perforación en sondajes orientados son HQ3 y NQ3.
Goniómetro
Es un semicírculo o círculo graduado en 180º o 360º, utilizado para medir o construir ángulos.
EQUIPOS
Los equipos que se utilizan en un trabajo de orientación de testigos son los siguientes:
Equipo de perforación diamantina (ej. Ly-38, Ly-44, LF-70, CS-1000, CS-14, etc.)
Equipo de orientación electrónica (Reflex ACT I o ACT II)
LY-44
ACT-I ACT- II
KIT ACT
kit de orientación ACT:
01 Maleta transportadora
(A) 02 Unidades de orientación
(B) 02 Reemplazos de tapas graseras
(C) 01 Extensión de barril porta testigo
(D) 01 Plantilla guía marcadora
(E) 01 Reloj de segundos muertos, O´ Rings y lubricante.
PROCEDIMIENTO
Instalado el equipo de perforación en la plataforma con su respectivo azimut e inclinación, se procede con el ensamblaje de la extensión en el barrel y el montaje del ACT al tubo interior de acuerdo a la guía de usuario ACT (fig. 1, 2, 3 y 4).
Activar la unidad ACT (ACT I o ACT II) según procedimiento de operación del equipo (anexo 1).
Bajar el tubo interior con el pescador hasta que llegue a la columna de agua o hasta la broca.
Iniciar la perforación de acuerdo al procedimiento estándar, teniendo cuidado de no levantar la tubería antes de terminar la corrida.
Finalizar la perforación bajando la velocidad de rotación lentamente hasta que la tubería quede completamente detenida.
Tomar el cronómetro (ACT I) o el controlador ACT II para registrar el tiempo con el cual se recuperará la orientación.
Activar la siguiente unidad ACT para continuar con la perforación de acuerdo al procedimiento de operación del equipo (ver anexo 1).
Dar la orden para romper el testigo, levantando la sarta de perforación.
Sacar el tubo interior con el equipo ACT y ponerlo en un lugar seguro.
Recuperar la orientación y marcar la línea según procedimiento de operación del equipo ACT (anexo).
Medir los ángulos alfa y beta (fig. 1 y 2).
INSTALACION DE LA EXTENSION EN EL BARREL
MONTAJE DEL ACT AL TUBO INTERIOR (Fig. 3)
UNIDAD ACT ENSAMBLADA (Fig. 4)
PRESENTACION DE DATA Y PROCESAMIENTO
La presentación de data y procesamiento se hará de la siguiente manera:
Los datos de campo de los ángulos alfa y beta se presentarán en un formato adecuado según ejemplo.
A partir de éste formato se exportan los ángulos alfa y beta al software Dips.
En el programa Dips se ingresan los datos alfa y beta (como se observa en el gráfico 1) y luego en el gráfico 2 se ingresa los datos del sondaje (Orient1 factor de corrección si el dato tomado es en la parte superior de core = 180° y si es en la parte inferior del core=0, Orient2 es la inclinación zenital de la perforación y Orient3 es el rumbo o azimut del sondaje).
Luego de procesar los datos en el Software Dips: se observa en los gráficos la concentración y sectorización de los principales sistemas o familias de juntas.
Finalmente en el gráfico se observa la representación de las principales familias para el análisis respectivo. Luego estos datos obtenidos pueden ser exportados a Unwedge pudiéndose observar la formación de cuñas en profundidad bajo el nivel superficial. El anillo concéntrico representa el análisis cinemático que se basa en el ángulo de fricción interna, sobre el cual si se hubiesen entrecruzados los dip se hubiesen formado zonas de riesgo.
RECOMENDACIONES
El personal asignado a los trabajos de orientación de testigos tiene que tener experiencia comprobada.
Utilizar triple tubo y brocas de descarga frontal (ej. PQ3, HQ3, NQ3).
Verificar en forma continua la línea de orientación.
Verificar en forma continua el diámetro del testigo.
Cuando no hay nivel de agua, bajar con el pescador el tubo interior ensamblado con el orientador.
No deje caer la unidad ni deje que reciba golpes severos.
Manténgalo alejado de la luz del sol por tiempos prolongados.
Reemplazar el ACT y la tapa grasera por una extensión de tubo interior y la grasera original cuando no se quiere orientar, con la finalidad de no retirar toda la tubería de perforación.
REFERENCIAS
Procedimiento para el Registro Geotécnico en Sondajes Orientados (Golder Associates S.A).
Guía para usuario (Reflex ACT I y ACT II).
Manual de Dips.
ANEXO
Procedimiento de operación del ACT-I
1. Habiendo seguido los procedimientos de armado, para incluir el equipo de orientación de testigo ACT en la columna de perforación, la unidad debe ser ahora armada.
En el panel de la pantalla de la unidad presione y mantenga la letra "N" para activar la unidad.
En la pantalla LCD aparecerá;
Una línea parpadeante por pocos segundos.
Seguido del número de identificación de la unidad
Seguido por el número 888, cuando este número aparece, el equipo está activado.
En este mismo momento el reloj de segundos muertos también debe ser iniciado (Ver Fig. 01).
2. Una vez activado el instrumento, el equipo tomará una orientación a cada minuto (La pantalla mostrará 888). La parte final del instrumento ahora puede ser atornillada en el equipo. Coloque el reloj de segundos muertos en un lugar seguro para evitar que éste sea accidentalmente parado o apagado.
3. El tubo interior ahora puede bajar dentro del tubo de perforación utilizando el "Método de soltado en seco " y puede ser colocado en el barril. La perforación entonces puede empezar, no hay necesidad de alterar su técnica de perforación actual.
4. Al completar la perforación, asegúrese que la rotación ha cesado y mire al reloj de segundos muertos. Espere a que pase el próximo minuto completo. Si por ejemplo el reloj de segundos muertos muestra 31:30, espere a que llegue a los 32:00 minutos. Pare el reloj de segundos muertos y registre este tiempo.
5. Quiebre el testigo de la base y recupere el tubo interior.
6. Una vez que el tubo interior se saque, y repose horizontalmente sobre una plantilla guía, la parte final de la montura puede ser removida para exponer el panel de la pantalla del equipo.
Nota:
Fije dos barras juntas para formar una plantilla en la cual el tubo interior pueda descansar.
7. NO desacople la herramienta de orientación ACE del barril porta testigo aún!!!!!
Para recuperar la lectura de orientación del testigo:
Presione "R". El LCD muestra en horas y minutos "0.00"
Presione los signos +/- para conocer el tiempo en minutos en el que el tubo interior fue removido de la base. Ejemplo: En este caso, fueron 32 minutos (Ver figura Nº 2).
Presione "R" Nuevamente".
8. Aparecerán dos barras laterales en pantalla (éstas representan dos lados de un cuadrado) Ellas se iluminarán y girarán. Gire el tubo interior lentamente en la dirección en que las barras están girando. (Ver figura 3).
9. Mientras la unidad se acerque más a la orientación, las barras laterales se pondrán más lentas. Cuando se alcance la orientación se formará un cuadrado con la aparición de las demás barras que terminarán de formar un cuadrado (Ver figura 4).
Fig. 4
El testigo está ahora recostado orientado con el lado de abajo de la muestra representando a la parte inferior del pozo. Utilizando la guía o plantilla en V marque el testigo en la parte final del saca testigo, asegurándose que el indicador de nivel está leyendo el nivel cuando Usted marque el testigo (Ver figura 5).
Ahora la unidad puede ser sacada del tubo de muestreo y éste puede ser vaciado normalmente.
Fig. 5
Nota: La unidad de orientación de testigo ACE se desconectará automáticamente después de un minuto, si ésta no se usa. Para volver a mostrar las lecturas de la previa "Operación" repita los pasos 7 en adelante.
Nota 1: Si el comando N es apretado después de tiempo, los dígitos "888" aparecerán, y el instrumento será re establecido y ya no mantendrá información previa de operación.
Nota 2: Una vez que la orientación esté marcada en el testigo, el instrumento debe ser rearmado antes de que se realice la próxima orientación. Si la unidad no está armada, no se tomará ninguna lectura de esa operación. (Paso 1).
Nota 3: El instrumento sólo puede ser apagado mientras éste en "R" (Paso 7) presionando "N" una vez.
Errores en el display del ACT
El equipo orientador de testigos ACT puede mostrar dos tipos de errores:
1) "E-1" - Es un indicador de batería baja.
2) "E-2" – Este error está relacionado al pod de acelerómetros y las opciones son:
Acelerómetros dañados debido a un problema de golpe o impacto. Este problema no se puede resolver en campo.
Desconexión de cables entre la placa principal y el pod de acelerómetros. Este problema requiere de inspección interna de las partes para reconexión. Este problema no se puede resolver en campo.
Core Barrel spinnig o rotación del Core Barrel durante el momento de la medición. Esto no es una falla. Para chequear si este es el problema, realizar mediciones sobre una mesa colocando el instrumento fijo y totalmente quieto; esperar al menos 3 minutos y luego trate de obtener información de posición para el minuto 3, para el minuto 2 y para el minuto 1, si obtiene el cuadrado rotando, entonces el instrumento está bien y requiere de cuidados durante la operación para evitar que el instrumento este moviéndose en el momento de la medición.
PROCEDIMIENTO DE OPERACIÓN DEL ACT-II
1. PREPARAR EL MONTAJE DE LA TUBERÍA Y DEL BARRIL
1.1 Frente del barril: insertar la extensión de barril ACT II RD entre el escariador frontal y el barril (Fig1).
1.2 Parte posterior del barril: insertar la extensión de barril ACT II RD entre el barril y la copla del adaptador /escariador posterior (Fig 2).
Nota: si se inserta en la parte posterior del barril se debe insertar un anillo de aterrizaje (anillo de acero) en la extensión de barril ACT II RD (Fig 2).
1.3 Ajustar la extensión de barril ACT II RD según la práctica de perforación estándar.
2. PREPARAR MONTAJE DEL TUBO INTERIOR
2.1 Insertar la herramienta ACT II RD entre el tubo interior y el montaje posterior del tubo interior.
Nota: no es necesario retirar la tapa grasera del extremo posterior. Ajustar el tubo interior, el ACT II RD y el extremo posterior según la práctica de perforación estándar utilizando una llave de tubo interior y no una llave de tubo.
3. INICIAR EL ACT II RD
3.1 Retirar la tapa superior de la herramienta ACT II RD para dejar a la vista el puerto infrarrojo magnético, inspeccionar, engrasar y reemplazar los anillos de goma que sea necesario (Fig. 3).
3.2 Insertar el Controlador del ACT II RD (Fig 4).
3.3 Presionar el botón N y mantenerlo presionado por 5 segundos. En el visor aparecerá STARTING (INICIANDO) tal como se muestra más abajo (Fig 5) y luego se verá el número de serie del ACT II RD (Fig 6).
Nota: mantenga presionado N mientras en el visor se lea el número de serie.
Los botones del Panel Peizo del controlador del ACT II RD, gracias a su solidez, tienen la capacidad de recordar la presión que se utilizó para activarlos.
Los botones se pueden activar con sólo tocarlos levemente o presionándolos con firmeza.
Nota: si se presionan con firmeza, se debe mantener la presión durante los 5 segundos.
Si la presión no es constante, el botón no se activará y se deberá esperar 2 segundos para poder presionarlos nuevamente.
Para un uso más sencillo, es preferible presionarlos levemente.
DONE (LISTO) aparecerá en el visor LCD y a continuación sonará un pitido y titilarán las luces rojas (Fig 7).
Ahora la herramienta de orientación del ACT II RD estará activada y sincronizada con el controlador y registrará los datos de orientación cada minuto.
3.4 Retirar el controlador del ACT II RD de la herramienta, volver a colocar la tapa superior y el montaje posterior (Fig 8) y ajustar según la práctica de perforación estándar.
Ahora se puede hacer descender el montaje del tubo interior por el tren de barras según la práctica de perforación estándar y puede comenzar el proceso de perforación.
4. CORTE
Nota: si se utiliza la función opcional de descarga, consultar la sección 2 del manual de funcionamiento, donde encontrará más instrucciones sobre cómo hacer descender el montaje hasta el fondo.
Antes de cortar el testigo desde el fondo en el extremo de la perforación, se DEBE registrar la orientación del fondo de la perforación en el controlador del ACT II RD de la siguiente forma:
4.1 Detener todo movimiento de rotación y empuje de las barras de perforación: NO CORTAR DESDE EL FONDO.
4.2 Presionar el botón B del controlador del ACT II RD y mantenerlo presionado por 5 segundos. En el panel de control se verá BREAKING (CORTANDO) (Fig 9).
4.3 Después se leerá WAIT (ESPERAR) en el visor LCD junto con una cuenta regresiva (Fig 10).
El testigo NO SE PUEDE cortar desde el fondo hasta que el contador llegue a 0 segundos.
Cuando se pueda cortar el testigo desde el fondo, el controlador emitirá un pitido, titilarán las luces rojas y en el visor LCD se verá DONE (LISTO) (Fig 11).
Nota: si se desea cancelar el corte, se puede hacer presionando N pero se DEBE hacer antes de que el contador llegue a 0 segundos.
4.4 Ahora se puede cortar el testigo desde el fondo.
Nota: NO se debe utilizar la rotación para ayudar a cortar el testigo.
5. INICIAR LA SEGUNDA HERRAMIENTA ACT II RD
Ahora se puede iniciar el segundo ACT II RD siguiendo los pasos que aparecen en la sección 3.
Nota: la segunda herramienta sólo se puede iniciar después de haber registrado un corte en la primera herramienta.
6. RECUPERACIÓN DE LA ORIENTACIÓN DESDE EL ACT II RD
Una vez que el montaje del tubo interior se regresa a la superficie, se puede recuperar la orientación del fondo de la perforación de la herramienta ACT II RD y transferirla al testigo usando el mismo controlador.
6.1 Retirar la tapa superior del ACT II RD de la herramienta para dejar a la vista el puerto infrarrojo magnético e insertar el controlador del ACT II RD (Fig 4).
6.2 Mantener presionado el botón R durante 5 segundos: en el visor LCD titilará READING (LEYENDO) (Fig 12) junto con el número de serie del ACT II RD y luego se verá BATT OK (BATERÍA CARGADA).
Nota: para que aparezcan los siguientes mensajes, es necesario mantener el botón R presionado durante 5 segundos.
Una vez que aparezca el mensaje BATT OK, las luces titilarán y el controlador emitirá un pitido, lo cual indica que se puede dejar de presionar el botón R.
Nota: el mensaje BATT OK seguirá en la pantalla después de dejar de presionar el botón R.
6.3 Cuando aún se lea BATT OK en el visor LCD, presionar R nuevamente y aparecerá el mensaje REALIGN
(REALINEAR) (Fig 13) durante dos segundos, seguido de las flechas de dirección (Fig 14).
6.4 Con el controlador del ACT II RD todavía conectado al puerto infrarrojo, se debe rotar el montaje del tubo interior en la dirección que indican las flechas y las luces rojas (Fig 14).
A medida que la posición de la orientación del fondo se acerque, las flechas luminosas se reducirán de tres en cada lado a una (Fig 15) y los pitidos disminuirán.
Nota: el controlador del ACT II RD se debe mantener quieto mientras se rota sólo el montaje del tubo interior.
6.5 Una vez que el montaje del tubo interior se haya rotado a la posición del fondo de la perforación, en el visor LCD se verán dos flechas a cada lado de la pantalla (Fig 16), todas las luces titilarán y sonará un largo pitido.
Esto indica que se alcanzó la orientación del fondo de la perforación y que ya se puede transferir al testigo.
7. TRANSFERENCIA DE LA ORIENTACIÓN AL TESTIGO
7.1 Antes de retirar el controlador del ACT II RD se debe transferir al testigo la orientación del fondo de la perforación, para lo cual se puede utilizar el método de marcación INFERIOR o SUPERIOR.
Nota: el mejor método a utilizar se determinará por los soportes de los tubos. Si las guías son más cortas que el tubo interior, se puede utilizar el método de marcación INFERIOR. Si las guías son más largas que el tubo interior, quizá sea más práctico utilizar el método de marcación SUPERIOR.
MÉTODO DE MARCACIÓN INFERIOR:
I. Asegurarse de que en el controlador del ACT II RD se indique la orientación del fondo de la perforación (Fig16).
II. Colocar la guía de marcado del ACT II RD debajo del porta resorte (Fig 17).
III. Nivelar la guía de marcado mediante el nivel de burbuja (Fig 18).
IV. Marcar el fondo del testigo.
Nota: si el testigo está dentro del porta resorte, se puede inclinar la guía de marcado o marcar el porta resorte y luego transferir la orientación al testigo mediante una regla.
7.2 Si no hay suficiente roca saliente del porta resorte, entonces se debe utilizar el método de marcado SUPERIOR para marcar la orientación del fondo de la perforación.
MÉTODO DE MARCACIÓN SUPERIOR:
I. Asegurarse de que en el controlador del ACT II RD se indique la orientación del fondo de la perforación (Fig16).
II. Colocar la guía de marcado del ACT II RD por encima del porta resorte (Fig 19).
III. Nivelar la guía de marcado mediante el nivel de burbuja (Fig 18).
IV. Seleccionar el grado del testigo, es decir, NQ o HQ y extender la marcación hasta la base del porta resorte (Fig 19).
V. Usando la extensión de marcado como guía, marcar el fondo del testigo.
8. CANCELAR UNA HERRAMIENTA
En el caso desafortunado que no se pueda recuperar una unidad ACT II RD del barril de perforación, se deberá cancelar la determinada herramienta en el controlador del ACT II RD para poder introducir una tercera herramienta de reemplazo, como se indica a continuación.
8.1 Mantener presionados B y Set en el controlador del ACT II RD para iniciar la función de pantalla: aparecerán los números de serie individuales de los controladores.
8.2 Presionar R varias veces para buscar en el menú hasta que aparezca el número de serie de las herramientas activas, por ejemplo CX 00021.
8.3 Presionar Set para cancelar la herramienta de orientación.
