Weatherford
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“Las Herramientas Sónico y de Imágenes en la Caracterización Del Macizo Rocoso para Optimizar el Tajo Abierto”
Juan Tito Mendoza Aranda, 2014
1
Herramientas de Registros - Utilización
Radioactividad (Gamma ray) Spectral Gamma ray (K, Th, U)
Resistividad
Densidad
En Exploración
Neutrón (detector de H)
Sónico Acoustic Televiewer (ATV)
Optical Televiewer (OTV)
Verticality
En Geomecánica
Giroscopio
2
Principios de Funcionamiento
ADQUISICION DE DATOS PROCESAMIENTO
PROCESAMIENTO
Principios Físico y de Funcionamiento: • Mecánico (6): Temperatura, Caliper • Sensor pasivo (1): Radioactividad, Spectral GR • Emisión de corriente y de pulsos (2): Resistividad, Sónico • Emisión de radiación y Escaneo del Pozo (5): Densidad, Neutrón y Televiewer.
Ø= 6.5 cm 3.36 m
Cómo se Determina la Resistencia del Macizo Rocoso (Rock Strength)?
Procedimiento Estándar:
• Mediciones RQD (Rock Quality Descriptor) en todo el núcleo. • Comparación de estos datos con las pruebas de carga puntuales (point load test) hechas con pruebas UCS (Compresión Uniaxial Simple) y otros parámetros de resistencia de la roca.
Procedimiento con Registros Sónico:
• Determinar cuál es la relación entre la resistencia de la roca (medido como UCS y la velocidad del Sónico en el laboratorio y en el pozo. La siguiente Figura mostrará ésta relación…
COMPARACIÓN DE DATOS GEOTÉCNICOS DERIVADOS DE MEDICIONES DE LABORATORIO Y DE REGISTRO SÓNICO DE UN POZO EN EL NE DE AUSTRALIA
RELACIÓN
Caliza MODERADA
BUENA
Yacimiento Estratoligado: Sph, Gal, Py en lutita carbonosa.
POBRE
Lutitas y limolitas
POBRE
P O R Q U É ?
Registrado por BPB (Ex-Weatherford) en 1994, NE Australia
RELACIONES APROXIMADAS ENTRE LA VELOCIDAD DEL SÓNICO, COMPRESIÓN UNIAXIAL Y POROSIDAD
Velocidad Sónico, UCS
ƒ (Litologia, Porosidad)
(Duplancic, 1995)
UCS del Registro Sónico – Pórfido de Au-Cu, Roca Diorita
“tiempo de tránsito” del Sónico vs “carga puntual” de 14 pozos se tiene por regresión lineal una ecuación que permite obtener la curva UCS continua: y = 104.24 e -0.002t donde t: tiempo de tránsito.
Interpretación: La radioactividad es constante, la densidad va en aumento. Una ligera disminución del tiempo de tránsito (325 a 200 µs/m) (azul) genera un aumento en UCS (50 a 70 Mpa) (rojo).
Registrado por Weatherford en Cajamarca, 2012
Resultado
RADIOACTIVIDAD
0--API 200
SONICO – UCS
2.2
DENSIDAD
gr/cm3 3.2
Análisis Geomecánico: Determinación de Breakout con el Acoustic Televiewer
El plano de fractura inducida que se genera por la perforación sigue la dirección del menor esfuerzo, en este ejemplo es NE-SW. El ATV los detecta por líneas verticales a 180° como plano breakout (abertura), luego las fallas y fracturas naturales tendrán rumbo perpendicular NW-SE.
W
E
Registrado por Weatherford en Junín en 2013
Herramientas de Orientación de Pozo: VERTICALITY y GYRO
Los magnetómetros XYZ del Verticality miden la fuerza del campo magnético.
El Gyro mide las fuerzas elásticas de suspensión y de inercia de una fija por las oscilaciones de anillos perpendiculares
Ambos tiene dos Cilindros de Nivel. Uno mide la componente NS y el otro la componente E-W de la inclinación. En ambiente con minerales ferrosos se prefiere el Gyro porque no usa magnetómetros.
Herramientas de Imágenes: Acoustic Televiewer (ATV) y Optical Televiewer (OTV)
Sensor de Desviación
Campana de Ultrasonido
Cámara digital
Luz Espejo cónico
Orientación Geográfica con Registro de Imágenes
•
ATV
W
N N E
Sinusoide
S
W
N
E S
•
OTV
La sinusoide es el resultado del desarrollo bidimensional del borde de la elipsoide (plano inclinado). El punto más bajo nos indica el buzamiento del plano (Este).
Presentación del Registro ATV
Prof. m 3D Imagen 0° -- Buz. Ap -- 90° 0° Amplitud 360°
0° Buz. Real 90°
Tabla de Estructuras Aparentes y Estructuras Reales a partir del ATV
16
DIAGRAMA POLAR WULFF
Ejemplo: El plano de fractura buza 45° grados al W. Se traza el polo (Pole) perpendicular al plano de fractura hasta que intercepta el Hemisferio Sur de la esfera. Se une el polo con el Zenit con una línea discontinua, resultando la Proyección Polar en la intercepción de ésta línea con el Círculo Mayor.
Conexiones complejas
0
90°
17
Optical Televiewer en Yacimiento de Skarn (Cu)
Imagén (parcial) 0-17m. Diagrama Polar cubre 0-50 m
0 --GR --- 250
17
Imagen OTV
0 Imagen
360°
0
Tadpole
90°
Fracturas y venas mineralizadas
32
Registrado por Weatherford en Ancash, 2012
REGISTRO COMPOSITE, Pozo B: 167.4-171.1m
GAMMA RAY – ATV – FOTO - DIPMETER
0 --- GR --- 250 Prof. m 3D Imagen 0° Imagen 360° 0° Dip 90° FOTO
100
Fractura con relleno, 65°W Fractura abierta, 70°S
Fractura abierta, 85°NW
101
Fractura parcialmente abierta, 60°SW
102
Fractura con relleno, 80°NW Fractura abierta, 60°SW
103
ATV registrado por Weatherford en Cuzco en 2012.
Detección de Falla, Pozo 1: 118-126m
Interpretación del ATV y Dipmeter derivado del ATV
0° Imagen 360° 0° Dipmeter 90°
3D
Arrastre en ambos bloques de la falla ubicada a 123.5m
ATV registrado por Weatherford en Cuzco en 2012.
Pozo 1
TABLA I POZO 1
ZONA INTERVALO ESPESOR (m) (m) NUMERO DE FRACTURAS 24 75 19 33 22 102 24 34 27 DENSIDAD DE FRACTURAS (Fr/m) 2.18 2.08 1.05 0.89 2.00 3.18 1.50 1.21 0.96 ORIENTACIÓN DE FRACTURAS (Fr) INTERPRETACIÓN
1 2 3 4 5 6 7 8 9
15-26 26-62 62-80 80-117 117-128 128-160 160-176 176-204 204-232
11 36 18 37 11 32 16 28 28
Fr mayores: 74°181Az; Fr menores: 48°346Az; Fr par ab: 78°356Az. Fr mayores y menores: 45°-75° ENE-ESE Fr menores: 48°-60° NNE. Fr mayores: 40°-50° NW; Fr menores: 42°-75°SE. Fr mayores y menores: 48°-88° 274Az Fr mayores y menores: 25°-70°N-NE; Fr par ab: 22°75°SW Fr parc ab: 55°-70° N-SE Fr mayores: 50°-80°SW; Fr parc ab: 55°-80° NW-NE Fr mayores: 12° 71Az
Fr par ab: 1; Venilleo: 1 Distorsión rollover en 118-126m por falla.
Distorsión rollover en 174-176m y arrastre en 176-178m por falla.
Aplicaciones en Geomecánica
22
A manera de Conclusión: Razones Porqué Utilizar los Registros Eléctricos
• •
Del registro Sónico se obtiene la curva UCS continua válida porque está calibrada con los datos de carga puntual. Los núcleos no son orientados, en cambio las Imágenes y el Dipmeter de los Televiewer orientan las capas, zonas débiles del macizo rocoso, fallas y fracturas respecto al Norte magnético. Estos datos son esenciales en la construcción del Tajo Abierto.
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Juan Tito Mendoza Aranda, 2014
1
Herramientas de Registros - Utilización
Radioactividad (Gamma ray) Spectral Gamma ray (K, Th, U)
Resistividad
Densidad
En Exploración
Neutrón (detector de H)
Sónico Acoustic Televiewer (ATV)
Optical Televiewer (OTV)
Verticality
En Geomecánica
Giroscopio
2
Principios de Funcionamiento
ADQUISICION DE DATOS PROCESAMIENTO
PROCESAMIENTO
Principios Físico y de Funcionamiento: • Mecánico (6): Temperatura, Caliper • Sensor pasivo (1): Radioactividad, Spectral GR • Emisión de corriente y de pulsos (2): Resistividad, Sónico • Emisión de radiación y Escaneo del Pozo (5): Densidad, Neutrón y Televiewer.
Ø= 6.5 cm 3.36 m
Cómo se Determina la Resistencia del Macizo Rocoso (Rock Strength)?
Procedimiento Estándar:
• Mediciones RQD (Rock Quality Descriptor) en todo el núcleo. • Comparación de estos datos con las pruebas de carga puntuales (point load test) hechas con pruebas UCS (Compresión Uniaxial Simple) y otros parámetros de resistencia de la roca.
Procedimiento con Registros Sónico:
• Determinar cuál es la relación entre la resistencia de la roca (medido como UCS y la velocidad del Sónico en el laboratorio y en el pozo. La siguiente Figura mostrará ésta relación…
COMPARACIÓN DE DATOS GEOTÉCNICOS DERIVADOS DE MEDICIONES DE LABORATORIO Y DE REGISTRO SÓNICO DE UN POZO EN EL NE DE AUSTRALIA
RELACIÓN
Caliza MODERADA
BUENA
Yacimiento Estratoligado: Sph, Gal, Py en lutita carbonosa.
POBRE
Lutitas y limolitas
POBRE
P O R Q U É ?
Registrado por BPB (Ex-Weatherford) en 1994, NE Australia
RELACIONES APROXIMADAS ENTRE LA VELOCIDAD DEL SÓNICO, COMPRESIÓN UNIAXIAL Y POROSIDAD
Velocidad Sónico, UCS
ƒ (Litologia, Porosidad)
(Duplancic, 1995)
UCS del Registro Sónico – Pórfido de Au-Cu, Roca Diorita
“tiempo de tránsito” del Sónico vs “carga puntual” de 14 pozos se tiene por regresión lineal una ecuación que permite obtener la curva UCS continua: y = 104.24 e -0.002t donde t: tiempo de tránsito.
Interpretación: La radioactividad es constante, la densidad va en aumento. Una ligera disminución del tiempo de tránsito (325 a 200 µs/m) (azul) genera un aumento en UCS (50 a 70 Mpa) (rojo).
Registrado por Weatherford en Cajamarca, 2012
Resultado
RADIOACTIVIDAD
0--API 200
SONICO – UCS
2.2
DENSIDAD
gr/cm3 3.2
Análisis Geomecánico: Determinación de Breakout con el Acoustic Televiewer
El plano de fractura inducida que se genera por la perforación sigue la dirección del menor esfuerzo, en este ejemplo es NE-SW. El ATV los detecta por líneas verticales a 180° como plano breakout (abertura), luego las fallas y fracturas naturales tendrán rumbo perpendicular NW-SE.
W
E
Registrado por Weatherford en Junín en 2013
Herramientas de Orientación de Pozo: VERTICALITY y GYRO
Los magnetómetros XYZ del Verticality miden la fuerza del campo magnético.
El Gyro mide las fuerzas elásticas de suspensión y de inercia de una fija por las oscilaciones de anillos perpendiculares
Ambos tiene dos Cilindros de Nivel. Uno mide la componente NS y el otro la componente E-W de la inclinación. En ambiente con minerales ferrosos se prefiere el Gyro porque no usa magnetómetros.
Herramientas de Imágenes: Acoustic Televiewer (ATV) y Optical Televiewer (OTV)
Sensor de Desviación
Campana de Ultrasonido
Cámara digital
Luz Espejo cónico
Orientación Geográfica con Registro de Imágenes
•
ATV
W
N N E
Sinusoide
S
W
N
E S
•
OTV
La sinusoide es el resultado del desarrollo bidimensional del borde de la elipsoide (plano inclinado). El punto más bajo nos indica el buzamiento del plano (Este).
Presentación del Registro ATV
Prof. m 3D Imagen 0° -- Buz. Ap -- 90° 0° Amplitud 360°
0° Buz. Real 90°
Tabla de Estructuras Aparentes y Estructuras Reales a partir del ATV
16
DIAGRAMA POLAR WULFF
Ejemplo: El plano de fractura buza 45° grados al W. Se traza el polo (Pole) perpendicular al plano de fractura hasta que intercepta el Hemisferio Sur de la esfera. Se une el polo con el Zenit con una línea discontinua, resultando la Proyección Polar en la intercepción de ésta línea con el Círculo Mayor.
Conexiones complejas
0
90°
17
Optical Televiewer en Yacimiento de Skarn (Cu)
Imagén (parcial) 0-17m. Diagrama Polar cubre 0-50 m
0 --GR --- 250
17
Imagen OTV
0 Imagen
360°
0
Tadpole
90°
Fracturas y venas mineralizadas
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Registrado por Weatherford en Ancash, 2012
REGISTRO COMPOSITE, Pozo B: 167.4-171.1m
GAMMA RAY – ATV – FOTO - DIPMETER
0 --- GR --- 250 Prof. m 3D Imagen 0° Imagen 360° 0° Dip 90° FOTO
100
Fractura con relleno, 65°W Fractura abierta, 70°S
Fractura abierta, 85°NW
101
Fractura parcialmente abierta, 60°SW
102
Fractura con relleno, 80°NW Fractura abierta, 60°SW
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ATV registrado por Weatherford en Cuzco en 2012.
Detección de Falla, Pozo 1: 118-126m
Interpretación del ATV y Dipmeter derivado del ATV
0° Imagen 360° 0° Dipmeter 90°
3D
Arrastre en ambos bloques de la falla ubicada a 123.5m
ATV registrado por Weatherford en Cuzco en 2012.
Pozo 1
TABLA I POZO 1
ZONA INTERVALO ESPESOR (m) (m) NUMERO DE FRACTURAS 24 75 19 33 22 102 24 34 27 DENSIDAD DE FRACTURAS (Fr/m) 2.18 2.08 1.05 0.89 2.00 3.18 1.50 1.21 0.96 ORIENTACIÓN DE FRACTURAS (Fr) INTERPRETACIÓN
1 2 3 4 5 6 7 8 9
15-26 26-62 62-80 80-117 117-128 128-160 160-176 176-204 204-232
11 36 18 37 11 32 16 28 28
Fr mayores: 74°181Az; Fr menores: 48°346Az; Fr par ab: 78°356Az. Fr mayores y menores: 45°-75° ENE-ESE Fr menores: 48°-60° NNE. Fr mayores: 40°-50° NW; Fr menores: 42°-75°SE. Fr mayores y menores: 48°-88° 274Az Fr mayores y menores: 25°-70°N-NE; Fr par ab: 22°75°SW Fr parc ab: 55°-70° N-SE Fr mayores: 50°-80°SW; Fr parc ab: 55°-80° NW-NE Fr mayores: 12° 71Az
Fr par ab: 1; Venilleo: 1 Distorsión rollover en 118-126m por falla.
Distorsión rollover en 174-176m y arrastre en 176-178m por falla.
Aplicaciones en Geomecánica
22
A manera de Conclusión: Razones Porqué Utilizar los Registros Eléctricos
• •
Del registro Sónico se obtiene la curva UCS continua válida porque está calibrada con los datos de carga puntual. Los núcleos no son orientados, en cambio las Imágenes y el Dipmeter de los Televiewer orientan las capas, zonas débiles del macizo rocoso, fallas y fracturas respecto al Norte magnético. Estos datos son esenciales en la construcción del Tajo Abierto.
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