Diseño y perdoracion de pozos profundos de agua

Criterios de diseño y perforacion de pozos de agia

1. Diseño y Perforación de Pozos
Criterios de diseño
Métodos de
perforación
H. Jégat, CIDIAT

2. Diseño de pozos
Elementos de diseño:
Perforación(profundidad)
Tubería ciega(longitud, espesor, diámetro y
material)
Rejilla (ubicación, diámetro y aberturas)
Grava (volumen y granulometría)
Criterios
Obtener la mayor cantidad de agua posible de la
mejor calidad posible
Maximizar la eficiencia del pozo (> 85%)
Asegurar la vida útil del pozo (25-30 años)

3. Perforación
Profundidad:
Depende de la litología del subsuelo
Puede ser modificada durante la
perforación
Diámetro:
Depende del caudal que se piensa extraer
y del tipo de bomba que se va a usar
Mínimo f
perf+ 6”

4. Tubería de Revestimiento
LONGITUD
Profundidad de perforación -filtros
DIAMETRO
Diámetro de la bomba + 4 a 6 pulgadas
El Q esperado nos da el diámetro de la bomba
MATERIAL
Acero o PVC (calidad del agua, precio)
ESPESOR
Función de la profundidad

5. Rejilla (filtro)
Ubicación y Longitud
Frente a las capas permeables saturadas permanentemente
Depende del tipo de acuífero
Libre : 1/3 inferior
Confinado: 50 a 70 % del espesor
Diámetro
igual o inferior a la tubería
Aberturas
D10de la grava
Material
Idéntico al de la tubería

6. Filtro (o empaque) de grava
3 funciones:
Relleno el espacio libre (evitar derrumbes)
Reducir la velocidad de aproximación (Darcy)
Impedir el paso del material fino
Indispensable si material fino y uniforme
(D10<= 0.25 mm yCU <= 2.5)
Grava redonda y limpia
Necesidad de tuberías de recarga
Cuidado en la colocación

7. Normas INOS para grava de
pozos
-Silíceo, redondo y libre de fracturas
-Los granos planos y alargados no deben sobrepasar
el 2% del peso total
-La solubilidad en frió en una solución de ácido clor-
hídrico al 40 % durante 24 h, no debe superar el 5%
-Los tamaños básicos serán:
-No 1: entre 1/32” y 1/16”(0,8 –1,6 mm)
-No 2: entre 1/16” y 1/8” (1,6 –3,2 mm)
-No 3: entre 1/8” y ¼”(3,2 –6,4 mm)
-No 4: entre ¼” y ½’(6,4 –12,8 mm)

8. Métodos de perforación
Percusión
Rotación
Directa
Inversa
Rotopercusión
Odex

9. Rotación

10. Fluidos de perforación
3 funciones
Estabilizar el hueco
Enfriar la mecha
Evacuar el material perforado
Bentonita
“Arcilla, Cal”
Polímeros
Espuma

11. Bentonita
Arcilla muy fina
Dosificación de 15 a 30 Kg./m
3
Densidad:
Desde 1 (agua) hasta 1,2 Kg./l (normal 1,08)
Viscosidad:
Medida con el embudo de Marsh (entre 35 y 45
seg.)
Tiempo para vaciar ¼ del volumen del embudo

12. Bombeo del fluido
Velocidad de ascenso
0,6 m/s para el agua, 0,35 m/s para la
bentonita
No debe pasar de 1,5 m/s para evitar
problemas de erosión
Tiempo de ascenso
Profundidad/velocidad

13. Fosas de perforación
 Se usan dos fosas cuyas
dimensiones dependen
del tamaño del pozo.
 Su volumen total deber
ser del orden de 3 veces
el volumen del pozo.
 La primera es la fosa de
sedimentación o
decantación y la segunda
es la de bombeo.

14. Fosas

15. Dimensiones de las fosas
1. Sedimentación
Ubicada a 2m de la perforación para evitar
problemas con la base del pozo (importante)a
través de un canal donde se toman las muestras
Ancho (m): 0,57 x volumen de la perforación en
litros
Largo: 1,25 x ancho
Profundidad: 0,85 x ancho
Típicamente: (0,2 m
3
= 0,6 x 0,6 x 0,6m)

16. Dimensiones
2. Fosa de bombeo
Ancho igual al de la fosa de sedimentación
Largo: 2,5 x ancho
Profundidad: 0,85 x ancho
Típicamente: (1 m
3
= 1,5x0,8x0,8 m)

17. Toma de muestras
Cada metro, cada 2 o cada 3 metros

18. Verticalidad
Verticalidad
Desviación con
respecto a la vertical
Alineamiento
Desviación con
respecto a una línea
recta

19. Normas
La AWWA considera aceptable una desviación de la
vertical de 2/3 del diámetro interior de la cañería por
cada 100 pies (30 m) de pozo.
La EPA considera tolerable una desviación de la
vertical de hasta 1 grado por cada 50 pies (17 m) de
profundidad (+/-30cm cada 17 metros).
El problema consiste en que un pozo de un diámetro
adecuado y suficientemente recto como para permitir
una correcta instalación de la bomba, puede ser
rechazado debido a la aplicación de estos estándares,
por errores de medición.

20. Medición de la verticalidad
Con uno tubo de 6 m de largo y de un
diámetro ¼” o ½” menor que el del
revestimiento, colgado a 3 m sobre el
hueco y perfectamente centrado.
Se prueba solamente la parte donde
pasará la bomba, ya que mas abajo, la
verticalidad no tiene ninguna influencia
sobre el rendimiento del pozo.

21. Medición de la verticalidad
Se hace bajar el tubo y cada 3 m (por
ejemplo) se mide la desviación del cable
con el centro del pozo
La desviación del pozo será igual a la
desviación de cable por la razón de la
profundidad del tubo sobre la altura del
punto fijo del cable (3 m)

22. Medición de la verticalidad

23. Medición de la verticalidad
Existen aparatos mas sofisticados para tal fin:
Sonda de Verticalidad
La sonda incluye un magnetómetro de tres ejes para deducir
la orientación de la sonda en relación con el norte magnético
y tres acelerómetros para medir la inclinación.
Sonda de Verticalidad Giroscópica
La sonda incluye un giroscopio direccional montado sobre
una suspensión universal para realizar una medición
orientacional y dos acelerómetros para la inclinación.

24. Verticalidad y alineamiento
En resumen, lo importante es que la
bomba pueda funcionar sin problemas:
Problema mas importante para las bombas
turbinas
Pero también en las bombas sumergibles
ya que puede impedir la circulación del
agua y por ende el enfriamiento del motor.

25. Desarrollo
El desarrollo del pozo, una tarea difícil y
ardua, tiene como finalidad restituir las
condiciones naturales de los terrenos
atravesados de forma tal que las pérdidas de
carga solamente sean las que se provocan en
el acuífero las que como tales son lo que son,
es decir, inevitables y dependen de sus
características hidrogeológicas.

26. Desarrollo
Adicionalmente la faena de desarrollo tiene
como objetivo un ordenamiento del material
que se emplea como filtro de grava
provocando una gradación de mayor a menor
tamaño en la medida que nos alejamos del
pozo, lo que se traduce en una mejoría de su
porosidad efectiva y, consecuentemente, de
su permeabilidad.

27. Desarrollo
Finalmente el desarrollo tiene que lograr que
se extraiga desde el acuífero y del filtro de
grava, toda la arena y materiales más finos
de forma tal que cuando el pozo entre en
producción el agua salga exenta de partículas
finas abrasivas que dañen la bomba,
reacomoden el filtro de grava y permitan en
consecuencia incrementar la vida útil del
pozo.

28. Desarrollo

29. Desarrollo
El hecho de que el agua salga cristalina y exenta de
arena no es necesariamenteun indicador de que
el pozo ha sido bien terminado.
La única forma de establecer que el desarrollo se ha
completado, es calculando la eficiencia, además del
contenido de arena y de la turbiedad.
Si la eficiencia es baja, como suele ocurrir con
muchos pozos, se debe continuar con el desarrollo
hasta verificar fuera de toda duda de que ya no es
posible incrementarla con trabajos adicionales.

30. Términos de referencia
Es muy importante que los TDR y luego
el contrato incluya todas y cada una de
las especificaciones necesarias para
asegurar el “mejor pozo posible”.
La inspección es fundamental en todas
las etapas de la perforación.