Núcleos o Corazones - Perforación por Percusión

Durante la perforación por percusión pueden obtenerse muestras de roca intacta de pequeñas dimensiones por medio de un barril muestreador especial. Sin embargo, el obtener verdaderos corazones haifa mucho más lento el proceso de la perforación. Por lo tanto, la perforación por percusión en la exploracion, rara vez se usa para obtener núcleos.

En la perforación con broca rotatoria, la broca ordinaria puede cambiarse por un muestreador de corazones como se muestra en la fig. 5.8. La broca corta un anillo redondo y deja un núcleo central que entra en el barril. El elemento cortador pueden ser diamantes, fragmentos de acero, insertos de carburo de tungsteno, o cuchillas de acero. La extracción de núcleos no aumenta demasiado el tiempo de avance en la perforación y se usa mucho para muestrear suelos resistentes y rocas.

El agua de perforación arrastra los fragmentos de barrenación, pero en algunos casos altera el carácter del material. En estas circunstancias, puede ser posible limpiar el pozo con un chorro de aire o una barrena anular colocada directamente encima de la herramienta cortadora.

El muestreador de corazones puede ser de tubo simple (fig. 5.8a), o de tubo doble (fig. 5.8b). Las muestras tomadas en los barriles de tubo simple pueden alterarse mucho debido a torsión, a expansión, y a contaminación con el agua de barrenación. El barril doble está proyectado para proteger el corazón contra el efecto del agua en circulación. En algunos equipos, el barril interior, incluyendo la muestra, puede extraerse a través del conjunto de herramientas de perforación. Este dispositivo se conoce con el nombre inglés de “Wire-line”. Además, este equipo puede modificarse para que incluya un tercer tubo de media caña, alojado dentro del barril interior. Después que se ha sacado el barril interior del barreno, el tubo de media caña se extrae empujándolo por medio de una bomba hidráulica operada a mano. El corazón se conserva en estado casi inalterado en el tubo partido. Este conjunto, que se conoce como barril para muestras de triple tubo, es especialmente ventajoso para muestrear roca fracturada, roca frágil de baja resistencia al esfuerzo cortante, o arcilla dura.

Figura 5.8 Diagrama esquemático de muestreadotes de corazones a) De tubo simple. b) De tubo doble.

El diámetro de los corazones de roca varía entre 32 a 152 mm. Los tamaños más comunes se dan en la tabla 5.1. La mayor parte de los barriles para muestras pueden retener corazones cuando menos de 1.52 m de largo. Sc define la relación de recuperación como la relación en porcentaje entre la longitud del núcleo recuperado y la longitud del barreno en cada operación; se relaciona a la calidad de la roca encontrada en un sondeo, pero también influyen en ella la técnica de perforación y el tipo y tamaño del barril usado.

Generalmente, utilizando un barril de tubo doble se obtienen relaciones de recuperación más elevadas, que las que pueden obtenerse con los barriles de un tubo.

Una mejor estimación de la calidad de la roca in-situ se obtiene por una relación de recuperación de corazones modificada, llamada designación cualitativa de la roca (DCR). Esta relación se determina considerando solamente los pedazos de corazón que tengan una longitud no menor de 10 cm, y sean duros y sanos. Evidentemente, se ignoran las roturas causadas por la perforación. Preferentemente, el diámetro del corazón no deberá ser menor de 54 mm (NWX, NWM). El porcentaje de la relación entre la longitud total de un corazón así formado y la longitud del muestreador en una operación, es la DCR. La tabla 5.2 proporciona la descripción de la calidad de la roca en relación con su DCR.

Tabla 5.1 Diámetros Estándar de Barriles para corazones y de los Ademes Correspondientes.