La perforación consiste en perforar un agujero, túnel o pozo en la Tierra. Se utiliza para diversas aplicaciones en geología , agricultura , hidrología , ingeniería civil y exploración minera . En la actualidad, la mayoría de las perforaciones en la Tierra sirven para uno de los siguientes propósitos:
A diferencia de la perforación en otros materiales, donde el objetivo es crear un agujero con algún propósito, a menudo el caso de la perforación o extracción de núcleos es obtener una comprensión del suelo/ litología . Esto puede hacerse para la prospección para identificar y cuantificar un cuerpo de mineral para la minería, o para determinar el tipo de cimientos necesarios para un edificio o estructura elevada, o para estructuras subterráneas, incluidos túneles y sótanos profundos donde una comprensión del suelo es vital para determinar cómo excavar y la filosofía de soporte. La perforación también se utiliza en la construcción de pozos verticales e inclinados.
La perforación de pozos tiene una larga historia. La dinastía Han de China (202 a. C. – 220 d. C.) utilizaba la perforación de pozos profundos para la minería y otros proyectos. Los yacimientos de perforación chinos podían alcanzar una profundidad de hasta 600 m (2000 pies). [1]
Al perforar en piedra, se debe prestar especial atención al tipo de material. Hay tres clasificaciones diferentes de brocas utilizadas para perforar en piedra: blanda, media y dura. Las brocas para rocas de formación blanda se utilizan en arenas no consolidadas, arcillas y calizas blandas, etc. Las brocas para rocas de formación media se utilizan en dolomitas , calizas y pizarras , mientras que las brocas para rocas de formación dura se utilizan en pizarras duras, lutitas , granito , calizas y otras formaciones duras y/o abrasivas.
La perforación en terrenos blandos se puede realizar utilizando un sinfín rotatorio o técnicas de perforación por lavado, mientras que la perforación de rocas a menudo utiliza métodos como NMLC que permiten la recuperación de un núcleo de material que se puede examinar para determinar la resistencia, el grado de erosión, la comprensión de qué tan intacta está la roca ( RQD ) e identificar cualquier discontinuidad u otros planos de debilidad.
También es posible realizar pruebas del material en perforaciones . En terrenos blandos , se puede utilizar la prueba de penetración estándar para determinar la resistencia del material. En las pruebas de tensión in situ de rocas mediante hidrofracturación o perforación con sonda, se puede utilizar el Televisor Acústico para mapear las discontinuidades y determinar su orientación. También es posible, una vez que se completa una perforación, medir la permeabilidad . También se toman muestras de agua y material para su examen y pruebas de laboratorio.
En 1961, Estados Unidos inició el Proyecto Mohole , un ambicioso intento de perforar la corteza terrestre hasta la discontinuidad de Mohorovičić . El proyecto se interrumpió debido a su elevado coste.
El pozo superprofundo de Kola fue un proyecto similar de la URSS en la década de 1970 y principios de la de 1980. La URSS intentó perforar un agujero a través de la corteza para tomar muestras de la discontinuidad de Mohorovičić. El pozo más profundo jamás perforado fracasó no por falta de dinero o tiempo, sino por la física de la roca en profundidad. A aproximadamente 12.000 metros de profundidad, la roca comienza a comportarse más como un sólido plástico que como un sólido rígido. Las temperaturas de la roca de varios cientos de grados Celsius requirieron que el fluido de perforación se refrigerara antes de enviarlo a la cara de corte de la perforadora. A medida que las brocas se quemaban y se retiraban para reemplazarlas, el pozo simplemente se cerraba y la roca tenía que volver a perforarse. El pozo fue desechado.
Se planean más intentos por parte de consorcios estadounidenses y más intentos rusos en Finlandia .
Los núcleos de hielo se perforan con brocas huecas, de la misma manera que se perforan los núcleos de sedimentos. Cuando todo lo que se necesita es el agujero, se puede utilizar la tecnología de perforación con agua caliente para derretir agujeros en el hielo o la nieve con fines de investigación tanto en el Ártico como en la Antártida. El equipo para este método también es liviano cuando se perforan agujeros profundos, en comparación con el equipo de perforación tradicional. La perforación con agua caliente se ha utilizado con éxito en los proyectos IceCube Neutrino Detector y Antarctic Muon And Neutrino Detector Array para perforar a una profundidad de hasta 2.450 metros.