La perforación diamantina de exploración se utiliza en la industria minera para sondear el contenido de depósitos minerales conocidos y sitios potenciales. Al retirar un núcleo de roca de pequeño diámetro del yacimiento, los geólogos pueden analizar el núcleo mediante ensayos químicos y realizar estudios petrológicos , estructurales y mineralógicos de la roca. También se utiliza a menudo en la industria de la ingeniería geotécnica para pruebas de cimientos junto con métodos de muestreo de suelos. La técnica lleva el nombre de la broca con incrustaciones de diamante utilizada.
A menudo se cita a Rodolphe Leschot como el inventor de la primera broca sacatestigos en 1863. [1] Las primeras perforaciones diamantinas abrieron muchas áreas nuevas para la extracción de minerales y estuvieron relacionadas con un auge de la exploración mineral en lugares remotos. Antes de la invención de la perforadora de diamante portátil, la mayor parte de la prospección de minerales se limitaba a encontrar afloramientos en la superficie y excavar a mano. A finales de la década de 1970, General Electric fue pionera en la tecnología de los compactos de diamante policristalino (PDC) como sustituto de los diamantes naturales en las brocas. [2]
La perforación diamantina de exploración se diferencia de otras perforaciones geológicas (como la perforación de circulación inversa (RC) [3] ) en que se extrae un núcleo sólido de la profundidad para examinarlo en la superficie. La tecnología clave del taladro de diamante es la propia broca de diamante. [4] Está compuesto por diamantes industriales engastados en una matriz metálica blanda. Como se muestra en la figura, los diamantes están dispersos por toda la matriz y la acción depende de que la matriz se desgaste lentamente durante el proceso de perforación, para exponer más diamantes. La broca se monta en un barril sacatestigos, que está unido a la sarta de perforación, que está conectada a un equipo de perforación giratorio. Se inyecta lodo de perforación en la tubería de perforación para eliminar los recortes de roca producidos por la broca y también para reducir el calor producido debido a la fricción, lo que provoca menos desgaste de las brocas. [5] Una broca de diamante real es un asunto complejo, generalmente diseñado para un tipo de roca específico, con muchos canales para el lavado. [6]
El taladro utiliza una broca con incrustaciones de diamante (en la foto de la derecha) para perforar la roca. La broca produce un "núcleo" que se fotografía y se divide longitudinalmente. Se analiza la mitad del núcleo dividido , mientras que la otra mitad se almacena permanentemente para uso futuro y reensayo si es necesario. Aunque lo más preferido es un núcleo de mayor diámetro, es el más caro. Los diámetros y propósitos de tubos para cables más comunes son NQ (47,6 mm) y HQ (63,5 mm). [7]
Simplemente hacer avanzar la broca mediante acción giratoria (y lavado) hace que se extraiga un núcleo dentro del cañón como se muestra. Sin embargo, a una profundidad de quizás 300 m, debe haber una manera de recuperar el núcleo y llevarlo a la superficie. Retirar constantemente toda la tubería de perforación pesada no es práctico, por lo que se desarrollaron métodos de perforación con cable para extraer el núcleo dentro del barril. [8] Si la roca siempre fuera granito sólido y el núcleo siempre se rompiera en la broca, entonces sería sencillo detener la perforación, bajar un simple dispositivo de agarre mediante un alambre y tirar del núcleo. Desafortunadamente, muchas aplicaciones requieren un núcleo intacto en roca fracturada, lo que requiere dispositivos elaborados con cables.
La foto muestra la extracción de un núcleo, mediante un sistema wire-line de triple tubo, capaz de extraer núcleos en las peores condiciones. [9] Esto es muy importante cuando se exploran zonas de fallas como la falla de San Andrés .
Normalmente se utilizan cinco tamaños principales de tubos de "cable". Los tubos más grandes producen núcleos de roca de mayor diámetro y requieren más potencia de perforación para impulsarlos. La elección del tamaño del tubo es un equilibrio entre el diámetro del núcleo de roca deseado y la profundidad que se puede perforar con un motor de plataforma de perforación particular.
Tamaños de puntas de línea de alambre estándar "Q": [10]
