Mejoras en la precisión de las mediciones de trayectorias en minería de exploración
– Orlando Ramirez, Agosto 2020
En la actualidad, cuando se trata de la explotación de cuerpos de roca mineralizados, la medición de la trayectoria durante la perforación -tanto en la fase de exploración como en la producción- es un factor primordial que los responsables de los departamentos de geología, perforación y planificación deben tener en cuenta. Incluso un mínimo error en la fase de planificación puede resultar en la desviación de la trayectoria del pozo, y la consiguiente pérdida del objetivo.
Los principales factores que influyen en la desviación de la trayectoria del pozo son los parámetros de perforación, tecnológicos y geológicos del yacimiento.
Muchas empresas e inversores apuestan por proyectos de minería de exploración en yacimientos que, a priori, parecen muy prometedores; sin embargo, según avanzan, los resultados obtenidos no coinciden con los esperados. Una de las causas más comunes es que la trayectoria del pozo se desvía del objetivo durante la perforación. De igual manera, el uso de tecnologías incorrectas, combinado con la ausencia de un exhaustivo control de calidad en la selección y operación de las herramientas giroscópicas utilizadas, puede influir en la desviación de la trayectoria.
Por otra parte, la utilización de programas estándares de sincronización de datos, frecuentemente parten de los datos finales. En comparación, la tecnología implementada por SPT se basa en un proceso de control de la calibración para cada herramienta, así como en la comprobación de la medición al comparar los datos de la bajada y la subida (In-Run & Out-Run), que luego se evalúan automáticamente por el software inteligente. Stockholm Precision Tools es la única compañía en el sector equipada en cada una de sus herramientas giroscópicas con este exhaustivo proceso de control de la calidad (Fig. 4), con vista a asegurar la inversión del cliente.
Todos los inversores en proyectos de minería de exploración quieren obtener los mejores resultados y beneficios al capital que han invertido, incluso si el mineral objetivo está presente en dicha ubicación o no. Desafortunadamente, este no es siempre el caso. Con demasiada frecuencia, los proyectos de exploración pasan por alto la importancia de un Programa de Control de Calidad/ Garantía de Calidad (QA / QC) para los datos de las mediciones posicionales desde el principio. Esto es importante porque los datos obtenidos de la ubicación geoespacial y la muestra del testigo en su origen exacto son claves para determinar la existencia o no del mineral objetivo, del cual depende en gran medida la viabilidad económica del proyecto.
Un factor importante que puede afectar la calidad de la recuperación de testigo es la errónea elección de una herramienta de medición, basándose únicamente en su precio. Es necesario hacer un análisis detallado en torno a la pregunta: ¿Qué resulta más costoso: el alquiler de herramientas giroscópicas de alta precisión para la búsqueda de norte verdadero, tal como nuestros GyroMaster™ y Core Retriever™ (Fig. 1 y 2), o la incorrecta evaluación de las reservas minerales por el uso de un equipo de bajo costo y poca fiabilidad?
¿Qué es un giroscopio?
El giróscopo, también llamado giroscopio, es cualquier cuerpo en rotación que presenta dos propiedades fundamentales: la inercia giroscópica o “rigidez en el espacio” y la precesión, que es la inclinación del eje en ángulo recto ante cualquier fuerza que tienda a cambiar el plano de rotación. Estas propiedades son inherentes a todos los cuerpos en rotación, incluida la Tierra.
La inercia giroscópica y la fuerza de la gravedad pueden emplearse para hacer que el giróscopo funcione como indicador direccional o brújula. Si se considera un giróscopo montado en el ecuador de la Tierra, con su eje de giro situado en el plano este-oeste, el giróscopo seguirá apuntando en esa dirección a medida que la Tierra gira de oeste a este. Así, el extremo oriental ascenderá en relación a la Tierra, aunque seguirá apuntando en la misma dirección en el espacio. Este se resiste a dicha fuerza y efectúa un movimiento de precesión en torno al eje vertical, hacia el meridiano para que el eje del giróscopo busque y mantenga el meridiano verdadero, es decir, para que apunte en dirección norte-sur.
Esta resistencia o compensación de la fuerza crea un movimiento opuesto alrededor del eje vertical, en dirección al meridiano, por eso el eje del giroscopio siempre apunta al meridiano verdadero (o norte verdadero), el cual está determinado en dirección norte-sur.
Debido a su funcionamiento, con base en la fuerza de rotación de la Tierra y no en el magnetismo, el GyroMaster™ tiene múltiples aplicaciones y su uso está cada vez más extendido en la geología y en proyectos mineros de exploración importantes. Lo principal es conocer cuan precisa es la herramienta giroscópica que se emplea en un proyecto (Lea más sobre los principios fundamentales del giroscopio)
Con una rápida mirada a los diferentes equipos de medición que utilizan esta tecnología, se puede apreciar que existen diferentes clasificaciones: el Giróscopo de Norte Verdadero (NSG, por sus siglas en inglés) y el Giróscopo de Referencia.
El giroscopio de referencia carece de un sensor preciso que mida la proyección de velocidad angular de la Tierra, por tanto no es capaz de encontrar el norte verdadero, lo que significa que no puede establecer azimut. Antes de poder realizar cualquier operación, el collar de azimut necesita introducirse manualmente. No es un giroscopio propiamente dicho, sino un giroscopio (Inclinómetro) de referencia o de medición indirecta y, por supuesto, no es un giroscopio verdadero.
El inclinómetro, como su nombre lo indica, es una herramienta que determina la inclinación de un pozo y no mide dirección de forma directa, sino que lo toma de un punto externo y sus datos dependen del factor humano, lo que provoca la acumulación de errores a medida que se profundiza en el pozo. Pero la medición de una herramienta no es solo la inclinación, es también la dirección (azimut). Puesto que los giróscopos de referencia carecen de la tecnología y de un sensor necesario para buscar el norte verdadero y establecer el azimut, no pueden medir entonces los pozos verticales. Encuentre más información sobre la diferencia entre las herramientas giroscópicas de referencia, magnéticas y buscadoras de norte verdadero.
SPT GyroMaster™ es un giróscopo de norte verdadero capaz de medir incluso en ángulos de +/- 90º. Su funcionamiento y exactitud han sido probados en condiciones extremas. En pozos que están muy cercanos uno del otro o en yacimientos complejos donde la precisión es un requisito indispensable, el GyroMaster™ ha sido la clave para el éxito del proyecto.
El empleo de giróscopos de referencia en proyectos mineros de extrema importancia conlleva riesgos graves debido a que su funcionamiento depende de la intervención humana; si se le provee un dato de partida equivocado, toda la medición será errónea y el departamento de geología tendrá como resultado la falsa creencia de un cuerpo de roca de baja mineralización. Lo mismo sucede con otros giroscopios que son de norte verdadero, pero no son capaces de repetir los datos de medición durante el descenso al pozo y la posterior subida, por eso los hemos clasificado como giroscopios de norte verdadero, pero de baja precisión.
Muchas veces, los valores iniciales de las herramientas de referencia se obtienen a partir del uso de una brújula magnética, incrementando así la acumulación de errores.
El uso de herramientas giroscópicas de referencia en minería de exploración resulta tan erróneo como el uso de herramientas buscadoras de norte de baja precisión.
Las herramientas giroscópicas de baja precisión son muy similares a las herramientas de referencia. Muchas veces, estas obtienen los datos, incluso obtienen el punto de referencia inicial, a través de una brújula magnética. Por otra parte, debido a que su método de funcionamiento es de disparo único y no tienen la habilidad de medir en modo continuo, estas herramientas tienden a acumular errores entre cada intervalo de medición.
Stockholm Precision Tools (SPT) está orgullosa de haberse especializado, durante más de 20 años de constante perfeccionamiento, en la fabricación de giróscopos de alta precisión como son el GyroMaster™ para el sector de la minería; el GyroTracer™, para petróleo y gas; y, más recientemente, el Core Retriever™, capaz de realizar mediciones y recuperar testigos simultáneamente. El dato de precisión de nuestras herramientas en inclinación es de 0.05º, a diferencia del valor que ofrecen otros fabricantes cuyos equipos trabajan con una calibración que permite un error de 0.3º , lo cual repercute en una inexactitud constante en la posición espacial del pozo. Si a esto le adicionamos la desviación real, la magnitud del error puede llegar a ser de 6 a 10 metros, dependiendo de la profundidad e inclinación del pozo: a mayor inclinación, mayor proyección, y por consiguiente, el departamento de geología obtendrá datos equívocos en cuanto al cálculo de las reservas.
El principal objetivo de este artículo es resaltar la importancia de utilizar las correctas tecnologías giroscópicas unido a un riguroso proceso de control de calidad durante la operación; para evitar así los múltiples errores que se aprecian en la industria por el uso de herramientas de baja precisión sin el control de calidad requerido.
Las herramientas de medición que ofrecen una precisión en la inclinación de 0.3° pueden alcanzar una desviación errónea de hasta 6-10 metros del objetivo. A mayor inclinación, mayor será el margen de error.
Tomemos, por ejemplo, un cuerpo minero de 5 metros de ancho con un buzamiento de unos 45º y una profundidad de 1000 metros. Si usamos una herramienta con especificaciones que contemplen un margen de error de 0.3º en la inclinación y varios grados en el azimut, las posibilidades de cálculos erróneos sobre las dimensiones del cuerpo minero serán altas y, por tanto, la probabilidad de no aprovecharlo debidamente resultaría devastadora.
En la siguiente tabla (Fig.3) se reúnen los datos y especificaciones técnicas de distintas herramientas, tomadas de los sitios web de sus respectivos fabricantes. Aquí se evidencia el error en las coordenadas finales. La medición de trayectoria en los sondajes con el uso del GyroMaster™ buscador de norte verdadero, reduce este error al mínimo; mostrando, con datos reales, que Stockholm Precision Tools es líder en el control de calidad de la medición de trayectoria.
Figura 3. Precisión del GyroMaster™ en comparación con otras herramientas del mercado
Además de los riesgos que ya hemos mencionado en el empleo de un giróscopo buscador de norte de baja precisión o un giróscopo de referencia, existe otro agravante, y es que quienes deciden emplear estas herramientas en sus proyectos no tienen el mecanismo y la tecnología para comprobar que ese valor de 0.3º de precisión en la inclinación coincide con la realidad de la medición; muchas veces suele ser mayor, por no mencionar las ambiguas mediciones declaradas del azimut o la dirección.
En lo referente a control de calidad en proyectos de minería de exploración, Stockholm Precision Tools (SPT AB) ha implementado un riguroso modelo (Fig. 4) de verificaciones y auditorías controladas, lo que la convierte en una de las pocas empresas que ha desarrollado e implementado un proceso de Garantía de Calidad y Control de Calidad (QA / QC). Este proceso se puede constatar tanto para la medición de trayectoria en sondajes como para la medición durante la recuperación de testigos en B, N, H, P.
Entendiendo la seriedad de los millones de dólares invertidos en proyectos mineros y el efecto devastador para el medio ambiente de los errores causados por la falta de información, estamos velando siempre por el control de calidad de nuestras herramientas de medición. Prueba de ello lo constituye también nuestro Gyro RigAligner™, herramienta compacta y ligera que configura, busca norte verdadero y alinea la plataforma en menos de 5 minutos. Es, además, el único alineador de 3 ejes que funciona en todas las direcciones.
Figura. 4. Proceso de control de calidad implementado por Stockholm Precision Tools (SPT AB)
Para poder comprobar la precisión de un giroscopio de norte verdadero, o buscador de norte, existen varios métodos; siendo el más eficaz la medición en un pozo profundo (de unos 1000 metros aproximadamente) y posterior comparación entre los valores de bajada y subida (In-Run & Out-Run), además que el dato inicial sea corroborado con el departamento de topografía.
Otra manera de comprobar la precisión de una herramienta es tener una mesa de calibración, tal como el modelo Universal Calibration Stand CF.02 (Fig.5), diseñado internamente para trabajar con las herramientas SPT.
En otros casos, se le debe exigir al fabricante que muestre la capacidad de medir en vertical -89 grados, de forma continua, y comparar que tanto en bajada como en subida el valor no debe sobrepasar el 0,15 % en la coordenada N-S / E-O. Expliquemos esto más detalladamente: antes de seleccionar el giroscopio que se implementará en un proyecto, se deben hacer medidas In-Run & Out-Run para comprobar que se repiten los datos de azimut e inclinación según las especificaciones declaradas por parte del fabricante. Deben evaluarse ambas mediciones y asegurarse que los datos sean los mismos. Es la mejor manera de comprobar la calidad de la herramienta, además de que estas mediciones se realicen en diferentes inclinaciones y direcciones.
Por último, la herramienta debería ser probada en condiciones ambientales severas. Si no se tiene esa oportunidad, se puede recurrir al departamento de topografía para que use la mesa de calibración (Fig. 5).
El principal problema que hemos detectado en nuestro análisis es la falta de un control de calidad confiable para las tecnologías de medición de trayectoria de pozos a nivel mundial; y que el cliente a menudo se guía por especificaciones publicadas, por la facilidad de uso, precios bajos u otros factores no relacionados con la precisión de la herramienta. En consecuencia, esto puede conducir a una toma de decisiones errónea y pérdidas financieras para los inversores, que podrían haberse evitado fácilmente.
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