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- Prueba de seguimiento de perfil (PTT)
Introducción
En las minas en operación, la infiltración de agua desde el piso del tajo y/o sus paredes genera problemas de estabilidad, agrega retrasos en la recuperación del mineral y aumenta el costo de operación. Por estas razones, los estudios hidrogeológicos son esenciales para ayudar a desarrollar un sistema efectivo de desagüe de minas y para controlar la infiltración de agua.
Los estudios hidrogeológicos estándar requieren trabajo de campo y análisis con el uso de modelos numéricos. El modelado permite la optimización de la deshidratación de los pozos, pero también para comprender mejor varios fenómenos. Una vez recopilada la primera información, el trabajo de campo es el punto de partida de cualquier estudio hidrogeológico. Si la calidad y precisión de la información recopilada no es precisa, el análisis realizado mediante el modelo numérico podría dar lugar a una interpretación errónea.
Como parte de un enfoque estándar, el trabajo de campo por lo general incluye perforación diamantina para la recuperación de núcleos, prueba de slug, prueba de tapón, medición de flujo y, en situaciones especiales, el uso de una cámara. Todos estos enfoques estándar nos permiten estimar la conductividad hidráulica y evaluar la heterogeneidad del medio. Sin embargo, ninguno de estos métodos nos permite identificar claramente fracturas/fallas y/o cualquier otra estructura acuífera. De hecho, es bien sabido que un área de alta conductividad hidráulica no es necesariamente un área acuífera importante capaz de suministrar agua de manera sostenible. Esto ocurre cuando la zona fracturada es local y no está relacionada con una fractura donde existe un flujo preferencial, normalmente llamado agua atrapada. La Figura 1 muestra un ejemplo de agua atrapada; utilizando métodos de interpretación tradicionales, esto podría interpretarse como un área de alto flujo.
Ejemplo de una zona con alta conductividad, pero sin flujo natural
La figura 1 ilustra dos zonas de fractura atravesadas por un pozo vertical. La zona fracturada superior parece muy permeable, según la descripción del núcleo (por ejemplo, RQD), aunque la falla inferior también podría contener agua. Las pruebas tradicionales (empacador, flujómetro, etc.) darían valores altos de conductividad para estas dos zonas de fractura. En este diagrama, solo la fractura inferior llevaría un flujo preferencial, porque la extensión de la falla es amplia y está conectada a otro sistema de falla regional. La zona de fractura superior también parece llevar un flujo de agua preferencial, pero las fracturas están aisladas y el agua queda atrapada (por lo tanto, no está conectada a un sistema regional). Debido a la zona de influencia limitada de las pruebas de tapón y/o pruebas de flujo (5-10 m), es probable que esta zona de fractura superior produzca un valor de conductividad alto. Esta es una de las principales razones por las que nuestra firma desarrolló y adaptó el Profile Tracing Test (PTT).
Para un programa efectivo de deshidratación/despresurización, la clave para la optimización y la reducción de costos es enfocarse en áreas de flujo contrastantes.
Metodología
Una prueba de seguimiento de perfiles es una aplicación recientemente adaptada por nuestra firma. El concepto es muy simple; consiste en mezclar un trazador de la manera más uniforme posible en un solo pozo abierto (por ejemplo, un pozo de perforación diamantina para exploración). Una vez que el trazador se mezcla en el pozo, la concentración se mide en diferentes períodos de tiempo en el mismo pozo vertical. Se crean perfiles de concentración y las variaciones de concentración indican la ubicación de la zona natural de flujo activo. De hecho, cuando las concentraciones disminuyen, significa que hay un flujo presente. La Figura 2 muestra un ejemplo de esta técnica.
Resultado de una prueba de rastreo de perfil
En esta figura, el eje Y corresponde a la profundidad del agujero y es el mismo para todos los perfiles. El eje X corresponde a la concentración del trazador en una escala predefinida (0-15 mg/L) que es la misma para todos los perfiles. Las líneas negras corresponden al perfil inicial, inmediatamente después de la inyección. Los otros dos perfiles corresponden a mediciones de concentración cada 30 minutos después de la inyección (línea azul - 30 min y línea roja 60 min). El perfil inicial se proyecta sobre el otro perfil, para mostrar la evolución de las concentraciones. Los resultados muestran claramente una variación de concentraciones en la parte superior de la formación (profundidad de aproximadamente 10 m), indicando que el mayor caudal se encuentra en esta zona. Los resultados también muestran evidencia de que no hay flujo en la parte inferior de la formación. De hecho, la integración numérica de la mitad inferior de los tres perfiles representa aproximadamente el mismo valor, lo que indica que no se eliminó ningún trazador de la mitad inferior.
El cambio de concentración desde el momento inicial.
La Figura 3 muestra el cambio en la concentración desde el tiempo inicial. En esta figura, es evidente que la ubicación del flujo preferencial es en la parte superior de la formación rocosa. Para el análisis se deben tener en cuenta ciertos aspectos teóricos. Uno de ellos es la difusión;
La variación de la concentración de coPTT3 en la parte inferior (Figura 2) es claramente causada por la difusión, ya que las tendencias no son regulares (concentración decreciente con el tiempo), lo cual es imposible al evaluar el flujo natural a lo largo de un pozo. El flujo vertical también podría afectar los resultados, pero este ejemplo no muestra este tipo de flujo.
Los PTT no solo permiten identificar zonas de flujo, sino también cuantificarlas. Con múltiples perfiles en un solo orificio y un mapa piezométrico regional, es posible calcular el flujo de Darcy, la descarga aparente y la conductividad hidráulica en cualquier ubicación deseada a lo largo del perfil. Esta técnica es mucho más precisa que un perfil de prueba de tapón y más útil que un perfil de medidor de flujo, porque solo se considera el flujo natural (agua no atrapada). La figura 4 ilustra los perfiles de caudal, caudal (Q) y conductividad de Darcy a partir de los resultados derivados de la figura 2. Tenga en cuenta que solo se caracterizó la parte superior del flujo, ya que no se produjo ningún flujo en la zona inferior.
Caudal, caudal Darcy y conductividad hidráulica en la parte superior del pozo.
La principal ventaja de usar un PTT es que los resultados brindan información de flujo local y regional. Por ejemplo, si un flujo ocurre en una ubicación específica en un solo pozo, es claro que este área de flujo es regional, porque no se ha aplicado ninguna restricción para descubrirlo. Si esta zona de flujo corresponde a una litología particular, es probable que se mida la misma firma de flujo en los diferentes pozos que atraviesan la misma formación.
Por otro lado, los PTT no permiten la evaluación de la conductividad hidráulica de las zonas de agua atrapada. De hecho, en ausencia de medición de flujo, esto significa que el valor de K se acerca a cero, lo que puede ser diferente del valor local de K alrededor del orificio, cuando esta área no está conectada a la falla principal. Esto no es un problema real porque, de hecho, normalmente buscamos una zona de flujo activa cuando es el momento de planificar una solución de drenaje.
Nuestros logros
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