DIAGNOSTICO Y REDESARROLLO DE POZOS COMO UNA TÉCNICA DE REHABILITACION, SECTOR SALAR PUNTA NEGRA

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1 U N I V E R S I D A D D E C O N C E P C I Ó N DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA TIERRA 10 CONGRESO GEOLÓGICO CHILENO 2003 DIAGNOSTICO Y REDESARROLLO DE POZOS COMO UNA TÉCNICA DE REHABILITACION, SECTOR SALAR PUNTA NEGRA Av. La Minería # 501 Antofagasta Sandra.b.henriquez@bhpbilliton.com HENRIQUEZ S. INTRODUCCION El Salar de Punta Negra corresponde a una cuenca intramontana con elongación principal Norte- Sur, cuya extensión máxima en esa dirección es de 115 Km y un ancho máximo de 70 Km. La cuenca esta limitada al Norte por un portezuelo de m.s.n.m., que la separa de la cuenca de Imilac, al Oeste limita con la Cordillera de Domeyko, al Este con la Cordillera de Los Andes y al Sur con una cubierta volcánica. (Ver Figura N 1) Dentro de la cuenca del Salar de Punta Negra, Minera Escondida Ltda. tiene un campo de pozos con derechos de aprovechamiento de agua subterránea, los cuales entregan parte del recurso necesario para el proceso del mineral de cobre. El campo de pozos está constituido por 48 pozos de bombeo, con los cuales se tiene una capacidad de bombeo disponible de 774 l/s. En la Figura N 2 se muestra el campo de pozos. En este documento se explica en forma breve los puntos claves que se requieren para el diagnóstico del estado de los pozos y los programas de rehabilitación que son más comunes en el mejoramiento de producción de pozos de bombeo, además de entregar los resultados y observaciones obtenidas en el programa de redesarrollo de pozos de bombeo en el Salar de Punta Negra, realizado entre septiembre y noviembre de OBJETIVO El objetivo principal del trabajo de redesarrollo de pozos, fue mejorar la capacidad específica de algunos pozos y recuperar el caudal de diseño de éstos. La determinación de estos problemas son el resultado del diagnóstico de pozos realizado a través del análisis de la información obtenida en terreno en forma periódica. Todas las contribuciones fueron proporcionados directamente por los autores y su contenido es de su exclusiva responsabilidad.

2 Figura N 1: Plano General de Ubicación del área de trabajo

3 Figura N 2: Plano de Ubicación Campo de Pozos Salar de Punta Negra

4 DIAGNOSTICO DE POZOS Para poder realizar el diagnóstico del estado de un pozo se debe realizar el análisis de la información recogida en terreno en forma periódica, con la cual se tiene un historial del pozo y se puede ver el comportamiento de éste a través del tiempo. Esta información incluye los puntos claves para un buen diagnóstico, los cuales se obtienen a través de un programa de monitoreo del campo de pozo. PUNTOS CLAVES: o Consumo de Energía (presiones, amperaje, voltaje) o Hoja del pozo (Construcción, datos de bomba, trabajos en el pozo) o Calidad del agua (muestras de agua para análisis químico) o Monitoreo de los niveles de agua de todos los pozos, con calibración de todos los instrumentos una vez al mes. o Pruebas de bombeo de gasto variable como mínimo o Monitoreo de pozos de observación o Chequeo de fondo una vez que se retira la bomba e inspección con cámara sumergible El análisis de esta información nos puede indicar que existe una pérdida de capacidad específica del pozo, producto de una baja de caudal o de los niveles de agua (baja de rendimiento). Esta baja de rendimiento se evidencia en la declinación en producción, incremento en costos de energía y niveles de agua excesivamente bajos en la cercanía del pozo; todo lo anterior son síntomas que indican la necesidad de rehabilitación de un pozo para que vuelva a su estado y bombeo óptimo. Un pozo operando bajo un 60% de su capacidad original es considerado para efectuar alguna forma de rehabilitación. Aunque no siempre es posible volver a su capacidad original (caudal de diseño) se pueden lograr mejoramientos significativos del rendimiento operacional, lo que resulta en mejor eficiencia, reducción de costos y alargar la vida útil de los pozos de agua existentes. Para poder determinar la pérdida de capacidad específica de un pozo lo mejor es graficar este parámetro en el tiempo, con lo cual se observa la tendencia de éste. El diagnóstico de la razón exacta de la baja en el rendimiento de un pozo es crítico para el proceso de tratamiento y el diseño de la técnica de rehabilitación. Por ejemplo, las cribas que se tapan es uno de los motivos más frecuentes en una baja en el rendimiento. Los factores que pueden producir la obstrucción de las cribas son principalmente: o Desarrollo de incrustaciones químicas ( por minerales y/o corrosión) o Bloqueo Físico: Filtración de arenas finas y limos a las áreas captantes o Desarrollo de incrustaciones bacteriológicas Por lo tanto las incrustaciones pueden ser el resultado de uno o más condiciones químicas, mecánicas y/o bacteriológicas. La identificación de qué está ocurriendo en un pozo específico, determina la técnica de rehabilitación requerida.

5 Para poder verificar si las cribas están tapadas y el estado general del pozo se utiliza el método de inspección por video en el pozo, el cual es una herramienta muy útil para el diagnóstico de pozos. A continuación se muestran algunas fotos de cómo pueden encontrarse las cribas en un pozo y como pueden quedar después de una rehabilitación. Cribas tapadas antes rehabilitación Cribas después de una rehabilitación PROGRAMA REDESARROLLO La justificación para el redesarrollo de pozos en el salar de Punta Negra fue recuperar o mejorar la eficiencia de los pozos, la cual puede estar afectada por: o Bajo nivel de agua en el sector norte del salar de Punta Negra. o Material adherido a las paredes de la cañería que obstruyen el paso del agua a través de las cribas. o Cambio de columna de la bomba incluyendo ésta. Los pozos que se incluyeron en el programa de redesarrollo fueron 12. El programa de redesarrollo comenzó en septiembre y finalizó en noviembre de 1995, con Geotec Boyles Bross S.A. como contratista. TÉCNICAS DE REDESARROLLO Las técnicas empleadas para la limpieza de pozos fueron jetting, swab con aire reverso y air-lift. A modo general, la limpieza que se efectuó en los pozos fue la siguiente: o Air-lift o Inyección de hipoclorito y polifosfato a través de jet 8 2x1/4, en la sección de las cribas. Posteriormente reposo de la solución. o Pasos de Swab con aire reveso en la sección de las cribas, durante 3 hrs por criba. o Air-lift o Inyección de hipoclorito en la sección de las cribas Con este tipo de limpieza lo que se hace es inyectar agua con aire reverso en la sección de las cribas, de tal forma que el agua penetre y limpie de material fino a las cribas, el empaque de grava y la formación acuífera. Por su parte los químicos utilizados desinfectan al pozo y dispersan las arcillas que puedan estar en las cribas.

6 Herramienta de Swab Herramienta Jetting El programa de redesarrollo involucró las siguientes actividades: o Levante e instalación de bomba sumergible o Inyección de un dispersante de arcillas (Hexametafosfato de sodio) y un desinfectante (Hipoclorito) que controla el crecimiento de bacterias que pueden crecer rápidamente por el fosfato. o Video en algunos pozos o Redesarrollo de pozos. En el anexo A se detalla el procedimiento de redesarrollo. COSTOS El costo total del programa de redesarrollo de pozos fue de US$ 348,850 con lo cual el costo por pozo es del orden de los US$ 29,000. El tiempo utilizado en el programa de redesarrollo para los 12 pozos fue de 94 días, aproximadamente, 8 días por pozo. RESULTADOS CONDICIÓN Y COMPORTAMIENTO DE LOS POZOS Los pozos incluidos en el programa de redesarrollo fueron escogidos por los siguientes motivos:

7 o Bajo flujo de bombeo o Disminución de capacidad específica o Descenso del nivel de agua o Cambio de bomba y cañería Los resultados muestran que el programa de redesarrollo fue exitoso en mejorar al menos una de las condiciones anteriores. Los resultados se muestran en la tabla N 1. Tabla N 1: Caudales y Capacidad Específica antes y después del Redesarrollo POZO PROF. BOMBA Q DISEÑO Q INICIAL PERDIDA Q Q FINAL Q RECUP. C. ESP. INICIAL C. ESP. FINAL (m) (l/s) (l/s) (l/s) (l/s) (l/s) (m3/d/m) (m3/d/m) PH PH-4** PH-5* PH-6** PH PH PH PH PH PH PH-26** PH TOTALES * Baja Caudal después del redesarrollo por falla de bomba booster ** Bajo nivel de agua antes del redesarrollo Q: Caudal El resultado más importante fue incrementar el flujo de bombeo en el campo de pozos del Salar de Punta Negra, aproximadamente en 62 l/s, además de mejorar la capacidad específica en algunos pozos. CONCLUSIONES El resultado obtenido en el programa de redesarrollo de pozos fue satisfactorio, recuperándose el caudal perdido en un 66%, lo que se traduce en un aumento de 62 l/s. También en algunos pozos se mejoró la capacidad específica, con lo cual se aumenta el rendimiento del pozo. El redesarrollo de pozos permite alargar la vida útil de éstos y disminuir los costos en energía, ya que cuando un pozo trabaja por debajo de su curva de eficiencia, aumenta el consumo de energía, lo que se transforma en un mayor costo operacional. RECOMENDACIONES Los resultados obtenidos con las técnicas empleadas son satisfactorios, por lo cual se recomienda emplear dichas técnicas en programas posteriores o en su defecto combinarla con nuevas técnicas. Se recomienda realizar video antes y después del redesarrollo en el pozo.

8 Se recomienda realizar pruebas de gasto variable antes y después del redesarrollo con el fin de poder determinar las capacidades específicas. Hoy existen nuevas técnicas de rehabilitación orientadas más a los métodos mecánicos, donde se utilizan gases inertes; también existen otros métodos en donde se utilizan químicos y se mezclan con los métodos mecánicos para poder limpiar los pozos. Algunas de estas técnicas son AQUA FREED, BOREBLAST II, etc. REFERENCIAS Roscoe Moss Company, Handbook Ground Water Development. Wiley. 493 pp..usa

9 ANEXO A PROCEDIMIENTO DE REDESARROLLO 1. Levantar Bomba 2. Bajar jet abierto de 8, 2x1/4 3. Remover embanque haciendo air-lift 4. En la sección de las cribas inyectar desde abajo hacia arriba la solución de hipoclorito de sodio y polifosfato de sodio. La mezcla es de la siguiente forma: * 3 Kg de polifosfato y 20lts de hipoclorito en 2000 lts de agua para cada criba, es decir por 6 m. Durante la inyección el jet debe subir lentamente y rotar a la vez de tal forma que la solución penetre en las cribas y en la formación acuífera. 5. Terminada de inyectar la mezcla se levanta el jet y se baja swab con aire reverso. Se comienzan a hacer pasos desde arriba hacia abajo en cada criba de la siguiente manera: * Primero se hacen dos pasos, se para y se mide la cantidad de material en suspensión contenido en 1000 ml, si la cantidad es mayor a 5 ml, se realizan 4 pasos, luego 6 completando hasta 8 pasos por cada criba. El tiempo de swab por cada 6 m es de 3 hrs. Si al termino de realizar swab, el agua sigue con material fino, se realiza una segunda etapa de swab desde arriba hacia abajo. 6. Se levanta herramienta y se baja barra abierta para comprobar embanque, se realiza air-lift durante 2 hrs y posteriormente se inyecta hipoclorito en la sección de las cribas. La cantidad es 10 lts de hipoclorito por 2000 lts de agua para cada criba. 7. Instalación de bomba. 8. Limpiar el sitio y movilización a otro pozo.