Mejoras en la precisión de las mediciones de trayectorias en exploración minera

Por Orlando Ramírez

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.

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.

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.

Ventajas de utilizar la herramienta giroscópica correcta para la medición

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, como  GyroMaster™ y Core Retriever™ (Figuras 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 cuán precisa es la herramienta giroscópica que se emplea en un proyecto.

El mal llamado giróscopo - giroscopio de referencia vs giroscopio de norte verdadero

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.

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.

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.

La evaluación de reservas depende de la medición de trayectoria

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.

Un ejemplo del uso de herramientas de baja precisión sería: 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.

Control de calidad en minería de exploración

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 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.

Otra aportación que complementa todo este paquete de innovación tecnológica es 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 tres ejes que funciona en todas las direcciones.

Formas de comprobar la precisión de un giroscopio buscador de norte

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.

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.