Procedimiento y dispositivo de perforación no destructiva.

Procedimiento para la realización de una perforación (20) en una zona de perforación

(F), y de gran diámetro D1, que comprende las etapas que consisten en:

a. realizar una primera perforación de guiado (21), de diámetro D2 inferior a D1,

b. realizar un intersticio cilíndrico (22), de diámetro D1, posicionado de manera controlada con respecto a la perforación de guiado (21), que delimita una zona cilíndrica (C) de la zona de perforación (F) comprendida entre la cavidad (21) y el intersticio (22)

c. insertar una cesta de contención (13) en el intersticio cilíndrico (22),

d. explotar los materiales que constituyen la zona cilíndrica (C) de la zona de perforación (F), y

e. extraer los materiales previamente estallados por evacuación de la cesta de contención (13).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2012/056820.

Solicitante: INSTITUT DE RADIOPROTECTION ET DE SÛRETÉ NUCLÉAIRE.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 31 AVENUE DE LA DIVISION LECLERC 92260 FONTENAY AUX ROSES FRANCIA.

Inventor/es: CABRERA NUNEZ,JUSTO.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION E — CONSTRUCCIONES FIJAS > PERFORACION DEL SUELO O DE LA ROCA; EXPLOTACION MINERA > POZOS; TUNELES; GALERIAS; GRANDES CAMARAS SUBTERRANEAS... > Túneles o galerías, con o sin revestimientos; Procedimientos... > E21D9/10 (Ejecución haciendo uso de máquinas de perforar o de cortar (E21D 9/08 tiene prioridad; máquinas similares para minería E21C 27/20; picos para minería E21C 35/18))
  • SECCION E — CONSTRUCCIONES FIJAS > PERFORACION DEL SUELO O DE LA ROCA; EXPLOTACION MINERA > PERFORACION DEL SUELO O DE LA ROCA (explotación... > Procedimientos o aparatos especiales para la perforación... > E21B7/28 (Alargamiento de orificios perforados, p. ej. en contrasentido (barrenas para alargar el orificio de perforación E21B 10/26))
  • SECCION E — CONSTRUCCIONES FIJAS > PERFORACION DEL SUELO O DE LA ROCA; EXPLOTACION MINERA > PERFORACION DEL SUELO O DE LA ROCA (explotación... > E21B25/00 (Aparatos para obtener o retirar las muestras intactas, p. ej. tubos de muestras, extractores de muestras (barrenas para muestras E21B 10/02; utilización de explosivos o proyectiles en los orificios de perforación o de sondeo E21B 49/04; muestreo o pruebas laterales E21B 49/06))

PDF original: ES-2543701_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Procedimiento y dispositivo de perforación no destructiva.

Campo de la invención

El objeto de la presente invención se refiere de manera general al campo de las perforaciones geológicas o geotécnicas, y particularmente al campo de las perforaciones con extracción de testigos de grandes diámetros (diámetro superior a 400 mm, por ejemplo entre 600 y 700 mm) en rocas arcillosas.

La invención se puede utilizar para cualquier tipo de perforación, en particular para el estudio o la realización de almacenamiento geológico a muy largo plazo de los desechos radioactivos procedentes de los combustibles usados de las centrales nucleares.

Estado de la técnica

Los desechos radioactivos considerados en el marco de la presente invención son unos desechos de alta actividad y de larga vida (HAVL) que presentan una actividad media superior al millón de Becquereles por gramo durante cientos de miles de años. Teniendo en cuenta este orden de magnitud, el almacenamiento en profundidad es una de las posibles soluciones que puede limitar los riesgos de transferencia de los radioelementos hacia las poblaciones, y como regla general de un máximo de organismos vivos, durante la duración del almacenamiento.

Entre los posibles lugares de almacenamiento, se cuenta con ciertas capas rocosas muy impermeables y situadas en zonas de geodinámica estable.

El almacenamiento de algunos tipos de desechos nucleares en estas capas necesita la realización de perforaciones adecuadas, de diámetro comprendido preferentemente entre 600 mm y 700 mm, y la colocación de tapones que permitan garantizar la estanqueidad de las perforaciones que contienen los paquetes de desechos, por ejemplo unos tapones de bentonita.

Con el fin de asegurar una buena estanqueidad, la capa geológica que rodea los paquetes debe estar lo menos alterada posible (por creaciones de fisuras u otros) , y las técnicas empleadas para la realización de la perforaciones deben preservar las propiedades de estanqueidad de la roca, y en particular evitar la creación de fisuras en esta capa geológica. En efecto, la presencia de fisuras en la pared rocosa deterioraría la impermeabilidad que se desea conservar, y aumentaría el riesgo de fuga de material radioactivo.

Ahora bien, no existen en el estado de la técnica perforadoras que permitan realizar perforaciones de diámetros tan elevados -600 a 700 mm-con una buena terminación de las paredes, una baja alteración de la roca y una recuperación de la roca perforada a un coste moderado.

En efecto, las perforadoras utilizadas hasta ahora para la realización de grandes perforaciones necesitan la utilización de coronas de perforación destructivas.

Se precisa que en este texto "destructivo" significa susceptible de dañar la pared de la perforación (es decir, la pared interna de la cavidad creada por la perforación) .

Los instrumentos de perforación no destructivos conocidos -que son en particular unas herramientas de extracción de testigos-se refieren por su parte, sólo a diámetros que van hasta aproximadamente 250 mm. Un ejemplo de un instrumento de este tipo es una máquina perforadora sacatestigos que comprende un sacatestigos con una corona, por ejemplo diamantada o de tungsteno, y un extractor que rompe el testigo por su base y permite su recuperación.

En consecuencia, uno de los objetivos de la presente invención es permitir realizar una perforación de gran diámetro, es decir de diámetro superior a 400 mm, no destructiva, con buena terminación de la superficie y que permita reducir el daño del material perforado (por ejemplo roca, hormigón) con un bajo coste.

Otro objetivo de la invención es permitir realizar una extracción de muestras mediante extracción de testigo de materiales que constituyen la zona de perforación durante la realización de la perforación, con el fin de poder analizar dichos materiales.

Para ello, la invención propone un procedimiento para la realización de una perforación en una zona de perforación, y de gran diámetro D1, que comprende las etapas que consisten en realizar una primera perforación de guiado, de diámetro D2 inferior a D1, realizar un intersticio cilíndrico, de diámetro D1, posicionado de manera controlada con respecto a la perforación de guiado, que delimita una zona cilíndrica de la zona de perforación comprendida entre la cavidad y el intersticio, insertar una cesta de contención en el intersticio cilíndrico, explotar los materiales que constituyen la zona cilíndrica de la zona de perforación, y extraer los materiales previamente estallados por evacuación de la cesta de contención.

Ventajosamente, pero de manera facultativa, la invención comprende por lo menos una de las características siguientes:

- la perforación de guiado es cilíndrica, y concéntrica con el intersticio cilíndrico, -el diámetro D1 es superior a 400 mm, y comprendido preferentemente entre 600 y 700 mm, -el diámetro D2 está comprendido entre 60 y 100 mm, y preferentemente igual a 100 mm, 10 -la primera perforación de guiado se realiza por extracción de testigo, -el intersticio circular se realiza por serradura, -la perforación de guiado tiene una longitud igual a la longitud deseada de la perforación de gran diámetro, y durante la cual se iteran las etapas que consisten en realizar un intersticio cilíndrico, insertar una cesta de contención, explotar los materiales de la zonas y extraer dichos materiales hasta obtener una perforación de longitud deseada, -el procedimiento comprende además una etapa durante la cual se aplana el fondo de la perforación de longitud deseada.

La invención propone además una cesta de contención adaptada para ser utilizada durante las etapas que consisten en realizar un intersticio cilíndrico, insertar una cesta de contención, explotar los materiales de las zonas y extraer 25 dichos materiales del procedimiento según la invención, siendo la cesta capaz de deformarse plásticamente bajo el efecto de las ondas de choque generadas por la etapa de explosión de los materiales.

Ventajosamente, pero de manera facultativa, la cesta de contención puede comprender además por lo menos una de las características siguientes:

- es capaz de deformarse radialmente hacia el exterior -es de forma cilíndrica, y presenta una ranura longitudinal en toda su longitud.

Por último, la invención propone una perforadora para la realización de una perforación en una zona de perforación, 35 y de gran diámetro D1, que comprende:

- un medio de realización de una perforación de guiado, de diámetro D2 inferior a D1, -un medio de realización de un intersticio cilíndrico, de diámetro D1, posicionado de manera controlada con 40 respecto a la perforación de guiado, que delimita una zona cilíndrica de la zona de perforación comprendida entre la cavidad y el intersticio.

- una cesta de contención, adaptada para ser insertada en el intersticio cilíndrico, 45 -un explosor, adaptado para explotar los materiales de la zona cilíndrica de la zona de perforación, y -una sarta de perforación de longitud ajustable, y adaptada para ser fijada por lo menos a la cesta de contención con el fin de extraer los materiales previamente estallados mediante la evacuación de la cesta de contención.

Ventajosamente, pero de manera facultativa, la perforadora según la invención puede también comprender por lo menos una de las características siguientes:

- la perforadora comprende además un pulidor de diámetro D1, adaptado para aplanar el fondo de una 55 perforación obtenida con dicha perforadora, -el medio de realización de la perforación de guiado es un sacatestigos, -el medio de realización del intersticio es una corona diamantada, 60 -la corona diamantada... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para la realización de una perforación (20) en una zona de perforación (F) , y de gran diámetro D1, que comprende las etapas que consisten en:

a. realizar una primera perforación de guiado (21) , de diámetro D2 inferior a D1,

b. realizar un intersticio cilíndrico (22) , de diámetro D1, posicionado de manera controlada con respecto a la perforación de guiado (21) , que delimita una zona cilíndrica (C) de la zona de perforación (F) comprendida entre la cavidad (21) y el intersticio (22)

c. insertar una cesta de contención (13) en el intersticio cilíndrico (22) ,

d. explotar los materiales que constituyen la zona cilíndrica (C) de la zona de perforación (F) , y

e. extraer los materiales previamente estallados por evacuación de la cesta de contención (13) .

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la perforación de guiado (21) es cilíndrica, y concéntrica con el intersticio cilíndrico (22) .

3. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el diámetro D1 es superior a 400 mm, y preferentemente está comprendido entre 600 y 700 mm.

4. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el diámetro D2 está comprendido entre 60 y 100 mm, y preferentemente es igual a 100 mm.

5. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la primera perforación de guiado (21) se realiza por extracción de testigos.

6. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el intersticio circular (22) se realiza por serrado.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la perforación de guiado (21) realizada durante la etapa a. tiene una longitud igual a la longitud deseada (L) de la perforación (20) de gran diámetro, y durante el cual se repiten las etapas b. a e. hasta obtener una perforación (20) de longitud deseada (L) .

8. Procedimiento según la reivindicación 7, que comprende además una etapa durante la cual se aplana el fondo de la perforación (20) de longitud deseada (L) .

9. Perforadora para la realización de una perforación (20) en una zona de perforación (F) , y de gran diámetro D1, que comprende:

- un medio de realización de una perforación de guiado (21) , de diámetro D2 inferior a D1, - un medio de realización de un intersticio cilíndrico (22) , de diámetro D1, posicionado de manera controlada con respecto a la perforación de guiado (21) , que delimita una zona cilíndrica (C) de la zona de perforación (F) comprendida entre la cavidad (21) y el intersticio (22) , - una cesta de contención (13) , adaptada para ser insertada en el intersticio cilíndrico (22) , -un explosor (14) , adaptado para hacer estallar los materiales de la zona cilíndrica (C) de la zona de perforación (F) , y - una sarta de perforación (16) de longitud ajustable, y adaptada para ser fijada por lo menos a la cesta de contención (13) con el fin de extraer los materiales previamente estallados por evacuación de la cesta de contención (13) .

10. Perforadora según la reivindicación 9, que comprende además un pulidor (17) de diámetro D1, adaptado para aplanar el fondo de una perforación obtenida con dicha perforadora.

11. Perforadora según la reivindicación 9, en la que el medio de realización de la perforación de guiado (21) es un sacatestigos (11) .

12. Perforadora según la reivindicación 9, en la que el medio de realización del intersticio (22) es una corona diamantada (12) .

13. Perforadora según la reivindicación anterior, en la que la corona diamantada comprende además un dispositivo

de centrado (15) .

14. Perforadora según la reivindicación anterior, en la que el dispositivo de centrado (15) es cilíndrico, concéntrico a la corona diamantada (12) , y apto para ser insertado en la perforación de guiado (21) .