DISENO DE POZOS DE AGUA

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DISENO DE POZOS

DE AGUA

T E M A R I O

PRIMERA PARTE Secciones:

1. Definiciones e Importancia

del Agua Subterránea

2. Diseño del Pozo

3. Importancia de las

Especificaciones en el

Diseño, Construcción y

Manejo de un Pozo

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T E M A R I OSEGUNDA PARTE

Secciones:4. Control de Fluidos durante la Perforación

5. Muestreo y Análisis de la Formación Geológica

6. Selección adecuada del filtro de grava

7. Selección del ademe y rejilla del pozo

T E M A R I O

TERCERA PARTE

Secciones:

8. Desarrollo de un pozo

9. Pruebas de Bombeo e interpretación de la informacion

10. Operación y Mantenimiento de Pozos (Caso Real)

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1DEFINICIONES E

IMPORTANCIA DEL AGUA

SUBTERRANEA

D E F I N I C I O N E SAcuifero:

Cuerpos de roca o sedimentos que son lo suficientemente permeables para conducir aguasubterránea y con capacidad de aportar cantidadessignificativas de agua en forma economica.

Agua Subterranea:

Agua que se encuentra almacenada bajo el nivel de saturacion del subsuelo, se ha infiltrado desde la superficie del terreno o ha fluido a traves de diferentesmedios geologicos.

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Roscoe Moss Company

Esquema de una Cuenca Geohidrologica

D i s t r i b u c i o n d e l A g u a Agua Salada

1350 km3 x 10 6 ~ 97%Glaciares24 km3 x 10 6 ~ 2.5%Agua subterranea:10.5 km3 x 10 6 ~ 1%Agua superficial135 km3 x 103 < 0.01%

Fuente Clark, Robin y King. Water Atlas, 2004Tomado de Estadisticas del Agua en Mexico (C.N.A., 2008)

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Por que Agua Subterránea?Disponibilidad

CalidadCosto

CaracterísticasAgua Abundante

Abastecimiento “Seguro”

Fuente Económicamente Efectiva

IMPORTANCIA DEL AGUA SUBTERRANEA

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SedimentosMarinos

Depositosfluviales

Principales Tipos de Acuiferos

AbanicosAluviales

RocasFracturadas

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Uso del agua subterraneaUsos AgrícolasUsos MunicipalesUsos IndustrialesUsos Mineros

Municipal Agricultura

Mineria Industrial

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Componentes del PozoAgujero

Ademe Liso

Ademe Ranurado

Tapón de fondo

Filtro de Grava

Sello Sanitario

Equipo de bombeo

Terminología de un pozo en bombeo

EficienciaEficiencia del del PozoPozo = = PPéérdidardida del del AcuAcuííferofero / / AbatimientoAbatimiento TotalTotal

PPéérdidardida del del acuacuííferofero

PPéérdidardida del del PozoPozo

Cono de Bombeo

AbatimientoAbatimiento TotalTotal

Nivel Estático del Agua

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Nivel Estático – Nivel de agua cuando no

opera el pozo

Nivel Dinamico – Nivel de agua al operar el

pozo

Capacidad específica - rendimiento del

pozo por unidad de abatimiento (ej.:

m3/hr/m)

Eficiencia del pozo – proporción entre el

abatimiento teórico y el abatimiento real

(%)

Definiciones…

Eficiencia del pozo – proporción entre el

abatimiento teórico y el abatimiento real

(%)

Pérdida del acuífero – pérdida de carga

medida en la interfase entre el acuífero y la

pared del pozo

Pérdida del pozo – pérdida de carga

causada por la entrada de agua a través de

la rejilla

Definiciones…

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Nivel del Agua en el Pozo de Bombeo

Nivel del Agua en la Zona Cercana al Pozo

Perdida del pozo

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DISENO DE POZOS

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Opinión del Experto Local

Pozo Exitoso

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Pozo ExitosoSu rendimiento cubre la demanda planeada y esaceptable considerando las caracteristicas del acuifero.Se alcanzan los rangos de produccion requeridos con un nivel de eficiencia maxima en el pozo

Se garantizan las siguientes condiciones:La Calidad del Agua es aceptable para el uso planeadoNo hay entradas de arenaSe han tomado medidas para evitar el riesgo de contaminacion potencial

Seleccion del SitioHidrogeologia del Area

Aspectos Regulatorios, uso de suelo y planes futuros

Caracterizacion de la Calidad del Agua

Rasgos geograficos (Topografia y Drenaje)

Espacio requerido y accesibilidad

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Seleccion del SitioReglamentos y Disposiciones Locales

o Disposicion de residuos y o Niveles aceptables de ruido

Suministro de agua y disposicion de fluidos de perforacion

Disposicion de agua de pruebas de bombeo

Criterios para Selección del Sitio –(continuación)

Identificacion de Fuentes Potenciales de Contaminacion

Alcantarillado o drenaje, patios de lixiviación, establos, fosassépticas, tiraderos de basura, rellenos sanitarios etc.

Suficiente espacio para construcción inicial y futuromantenimiento

Nueva construcción: no menos de 30 m x 35 mMantenimiento futuro: no menos de 12 m x 12 m

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Criterios para Selección del SitioDisponibilidad de agua y criterios de calidad parael uso requerido

Examinar datos existentes de pozos cercanos

Analizar informacion existente

Reglamentos aplicablesLegislacion del pais, estado, municipio, grupos de usuarios o vecinos…en Mexico

<<NOM-003-CNA-1996REQUISITOS DURANTE LA CONSTRUCCION DE POZOS PARA PREVENIR LA CONTAMINACION DE ACUIFEROS >>

Definicion del Pozo Exitoso

El pozo se desarrolla para unaextensa vida util, con lassiguiente caracteristicas:

EficienteSimple, bajo costo de mantenimientoMaximizar el retorno del capital invertido

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Etapas en el desarrollo de un pozo1. Preparar el diseño y especificaciones de

construcción2. Realizar la perforacion del agujero3. Instalar ademe y rejilla4. Instalar el filtro de gravas del pozo5. Instalar un sello sanitario para proteger contra

contaminacion.6. Desarrollo y Limpieza el pozo7. Realizar pruebas de bombeo para calcular el

rendimiento del pozo8. Equipamiento de la obra

7 Requerimientos Basicos

Revisar Normatividad VigenteUtilice EspecificacionesDefina el programa de fluidos de perforaciónTome las Muestras de la formación necesariasSeleccion del tramo ranurado, por debajo del nivel de bombeoSelección e instalacion correcta del filtro de gravaDesarrollo apropiado del pozo de aguaDefinir un programa de operacion y mantenimientoadecuados

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<<NOM-003-CNA-1996 E S P E C I F I C A C I O N E SREQUISITOS DURANTE LA CONSTRUCCION DE POZOS PARA PREVENIR LA CONTAMINACION DE ACUIFEROS >>

Uso de Materiales de calidad comercial (6.1.)El pozo debe estar alejado al menos 30 metros de cualquier fuente de contaminacion (6.2.)Desinfeccion de la herramienta previo a la perforacion (6.3.)

Preparacion adecuada y disposicion de los lodos de perforacion (6.4.)

Tipo y dimensiones de la proteccion del pozo (6.5.)Desinfeccion del pozo (6.6.)Dispositivos de medicion y Monitoreo (6.7)Documentos requeridos para la aprobacion de la construccion del pozo. (6.8.)

APÉNDICE “A”Figura ilustrativa 1

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APÉNDICE “A”Figura ilustrativa 2

Diseno de Pozos

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Diseno de Pozos

TALLER SOBRE DISENO Y OPERACION DE POZOS

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IMPORTANCIA DE LAS ESPECIFICACIONES Y LA

INSPECCION EN EL DISENO, CONSTRUCCION Y MANTENIMIENTO

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Porque usar Especificaciones?

Describen los trabajos requeridos

Proporcionan las bases para obtener

Presupuestos

Definen los derechos y responsabilidades

Determinan los Pagos y Penalidades

Por que Usar Servicios de Inspección?

1. Asegurar que el trabajo cumple con especificaciones

2. Registro detallado de la actividad de perforación

3. Se registra informacion de referencia para

diagnosticos y futuras evaluaciones.

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Por que Usar Servicios de Inspección?

1. Asegurar que el trabajo

cumple con especificaciones

2. Registro detallado de la

actividad de perforación

3. Se registra informacion de

referencia para diagnosticos

y futuras evaluaciones.

Roscoe Moss Company

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Roscoe Moss Company

Roscoe Moss Company

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Roscoe Moss Company

Video

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Especificaciones en el diseno de un pozo

Profundidad del pozo (espesor del acuifero)

Caudal Requerido Vs. Rendimiento del acuifero.

Diametro de la perforacion y diametro de entubado

Condiciona la capacidad del equipo a instalar en el pozo, ademas para tener un buen sello sanitario es necesariocontar con un diametro al menos 4 pulgadas adicionales al diametro de entubado.

Profundidad del ademe liso

Presencia de zonas que se desea aislar (zonas contaminadaso zonas no permeables)


Profundidad del pozo (espesor del acuifero)

Caudal Requerido Vs. Rendimiento del acuifero.

Profundidad del sello sanitario

Este criterio es fijado por agencias regulatorias(50 ft. en U.S.A.), al menos 6 metros en MexicoDiametro de la perforacion y diametrode entubado

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Diametro del sello sanitario

El diametro interior debe permitir al menosmaniobras con el equipo de perforacion (2 pulgadas adicionales al minimo)

Criterios para el diametro de la rejilla

Se recomienda que tenga el mismo diametro queel ademe liso, reduccion maxima recomendada de 4 pulgadas. Para pozos que tendran larga vida se recomienda que el diametro no sea inferior a 6 pulgadas.


Criterios para el diametro de la perforacion

Es funcion del diametro de la rejilla y el ademe

Rango comun : 6 a 16 “

Diametro del contraademe, al menos 6 pulgadas masgrande

El espacio anular debe ser de al menos 2 pulgadas, pero tambien puede ser 4 pulgadas

Alineacion y verticalidad

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Verticalidad y Alineamiento del barreno

El pozo deberá ser tanto recto como vertical

Un pozo puede ser recto pero no vertical

La verticalidad y alineamiento de un pozo debeser verificada antes de instalar el equipo de bombeo.

Que Desviacián es Permisible?

Un estándar para la desviación permisible de la verticalidad es 6 pulg. de desviación por 30 metros de profundidad (100 pies).Algunos consideran que 6 pulg. Es excesivo y permitensolo 3 pulgadas por 100 pies. Apegarse a este estándar asegura la instalación y operación de la bomba.Estándar AWWA.

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Revisando la Verticalidad en los Pozos(Prueba de la jaula)Probar bajando una plomada cilíndrica o “jaula” en el pozo.La jaula es un poco menor que el ID del pozo (1/2” como máximo) Desviación (D) del eje es medido en dos planos, N-S y E-O, a intervalos de 10 pies hasta la profundidad de la bomba.Registrar todos los datosCalcular e imprimir desviación.

Procedimiento para revisar la Verticalidad de un pozo

Calculo de la desviación:X = D(H-h)

hX=desviación del pozo a cualquierprofundidad (pulg.)D=distancia lineal del eje del ademe (pulg.)H=distancia de la parte superior de la jaulaa la parte superior del ademe (pies)h=distancia del centro de la polea a la a la parte superior del ademe (pies)

Alineacion y verticalidad

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Procedimiento para la Revision de la desviacion de perforacion

Permite al perforador cambiar el método de perforación

El pozo piloto debera ser medidocada 30 metros (~100 pies)

Aspectos del Control de la Perforacion

Registro Caliper del pozoSe requiere correcta instalación de ademe y gravaRevisar toda la tubería del ademe y paquetes de grava antes de su instalación

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Cuestiones del Control de Calidad

Del registro caliper, comparar el volumencalculado de grava requerida con el volumenreal utilizado

Solicitar una demostración final de alineacion y verticalidad

Procedimiento para la Revision de la desviacion de perforacion

Herramieta topográfica Eastman-Totco; 3 grados

Se puede investigar un pozo piloto y unoademado

Procedimiento economico comparado con el costo de un pozo desviado

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Revisando la Alineación del Pozo (Prueba)

Bajar 40 pies de la longitud del tuberiade prueba con un minimo de 3 bridas(superior, medio e inferior) por mediode un cable hasta la base de la camarade la bombaPasa o FallaPasa significa que la turbina de unabomba vertical puede ser utilizada sin guias.

Registro Caliper del pozo ademado

Registro Caliper mide el diámetro promedio de los agujeros perforados.

Los datos del registro Caliper permiten un muypreciso cálculo de la cantidad de grava requeridapara llenar el espacio anular entre el ademe y la pared del hoyo barrenado.

Los registros Caliper reducen el riesgo de error sise realizan justo antes de la instalacion del ademe.

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RegistroCaliper

Especificaciones

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NivelNivel del Agua en el del Agua en el PozoPozo de de BombeoBombeo

NivelNivel del Agua en la del Agua en la ZonaZona CercanaCercana al al PozoPozo

PerdidaPerdida del del pozopozo

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Libre de Arena

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Desgaste de impulsores

Roscoe Moss Company

Tazones

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El diseño de un Pozo Eficiente y Libre de Arena se basa en la relacion de 3 parámetros…

Rejilla

Engravado

Acuífero/ Formación

…y entendiendo la relación entre ellos

Filtro

Grava

Acuífero/ Formación

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Corrosion

LARGA VIDA

Roscoe Moss Company

Química del Agua vs.Química del Acero

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Incrustación

Incrustación enAdeme de ranurasVerticales

AdemeAdeme de de ranurasranuras verticalesverticalesCompletamenteCompletamente BloqueadoBloqueado

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Roscoe Moss Company

La Cascada de Agua Agrega Oxígeno

Roscoe Moss Company

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Roscoe Moss Company

Corrosión Microbiológica

TerminologTerminologííaa de un de un pozopozo en en bombeobombeo

EficienciaEficiencia del del PozoPozo = = PPéérdidardida del del AcuAcuííferofero / / AbatimientoAbatimiento TotalTotal

PPéérdidardida del del acuacuííferofero

PPéérdidardida del del PozoPozo

ConoCono de de DepresiDepresióónn

AbatimientoAbatimiento TotalTotal

Nivel Estático del Agua

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CONTROL DE FLUIDOS DE PERFORACION

Fluido de Perforación

Propósito del fluido de perforación:

Llevar ripios a la superficieEnfriar y Lubricar la barrenaDesarrollar un enjarre en la pared del agujero paraestabilizar y proteger la formación.

El control del fluido de perforación es elprimer paso en un correcto desarrollo (pre-desarrollo).

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Programa de Fluídos de Perforación

Propiedades del Fluido de PerforaciónPropiedades durante Perforación Rotatoria:

Peso: Máximo 75 lb/pie3 (10.0 lb/gal)Viscosidad: Máxima 36-40 seg/qt.Pérdida en 30-min: Máxima 15 cm3

Enjarre: Máximo 3/32 pulg.Contenido de Arena: Maximo 3%

Propiedades Durante Perforación Inversa:Peso: Máximo 71 lb/pie3 (9.5 lb/gal)Viscosidad: Máxima 32-36 seg/qt.Pérdida en 30-min : Máximo 15 cm3

Enjarre : Máximo 3/32 pulg.Contenido de Arena: Máximo 2%

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Propiedades de los Fluidos de Perforación

Tajo de Tierra sin Contención

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Eliminacion de Solidos, Sin Contención

Eliminacion de Solidos, con Contención

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Circulación Inversa con Contenedor

Circulación Inversa, Doble Tanque

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Finos removidos por Hidrociclón

Circulación Inversa: Eliminación de Finos

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MUESTREO Y ANALISIS DE LA FORMACION GEOLOGICA

Muestreo de la Formación

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Muestreo de Formación decada de los 60’s

Muestreo de Formación c. 1985

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Adecuada Toma de Muestra Rotatoria

Muestra Recolectada Correctamente de Circulación Inversa

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Muestra correctamenteempacada y etiquetada

Muestras de Formación Recolectadas

Muestras de perforacionrecolectadas y guardadas en el sitio de perforación.

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SELECCION DEL FILTRO DE GRAVA

Selección de la Grava

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Selección de la grava y tamañode la ranura

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GravaLimpia

Analisis de Resultados Plot Sieve

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Condiciones para seleccionar un filtro1. Esta en funcion de la distribucion granulometrica de la

formacion o acuifero (basado en el percentil 50~70 de la curva cumulativa)

2. El coeficiente de uniformidad tambien es un factor importante (CU<2.5)

3. Condicion de paralelismo entre la curva granulometricadel filtro de grava y la de la formacion

4. Un filtro de grava ideal es un material limpio, de particulas redondeadas, alto contenido de silice (>90%) y coeficiente de uniformidad 2.5 o menor

EjerciciosSieve Analysis\SieveAnalysis5-1.09.web1_000.xlsAnalysis\SieveAnalysis5.09.web2_000.xlsSieve Analysis\SieveAnalysis5.09.web3_000.xlsSieve Analysis\SieveAnalysis5.09.web4_000.xls

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SELECCION DEL ADEME DEL POZO

Ademe Liso y Ranurado

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Requerimientos BásicosResistencia y duraciónMaximizar el retorno del capital invertidoMinimizar el costo de operación y mantenimiento

Resistencia y Durabilidad

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Ajustandose a las Necesidades Específicas

Físicas / Químicas

ASTM A 139 Grado BASTM A 778Acero de bajo carbonoAcero con cobreAcero de Alta Resistencia y Baja Aleación(HSLA)Acero Inoxidable Tipo 304, 304L, 316L

2 in. x 3/4 in. x 1/8 in. (3/8 in. hole)

Weld

49 days77 days324 days

Selección del Acero / Pruebas de Corrosión

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Recipiento de Plexiglas

1/8 in. SS 304 Cable

Sujetador de testigos de Acero

18 in. Diam. Well

Bajando testigos al interior del Pozo

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Testigo de Referencia: 11 meses de exposición muestrapicadura severa

Microscopio de Escaneo Electrónico –Acero de Bajo Carbono

Superficie del Testigo de Referencia 11 Meses de Exposición

Ataque GeneralizadoUSC Centro para Microscopia y Microanálisis (CEMMA)

Microscopio de Escaneo Electrónico –Acero de Bajo Carbono

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Áreas de Ataque – Picadura Espaciada

SEM – Acero con Adición de Cobre


Áreas de Ataque – Picadura Espaciada

SEM – Acero de Alta Resistencia y Baja Aleación

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Picadura PlanaNote Límites de Grano

SEM – Acero Inoxidable tipo 304

TipoTipo aceroacero PPéérdidardida de metal (de metal (milimetos/amilimetos/aññoo) ) MultiplicadorMultiplicador

AceroAcero al al carbonocarbono 2.87942.8794 1.001.00AceroAcero con con CobreCobre 0.74380.7438 3.873.87

HSLAHSLA 0.31310.3131 9.209.20

SS 304SS 304 0.01180.0118 244.02244.02

SS 316LSS 316L 0.00610.0061 472.03472.03

Rangos de CorrosiónRetorno del capital invertido / Administración de recursos

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Consideraciones de DiseñoResistencia / DurabilidadControl de arenaEficiencia del PozoRehabilitación

Ademe RanuradoNingún tipo de ademe ranurado es apropiado para todoslos pozos

RMC produce Ademe de ranura longitudinal, ademe de ranura sobresaliente, y ademes tipo persiana y de ranura continua.

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Ademe de Ranura LongitudinalBajo costo

Disponible Fácilmente

Limitada área abierta

Limitada selección de tamaño de ranura

Ranuras paralelassujetas a taponeo

Resistencia reducida

Ademe de Ranura Longitudinal

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Ademe de Ranura Continua

Ademe de Ranura ContinuaAlta área abierta

Ranuras abiertas hacia el interior

Resistencia reducida

Interior obstruido

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Interior del Ademe de Ranura ContinuaAnillo Soldado

Rods

Alambre en forma de “espiral”

Cuando use ademe de ranura continua utilice acero inoxidable

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Ademe de RanuraSobresaliente

Ademe de Ranura Sobresaliente

Bajo costo

Adecuada área abierta


Disponibilidad de materialesde excelente calidad

Limitación en resistencia

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Ademe Tipo Persiana (Shutter Screen)

Ademe Tipo PersianaResistencia y durable

Hidráulicamente eficiente


Interior sin obstrucción

Amplia variedad de aceros

Tamaño de ranuras limitado

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Instalación del Ademe Liso y Ranurado

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ConectoresConectores roscadosroscados en los en los extremosextremos

SoldaduraSoldadura de los de los extremosextremos

Extremos planos Extremos biselados

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BridasBridas parapara soldarsoldar en los en los extremosextremos

Bridas para Soldadura

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Instalación del Ademe

Medir Espesor del Ademe

Medir Diámetro del Ademe (al menos 2 pulgadas adicionales al diametro nominal de la bomba)

Medir Longitud del Ademe

Siempre realizar doble chequeo


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Guías para Ademe o centralizadores

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Colocación del Ademe Ranurado

Nivel Estático

Nivel de Bombeo

Agua cayendo en Cascada

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DESARROLLO DE UN POZO

Desarrollo del PozoCualquier proceso usado para mejorar la permeabilidad de un acuífero y reparar el daño de la perforación. Logrado al remover los finos a través de la rejilla del pozo. Debe de ser agresivo y directo.

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Objetivos del Desarrollo

3. Consolidacion y estabilización del filtro de grava

2. Generacion de una interface hidraulicaefectiva entre el filtro y el acuifero

1. Remover fluidos de perforación y particulas de la rejilla del

ademe, filtro de gravas, pared del agujero y formación acuifera

Desarrollo del Pozo

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Por qué gastar tiempo en el desarrollo?

Daño de la perforación

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Las Tres Fases del Desarrollodel Pozo

Pre-desarrollo(Control de Fluidos)

Desarrollo Preliminar(Limpieza)

Desarrollo Final (Sobrebombeo)

Cómo?

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Apropiado Control de Fluidos de la Perforación

FijarEspecificacionespara el control de lodosSeguir el programade fluidos de la perforaciónMantener la condición de fluidosde la perforación

Apropiado Control de Sólidos

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Pobre Control de Fluidos…

Colapso por Taponamiento de Ranuras

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DesarrolloDesarrollo Preliminar – Realizado con equipode perforación inmediatamente después de la instalación del ademe, rejilla y gravaLos Procedimientos incluyen – Pistoneo, limpieza con chorro de agua a presión y succión.Es factible incluir el desarrollo químico(dispersores de arcillas)

Pistoneo y Circulación

El desarrollo perliminar empieza inmediatamentedespués de la construcción

El pistoneo Dual con la succión simultánea es la mejor técnica

El pistoneo debe ser apoyado por placas de acero ajustadas dentro de la rejilla

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Desarrollo del pistoneo SimpleEmpieza al fondo de la rejilla, vigorosamente levantando y bajando el pistónLa Grava es consolidada, los finos y la torta son enjuagados de la gravay removidos por circulación de fluidoSe realiza hasta que el agua estéclara

Pistón Simple

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Desarrollo utilizando Pistón Doble

Similar a la técnica de pistónsimple

El Pistón Doble es vigorosamentelevantado y bajado mientras el agua fresca es bombeada hacia el tubo de perforación

La efectividad es medida por la cantidad de partículas removidas

Pistóneo/Cuchareo

El pistón simple acoplado a un cable con una válvula o cucharaEl pistón en línea empieza en la parte superior de la zona de la rejilla en tramos cortos (15m) El pistón es levantadorepetidamente con aumento de velocidad y longitud de levanteEl pozo es frecuentemente limpiadode material suelto

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Herramientapequeña para la Limpieza a Presión

Aplicaciones de la Limpieza a Presión (Jet) y el Tipo de Rejilla

Rejilla de Persiana

lienteRejilla de AlambreEmbobi-nado o Mill Slot

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Desarrollo por Limpieza con Chorro de Agua a Presión

La herramienta para la limpieza a presión tiene 2-4 boquillas para producirentre 100 y 200 psi. Herramienta hecha para colocar los eyectores cercanas al borde interior de la rejilla.La herramienta de la limpieza a presiónes lentamente rotada y bajada a travésde la rejilla (1m/3 min)

Comparación de Generación de Energía, Limpieza a Presión vs. Pistoneo

- E. John List, “Analysis of Development Methods for Gravel Envelope Wells”

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Desarrollo con Piston Do

Pistón Doble y Bombeo Simultánea

El pozo es mecánicamente pistoneado al levantar y dejar caer el tubo equipado al fondo con un pistón ajustado dual (dobleembolo)

Durante el pistoneo, el agua essuccionada del pozo

El pistoneo se empieza de la parte superior del filtro para minimizar el riesgo de pistoneo con “puentes” de arena

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Que hay de las Rejillas y el Desarrollo Vigoroso?

Opciones de Rejillas

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Rejilla de AlambreEmbobinado

•El diámetro internovaría•Las varillas puedenser dañadas•

•Ser Muy Cuidadosos!

Rejilla Tipo Persiana

•Consistente ID• Usar pistones en la rejilla• Difícil de dañar

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Rejilla Perforada

•Diámetro Consistente

•Lento para desarrollar

•El taponamiento es común

Desarrollo Final / Desarrollo de la BombaDesarrollo Final / Desarrollo de la Bomba

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Desarrollo de bombeo

Se ejerce sobre un área mayor del acuífero alrededor del pozoProporciona información parasubsiguientes pruebas de bombeo y acuíferos

Fase final del desarrollo del pozo

Probador de ArenaRossum

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“Ya terminamos?”

Owner

Evolucion del Desarrollo

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Pozos Desarrollados ApropiadamenteMaximizan la Eficiencia

PozosPozos DesarrolladosDesarrollados ApropiadamenteApropiadamenteMaximizanMaximizan la la EficienciaEficiencia

Pozos apropiadamentediseñados y construidos

Aseguran un abastecimiento de agua seguro, confiable y rentable

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La Elección es Suya

Preguntas?

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9

PRUEBAS DE BOMBEO E INTERPRETACION DE LA

INFORMACION

182

Utilizar Datos de Pruebas de Bombeo para Diseño de equipo

Pruebas de Aforo Escalonado (Caudal variable)Determinar rango de bombeo y nivel de instalaciond de la

bombaCalcular eficiencia del pozo

Prueba de Bombeo a Caudal ConstanteParámetros del acuífero (transmisividad)Interferencias del pozo

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Condiciones previas para realizarpruebas de bombeo

1) Que se haya completado el desarrollo del pozo y se extraiga agua limpia2) que no haya pozos bombeando en las vecindades que ocasione interferencia de niveles. 3) que el agua bombeada no retorne al acuifero (se debe desalojar a traves de una conducción).4) Que el nivel de succion de la bomba se ubique por debajo del maximo nivel dinamico esperado pero encima de la parte superior de la rejilla.

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185

Prueba de Aforo EscalonadoPrueba de Aforo Escalonado

Tiempo desde que comenzó el bombeo, Min

10 100 1000

0

50

Abatim

iento, pies

1

PruebaPrueba escalonadaescalonada a a descargadescarga variable variable

186

Prueba de Bombeo a Caudal Constante )Prueba de Bombeo a Caudal Constante )

Tiempo desde que comenzó el bombeo, minutos

10 100 1000

0

50

Aba

timie

nto,

met

ros

1

RangoRango Variable (Variable (DescargaDescarga cambia cambia durantedurante la la pruebaprueba))

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10

OPERACION Y MANTENIMIENTO DE POZOS

Mantenimiento de Registro

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RegistrosBitácora de PerforaciónBitácora del DesarrolloContenido de ArenaInspección de Verticalidad y AlineaciónRegistro de las Pruebas de bombeoSondeo por Video

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EQUIPOPOZOS

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Plan Estándar de Evaluación(SAP)Plan Estándar de Rehabilitación(SRP)

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Muestreo de AguaPrueba de Productividad y DesempenoInspección de PozosDesarrollo MecánicoTratamiento QuímicoPrueba de Desempeño Post-RehabilitaciónCompilación y Reporte de Datos

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Sitio de entrenamientoMuestreo de AguaMétodos Químicos y MecánicosSeguridad e HigieneSondeo por Video en DescensoPruebas de Bombeo

Campo - Ramotswa

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EL PROCESO DE REHABILITACIÓN

Actividad Paso por Paso

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Evaluar las condiciones existentesIdentificar los diseños finales en los pozosConstruccion de una base de datos con informacion de las condiciones iniciales (pre-rehabilitacion) y las obtenidas tras la rehabilitación

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Programación de MuestreoParo del PozoRecolección de muestra del ademe (#1)Arranque de bombeoRecolección de muestra del acuífero (#2)Muestras al laboratorio

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Caracterización del la calidadquimica y microbiologica del agua(Dr. John Schnieders)Se prepararon planes de tratamiento químicoespecificos por cada pozos

Sin especulacionSimple & directo

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Prueba de DescensoNivel de sumergenciaInstalacion de la BombaSumergible3 o 4 etapas de bombeo2 horas para cada etapaRegistro del descenso de nivel de agua en cadapasoCálculo de la capacidadespecifica (Caudal/Unidadde abatimiento)

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Evaluar la condición del ademe y la rejilla del pozoDeterminar la presencia de incrustaciones, problemas en los tazones de las bombas y otrasimperfeccionesSi es así….remover y procedercon el re-desarrollo

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Rejillas tipo persiana

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Cepillado

PistoneoSucción

Extracción

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Aflojar y remover la película biológica del ademe y la rejillaRemover el sedimientoy la arena del fondo del pozoRealzar la acción de limpieza de los químicos

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Cucharas de arena Cepillos de Nylon

Cepillos de Alambre Cepillos de Alambre

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Pistón Simple Pistón Doble

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Usado inicialmentepara remover limos y arenas del fondodel pozoUsado con pistóndoble

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Pre-tratamiento (agitar & pistonear)

Uso de reactivos químicos apropiados

Energía mecánica para impulsar el proceso de

agitación y dispersión de químicos

Limpiar el agua a traves de bombeo

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Ácido: Ácido FosfóricoPrimeramente para la remoción de minerales durante el procesode limpieza. Un constituyente principal y necesario de la químicade limpieza.

Dispersante: DWA-100Aditivo químico que rompe las concentraciones de minerales y la película biológica.

Surfactante: DWA-200Aditivo químico que incrementa el bloqueo y la formaciónmineral.

Desinfectante: DWA-250Usado para suavizar la solución clorina usada para la desinfección de los pozos y otro equipo y tubería que manejanagua.

Neutralizador: DWA-300Neutraliza el cloro y otros oxidantes antes de la descargaRoscoe Moss Company

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Agua + ácido + estimulantefueron mezcladosen un tanque en el sitioVolumen de TratamientoTotal(TTV) = 2x Volumen de Agua Permanente (SWV).

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Determinar el pH de la mezcla con papeltornasol

Ajustar el pH de la mezcla

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Adición de la Mezcla al Pozovía tubería.

25% en la parte superior del pozo paralavar el área sobre el nivel estático.25% en la parte superior de la rejilla.25% al medio de la rejilla.25% al fondo.

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Agite la mezclaácida usando un pistón doble.

3 minutos/metro en tramo liso6 minutos/metro para la rejilla.

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Mantener un pH de 3 y dejarasentar en el pozo toda la noche.Agite ½ hora al día siguiente.Agite de nuevo sise necesita.

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Bombear el pozo limpiousando el pistón dual y el método de succiónsimultáneo.

Asegurarse limpiarcompletamente el pozo a suprofundidad total.

Usar el sistema de succión de 102 mm y el pistón dobleapropiado.

Succionar hasta que el aguasea clara y el pH hayaregresado a la normalidad.

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Todos los fluidos con bajo pH fueronextraidos por bombeoy puestos en el tanque de mezcla.La mezcla fueNeutralizada con carbonato sódico (pH 5- pH 9)Los residuos se extrajeron pararestaurar lascondiciones del sitio

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Cloro: Hipoclorito de CalcioEl cloro es un fuerte oxidanteusado básicamente como agentedesinfectante y para la remociónde la película biológica.

Estimulador de pH: DWA-250Ácido que convierte el hipoclorito a ácido hipocloroso, el cual es por lo menos 100 veces más efectivocomo biocido.

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Mezclar en un tanque del sitiocon una fórmula muy específica.Volumen de Desinfección Total (TDV = 3x SWV).Añadir el volumen calculado de agua al tanque.Combinar en el volumencalculado de 250 DWA paraobtener un pH de 4.5 a 5.5. Mezclar cuidadosamente con bombas especiales.

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Añadir la solución al pozovía línea de tubería.

25% a la parte superior del pozo.25% a la parte superior de la rejilla.25% a la marca media.25% al fondo.

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Agite el desinfectante con pistón dual.

5 minutos pormetro en blanco.10 minutos pormetro para la rejilla.

Roscoe Moss Company

Dejar que la mezcla se asiente en el pozo por toda la noche.Agite ½ hora al día siguiente.Bombear el pozo claro porsucción. Iniciar en la parte superior y trabajar hacia abajo.Asegurarse de limpiar el fondo del pozo por completo.

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Todos los fluidosclorados fueronbombeados al tanquede circulación y neutralizadosNeutralizar el clorocon DWA 300 antes de bombear paradesechar.

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Monitorear el contenidode cloro con un indicadorde papel o un medidorportátil.0 a 5 mg/l antes de

bombear para eliminarfuera del sitio.

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Realizar Prueba de descensoDeterminar el cambio en el desempeñoProveer nueva base para futurasevaluaciones

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Desinfectar el equipo de bombeo antes de la instalación.

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Compilar los datos de cadapozo

Datos de campoDibujosVideos y fotosResultados de laboratorioOtra informaciónpertinente

Reportes mensualesReporte Final

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234

Nivel Estático

Descenso Original, 12 m SC = 37 m3/hr/m

Spe

cific

Cap

acity

, m3 /h

r/m

Tiempo ---->

37

29

22

15

7

18 m SC = 24 m3/hr/m

24 m SC = 18 m3/hr/m

Nivel de Bombeo ---->

Taponamiento de lasRanuras de las Rejillas



Acuífero

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ANTES DE LA REHABILITACIÓN

DESPUÉS DE LA REHABILITACIÓNCAPACIDAD ESPECÍFICA = +34%

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DESPUÉS DE LA REHABILITACIÓN

CAPACIDAD ESPECÍFICA = +48%

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DESPUÉS DE LA REHABILITACIÓNCAPACIDAD ESPECÍFICA = +145%

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Perforación Antes Rehab Después Rehab

Fecha Mayo 1983 Abril 2007 Abril 2007

Producción (m3/hr) 19.9 12.1 12.1

Nivel Estático (m) 38.4 109.1 109

Nivel de Bombeo (m) 116.6 147.2 109

Capacidad Específica(m3/hr/m)

0.36 0.27 2

Costo de bombeo por hora($)

$0.96 $0.71

Costo del agua ($/m3) $0.12 0.09

Roscoe Moss Company

Serowe BH7020 Perforación Antes Rehab Después Rehab

Fecha Mayo 1983 Abril 2007 Abril 2007

Producción (m3/hr) 19.9 12.1 12.1

Nivel Estático (m) 38.4 109.1 109

Nivel de Bombeo (m) 80.7 146.9 150

Capacidad Específica(m3/hr/m)

0.23 0.32 0.30

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Rehabilitar 50 pozos/añoCosto promedio de rehabilitación por pozo = $20,000Presupuesto anual recomendado = $1 MillónAumento promedio de vida del pozo a 20 añosConstrucción de un nuevo pozo = $250,000 (estimado)

Roscoe Moss Company

PRÁCTICA ACTUAL

Año Invest CostoOp.

Factor de Disc.

Valor

1 $206K 0.93 $190K

4 $11.1K 0.74 $8.2K

7 $15.2K 0.58 $8.8K

11 $479K 0.43 $206K

13 $25.1K 0.37 $9.2K

16 $34.4K 0.29 $10.0K

19 $47.0K 0.23 $10.9K

$552.9K

CON REHABILITACIÓN

Roscoe Moss Company

Año Invest CostoOp.

Factor de Disc.

Valor

1 $206K 0.93 $190K

4 $11.1K 0.74 $8.2K

6 $35.5K $12.2K 0.63 $30.1K

11 $52.2K $18.0K 0.43 $30.1K

13 $22.2K 0.37 $8.2K

16 $76.7K $26.4K 0.29 $30.1K

19 $36.2K 0.23 $8.4K

$403.4K

Ahorro $149.5K

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Roscoe Moss Company

Año Producción Anual sin Rehab (m3)

Producción Anual sin Rehab (m3)

1

4 154.8 154.8

7 141.7 156.0

10 129.7 130.7

13 159.5 143.9

16 145.9 110.3

19 99.4 128.9

2.514M m3 por año 2.392M m3 por año

$552.9K por año $403.4K por año

$0.219 por m3 $0.168 por m3

1. La Capacidad específica general se incrementó 5% para

todos los 35 pozos; la eficiencia mejoró 35%

2. Los costos de producción fueron reducidos para los 35

pozos

3. Se logró transferencia de tecnología a DWA

4. DWA tendra un ahorro de $67 millones en 20 años

5. Se identificaron oportunidades para sociedades

públicas/privadasRoscoe Moss

Company

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PARTE 10

Aspectos Economicos de un Pozo


Aspectos Económicos del Pozo

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Costo del AguaInversión InicialCostos de ElectricidadCostos de Mantenimiento

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Mob/Dem

ob

Conduct

or

Pilot

Borehol

e

Geophys

ical L

ogs

Aquifer

Zone Test

s

Ream Pi

lot Bore

Caliper

Log

Casing

& Scree

n Copp

er Bear

Filter P

ack

Initial

Develop

ment

Final D

evelop

ment By P

umpin

Pumpin

g Test

s

Flowmete

r Surv

ey

Vertica

lity Su

rvey &

Disinfec

tio

Video S

urvey

Thou

sand

s O

f Dol

l

0

50

100

150

200

250

300

350

Cum

ulat

ive

Cos

t In

Thou

sand

s O

f D

Cumulative Cost

Costos Típicos Para Construcción del PozoCostos Típicos Para Construcción del Pozo1,200 Ft profundidad, 24” Ademe Liso/Ranurado, 3,500 gpm

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30% de Beneficio para Pozo de Primera Clase

Se incrementó $90,000 la inversión inicial

Costos de ElectricidadPumpingCostCalcNGWA2.xls

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PRÁCTICA ACTUALAño Invers Costo

de Op. FactorDesc.

Valor

1 $206K 0.93 $190K

4 $11.1K 0.74 $8.2K

7 $15.2K 0.58 $8.8K

11 $479K 0.43 $206K

13 $25.1K 0.37 $9.2K

16 $34.4K 0.29 $10.0K

19 $47.0K 0.23 $10.9K

$552.9K

CON REHABILITACIÓN

Roscoe Moss Company

Año Invers Costode Op.

FactorDesc.

Valor

1 $206K 0.93 $190K

4 $11.1K 0.74 $8.2K

6 $35.5K $12.2K 0.63 $30.1K

11 $52.2K $18.0K 0.43 $30.1K

13 $22.2K 0.37 $8.2K

16 $76.7K $26.4K 0.29 $30.1K

19 $36.2K 0.23 $8.4K

$403.4K

Ahorro $149.5K

Conclusiones1. El costo inicial del pozo es secundaria a los costos de

operación sobre su vida útil

2. La inversión en servicios de consultoría altamentecalificados, mejores materiales, prácticas de construcción apropiadas y mantenimiento preventivopueden recuperar el costo total de construcción del pozo con el paso del tiempo.

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Preguntas?

¡Gracias!

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