Boletín de Ciencias de la Tierra

EFFECT OF THE GEOMECHANICAL PARAMETERS ON THE HYDRAULIC FRACTURING OF STRESS-SENSITIVE HYDROCARBON RESERVOIRS

La teoría sobre el proceso de fracturamiento hidráulico indica que se requiere acoplar el comportamiento de la roca y el comportamiento del fluido para un modelamiento exitoso del tratamiento. En el presente trabajo se analizan los efectos de las propiedades geomecánicas en el fracturamiento hidráulico para yacimientos de hidrocarburos sensibles a esfuerzos. Se desarrolla un software para simular el fracturamiento hidráulico en tres dimensiones en diferencias finitas, que acopla el flujo de fluidos y la deformación geomecánica de la roca. El modelo considera dos dominios físicos diferentes, el yacimiento o dominio interno, donde ocurre flujo de fluidos y deformación geomecánica, y los alrededores o dominio externo, donde sólo ocurre deformación geomecánica. Los criterios de falla implementados son: El criterio de falla por tensión y el criterio de falla por cizalladura de Mohr-Coulomb. Para estudiar el efecto de los diferentes parámetros geomecánicos se utiliza el método de análisis factorial. Los resultados resaltan el efecto de la Razón de Poison y la interacción Razón de Poison - Compresibilidad Total por su influencia en la generación de la fractura hidráulica en el rango de datos utilizados. También se ilustran posibles efectos en la geometría de fractura en tres dimensiones, lo que no es posible con simuladores comerciales.

In order to build a successful model of the hydraulic fracturing treatment, the theory suggests that it is necessary to couple the behavior of the rock with the behavior of the fluid. This article analyzes the effect of the Geomechanical properties on the hydraulic fracturing of stress-sensitive hydrocarbon reservoirs. A numerical simulator was developed to simulate the hydraulic fracturing in three dimensions using a finite differences approach, and coupling the flow of fluids and the Geomechanical deformation of the rock. The model considers two different physical domains, the reservoir or inner domain in which occurs flow of fluids and Geomechanical deformation and; the surroundings which are the outer domain where occurs only Geomechanical deformation. The faulting criteria that were implemented are: Criterion by tension and the Mohr Coulomb's shear criteria. In order to study the effect of the different Geomechanical parameters the factorial analysis method is used. The results highlight the effect of the Poisson ratio and the interaction between the Poisson ratio and the Total Compressibility, due to their influence in the hydraulic fracture for the range of the used data. The results also illustrate possible effects on the geometry of fracture in three dimensions, what is not possible with commercial simulators.

**FINITE ELEMENTS ANALYSIS FOR UNDERGROUND OPENINGS AT EL TORO MINE.**

En la mina subterránea El Toro se explota roca calcárea para la fabricación de cemento en la Planta El Cairo, de Cementos Argos S. A. El método de explotación es conocido como realce por subniveles o sublevel stoping , que consiste en la abertura de cámaras mediante perforación y voladura con explosivos, cada cámara excavada tiene dimensiones de 20m de ancho, 45m de altura y longitudes entre 80 y 120 m, separadas por pilares intermedios de 10 m de espesor, definiendo conjuntos denominados Bloques de explotación. Este artículo presenta el proceso realizado con el fin de modelar y evaluar la distribución de los desplazamientos y de los esfuerzos resultantes de la compleja interacción de los Bloques de explotación. La modelación numérica se realizó con fundamento en la mecánica del medio continuo y por medio de la técnica de los elementos finitos; inicialmente se obtuvo el modelo geomecánico del terreno rocoso y posteriormente el modelo numérico incluyendo las excavaciones. Se evaluaron varias configuraciones geométricas de los Bloques de explotación proyectados, y se concluyó con una propuesta de diseño que ofrece estabilidad del terreno intervenido y permite extraer el mayor volumen posible de reservas minerales.

El Toro underground mine is located at Antioquia, Colombia and exploits a limestone deposit through sublevel stopping mining method. The mine was designed with five exploitation levels with 65m high, 20m wide and 120 m long stopes sets. In this work is presented the process to obtain the assessment of the mechanical behavior of the rock mass under stoping effects, the geomechanical and numerical models were obtained and several stopes configurations were evaluated including existing and projected openings. The work concludes with geometrical modification that besides to offer stability of ground, allows to extract greater volume of mineral reserves.

COMPUTER ASSISTED INSTRUCTIONAL ENVIRONMENT FOR THE PERSONNEL TRAINING IN THE EXPLOITATION OF MINERAL RESOURCES.

En este artículo inicialmente se expone el marco teórico de referencia enmarcado dentro de la informática educativa para luego presentar el ambiente instruccional asistido por computador para el entrenamiento de personal minero. Los ambientes instruccionales son herramientas educativas que permiten integrar recursos de hardware y software disponibles para combinar datos, fotografía, animaciones, audio y video; integrándolos en una aplicación específica o curso. En las últimas décadas los ambientes instruccionales se han convertido en herramientas poderosas que han trascendido los límites del mundo académico y han llegado hasta las organizaciones industriales donde es necesario mantener un continuo proceso de capacitación a los funcionarios de diferentes áreas que están tanto en procesos de producción como administración. El ambiente instruccional desarrollado se fundamenta en las teorías de cognitivista y conductista; y fue diseñado específicamente para suplir la necesidad en el entrenamiento de personal minero con diversos estándares de operación, implementados en la minería a gran escala.

This article originally outlined the frame of reference embedded within educational computing and then introduce computer-assisted instructional environment for the training of mining personnel. The instructional environments are educational tools that integrate hardware and software resources available to combine data, photographs, animations, audio and video; integrating them in a specific application or course. In the last decades instructional environments have become powerful tools that have transcended the limits of the academic world and have reached the industrial organizations where it is necessary to maintain an ongoing process of training for officials from different areas that are both in production processes as administration. The instructional environment developed is based on theories cognitive and behavioral, and was designed specifically to supply the need to train mining personnel with a variety of standard operation, implemented in mining on a large scale.

BREAKING MODELS REVIEW AND STRUCTURAL CONTROLS LIKE GUIDES OF EXPLORATION OF AURIFEROUS VEINS IN THE MINING DISTRICT SEGOVIA REMEDIOS.

El análisis de la fracturación del Distrito Minero Segovia-Remedios (DMSR) encierra tres conjuntos distintos de fracturas, dos de las cuales a saber: Silencio y Marmajito, forman un modelo de intersección aguda que sugiere que ellas han sido producidas por las mismas condiciones de esfuerzos. Estas son las más importantes económicamente. De estos dos sistemas, el conjunto Silencio es el más desarrollado y como tal, probablemente sirvió para liberar los esfuerzos iniciales, que en forma relativamente contemporánea dieron origen al sistema Marmajito. La tercera fractura la Serie Vertical, consiste de una sola cizalladura con dirección noroeste, que forma debido a su posición, un límite suroeste al área de fracturación conocida. Los principales controles como guías de exploración para encontrar zonas enriquecidas, son los empalmes en L y las estructuras en eslabón.

Result about breaking analysis on Mining District of Segovia Remedios (MDSR) indicates that there are three different trend and styles of breakage, two of them called El Silencio and Marmajito show an interception model at low angle that suggest that these trend obey to a similar strength condition, which also are the better for economics. El Silencio suite is more evolved and helps to develop the Marmajito suite. The thirst one structure called, Vertical suite, is develops as a single shear NW strike creating a SW limit to the previous suite. The main control for exploration guides, looking for enrichment zones are the L-shape interception and echelon style.

METHODOLOGICAL SUGGESTION FOR PRIORITY ROCK FALL HAZARD URBAN AREAS, FOR THE LOCAL AUTHORITIES INTEGRATED SET OF URBAN REORGANIZATION MEASURES AIMED AT THE MITIGATION OF THE ROCK FALL RELATED RISK.

Este artículo describe una metodología cualitativa, para evaluar un índice de riesgo físico por caída de rocas a escala detallada (1:1000). Se realiza una cartografía detallada de las áreas de salida de bloques, depósitos de talud y geomorfología. Los depósitos de talud son indicadores de la frecuencia y distribución espacial del fenómeno de caída de rocas y su relación con las áreas fuente, donde se hizo una detallada clasificación de los bloques potencialmente inestables. El resultado final es la definición de los "corredores de tránsito" y su correspondiente clasificación en las categorías bajo, medio o alto índice de amenaza.

This paper describes a qualitative methodology for the assessment of rock fall physical risk index at large-scale (1:1000). Through a detailed geologic and geomorphological survey both rock fall deposits and rock fall sources are identified and mapped. Analysis of the rock fall deposits give indications over the temporal frequency and spatial distribution of the phenomenon and point out the most active areas. Rock fall sources are meticulously studied and individual rock blocks are classified based on its potential instability. The final product is a definition of the rock's transit corridors and their corresponding classification, concerning the rock fall hazard index, using the heuristically defined categories of low, moderate and high hazard. Hazard index is estimated as lineal function of main variables, whose values (numeric indexes) are ground together in three categories: high, moderate, and low. Physical vulnerability index to each transit corridor is assessed based on the number of people and dwellings. Finally, physical risk index to every transit corridor is obtained crossing hazard index and vulnerability index data. The risk assessment results allowed the local authorities to carry out an integrated set of urban reorganization measures aimed at the mitigation of the rock fall related risk.

ANALYSIS OF LIBERATION OF THE GROUPS OF MACERALES OF THE COAL: COLOMBIAN COALS.

Tres muestras de carbón de diferentes zonas carboníferas de Colombia fueron seleccionadas con el objeto de evaluar el grado de liberación de los grupos macerales en diferentes granulometrías. Se siguió el método empleado en los estudios de la liberación de minerales en rocas duras, el cual evalúa la proporción de componentes libres y mixtos, mediante el análisis petrográfico de los productos obtenidos durante la molienda. Las muestras analizadas corresponden a carbones de las zonas carboníferas de la Guajira Antioquia, y Boyacá, los dos primeros carbones clasificados como térmicos y el último como un carbón coquizable. Los grupos de macerales en el carbón, se comportan de forma similar a como que lo hacen los minerales constituyentes de las rocas durante la reducción de tamaño, encontrándose una tendencia al incremento de constituyentes libres. El análisis de liberación maceral muestra que la amplia variación de formas, tamaños y asociaciones (microlitotipos) que presentan los distintos grupos de macerales, .definen las proporciones de componentes libres y mixtos. El grupo maceral que presenta mayor probabilidad de encontrarse libre es la vitrinita, ya que es el maceral que está en mayor proporción, esto se evidencia en el dominio del microlitotipo vitrita en las distintas muestras; el segundo grupo es la inertinita especialmente para los carbones de Boyacá y La Guajira, la distribución de tamaño y forma de presentación de los macerales del grupo de la inertinita (tejidos particulados) favorecen su liberación. Las liptinitas por su estrecha asociación con la vitrinita y su baja proporción en los carbones de Boyacá y La Guajira, solo presentan un grado de liberación significativo en la muestra de Antioquia. Para obtener un mayor grado de liberación de los componentes es necesario llevar los carbones a granulometría inferiores a 10 micras.

Three coal seams of different Carboniferous Zones from Colombia were selected with the intention of evaluating the degree of liberation of the macerals groups. The method used in the studies mineral liberation of the hard rock was followed. The analyzed samples correspond to coals of the Carboniferous Zones of La Guajira, Antioquia, and Boyacá, the analysis of liberation of the macerals was based on the results of the petrography analysis (determination of the percentage of free macerals and particles with mixed composition) of the samples with grain size mesh 230, 270, 325 and 400. During the pulverize the macerals groups in the coal present a tendency to the increase of free components. The liberation is not delimited at intervals of size, as usually happens in the minerals, the sizes oscillates between 5 and 350 microns for the liptinites and between 5 and 504 microns for the inertinites. The forms, sizes and associations (microlithotypes) that present the different groups from macerals, define the proportions of component free and mixed. The group maceral that presents greater probability of being frees is the vitrinite, because it is the maceral that is in greater proportion, this is demonstrated in the dominion of microlithotype vitrite in the different samples; the second group is the inertinite specially for the coals of Boyacá and La Guajira, the distribution of size and form of presentation of the macerals of the group of the inertinite (particle tissues) help their liberation. The liptinites by their association with the vitrinite and its low proportion in coals of Boyacá and La Guajira only present a significant degree of liberation in the sample of Antioquia. In order to receive a greater rank of liberation of the components it is necessary to take inferior coals to grain size a to 10 microns.