2. O papel da localização da captação
-Consulta de estudos hidrogeológicos existentes
-Consulta de cartografia geológica (litologias e
questões estruturais)
-Resultados de levantamentos geofísicos
-A importância do inventário de captações
-Cumprimento de distâncias regulamentares a
outras captações existentes licenciadas
-Acessibilidades como eventual factor limitante
3. -Consulta de cartografia geológica (litologias e
questões estruturais)
Extracto da Folha Sul da Carta Geológica de Portugal à escala 1:500.000 (ex-IGM)
Diferentes litologias /
Diferentes expectativas
Formações detríticas /
aquíferos multi-camada
Formações carbonatadas /
elevada taxa de insucesso
Profundidades dos níveis
freáticos
4. -Consulta de cartografia geológica (litologias e
questões estruturais)
Extracto da Folha Sul da Carta Geológica de Portugal à escala 1:500.000 (ex-IGM)
Diferentes litologias /
Diferentes expectativas
Formações ígneas e
formações
metassedimentares / a
importância da rede de
fracturação e rede filoniana
Produtividades globalmente
mais modestas
5. - Inventário de captações de água subterrânea
IPQ
-SNIRH/APA
-ARH’s
-Inventário de campo
6. Lista de entidades licenciadas
para exercer a atividade de
pesquisa e captação de água
subterrânea
- Disponível em www.apambiente.pt/
- Lista actualizada (06/FEV/2017)
73
34
43
12
8
8. A selecção do método de perfuração
-Percussão
-Rotação (“Rotary”)
-Rotopercussão com martelo de fundo de furo
9. -Percussão
-A sonda de percussão pode ser accionada manual ou
mecanicamente;
-A sonda manual é geralmente usada para abrir furos verticais com
diâmetros máximos de cerca de 20 cm e profundidades até cerca
de 20 metros;
-As sondagens de percussão são habitualmente utilizadas em solos
ou rochas brandas, raramente ultrapassando comprimentos da
ordem das poucas dezenas de metros;
-Na furação de rochas duras o avanço é relativamente lento;
-Método de perfuração em desuso.
Fonte: http://geo.web.ua.pt/
10. -Rotação ou “rotary” (directa e inversa)
-Trituração e desgaste das formações geológicas, reduzindo-as a
pequenas partículas através da utilização de um trépano giratório;
-Movimentos rotativos do trépano acompanhados pela circulação
de um fluido (comummente denominado de “lamas”);
-Função do fluido: Remover e trazer os detritos da perfuração até à
superfície; evitar o desmoronamento das paredes da perfuração;
lubrificar e arrefecer as ferramentas cortantes.
Fonte: Manual de Boas Práticas para a Execução e Exploração de Furos de Captação de Águas Subterrâneas (IPQ)
11. -Perfuração por rotação com circulação directa
Por acção de uma bomba de alta pressão as “lamas” são injetadas pelo
interior da cabeça da sonda, saindo no fundo do furo por orifícios do trépano
(trépano de roletes ou trialeta).
De seguida, as “lamas” ascendem pelo espaço compreendido entre a parede
exterior das varas de perfuração e as paredes da sondagem, arrastando
consigo os detritos da formação perfurada até à superfície.
VANTAGENS
- Eficácia em formações geológicas não consolidadas, acompanhada de um
pequeno risco de colapso do furo, evitando-se muitas vezes a utilização de
revestimentos provisórios;
− Permite avanços relativamente rápidos;
− Perdas de fluido de circulação controláveis;
12. -Perfuração por rotação com circulação directa
DESVANTAGENS
- Equipamento dispendioso;
− Apresenta custos adicionais resultantes do tempo despendido em manobras
de descida e subida;
− Caracterização da amostragem de formações geológicas dificultada pelo
remeximento e pelo atraso em relação ao avanço da perfuração o que pode
conduzir a medições deficientes das profundidades de posicionamento dos
tubos-ralo;
− Pode induzir a impermeabilização e a contaminação das formações produtivas;
− Alguma dificuldade em manter constante a direcção de perfuração, sendo
requerida uma boa técnica de execução.
14. -Perfuração por rotação com circulação inversa
As “lamas” descem directamente do respectivo tanque até ao fundo do furo
através do espaço compreendido entre a parede exterior das varas de
perfuração e as paredes da sondagem.
Posteriormente, a ascensão das “lamas” e dos detritos efectua-se pelo interior
das varas que constituem a coluna de perfuração, com ajuda de ar comprimido,
formando-se uma emulsão ar-lamas de menor densidade.
Durante a perfuração, esta ascensão da mistura de lamas, ar e detritos das
formações perfuradas é mantida em equilíbrio com o volume de lamas do
tanque.
15. -Perfuração por rotação com circulação inversa
VANTAGENS
- Permite a execução de furos de maior diâmetro e geralmente mais produtivos;
− Elevada capacidade de remoção dos detritos de perfuração, o que permite
avanços mais rápidos;
− Boa qualidade da amostragem (boa representividade da amostra
relativamente à profundidade de perfuração).
DESVANTAGENS
- Equipamento de maiores dimensões;
− Necessidade de maior número de operadores;
− Necessidade de um tanque de lamas maior e consumo de água mais exigente
face ao elevado débito de injeção;
- Risco de entupimento das varas por detritos de grande diâmetro.
18. -Perfuração por rotopercussão (Percussão
pneumática com martelo de fundo de furo)
O método baseia-se numa ação principal de esmagamento e corte provocada
por uma ferramenta accionada por ar comprimido, em que se pode combinar
um pequeno movimento de rotação de um “bit” (broca) transmitido pelas hastes
de perfuração e um movimento de percussão de elevada frequência e de
pequeno curso, dado por um martelo de fundo de furo. Neste caso, o fluido de
circulação pode ser o próprio ar comprimido, produzido a partir de um
compressor, que é transmitido pelo interior da coluna de perfuração, passando
pelo martelo e “bit”, servindo também como fluido de limpeza. Como
complemento à utilização de ar comprimido e visando resolver problemas de
limpeza e/ou de instabilidade das paredes de perfuração, podem ser adicionadas
“espumas” no fluido de circulação, para diminuição do seu peso específico.
Fonte: Manual de Boas Práticas para a Execução e Exploração de Furos de Captação de Águas Subterrâneas (IPQ)
21. -Perfuração por rotopercussão com martelo de
fundo de furo
VANTAGENS
- Elevada eficácia em rochas duras e consolidadas, com rapidez de
perfuração/remoção dos detritos;
− Permite estimar a produtividade das formações aquíferas durante a
perfuração;
− Não provoca a impermeabilização das zonas produtivas;
− Redução de custos pela elevada rapidez de perfuração;
− Em regra, não necessita de água;
− Amostragem com pouco atraso relativamente ao avanço da perfuração.
22. -Perfuração por rotopercussão com martelo de
fundo de furo
DESVANTAGENS
- Só é eficaz em formações consolidadas;
− Trata-se de um método destrutivo relativamente à amostragem (amostragem
deficiente);
− Conseguem-se, geralmente, furos com diâmetros mais reduzidos do que nos
outros métodos;
− Dificuldade em manter a direcção da perfuração.
25. -Rotopercussão (Fluidos de perfuração)
-Tipos: “lamas”; água; água/espuma
-Naturais (H2O + fracção silto-argilosa local)
-Elaboradas (à base de bentonites ou polímeros
orgânicos ou polímeros sintéticos)
-Aplicações
-Estabilidade das paredes da perfuração
-Limpeza e remoção dos detritos da perfuração
-Arrefecimento da ferramenta de corte
26. -Fluidos de perfuração
Principais propriedades e parâmetros a controlar num lodo:
- Densidade (Balança Baroid). Densidade média (1,2)
- Viscosidade (Viscosímetros). Viscosidade média (40-50 s
Marsh)
- Tixopropia. Filtrado (5-10 cm3). Cake (5 mm máx.)
- pH (7 – 9,5)
- Conteúdo em areia (decantação no tanque de lamas, ou
crivos vibratórios ou centrífugos (ciclones)). O conteúdo
óptimo de sólidos em suspensão no lodo deve ser inferior a
0,5 %.
28. -Controle da perfuração
Controle de parâmetros de perfuração e das formações atravessadas, através
de:
Parâmetros de perfuração: método de perfuração, velocidade de perfuração,
variação de diâmetro de perfuração, desvios, queda/prisão equipamento
Lamas: variações de volume e de características físico-químicas
Observações geológicas/hidrogeológicas: litologias perfuradas/amostragem,
variações do nível da água, vazios (cavernas)
Análise das Diagrafias: diagrafias eléctricas, nucleares
Elaboração de “partes diárias” e “relatórios semanais”.
29. -Aspectos a considerar na colocação do
entubamento definitivo
- Definir a coluna (baseado na informação obtida durante a
perfuração, registo geofísicos)
- Verificar a profundidade e verticalidade da perfuração
- Proceder à descida da coluna no menor espaço de tempo
possível
- Nas perfurações à rotação, dever-se-á manter a circulação
durante a preparação da coluna
- Descida da tubagem (uso de métodos e ferramentas que não
danifiquem a tubagem)
31. -Aspectos a considerar na colocação do
entubamento definitivo
Definição da coluna de entubamento depende:
- Das litologias atravessadas
- Do caudal de exploração pretendido
Os diâmetros de entubamento estão relacionados com os
diâmetros de perfuração, e ambos estão dependentes do caudal
de exploração previsto, e pré avaliado aquando dos trabalhos de
perfuração.
A definição das profundidades de colocação dos tubos ralo está
relacionado com as litologias atravessadas e pode ser optimizada
através da realização de diagrafias de geofísica e de ensaios
granulométricos.
32. -Principais tipos de tubos-ralo
Ranhurados
(rasgados)
Baixo custo
Eficácia
limitada
Ranhura
contínua (tipo
Johnson)
Elevado índice
de área aberta
Custo elevado
Estrutura em
ponte
Elevado índice
de área aberta
Custo elevado
33.
34. -Situações em que se executam cimentações
Superficial (isolamento de eventual contaminação superficial e
função estabilizadora)
Durante a perfuração (se ocorrerem problemas de estabilidade
das paredes do furo)
Isolamento (formações geológicas com características físicas e/ou
químicas indesejáveis – CaSO4(H2O), NaCl, níveis instáveis)
Fundo do furo ou entre troços de diferentes diâmetros (para
sustentar a coluna de tubagem)
Selagem de captações (impedindo a contaminação do aquífero)
35. -Colocação de maciço filtrante
Principais funções
Estabilidade (evita desprendimentos
das paredes do furo com eventuais
danos na tubagem)
Melhoraria das condições de
exploração (actuando como filtro,
melhora a transmissividade do meio
e diminui a turbulência)
36. -Características e dimensionamento do maciço
filtrante
- Diâmetro médio do areão, depende da granulometria das
formações e da espessura das ranhuras dos tubos-ralo (deve
basear-se em análise granulométrica das formações perfuradas; observação
das amostras; análise de diagrafias)
- Espessura recomendada (mínima de 75 mm e óptima de 100 a 150 mm)
- Volume do espaço anelar (V), em m3 é
V = H (Dp
2 /4 - Dt
2 /4)
H – altura da coluna a colocar maciço (m)
Dp – diâmetro da perfuração (m)
Dt - diâmetro da tubagem (m)
37. -Finalização da construção do furo
Selagem superficial (com cimento)
Tampa (roscada/soldada), com bujão
de acesso (para controle de níveis
da água ou recolha de amostras
de água)
Boca do furo situada a cima do solo
(0,5 m)
Estabelecimento de um perímetro
de protecção imediato da
captação
38. -Finalização da construção do furo
Tampa (roscada/soldada), com bujão de acesso (para controle de
níveis da água)
40. -Limpeza e desenvolvimento da captação
LIMPEZA: operações de remoção de
elementos estranhos introduzidos na
formação durante a perfuração (ex: lamas)
DESENVOLVIMENTO: operações para
melhorar a permeabilidade e a estabilidade
das formações aquíferas, em volta da
captação; diminuir as perdas de carga;
eliminar o arraste de “finos”; diminuir a
probabilidade de envelhecimento precoce da
captação atrasando os processos de
incrustação-corrosão.
41. -Limpeza e desenvolvimento da captação
- Sistemas Físico-mecânicos:
Pistonagem
Bombagem
Ar-comprimido
Uso de obturadores
Jetting (injecção a alta pressão)
Explosivos
- Sistemas Físico-químicos:
Polifosfatos
Acidificação
42. Pistonagem
Simples e de custo
reduzido
Possível colapso da tubagem.
Desaconselhado em formações
com fracções finas
Ar
comprimido
Elevada eficácia. Menor
risco de colapso da
tubagem
Custo elevado (nomeadamente
em sondagens profundas)
Sobrebomba
gem
Adequado para
formações cristalinas
fracturadas
Possível colapso da tubagem.
Possíveis arrastamentos
Sistemas Físico-mecânicos
43. Hidrofracturação
Eficiente nos aquíferos
cársicos e fissurados
Difícil aplicação. Custo
elevado.
Explosivos
Aumento permeabilidade
das formações aquíferas
Se mal feito, poderá
comprometer a própria
captação.
Sistemas Físico-mecânicos
44.
45. Polifosfatos*
Eficiente a eliminar a
fracção argilosa nos
aquíferos cársicos e
formações detríticas
-
Acidificação**
Melhoria da
permeabilidade em redor
da sondagem
Difícil aplicação. Obriga ao
cumprimento de normas
de segurança e de
protecção ambiental.
Sistemas Físico-químicos
* pirofosfato de sódio, pirofosfato tetrasódico, hexametafosfato de sódio (função
de dispersão/desfloculação de minerais argilosos.
** ácido clorídrico (o de uso mais comum).
46. Ensaios de caudal – ferramenta essencial para
avaliar produtividade dos aquíferos e, eficaz
construção da captação
- Propriedades hidráulicas (permeabilidade,
transmissividade, coeficiente de armazenamento);
-Grau de interferência entre captações;
-Identificação de barreiras subterrâneas impermeáveis e
zonas preferenciais de recarga;
-Avaliação do grau de desenvolvimento da captação
através da quantificação das perdas de carga.
47.
48.
49. Possíveis causas para comportamentos anómalos
observados em ensaios de caudal
Efeito de barreira no aquífero (quando o cone de depressão atinge uma
barreira impermeável ou quase impermeável, não pode expandir-se
nessa direcção então aumenta a velocidade de rebaixamento no furo (o
rebaixamento observado é maior do que o esperado)).
Efeito de campos de bombagem (quando há influência de várias
captações a extrair em simultâneo por interferência dos cones de
rebaixamento).
Efeito de anisotropia e heterogeneidade (efeito de drenagem diferida).
50. Selecção (dimensionamento) do equipamento de
bombagem
- Caudal máximo de exploração e nível hidrodinâmico
correspondente;
− Diâmetro da captação (a bomba submersível deverá ficar
afastada das paredes da tubagem de revestimento pelo menos
1”);
− Cota de descarga da água bombeada (altura manométrica);
− Perdas de carga nas condutas de adução e respectivos órgãos
acessórios.
51. Muito obrigado pela atenção.
E não se esqueçam…hidratem-se,
preferencialmente com
Caldas de Penacova
