Propiedades inherentes de la mecánica de rocas

Conceptos generales:

La problemática de la ingeniería en todos los diseños estructurales es la predicción del comportamiento de la estructura bajo las cargas actuantes o durante su vida útil. La temática de la ingeniería de mecánica de rocas, como una práctica aplicada a la ingeniería de petróleos, es concerniente a las aplicaciones de los principios de la ingeniería mecánica al diseño de lasestructuras de roca generadas por la actividad petrolera. Esta disciplina está estrechamente relacionada con las corrientes principales de la mecánica clásica y de la mecánica de materiales, pero hay varios factores específicos que la identifican como un campo distinto y coherente de la ingeniería.
Como se define la temática, es de fundamental importancia para la ingeniería de petróleos porqueel acto de crear pozos para explorar cambia los campos de fuerza del ambiente físico de la roca.
El estudio de la respuesta de la roca a estos cambios requiere de la aplicación de técnicas analíticas específicamente desarrolladas para dicho propósito, los cuales ahora forman parte de la temática. La mecánica de rocas forma parte de la amplia temática de la geo mecánica que se enfoca a larespuesta mecánica de todos los materiales geológicos, incluyendo los suelos. La erudita sociedad de geo mecánica en Australia, La Australian Geomechanics Society, define a la geo mecánica como “la aplicación de principios geológicos y de ingeniería al comportamiento de los suelos, del agua subterránea y al uso de estos principios a la ingeniería civil, ingeniería de minas, ingeniería de petróleos,ingeniería de costas e ingeniería ambiental en el sentido más amplio”.

Los principios de aplicación de la mecánica de rocas en la explotación petrolera están basados en premisas simples y quizás evidentes en sí. Primero, se postula que aun macizo rocoso se le puede atribuir un sistema de propiedades mecánicas que pueden ser medidas en una prueba estándar o se que pueden ser estimados utilizandotécnicas establecidas.

En segundo lugar, se afirma que el proceso de la explotación petrolera genera una estructura rocosa con huecos, elementos de soporte, estribos y que el funcionamiento mecánico de la estructura es favorable al análisis utilizando los principios de la mecánica clásica. La tercera posición es la capacidad de predecir y controlar el comportamiento mecánico de la roca encajonanteen donde el proceso de exploración puede garantizar o incrementar la seguridad y el comportamiento económico del pozo. Estas ideas pueden ser algo elementales. Sin embargo, incluso la aplicación limitada de los conceptos de mecánica en la exploración y en los diseños estructurales en pozos es una innovación comparativamente reciente (Hood y Brown, 1999).

Complejidades inherentes en la mecánicade rocas:

Se ha observado que la mecánica de rocas representa un juego de principios, un cuerpo de conocimiento y varios procedimientos analíticos relacionados al campo general de la mecánica aplicada. La pregunta que surge es: ¿qué problemas mecánicos se presentan en los medios geológicos, suficientes para justificar la formulación o el reconocimiento de una disciplina coherente, dedicada de laingeniería? Los cinco temas que se discutirán a continuación determinan la naturaleza y el contenido de la disciplina e ilustra la necesidad de esforzarse en investigar y para desarrollar funciones y metodologías especificas en la ingeniería de petróleos.

Fracturas en la roca:

La fractura en los materiales convencionales de ingeniería ocurren en un campo de tensión, algunas teoríassofisticadas han postulado la explicación del comportamiento antes de la falla y después de la falla del material. Los campos de esfuerzos que se encuentran en estructuras rocosas son de compresión, así que las teorías establecidas no son inmediatamente aplicables a la fractura en la roca. Existe una complicación peculiar en la roca referente a la compresión que está asociada con la fricción del...