Laboratorio de Mecánica de Rocas

LaMEROC son as siglas do Laboratorio de Mecánica de Rocas. O obxectivo principal de LaMEROC é proporcionar, a través da súa experiencia e equipamento de alto nivel, apoio adaptado ás necesidades de grupos de investigación, administracións ou compañías públicas, empresas ou agrupacións empresariais que desenvolvan ou están a pensar desenvolver actividades de I+D+i no campo da mecánica de rocas, a petrofísica, etc.

Ámbito de traballo

  • Mostraxe e Obtención de Testemuñas de Roca
    • Mostraxes orientadas a partir de afloramientos ou testemuñas
    • Corte, rectificado e acabado de probetas de roca
    • Verificación dimensional de probetas con vistas á realización de ensaios mecánicos
  • Avaliación de Propiedades Mecánicas
    • Resistencia á compresión simple
    • Resistencia á tracción directa (direct pull test) ou indirecta (brasileiro)
    • Ensaio de tenacidade de fractura
    • Resistencia confinada (pseudotriaxial) a T variable. Avaliación da envolvente de rotura e dos parámetros do modelo de Hoek-Brown
    • Determinación de módulos elásticos estáticos (Eest, Kest, Gest, vest ...) baixo distintas condicións de confinamento e temperatura
    • Determinación de módulos dinámicos (Edyn, Kdyn, Gdyn, vdyn ...) baixo condicións confinadas ou non confinadas e distintas temperaturas
  • Propiedades de Transporte en Rocas
    • Determinación da permeabilidade aos gases de rocas (N2, CO2, Hei) mediante métodos estacionarios ou transitorios (fluxo estacionario, pulso de presión, transmisión de presión de poro)
    • Avaliación da permeabilidade intrínseca aplicando a teoría de Klinkenberg
    • Determinación da permeabilidade á auga (ou solucións salinas) mediante métodos estacionarios ou transitorios (fluxo estacionario, pulso de presión, trasmisión de presión de poro)
    • Avaliación de parámetros hidrodinámicos a partir de ensaios de inxección de trazadores en testemuñas de roca
  • Análise Rutineira de Testemuñas e Rocas (RCA)
    • Corte e reparación de probetas (incluíndo materiais fracturados)
    • Determinación de propiedades índice: densidade de grans, densidade aparente, porosidad, VP/VS, (resistividad, factor de formación)1
    • Análises químicas e mineralógicos: SEM-EDS, DRX-po, FRX, BET, ATD-TG
    • Preparación de probetas para a observación microscópica
    • Descrición litológicay e textural
    • Fotografa e documentación
    • Distribución granulometría por difracción láser e tamizado, etc
  • Análises Especiais de Testemuñas e Rocas (SCAL)
    • Ensaios de inxección monofásica ou bifásica de fluídos en probetas de roca baixo condicións representativas de almacén (in situ)
    • Ensaios de infiltración avanzados, baixo condicións in situ e medida simultánea de propiedades mecánicas (deformacións, módulos estáticos), hidrodinámicas (permeabilidade) e sónicas (VP/VS, módulos dinámicos)
    • Determinación de presións de fuga (breakthrough pressures) en medios de baixa permeabilidade
    • Avaliación de dano de formación, baixo condicións in situ por inxección en testemuñas de roca de fluídos reactivos
    • Avaliación de dano de formación, baixo condicións in situ mediante ensaios en autoclave
    • Modelización hidroquímica e de transporte reactivo: PHREEQC, PHREEPLOT, EQ3/6, GWB, CORE2D

Os equipos e ámbitos de traballo do LaMEROC distribúense nas instalacións do CITEEC, do Laboratorio de Enxeñería Xeolóxica e do Terreo e a E.T.S. de Enxeñeiros de Camiños. O LaMEROC estrutúrase en varias seccións:

  • Taller de preparación de mostras
  • Taller mecánico e de fontanería de alta presión
  • Sección de ensaios geomecánicos
  • Sección de ensaios de inxección de fluídos en probetas de roca
  • Equipo triaxial de altas prestacións
O laboratorio conta coa instrumentación necesaria para levar a cabo unha ampla gama de experimentos e ensaios con interese nos campos da mecánica de rocas, a petrofísica e enxeñería civil e da enerxía (hidrocarburos, almacenamento de gas, secuestro xeolóxico de CO2). A concepción modular dos equipos permite a súa reestruturación para adaptarse ás necesidades de cada proxecto.

Taller de Preparación de Mostras

  • Sierra circular de corte diamantado con mira laser CARAT P-3508 (radio disco: 350 mm; profundidade de corte: 190 mm)
  • Extractor de testemuñas de roca WEKA DK32 con coroas diamantadas de múltiples diámetros (38.1, 50, 54, 100 mm). Diámetro máximo de coroa: 350 mm
  • Rectificadora rápida de probetas múltiple SAE Ibertest 210-103786
  • Mesa de planeidad UNCETA certificada e accesorios para a verificación dimensional de probetas (comparador dixital Mitutoyo 543-282 con sistema de adquisición de datos)

Taller Mecánico e de Fontanería de Alta Presión

LaMEROC conta cun amplo taller mecánico para a realización de pequenos traballos, para a construción de dispositivos experimentais así como para a realización de circuítos de fontanería de alta presión. O CITEEC, ademais, dispón dun Departamento Electrónico (con persoal técnico cualificado) así como un Centro de Mecanizado Vertical por Control Numérico (CNC) Lagun modelo L610.

Sección de ensaios geomecánicos

LaMEROC está amplamente equipado para a realización de múltiples ensaios geomecánicos, xa sexan estándar e especiais, seguindo as recomendacións da ISRM e das normas ASTM e UNE-EN. Para ensaios nos que se require un esixente control de ensaio ou a adquisición de datos, pode empregarse o equipo MTS 815 descrito máis adiante.

  • Calibrador certificado de alta presión (ata 70 MPa) de transductores Keller-Drück
  • Bastidor de carga autoportante ENERPAC VLP 10 t
  • Bastidor de carga autoportante ROGEN US-243 30 t con bancada variable equipado cunha célula de carga AEP Transducers TC4 de 30 t
  • Máquina de ensaios universal servo-hidráulica CODEIN de 1500 kN, con módulo de control SERVOSIS e central hidráulica autónoma equipada con célula de carga AEP Transducers TC4 de 50 t
  • Máquina de ensaios universal HOYTOM de 1500 kN con modulo de control e central oleo-hidráulica autónoma
  • Bombas hidráulicas manuais ENERPAC Serie P (ata 70 MPa), distribuidores, mangueiras, etc
  • Estufas de placa rotatoria e control térmico de precisión CONTROLS 81 B160
  • Desaireador de auga Nold DeAreator mod. 2100, enfriador SELECTA, cámaras de frio DYCOMETAL, tanques de inmersión termo-regulados CONTROLS, bombas sen carga TELSTAR, bandas extensométricas resistivas e amplificadores VISHAY

Sección de ensaios de inxección de fluídos en probetas de roca

LaMEROC dispón de celas porta-testemuñas de diversos tipos e diámetros (38.1, 54 mm) coas que é posible alcanzar presións de confinamento equivalentes a 70 MPa a distintas temperaturas. Ditas celas están preparadas para inxectar simultaneamente fluídos monofásicos ou bifásicos á vez que se rexistran distintas variables físico-quimio-mecánicas.

  • Celas triaxiales tipo Hoek-Franklin modificadas (para testemuñas de 38.1 e 54 mm de diámetro) equipadas con control de temperatura pratos de compresión para a inxección de fluídos
  • Cela tipo Hassler (para testemuñas de 38.1 mm) modelo THC (TEMCO Inc.), con pratos para a inxección de fluído intersticial. Permite a realización de ensaios con confinamento hidrostático ou axisimétrico
  • Pratos de compresión (ErgoTech) con transductores acústicos de ultrasonidos (1.3 MHz de frecuencia central) para medida de velocidades de propagación de ondas P, S1 e S2 ata 200 ºC. Dixitalización mediante osciloscopio dixital PicoScope Series 3000 (Pico Technologies)
  • Pratos de compresión de 38.1 mm eléctricamente illados (TEMCO Inc.) para a medida da resistividad aparente de rocas en configuración de 2 eléctrodos. Disponse tamén de camisas con 2 eléctrodos insertos para a realización de medidas en configuración tetraelectródica
  • Bomba de xiringa con 2 cilindros apareados ou independentes Hastings-Teledyne ISCO DX100, con 100 mL de volume de embolada, presión máxima de 69 MPa e caudal regulable no rango 0.001-60 mL/min (precisión 0.5 % e resolución máxima de volume 9.6 nL). Programable (ciclos/ramplas) e con sistema de adquisición de datos. Inxección de 1 fluído sen pulsos ou 2 con pulsos
  • Bomba de xiringa con 2 cilindros apareados ou independentes Hastings-Teledyne ISCO 260HP, con 266 mL de volume de embolada, presión máxima de 65.5 MPa e caudal regulable no rango 0.01-107 mL/min (precisión 0.5 % e resolución de volume 16.63 nL). Programable (ciclos/ramplas) e con sistema de adquisición de datos. Inxección de 1 fluído sen pulsos ou 2 con pulsos
  • Sistema de bombas de xiringa con 4 cilindros apareados (2x2) Vindum Engineering Quizix SP-5400-10K, con 10 mL de volume por embolada, presión máxima de 79 MPa e caudal regulable ata 15 mL/min (resolución de volume de 0.31 nL). Programable (ciclos/ramplas) e con sistema de adquisición de datos. Inxección de 2 ata fluídos sen pulsos
  • Bomba de pistón con controlador de presión/volume GDS tipo ADVDPC. Volume de embolada de 200 mL, presión máxima de 64 MPa (resolución máxima: de volume 0.001 mL, de presión 0.1 kPa). Programable e con sistema de adquisición de datos
  • Sistema de carbonatación de fluídos (presión nominal máxima 15 MPa) con xerador de presión HiP 62-6-10 (30 mL de volume de embolada; presión máxima 69 MPa), manómetros e reguladores de presión
  • Cilindro acumulador/intercambiador de pistón flotante (1.2 L de volume nominal) para fluídos corrosivos
  • Transductores electrónicos de presión absoluta Keller Serie 33X (0.1-100 MPa; compensación automática de T entre -10 e 80 ºC; precisión ±0.1 % en todo o rango)
  • Transductores electrónicos de presión absoluta LEO Record (Ei) Keller-Drück (0.1-70 MPa; compensación automática de T entre -10 e 60 ºC; precisión ±0.1 % en todo o rango ), con sistema autónomo de adquisición de datos
  • Transductores de posición tipo LDS Vishay HS-50
  • Balanza de precisión Sartorius CPA4202S (0.01 g), con rexistro automático de pesada e adquisición de datos dirixida a PC vía interface RS232
  • Caudalímetro másico de gases AGILENT Precision Flow Meter. Rango: 5 a 500 mL/minM Precisión: =0.8% da lectura+0.2% en toda a escala; Gases: aire, N2, H2, Hei, CO2, CH4
  • Reguladores de presión Parker VERIFLO Serie APR66 e ABP1
  • Eléctrodos miniatura de condutividade e pH Microelectrodes Inc. e sistema de adquisición de datos NICO 2000 Aqualyser ELIT 8705b

Equipo triaxial de altas prestacións

LaMEROC dispón, nas súas instalacións do CITEEC dun equipo de ensaios de altas prestacións que representa, na actualidade, a estado da arte na súa categoría: unha máquina de ensaios triaxial fabricada pola empresa MTS Systems Corporation (modelo 815). Este equipo pode complementarse con algúns dos elementos descritos nas seccións anteriores. De modo resumido, as capacidades deste equipo resúmense a continuación:

  • Equipo de ensaio computarizado, con ciclo pechado e actuadores servo-hidráulicos. Permite a realización de ensaios estáticos (monotónicos) ou dinámicos (cíclicos)
  • Bastidor de carga ríxido modelo 315.03 (forza máxima de compresión: 4.600 kN; forza máxima de tracción: 2.300 kN; rixidez: 11.0 x 109 N/m; actuador con transductor de desprazamento e carreira de 100 mm; altura útil: 868 a 970 mm; anchura útil: 546 mm
  • Células de carga para ensaios non confinados de ata 1000 (661.98D-03), 250 (661.22D-01) e 50 (661.20F-02) kN. Transductor de presión diferencial adicional para cargas maiores de 1000 kN, ata a resistencia máxima do bastidor
  • 2 extensómetros de coitela axial promediados (632.11F-90) e 1 de cadea perimetral (632.12F -20) para ensaios non confinados. Extensómetro especial para a medida da apertura de fracturas nos ensaios de tenacidade (632.02 COD)
  • 2 sensores sónicos de alta frecuencia (600 kHz) e 1 acelerómetro de baixa frecuencia (0-5 kHz) para a auscultación de emisións acústicas
  • Cámara triaxial calefactable MTS modelo 656.04, con 4 portos de fluídos e 18 portos pasamuros eléctricos. Tamaño máximo de probeta: 102 mm de diámetro e 254 mm de altura; Pmax=80 MPa
  • Controlador de temperatura (409.80) para calefacción da cela entre temperatura e 200 ºC. 4 termopares tipo K no interior da cela
  • Células de carga in vessel con compensación automática de presión de 2600 (661.98B-02) e 250 (661.96B-01) kN de capacidade, capaces de operar ata temperaturas de 200 ºC e 140 MPa
  • 2 extensómetros in vessel de coitela axial (632.90E/F-12) e 1 de cadea perimetral (632.92H-03) capaces de operar a temperaturas de ata 200 ºC e 140 MPa
  • Pratos de compresión acanalados, de 38.1, 50, 54 e 100 mm de diámetro, para a inxección dun ou varios fluídos de poro
  • Transductores de ultrasonidos triaxiales montados en pratos de compresión para probetas de 38.1 (1.3 MHz) e 100 (1.0 MHz) mm. O sistema consta dun par emisor/receptor para a detección dos tempos de tránsito das ondas P, S1 e S2. . Tmax=180-200 ºC; Pmax=140 MPa
  • Software de control e adquisición de datos multicanle e multiestación FlexTest GT
  • Accesorios para a realización de ensaios segundo normas ASTM D2938-86, ASTM D3148-86, ASTM D4341-84, ASTM D4405-84, ASTM D3967-86, ASTM D2936-84, ASTM D2664-86, ASTM D4406-93, ASTM C1018 e recomendacións da ISRM


Caracterización Experimental de Rocas Selo e Almacén para un Almacenamiento Geológico de CO2 (I)

Este estudo realizouse ao amparo dun convenio subscrito coa Fundación Cidade da Enerxía, CIUDEN, dentro do contexto do Proxecto Compostilla (OXYCFB 300, do Programa Energético Europeo para a Recuperación, PEER).


Caracterización Experimental de Rocas Selo e Almacén para un Almacenamiento Geológico de CO2 (II)

No contexto do Proxecto Compostilla (OXY CFB 300) do Programa Energético Europeo para a Recuperación o LaMeRoc desenvolveu distintos traballos, entre eles a caracterización de materiais de interese (formacións selo ou almacén) da Planta de Desenvolvemento Tecnolóxico de Hontomin (Burgos).


Caracterización Geomecánica de Testemuñas Intactos de Sondo

Desde fai varios anos o LaMeRoc desenvolve actividades de asistencia técnica e consultoría especializada con empresas do sector energético e da exploración de hidrocarburos.


Estudo de Permeabilidad de Matrices Rocosas

A determinación das propiedades hidrodinámicas en rocas é crucial en moitos campos de actividade (exploración/explotación de hidrocarburos, aprovechamiento geotérmico, CCS,...).
Cando o medio poroso ten unha baixa ou moi baixa permeabilidad, a súa determinación é moi difícil e requírense técnicas elaboradas así como equipos sensibles para poder abordar este traballo con garantías de éxito.


Consolidación de Areas a Alta P&T en Presenza e Ausencia de Presión de Poro. Ensaios Edométricos e Reactivos

Certos xacementos non convencionais de hidrocarburos atópanse asociados a formacións arenosas localizadas a centenares ou miles de metros de profundidade e para a súa recuperación é necesaria a aplicación de técnicas como o SAGD (Steam Assisted Gravity Drainage).


Consolidación de Areas a Alta P&T en Presenza e Ausencia de Presión de Poro. Emisión Acústica

Entre as técnicas de caracterización non destrutiva de materiais, aquelas baseadas nas emisións acústicas proporcionan unha valiosa información sobre fenómenos de orixe mecánica (A). A tensión limiar de trituración de grans é un parámetro relevante no estudo do comportamento mecánico de areas en xacementos de hidrocarburos non convencionais e no contexto deste proxecto aplicáronse con este fin.