Boletín de Ciencias de la Tierra

OPTIMIZATION OF DRILLING FLUIDS USING FUNCTIONALIZED NANOPARTICLES: LOSS FILTRATION REDUCTION AND THICKNESS MUDCAKE

El uso de los fluidos de perforación (FP) en las operaciones de campo, ocasiona diversos problemas entre los que se encuentran daños a la formación, pérdidas por circulación y formación de una retorta que en caso de ser permeable y gruesa, puede ocasionar inestabilidad en las paredes del pozo, atascamiento de tubería e hinchamiento de formaciones de arcillas en el caso de fluidos del tipo base agua (WBM, por sus siglas en inglés). Con el objetivo de minimizar los problemas asociados a la inyección de FP, se propuso la evaluación de una modificación del FP convencional base agua que incluye el uso de nanopartículas funcionalizadas a diferentes concentraciones. La funcionalización de las nanopartículas se realizó mediante la técnica de impregnación incipiente. Las nanopartículas vírgenes fueron caracterizadas por adsorción de nitrógeno a 77 K y difracción de rayos X (DRX). Los FP se evaluaron a partir del estudio reológico, la medición de propiedades físico-químicas (densidad y pH), y mediante la prueba de filtrado API (American Petroleum Institute: API, por sus siglas en inglés) que sigue la norma API 13B-1. Los fluidos de perforación presentaron un comportamiento reológico no newtoniano independiente del tiempo, al igual que los FP modificados con el uso de nanopartículas. La densidad (8.5 lbm/gal) y el pH se mantuvieron constantes después de la adición de nanopartículas. Las nanopartículas de sílice funcionalizadas con carboximetilcelulosa (CMC) fueron las que mostraron los mejores resultados basados en las pérdidas de filtrado y en la reducción del espesor de la retorta. Los resultados obtenidos con CMC en sílice fueron los siguientes: reducciones en las pérdidas de filtrado y en la retorta de 23% y 70%, respectivamente. En los resultados también se observó que las nanopartículas de sílice no generan efectos adversos sobre las propiedades del FP, tales como densidad, viscosidad y pH. Otra característica importante de las nanopartículas de sílice son los grupos silanol (SiOH) que actúan como centros de adsorción, lo que permite su funcionalización con CMC y favorece el desarrollo de sus propiedades viscosificantes en los FP.

Using drilling fluids (DF) in field operations is associated with several problems including formation damage, lost circulation and the formation of a mudcake. High permeability of the mudcake causes instability in wellbore, pipe sticking and swelling of clay formations in the case of Water Based Muds (WBM). In order to minimize some of these associated problems with the use of DF, a new fluid is proposed by inclusion of four different functionalized nanoparticles in a WBM at different concentrations. The functionalization of the nanoparticles was performed by incipient impregnation technique. Virgin and functionalized nanoparticles were characterized by nitrogen adsorption at 77 K (physisorption) and X-ray diffraction (XRD). Bentonitic WBM were evaluated (with a constant density of 8.5 lbm/gal) and also modified with the addition of functionalized nanoparticles. Such fluids were tested by a rheological study, measurement of physicochemical properties (density and pH) and through the American Petroleum Institute (API) filter test following the standard API RP 13B -1. The original or base DF showed a non-Newtonian rheological behavior independent of the time, as well as the modified DF using nanoparticles. The density and the pH remained constant after the addition of nanoparticles. Silica nanoparticles functionalized with CMC were those which showed best results based on the fluid loss and reducing the thickness of the mudcake. The results obtained with silica nanoparticles funcionalizated with CMC showed reduction in fluid loss and in the thickness of the mudcake of 23 and 70%, respectively. This behavior is due to that silica nanoparticles do not generate adverse effects on the properties of the DF, such as density, viscosity and pH. Another important characteristic of the silica nanoparticles are the silanol groups (SiOH) which act as adsorption centers, allowing functionalization with CMC and viscosifying properties that favors the DF performance.

APPLICATION GEOSTATISTICAL METHODS FOR QUALITY CHEMICAL CHARACTERIZATION OF A DEPOSIT CALCAREOUS MATERIAL

La aplicación de métodos estadísticos a datos geoquímicos, permite realizar estimaciones de la distribución de la calidad de un depósito de material calcáreo. El estudio espacial de los contenidos de CaO, MgO y SiO2, a través de métodos de interpolación como el kriging y sus variantes, suministra información de los contenidos de óxidos en lugares donde no existen mediciones, con confiabilidades de estimación mayores al 90%, proporcionando bajas medidas en los errores de estimación. Lo anterior permite identificar áreas potenciales para la ocurrencia de material apto para la producción de carbonato de calcio, que serán evaluadas mediante futuras fases de exploración.

The application of statistical methods to geochemical data, enables the estimation of the distribution of the quality of a deposit of calcareous material. Spatial study the contents of CaO, MgO and SiO2, through interpolation methods such as kriging and its variants, provides information of the contents of oxides exist in locations where measurements with estimated reliabilities greater than 90%, providing measures low estimation errors. This allows us to identify potential areas for the occurrence of material suitable for the production of calcium carbonate, which will be evaluated through future phases of exploration.

MINE PLANNING AS A FUNCTION OF VARIATION CUTOFF GRADE

Los accionistas de proyectos mineros buscan cada vez obtener el mayor rendimiento de las inversiones que realizan en la industria de la explotación de recursos no renovables. La ley de corte crítica (LCC) se ha convertido entonces en el parámetro de decisión que determina la viabilidad económica de un proyecto. En el presente artículo se determina la LCC óptima de un depósito mineral hipotético con la que se pretende maximizar el valor presente neto (VPN) de la operación, determinando como influye el cambio de ésta en el planeamiento de la mina. El trabajo se desarrolla haciendo uso del algoritmo propuesto por Lane (1964) como fundamento metodológico. Además, se hace una revisión bibliográfica de trabajos relacionados con el tema, que sirvieron como guía para la elaboración de este documento. Con base a la distribución tenor-tonelaje de un depósito mineral hipotético se obtiene el plan de explotación de la mina con la LCC obtenida implementando una variación del algoritmo original. Por último, se exponen las conclusiones referentes al plan de producción y el VPN de la mina, obtenidas al comparar los resultados arrojados con este enfoque y los obtenidos usando el método tradicional para el cálculo de la LCC.

Shareholders of mining projects increasingly seek to obtain the best return on investments by industry exploitation of nonrenewable. The cutoff grade (COG) has become so in the decision parameter that determines the economic viability of a project. In this article we examine the (COG) of a hypothetical mineral deposit optimum which aims to maximize the net present value (NPV) of the operation, determining how it affects change in mine planning. The work is developed using the algorithm proposed by Lane (1964) as a methodological foundation. Moreover, it is a literature review of work on the topic, which served as a guide for the preparation of this document. Based on the tenor-tonnage distribution of a mineral deposit is obtained hypothetical operating plan of the mine with the COG obtained implementing a variation of the original algorithm. Finally, conclusions are presented concerning the production plan and the NPV of the mine, obtained by comparing the results obtained with this approach and those obtained using the traditional method for calculating COG.

COAL PRICE ANALYSIS BY ARTIFICIAL NEURAL NETWORKS (ANN)

En el presente artículo se desarrolla el análisis aproximado para el precio FOB (Free on Board) del carbón térmico de Colombia para el periodo 2012-2020. Para la estimación se hizo uso del modelo de redes neuronales artificiales como fundamento metodológico del trabajo. Con el fin de comprender como se afecta el precio del commodity según la situación económica, política y social propia de cada espacio temporal, se realizó una revisión del comportamiento histórico del precio del carbón en el ámbito internacional y el contexto geopolítico en que se enmarcaron estos, identificando un ciclo de 32 años aproximadamente. Así mismo, se realizó un análisis del comportamiento del precio haciendo uso del Dow Jones Industrial Average (DJIA) y su relación con los precios nominales del carbón, y los precios reales deflactados a valor presente del año 2012. Posteriormente se obtiene la predicción de los precios usando el modelo predictivo generado por el algoritmo de redes neuronales utilizado, finalizando con las conclusiones obtenidas de acuerdo a los resultados arrojados.

This article develops the approximate analysis of the Free on Board Price (FOB) of thermal coal in Colombia for the period 2012-2020. For the estimation it was used the artificial neural networks model as a methodological foundation work. In order to understand how the price of the commodity is affected by the economic, political and social characteristics of each space-time, we review the historical behavior of the price of coal in the international scope and the geopolitical context in which these were framed, identifying a period of 32 years approximately. Likewise, an analysis of price behavior by using the DJIA index and its relation to the nominal prices of coal, and real prices deflacted to present value of 2012. Then we obtain the prediction of prices using the predictive model generated by the neural network algorithm used, ending with the approach of the conclusions obtained according to the results.

MANUAL MINING IN COLOMBIA: A COMPARISON WITH OTHER COUNTRIES IN LATIN AMERICA

En el mundo y particularmente en América Latina, la minería no mecanizada o manual ha sido utilizada como medio de sustento por los pobladores rurales o migrantes de ciudades que van a trabajar a estas zonas y que la llevan a cabo en condiciones sociales desfavorables por lo que resulta importante conocer los aspectos socio-jurídicos que envuelven la actividad. Con el fin de llevar a cabo lo anterior, se realizó una investigación de tipo descriptivo sobre tres variables dependientes: conceptualización, legalidad y formalidad minera, cuyos datos se obtuvieron a través de entrevistas a los alcaldes, tres visitas de campo y un análisis comparativo de las legislaciones mineras de 23 países de Latinoamérica. Se logró identificar que esta actividad es esencialmente rudimentaria y su producción se desarrolla en máximo 20 hectáreas y no sobrepasa las cinco toneladas trabajador/día. La minería no mecanizada ha sido estigmatizada y perseguida por la adaptación de las normas en beneficio de la gran minería y por la falta de diferenciación normativa con la minería en pequeña escala que, por lo general, es mecanizada. Finalmente, se encontró que en varios países de Latinoamérica se les exige las mismas condiciones que a la gran minería lo que los obliga a ejercer la actividad de manera ilegal para lograr su sustento.

Worldwide and particularly in Latin America, non-mechanized or manual mining has been a means of sustenance for rural populations or for city migrants who move looking for work in these areas, both living in unfavorable social conditions; it is, therefore, necessary to recognize the socio-legal aspects surrounding this activity. To accomplish this, we conducted a descriptive research on three dependent variables: conceptualization, mining legality and formality. We obtained this data through interviews with mayors, three field visits and a comparative analysis of mining laws in 23 Latin-American countries. We found this activity to be essentially rudimentary, carried out in an area of no more than 20 acres with a production does not exceed five tons per worker/day. Non-mechanized mining has been stigmatized and persecuted by the adaptation of rules benefiting large-scale mining and regulations that do not differentiate between small-scale mining, usually mechanized, and manual mining. Ultimately, we found that several Latin American countries require these small operations to adhere to the same conditions as large-scale mining projects, forcing non-mechanized miners to carry out their activities illegally and maintain their livelihoods.

ETHNOBOTANIC ASSOCIATED TO THE TRADITIONAL MINING OF ALLUVIUM ON MIDDLE CAUCA RIVER CANNON: PEQUE AND SABANALARGA TOWNS. WEST OF ANTIOQUIA

Dentro de los espacios de uso y manejo de la sucesión de bosque realizado por las comunidades cañoneras que habitan ecosistemas secos tropicales de la franja media del Rio Cauca se encuentran una serie de plantas de uso en minería artesanal de aluvión. Para ello se partió de técnicas de investigación etnográfica y etnobotánica que se complementaron con registro fotográfico, toma de muestras botánicas, formatos, notas de campo e identificación taxonómica. Esta investigación muestra a manera de inventario la composición florística y algunos apuntes etnobotánicos acerca de las especies identificadas y reconocidas por las comunidades de esta zona que presentan un valor cultural y material en las prácticas de minería artesanal aluvial; donde se destacan cuatro especies y cuatro géneros pertenecientes a tres familias en prácticas de separación del oro y siete especies, siete géneros que corresponden a seis familias en la elaboración y fabricación de accesorios y equipos de minería tradicional. Este trabajo pudo constatar a manera de conclusión como este tipo de prácticas como el conocimiento ancestral asociado a ello sigue persistiendo, aunque se ven amenazadas por otros tipos de minería como la de las dragas y de megaproyectos pensados y en fase de ejecución como el Proyecto Hidroeléctrico Pescadero Ituango

In the areas of use and management of the traditional territory from Cannoners Communities in the middle Cauca River region, they live in Dry tropical forests ecosystems it finds different plants sowed and wild used for traditional mining of alluvium. The present paper started of ethnographic research techniques and Ethnobotanic that with photography, taking of samples botanic, format, field notes and taxonomic identification. This research shows a stocktaking the floristic composition and some ethnobotanics notes about species and identified and recognized by traditional communities from middle Cauca river and it has a material and cultural value in the use of traditional mining of alluvium, where highlight four species, four genus and three families about practices of gold separation and seven species, seven genus that belong to six families about use in making of traditional mining accessories and Equipments. This investigation could to kind like conclusion as this type of traditional practices as the ancient knowledge associated with it continues persisting, though this practices meet threatened by other types of mining as the drags and with considered megaprojects and in phase of execution as the Hydroelectric Project of Ituango.

GEOLOGICAL HERITAGE AND GEODIVERSITY: DEFINITION FOR COLOMBIAN ANDEAN ZONE SANTA FE DE ANTIOQUIA CASE

El objetivo principal de esta investigación fue adaptar una metodología para el inventario y la valoración del Patrimonio Geológico ajustada a la zona Andina de Colombia y aplicada en el noroccidente del país, puntualmente en el municipio de Santa Fe de Antioquia. La metodología está apropiada al estado actual del conocimiento del Patrimonio Geológico y la Geodiversidad en Colombia y se encuentra delimitada en esta investigación por la selección del área de estudio, la definición de escala de trabajo, la revisión bibliográfica, la definición de parámetros de valoración, el desarrollo de Inventarios, la valoración, cartografía y utilización final del Patrimonio Geológico y la Geodiversidad. Además, para determinar la medida de valor intrínseco de los Lugares de Interés Geológicos (LIG). Los valores van de uno a cinco según sea el caso, siendo cinco el mayor grado de importancia y valor, y uno el menor. La investigación permitió clasificar y designar relevancia y categoría por medio del diagnóstico y valoración de cinco lugares; Cenizas volcánicas, Depósitos Recientes, Lateritas de Santa Fe de Antioquia, La quebrada La Tunala y Mirador de Las Crucetas, lo que dio como resultado cuatro lugares de cinco, con una puntuación superior o igual a tres. Este artículo permite resaltar el potencial natural, científico y turístico de Santa Fe de Antioquia y recomienda que se aplique la metodología a otros LIG dentro de los Andes Colombianos con el ánimo de promover una gestión ambiental y principios de desarrollo sostenible para el país.

The main objective of this research was to adapt a methodology for inventory and assessment of Geological Heritage applied to the Andean region of Colombia on the northwest of the country, specifically in the town of Santa Fe de Antioquia. The methodology is adapted to the current state of knowledge of the Geological Heritage and Geodiversity in Colombia. Within this research the selection of the study area, the definition of work scale, the literature review, the definition of parameters for valuation, development of inventories, valuation, mapping and final use of the Geological Heritage and geodiversity were included; furthermore determination of the intrinsic value of the Points of Geological Interest Points (GIP). Scores ranging from one to five depending on the case, with five being the highest degree of importance and value, and one the lowest. The investigation classifies and designates relevance and category through the diagnosis and assessment of five points; Volcanic ash Recent Deposits, Laterites Santa Fe de Antioquia, La Tunala Creek and Viewpoint Spider, which resulted in four with a score greater than or equal to three. This paper allows to enhance the natural, scientific and tourist potential of Santa Fe de Antioquia and recommended that the methodology may apply to other GIP in the Colombian Andes with the aim of promoting environmental management and sustainable development principles for the country

GEOLOGICAL DESCRIPTION AND INTERPRETATION OF PROVIDENCIA AND SANTA CATALINA ISLANDS

Las islas de Providencia y Santa Catalina hacen parte del Departamento Archipiélago de San Andrés, Providencia y Santa Catalina, localizado en la cuenca Los Cayos en el Mar Caribe, al Noroeste de Colombia. Geológicamente las islas se ubican en el Rise de Nicaragua Inferior entre la Fractura de Pedro y el Escarpe de Hess (Rogers et al, 2007). Estas islas están conformadas principalmente por rocas volcánicas de carácter alcalino y calco-alcalino de edad mioceno medio y plioceno respectivamente. Se propone que la evolución geotectónica de la región parte de dos conos volcánicos erosionados cuya historia geológica está íntimamente relacionada con la evolución del Rise de Nicaragua y parte de la Placa Caribe (Rogers et al, 2007; Pindell y Kennan, 2001; Geister y Díaz, 2002). A la isla se le asocian unidades geomorfológicas de costas elevadas y bajas y en ella ocurren procesos morfodinámicos como caída de bloques, deslizamientos y erosión costera que podrían poner en riesgo la población. Económicamente se presenta explotación informal de canteras para agregados y existe la posibilidad de almacenamiento de hidrocarburos en la cuenca Los Cayos.

Providence and Santa Catalina Islands are part of the Department of San Andrés, Providencia and Santa Catalina, located in the Los Cayos Basin, in the Caribbean Sea to the northwest of Colombia. Geologically, these islands are located in the Lower Nicaragua Rise, between Pedro's Fracture and Hess Escarpment (Rogers et al, 2007). These islands are conformed mainly by alkaline and calc-alkaline volcanic rocks of Middle Miocene age and Pliocene age respectively. It is proposed that the geotectonic evolution of this region starts out from two eroded volcanic cones whose geologic history is closely related to the evolution of the Nicaragua Rise and part of the Caribbean Plate (Rogers et al, 2007; Pindell y Kennan, 2001; Geister y Díaz, 2002). The island presents geomorphological units like high and low coasts, and it occur morphodynamic processes such as falling blocks, landslides and coastal erosion, which could threaten the island inhabitants. Finally, in terms of economic geology, on the island are exploited informally some quarries for aggregates, and exist the possibility to find hydrocarbons in the Los Cayos Basin.