Influencia de los carbonatos en la capacidad axial de pilotes... marinas de la Sonda de Campeche

XXVI Reunión Nacional de Mecánica de Suelos
e Ingeniería Geotécnica
Sociedad Mexicana de
Ingeniería Geotécnica, A.C.
Noviembre 14 a 16, 2012 – Cancún, Quintana Roo
Influencia de los carbonatos en la capacidad axial de pilotes de plataformas
marinas de la Sonda de Campeche
Influence of carbonates in the axial capacity of piles of offshore platforms in the Bay of Campeche
Eduardo ROJAS1, Francisco A. FLORES1, Prócoro BARRERA1 y Esteban ESPINOSA2
1Instituto
2PEMEX,
Mexicano del Petróleo, D.F., México
Exploración y Producción, Campeche, México
RESUMEN: En diferentes partes del mundo se tienen zonas con alto contenido de carbonatos, los cuales afectan la
capacidad de carga de los pilotes de cimentación de las plataformas marinas fijas, por su baja capacidad para soportar
fuerzas de fricción y capacidad de carga por punta. En la Sonda de Campeche; en áreas donde Pemex Exploración y
Producción (PEP), tiene instaladas diferentes tipos de estructuras marinas, se ha detectado a través de las campañas de
exploraciones geofísicas y geotécnicas, estratos de suelo con alto contenido de carbonatos, motivando el incremento en
la longitud de penetración de los pilotes de cimentación de plataformas marinas fijas. En este trabajo se describen los
análisis efectuados para la evaluación estructural de un conjunto de plataformas, las cuales fueron diseñadas con un
estudio geotécnico mostrando un bajo contenido de carbonatos; sin embargo, un estudio geotécnico más reciente arrojo
que se tiene un contenido de carbonatos mayor al 50%, lo cual obligó a reducir la capacidad de carga de los pilotes de
cimentación. Concluyéndose que, el contenido de carbonatos tendrá un papel preponderante en los nuevos diseños de
pilotes y trascendental en las evaluaciones de plataforma existentes con sondeos geotécnicos efectuados en diferentes
décadas y diferentes contratistas, con mucha o poca experiencia.
ABSTRACT: In different parts of the world there are areas with high in carbonates, which affect the capacity of piles of
fixed offshore platforms because of its low ability to withstand forces of friction and load carrying capacity per point. In the
Bay of Campeche, in areas where Pemex Exploration and Production (PEP), has installed various types of marine
structures, has been detected by geophysical and geotechnical exploration campaigns soil layers rich in carbonates,
motivating increase in the length of penetration of the foundation piles of fixed offshore platforms. This paper describes
the analysis performed for the structural evaluation of a set of platforms, which were designed with a geotechnical study
showing a low content of carbonates, however, more recent geotechnical investigation show that have higher carbonate
content 50%, making it necessary to reduce the load capacity of foundation piles. Concluding that the carbonate content
will have a major role for new designs of piles and transcendental platform evaluations of existing geotechnical surveys
made in different decades and different contractors, with more or less experience.
1 INTRODUCCIÓN
1.1 Generalidades
En la Sonda de Campeche; en áreas donde Pemex
Exploración y Producción (PEP), tiene instaladas
diferentes tipos de estructuras marinas, se ha
detectado a través de exploraciones geofísicas y
geotécnicas, estratos de suelo con alto contenido de
carbonatos, motivando el incremento en la longitud
de penetración de los pilotes de cimentación de sus
plataformas marinas fijas. El mayor problema se
genera cuando se determina la falta de congruencia
en los resultados de los estudios geotécnicos
realizados en sitios muy próximos, donde en algunos
de ellos se reportan suelos con bajo contenido de
carbonatos y en otro se reporta un valor mayor,
provocando que en las más recientes evaluaciones
estructurales de algunas plataformas se obtengan
factores de seguridad menores a lo que marca la
normatividad actual. En este trabajo se presenta la
importancia de los contenidos de carbonatos
determinados en varios sondeos geotécnicos
efectuados en diferentes décadas, los cuales han
sido empleados durante la evaluación estructural de
algunas plataformas marinas de la Sonda de
Campeche; derivado de ello, se observó que el
mayor problema se genera cuando se pone de
manifiesto la falta de congruencia en los resultados
de los estudios geotécnicos realizados en sitios muy
próximos entre sí, observando que algunos de estos
sondeos se obtuvieron durante la exploración
geotécnica materiales granulares y/o cohesivos con
bajo contenido de carbonatos y en otros sondeos
circunvecinos, valores superiores, provocando con
ello que en las evaluaciones estructurales de
plataformas con estas condiciones geotécnicas, se
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C.
2
Influencia de los carbonatos en la capacidad axial de pilotes de plataformas marinas de la Sonda de
Campeche
obtengan factores de seguridad a nivel de pilotes
menores a los que marca la normatividad actual.
2 INFLUENCIA DE LOS CARBONATOS EN LA
CAPACIDAD AXIAL DE LOS PILOTES
Algunos autores han puesto de manifiesto (Johnson
et al., 1999; Alba y Audibert, 1999) que la presencia
de los carbonatos en los suelos marinos influye en la
determinación de la capacidad de carga axial de los
pilotes. Esta influencia en la estructura del suelo
retoma el interés del ingeniero geotecnista a la hora
de diseñar pilotes cuando el comportamiento de los
diferentes suelos marinos, no solo obedecen a la
influencia del contenido de finos y a la plasticidad de
estos para definir la conducta del estrato, sino
también de su mineralogía, el tamaño de sus granos,
de la edad de los suelos (índice del comportamiento
del suelo), etc.
Por ello la presencia de los microfósiles marinos
denominados foraminíferos que habitan los mares
del planeta, teniendo como referencia que este tipo
de microfósiles pueden llegar a datar desde finales
del precámbrico, asociados a la edad de los suelos
retoma una importancia notable, no solamente para
los suelos arenosos sino también para los cohesivos
dado que su presencia en cantidades abundantes y
constituidas
como
estructuras
esqueléticas,
determinan los niveles de contenido de carbonatos
(CaCo3) del estrato.
se caracterizará como un lodo carbonatado arcilloso,
por lo que en ambos casos se deberá reducir su
fricción unitaria a la mitad. En otras palabras, debido
a la presencia de arcillas con un contenido de
carbonatos mayor al 50% o bien de arcillas
caracterizadas como lodos carbonatados, es
necesario aplicar una reducción de fricción, limitando
su resistencia unitaria en aquellos intervalos que así
lo presenten, por lo que esta reducción puede
aplicarse únicamente en ciertos intervalos del estrato
caracterizado o bien en todo el estrato de arcilla.
Tabla 1. Criterio para determinar los parámetros de diseño
de pilotes hincados en arenas carbonatadas.
Contenido de
Compacidad
Fmáx,
Qmáx
carbonatos
relativa
Kpa (Ksf)
Kpa (Ksf)
Nq
Suelo Sílico,
API RP 2A,
Tabla
Tabla
Tabla
%<50
2007
6.4.3-1
6.4.3-1
6.4.3-1
carbonatado
Muy suelto y
8.1 (0.17)
1915 (40)
8
sílico,
suelto, 
16.8 (0.35)
2873–4788
12-20
-
Suelo
50 < % < 90
Suelo
Medio a muy
carbonatado
compacto
sílico,
25, 30 y 35
(60–100)
50 < % < 90
Suelo
No aplica la
carbonatado,
compacidad
8.1 (0.17)
1915 (40)
8
2.1 Reducción de la capacidad de carga axial
% > 90
Actualmente podemos observar en las exploraciones
geotécnicas costa fuera en la Sonda de Campeche,
porcentajes de contenido de carbonatos variables,
sin embargo si estos porcentajes llegan a ser
superiores al 50%, se tendrán que reducir los
parámetros de fricción unitaria de los suelos que
caracterizan el estrato correspondiente o bien habrá
de considerarse un subestrato afectado por los
niveles de carbonatos citados anteriormente.
Para diseño y evaluación de los pilotes en suelos
granulares se considera la fricción lateral y la
capacidad de carga por punta, los cuales están
definidos por Fmáx y Qmáx, mismos que en suelos
sílicos dependen de la compacidad relativa y del
contenido de finos. En el caso de suelos
carbonatados, la compacidad pasa a segundo
término y los parámetros de fricción y de punta están
determinados por el contenido de carbonatos y de
finos.
Con fines de obtener un criterio en la selección de
los parámetros de diseño para pilotes en suelos
carbonatados a través de las últimas décadas en la
sonda de Campeche, se elaboró la Tabla 1. referenciar
En el caso de arcillas, se considera que una
arcilla carbonatada será aquella que tenga un
porcentaje de carbonatos entre el 50 y el 90%, y
cuando su porcentaje sea mayor al 90%, entonces
*Fmáx es el valor de fricción por fuste límite, Qmáx es el valor de capacidad
por punta unitaria límite y Nq es un factor de capacidad de carga
adimensional.
El Instituto Americano del Petróleo, hace una
serie de recomendaciones al respecto, refiriendo a
los lodos carbonatados como “Otro tipo de arcillas”
API Recomended Practice 2ª-WSD en la sección
COMMENTARY AXIAL PILE CAPACITY IN CLAY,
SECTION 6.4. Los lodos carbonatados arcillosos
ocasionalmente pueden presentar una reducción
notable de su valor de plasticidad, de tal forma que
si los sedimentos son determinados como de baja
plasticidad, en la mayoría de los casos la resistencia
unitaria de fricción se acotará solamente al 50% de
su resistencia al corte (0.5 Su), para la obtención de
la capacidad axial última de pilotes.
Cuando se identifica una capa de carbonatos en
una profundidad somera, se ha observado que en
las pruebas de piezocono-penetrómetro (PCPT), las
resistencias presentan una variación importante que
en algunos casos exceden la capacidad de cono,
debido a la presencia de carbonatos, condición que
se reduce notablemente cuando el cono penetra en
un material con poco contenido de carbonatos.
Así también se ha observado que en aquellos
estratos arcillosos con un porcentaje de carbonatos
igual o mayor al 50%, no se ha de incrementar el
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C.
ROJAS E. et al.
valor de su cohesión por efectos de ganancia por
envejecimiento a través del tiempo, debido a su
naturaleza carbonatada.
Cuando los contenidos de carbonatos son
mayores al 90%, el contenido de finos aún cuando
sea alto, ya no afecta de manera significativa los
parámetros de las arenas y por ello, dejan de tener
relevancia en estos materiales.
3 CASO DE ESTUDIO
En esta sección se presenta un caso de aplicación
de los criterios para suelos carbonatados
considerados durante la evaluación de tres
plataformas del mismo complejo petrolero. Como ya
se mencionó anteriormente, en la Sonda de
Campeche, como en otras partes del mundo, se
tienen zonas con alto contenido de carbonatos, los
cuales afectan la capacidad de carga de los pilotes
de cimentación de las plataformas marinas fijas, por
su baja capacidad para soportar fuerzas de fricción y
capacidad de carga por punta.
Inicialmente, se identificaron y evaluaron
diferentes estudios geotécnicos existentes para la
zona de interés con lo cual se pretende determinar el
sondeo más adecuado para emplearlo en la
evaluación de tres plataformas marinas (Figura 1),
En la Figura 2 se muestran esquemáticamente en
planta las plataformas indicando en cada una de
ellas, las penetraciones de los pilotes.
3
PLATAFORMA No 1
PILOTES DE Ø= 48”
244 pies
74.37 m.
232 pies
70.71 m.
232 pies
70.71m.
244 pies
74.37 m.
244 pies
74.37 m.
232 pies
70.71 m.
232 pies
70.71 m.
244 pies
74.37 m.
PLATAFORMA No 2
PILOTES DE Ø=48”
218 pies
66.45 m.
218 pies
66.45 m.
218 pies
66.45 m.
218 pies
66.45 m.
218pies
66.45 m.
243pies
74.07 m.
218 pies
66.45 m.
218 pies
66.45m.
PLATAFORMA No 3
PILOTES DE Ø=48”
214 pies
65.2 m.
205 pies
62.48 m.
205 pies
62.48m.
214 pies
65.22 m.
214pies
65.22 m.
205pies
62.48 m.
214 pies
65.2 m.
214 pies
65.22 m.
Figura 2. Penetración de los pilotes en el lecho marino
para cada una de las plataformas
Con base en esta revisión fueron seleccionados
tres sondeos geotécnicos denominados por el año
de su realización de la manera siguiente: Sondeo
1978, Sondeo 1979 y Sondeo 1997 (Figura 3)
realizados por diferentes compañías geotécnicas.
Partiendo de esta consulta se decidió emplear el
Sondeo 1997 por ser el más reciente, dado que para
su ejecución se aplicaron las técnicas de muestreo
que producen la menor alteración durante el
muestreo, con el cual se procedió a realizar las
evaluaciones correspondientes de las plataformas.
Figura 1. Plataformas marinas consideradas
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C.
4
Influencia de los carbonatos en la capacidad axial de pilotes de plataformas marinas de la Sonda de
Campeche
Sondeo 1978
Mts
Sondeo 1997
0.0
No. de
Estrato.
0.0 A 7.30 m. Very soft to soft calcareous clay.
Sondeo 1979
1
No. De
Estrato.
1
Sondeo 1978
No. De
Estrato.
0.0 A 7.62 m. Very soft to soft calcareous clay.
1
0.0 A 8.99 m. Arcilla muy blanda gris.
10.0
7.30 A 11.30 m. Dense carbonate sand.
2
11.30 A 15.20 m. Very stiff lean carbonate
to clayey carbonate mud.
3
15.20 A 26.20 m. Very stiff to hard calcareous
clay.
4
20.0
Plataforma
No. 3
Sondeo 1979
30.0
26.20 A 30.80 m. Medium dense to very dense
calcareous fine sand.
30.80 A 32.90 m. Very stiff lean calcareous
sandy clay
32.90 A 37.50 m. Very dense calcareous
fine sand.
Plataforma
No. 1
40.0
50.0
Sondeo 1997
37.50 A 46.00 m. Very stiff calcareous clay to
clayed carbonate mud.
46.00 A 51.20 m. Medium dense to dense
siliceous carbonate sand.
51.20 A 61.00 m. Intermixed medium dense
siliceous carbonate silty fine sand and very
stiff calcareous clay.
7.62 A 9.44 m. Coral fragments.
9.44 A 11.28 m. Carbonate sand and shell fragments.
8.99 A 14.63 m. Arena fina arcillosa calcárea
de suelta a medio densa, café claro.
2
14.63 A 23.77 m. Arcilla calcárea dura,
café claro.
3
23.77 A 27.73 m. Arcilla muy firme gris.
4
70.0
SONDEOS CERCANOS A LOCALIZACIÓN DE PLATAFORMAS
Nombre del sondeo
Di s tanci a con l a
Pl ataforma 1 (m)
Di s tanci a con l a
Pl ataforma 2 (m)
Di s tanci a con l a
Pl ataforma 3 (m)
Sondeo 1978
sondeo 1979
Sondeo 1997
212
223
224
414
306
215
143
252
289
Figura 3. Localización de los sondeos geotécnicos más
cercanos al área de plataformas
14.32 A 27.13 m. Very stiff calcareous clay
6
7
5
27.13 A 39.01 m. Calcareous fine sand.
27.73 A 42.06 m. Arena fina poco limosa medio
densa, color café.
6
5
8
9
10
42.06 A 49.98 m. Arcilla calcárea muy firme,
color gris.
6
49.98 A 63.86 m. Arena fina arcillosa
carbonatada medio densa.
7
61.00 A 81.40 m. Medium dense to dense
siliceous carbonate to calcareous silty
fine sand.
11
81.40 A 95.10 m. Hard calcareous clay.
12
63.86 A 84.43 m. Arena fina limosa
calcárea medio densa.
8
39.01 A 47.55 m. Very stiff carbonate clay.
7
47.55 A 51.51 m. Carbonate fine to medium
silty sand.
8
51.51 A 58.52 m. Natural asphalt
9
58.52 A 62.18 m. Very stiff calcareous clay.
10
62.18 A 82.60 m. Calcareous fine sand.
11
80.0
90.0
9
82.60 A 87.48 m. Very stiff calcareous clay.
12
87.48 A 89.31 m. Carbonate silty sand.
13
84.43 A 99.36 m. Arcilla calcárea dura gris.
89.31 A 97.23 m. Very stiff to hard
calcareous clay.
100.0
95.10 A 105.80 m. Dense calcareous silty
fine sand.
14
13
99.36 A 109.42 m. Arena fina de medio
densa a densa, color gris.
10
97.23 A 117.04 m. Calcareous fine sand.
Se llevó a cabo el análisis bajo condiciones
ambientales de operación y tormenta de las
plataformas, empleando el Sondeo 1997 en la
modelación del suelo para los efectos de interacción
suelo-estructura. De los análisis, se obtuvieron
factores de seguridad muy bajos en los pilotes por
cargas de compresión, como resultado de su baja
capacidad de carga por punta. Esta situación llevó a
realizar un reconocimiento de la estratigrafía y de la
caracterización del Sondeo 1997, debido a que en
los planos de diseño de los pilotes de cada una de
las plataformas, se indicaban factores de seguridad
mayores a los que marcaba la normatividad vigente
en la época de elaboración de dichos planos,
resultando distintos a los obtenidos recientemente.
En la Figura 4 se presentan los perfiles
estratigráficos de los tres sondeos estudiados,
donde me muestra que los suelos se encuentran
constituidos principalmente por arcillas superficiales
muy blandas con intercalaciones de arena fina de
media a densa. Los sondeos geotécnicos se llevaron
hasta una profundidad máxima de 120 m
aproximadamente.
Por esta razón, se inició un proceso de revisión y
evaluación de los parámetros de resistencia y demás
características geotécnicas de los dos sondeos
restantes: Sondeo 1978 y Sondeo 1979, de los que
se obtuvo una diferencia importante respecto a las
capacidades de carga axial por compresión última,
como se muestra en las Figuras 5 a 7.
2
3
4
5
60.0
Plataforma
No. 2
11.28 A 14.32 m. Carbonate sandy silt.
15
110.0
105.80 A 121.30 m. Very dense to dense fine sand.
14
120.0
117.04 A 120.70 m. Interbedded hard calcareous
clay and calcareous fine sand.
120.70 A 122.53 m. Fine to medium sand.
16
17
130.0
Figura 4. Perfiles estratigráficos de los sondeos analizados
MEJORAR FIGURA
Sondeo año 1997
Figura 5. Capacidad de carga última, Sondeo 1997
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C.
ROJAS E. et al.
5
de pilotes de 1.21 m (48 pulgadas) de diámetro.
Aquí se puede observar la importancia del contenido
de carbonatos en las capacidades del suelo.
Sondeo año 1979
I
Comparativo de capacidades de compresión axial
última de tres sondeos para un pilote deØ48"
II
III
IV
Sondeo 1979
Sondeo 1997
Sondeo 1978
Capacidad axial última en MN
V
0
VI
10
20
30
40
50
60
0
VII
VIII
20
IX
40
Sondeo año 1979
Figura 6. Capacidad de carga última, Sondeo 1979
Sondeo año 1978
Profundidad en metros
X
60
80
100
120
140
Figura 8. Gráfica comparativa de capacidad de carga
última de compresión.
Figura 7. Capacidad de carga última, Sondeo 1978
Para revisar la diferencia en cuanto a
capacidades de carga axial de los tres sondeos se
presenta una gráfica capacidad contra profundidad
Así mismo, se observó que en el diseño de pilotes
para las plataformas instaladas hace más de 20
años, se utilizaron los Sondeos 1978 y Sondeo
1979, sin embargo de acuerdo a la Figura 1, el
Sondeo de 1997 sería más confiable debido a su
menor separación con los sitios de las plataformas
en estudio.
Una vez revisada la información geotécnica de los
sondeos, se encontró que la diferencia se asocia
directamente a los niveles de contenido de
carbonatos, a lo largo de la exploración de los tres
sondeos referidos, siendo los niveles más altos, los
reportados en el Sondeo 1997, que presentaron
contenidos de carbonatos, del orden de 54.83 % a
una profundidad de entre 60.96 m (200 ft) a 81.38 m
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C.
6
Influencia de los carbonatos en la capacidad axial de pilotes de plataformas marinas de la Sonda de
Campeche
244 pies
74.37 m.
232 pies
70.71 m.
232 pies
70.71 m.
(HABITACIONAL)
NOHOCH -A
SONDEO GEOTECNICO
POR FUGRO, INC.
AÑO 1978 REALIZADO
232 pies
70.71m.
232 pies
70.71 m.
PRODUCCION TEMPORAL
PLATAFORMA DE
DE Ø=48”
NOHOCH-A PILOTES
-
244 pies
74.37 m.
244 pies
74.37 m.
214 pies
65.2 m.
205 pies
62.48m.
214 pies
65.22 m.
214 pies
65.22 m.
244 pies
74.37 m.
244 pies
74.37 m.
232 pies
70.71 m.
232 pies
70.71m.
-
244 pies
74.37 m.
244 pies
74.37 m.
244 pies
74.37 m.
232 pies
70.71 m.
-A (HABITACIONAL)
NOHOCH
SONDEO GEOTECNICO POR FUGRO, INC.
REALIZADO
AÑO 1978
TEMPORAL
DE PRODUCCION
PLATAFORMA PILOTES DE Ø=48”
NOHOCH-A
-
232 pies
70.71 m.
Ø=48”
232 pies
70.71m.
Número 4
-
ILOTES DE
205pies
62.48 m.
205 pies
62.48 m.
244 pies
74.37 m.
244 pies
74.37 m.
214 pies
65.2 m.
205 pies
62.48m.
-A AÑO 1978
NOHOCH
INC.
ENGINEERS,
SONDEO GEOTECNICO
POR McCLELLAND
REALIZADO
NOHOCH-A
232 pies
70.71 m.
214pies
65.22 m.
214 pies
65.22 m.
214 pies
65.22 m.
Plataforma
214 pies
65.2 m.
214 pies
65.2 m.
205 pies
62.48m.
244 pies
74.37 m.
Ø=48”
232 pies
70.71 m.
205pies
62.48 m.
ILOTES DE
205 pies
62.48 m.
-A (HABITACIONAL)
NOHOCH
GEOTECNICO POR FUGRO, INC.
SONDEO
REALIZADO
AÑO 1978
-A
NOHOCH
1978
-A AÑO
INC.
NOHOCH
ENGINEERS,
GEOTECNICO
SONDEO
POR McCLELLAND
REALIZADO
TEMPORAL
DE PRODUCCION
Ø=48”
PLATAFORMA PILOTES DE
-A
NOHOCH
-
232 pies
70.71 m.
214pies
65.22 m.
214 pies
65.2 m.
214 pies
65.22 m.
214 pies
65.22 m.
Sondeo 1997
Plataforma
Número 2
244 pies
74.37 m.
244 pies
74.37 m.
232 pies
70.71m.
-A (HABITACIONAL)
NOHOCH
GEOTECNICO POR FUGRO, INC.
SONDEO
REALIZADO
AÑO 1978
-
244 pies
74.37 m.
214 pies
65.2 m.
205 pies
62.48m.
244 pies
74.37 m.
Ø=48”
232 pies
70.71 m.
205pies
62.48 m.
ILOTES DE
205 pies
62.48 m.
1978
-A AÑO
INC.
NOHOCH
ENGINEERS,
GEOTECNICO
SONDEO
POR McCLELLAND
REALIZADO
-A
NOHOCH
TEMPORAL
DE PRODUCCION
Ø=48”
PLATAFORMA PILOTES DE
-A
NOHOCH
-
232 pies
70.71 m.
232 pies
70.71 m.
214pies
65.22 m.
214 pies
65.2 m.
214 pies
65.22 m.
214 pies
65.22 m.
Sondeo 1997
Sondeo 1979
Plataforma
Número 1
Figura 10. Croquis de localización de Plataformas y
Sondeos Geotécnicos.
Tabla 2. Contenido de carbonatos en sondeos geotécnicos
contiguos.
2011-B
PROFUNDIDAD
m (ft)
61.0 a 68.0 (200.1 a 223.1)
% DE
CARBONATOS
32.25
2002-A
57.30 a 78.64 (188 a 258.0)
37.6
1992-C
65.55 a 75.20 (215.06 a 246.72)
33.5
75.20 a 81.20 (246.72 a 266.40)
84
62.10 a 74.45 (203.74 a 244.25t)
40.5
74.25 a 77.55 (244.25 a 254.42)
78
62.48 a 73.61 (205 a 241.5)
23
73.61 a 78.03 (241.5 a 256.0)
66
SONDEO
Sondeo 1978
Sondeo 1979
Area de
Plataformas
244 pies
74.37 m.
-
ILOTES DE Ø=48”
205pies
62.48 m.
205 pies
62.48 m.
1978
NOHOCH -A AÑO
SONDEO GEOTECNICO
ENGINEERS, INC.
McCLELLAND
REALIZADO POR
NOHOCH-A
Sondeo 2002-A
Plataforma
Número 3
214pies
65.22 m.
Sondeo 2011-B
Sondeo 1978
214 pies
65.2 m.
(267 ft), además a esta profundidad se localizan las
puntas de la mayoría de los pilotes de las
plataformas de estudio (Estrato XI de la Figura 5), a
diferencia de los Sondeos 1978 y Sondeo 1979,
donde su estratigrafía no registra contenidos de
carbonatos mayores al 50%. El Sondeo 1978,
presenta un contenido de carbonatos promedio de
23.67 %, a una profundidad de 62.179 m (204 ft) a
82.60 m (271 ft) (Estrato XI), mientras que para el
sondeo del año 1979, este mismo estrato presenta
un contenido promedio de carbonatos de 19.0 % a
una profundidad de 63.86 m (209.50 ft) a 84.43 m
(277.0 ft) (Estrato VIII). Esta diferencia en contenido
de carbonatos y por consecuencia de capacidades
de carga de los tres sitios, creó una incertidumbre y
para evaluar la magnitud de la falta de correlación,
fueron analizados cinco sondeos geotécnicos
contiguos (Fig. 9), incluyendo también los registros
de hincado de los pilotes de la plataforma No 4,
próxima al sitio, como se muestra en la Figuras 10.
En la Tabla 2 se presentan las profundidades a las
que se ubican los materiales con carbonatos, donde
puede observar que en los Sondeos de 1978, 1991 y
1992 también se detectaron altos porcentajes de
carbonatos a las profundidades de la punta de los
pilotes,
corroborándose
los
contenidos
de
carbonatos en el suelo del sondeo de 1997.
1991-D
1978-E
Sondeo 1992-C
Sondeo 1991-D
Sondeo 1991-E
Figura 9. Esquema
geotécnicos contiguos.
de
localización
de
sondeos
De esta analogía se observa que los contenidos
de carbonatos de los sondeos contiguos mantienen
contenidos de carbonatos menores del 50% para un
rango de profundidad de entre los 60.96-82.30 m
(200-270 ft), después de esta profundidad algunos
de ellos tienden a un incremento por arriba de 50%,
determinando que solamente una parte del estrato
de suelo del sondeo 1997, debería ser considerado
como un suelo con alto contenido de carbonatos.
Los registros de hincado de los pilotes
representan la mejor confirmación de la capacidad
de carga por punta de los estratos de arena; en la
Figura 10 se puede observar que a las
profundidades donde se ubican las arenas se tiene
una mayor resistencia al hincado, no así en las
arcillas. En el caso de los estratos de arena con alto
contenido de carbonatos se tendrá una resistencia a
la penetración, errática y de baja capacidad de carga
por punta. La Figura 11, muestra que por debajo de
los 73.152 m (240 pies) los registros de hincado de
los 4 pilotes tienen un comportamiento que tiende a
ser constante con la profundidad.
Basados principalmente en los resultados de los
registros de hincado de los pilotes y la evaluación
del contenido de carbonatos del estrato XI, de los
sondeos geotécnicos localizados en la proximidad
de los sitios de instalación de las plataformas en
estudio y la comparativa de la columna estratigráfica,
se determinó que solamente una parte del estrato de
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C.
ROJAS E. et al.
7
suelo debería considerarse con alto contenido de
carbonatos, mayor al 50%.
PLATAFORMA
3
1
2
SONDEO
1978
1997
1978
Sondeo 1978
Plataforma
No. 3
Sondeo 1979
Plataforma
No. 1
Sondeo 1997
Plataforma
No. 2
Figura 10. Sondeos empleados en la evaluación de la
seguridad estructural de las plataformas analizadas.
Tomando en cuenta lo anterior, se determinó el
sondeo que debería ser aplicado para la evaluación
de los pilotes de cimentación de las plataformas en
estudio. En la figura 9 se indica el sondeo que se
utilizó para cada una de las plataformas. El sondeo
geotécnico 1978 para los pilotes cuyas puntas se
localizan por encima de los 73.152 m (240 pies) y la
curva de capacidad axial del sondeo 1997 para
aquellos pilotes cuyas puntas quedaron por debajo
de 73.152 m (240 pies).
Figura 11. Registro de Hincado de la plataforma No. 4. y
Sondeo 1997.
5 REFERENCIAS
4 CONCLUSIONES
Se concluye que la presencia del contenido de
carbonatos por arriba del 50% tenderá a producir
una menor capacidad de carga por fricción y punta
de los pilotes de cimentación, por lo que no deben
escatimarse esfuerzos en su interpretación. Para la
próximas campañas geotécnicas de la Sonda de
Campeche se está recomendando que por cada
muestra de suelo recuperada se hagan por los
menos 2 evaluaciones del contenido de carbonatos.
En todos los casos de instalación pilotes deberá
confirmarse la curva de capacidad de carga del
sondeo geotécnico con la las curvas de los registros
de hincado para tomar previsiones en los casos
donde se observe una variación importante. Tómese
en cuenta que los sondeos geotécnicos son
puntuales y no son representativos de toda el área
de estudio, principalmente en zonas de transición.
Se considera que la evaluación de la cimentación
efectuada para plataformas marinas existentes,
representó para Petróleos Mexicanos un ahorro
significativo, puesto que pudo continuar con sus
programas de producción y no hubo necesidad de
esperar la ejecución de un estudio geotécnico.
Alba J.L. y Audibert J.M. (1999). “Pile design in
calcareous and carbonaceous granular materials:
An
historical
overview”,
Engineering
for
Calcareous Sediments, Al-shafei (ed) Balkema,
Rotterdam, pp 29-43
Johnson S., Audibert J.M. y Stevens R. (1999).
“PCPT-Based method for selecting upgraded pile
foundation design parameters in carbonate soils”,
Proceedings Second International Conference,
Engineering for Calcareous sediments, Bahrain,
pp 1-7.
API RP-2A WSD Instituto Americano del Petróleo,
"Prácticas Recomendadas para Planeación,
Diseño y Construcción de Plataformas Marinas
Fijas – Diseño por Esfuerzos de Trabajo",
EDICIÓN 21, Diciembre de 2000, con erratas y
suplemento 1 diciembre 2002, erratas y
suplemento 2, septiembre 2005, suplemento 3
octubre 2007.
Reporte Geotécnico Nohoch-A (habitacional), Fugro
McClelland Marine Geosciences, Inc., noviembre
de 1997.
Reporte
Geotécnico
Nohoch-A,
McClelland
Engineers Inc., octubre de 1978.
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C.
8
Influencia de los carbonatos en la capacidad axial de pilotes de plataformas marinas de la Sonda de
Campeche
Reporte Geotécnico Nohoch-SRTG, Perforaciones y
Cimentaciones SA de CV y Fugro Gulf, octubre de
1979.
NOTAS DE REVISIÓN:
TRATAR DE MEJORAR LAS FIGURAS EN LAS
CUALES NO SE VEN LOS TEXTOS. MODIFICAR
LO INDICADO DE COLOR ROJO
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C.