2.4.-METODOS ELECTRICOS(1).pdf

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INGRÍA. PETROLERA - MÉTODOS ELÉCTRICOS

2.4.- TRABAJO DE CAMPO

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TRABAJO DE CAMPO. Existen dos modalidades básicas utilizadas en la metodología del cuerpo cargado, que son el MÉTODO DE POTENCIALES y el MÉTODO DE GRADIENTES DE POTENCIAL. Aunque teóricamente son equivalentes, desde el punto de vista práctico son muy distintos. Lo que conlleva a que confundirlos muchas veces; sin embargo la forma de interpretación de los datos es totalmente distinta y la metodología aplicada también lo es; aunque en el ámbito petrolero de exploración de yacimientos no son utilizados como métodos efectivos de localización de posibles yacimientos; en prospecciones mineras e hidrológicas si son utilizados y recientemente en estudios medioambientales de contaminación del subsuelo por hidrocarburos. A continuación se presentan la serie de pasos necesarios para poder llevarlos a cabo satisfactoriamente.

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2.4.1.- CONSIDERACIONES SOBRE EL PUNTO DE REFERENCIA Para la aplicación de estos Métodos Eléctricos Naturales, dependiendo del estudio a realizar y de la localización del área sólo se deberá de tomar la decisión de preparar ó no el punto de referencia del estudio. Si se trata de prospección minera ó hidrogeológica, se tendrá que preparar el terreno; es decir que se aplicarán los criterios de nivelar lo mayormente posible la zona a estudiar ó a realizar la prospección geoeléctrica. Sin embargo cuando se realizan estudios ambientales de contaminación, no será necesario la preparación del terreno; ya que si lo hacemos estaríamos afectando directamente la calidad de estudio ambientalista, por ejemplo si es que se trata de contaminación de hidrocarburos ó algún agente químico tóxico para la naturaleza lo que conlleva a errores.

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EL POTENCIAL ESPONTÁNEO Como se vio anteriormente, el fenómeno de la polarización espontánea representa un factor que puede ser útil en un tipo de estudio pero perjudicial en otros. El SP cuenta principalmente con dos componentes que son: COMPONENTE ELECTROCINÉTICO: Este componente también se le conoce como Potencial de Corriente ó Potencial de Electro-filtración; que se produce cuando un electrolito fluye debido a que una solución es forzada por presión diferencial a fluir a través de un medio poroso, permeable no metálico. COMPONENTE ELECTROQUÍMICO: Se produce por el contacto de dos soluciones de diferentes salinidades. El contacto puede ser directo ó por una membrana semipermeable; pudiendo generar un potencial de contacto de líquido ó un potencial de membranas. El estudio del SP es fundamental para poder interpretar los resultados en prospecciones geoeléctricas ó en registros de pozos, en la cual tiene una gran importancia. INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CERRO AZUL

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EL MÉTODO DE POTENCIALES Es un método eléctrico de tipo natural no invasivo, que se encarga de medir y registrar el Potencial Espontáneo SP (“Self-Potential”) originado por las capas superficiales ó muy poca profundidad del subsuelo. A pesar de los errores que pueden acarrearse debido al ruido eléctrico natural y/o artificial; el constante cambio de corrientes telúricas ó de otros factores que afectan la resistividad del terreno; es de suma importancia estudiarlo e interpretar los datos obtenidos como un previo estudio de exploración del subsuelo, sobretodo en lugares donde no es posible aplicar SEV ó como un estudio previo añadido para completar aún más la información de la prospección eléctrica. La medición consiste en tomar la tensión entre dos o más electrodos colocados en la tierra y conectados con un voltímetro de muy alta impedancia (hasta 100 Mega ohms). La resistencia de contacto de la tierra en una función de la tensión (voltaje en milivoltios [mV], requiriendo el uso de un multímetro de alta resolución.

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2.4.2.- CORRECCIÓN POR POTENCIAL ESPONTÁNEO La polarización espontánea surge de reacciones químicas y efectos de contacto producido por dos cuerpos de distinta resistividad; se basa en la medición de las diferencias naturales de potencial eléctrico, que existe entre dos puntos sobre la superficie a poca profundidad. Para llevar a cabo la corrección de este fenómeno natural es necesario la utilización de elemento de contacto que no se polarice idealmente, sin embargo en la práctica sabemos que todo cuerpo experimenta polarización eléctrica en mayor ó en mínimo grado; sin embargo para corregir este fenómeno se utilizan los ya conocidos Electrodos Impolarizables. Si no se cuenta con estos electrodos se tendrán que efectuar técnicas alternas al método lo que implica mayor trabajo de campo en los métodos.

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2.4.2.-CORRECCIÓN POR POTENCIAL ESPONTÁNEO EFECTO DE LA DERIVA EN LOS ELECTRODOS

Pese a su denominación de impolarizables, entre un par de electrodos en uso suele aparecer un potencial espurio (polarización de electrodos) el que puede obedecer a la contaminación de la parte porosa de uno ó de ambos electrodos con sustancias químicas del electrolito, ó a variaciones de temperatura de la humedad contenida en sus poros. Tal polarización puede aparecer repentinamente después del contacto del electrodo de medición con el subsuelo y puede manifestarse como una deriva (Drift), conforme los poros se van secando ó absorbiendo iones del agua en un período de tiempo. Puede igualmente aparecer una diferencia de potencial por diferencias de temperatura entre los electrolitos de uno y otro electrodo. Es por ello que las lecturas de la Δp entre los electrodos y el subsuelo, deben de tomarse lo más rápido posible. INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CERRO AZUL

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2.4.2.- CORRECCIÓN POR POTENCIAL ESPONTÁNEO En la utilización de métodos eléctricos naturales el SP, es imposible modificar algún parámetro eléctrico como la polarización de los electrodos; sin embargo ese no es el único problema a corregir; el potencial electrocinético genera variaciones en las medidas que conllevan a perturbaciones en la medición. Estas perturbaciones tiene que ser filtradas en nuestros registros; se distinguen principalmente el error y ruido de la siguiente forma. ERROR: Son todos aquellas perturbaciones asociadas al proceso de adquisición y registro de datos. RUIDO: Son todos aquellos potenciales generados de forma natural, artificial ó efectos de humedad ó movimiento electrolítico en el subsuelo Entre los “Ruidos Transitorio” consideramos los siguientes: Corrientes Telúricas , Corrientes Eléctricas debidas a Actividad Humana y de Efectos Topográficos. INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CERRO AZUL

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2.4.3.- MÉTODO DE POTENCIALES. Este método consiste en esencia, en determinar directamente la diferencia de potencial de una serie de estaciones respecto a un punto fijo de referencia, Las estaciones ó puntos de observación se disponen en intervalos que deben de ser equidistantes sobre una serie de perfiles paralelos entre sí. Estos perfiles se estaquillan en el terreno partiendo de una Línea Base ó Magistral; perpendicular a todo ellos y que contiene en sus orígenes el electrodo fijo junto con el instrumento de medida y el segundo electrodo móvil se va colocando entre las estaciones previamente estaquilladas sobre el perfil entre los cuales se mide la Δp específica de ese punto. Las “Δp” leídas en el instrumento incluye la diferencia entre las polarizaciones de los electrodos, nunca nula a pesar del nombre de estos. Este método por ser de campo natural, no es posible utilizar el dispositivo de compensación, pues no se puede distinguir el potencial de polarización que corresponde a los electrodos.

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2.4.3.- MÉTODO DE POTENCIALES. PRÁCTICA DEL MÉTODO: El material empleado para este método es el más sencillo y económico; solo se necesita un voltímetro con sensibilidad de medición en (mV) con polaridad, conductores eléctricos aislados y un par de electrodos. MÉTODO: 1.- Uno de los electrodo se quedará fijo y el otro se mueve, de modo que se cubrirá un área en forma de malla; cuidando que sigan las mismas líneas de corriente y sus equipotenciales. 2.- El electrodo fijo debe de instalarse en un pequeño pozo previamente excavado de unos 5 a 10 cm de profundidad, después se procede enterrar el electrodo y se riega el área con solución salina sólo si es necesario (terreno muy seco). 3.- El instrumento de medición deberá quedar situado entre los electrodos y se deberá de tomar la lectura correspondiente en la longitud propuesta. INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CERRO AZUL

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MÉTODO DE POTENCIALES Este proceso , nos permitirá dibujar los puntos producidos por el electrodo y las líneas equipotenciales que se reflejan en el subsuelo.

4.- Se estaquillan las estaciones de trabajo a una misma distancia, que puede ir desde los 0.75, 1, 1.5, 2, 5 ó hasta 10 metros, para efectuar la medición de las Δp con respecto al electrodo fijo en la “Línea Base”. 5.- Se anota el resultado de la lectura después de 5 a 7 segundos; ya que el valor mostrado por el milivoltímetro varía por efectos de polarización y de la deriva en el electrodo, que tiende a cambiar el valor enmascarando resultados. 7.- Se efectúa la medición en todos los perfiles (Columnas) de manera ascendente. Una vez terminado el perfil se pasa al siguiente y así sucesivamente hasta terminar la zona. INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CERRO AZUL

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MÉTODO DE POTENCIALES Cuando no se cuenta con Electrodos Impolarizables para la determinación del SP con el Método de Potenciales, se procede de la siguiente manera:

Se tiene que calcular “P” con respecto a los perfiles, lo que ocasiona que pueda cambiar de polaridad y además efectuar un promedio de la medición, que no resulta del todo seguro dadas por la siguiente expresión:

Como este procedimiento de cálculos para para evitar efectos de polarización del electrodo, resulta ser poco práctico y más tardado; diferentes investigaciones en procedimientos han sugerido el siguiente procedimientos que ha dado resultados más efectivos. INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CERRO AZUL

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MÉTODO DE POTENCIALES 1.- Se coloca “N” a poca distancia (unos cuantos dm.) del origen (Línea Base) del primer perfil y “M” en este Último”, el valor leído sería “P”. 2.- Luego, “M” se desplaza a los puntos del primer perfil, y a los puntos origen de los otros perfiles, se les resta la primera lectura y se tiene en cada caso su potencial respecto de 0. 3.- Se traslada “N” al origen del segundo perfil” y “M” se desplaza por los puntos de éste a los que se suma la “Δp” de su origen y continuando así con los siguientes perfiles.

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2.4.4.- MÉTODO DE GRADIENTES DE POTENCIAL. Esta modalidad de trabajo consiste en medir sucesivamente las “Δp” entre cada dos electrodos contiguos al perfil. El trabajo es más lento y requiere más cuidado que el método de potenciales; no obstante, puede ser necesario el empleo del método de gradientes en zonas donde las perturbaciones, bien de origen industrial ó naturales, tengan valores apreciables. La medición suele hacerse en polígonos cerrados ya que con esto se obtiene la ventaja de proporcionar un control de calidad de la medición con la generación de un error de cierre.

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2.4.4.- MÉTODO DE GRADIENTES DE POTENCIAL. Para obtener los potenciales totales en la diferentes estacas , el error final será nulo, si el numero de estaciones es par ó solamente “P” si es impar. Al efectuar estas operaciones hay que verificar la polaridad del instrumento, a fin de que el gradiente se mida en el mismo sentido. Si se suman algebraicamente todos las Δp, obtenidos desde una estaca cualquiera hasta volver a ala misma después de dar una vuelta al polígono debería obtenerse “0” como resultado. Ya que el campo electrocinético en corriente continua es irrotacional. Sin embargo en la práctica la suma suele dar una valor no nulo, debido a la precisión limitada de los instrumentos, variación durante el trabajo de la tensiones parásitas, errores de apreciación entre las lecturas, etc.

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MÉTODO DE GRADIENTES DE POTENCIAL. PRÁCTICA DEL MÉTODO: El material empleado para este método es el mismo utilizado en el Método de Potenciales por lo que solo se necesita un voltímetro con sensibilidad de medición en (mV), conductores eléctricos aislados y un par de electrodos. MÉTODO: 1.- El Punto de Referencia se estaquilla primeramente y se realiza un tendido equidistante en forma de malla, partiendo de una Línea Base del mismo modo que el método de potenciales. (El intervalo de estaciones oscila entre los 5 a 10 metros; sin embargo en zonas con anomalías geológicas ó concentraciones produzcan ruido se establecen intervalos menores desde 1, 1.5, 2, 3 hasta 5m). 2.- La distribución espacial de la malla deberá de hacerse en coordenadas rectangulares; es decir en el eje de las abscisas “X” y ordenadas “Y” obteniendo puntos en los mismo de la forma iniciando con la forma (0,0). INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CERRO AZUL

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MÉTODO DE GRADIENTES DE POTENCIAL. 3.- Uno de los electrodos se quedará fijo y el otro se mueve, de modo que se cubrirá un área que contemplará todas las estaciones; cuidando que sigan las mismas líneas de corriente y sus equipotenciales. (Las consideraciones para el electrodo impolarizable [fijo] deberán ser las mismas que en el método de potenciales). 4.- El instrumento de medición deberá quedar situado entre los electrodos y se deberá de tomar la lectura correspondiente en la longitud propuesta. Este proceso, nos permitirá dibujar los puntos producidos por el electrodo y las líneas equipotenciales que se reflejan en el subsuelo. 5.- Se anota el resultado de la lectura en la libreta de campo después de 5 a 7 segundos ya que el valor mostrado por el milivoltímetro varía por efectos de polarización y de la deriva en el electrodo, que tiende a cambiar el valor enmascarando resultados. 6.- Se debe de seguir las líneas del polígono de forma cerrada para evitar errores subsecuentes en la medición cuando se coinciden en ciertos puntos (nodos) del área efectiva, sobre la superficie a estudiar. INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CERRO AZUL

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MÉTODO DE GRADIENTES DE POTENCIAL.

7.- Se sigue el mismo procedimiento para los perfiles contiguos, a lo largo de la malla hasta terminar todos los puntos del área que se determinó. 8.- Se procede a calcular la compensación del error de cierre de método. INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CERRO AZUL

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COMPENSACIÓN POR ERROR DE CIERRE En cada polígono cerrado, al coincidir el primer y el último punto; debería de cumplirse que la suma Σ Δp = 0; que como se explicó anteriormente nunca ocurre, apareciendo un error. “ e = (Δp)i = 0 ”. Dicho valor “e” se denomina error de cierre y puede utilizarse como control de calidad en la mediaciones del polígono cerrado considerando en tanto porciento como: Para que el trabajo se considere satisfactorio el “p” deberá ser menor ó igual a 5 ó un máximo en condiciones extremas de hasta 7 %. En caso contrario, la medición se considera inaceptable y debe repetirse el cuadro y el procedimiento completo en cuestión. En este caso se efectúa una compensación según:

Donde “e” es el error de cierre y “n” el numero de intervalos que componen el polígono. INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CERRO AZUL

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2.4.4.- MÉTODO DE GRADIENTES DE POTENCIAL. Las mediciones del gradiente de potencial requieren gran atención, debe de tenerse cuidado con la polaridad determinada para darle un sentido en posición geográfica del área de estudio; por ejemplo podemos decir que se considerarán positivas en las que el electrodo situado al Oeste tenga potencial mayor que el colocado al Este. Las zonas de anomalía, que por lo general consisten en varias lecturas sucesivas grandes; con un cambio de signo en el potencial, puede detallarse por el método de potenciales con intervalos pequeños. Además recordemos que la topografía del lugar afecta directamente el flujo de las líneas equipotenciales. Para llevar a cabo la interpretación de estos estudios se necesita procesar y configurar los datos de campo obtenidos de las lecturas de voltaje para generar un Mapa de Isolíneas, Mapa de Vectores de Corriente, Superficie de capas y longitudes del cuerpo cargado que nos muestren las anomalías de las equipotenciales y los valores de conductancias sobre la superficie a escasa profundidad (Datos Someros). INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CERRO AZUL

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