2.4.-METODOS ELECTRICOS(1).pdf

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INGRÍA. PETROLERA - MÉTODOS ELÉCTRICOS

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CERRO AZUL





2.4.- TRABAJO DE CAMPO





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.





2.4.1.- CONSIDERACIONES SOBRE ELPUNTO 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 óno 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 aestudiar ó a realizar la prospección geoeléctrica.

Sin embargo cuando se realizan estudios ambientales de contaminación, no seránecesario la preparación del terreno; ya que si lo hacemos estaríamos afectandodirectamente la calidad de estudio ambientalista, por ejemplo si es que se trata decontaminación de hidrocarburos ó algún agente químico tóxico para la naturaleza loque conlleva a errores.



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.



EL MÉTODO DE POTENCIALES



Es un método eléctrico de tipo natural no invasivo, que se encarga de medir yregistrar 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 datosobtenidos 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 Megaohms). 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 POTENCIALESPONTÁNEO

La polarización espontánea surge de reacciones químicas y efectos de contacto

producido por dos cuerpos de distinta resistividad; se basa en la medición de lasdiferencias 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 ElectrodosImpolarizables.

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.



2.4.2.-CORRECCIÓN POR POTENCIALESPONTÁNEO

EFECTO DE LA DERIVA EN LOS ELECTRODOS

Pese a su denominación de impolarizables, entre un par de electrodos en uso suele aparecerun potencial espurio (polarización de electrodos) el que puede obedecer a la contaminaciónde la parte porosa de uno ó de ambos electrodos con sustancias químicas del electrolito, ó avariaciones de temperatura de la humedad contenida en sus poros.

Tal polarización puede aparecer

repentinamente después del contactodel electrodo de medición con elsubsuelo y puede manifestarse comouna deriva (Drift), conforme los porosse van secando ó absorbiendo iones delagua en un período de tiempo. Puede

igualmente aparecer una diferencia depotencial por diferencias detemperatura entre los electrolitos deuno y otro electrodo.

Es por ello que las lecturas de la Δp entre los electrodos y el subsuelo, deben de tomarselo más rápido posible.


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2.4.2.- CORRECCIÓN POR POTENCIALESPONTÁNEO

En la utilización de métodos eléctricos naturales el SP, es imposible modificar

algún parámetro eléctrico como la polarización de los electrodos; sin embargoese no es el único problema a corregir; el potencial electrocinético genera

variaciones en las medidas que conllevan a perturbaciones en la medición.

Entre los “Ruidos Transitorio” consideramos los siguientes:

Corrientes Telúricas , Corrientes Eléctricas debidas a Actividad Humana y de Efectos

Topográficos.

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 ómovimiento electrolítico en el subsuelo




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 conel 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 decampo natural, no es posible utilizar el dispositivo de compensación, pues no se

puede distinguir el potencial de polarización que corresponde a los electrodos.



2.4.3.- MÉTODO DE POTENCIALES.

PRÁCTICA DEL MÉTODO:

El material empleado para este método es el más sencillo y económico; solo senecesita 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 secubrirá un área en forma de malla; cuidando que sigan las mismas líneas decorriente y sus equipotenciales.

2.- El electrodo fijo debe de instalarse en un pequeño pozo previamente excavadode unos 5 a 10 cm de profundidad, después se procede enterrar el electrodo yse 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 sedeberá de tomar la lectura correspondiente en la longitud propuesta.




MÉTODO DE POTENCIALES

4.- Se estaquillan las estaciones de trabajo a una misma distancia, que puede irdesde los 0.75, 1, 1.5, 2, 5 ó hasta 10 metros, para efectuar la medición de las Δpcon 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 valormostrado por el milivoltímetro varía por efectos de polarización y de la deriva enel 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 hastaterminar la zona.

Este proceso , nos permitirá

dibujar los puntos producidospor el electrodo y las líneasequipotenciales que se reflejanen el subsuelo.




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

Se tiene que calcular “P” conrespecto a los perfiles, lo queocasiona que pueda cambiar de

polaridad y además efectuar unpromedio de la medición, que noresulta del todo seguro dadas por lasiguiente expresión:

Como este procedimiento de cálculos para para evitar efectos de polarización delelectrodo, resulta ser poco práctico y más tardado; diferentes investigaciones enprocedimientos han sugerido el siguiente procedimientos que ha dado resultadosmás efectivos.




MÉTODO DE POTENCIALES1.- 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 losotros perfiles, se les resta la primera lectura y se tiene en cada caso su potencialrespecto de 0.

3.- Se traslada “N” al origen del segundo perfil” y “M” se desplaza por los puntos deéste a los que se suma la “Δp” de su origen y continuando así con los siguientesperfiles.



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2.4.4.- MÉTODO DE GRADIENTESDE 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 máscuidado que el método de potenciales; no obstante, puede ser necesario elempleo del método de gradientes en zonas donde las perturbaciones, bien deorigen 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 generaciónde un error de cierre.





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 finde 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 esirrotacional.

Sin embargo en la práctica la suma suele dar una

valor no nulo, debido a la precisión limitada delos instrumentos, variación durante el trabajo dela tensiones parásitas, errores de apreciaciónentre las lecturas, etc.




MÉTODO DE GRADIENTESDE POTENCIAL.

PRÁCTICA DEL MÉTODO:

El material empleado para este método es el mismo utilizado en el Método dePotenciales por lo que solo se necesita un voltímetro con sensibilidad demedición en (mV), conductores eléctricos aislados y un par de electrodos.

MÉTODO:1.- El Punto de Referencia se estaquilla primeramente y se realiza un tendidoequidistante en forma de malla, partiendo de una Línea Base del mismomodo que el método de potenciales.

(El intervalo de estaciones oscila entre los 5 a 10 metros; sin embargo enzonas 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 coordenadasrectangulares; 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).





3.- Uno de los electrodos se quedará fijo y el otro se mueve, de modo que secubrirá un área que contemplará todas las estaciones; cuidando que sigan las

mismas líneas de corriente y sus equipotenciales. (Las consideraciones para elelectrodo impolarizable [fijo] deberán ser las mismas que en el método depotenciales).

4.- El instrumento de medición deberá quedar situado entre los electrodos y sedeberá de tomar la lectura correspondiente en la longitud propuesta.

Este proceso, nos permitirá dibujar los puntos producidos por el electrodo ylas 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 valorenmascarando resultados.

6.- Se debe de seguir las líneas del polígono de forma cerrada para evitar erroressubsecuentes en la medición cuando se coinciden en ciertos puntos (nodos)del área efectiva, sobre la superficie a estudiar.





7.- Se sigue el mismo procedimiento para los perfiles contiguos, a lo largo de lamalla hasta terminar todos los puntos del área que se determinó.

8.- Se procede a calcular la compensación del error de cierre de método.




COMPENSACIÓN POR ERROR DE CIERRE

En cada polígono cerrado, al coincidir el primer y el último punto; debería decumplirse que la suma Σ Δp = 0; que como se explicó anteriormente nuncaocurre, apareciendo un error. “ e = (Δp)

i

= 0 ”.

Dicho valor “e” se denomina error de cierre y puede utilizarse como control decalidad en la mediaciones del polígono cerrado considerando en tanto porcientocomo:

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, lamedición se considera inaceptable y debe repetirse el cuadro y el procedimientocompleto 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 elpolígono.



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Las mediciones del gradiente de potencial requieren gran atención, debe detenerse cuidado con la polaridad determinada para darle un sentido enposición geográfica del área de estudio; por ejemplo podemos decir que seconsiderarán positivas en las que el electrodo situado al Oeste tenga potencialmayor que el colocado al Este.

Las zonas de anomalía, que por lo general consisten en varias lecturas sucesivasgrandes; con un cambio de signo en el potencial, puede detallarse por elmétodo de potenciales con intervalos pequeños. Además recordemos que latopografía 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 generarun Mapa de Isolíneas, Mapa de Vectores de Corriente, Superficie de capas ylongitudes del cuerpo cargado que nos muestren las anomalías de lasequipotenciales y los valores de conductancias sobre la superficie a escasaprofundidad (Datos Someros).

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