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APLICACION DE TECNICAS ESPECIALES AL ESTUDIO HIDROLOGICO DE ZONAS DE BAJA PERMEABILIDAD TEOM§CAS GGOFISICAS AÑO 1991 MINISTERIO DE INDUSTRIA Y ENERGIA
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APLICACION DE TECNICAS ESPECIALESAL ESTUDIO HIDROLOGICO DEZONAS DE BAJA PERMEABILIDAD
TEOM§CAS GGOFISICAS
AÑO 1991
MINISTERIO DE INDUSTRIA Y ENERGIA
SUPER PROYECTO AGUAS SUBTERRANEAS Y GEOLOGIA
NI, 9005 AMBIENTAL
PROYECTO AGREGADO ESTUDIO SOBRE CONTAMINACIONN4 320 DE ACUIFEROS
TITULO PROYECTO : APLICACION DE TECNICAS
ESPECIALES AL ESTUDIO HIDROLOGICO DE ZONAS
DE BAJA PERMEABILIDAD.
N° PLANIFICACION 364 1 90 N° DIRECCION 40/90155/91
COMIENZO 29- 10-90 FINALIZACION 29-5-91
INFORME ( Titulo)APLICACION DE TECNICAS
ESPECIALES AL ESTUDIO HIDROLOGICO DE ZONAS
DE BAJA PERMEABILIDAD.
CUENCA ( S) HIDROGRAFICA ( S) AMBITO NACIONAL
COMUNIDAD ( S) AUTONOMAS AMBITO NACIONAL
PROVINCIAS AMBITO NACIONAL
Instituto TecnolóicoGeoMinero de España
APLICACION DE TECNICAS ESPECIALESAL ESTUDIO HIDROLOGICO DEZONAS DE BAJA PERMEABILIDAD
TGCN!CAS GEOF!S1CAS
AÑO 1991
MINISTERIO DE INDUSTRIA Y ENERGIA
El presente estudio ha sido realizado por el equipotécnico de INTERNATIONAL GEOPHYSICAL TECHNOLOGY, S.A.(IGT) con la supervisión de D. José María Pernía Llera , Directordel Proyecto.
En su ejecución han participado los siguientestécnicos.
Por el ITGE:
- D. José María Pernía Llera.Ingeniero de Minas.
- D. Juan Antonio López Geta.Ingeniero de Minas.
- D. Juan Grima Olmedo.Ingeniero de Minas.
Por IGT:
- D. Angel Granda Sanz.Ingeniero de Minas.
- D. José Carlos Cambero Calzada.Ingeniero de Minas.
- D. Jan Arnold.Lic. en Geofísica ( Universidad de Berlín).
Este volumen corresponde específicamente a lasTECNICAS GEOFISICAS . El Proyecto en su totalidad desarrollaademás los siguientes temas :
- Isótopos y trazadores.- Medidas de permeabilidad y parámetros geoquímicos .- Instalaciones permanentes de control y seguimiento.- Diseño de sondeos.
INDICE.
1. REGISTROS GEOFISICOS EN SONDEOS ............ 1
2. CLASIFICACION Y CARACTERISTICASDE LOS MEDIOS DE BAJA PERMEABILIDAD ....... 5
2.1. Propiedades físicas de las rocas . 9
2.2. Evaluación de la porosidad ........ 11
2.3. La detección de la fracturacion ..... 14
3. CARACTERISTICAS E INFLUENCIA DE LASPERFORACIONES ................................ 16
4. TECNICAS CONVENCIONALES DE TESTIFICACION ..... 19
4.1. Métodos eléctricos ................... 21
4.1.1. Potencial espontáneo ............. 234.1.2. Métodos con electrodos no
focalizados ...................... 254.1.3. Métodos con electrodos
focalizados ...................... 324.1.4. Métodos de Inducción ............. 404.1.5. Resumen .......................... 43
4.2. Métodos radioactivos ................. 43
4.2.1. Testificación con rayos gammanaturales ........................ 46
4.2.2. Registro gamma-gamma ............. 474.2.3. Registro neutron-neutron ........ 50
4.3. Registro sónico ...................... 53
5. TECNICAS COMPLEMENTARIAS ..................... 56
5.1. Caliper ............................ 56
5.2. Temperatura ........................ 57
5.3. Medida de Flujo (Microflowmeter) ... 59
5.4. Susceptibilidad magnética .......... 61
6. NUEVAS HERRAMIENTAS ......................... 63
6.1. Televisor acústico .................. 63
6.2. Microscaner ........................ 67
6.3. Sónico «Full Waveform» ............. 68
6.4. Georadar ............................ 73
7. INTERPRETACION DE LOS DATOS ................. 77
8. CRITERIOS PARA ESTABLECIMIENTO DE PROGRAMASDE TESTIFICACION ............................ 82
8.1. Medios sedimentarios noconsolidados ........................ 87
8.2. Medios consolidados ................. 88
9. DISPONIBILIDAD Y COSTES ..................... 94
10. TECNICAS GEOFISICAS DE SUPERFICIE .......... 98
11. MEDIOS SEDIMENTARIOS NO CONSOLIDADOS ...... 102
11.1. Metodología geofísica aplicable ... 105
11.1.1. S.E.V . ........................ 10611.1.2. Sondeos Magnetotelúricos ...... 10811.1.2.1 . C.S.A.M.T .......... ......... 111
11.1.3. Sondeos Electromagnéticos ..... 11411.1.3.1. Dominio de frecuencias ...... 11411.1.3.2. SEDT ........................ 11711.1.3.3. Sección continua de
resistividad ................ 126
12. MEDIOS CONSOLIDADOS ....................... 130
12.1. Métodos de resistividad porcorriente contínua ................ 133
12.1.1. Dispositivo multielectrodos ... 137
12.2. Método EM de superficie ........... 138
12.2.1. Método V.L.F . ................. 13812.2.2. C.S.A.M.T . .................... 14512.2.3. EM de dominio de frecuencias .. 14512.2.4. Método EM de dominio de
tiempos ....................... 149
12.3. Métodos aeroportados .............. 153
13. CONCLUSIONES .............................. 159
BIBLIOGRAFIA.
ANEXOS.
REGISTROS GEOFISICOS EN SONDEOS.
1. REGISTROS GEOFISICOS EN SONDEOS .
La permeabilidad de las formaciones rocosas se definecomo su capacidad de transmisión de fluidos a través de ellas ydepende básicamente de su porosidad y grado de interconexión delos espacios porales. Su determinación en términos cuantitativos serealiza mediante ensayos que implican desplazamiento de fluidos;concretamente ensayos de bombeo.
Los estudios hidrogeológicos convencionales realizandeterminaciones de permeabilidad de forma preferente en formacio-nes permeables , entendiendo como tales aquellas que presentenvalores medios o altos de permeabilidad.
Por contra , los medios rocosos impermeables o de muybaja permeabilidad han carecido de interés en los proyectoshidrogeológicos convencionales y por ello su estudio se plantea concriterios específicos para cada una de las posibles técnicasaplicables.
El interés actual de estudiar estas formaciones de bajapermeabilidad viene motivado principalmente por las posibilidadesde utilización de las mismas para almacenamiento de residuos.
Desde la óptica de este objetivo resulta deseable que las formacio-
nes rocosas sean de muy baja permeabilidad o impermeables.
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La definición precisa o aproximada de lo que seentiende por media baja o muy baja permeabilidad ha de hacersecon criterios puramente hidrogeológicos , fuera del ámbito de esteInforme . Por ello el enfoque del mismo se realiza considerando dosposibles medios geológicos , representativos:
- Medios sedimentarios no consolidados con predominio demateriales arcillosos en su constitución (cuencas Tercia-rias).
- Medios cristalinos y metamórficos.
Excluimos las formaciones evaporíticas porconsiderar-las como impermeables.
Los valores de permeabilidad de cada formación rocosadependen de una serie de parámetros característicos tales como eltamaño de grano de los minerales que la constituyen , tipo de enlaceentre ellos , interconexión entre los poros o fracturas, etc.
Su determinación no es factible de forma directa portécnicas geofísicas. La información que cabe esperar de estastécnicas es de tipo cualitativo ( litología , movimiento de fluidos,etc) o semicuantitativo como por ejemplo cálculos de porosidad.Dependiendo de cada caso es factible relacionar estas determina-ciones con la permeabilidad.
En todo caso no cabe contemplar la aplicación demétodos geofísicos y específicamente la testificación de sondeos,sino como parte de un programa general que posibilite la contrasta-ción de resultados mediante otras técnicas complementarias.
Mediante los registros geofísicos en sondeos se
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trataría de obtener información que permita establecer hasta quepunto cabe esperar circulación de fluidos en el subsuelo . Para ellolos aspectos a resolver serán los siguientes :
- Naturaleza litológica de las formaciones.- Existencia y distribución de la porosidad primaria.- Existencia y distribución de la porosidad secundaria (e. g.fracturas y fisuras).
Existen otras medidas complementarias que en muchoscasos pueden ayudar a una correcta interpretación :
- El gradiente de la temperatura.
- La Velocidad del movimiento de posibles fluidos, (engeneral el agua de la formación) .
- Conductividad de los fluidos en el sondeo, etc.
La historia de los métodos de la testificación tiene susraíces en la industria del petróleo y sus conceptos se refieren aesas condiciones específicas . Aplicarlos para la solución de otrotipo de planteamientos es perfectamente posible y de hecho, losmétodos se han adaptados a nuevos campos de aplicación tales comola Hidrogeología . Sin embargo muchos trabajos con los métodos dela testificación se realizan bajo unas condiciones que son muydistintas a las de las aplicaciones primarias de los instrumentos(Daniels y Keys ). Por ejemplo cuando las investigaciones seefectúan :
. Por encima del nivel estático del acuífero.
. En medios geológicos con una matriz litológica indefinida.Con capas geológicas de poco espesor y frecuentes cambios.
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. Y en general en los casos relativos a las rocas de muybaja permeabilidad.
Con la adecuada combinación de técnicas de testifica-ción , empleando incluso métodos no convencionales, - según elstandard de la geofísica -, y con la combinación de métodossuperficiales , se puede llegar a resultados de gran utilidad enmuchos casos.
Este trabajo pretende tener un carácter marcadamentepráctico que permita al usuario hidrogeológico una rápida valora-ción de las herramientas de testificación y la selección del progra-ma más adecuado en cada caso.
En consecuencia las explicaciones del funcionamientode los equipos y fundamentos teóricos de cada método se reduciránal mínimo , enfatizando las ideas más significativas en lo querespecta a condiciones de empleo de las herramientas y problemasespecíficos para los que pueden aplicarse.
Al objeto de posibilitar la profundización en el
conocimiento de cada técnica incluimos un considerable número de
referencias bibliográficas seleccionadas de las publicaciones más
recientes.
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CLASIFICACION Y CARACTERISTICAS DELOS MEDIOS DE BAJA PERMEABILIDAD.
2. CLASIFICACIÓN Y CARACTERÍSTICAS DE LOS MEDIOS DEBAJA PERMEABILIDAD .-
Como primer paso en la explicación del porque delos registros geofísicos en sondeos, hemos de realizar un mínimoanálisis de las características del medio rocoso que puedeninfluenciar las determinaciones geofísicas.
Para ello nos apoyaremos en la clasificaciónestablecida en el Capítulo 1:
- Medios sedimentarios no consolidados; refiriéndonos comotal a las cuencas Terciarias con predominio de materialesarcillosos en su composición.
- Medios metamórficos y cristalinos.
Los medios sedimentarios no consolidados se puedensubdividir en detríticos y químicos. Sin embargo los segundos sonbásicamente impermeables y por tanto no los consideraremos eneste capítulo.
Las rocas no compactas están compuestas por una
amplia variedad de minerales, que dependen de su historia y del
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lugar donde se han formado. Para nuestros objetivos su caracte-rística más destacable es la existencia de espacios porales entre losagregados minerales que las constituyen. Decisivas respecto a sucomportamiento físico y sobre todo mecánico son las fuerzas quemantienen la estructura de esta materia. Pueden ser fuerzas defricción ( rocas no cohesivas) o electro-químicas (rocas cohesivas) .
La cualidad de mayor influencia también sobre el tipode interconexión es el tamaño (en realidad son varios, porqueparticipan diferentes minerales en la composición) de los granosque componen el sedimento . La forma en que interconexionan entresí los diversos componente minerales en las rocas sedimentariascondicionan el establecimiento de vías interporales, es decircondiciona su permeabilidad.
En todo caso esta permeabilidad depende de la
porosidad primaria de la formación y esta va ligada de forma
dominante a los niveles detríticos ( arenas, gravas y conglomera-
dos).
En la categoría de rocas consolidadas se incluye una
gran variedad de rocas ígneas y metamórficas . Aunque en sentido
estricto puede considerarselas como homogéneas , tienen porosidad
secundaria debido a las fracturaciones y alteraciones que sufren
y que permiten el almacenamiento y flujo de líquidos subterráneos.
Durante algunos años se ha denominado a estas rocas ígneas y
metamórficas " rocas duras ". Las más comunes son los granitos y
gneises. Un caso especial son las rocas volcánicas y carbonatados
aunque las últimas se pueden considerar como pertenecientes a una
clase particular de permeabilidad media a alta , fuera de los
objetivos de este Estudio . Se excluye este tipo de rocas porque
pueden tener porosidad primaria, que generalmente no se da en las
rocas ígneas y metamórficas.
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Las rocas duras se han definido a veces en publicacio-nes como "rocas compactas, no carbónicas, no volcánicas"(Unesco 1985).
La permeabilidad de las rocas compactas inalteradasdepende del sistema de fracturas, las diaclasas y fisuras interco-nectadas de las rocas . Estas aberturas son el resultado, principal-mente, de los fenómenos tectónicos en la corteza terrestre. Lasolidez de la roca o su resistencia a las fracturas es un procesomuy complicado. Influyen parámetros petrográficos como dimensióngranular , grado de metamorfismo , estructura de plegamientos ydirección de sus ejes. Dado que son sistemas de una composiciónde varios minerales , su comportamiento físico depende de lascaracterísticas y la cantidad de los componentes individuales.
Los procesos de alteración tienen una influenciaconsiderable en la permeabilidad de estas rocas . Se agrupangeneralmente en tres categorías principales que, por supuesto,pueden actuar simultáneamente: la desintegración física o mecáni-ca, la disolución química y los efectos alteradores biológicos delclima y la vegetación . Estas acciones pueden suponer un aumentoo una disminución de la porosidad de la roca original y de laasociada con sus fracturas o fisuras.
La mayoría de los procesos de alteración de las rocaso bien los resultados de los mismos pueden manifestarse en lasmedidas geofísicas.
Así pues uno de los objetivos principales de latestificación geofísica en el ámbito que nos ocupa es la identifica-ción de tramos porosos y permeables en la sección atravesada porel sondeo .
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La porosidad se define como ratio respecto al volumenglobal de la roca ocupado por los poros y se expresa en valoresporcentuales. Por ejemplo un valor entre 10 y 30 por cientossignificaría que se trata de una formación de muy alta porosidadmientras que valores inferiores se refieren a formaciones de mediaó baja porosidad.
Los poros por su parte pueden llevar líquidos, gasesó simplemente estar "vacíos"
Estrechamente relacionada con la porosidad está lapermeabilidad de una formación , que expresa hasta que gradoestán interconectados los poros lo que posibilita el flujo delíquidos a través de la formación . La permeabilidad se expresa endarcys: Un darcy es la permeabilidad que permite el flujo de unmililitro de liquido por segundo y un centipoisie de viscosidad porun centímetro cuadrado baja la presión de una atmósfera porcentímetro . Los valores típicos de acuíferos detríticos se encuen-tran en el orden de un darcy hasta pocos milidarcys.
La permeabilidad puede, en ciertos casos, evaluarsecon los datos de la testificación utilizando ecuaciones empíricas.Los resultados en general tienen significación solamente en suorden de magnitud. La determinación objetiva de la permeabilidadse efectúa a través de ensayos de bombeo.
La correlación entre pozos y la identificación deformaciones tiene muchas veces tanta importancia como la determi-nación de la porosidad y permeabilidad misma.
En conjunto , partiendo de un modelo geológico de lazona de estudio , la testificación permite llegar a conclusiones sobrelos detalles de la estratigrafía , observando cambios sistemáticos en
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las características de los diagramas . Por supuesto se llegarásiempre a conclusiones más exactas en una zona , cuanto mayor seael número de sondeos involucrados en el estudio.
2.1. Propiedades físicas de las rocas . -
Las técnicas de testificación geofísica se orientangeneralmente a la medida de algunas propiedades características delas rocas . Las más significativas son :
- El comportamiento eléctrico frente al paso de la corrienteeléctrica.
- su elasticidad- propiedades radioactivas.
La determinación de estas características específicaspara las capas geológicas, proporciona de una forma indirecta,información sobre su porosidad, fracturación y permeabilidad.
Son varias las propiedades que tienen significado enel comportamiento eléctrico de una roca y de los minerales que lacomponen . Las medidas más comunes en este ámbito son lassiguientes :
- El potencial eléctrico natural.- La resistividad eléctrica ó su inversa la conductividad.- La constante dieléctrica.
De todas ellas se puede considerar a la resistividadeléctrica como la de mayor importancia y significado.
Aunque cada mineral tieneuna resistividadcaracterís-
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tica, que puede variar notablemente entre los conductores,semiconductores y los no conductores, la resistividad eléctrica delas rocas está condicionada principalmente por el agua contenidaen sus poros. Esto se refiere al caso normal, cuando no se trata dezonas de alta mineralización como puede ocurrir en las fa llas.
La dependencia de la resistividad eléctrica respectoal agua que rellena los espacios porales está condicionada a su vezpor un doble aspecto : Porosidad y salinidad del agua.
En general , las formaciones ígneas muestran losvalores de resistividad más altos , seguidas por las rocas metamór-ficas . Los sedimentos no consolidados figuran con los valores másbajos.
El tamaño y la forma de un cuerpo pueden alterarseaplicando fuerzas externas . Las fuerzas internas resisten a lasexternas y como consecuencia el cuerpo tiene la tendencia a volvera su condición inicial al cesar el efecto de las fuerzas externas. Un
cuerpo que se considera como perfectamente elástico, recupera
totalmente su forma inicial. Si no se pasa un limite crítico en que
se rompe el material, las rocas tienen características perfectamente
elásticas . El concepto de stress and strain describe las relacionesentre fuerzas aplicadas y las deformaciones ; siendo las constantesde elasticidad los parámetros que describen el comportamiento delmaterial en cuestión.
Estrechamente relacionada con la elasticidad está lavelocidad a la que una onda elástica emitida por una fuente puede
viajar dentro de un medio rocoso. La velocidad de las ondas
compresionales es exclusivamente una función de las constantes
elásticas y de la densidad, y consecuentemente de la porosidad de
la formación.
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Así pues, a partir de las medidas de la velocidad detransmisión de las ondas compresionales se puede obtener informa-ción relativa a la porosidad de las formaciones.
Por convenio, en los registros geofísicos de estegrupo, se utiliza el concepto "travel time" en lugar de la velocidad.Se trata del tiempo invertido por la señal en atrevesar una longitudunitaria a través de la formación.
La radioactividad natural de las formaciones rocosasestá directamente relacionado con el contenido en los elementosradioactivos , U, Th y K, presente en una gran parte de las rocassedimentarias.
En medios sedimentarios no consolidados es elcontenido de K el factor condicionante. En este caso el registro deradiación gamma natural es un indicador directamente relacionadocon el contenido arcilloso de la formación.
2.2. Evaluación de la porosidad .-
Las técnicas analíticas para determinar la porosidad
se refieren a condiciones en que los poros se hallan saturados con
líquidos. Los datos utilizados en general provienen de la testifica-ción geofísica con los métodos estandard:
- gamma-gamma log (density log)- neutrón-neutrón- velocidad acústica (sonic)- resistividad.
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El registro de densidad se ve influenciado por ladensidad global de la formación que será tanto menor cuanto mayorsea la porosidad.
La relación entre la porosidad y la resistividad de lasformaciones viene definida por la ley de Archy:
Rt = C*Rw*-¿*l/m
con:
Rt: valor real de la resistividad
Rw: resistividad del fluido ( en general agua con mineralesdisueltos) que funcionan como electrólitos
C : una constante (factor de formación)
m : una constante ( factor de cementación)
: porosidad
Por su parte la fórmula que relaciona la porosidad y la velocidadacústica es la siguiente :
1/V = c/Vf + ( 1-4) /Vm
con:: porosidad.
V : velocidad medida.
Vf : velocidad del fluido de los poros
Vm : velocidad de la matriz rocosa.
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Una tercera ecuación permite establecer una relaciónentre la radiación detectada con el método de la testificaciónNeutrón-Neutrón y la porosidad:
ND=C+D*ln( �¿ )
con:ND : número de cuentas por segundo
C y D : constantes
4' : porosidad
ln : logarítmo natural.
Las ecuaciones se pueden sustituir entre si y correla-cionar los distintos métodos para acercarse analíticamente a unvalor de porosidad , que aproximadamente corresponde a larealidad.
En base a las mismas fórmulas fueron elaborados por
los técnicos de exploración de hidrocarburos, métodos gráficos que
son aptos para evaluaciones in situ. Las técnicas asumen la
combinación de cualquier pareja de resultados de la testificación;
resistividad, velocidad acústica, neutrón-neutrón y gamma-
gamma.
Sin embargo hay que tener en cuenta que todos losmétodos de evaluación de la porosidad se basan en las hipótesissiguientes :
- Presencia de un fluido único en los poros.
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- La variación de los resultados de las testificacionesindividuales, efectivamente están provocadas porcambios de la porosidad.
- Uniformidad de la matriz rocosa.
Se ha abordado de muchas maneras la determinaciónde los parámetros necesarios para la evaluación de la porosidad deformaciones a partir de los datos obtenidos con métodos detestificación geofísica. Sin embargo ninguna técnica analítica hasuperado el problema fundamental que es la influencia de lapresencia de arcillas. Su presencia en las formaciones reducesignificativamente la fiabilidad de los resultados obtenidos.
2.3. La detección de la fracturación . -
Por definición una fractura simplemente es unadiscontinuidad de origen tectónico ó mecánico. En la práctica de lageología se describen así desde fisuras finas hasta fallas de granescala. El orden de magnitud de tal tipo de accidentes presenta unaamplia variedad y también sus propiedades químicas y físicas.
Las herramientas utilizadas en la testificaciónresponden a cambios litológicos, a cambios de densidad o de losparámetros mecánicos de la formación rocosa, y otras al contenidode fluidos. Sin embargo ninguna responde directamente a la
presencia de fracturas (Schlumberger 1987). Por lo tanto el
estudio de zonas de fracturas se enfoca a través de las caracterís-ticas particulares que se reflejan en los resultados de los métodosconvencionales. El reconocimiento de discontinuidades se complicabastante por una serie de hechos :
En primer lugar la roca reacciona al deterioro mecánico
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causado por la perforación. No se puede excluir un cambio enalgunos parámetros característicos de la roca por un alivio detensión provocado por la perforación. En segundo término, porqueen general las fisuras ó fracturas fueron sometidas a alteracionesquímicas, producidas por la circulación de fluidos durante laperforación. Otra vez la presencia de minerales arcillosos complicala interpretación, dado el hecho que la mayoría de las herramientasestandard de la testificación responden a tal presencia sin podercuantificar un efecto.
El tipo de fracturas que han sido cerradas por presiónó precipitados de minerales, en muchos aspectos son las másimportantes. Afectan a rocas que son básicamente impermeables yles confieren una permeabilidad que aunque sea reducida puedeser significativa. Estas fracturas son difíciles de identificar yanalizar. En algunos casos una serie de fisuras muy finas perodensas pueden alterar la porosidad global de la formación y darrespuestas útiles en logs de densidad y resistividad. Tambiéncabe la posibilidad, para fracturas mineralizadas, de que seandetectadas mediante registros de radioactividad, densidad óresistividad eléctrica, por las carácteristicas de los precipitadosde minerales existentes en ellas. Sin embargo en general el metódomás seguro y fiable en estos casos son las técnicas especiales.
Aunque los medios compactos son problemáticos, la
combinación de los adecuados métodos de testificación ayuda
definitivamente a reconocer con mucha seguridad las discontinui-
dades significativas en la roca. Los registros que cabe considerar
como más resolutivos al respecto son los siguientes :
- caliper. - resistividad.- gamma natural. - temperatura.- gamma-gamma. - microflowmeter.- neutrón-neutrón- sónico
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CARACTERISTICAS E INFLUENCIA DE LASPERFORACIONES.
3. CARACTERISTICAS E INFLUENCIA DE LAS PERFORACIONES . -
La mayoría de los métodos de testificación se aplicanen sondeos llenos de lodo ó fluidos de perforación. Más raros sonlos casos de perforación con aire a presión o espumas especiales.
Sin embargo, independientemente del método deperforación, en la roca siempre se producen perturbaciones porefecto de la misma. La presión en las formaciones es muy alta, yuna vez que exista un camino, el pozo, se produce una liberaciónde las tensiones, con escape de fluido hacia el sondeo o coninteracción con los fluidos de perforación.
Para controlar dichos procesos, se rellenan los pozoscon el lodo de perforación, constituido por una mezcla de varioscomponentes con objeto equilibrar la presión de la formación. Engeneral el lodo tiende a penetrar en la roca invadiendo la forma-ción. Las partes sólidas del lodo quedan adheridas a las paredesdel pozo formando una costra (mud cake), mientras el agua de lasolución entra en las formaciones como filtrado (mud fíltrate). Elfiltrado es en general una solución química con características muydiferentes a las del agua de la formación. Una de las característicasde mayor representatividad es la resistividad que constituye unparámetro de fundamental importancia en la testificación geofísica .
El conocimiento de los procesos de invasión es primordial porque
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la región investigada por las herramientas de testificación esbásicamente la parte más cercana a la sonda , exactamente la zonaque está más afectada por la actividad de perforación y por lainvasión de lodo.
La profundidad de investigación , que es un términocualitativo , es el radio del cilindro ideal de formación, con eje enel sondeo , afectado por las mediciones. Así, pues, una mayorpenetración significa que la contribución dominante procede de laszonas que no han sido perturbadas por la invasión u otrasalteraciones artificiales . Por el contrario, poca penetraciónsignifica que las propiedades del mud cake afectan significativa-mente a las mediciones.
Según la profundidad y las condiciones de estabilidadde las formaciones geológicas en que se efectúan las perforacionespuede ser necesario entubar el sondeo durante el desarrollo de laperforación . El material que se utilice para ello (plástico ó metal)será condicionante respecto al empleo de determinadas herramien-tas. Por ejemplo, en el caso de usar tubería metá lica, ningúnmétodo eléctrico será aplicable.
Otro factor importante para la selección de lasherramientas a aplicar es el diámetro de la perforación . Algunasherramientas no entran en pozos de poco diámetro y cuando el
diámetro de perforación es comparativamente muy grande hay un
efecto distorsionador por el efecto volumétrico del lodo del
sondeo.
Como regla general al respecto ha de procurarse que
las sondas midan lo más próximo posible a la pared del sondeo
aunque combinando este aspecto con la necesaria seguridad para
evitar posibles enganches de las herramientas durante la opera-
ción.
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En todo caso es de fundamental importancia que lostrabajos de testificación reseñen las condiciones del sondeo en elmomento de realizar los registros. Son factores importantes alrespecto los siguientes :
- Diámetro del sondeo y posibles variaciones en el mismo.- Profundidad teórica.- Localización de posibles tramos entubados.- Tiempo en que el sondeo ha permanecido sin circulación delodo.
- Naturaleza del lodo.- Partes de perforación que pudieran indicar la existencia decavidades, etc.
Tener en cuenta esta información es de gran importan-cia para la correcta interpretación de los registros geofísicos.
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TECNICAS CONVENCIONALES DETESTIFICACION.
4. TECNICAS CONVENCIONALES DE TESTIFICACION .
En un Informe como el presente es difícil establecercriterios respecto a la extensión y naturaleza de los comentarios arealizar para cada método. Tratando de que este documento tengaun carácter eminentemente práctico evitaremos el extendernos endescripciones detalladas sobre los fundamentos teóricos de cadaherramienta.
Entendemos de mayor interés dejar constancia de lasaplicaciones específicas de cada registro y de los condicionanteslogísticos o económicos de su empleo . En este sentido, se haincluido un número considerable de referencias bibliográficas quese han seleccionado de acuerdo con la representatividad de losejemplos que se incluyen y con la calidad de sus explicaciones detipo teórico.
Dejamos constancia de estos criterios para que setengan en cuenta en cualquier valoración de este trabajo que, entodo caso , no deja de ser una labor de recopilación y síntesis.
Existe un abanico muy amplio de métodos para latestificación geofísica de sondeos. Sin embargo no todos están
siempre disponibles u ofrecen la combinaciónes deseable para
problemas específicos con condiciones particulares.
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Elegir la herramienta apropiada es crítico , porque losdiseños son muy variados en su manera de responder a determina-das carácteristicas de las formaciones y en su forma de aplicación(Collier 1989).
Este capítulo intenta dar un repaso de los métodos,incluyendo algunos que todavía están en estado de desarrollo. Lostipos de mediciones se dividen basicamente en tres clases :
- Técnicas convencionales.- Técnicas especializadas.- Técnicas complementarias.
Realmente hay que añadir una cuarta clase, quedescribe las técnicas que normalmente fueron diseñadas parainvestigaciones en la superficie y posteriormente adaptadas a lasmedidas en sondeos . Esta categoría incluye casi todas las técnicassísmicas , eléctricas y de campos potenciales. A veces se utilizadispositivos para mediciones acústicas o eléctricas de maneracombinada . Con la fuente que produce la señal a medir dentro delpozo y el receptor o detector en la superficie ( hole-to-surface) ocon la fuente en superficie y el detector en el sondeo ( down-hole) ;o con la fuente en un sondeo y el detector en otro ( cross-hole).
Estos métodos tienen la ventaja de que penetran enun radio muy amplio dentro de la formación . En combinación conmétodos de superficie dan un imagen tri-dimensional de la vecindad
de la perforación . ( Daniel and Keys). Sin embargo los aparatos ytécnicas todavía no están suficientemente desarrollados para suempleo comercial de forma sistemática . Por otra parte sus aplicacio-
nes genéricas se apartan de los objetivos de este Informe.
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4.1. Métodos eléctricos . -
Los registros eléctricos están extremadamenteinfluidos por el entorno y las condiciones del sondeo . La fiabilidaddel valor Rt, que es la resistividad real de la formación que sedesea medir depende sustancialmente de factores como:
- Diametro y regularidad de la perforación.- Resistividad del lodo de perforación Rm.- Resistividad de capas contiguas.- Resistividad del filtrado de lodo Rxo.- Espesor de la zona invadida.- Espesor de las capas.- Características de la herramienta.
El hecho de que exista una multitud de posibilidadesde combinaciones de problemas y de estados del pozo, deja claro,que en ningún caso una herramienta sola puede resolver undeterminado aspecto o problema geológico.
En el establecimiento del programa de registros deresistividad hay que buscar un compromiso entre la penetración delas herramientas y la resolución vértical , lo cual nuevamentesignifica que solamente con varios instrumentos se puede obteneruna determinación realista de la resistividad real Rt y una buenaresolución vértical bajo una serie de distintas condiciones delsondeo. Dependiendo de la porosidad habrá distintas profundida-des de invasión del filtrado de lodo Rxo. En consecuencia lasinvestigaciones deberían comprender una serie de mediciones convarias penetraciones laterales para asegurar que los resultadosrealmente reflejen Rt (Collier 1989).
Los registros eléctricos se agrupan en cinco catego-rías :
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Fig. 1. Las zonas invadidas en una formación porosa.
( Collier 1989).
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- Potencial espontáneo- Resistencia monoeléctrica- Resistividad no focalizada- Resistividad focalizada- Inducción (focalizada - no focalizada)
Seguidamente explicaremos en forma resumida sufuncionamiento y características particulares.
4.1.1. Potencial espontáneo . -
Respecto a nuestros objetivos, se trata de unaherramienta de tipo complementario , aunque de uso habitual ya quenormalmente va incluida en sondas que operan simultáneamente convarios registros.
El registro de los potenciales espontáneos se realizacon los registros de resistividad . Los registros de SP (Sponta-neous potentíal) probablemente son la antítesis de la imagen de altatecnología de la mayoría de los métodos de la testificación (Ellis1987). La curva del potencial espontáneo es un registro de ladiferencia de potencial entre un electrodo fijo en la superficie comopunto de referencia , y otro que se mueve dentro del pozo a lo largodel sondeo . El registro básicamente es la medición de un voltajeque está variando muy despacio a medida que la sonda se desplazapor el sondeo . Las amplitudes varían bastante , pero en general sonde algunas decenas de milivoltios.
Se explica el potencial espontaneo según variosorígenes , aunque se considera que la mayor contribución se debea las reacciones electroquímicas entre los contactos de capasgeológicas de distinta permeabilidad y las disoluciónes del lodo deperforación.
23
Las arcillas son permeables para los cationes de Na+pero practicamente impermeables para los aniones Cl-; comoresultado se forma un potencial cuando los iones Na+ migran de lasaguas salinas de una formación permeable hacia las arcillas ydespués hacia la disolución de lodo (Telford 1982). En estesentido, la disolución de lodo provoca un desequilibrio delpotencial de membrana. Debido a que los iones de Na y Cl tienenuna movilidad diferente , se produce una separación y descompen-sación de las cargas eléctricas (Ellis 1987). Como resultado segenera una diferencia de potencial respecto a un punto dereferencia.
Las capas arcillosas o margosas de un sondeo tienenel mismo potencial eléctrico y se alinean , en un registro , a lo largode una recta de valores semejantes y que se define como "líneabase de las arcillas". Los demás valores de un sondeo estánrelacionados con esta línea según su desplazamiento a la izquierdao a la derecha de la línea base. Los valores correspondientes delpotencial son negativos (izquierda) o positivos (derecha),dependiendo de la salinidad del agua de formación y del filtrado(Schlumberger, IGME 1988).
Los registros del potencial espontáneo son un métodomuy útil para la identificación de las capas permeables y mediosimpermeables . Considerando los registros de otras técnicasaplicadas simultaneamente y con una interpretación crítica, elmétodo de SP puede ayudar a la identificación de zonas de porosi-dad de primer grado ( por ejemplo niveles de arenas entre arcillas)o de segundo grado ( zonas fracturadas).
Los resultados solamente son fiables bajo condicionesrelativamente ideales del estado de la perforación (Keys,1989) ydependen del contraste en la calidad química entre el agua dentrodel sondeo y de la que satura las formaciones permeables ( Howard,
1989 ). Ese en general es el caso cuando se realiza la perforación
24
con lodo a base de arcillas de alta conductividad.
4.1.2 Métodos con electrodos no focalizados . -
Las técnicas son muy similares en su fundamentoteórico a las técnicas eléctricas de superficie.
Una corriente de baja frecuencia es introducida através de dos electrodos de corriente en la formación rocosa y semide la diferencia del potencial que tal paso de corriente estableceentre dos electrodos de potencial situados en la misma sonda. Elregistro es una curva de la variación del potencial en función dela profundidad . Su transformación a unidades de resistividad essencilla.
Aunque los métodos con dispositivos focalizados sonbastante más sofisticados, estas técnicas siguen siendo muypopulares y utilizadas. Ello se debe a la gran experiencia en suempleo durante décadas y en segundo lugar porque son las herra-mientas más economicas de los métodos eléctricos.
Resistencia . -
Las sondas para la medida de la resistencia puedenconsiderarse como extremadamente sencillas y en parte anticuadas.Muchas veces forman parte de mediciones combinadas en aparatos
de las primeras generaciones y por eso las mencionamos.
El dispositivo es el único de los métodos no focaliza-dos, que utiliza los mismos electrodos para introducir la corrienteal terreno y para la mediación del potencial . Se llama monoelectró-
dico cuando un eléctrodo se encuentra como eléctrodo de referencia
25
en la superficie, mientras el segundo es bajado al pozo. En laconfiguración diferencial , los dos eléctrodos se bajan a pocadistancia (20 cm) al pozo.
En los dos dispositivos se pasa una corriente constan-te entre los dos eléctrodos y se registran las fluctuaciones delvoltaje al mover la sonda a lo largo del pozo. La resistencia entrelos eléctrodos está definida por la ecuación de Ohm: V=R*I; en laque R es la resistencia en Ohm, I la corriente en Amperios y V ladiferencia de potencial entre los dos electrodos. Durante elregistro se mantiene la corriente I rigurosamente constante y enconsecuencia las fluctuaciones del voltaje corresponden a cambiosde resistencia dentro del pozo, cambios interpretables en términosde variaciones litológicas.
Básicamente hay tres factores que condicionan a losvalores de resistencia :
- la resistencia de las rocas en inmediata próximidad de loselectrodos.
- el volumen de roca entre los dos electrodos.
- el efecto del lodo de perforación que rellena el sondeo.
Las variaciones de resistencia están primariamenteprovocadas por variaciones en la inmediata próximidad delelectrodo dentro del pozo. En el dispositivo diferencial se refierea la próximidad de la pareja de electrodos dentro del pozo.
El resultado depende mucho de la resistencia eléctrica
del lodo de perforación y de la regularidad de las paredes de la
perforación.
26
Fig. 2.- Sonda monoelectródica ( Kay and McCary . 1.971).
27
Una de sus ventajas es la excelente resolución decapas finas y la posibilidad de detectar fracturas llenas de agua.Los registros no son lineales (Mac Cary 1971) y consecuentemente
el dispositivo no se puede utilizar para evaluaciones cuantitativas
de las propiedades eléctricas de unidades rocosas. Sin embargo
resulta muy útil en la correlación cualitativa de medidas con
significado litológico.
En ambientes geológicos de origen sedimentario los
registros de resistencia tienen generalmente las siguientes
características :
Frente a las arcillas muestran valores bajos, las
areniscas tienen valores intermedios y las calizas reflejan valores
de alta resistencia.
En el medio ígneo y metamórfico los valores de baja
resistencia se explican por la presencia de formaciones rocosas
conductoras o por la presencia de zonas de fractura aunque sean
de poco espesor.
Sonda Normal . -
El dispositivo es un sistema de dos parejas de
eléctrodos del tipo cuadripolar; AB y MN. Por los eléctrodos AB se
envía una corriente I a través de la formación rocosa y se mide la
diferencia de potencial AV que se produce entre M y N. La
distancia AM se denomina espaciado de la sonda. Los espaciados
estandard son de 8", 16f', 32" y 64". Las de uso más corriente son
la normal corta de 16 " y la normal larga de 64".
28
Se calcula la resistividad aparente que se refiere alpunto situado en el centro de AM, suponiendo un medio homogeo,mediante la ecuación :
pa = K * dV/IAy: diferencia de potencialI: corrienteK : factor geométrico.
El factor geométrico K depende de la configuración dela sonda, respecto al espaciado AM.
La relación espaciado/espesor de capa tiene significa-ción para la selección de la herramienta apropiada. La mayoría delos instrumentos ofrecen registrar la normal corta y normal largasimultaneamente . La profundidad lateral de investigación aumentaproporcionalmente con el espaciados . Se acepta generalmente quela profundidad de investigación es aproximadamente = 2 AM. Enconsecuencia , la normal corta tendrá buena resolución vertical acosta de una menor penetración lateral , lo que lleva consigo que laresistividad Ri, de la zona invadida por el lodo de perforación,tendrá gran influencia en el registro . La normal larga refleja mejorla resistividad Rt, la verdadera de la formación.
Las sondas normales son una herramienta estandarden la determinación de la resistividad de la formación bajo condicio-nes favorables . El sondeo tiene que estar lleno del fluido deperforación.
El efecto de capas próximas y la invasión de lodo deperforación en formaciones porosas es muy significativa en losregistros . Dichos efectos pueden corregirse en función del espesorde las capas y además, los resultados solamente son fiables con unacorrección del diámetro de perforación , ya que los resultados del
29
Fig. 3.- Esquema de las sondas normal lateral
(Collier. 1.989)
30
método dependen mucho del estado geométrico del pozo.
La normal corta es apta para mediciones de resistivi-dad de zonas porosas que están invadidas por el filtrado del lodoy de este modo permiten la determinación de porosidad de laformación . En la correlación entre pozos se puede aplicar elmétodo, dada su característica, de que posibilita una buenadefinición de los contactos entre capas.
La normal larga mide la resistividad intermedia, quepor lo menos en teoría permite calcular la resistividad de la zonainvadida, Ri y la resistividad verdadera de la formación Rt( Telford 1982, Astier 1975).
Sonda lateral . -
Es el primer dispositivo empleado en la historia de latestificación. Durante muchos años era corriente aplicarlo conjun-tamente con la sonda normal. Pocas empresas todavía emplean estemétodo que está en desuso.
El método se denomina también dispositivo de treselectrodos . Los eléctrodos que miden la diferencia de potencialsuelen estar separados por 32". El centro entre las dos está a unadistancia de 18'8" del electrodo de corriente que se encuentra enel sondeo . Esta distancia es el espaciado del dispositivo.
La profundidad lateral de investigación equivaleaproximadamente al espaciado . De las herramientas no focalizadasla sonda lateral tiene la única ventaja de tener una buena penetra-ción lateral . En los registros destaca la asimetría de las curvas,
provocada por la configuración de los eléctrodos . Parecido a los
31
sondeos normales se calcula la resistividad aparente:
Pa=K*AV/I0V : Potencial entre MN.I : Corriente introducida.K : Factor de geometría.
La herramienta fue diseñada para la determinación dela resistividad aparente . Sin embargo el registro de la sondalateral es tan dificil de interpretar que no es una buena alternativapara la determinación de la resistividad Rt de la formación. Lacorrección del efecto del diámetro de la perforación y del espesorde las capas próximas en casi todos los casos, es imprescindible.
4.1.3. Métodos con eléctrodos focalizados . -
A finales de los años 50 se empezó a trabajar conherramientas focalizadas . Las no focalizadas tienen el gravedefecto de que no se puede controlar la dirección del flujo decorriente . En consecuencia , de acuerdo con las leyes de laelectricidad, la corriente toma el trayecto de la mínima resistencia,prefiriendo medios conductivos, como el lodo de perforación o lasformaciónes conductivas. Si el líquido de perforación es demasiadoconductivo (lodo con sales ) o si la formacion tiene una resistividaddemasiado elevada, la corriente se canaliza por el sondeo y nopenetra en la formación.
Generalizando se puede decir , que los dispositivos delas sondas normales ( larga y corta) y la lateral tienen espaciados
demasiados grandes para detectar capas finas y el microlog está
muy influido por el lodo.
Los instrumentos con eléctrodos focalizados superan
32
los siguientes problemas:
- Lodo de perforación de alta conductividad.- Resolución de capas de poco espesor.- Formaciones de alta resistividad.
Los electrodos focalizados controlan el trayecto de lacorriente utilizando eléctrodos auxiliares de corriente, que seencuentran encima y debajo del eléctrodo de corriente primaria.Los electrodos auxiliares ( de guarda ) ajustan la intensidad de sucorriente automáticamente de tal forma , que siempre tienen elmismo potencial . Este dispositivo permite medir silmultaneamentela resisitividad de la zona invadida por el filtrado de lodo Rxo y laresistitivad aparente de la formación Rt.
Guard Log . -
El nombre comercial es Laterolog 3 (LL3 ). La corrientese focaliza dentro de un disco horizontal que entra en la formaciónlateralmente en lugar de desplazarse verticalmente por las paredesdel pozo.
La profundidad de investigación, que es la distanciadonde la corriente pierde su carácter focalizado, es aproximada-mente tres veces la distancia entre los electrodos "guard".
Electrodos puntuales ( Point-Electrode) . -
También se llama Laterolog 7 (LL7). Los discos del
Laterolog 3 son sustituidos por 7 electrodos puntuales . El "rayo"
de la corriente enfocada es más "grueso " que el del Laterolog 3.
Los resultados de ambos son muy parecidos.
33
111
1
1
OR
w
Focusing systemNon•focusinca system
(norma! devi(--P)
Fig. 4.- Diferencia de trayecto de la corriente empleandosondas focalizadas y no focalizadas
34
Spherically Focusing Electrodes (SFL) . -
Este tipo de herramienta focalizada se puede conside-rar como sustituto de la normal corta de las herramientas nofocalizadas de la primera generación. El SFL tiene un conceptodiferente de los Laterologs 3 y 7. En lugar de enfocar el "rayo" decorriente de forma horizontal, los eléctrodos auxiliares estándiseñados en tal manera, que forman un casco esférico alrededordel eléctrodo de corriente.
La ventaja es, que se reducen los efectos de laperforación, no hace falta una corrección de espesor de capaspróximas y la profundidad lateral de investigación es, mayor quela de los metodos no focalizados (Jordan and Campbell 1986).
Dual Focusing Electrode (DLL) . -
Es el desarrollo más avanzado de las herramientas deresistividad . El nombre común es Dual Laterolog (DLL) o DualGuard Log.
Una corriente se envía a la formación desde elelectrodo central de la sonda. Varios electrodos montados simétri-camente a lo largo de la sonda focalizan la corriente
El mismo dispositivo registra los valores de poca
penetración (LLS, Laterolog shallow) y un alcance lateral más
profundo (LLD, Laterolog deep ). Los dos conceptos utilizan los
mismos eléctrodos. Electrónicamente se varía el modo de enfoque
que determina la profundidad de investigación. De este modo se
puede medir simultaneamente la resistividad de la zona de infiltra-
ción Ri y la resistividad aparente, de que se deriva la verdadera
35
resistividad Rt.
Sin duda, el Dual Laterolog ofrece la técnica másrefinada para la medida de resistividad . El alcance lateral deprofundidad es más grande que el del LL3 y LL7. El Dual Laterologtiene con su configuración del LLD buena capacidad de investigarla resistividad aparente en una escala , que incluye formaciones demuy baja hasta muy alta resistividad (40.000 Ohm).
La herramienta tiene características muy favorablespara determinar la verdadera resistividad Rt y al mismo tiempopuede garantizar una relativamente buena resolución vertical( Jordan and Campbell, 1986).
Microlog . -
El microlog se desarrolló para detectar capas de muypoco espesor . Sin embargo el microlog en sus aplicaciónes reales,se ha limitado al estudio de la resistividad del mud cake.
La presencia de mude cake es un indicador cualitativo,de que la formación es permeable . Esta norma hay que aplicarla concuidado, sobre todo porque en general el mud cake no se forma enzonas de porosidad secundaria.
Microlog no focalizado .-
Los electrodos están situados encima de un cojín degoma que está apretado mecánicamente contra la pared del pozo. Laherramienta combina dos mediciones de resistividad.
36
sLATEROLOG 3 LATEROLOG 7
S =30.5 cm ( 12') S = 81.3 cm (32')
DUAL LATEROLOGS
shaltow deep
S=61 cm (24')
s
SPHERICALLYFOCUSED TOOL
3=61 cm ( 241 5=78.2 (30')
electrode O Insulation fl emitted current sheet S apacing 0 = zero potentlal
s
1
W (D ttJ r•
El espaciado corto de 1 " registra la resistividad delmud cake. La profundidad lateral llega a aproximadamente 4 cm. Elespaciado largo mide el conjunto de mud cake y la resisitividad dela formación . La profundidad investigada por el espaciado largo esdel orden de 10 cm.
La herramienta se utiliza en pozo llenos de lodo a basede agua. El dispositivo con el cojín de goma lleva incorporado uncaliper para registrar el diámetro de la perforación.
Microlog focalizado . -
En esta clase existen una serie de herramientas que sedistinguen por el grado de enfoque de la corriente. El Microlatero-log (MLL) es lo menos focalizado , luego el Micro Log que estáenfocado esféricamente (MSFL Mícrosperically Focused Log) y porfin la focalización más efectiva se consigue con una herramientadenominada Log de Proximidad (PL, Proximity Log) .
En el caso de poco enfoque del dispositivo, el registroserá dominado por el efecto del mud cake . Al contrario un enfoqueconcentrado puede en, buenas condiciones de poca ínvasion dellodo , llegar a medir de forma efectiva la resistividad aparente dela formación.
Esta herramienta se utiliza en pozos rellenos de agua
y lodo y mide en la misma operación el estado de la perforaciónmediante un caliper ..
Los micrologs , focalizados o no, registran en primeralinea las características del mud cake. En correlación con otros
métodos permiten la identificación de capas de poco espesor.
38
MICROLOGML
MICROLATEROLO4MLL
PROXIMITY
pad
Detectar zonas porosas será posible con las herra-mientas focalizadas con la condición de que se haya utilizado unlodo suficientemente conductivo. El uso de las sondas no focaliza-das solamente dá información cualitativa sobre la existencia delmud cake . En general, la técnica dá también información sobre elestado de la perforación.
4.1.4. Métodos de Inducción .-
El hecho que originó el desarrollo de herramientas deinducción fue el cambio de métodos de perforación , como laperforación de percusión con aire y con espuma, o el uso de lodosno conductivos . La falta de un elemento conductor como el lodo hizoinútil las clásicas herramientas de resistividad.
Es la única herramienta de resistividad que funcionaen pozos secos . Por supuesto, como todos los métodos eléctricos nose podrá utilizar cuando el sondeo esté entubado con tuberíametálica.
El principio de funcionamiento es el siguiente. Unacorriente alterna de alta frecuencia se hace circular por un sistemade bobinas coaxiales ( bobina emisora). El campo magnético resul-tante provoca en las rocas una corriente secundaria (corrienteFoucault ), que por ser variable en el tiempo dá origen a su propiocampo magnético secundario . Este depende mucho de las caracte-rísticas físicas de la roca. El campo magnético secundario induce
una corriente dentro de la bobina receptora del dispositivo, que se
registra en el log.
El voltaje inducido es proporcional a la conductividad
de la formación, que es la recíproca de la resistividad.
40
Los instrumentos modernos tienen en realidad variostransmisores y receptores para conseguir de una manera parecidaa los Laterologs, una focalización del campo mágnetico. El resulta-do es la medición simultánea, que se efectua con la herramienta deInduccion Dual (DIL, Dual Induction Log), de resistividadesrepresentativos de varios rangos de profundidad.
En el caso de que se utilice la herramienta en pozoscon lodo, los registros incluirán información bastante completasobre el comportamiento eléctrico del medio (Verdier, 1986).
Las curvas se registran como sigue:
Inducción normal: registro de conductividad y su recíproca laresistividad, asociado con el registro de resis-tividad de poca penetración lateral.
Inducción dual: se comparan los registros de la conductividad depoca e intermedia profundidad y de su recíproca,la resistividad, con los valores de resistividadprocedentes del registro convencional de resisti-vidad.
Generalmente la herramienta en la versión focalizada
tiene buenos resultados tanto en la resolución verticál como en laprofundidad laterál de investigación (Schlumberger 1987). Su
aplicación es la determinación de Rt, la resistividad verdadera dela capa a través del registro de la resistividad aparente.
Las condiciones de la perforación tienen notable
influencia aunque pueden ser compensadas en teoría con tablas de
correcciones.
41
AM PLIFIERANO
OSCILLATORHOUSING
nRECEIVERAMPLIFIER
(9
RECEIVERCOIL
GROUNDLOOP)
®_
É
FOUCAULTCURRENT
TRANSMITTEROSCILLATOR
TRANSMITTERCOI L
FORMATION
9!4- BORE HOLE
Fig. 7.- Herramienta de Inducción (Verdíer, 1.986).
42
En segundo lugar los resultados son fiables
solamente en la escala hasta 100 ohms. En capas de alta resistivi-
dad, equivalente a poca conductividad, falla la calibración de los
instrumentos.
4.1.5. Resumen . -
1. Los registros monoeléctrodicos aportan resultados
de carácter cualitativo y su empleo se mantiene porque normalmen-
te se utilizan integrados con otros registros en una misma sonda.
2. Los métodos de inducción se pueden aplicar
solamente en perforaciones con lodos no conductivos y tuberías no
metálicas.
3. Para determinar la verdadera resistividad de
formaciones y la localización de niveles de poco espesor en medios
de baja o intermedia porosidad, únicamente las sondas focalizadas
llevan a resultados aceptables (Laterolog o Guardlog).
5. La invasión de filtrado del lodo se mide apropiada-
mente con microdispositivos de enfoque esférico (MSFL).
6. Las capas finas se pueden definir solamente con
precisión mediante herramientas equipadas con microelectrodos y
dispositivos focalizados (Collier, 1989).
4.2. Métodos radioactivos . -
Algunos átomos de las estructuras cristalinas de los
43
componentes de las rocas emiten radiaciones naturales mientras queotros pueden hacerlo al ser provocados por ciertas formas deenergía. La radiación nuclear puede incluir cualquiera de los tiposde radiación: alpha, beta, gamma o la emisión de neutrones. Laradiación en la forma gamma y de los neutrones tiene una capacidadde penetración considerable.
Los instrumentos de la testificación que registran laradiación se dividen basicamente en tres categorías :
- Instrumentos que registran la radiación gamma natural delos elementos Uranio (U), Torio (Th) y Potasio (K) queforman parte de la matriz de la roca.
- Instrumentos que emplean fuentes artificiales de radiacióngamma para bombardear el medio rocoso.
- Métodos que emplean fuentes de neutrones para iniciarprocesos radioactivos (Telford 1982).
Durante la desintegración nuclear, los nucleosexcitados emiten impulsos de radiación electromagnética, los rayosgamma. De forma simplificada se puede considerar esta radiacióncomo un "exceso" de energía . La capacidad de radiación natural delas formaciones geológicas resulta condicionada por la presencia depequeñas cantidades de U, Th y K40 en las rocas . La radiación deltipo gamma de la serie de desintegración de los elementos uranio ytorio es bastante más intensa que la del potasio. Sin embargo ladiferencia de intensidad se compensa, porque los isotopos delpotasio están mucho más concentrados en las formaciones rocosascomunes. Consecuentamente la radiación media se puede asignar,a partes aproximadamente iguales, a los tres elementos.
Los rayos gamma de K40 son monoenergéticos con una
44
intensidad de 1.46 MeV , mientras que la radiación del Th y U tieneun espectro energético entre 1.7 MeV hasta 2.62 MeV. Paradetectar la radiación de un elemento individual , el detector tieneque ajustar su sensibilidad dentro de un espectro específico deenergía.
En general la emisión radioactiva es elevada en rocasde orígen sedimentario/detrítico y sedimentos metamórficos. Esinferior en las rocas ígneas y metamórficas, con la excepción degranitos con un alto componente de potasio (Militzer 1986).
Un rayo gamma puede interaccionar con el medio enque entre en contacto de varias maneras :
- Transfiriendo toda su energía a un electron del átomo(conversión fotoeléctrica),
- Pierde su energía sucesivamente en la colisión con variosnucleos, transfiriéndola a varios electrones (efectoCompton).
- El rayo gamma desaparece enteramente, convirtiendose enun par positrón-electrón.
Los tres procesos están estrechamente relacionados
con la densidad de electrones en el medio. Como consecuencia los
procesos radioactivos están determinados por el tipo de material
que atraviese el rayo gamma.
La energía de los rayos gamma se estima en el orden
de aproximadamente 1 MeV. Esta energía permite llegar a una
profundidad de investigación de 30 centímetros en medios no
compactos.
45
Otra forma de diagnóstico del medio rocoso es lacaracterística de la interacción de los neutrones con el medio.
Los neutrones rápidos ( Energía > 0.1 MeV) sonfrenados por la colisión con un nucleo en forma elástica o inelásti-ca. En la colisión inelástica el núcleo recibe energía cinética yentra en un estado excitado, emitiedo una radiación gammacaracterística . La manera en que un neutrón pierde su energía enuna colisión depende de la masa del nucleo con el que choca; oexpresado en otra forma : del tipo de material. Sin embargo, elproceso se complica , porque la capacidad de un núcleo paracapturar un neutrón depende también de la velocidad del neutrónal entrar en el medio. El hecho se expresa mediante un valor deprobabilidad de captura (barns).
La mayor pérdida de energía la sufre un neutróncuando choca con un núcleo de masa similar a la suya , por ejemplo,con nucleos de H. En este hecho se basan las posibilidades deempleo de esta radiación como medida indirecta de porosidad. Las
formaciones porosas saturadas de agua presentan una mayorconcentración de atomos de H que las formaciones impermeables yla respuesta frente a la radiación neutrónica es diferente.
4.2.1. Testificación con rayos gamma naturales .-
La testificación de la radioactividad natural sedesarrolló como técnica para perforaciones entubadas en las queno se podían utilizar métodos eléctricos.
La sonda consiste en un detector y un amplificador.
El detector puede ser un contador Geiger o un detector scintilomé-
trico.
46
Hay dos tipos de sondas:
- Las que registran toda la radiación en la próximidad de lasonda.
- Las que discriminan la radiación de cada elemento radioacti-vo (sondas espectrométricas).
En sedimentos recientes , o más general en los mediosno compactos, el registro de la radiación de los rayos gamma reflejael contenido de arcillas. La testificación de rayos gamma en rocasígneas y metamórficas está condicionada por la concentraciónrelativa de componentes félsicos . ( Daniels y Keys 1989).
Las medidas de radiación gamma natural permiten laposibilidad de diferenciar el contenido de arcillas de las formacio-nes y en consecuencia permiten estimar cualitativamente variacio-nes de porosidad y permeabilidad en medios sedimentarios recien-tes.
En combinación con otros registros (investigacionescon trazadores ) es un instrumento de fácil manejo para detectarzonas impermeables.
Es uno de los pocos registros en que el estado del pozono tiene una influencia decisiva , pudiendo efectuarse las medidasen pozos entubados.
4.2.2. Registro Gamma - Gamma .-
Esta herramienta también se denomina como Log de
47
densidad. Tiene interés respecto a nuestros objetivos ya que lasmedidas de densidad de las formaciones están inversamenterelacionadas con la porosidad de las mismas.
En la herramienta está incluida una fuente radioacti-va, que suele ser Cs60 ó Cs137. Un brazo articulado mantiene losdetectores apretados contra la pared con un dispositivo demuelles. El sistema incorpora un dispositivo colimador quegarantiza que se registre sólamente la radiación gamma queefectivamente ha viajado por las formaciones.
Un sistema electrónico evalúa los registros indepen-dientes de dos detectores, para eliminar los efectos del mud cakey de irregularidades del pozo.
Existen dispositivos quedan, mediante transformación
de los valores medidos, información sobre la densidad aparenteconocida con la denominación Densidad de Formación (Ver-dier, 1986).
Los instrumentos de la última generación se basan en
el fenómeno del efecto fotoeléctrico , que calcula el número atómicoZ que permite obtener conclusiones directas sobre la litología de la
formación.
Los materiales carbonatados tienen una densidad entre
2.7-2.85 g/cc, las arcillas entre 1.8-2.2 g/cc, las areniscas se
encuentran de una densidad entre 2.4-2.65 g/cc. Con estos
ejemplos se ven claramente el rango de valores que hay que
discriminar con el método. Sin embargo los registros de testifica-
ción de densidad se consideran como método auxiliar combinado con
otros . Es un registro útil para interpretar variaciones de porosidad
en yacimiento sedimentarios.
48
GAMMA Th URANIUM0 AMCOUNTS If0
GAMMA K Th
0 /M 70
THORIUM0 An CO1WTS Ibo
GAMMA K U Th RATI
» o$.. 0
O ' POTASS IUM0 AMI COUNTS 00
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Fig. 8.- Ejemplo de registro espectral de laradiación gamma natural.
49
La densidad de rocas ígneas y metamórficas es engeneral más alta, variando desde 2.6 g/cc de las andesitas, hasta2.8 g/cc en las rocas de alta metamorfosis. La variación dedensidad dentro de un medio litológico está provocada en generalpor cambios de porosidad o alteraciones de la roca ( Daniels y Keys,1989).
La relación entre densidad medida y porosidad es deltipo D. = D2r (1-$) + D,.>.
siendo :D..- Densidad medida por la sonda.D r . - Densidad de la matriz rocosa.Df . - Densidad del fluido.4> . - Porosidad.
4.2.3. Registro Neutrón - Neutrón.-
La sonda consiste en una fuente de neutrones (Am oBe) y uno o dos detectores ( compensación para mud cake)separados por pocos centímetros . El método está basado en elprincipio de que los neutrones emitidos por una fuente sondifundidos o absorbidos por las rocas y una parte de ellos llegana los detectores.
Los neutrones " rápidos" (1- 5 Mev ) chocan con losnúcleos de los atomos de la roca y pierden energía, según la masarelativa del núcleo que participa en la colisión. Las colisiones connúcleos pesados tienen poco efecto en los neutrones; sin embargo,una colision con un núcleo de masa equivalente ( el núcleo dehidrógeno o los protones), provoca , que los neutrones pierdanrapidamente su energía . Sucesivas colisiones le convierten en unneutrón térmico que corresponde a un nivel energético de 0.1 MeV(Howard, 1989).
50
NEUTRON (cps)0 2700
0
25
50
75
100
125
150
í=- 175
0 200
225
250
275
300
325
350
375
400
425
0
30.5
61
91.5
12.2
E
wa
Fig. 9 .- Registro de densidad y neutrón-neutrón.( Daniels y Keys).
DENSITY (kg/m3)1400 3000
51
La mayoría de detectores están capacitados para lamedida de los neutrones térmicos.
La segunda posibilidad es la detección de la radiacióngamma , que se produce cuando un neutrón térmico es capturadopor un núcleo de determinados elementos ( método neutrón-gamma) .
El primer moderador para neutrones es el atomo dehidrógeno . Por lo tanto , la testificación con el método neutrón-neutrón responde en primer lugar a la presencia de agua en laformación y así es un indicador de porosidad.
La respuesta de esta herramienta da informaciónrespecto del contenido de agua de la formación y por tanto daráuna indicación indirecta sobre la porosidad y permeabilidad de lamisma , asumiendo que la formación esté totalmente saturada.
En rocas compactas , la herramienta da buenosresultados en la detección de fracturación si está relacionada conla existencia de agua. Silicatos hídricos , producto de una altera-
ción química dentro y en la próximidad de fracturas pueden ser lasegunda causa de una anomalía en el registro.
Los problemas surgen con la dificultad de distinguirentre zonas alteradas , fracturadas y la presencia de mineraleshídricos como la biotita . Las dificultades pueden ser resueltas con
la ayuda de " cross-plots", estudios de una serie de pozos en la
misma zona , etc. (Keys,1979 , McCann et al., 1981, Davidson et
al.,1982).
52
4.3. Registro Sónico . -
El método sónico o la herramienta acústica basa sufuncionamiento, en las propiedades elásticas de las formaciones.
El registro de la herramienta da una medida del tiempode tránsito que la onda de propagación de un impulso acústico (lasondas P o de compresión ) necesita para llegar del emisor alreceptor, atravesando por la formación rocosa. El emisor acústicoconsiste en un transductor piezoeléctrico , que convierte la energíaeléctrica en energía vibratoria . La sonda lleva dos receptores quefuncionan en sentido contrario y transforman la energía devibración de la onda acústica en señales eléctricas . El emisor y losdetectores están mecanicamente desconectados entre si, por unasección aislante.
En su trayecto por la roca, la señal acústica generauna serie de ondas de distintas características. Los registros dela testificación convencional se basan en la medida de la velocidadde las ondas P compresionales . La onda P es la primera en llegar alos receptores . La diferencia del tiempo de tránsito de la onda Pentre los dos receptores, se usa para calcular la velocidadcaracterística de la roca . La llegada de la onda P es automáticamen-te registrada por el sistema electrónico que se encuentra en lasuperficie.
Bajo condiciones ideales, puede considerarse el tiempode tránsito como la suma del tiempo que la onda ha pasado dentrode la matriz sólida y el tiempo de viaje dentro de los fluidos querellenan los poros. En consecuencia los registros del método sónicoestán relacionados de forma lineal con el contenido de agua (ofluidos en general ), que es equivalente a la porosidad, suponiendola saturación de la roca.
53
En presencia de fracturación, la onda acústica tienela tendencia de evitar las fracturas y a propagarse por el trayectomás corto hacia el detector. A diferencia de las testificaciones conlos métodos de neutrón - neutrón y gamma - gamma que aportaninformación respecto a lo porosidad total, el método sónico mide deforma preferente la componente primaria o intergranular (Howard1989).
Para cálculos cuantitativos, la formula de Wy1lie deltiempo promedio, relaciona las velocidades con la porosidadteórica :
1/V = 4/Vf + (1-4) /Vm.
siendo :V - Velocidad medida.Vf - Velocidad del fluido.Vm - Velocidad de la matriz.c - porosidad.
Los registros de la velocidad acústica son adecuadospara la diferenciación de litología, la determinación de porosidady en casos determinados para la detección de zonas fracturadas.La velocidad acústica varía entre 1639 m/s en el agua, valoresinferiores a los 3000 m/s en sedimentos poco consolidados y llegaa velocidades superiores a los 6557 m/s en rocas metamórficas eígneas (Daniels y Keys 1989).
En zonas fracturadas el registro sonico tiene seriaslimitaciones como método singular . En comparación con la testifica-ción de densidad (gamma-gamma) o el neutrón-neutrón este
registro identifica de forma cualitativa las zonas fracturadas o de
permeabilidad secundaria.
54
En varias ocasiones el registro sónico fue destacadocomo método idóneo para la detección de fracturas. Sin embargoexisten al respecto algunas matizaciones :
En presencia de fracturas la señal se ve gravementeatenuada con el resultado de que solamente las segundas o tercerasllegadas serán registradas (Serra,1984 ) . En consecuencia ciclosenteros de señales desaparecen del registro . Evaluando este hechode forma positiva se podría considerar como indicio de la presenciade fracturas ( efecto skipping).
En segundo lugar, la interpretación no es muy clarasi la fracturación tiene su origen en cambios litológicos Howard1989 , Telford 1984).
Como método especializado para la detección de la
porosidad de segundo grado, se desarrolló como una técnica
avanzada en la interpretación de la señal acústica el análisis del
"full wave train " ( la señal completa).
Un valor de tipo complementario tienen los registros
acústicos para el apoyo de posteriores estudios sísmicos en los
medios arcillosos . En las formaciones no consolidadas , el regístro
acústico como método aislado es de poco interés , dado que las
velocidades en las arci llas y las arenas son similares y no distin-
guibles.
55
TECNICAS COMPLEMENTARIAS.
1
S. TECNICAS COMPLEMENTARIAS .-
Existe una serie de técnicas que forman partecomplementaria de muchas herramientas clásicas de testificaciónaunque no son directamente consideradas como herramientas parala determinación de la permeabilidad . Sus registros sirven deapoyo a la interpretación de los que evalúan la porosidad o paráme-tros asociados.
5.1. Caliper .. -
Con esta herramienta se miden las variaciones dediámetro de la perforación . Se distingue entre dos tipos : elmecánico y el método acústico.
El primero registra el movimiento lateral de un brazode medición (o varios brazos ) que se mantiene apoyado sobre lapared del sondeo durante el desplazamiento de la sonda. El sistemaconvierte estos desplazamientos en una señal eléctrica. El métodoacústico del caliper trabaja a base del tiempo que necesita una ondoacústica de alta frecuencia para realizar el trayecto emisor-receptor, después de reflejarse en la pared del sondeo.
Los registros de caliper son una herramienta básica y
56
tienen un gran valor dado que la mayoría de las otras técnicasdependen en su calidad del estado del pozo de perforación.
En algunos casos el caliper aporta información sobrela existencia de zonas de fractura. Para ello es preciso que lasfracturas sean "abiertas" o lo suficientamente aumentadas por elproceso de perforación, para que cambien efectivamente el diámetroteórico del sondeo.
5.2. Temperatura. -
El registro de la temperatura presenta una de susmayores utilidades en la detección de zonas de fracturación. Lapresencia de fracturas por las que se produce circulación de aguaprovoca una diminuta variación vértical de la temperatura en losfluidos del pozo. Las pequeñas diferencias medidas son electróni-camente amplificadas en el registro.
Los registros pueden clasificarse según dos tipossegún cuales sean sus características dominantes (Drury et al.1982, Drury 1984). El primero de ellos refleja el caso de que elpozo reciba agua por las fracturas o, en el caso contrario, que seproduzca aporte de agua desde el pozo hacia la formación, a travésde las fracturas.
Estos modelos se representan de forma simplificada en
la Figua 10; con su explicación correspondiente (Howard 1.990).
Los termómetros funcionan en generel de formadiferencial , midiendo el gradiente entre la superficie como punto
de referencia y el entorno en el pozo.
57
TEMPERATURE
Fig. 10.- Respuestas características del log de temperatura frente a varios tipos de fracturas (Ho-ward).
a) Interconezión de zonas permeables.b) Fractura con entrada de agua da el sondeo durante la perfore
ción, pero de baja permeabilidad.c) Fractura de alta permeabilidad.
58
5.3. Medida de fluio ( Microflowmeter) . -
La herramienta estrictamente considerada , es más detipo hidrogeológico que geofísico. Este método permite determinarel flujo puntual frente a cada uno de los niveles permeablesintersectados por el sondeo.
En consecuencia resulta útil en la identificación detramos permeables y también en el estudio de la evolución de lapermeabilidad con el tiempo o después de posibles tratamientos delimpieza o desarrollo de los posos.
Existen dos tipos de microflowmeters:
- De hélice.
- Termal.
El método de hélice detecta y evalua correctamentemovimientos de fluidos con velocidades superiores a los 015 m/min.El "heat pulse meter ", un método termal , es un instrumentobastante más exacto y responde a velocidades de aproximadamente0.1 m/min. La base física del instrumento es el calentamento delagua entre dos puntos definidos dentro de la sonda a través de unaresistencia, que aumenta la temperatura del liquido según suvelocidad de flujo. La aplicación más útil de la herramienta termales el reconocimiento de fracturas de baja permeabilidad que hansido estimuladas en ensayos de bombeo y producen un flujoextremadamente bajo ( Hess,1982) .
Los dos instrumentos están adaptados según su usopara el registro de movimientos verticales o laterales.
59
UPPERTEMPERATUSENSOHIGH
VOLTAGE
LOWERTEMPERATURESENSOR
FLOW SENSOR
Fig. 11.- Esquema del Microflowmeter térmico.
S IGNALCONOITIONER
lCHART
RECORDER
60
La aplicación de estas técnicas en combinación contrazadores resulta especialmente útil en estudios de detalle.
5.4. Susceptibilidad magnética . -
La medición directa de la susceptibilidad magnéticatiene utilidad en la localización y correlación de formaciones y suámbito más específico de actuación son los medios metamórficos ycristalinos.
La susceptibilidad magnética está definida por larelación entre la intensidad de magnetización de un medio y laintensidad del campo magnético aplicado y refleja en qué grado unasustancia puede ser magnetizada . El sensor de la sonda consiste enun núcleo de alta permeabilidad eléctrica rodeado por un solenoideconectado con un puente de Maxwell . Con la presencia de materialferromagnético en la proximidad de la sonda, el campo magnéticocambia, lo que provoca la variación de la corriente eléctrica dentrodel sensor . La corriente es transformada en unidades de suscepti-bilidad magnética ( unidades SI). La sensibilidad del sistema essuficiente para detectar diminutas cantidades de mineralesferromagnéticos.
En las formaciones de origen sedimentario la magnetitaes el mineral más corriente que determina la susceptibilidadmagnética de la formación.
En algunos casos la buena correlación entre losregistros del potencial espontáneo y las medidas de susceptibilidadpone de manifiesto que zonas porosas que han sido colmatadas pordepósitos de minerales de hierro procedentes de las aguas subte-
rráneas.
61
El registro es independiente de la resistividad del lodoy tambíen puede ser realizado en pozos secos. Su penetraciónlateral equivale a la longitud de la bobina ( Telford 1984).
Las cuatro técnicas mencionadas deben considerarsecomo complementarias e incluirse en combinación con otras de tipobásico. Su uso como método auxiliar en muchos casos es recomen-dable y a veces forman parte integrante de algúnas herramientasestandard . En combinación con los métodos de resistivídad,radioactivos y acústicos tienen su mayor aplicación en la corre-lación de los registros y en la explicación de anomalías puntualestales como zonas de fractura.
62
NUEVAS HERRAMIENTAS.
6. NUEVAS HERRAMIENTAS .-
Se trata de técnicas especializadas, que realmente norepresentan una ampliación de la gama en lo que se refiere a losfenómenos físicos en que se basan . Sin embargo la electrónicasofisticada de estos instrumentos, permite el aprovechamiento muymejorado, de la repuesta en función de las propiedades físicas delas rocas. Las herramientas de esta generación se concentran enmétodos acústico-sísmicos y métodos eléctromagnéticos.
Todas las sondas equipadas con alta técnología sondifíciles en su modo de operación y exigen un gran desplieguetécnico. También exigen unas condiciones más estrictas que lasconvencionales en lo que se refiere a características del sondeo.
6.1. Televisor acústico (Acustic televiewer) . -
Las herramientas acústicas convencionales operan confrecuencias comprendidas entre 10-20 KHz.
Los dispositivos ultrasónicos como el "televiewer " tienen surango de operación en la escala de varios cientos de KHz llegando
a la magnitud MHz. A esta frecuencia la longitud de la onda emitida
tiene pocos milímetros, lo que conlleva una variedad notable de
63
BOREHOLE TELEVIEWER
Fig. 12 .- Ejemplo de registro del «televiewer acústico».-
64
posibilidades de medición siendo las más frecuentes los registros
de "imagenes acústicas".
La aplicación de métodos ultrasónicos ofrece caracte-
rísticas muy positivas en relación con el estudio de la permeabili-
dad de las formaciones.
La teoría implica la operación en una frecuencia
crítica, según la permeabilidad de la formación y la viscosidad de
los fluidos . A tal frecuencia es cuando la atenuación de la energía
de la onda acústica es máxima y se produce en el intervalo entre 1
y 100 KHz. El sistema registra el grado de pérdida de las fuerzas
cohesivas entre fluidos y la matriz de la roca ( D. Ell is,1987) .
En ensayos de laboratorio se ha obtenido también
buenos resultados en la determinación del tamaño de los granos de
la matriz rocosa . Utilizando frecuencias superiores a 1 MHz, el
tamaño de los granos es el elemento que controla el mécanismo de
pérdida de energía de la onda acústica.
En su aplicación práctica el televiewer , también
conocido con la abreviación BHTV (bore hole televiewer), se ha
utilizado de forma específica para la identificación de zonas
fracturadas.
El componente principal de la sonda es el emisor
piezoeléctrico que actua simultáneamente como receptor. El
dispositivo opera rotando a elevada velocidad, emitiendo pulsacio-
nes ultrasónicas. La onda emitida se propaga por la solución,
siendo reflejada a la pared del pozo y recibida por el receptor. La
señal es convertida en una imágen de la amplitud de la señal
reflejada o en su tiempo de transito ( transit time). La presentación
final del registro es una proyección planar de la imagen de la pared
65
del sondeo , según varias formas de representación: En pantalla,la grabación con video y copias sobre papel.
La sonda tiene 3.6 m de longitud y se opera con unavance a muy baja velocidad a lo largo del sondeo.
Las paredes limpias producen fuertes reflexiones y semanifiestan como áreas claras en la imagen . Las irregularidadesabsorben la señal y son reproducidos en forma de sombras.
El televisor acústico está considerado como la herra-mienta más fiable para el analisis de fracturas (Keys,1979 , Nelsonet al. , 1982) . Su aspecto más destacable consiste en su capacidadde proporcionar información sobre la localización, dirección,contenido y apertura de las fracturas ( Keys y Sullivan , 1979) . Elconocimiento sobre características del material que rellena lasfracturas es de alto interés para estimar la permeabilidad de lazona fracturada. Bajo condiciones favorables el televisor acústicoresuelve en el caso extremo fisuras del orden de un milímetro(Davidson et al . 1982 ). Mediante las imágenes del registro del"transit time " se llega a diferenciar entre fisuras abiertas ycolmatadas o cerradas.
No caben dudas de que el televisor acústico essuperior a las otras herramientas de testificación si se trata de lainvestigación en medios compactos donde se desea determinar lafracturación . Sin embargo su aplicación está limitada por variasrazones:
- Las operaciones son costosas por la gran cantidad de tiempoque se requiere para la toma de datos y la interpretación delas imágenes.
66
Las condiciones técnicas de la perforación deben serperfectas . La naturaleza del lodo y la infiltración son depoca influencia , aunque las partículas dentro de la soluciónhacen que el registro sea menos enfocado, debido a ladispersión y reflexión que provocan en la señal.
- Las fracturas completamente selladas no se ven en las imágenes.
- Requiere que la sección del sondeo sea circular.
- Como todo registro acústico , el televiewer unicamente puede
ser aplicado en pozos llenos de lodo.
- Los pozos inclinados son muy difíciles de registrar, dado
que la sonda debe estar correctamente centrada.( Howard , 1989) .
La estimación numérica de la permeabilidad de la
formación a partir de las imágenes del televiewer aporta en la
práctica malos resultados. Como explicación se asume, que la
investigación en un entorno limitado del pozo no es representativa
de la red de fracturas del macizo rocoso en su conjunto. En
segundo lugar se considera que la interconexión de las fracturas
condiciona a la permeabilidad más de lo que lo hace el grado de la
apertura de las fracturas individuales (Gale, 1982).
6.2. Microescaner .-
Es un registro de resistividad competitivo, por sus
cualidades , en la investigación de capas compactas y se denomina
67
Formation Microscanner (FMS). Esta herramienta registra laconductividad eléctrica de la formación en su zona inmediatamentepróxima al sondeo. Los electrodos se disponen según esquemassemejantes a los de los métodos focalizados, aunque la informaciónque obtienen es más detallada por la gran densidad de lecturas querealizan. Los datos obtenidos se representan como un registro demicro resistividad según una imágen visual que presenta lasresistividades de las formaciones en variaciones de gris (Laubachet al. 1988).
Según algunos fabricantes, la herramienta tiene sufi-ciente sensibilidad para resolver fisuración en la escala mínima deun milímetro. La separación entre las fracturas se distingue en lasimágenes con una resolución de un centímetro y puede diferenciarentre fracturas abiertas y cerradas.
El instrumento tiene 9.45 m de longitud y un diámetrode 125 mm; dimensiones que limitan su aplicacion a perforacionescon un diámetro mínimo de 160 mm (6.25"). Las operaciones coneste registro son extraordinariamente caras.
En perforaciones con grandes irregularidades de lasparedes, que impidan un buen contacto de los eléctrodos con laformación, los resultados son difíciles de interpretar (Ho-ward,1989).
6.3. Sónico «Full Waveform» . -
El registro sónico convencional mide el tiempo detránsito de las ondas compresionales a través de un intervalo
unitario de la formación.
68
Sin embargo la emisión de una señal acústica en elsondeo provoca tres tipos de ondas fundamentales: de compresión,de cizalla y «tube wave» o stonely. Cada una de ellas y todas enconjunto enriquecen la información y permiten la resolución deaspectos tales como:
- Litología y permeabilidad.
- Identificación de contactos geológicos.
- Análisis de fracturas.
- Determinación de módulos y coeficientes mecánicos.
El sistema es capaz de operar en pozos de pequeñodiámetro ( 1'75' a 2'36) a velocidades de unos 3 m/min. siendo unade las características de las sondas su notable longitud (8-10metros ) al objeto de posibilitar la discriminación entre las ondascompresionales y las de cizalla.
Desde el punto de vista instrumental se trata de unsistema sofisticado capaz de registrar todo el tren de ondas aintervalos de algunos centímetros. Al mismo tiempo es necesariauna notable capacidad de procesado de las señales, tanto para laderivación de parámetros físicos como para su presentación.(Crowder et al. 1.991).
Los registros suelen presentarse en forma de logs dedensidad variable, proporcional a la amplitud de las señales. En
ellos es inmediata la identificación de cambios litológicos y variacio-nes de permeabilidad.
Respecto a este parámetro son la «tube wave» las
69
ondas más representativas. Esta señal es un conjunto de ondas de
baja frecuencia que se transmiten por el fluido a lo largo de lapared del sondeo. Su amplitud varía inversamente con la permeabi-
lidad (Paillet and Wbite , 1.982).
En consecuencia el análisis de amplitud de estas ondas
permite de forma inequívoca la identificación de fracturas permea-
bles en rocas compactas.
Existen diversos ejemplos que establecen de forma
firme la relación entre permeabilidad de la formación y amplitud de
las ondas «tube» (Mathieu, 1.984) , (Pailiet, 1.989) .
La atenuación de la energía de las ondas «tube» se
produce por interacción del fluido entre el pozo y la formación.
El hecho de que las zonas de fractura constituyan un medio para
tal interacción conlleva una acentuación del fenómeno.
Además de esta aplicación específica respecto a
nuestro objetivos, esta técnica es capaz de resolver contactos
litológicos y detectar variaciones de permeabilidad en formaciones
con porosidad intergranular de forma más efectiva que las combi-
naciones de registros clásicos. (Keys, 1.989) . Consecuentemente
es una herramienta aplicable tanto a medios consolidados como no
consolidados.
Por ello consideramos que su utilización futura será
creciente tanto en el ámbito hidrogeológico como en las aplicaciones
de tipo geotécnico. Pese a tratarse de tecnología muy avanzada no
es un registro que pueda catalogarse como muy costoso, lo que ha
de contribuir a su progresiva utilización en las aplicaciones
citadas.
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Fig. 14 .- Ejemplo de registro sónico de onda completaen relación con logs convencionales.
1
72
6.4. Georadar .-
El empleo de las ondas electromagnéticas en formasimilar a las operaciones con métodos sísmicos es uno de los
métodos de más reciente desarrollo para la investigación de lasformaciones rocosas mediante técnicas de testificación geofísica desondeos, aunque aplicado con anterioridad en su variante desuperficie.
Básicamente consiste en enviar a la formación un pulsocorto de corriente de alta frecuencia mediante la antena detransmisión . La energía enviada se refleja en la formación y esdetectada por la antena de recepción , amplificada y registrada enfunción del tiempo. La frecuencia de la señal EM se encuentra enel rango entre 10 - 80 MHz.
Los factores que condicionan la reflexión de la señalelectromagnética son la permeabilidad magnética , la conductividadeléctrica y la constante dieléctrica . En consecuencia los resultadosque se puede obtener con el Georadar dependen de los contrastesde los parámetros anteriores entre la formación y las supuestaszonas anómalas.
En la mayoría de ambitos geológicos es el agua elelemento que representa el mayor contraste en el parámetro demayor iinfluencia ( constante dieléctrica ). Por ello el método ponede relieve de forma acusada la existencia de todos los elementos conpresencia significativa de agua ( fracturas , cavidades, etc).
De modo simplificado se puede decir que la detecciónde fracturas es el objetivo básico del método del georadar en elestudio de medios rocosos compactos.
73
La profundidad de investigación en casos extremos
puede ser superior a 100 m, si bien debe considerarse de algunas
decenas de metros como valor más significativo . En general
depende de la velocidad de la onda electromagnética en el medio y
de la atenuación de la energía enviada. La absorción de esa energíaes una función de la resistividad eléctrica del medio ( Oyo, 1984),de modo que es tanto menor cuanto mayor sea la resistividad. Dichoen otros términos la profundidad investigada es tanto mayor cuantomás resistivo sea el medio rocoso.
Una característica importante del método en su estadoactual es que su respuesta está condicionada por el volumen rocosodel entorno del sondeo, debido al hecho de que la señal parteradiamente de la antena transmisora. Por consiguiente las medidasen un solo sondeo no permiten determinan la dirección y continui-dad de las fracturas.
Para la resolución de estos aspectos es precisa laejecución de registros en un mínimo de tres sondeos próximos y laposterior correlación de los mismos.
La nueva generación de herramientas, a nivelexperimental en el momento actual , pretende obtener informaciónde tipo direccional lo que resolvería el problema comentado.
Con el mismo tipo de sonda se pueden lleva a cabodiversas modalidades de operación :
- Down-hole : La antena de transmisión y de la recepción semueven simultáneamente en el mismo sondeo.
- Cross-hole : La antena de transmisión y de recepciónoperan simultáneamente, o no, en diferentessondeos.
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N0o
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o
o
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Borehole length (m)
Borebole length (m)150
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Radial distan°ce (m) DRIFT
Fig. 15.- Ejemplos de registros del Georadar en sondeos.
75
- Método de trazadores : Se repite las medidas en el sondeodespués de inyectar trazadoressalinos que acentúan el efecto de laszonas permeables.
Desde el punto de vista logístico el método no presentaexigencias específicas ya que las sondas son de pequeñas dimen-siones y el equipo de registro es prácticamente portátil.
76
INTERPRETACION DE LOS DATOS.
7. INTERPRETACION DE LOS DATOS .
Los resultados de los registros de la testificación sepresentan como registros continuos ( analógico ) o como series dedatos puntuales correspondientes a profundidades concretas(digital). La interpretación pretende " descodificar" los registrospara deducir la información detallada sobre la naturaleza litológicay los parámetros físicos de las formaciones rocosas. En ambos casospuede tratarse de una interpretación cuantitativa o de tipocualitativo con estimación de litología, porosidad , permeabilidad,etc, de la formación.
Para la solución de los objetivos de tipo geotécnico ohidrogeológico , en general es imprescindible utilizar una serie deregistros dentro del pozo y efectuar su correlación con toda lainformación disponible. La testificación está limitada en su valor allugar inmediato de la investigación es decir que tiene una validezen un entorno reducido del sondeo. Usualmente y de modo generalse asume que los registros son representativos de un volumenrocoso igual a treinta veces el volumen del sondeo.
Las técnicas individuales aportan respuestas
características frente a determinadas propiedades del medio
rocoso, ( contenido de arcillas , porosidad y contenido de agua,
liotología , etc). Debido al hecho de que cada método está condicio-
nado en su repuesta por determinadas características físicas de la
77
formación , que se reflejan en el registro, es posible acercarse enpasos succesivos a la solución del problema específico a través delos registros geofísicos.
A continuación pretendemos dar una idea general delos procedimientos para la evaluación de los datos obtenidosmediante de la testificación geofísica.
Se puede dividir la interpretación en dos pasos princi-pales :
- La determinación de los parámetros petrofísicos individualmente para cada capa geológica, basados en el reconoci-miento de cambios litológicos que se definan con ayuda delos diferentes parámetros registrados. Según los métodos
aplicados es necesario en general , aplicar una serie decorrecciones , tales como la compensación de las irregulari-dades del diametro del pozo, correcciones para las capas de
pequeño espesor , por contenido de arci llas, etc.
- En la segunda etapa se realiza la comparación de diferentes
registros para contrastar las carácteristicas de la roca,
interpretadas en base a los registros individuales.
En la mayoría de los casos, suponiendo la existencia
de una estratigrafía variada, la determinación detallada de la
naturaleza litológica de las formaciones es un paso necesario para
la determinación de los parámetros petrofísicos.
Las ecuaciones que se aplican para estas determi-
naciones cuantitativas contienen variables empíricas ( por ejemplo
factor de cementación , factor de saturación e. t. c. ) . Los valores
78
empíricos se refieren a clases determinadas de tipos de rocas, los
cuales consecuentemente se deben determinar anteriormente.
En el segundo paso, la evaluación cualitativa, sedefine a veces como método-lito-porosidad (Burke, Schmidt,Campbell , 1969 , Schlumberger 1972, Schón 1983). Este tipo deevalución combina los distintos parámetros de interés en la forma
de un sistema de ecuaciones . Por un lado el acercamiento matemáti-
co exige la validez de cada ecuación individualmente y en segundo
lugar exige la determinación con el conocimiento fiable de algunos
parámetros característicos de la matriz rocosa . Es imprescindible
en todo caso la combinación de métodos de testificación según las
condiciones geológicas de cada caso.
Utilizando los métodos matemáticos hay que tener en
cuenta que los parametros empíricos que son las constantes de las
ecuaciones se refieren siempre a una escala de valores dentro de
una clase litológica . Los valores resultante de la aplicación de las
fórmulas matemáticas tienen su validez con igual probabi lidad en
todo el rango de la escala de cada unidad litológica . En realidad,
sin embargo , los valores experimentales en el campo están distri-
buidos según una función , que depende de factores, como el
exacto contenido de determinados minerales en la roca,influencia
de las capas próximas , temperatura , etc. Estas pequeñas variacio-
nes tienen mucha importancia en formaciones no consolidadas y
sobre todo en capas de poca permeabilidad.
Existen diversos programas de ordenador basadas en
la distribuición de las funciones y su probabilidad según la
litología existente (Teorema de Bayes, Litholog ) ( Fricke y
Weck , 1982).
Si la amplitud de un programa de campo lo permite, la
correlación de sus datos con los métodos de la superficie y otros
79
disciplinas científicas es el tercer y definitivo paso para obtenerconclusiones sobre la extensión lateral de las formaciones y lacontinuidad en la distribución de sus parámetros representativos.
Podría decirse que la testificación geofísica comple-menta los métodos de superficie y ayuda a entender de mejormanera las características de la zona de investigación en tresdimensiones , hecho que se consigue en ciertos casos mediante laelaboración de cross plots (correlación cruzada de parámetrosfísicos) .
La última generación de herramientas integra en elequipo de registro en la superficie los medios para ejecución de lainterpretación automática de los registros . En cualquier caso sedebe considerar está posibilidad como una interpretación prelimi-nar, que no sustituye a la interpretación convencional más
completa de los datos originales.
Esta práctica que es habitual en la prospección de
hidrocarburos no lo es tanto en la testificación hidrogeológica o
geotécnica.
La grabación de los datos en forma digital es habitual
en la testificación hasta el punto de que las sociedades profesiona-
les y las compañías de servicio han llegado a establecer normativas
que permiten la compatibilidad de los registros con la mayoría de
los ordenadores personales.
Existe una amplia gama de software para los procesa-
mientos de datos que corren en los PCs incluyendo la generación
más moderna de los ordenadores portátiles que son aptos para su
uso en el campo . El software que hoy puede considerarse como
standard incluye:
80
- reducción de datos.- facilidades para plotting.- análisis de la litología.- corrección del efecto de la geometría del sondeo.- filtros matemáticos.- análisis de la onda acústica completa.- análisis cuantitativo de la composición mineralógica.
- otros. (Stowell,1988)
81
CRITERIOS PARA ESTABLECIMIENTO DEPROGRAMAS DE TESTIFICACION.
8. CRITERIOS PARA ESTABLECIMIENTO DE PROGRAMAS DETESTIFICACION . -
El estudio de las medios rocosos de baja permeabili-dad es un campo muy reciente en la aplicación de técnicasgeofísicas y concretamente respecto a la testificación desondeos. La aplicación tradicional de estos métodos se orientabajusto en sentido contrario : capas porosas y permeables talescomo acuíferos y yacimientos de gas y petroleo.
La mayoría de las experiencias para la investigaciónde los medios de baja permeabilidad , documentados con infor-mes, se han realizado en Canadá , EEUU y en el norte deEuropa , la R.F.A., Francia y Holanda . Los criterios para elestablecimiento de un programa estandard pueden obtenerse dela recopilación de los informes y estudios de casos prácticosrealizados en el extranjero.
La cantidad de información y el beneficio final quese puede esperar de un programa de testificación dependemucho de las herramientas utilizadas , las condiciones de laperforación , los parámetros geológicos de las formaciones aestudiar la experiencia en la interpretación de los datos y el
conocimientos de las técnologías recientes.
82
La efectividad de un determinado programa detestificación puede valorarse teniendo en cuenta los siguienteselementos (Crowder, 1988):
- Los objetivos del programa y la información deseada.
- Las opciones de técnicas para medios consolidados o detríti-cos, considerando la posibilidad de toma de testigos y elempleo de técnicas complementarias.
- las condiciones en la selección del emplazamiento del sondeoy las posibles condiciones del mismo: estabilidad movimien-tos de fluido dentro del pozo, accesos condiciones tempora-les, etc.
Las características geológicas de cada zona puedenvariar notablemente . En ciertos casos son muy complejas y elloobliga a la obtención de una mayor información para llegar aconclusiones que soporten objetivamente acciones posteriores. Losgastos aumentan rápidamente en el conjunto de un proyecto, si lasdecisiones iniciales están mal tomadas. Por razón de las confi-guraciones técnicas de los métodos e instrumentos no existe unailimitada compatibilidad entre ellos. Cada proyecto tiene carácte-risticas muy determinadas y necesita una correcta selección de losmedios que conviene utilizar.
Un estudio del "Environmental Protection Agency"(EPA) que es responsable para este tipo de proyectos en losEE. UU. , ha evaluado , que en términos generales al menos el 30% delos pozos de investigación están mal emplazados y que un 10% se haconstruido sin tener en cuenta correctamente las condicioneshidrogeológicas de cada zona ( Crowder, 1988).
83
El tiempo de interpretación de los registros sesubestima normalmente en la planificación de los trabajos detestificación de sondeos . Se puede decir como regla aproximada,que una hora de adquisición de datos con métodos de testificacióngeofísica necesita una hora de interpretación.
Un programa completo de testificación conlleva unaserie de beneficios adicionales que a priori no forman parte de losobjetivos iniciales :
- La testificación geofísica implica la recolección de datoscontinuos en contraste con el examen puntual de muestrasen laboratorio.
- Los datos están en general grabados sobre soportes deinformación que en cualquier momento pueden ser reproce-sados y reinterpretados.
- La testificación puede aportar una imagen tridimensional, dede la distribución de parámetros físicos del medio rocoso, encombinación con métodos de superficie si se dispone de unmínimo de perforaciones.
- Existe la posibilidad de estandartizar los registros dentrode diversas etapas de la investigación lo que permite laintervención de varios empresas consultoras simultáneamen-te o sucesivamente.
Como se ha dicho en párrafos anteriores , las técnicasde testificación de sondeos tienen su origen en la industriapetrolífera . Una de las consecuencias de este hecho son laslimitaciones respecto al diámetro de la perforación tal como se opera
84
en aplicaciones a estudios ambientales y la poca profundidad enque se suele investigar, comparado con los sondeos para investi-gación hidrocarburos. Además los pozos de estudios medioambien-tales o hidrogeológicos muchas veces no son lo suficientementeestables como para arriesgar la bajada de sondas , que tienen unalto valor económico . En algunos casos, las condiciones de laperforación sólamente permite hacer una pasada con las sondasgeofísicas . En este caso se debe considerar cuidadosamente lacombinación de los registros a realizar , especialmente cuando serequiere el empleo de sondas que operan con fuentes radioactivas.
En este apartado cabe hacer referencia a un aspectocrítico, cual es la disponibilidad de las herramientas . Algunas delas comentadas son muy sofisticadas y solo las poseen algunascompañías extranjeras. Las posibilidades de su empleo pararegistros en sondeos aislados son muy escasas , no tanto por el altocoste de la operación sino por la dificultad de disponer del equiponecesario en el momento preciso.
La estructura de costes de cualquier programa detestificación viene determinada por los componentes que serelacionan a continuación :
- Puesta en obra y retirada del equipo.
- Tiempo de espera en el sondeo (stand-by) .
- Coste por bajada de sondas.
- Coste por registro.
- Procesado e interpretación.
Cada compañía de testificación tiene a su vez catálogos
85
detallados con precios unitarios para cada uno de los conceptosanteriores, teniendo en cuenta diversos factores adicionales talescomo conjunto de registros a realizar, condiciones del sondeo, tipode procesados e interpretación requeridos, etc.
En todo caso cabe considerar los siguientes tipos decompañías en los que a servicios y costes se refiere.
a)Compañías típicamente petroleras (tales como Schlumberger),caracterizadas por la utilización de medios muy sofisticados, dealto coste, con exigencias importantes en cuanto a diámetro ycondicines del sondeo. Sus precios para algunas de las aplica-ciones hidrogeológicas son muy elevados . Pese a su altatecnología ocurre que en ciertos casos estas herramientas no sonlas más adecuadas para la resolución de objetivos en los ámbitosgeológicos de baja permeabilidad.
b)Compañías que operan en el ámbito minero e hidrogeológico contecnología convencional. En nuestra opinión son las másconvenientes, en términos coste/información, para las aplicacio-nes a que nos referimos en este trabajo. Para optimizar lainformación que estas compañías pueden aportar es precisoactuar con criterios generosos en el establecimiento de losprogramas de testificación.
c)Compañías especialistas en alguna de las técnicas de nuevo
desarrollo tales como el Georadar o el Sónico de onda completa.
El mayor problema que existe respecto a ellas es la disponibili-
dad. Sin embargo su capacidad resolutiva es muy alta y su coste
aceptable.
86
El establecimiento de un programa de trabajo estácondicionado por la disponibilidad de herramientas siendo éste elfactor más crítico ya que las medidas han de realizarse siempre enun intervalo de tiempo muy concreto, al finalizar la perforación.
8.1. Medios sedimentarios no consolidados . -
Aunque la selección de los métodos depende de lascondiciones geológicas particulares de cada zona y de los objetivosespecíficos del proyecto, cabe considerar como objetivos genéricosy métodos a aplicar, los que se indican a continuación.
Los objetivos a resolver pueden ser de los tipos quese indican a continuación, junto con los registros standard quepermiten su resolución.
- Diferenciación litológica.
. Radiación gamma natural.
. Potencial espontáneo.. Resistencia monoelectródica y/o resistividad.
- Estado del pozo y contactos geológicos.
. Caliper.
- Determinación de Porosidad.
Sónico.. Gamma-gamma.. Neutron-neutron.
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- Movimiento de fluidos en el pozo.
. Temperatura.
. Flowmeter.
. Conductividad del lodo.
El empleo de técnicas especiales prácticamente sereducirá en este caso al método sísmico con registro de la ondacompleta. Realizado convenientemente puede en gran medidaresolver la mayoría de los objetivos enunciados.
8.2. Medios consolidados .-
El objetivo en estos casos se encuentra tanto en ladiferenciación litológica como en la determinación o identificaciónde zonas de porosidad secundaria , concretamente zonas defractura.
Entre los métodos aplicables se pueden citar:
- Para la diferenciación litológica.
Gamma natural.Susceptibilidad magnética.Resistividad.
- Para la identificación de las zonas porosas y cuantificaciónde la porosidad.
Gamma-Gamma.
Neutron-neutron.
Sónico.
88
- Para la identificación de zonas fracturadas.
Sónico.Caliper de alta resolución.Gamma-gamma.Resistividad.
- Para apoyo a la interpretación del funcionamiento hidrogeo-lógico del sondeo.
Microflowmeter.Temperatura.Conductividad del lodo.
Aparte de estas técnicas que podrían considerarsecomo convencionales, cabe la posibilidad de empleo de métodosespeciales tales como el televiewer acústico , el microescaner o elsónico de onda completa.
En todo caso insistimos en la idea que la resolución deunos u otros aspectos no puede realizarse de forma individual poraplicación aislada de cualquiera de las técnicas señaladas comoespecíficas . Siempre es necesaria la integración de diversosregistros complementarios.
Los métodos de nuevo desarrollo son bastantesuperiores a los convencionales en ciertos aspectos pero no soncapaces de resolver el problema de forma aislada. Dado el hecho deque la fracturación está controlada por la naturaleza litológica delas rocas , los métodos convencionales que determinan la litología,juegan un papel importante entre las herramientas de testificaciónen medios compactos.
Únicamente el análisis completo de la onda acústica se
89
considera directamente relacionado con la permeabilidad de lasformaciones.
Las técnicas como el flowmeter y el gradiente detemperatura que se mide con instrumentos de alta precisiónaportan información complementaria muy valiosa al respecto. Estánconsiderados como muy útiles en combinación con ensayos debombeo en el pozo , que estimulan el movimiento de los líquidos enlas formaciones de muy baja permeabilidad global.
Queremos llamar la atención sobre un aspecto impor-tante al establecer un programa de testificación o al requerir suejecución a una compañías de servicios.
La utilización de fuentes radiactivas para los registrosgamma-gamma y neutron-neutron conlleva un riesgo de daños a laspersonas o de contaminación del medio rocoso y de sus fluidos. Porello existen regulaciones muy estrictas al respecto ; la vigilancia decuyo cumplimiento compete al Consejo de Seguridad Nuclear .
Es preceptivo que las compañías operadoras dispongande Licencia vigente de Instalación Radiactiva de 2á categoría asícomo de Licencia de Operador y de Supervisor actualizadas(anualmente ). Del incumplimiento de estas normas pueden resultargraves responsabilidades tanto para la empresa operadora comopara el organismo que encargó el servicio , en el caso de que se
produzca algún accidente.
Como síntesis de este capítulo incluimos los dos
cuadros de las páginas siguientes . En ellos se trata de dar una
visión global respecto a las posibilidades de empleo de las herra-
mientas susceptibles de aplicación para el estudio de los medios de
baja permeabilidad.
90
Hemos de insistir en el hecho de que un mismo registro
puede ser de utilidad para la resolución de diversos problemas y
que la efectividad de cada registro depende también del conjunto
de registros complementarios que puedan emplearse para apoyar su
interpretación.
Por ello han de tomarse tales cuadros como una simple
guía orientativa, teniendo en cuenta que el establecimiento de cada
programa de testificación exige tener en cuenta multitud de
factores en cada caso.
91
CUADRO Ns 1RESUMEN DE REGISTROS APLICABLES AL ESTUDIO DE MEDIOS
SEDIMENTARIOS NO CONSOLIDADOS
REGISTROS
o • • • o o o o • • o •GN SP R P N-N Y-7 T C Soc Msc MFM CAL
LITOLOGIA X X X X X X X X
POROSIDAD X X X
CONDICIONES° DEL X X X X
POZO1-W-� FACTORES DE
INTERES X X X XO HIDROGEOLOGICO
OTROS X X X
GN Gamma natural
SP Autopotencial
R Resistencia monoelectródica
p Resistividad
N-N Neutrón-neutrón
7-7 Gamma-gamma
T Temperatura
C Conductividad del lodo
Soc Sónico onda completa .
Msc Microescaner
Mn. Microflowmeter
CAL Caliper
•O
A- En pozos sin entubar- En pozos con o sin tubería
- En pozos llenos de lodo
CUADRO NQ 2RESUMEN DE REGISTROS APLICABLES AL ESTUDIO DE MEDIOS
CONSOLIDADOS (METAMORFICOS Y CRISTALINOS)
REGISTROS
o • • o o a • • • • o o OGN R P N-N 7 -7 S Soc ATv CAL SM MFM T C
LITOLOGIA X X X X
POROSIDAD X X X X
O FRACTURACION X X X X X X X_
X
W11 CONDICIONESm DEL X X XO POZO
FACTORES X X X XHIDROGEOLOGICO
OTROS X X
GN Gamma natural
R Resistencia monoelectródica
p Resistividad
N-N Neutrón-neutrón
7-7 Gamma-gamma
S Sónico
Soc Sónico de onda completa
ATv Acoustic televiewer
CAL Caliper
SM Susceptibilidad magnética
MFm Microflowmeter
T Temperatura
C Conductividad
•O- En pozos sin entubar- En pozos con o sin tubería
- En pozos llenos de lodo
DISPONIBILIDAD Y COSTES.
En el momento actual no existen en España compañíasde testificación de tipo petrolero . Ello contribuye a encarecer aúnmás sus servicios puesto que la movilización habría de realizarse,en su caso, desde el extranjero. Estas compañías exigen además laasunción por parte del cliente de todos los riesgos y costesrelativos a posibles pérdidas o deterioro de las herramientasdurante la testificación.
97
10. TECNICAS GEOFISICAS DE SUPERFICIE .-
La permeabilidad es una de las características básicasde las formaciones rocosas. Definida en función del grado deinterconexión de los espacios porales , es el parámetro quecondiciona la capacidad de circulación de los fluidos a través delsubsuelo.
Su determinación se realiza de modo experimentalmediante ensayos específicos que implican el desplazamiento defluidos.
Desde el punto de vista de los métodos geofísicos desuperficie, no existe ningún parámetro característico directamenterelacionado con la permeabilidad , es decir con el grado de conexiónentre los poros de las formaciones rocosas del subsuelo.
Sin embargo , la permeabilidad es generalmente tanto
más alta cuanto mayor sea la porosidad , asumiendo que exista lanecesaria conexión entre los poros.
A diferencia de la permeabilidad, la porosidad es unparámetro que influencia directamente los valores de otros
parámetros físicos tales como la resistividad eléctrica , Por ello sí
98
resulta factible estudiar variaciones de porosidad en el subsuelo apartir de las medidas de resistividad realizadas en superficie, almenos conceptualmente.
Es conveniente tener en cuenta que la efectividad decualquier técnica geofísica de superficie depende directamentedel contraste en los valores del parámetro que se trate de medir ytambién del rango de profundidades involucrado en las medidas.En consecuencia no se puede establecer a priori una previsiónrespecto al grado de precisión de las determinaciones geofísicaspara un problema concreto y menos cuando se traten de medirvariaciones de pequeño orden de magnitud a través de técnicasindirectas . Este sería el caso de las medidas relativas a la permea-bilidad.
Aunque a nivel teórico cabría considerar que variastécnicas geofísicas de superficie pueden ser capaces de detectarvariaciones en la distribución de porosidad del subsuelo, en lapráctica son las técnicas de prospección mediante resistividades lasque ofrecen las mejores posibilidades objetivas al respecto.
En cualquier caso no es un problema sencillo porquelas medidas de resistividad están afectadas por un considerablenúmero de variables o parámetros físicos además de la porosidad.
Un análisis detallado de la influencia de cada uno deellos puede verse en McNeill 1.980.
Con la denominación genérica de «prospección por
resistividades» se agrupa a un considerable número de métodosgeofísicos con características especificas en cuanto a su capacidad
de penetración, resolución lateral y vertical, condiciones de
aplicación, etc. Este es un aspecto importante en el planteamiento
99
general de este trabajo: La variedad de posibles técnicas a utilizarpara la resolución de objetivos similares.
Al objeto de establecer una cierta sistemática en ladescripción de los métodos aplicables al estudio de los mediosrocosos de baja permeabilidad, cabe diferenciar dos ámbitos deactualización : Medios sedimentarios con predominio de materialesarcillosos en su composición y medios metamórficos o cristalinos.
Las características y problemática de uno y otro sonmuy diferentes. Así en los medios sedimentarios ( cuencas Tercia-rias) la permeabilidad va ligada directamente a la presencia deniveles detríticos; arenas , gravas o conglomerados ; siendo muyimportante al respecto la forma en que tales materiales de distribu-yen en el conjunto de la sección.
En las formaciones metamórficas o cristalinas laporosidad intergranular es prácticamente nula y por tanto tambiénlo es la permeabilidad de tipo primario . Sin embargo la presenciade fracturas, que en muchas ocasiones afectan a este tipo demateriales, hace que la permeabilidad global pueda ser importante,sobre todo cuando tales fracturas son abiertas y están conectadasentre sí.
De acuerdo con este esquema, los objetivos a resolveren uno y otro caso son sensiblemente diferentes entre sí. Enmedios sedimentarios las variaciones de permeabilidad van ligadas
a cambios en la naturaleza litológica de las formaciones mientrasque en medios metamórficos y cristalinos la permeabilidad dependede la existencia de zonas afectadas por fracturación, con indepen-dencia de la escala a que se considere el fenómeno.
100
Este esquema es el que podemos considerar comogeneral aunque sin excluir algunas variantes como puede ser laexistencia de capas con porosidad intergranular englobadas enseries metamórficas.
En todo caso cabe indicar que no existe una metodolo-gía geofísica específica para estudios de las formacines rocosas debaja permeabilidad. Las referencias bibliográficas son muy escasaso inexistentes y por ello la mayor parte de las ideas contenidas eneste trabajo son consideraciones de tipo teórico aunque basadas enexperiencias de aplicaciones geofísicas especiales en el ámbito dela hidrogeología.
101
MEDIOS SEDIMENTARIOS NO CONSOLIDADOS.
11. MEDIOS SEDIMENTARIOS NO CONSOLIDADO .-
De forma específica nos referimos en este apartado alcaso de cuencas Terciarias con predominio de materiales arcillososen su constitución. Estas formaciones son básicamente impermea-bles aunque suelen incluir niveles detríticos caracterizados porpresentar en muchos casos valores elevados de porosidad ypermeabilidad.
Comoquiera que en la mayoría de los casos el espesorindividual de estos niveles es de orden métrico , resulta práctica-mente imposible su detección directa por medio de medidasrealizadas en la superficie. Este hecho es tanto más firme cuantomayor sea el rango de profundidad que interese a los objetivos delestudio.
Por la naturaleza integrante de las medidas deresistividad realizadas con técnicas de superficie , la presencia deniveles detríticos dentro de una matriz arcillosa se manifiestaúnicamente como conjunto cuando tales niveles se agrupan entramos de espesor significativo respecto a la profundidad a que selocalizan.
Así pues el planteamiento de un reconocimientogeofísico que pretenda obtener información relativa a las variacio-
foz
nes de permeabilidad en un medio geológico del tipo al que nosvenimos refiriendo no se debe orientar a la resolución de aspectospuntuales sino a la determinación de cambios significativos enámbitos de tipo regional.
En este esquema se está asumiendo implícitamente ladependencia dominante de la resistividad respecto a la naturalezalitológica de las capas del subsuelo . Se considera que las formacio-nes arcillosas tengan un comportamiento acusadamente conductory que los niveles detríticos sean tanto más resistivos cuando mayorsea su grado de limpieza . Tal hipótesis no deja de ser una símplífi-cación cuya validez dependerá de cada caso en particular.
Conviene , en consecuencia tener en cuenta al conjunto de factoresque condicionan la resistividad del subsuelo ( McNeill. 1.980).
La mayoría de los constituyentes minerales de suelosy rocas son eléctricamente muy resistivos , excepto en algunoscasos en que su carácter conductor es dominante ( sulfurosmetálicos , grafito, magnetita , etc). En nuestras consideracionesde tipo general asumimos que no estaría presente este tipo decomponentes.
En general la conduccción eléctrica en los materialesdel subsuelo es electrolítica y se produce a través de los fluidosque rellenan los espacios porales. Por tanto viene determinada porlos siguientes factores :
- Naturaleza de la matriz rocosa.
- Porosidad. Tamafío y forma de los poros así como tipo deinterconexiones existentes entre ellos.
- Grado de saturación de los espacios porales por fluidos(agua principalmente) que posibiliten la conducción de la
103
corriente eléctrica.
- Concentración de electrólitos disueltos en los fluidos querellenan los poros.
- Temperatura y estado de la fase fluida.
El trabajo de referencia realiza una descripciónpormenorizada de la forma en que manifiesta su influencia cada unode los factores anteriores . A efectos prácticos , en lo que afecta anuestros objetivos , podemos simplificar las conclusiones derivadasdel trabajo citado.
Para la mayoría de las aplicaciones convencionales sepuede asumir que la zona de estudio se localiza a suficienteprofundidad como para que exista saturación de los espaciosporales.
También se considera que exista conexión suficienteentre los poros para que la conducción de la corriente se realicesin limitaciones.
De mayor trascendencia en la hipótesis relativa a lasalinidad de las disoluciones en el subsuelo , por la acusadadependencia existente entre salinidad y resistividad ( o conductivi-dad). Esta dependencia la cuantifica McNeill (1990 ) en 1 mmho/mpor cada incremento de 25 ppm de sólidos disueltos.
En consecuencia en la valoración de las medidas deresistividad aparente desde el punto de vista de nuestros objeti-vos, es preciso tener muy en cuenta cualquier información relativaa las posibles variaciones de salinidad en los niveles permeables de
la sección.
104
En los estudios geofísicos relativos a la detección deposibles variaciones de permeabilidad en medios sedimentarios noconsolidados, ha de tenerse en cuenta que el objetivo no es tantola detección de capas individualizadas sino la determinación decambios significativos en la distribución de resistividades de lasección geológica ; bien sea según la vertical de cada punto demedida o más comúnmente en su distribución horizontal.
Se pretende que tales variaciones sean interpretablesen términos litológicos, significativos de posibles cambios deporosidad y/o permeabilidad.
11.1. Metodología geofísica aplicable . -
El problema planteado puede enunciarse de formasimplificada en los siguientes términos : Se trata de identificarcambios de resistividad en el subsuelo en rangos de profundidadvariables entre algunas decenas y varios centenares de metros.Estos cambios de resistividad serán en general de reducido ordende magnitud y se determinarán al comparar medidas puntualesefectuadas en diferentes localizaciones. Los resultados seráninterpretables en términos fundamentalmente litológicos , bajo laóptica de las hipótesis simplificadoras establecidas en los epígrafes
anteriores.
La resolución de estos objetivos puede abordarse enprincipio mediante cualquiera de las variantes de Sondeo Eléctricopuesto que todas ellas son capaces de determinar la distribución deresistividad del subsuelo en la vertical del punto de medida.
Sin embargo cada una de ellas presenta particularida-
des relativas a su capacidad resolutiva, profundidad de investiga-
ción, focalización , condícionantes logísticos, etc. En función de
105
estas características y las del modelo geológico a estudiar habrá deseleccionarse la modalidad de operación más conveniente.
A continuación hacemos una breve resefla de lascaracterísticas más relevantes, respecto a nuestros objetivos, decada una de las variantes de Sondeos Eléctricos susceptibles deempleo.
11.1.1 . Sondeo Eléctrico Vertical (SEV) . -
Constituye el método clásico de estudio de la distribu-ción de resistividad del subsuelo en la vertical del punto demedida.
Sus condiciones teóricas de aplicación exigen laexistencia de contrastes de resistividad entre capas horizontalescuya extensión lateral sea infinita respecto a la apertura deldispositivo de medida.
Por tratarse de un método de uso extendido durantedécadas y popular para la mayoría de los técnicos del ámbitohidrogeológico , omitimos entrar en la descripción de su operativa.
Tales condiciones no se cumplen en presencia decambios laterales de facies y ello constituye un handicap en laposible aplicación del método en nuestro caso.
De modo genérico puede decirse que las medidas
obtenidas mediante SEV engloban el efecto de un considerablevolumen rocoso, pese a que se asignen puntualmente a la vertical
del centro del dispositivo de medida. El volumen rocoso que afecta
106
a las determinaciones es tanto mayor cuanto mayor sea la separa-ción entre electrodos de emisión, llegando ésta a alcanzar algunoskilómetros cuando la investigación requiere algunos centenares demetros de profundidad.
Este carácter poco focalizado de las medidas de losSEV constituye una limitación sustancial en su posible utilidadrespecto a nuestros objetivos.
Unicamente sobre modelos geológicos sencillos, sincambios laterales de resistividad, homogéneos en las condicionessuperficiales y cuando la profundidad a investigar sea como máximode algunas decenas de metros ; puede considerarse el empleo delmétodo de los SEV para los objetivos de nuestro caso.
Otro aspecto digno de comentario es el hecho de quelas lecturas de diferencia de potencial en medios conductores, talescomo cuencas Terciarias, son muy débiles cuando la distancia entreelectrodos de emisión supera algunos centenares de metros. Porello la relación señal/ruido es pobre aún cuando se utilicenregistradores o se sumen varios pulsos de diferente polaridad.
Adicionalmente, para estudios relativos a algunoscentenares de metros de profundidad, el método de SEV presentaotra característica de tipo logístico que constituye una limitaciónimportante a sus posibilidades de empleo . Se trata de la necesidadde abrir el dispositivo de medida a distancias comparativamente
muy grandes . El tendido de cables en línea recta posicionandoelectrodos en localizaciones concretas resulta problemático oimposible en muchos casos por el cruce de caminos, lineas férreas,paso de fincas, etc.
107
En medios geológicos relativamente conductores; como
es el caso que consideramos; la apertura necesaria entre los
electrodos de emisión del dispositivo de medida es comparativamen-
te superior a la necesaria para estudiar una profundidad semejante
cuando el objetivo tiene un carácter resistivo. Con ello el problema
del tendido de cables del dispositivo de medida se agrava de forma
sustancial.
Podemos concluir sintetizando los comentarios
anteriores en los puntos siguientes :
a)
b)
c)
El método de SEV es adecuado para estudios a profundidades
someras (máximo 100 metros), siempre que el modelo geológico
no conlleve cambios laterales de resistividad.
Sus determinaciones son muy poco focalizadas y por ello
puede falsear su representatividad cuando se asignan a la
vertical de un punto.
Desde el punto de vista logístico, su aplicación puede ser muy
problemática si se requiere investigar a algunos centenares
de metros de profundidad.
11.1.2. Sondeos Magnetotelúricos . -
El método de los sondeos MT es una técnica electro-
magnética destinada a la investigación de estructuras profundas,
utilizando las medidas de las componentes ortogonales del campo EM
108
natural, incidente horizontalmente en la superficie terrestre.Egbert et al. 1.986.
Las componentes eléctrica (E) y magnética (H) delcampo EM natural se caracterizan por englobar un amplio espectrode frecuencias en el rango de 1 a 0'0001 Hz y se relacionan entresí mediante las leyes fundamentales del electromagnetismo (Ampe-re, Faraday y Maxwell). Vozoff. K. 1.972.
La relación fundamental a efectos prospectivos es lafórmula de Cagniard : p, (T) = 012 T ¡E/HP, que permite la determi-nación de un valor de resistividad aparente para cada frecuencia.
Si los campos E y H se miden a varias frecuencias laexpresión anterior permite obtener una curva p,= f (T) que no esotra cosa que un Sondeo Eléctrico ya que la profundidad involucra-da en las medidas es inversamente proporcional a la frecuencia.
Este método requiere la existencia de contrastessignificativos de resistividad y es capaz de ofrecer resultados muyprecisos en presencia de estructuras 2D y 3D, es decir cuando ladistribución de resistividad varía según tres direcciones ortogona-les y no solo cuando lo hace según la vertical del punto de medida.
Su aplicación clásica es el estudio de la posición ymorfología de basamentos rocosos a profundidades de algunoskilómetros.
Las posibilidades de su empleo en el estudio de laproblemática contemplada en nuestro caso son mínimas , inclusooperando en la modalidad AUDIO-MT. En este caso el rango de
109
frecuencias en que se efectúan las lecturas varia entre 1 y 900 Hzaproximadamente . Teóricamente esta opción posibilita el estudiocon cierto detalle desde superficie hasta algunos centenares demetros de profundidad, aunque en todo caso sus determinacionesno tienen carácter focalizado.
Sin embargo el espectro EM natural es relativamentepobre en esta banda de frecuencias y por ello sus lecturas resultanproblemáticas.
Desde el punto de vista logístico es un método de fácilimplantación , lo que permite su aplicación en zonas de difícil accesoo cuando el espacio disponible es muy reducido . La medida delcampo magnético se realiza , en el caso más simple , mediante unabobina enterrada en posición vertical.
Por su parte el campo eléctrico se mide mediante dospares de electrodos situados según direcciones ortogonales sobreel terreno y con una distancia del orden de 20 a 25 metros entreelectrodos.
El hecho de que la seftal no sea de tipo controladoconstituye un factor limitativo que exige la obtención de datos a lolargo de series temporales relativamente largas. Ello encarece la
toma de datos de forma inevitable.
De modo general cabe catalogar como inadecuado almétodo de los sondeo Magnenotelúricos para la resolución de los
objetivos que se plantean en el caso que venimos considerando.
110
11.1.2.1. Sondeos MT de fuente controlada . - ( CSAMT).
Constituyen una modificación de los sondeos Magneto-telúricos para las medidas de las variaciones de resistividad delsubsuelo combinando una gran capacidad de penetración y unaelevada resolución lateral.
Este método fue desarrollado en 1.975 por M. Golds-tein (Goldstein and Strangway 1.975) y puesto en el mercado enforma comercial en 1.978 por Zonge Engineering and Research(Zonge et al, 1.980 y Zonge and Hughes, 1.990.).
El método CSAMT mide los componentes de un campoEM establecido en la superficie del terreno mediante un bipolo degran longitud ( 1-2 Km ) conectado al mismo a través de electrodosespeciales . Por este dipolo se hace circular una corriente de 50Amp. en forma de onda cuadrada y frecuencia variable que secontrola mediante un equipo transmisor . La frecuencia de la sefiales el factor condicionante de la profundidad investigada: A mayorfrecuencia corresponde menor penetración.
Las medidas propiamente dichas se llevan a cabo enzonas alejadas entre 5 y 10 Km del bipolo transmisor, donde elcampo primario se aproxima o puede asimilarse a una onda plana.
El esquema general de operación con el método CSMATes el que se indica en la Figura 16. El mismo esquema es válido paralos sondeos MT aunque sin el bipolo emisor.
El campo eléctrico E se mide como un voltaje entre dos
electrodos situados relativamente próximos entre sí , mientras que
el campo H se mide como un voltaje a través de una bobina de alta
111
TronsmittingDipole
ElectricField Dipole Magnetic Field
(E x) Antenna(Hy)
EX
Hy
FIG.16 ESQUEMA DE SITUACION DEL METODO "CSAMT"
ganancia. Ambas componentes se miden según direcciones ortogo-nales entre sí y la relación entre sus amplitudes permite el calculode la resistividad de Cagniard mediante la expresión:
P.= 1/5f 1 E/HI 2l ohm. m.
Por diferencia entre sus fases se determina el valor decp= <p, - KPH (miliradiaciones).
Los valores de la diferencia de fase junto con los deresistividad permiten la interpretación de la distribución deresistividad real del subsuelo.
La profundidad representativa de los datos CSAMTestá relacionada con la frecuencia de la seftal y con la resistividadde Cagníard mediante la fórmula
D= 356 Vpg /f (en metros).
Puesto que normalmente la operación se efectúa en elrango de 0.125 Hz a 8190 Hz es factible alcanzar profundidades dehasta 1-2 Km.
Una de las características más destacables de estatécnica es su capacidad de resolución lateral que es controlada porla longitud del dipolo receptor del campo eléctrico E y por ladistancia entre estaciones de medida. Como regla general alrespecto se asume que la dimensión de tal dipolo debe ser igual ala mitad de la dimensión del accidente mínimo a detectar. Laestimación de profundidades mediante está técnica se realiza conun error medio del orden de ±10%.
113
No existen experiencias publicadas respecto a suaplicación en la problemática a que se refiere este Informe. Desdeel punto de vista teórico cabe considerar que pueda aportar buenosresultados , si bien su coste es elevado en términos relativos.
11.1.3. Sondeos Electromagnéticos . -
Es relativamente difícil establecer clasificaciones delos métodos EM porque existen diversos criterios por los quepueden realizarse . Sin entrar en la valoración de unos u otros ypese a que metodológicamente pueda ser incorrecto , nos referimosen este caso como métodos EM a aquellos en que existe una sefíalcontrolada ( con excepción del CSAMT ). En todos ellos se inducencorriente de Eddy en el subsuelo mediante un campo magnéticoprimario aplicado a un bucle o a un dipolo transmisor situado en lasuperficie . La intensidad de tales corrientes es una función de laconductividad del subsuelo y los valores medidos en superficieestán influenciados por la resistividad de todas las capas situadasdentro de la profundidad efectiva de exploración del método encuestión.
La descripción detallada de los fundamentos de losdiversos métodos puede verse en Hoekstra and Blohm . 1.990 y
Mills et at , 1.988. Haremos en todo caso una resefla de tipo
práctico de las dos variantes prospectivas más operativas respecto
a nuestros objetivos.
11.1.3.1. Dominio de Frecuencias .-
De modo general puede citarse como una característica
común de esta variante prospectiva , su limitada capacidad de
penetración . Su ámbito de aplicación se reduce a algunas decenas
de metros de profundidad.
114
Sus fundamentos se explican en la Figura 17: A travésde una bobina situada en la superficie del terreno se hace circularuna corriente alterna. El campo magnético asociado a la mismainduce una débil corriente en el subsuelo . Por ser una corrientevariable en el tiempo origina a su vez un campo magnético secunda-rio (H.) que se puede medir , junto con el campo primario (Hp),mediante una bobina receptora (Rx), McNeill, 1.980.
Este campo magnético secundario es una funcióncompleja del espaciado entre las bobinas transmisora (T.) yreceptora ( R.), de la frecuencia de la corriente , de la conductivi-dad del subsuelo , etc. Bajo ciertas condiciones , definidas comooperación en la modalidad «Low Induction numbers» , el campomagnético es una función sencilla de las anteriores variables y sepuede establecer que :
H./H, �(iw}io aS2 )/4, siendo:
H. . - campo magnético secundario.Hp . - campo magnético primario.w .- 2nf
uo . - permeabilidad del vacío.a .- conductividad del subsuelo ( mho/m).s.- espaciado entre bobinas.
Realizando lecturas en el mismo punto para diferentesespaciados entre bobinas y variando la orientación de las mismas(coplanares horizontales y verticales) el rango de profundidadinvestigada varia. De este modo se obtienen series de lecturas quemanifiestan la evolución de la conductividad en función de laprofundidad y que son interpretables en términos de capas perosiempre para modelos sencillos (dos o tres capas como máximo).
Sin embargo la utilización más habitual de esta técnicaes la medida de perfiles de conductividad a diferentes rangos de
115
FIG. 17- FUNDAMENTOS DEL METODO EM DE DOMINIO DE FRECUENCIA
profundidad. Teóricamente ello posibilita la detección rápida yefectiva de cambios laterales de conductividad, interpretables enlos términos que interesan a este Proyecto.
La toma de datos es rápida y sencilla dado que loscondicionantes logísticos del método son mínimos . Sin embargoexige ciertas precauciones fundamentales en lo que se refiere a laorientación de las bobinas . La exigencia de que se dispongancoplanares es crítica cuando se sitúan en posición horizontal ymenos importante al operar con bobinas verticales . Cuando no secumplen las condiciones de coplanaridad las lecturas pueden venirafectadas por errores significativos.
En gran medida puede considerarse a este método comoel ideal para los objetivos de este estudio , aunque limitado a unaprofundidad máxima del orden de 50 metros.
Complementariamente , la sencillez de operación yprocesado de los datos contribuyen a que sea un método que puedecatalogarse como muy atractivo en términos coste/información.
11.1.3.2. Sondeos Electromagnéticos en el Dominio deTiempos .- ( SEDT).
La teoría detallada de este método puede verse en
Granda et al, 1.987 y Fitterman et al , 1.988 entre otros.
A través de un bucle de cable situado en la superficie
del terreno se hace circular un pulso de corriente muy intenso que
se interrumpe bruscamente . Tal interrupción brusca origina un
campo magnético variable en el tiempo que induce en el subsuelo
una corriente de difusión. Tal corriente tiende a oponerse al corte
117
de corriente de la espira transmisora y por ser variable en eltiempo , induce a su vez un campo magnético secundario que puedeexpresarse matemáticamente como una función exponencial de signonegativo.
Las corrientes de difusión se expanden lateralmentey hacia abajo dentro del terreno, de modo que los valores def. e. m. del campo magnético secundario (transitorio) medidos entiempos crecientes , están condicionados por los materiales situadosa rangos crecientes de profundidad.
El muestreo o determinación de valores de f. e. m. delcampo magnético secundario se realiza según una serie de ventanasde tiempos distribuidas en el intervalo de algunas decenas demilisegundos , después del corte del pulso de corriente en el bucletransmisor . El proceso se repite un número considerable de vecesen cada toma de datos al objeto de incrementar la fiabilidad de losmismos.
Existen diversas modalidades de medida , si bien lasmás comunes en lo que se refiere a disposición de los elementosactivos son : ( Ver Figura 18).
a) Bucles coincidentes . La misma espira transmisora actúacomo receptora cuando se ha interrumpido el pulso decorriente.
b) Bobina central. La bobina receptora , de reducidasdimensiones y un número muy elevado de espiras seposiciona en el centro del bucle transmisor y es indepen-diente del mismo.
118
a) BUCLES COINCIDENTES
b) RECEPTOR EN EL CENTRO DELBUCLE EMISOR
Bucle Tx
O-ffR,
Bobina / / c) DISPOSITIVO OFFSET
FIG.18 - DISPOSITIVOS PARA EJECUCION DE SEDT
c) Dispositivo offset . La bobina receptora se localiza fuera delbucle transmisor, en cualqueir posición.
La segunda modalidad es más ventajosa que las otrasy por ello la más utilizada.
A partir del valor de f. e . m. correspondiente a cadaventana de tiempo , se calcula un valor de resistividad aparente demodo que en cada punto de medida se obtiene una serie de valoresP. = f (t), es decir una curva de la variación de la resistividadaparente en función de t o lo que es lo mismo , en función de laprofundidad . Esta curva es interpretable en términos de capascaracterizadas por su espesor y resistividad.
La profundidad investigada por este método depende;haciendo abstracción del modelo geológico involucrado en lasmedidas ; del momento magnético aplicado al bucle transmisor.(Producto del área del bucle por la intensidad de los pulsos decorriente y por el número de espiras ). Siendo el factor dominanteel área del bucle , la forma más fácil de incrementar el momentomagnético es aumentar las dimensiones del bucle.
Esta dependencia entre tamafto de bucle y profundidadinvestigada es similar a la existente en el caso de los SEV enfunción de la apertura máxima entre electrodos de emisión AS.
Las condiciones teóricas de aplicación del método de losSEDT son similares a las correspondientes a los SEV en lo que serefiere a horizontalidad de las capas, contrastes de resistividadentre ellas , extensión lateral, etc. Sin embargo la naturaleza delfenómeno en que se basan los SEDT hace que sus medidas sean másfocalizadas que las de los SEV. Ello significa una menor influencia
120
de efectos laterales y por tanto una menor distorsión de los valoresde resistividad.
Esta características constituye una ventaja fundamen-tal de los SEDT respecto a los SEV y hace posible su aplicación encondiciones límite en que no es factible el empleo de los últimos.
Otra característica importante, respecto a nuestroobjetivos, es que los límites de aplicación del principio de equiva-lencia son más restringidos para los SEDT que para los SEV. Porello su capacidad resolutiva es mayor.
La duración del corte de los pulsos de corriente en elbucle transmisor /T/O time) es el factor que condiciona la resolu-ción de los niveles más superficiales en la sección geoeléctrica.
Puesto que las medidas del campo secundario se iniciandespués del corte de los pulsos de corriente, cuanto más tarde serealicen, a más profundidad se localiza el máximo de las corrientesde difusión asociadas y por tanto mayor es la información perdidarespecto a los niveles más superficiales.
La forma de evitar o minimizar tal problema es lareducción del tiempo de corte y para ello existe una doble vía:Mejoras instrumentales o reducción del tamaño del bucle transmi-sor. Esta última opción conlleva una reducción en el momentomagnético aplicado y por tanto en la profundidad investigada.
Por todo lo anterior, en los casos en que se requierealcanzar cierta profundidad y al mismo tiempo resolver fielmentelas primeras capas, es habitual la ejecución de dos SEDT condiferentes tamaños de bucle en el mismo punto.
121
Finalmente en lo que respecta a los aspectos logísticosdel método destaca su relativa sencillez ya que la ejecución de unSEDT no requiere más allá de 5-10 minutos, más el tiempo de tendi-do del bucle transmisor.
Habitualmente se utilizan bucles de dimensionesvariables entre 100x100 m y 400x400 m, dependiendo de la profun-didad a investigar . La regla general respecto al tamaño del buclees que su lado sea igual a la mitad de la profundidad máxima aestudiar.
La comparación con los SEV también resulta ventajosaen este aspecto , por la mayor facilidad operativa y mayoresrendimientos que pueden obtenerse en campo para alcanzarprofundidades semejantes.
El método de SEDT opera mejor cuando el objetivo esun conductor que cuando tiene carácter resistivo. Ello se debe ala rápida extinción del campo magnético secundario en mediosresistivos y por tanto el escaso número de canales válidos quepueden medirse.
Dado el comportamiento fundamentalmente conductorde los materiales arcilloso-detritico que constituyen las cuencasTerciarias, la aplicación del método de SEDT en ellas ofrece lasmejores posibilidades en cuanto a penetración y resolución.
Consideramos pues , que el método de SEDT es el queofrece características más ventajosas para los objetivos generalescontemplados en este estudio, cuando se trate de investigar aprofundidades en el rango de más de 50 metros y menos de 700 m.
122
En cuanto a la capacidad del método para poner demanifiesto pequeñas variaciones de resistividad, interpretables entérminos de cambios en la relación arcilla/arena podemos remitirnosa la experiencia reciente del estudio de la Formación «San Pedro»en la Cuenca del Duero.
Este trabajo ha permitido la definición coherente dezonas de predominio arcilloso que pasan gradualmente a ámbitoscon abundancia de materiales detríticos pese a que las diferenciasde resistividad son relativamente reducidas.
A la escala regional en que el estudio se ha realizado,los resultados obtenidos pueden considerarse como muy satisfacto-rios puesto que además han podido contrastarse mediante el sondeo«SASAMON».
Como ejemplo de tipo de resultados obtenido, incluimosalgunas curvas de resistividad, características de diferentesmodelos litológicos de (Figura 19) de la zona.
Completamos tal información con la copia de parte deuno de los perfiles geoeléctricos obtenidos al correlacionar losresultados de la interpretación cuantitativa de los SEDT(Figura 20).
Por las características generales del modelo sedimenta-rio de las cuencas Terciarias, la interpretación cuantitativa de losSEDT debe tomarse en términos orientativos. Es más correctoconsiderar la presencia de zonas de transición entre términoslitológicos que cambios netos con definición de capas. Así pues nodeben tomarse en sentido estricto los contactos entre capas ymenos aún cuando la diferencia entre los valores de resistividadque las definen es muy reducida en su orden de magnitud.
123
A) ZONA PREDOMINANTEMENTE AKCIILOS A
SPP1-211
SPP•I - -1C1
o'. J0 _0' ti. 1 1Q A2 .PI 0. 1 16' �]�
1 z
21)
T IME - r.c.
C ) ZONA DE PREDOMINIO DETRITICO
o.01 1]. 1
8) ZONA INTERMEDIA
oq
U.A r
C 1i a
SPF1 -
T1Me -.oc'
D) COMPARACION CONJUNTA DE LOS TRES MODELOS
SPP 1 - 21
h.1
TIME
FIG.19 - EJEMPLO DE SEDT EN MEDIOS SEDIMENTARIOS NO CONSOLIDADOS
OG1:A (SEGUPi EPLh1 1
RICO
SE Cabl�l.111
H. IIIOO.t00ESCAl4 Y I�Y7000
-LEYENDA OEOLCr$CA
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FIG20- EJEMPLO DE PERFIL GEOELEECTRICO OBTENIDO MEDIANTE SEDT
1
LEYENDA
�- - - smt r 400.400.77-1l0*orNO. m0
n rY4imol6 Mifo'IOI.�.,_._1.1..1
Y M
DISttlWttOlo M1/M•MDNr lw.
Y0."IEt'C D! EStl1O0.' 7EOLOIiKL' A ESC AL A 1 50 N-'..AS MOJAS Ni 13 3 165.16 167.101.190.200 .335 J12 1144 345.313 Y 374 Y ESTUD I OS COMPI EMCNr4Q105
11.1.3.3. Secciones continuas de resistividad . -
Esta técnica es una variante de los SEDT convenciona-les desarrollada por LAMONTAGNE GEOPHYSICS con la denomina-ción «Condutivity Depth Imaging».
A pesar de tratarse de una técnica EM de dominio detiempos presenta una característica sustancial respecto a la delSEDT. La corriente en el bucle transmisor es de tipo triangular ylas lecturas se realizan en presencia del campo primario (stepresponse), McNae, J et al (1985).
A diferencia de los SEDT que producen información 1D
de la distribución de resistividades del subsuelo, el método CDI
aporta información 2D que se refleja en forma de secciones deresistividad , semejantes en su aspecto general a las seccionessísmicas.
Para ello el dispositivo de trabajo es el que seesquematiza en la Figura 21. Se utiliza un bucle transmisorsemejante al de los SEDT y con unas dimensiones de 400x400 metroscomo mínimo , aunque puede variar en función de la profundidad ainvestigar.
La toma de datos se realiza normalmente a intervalos
de 50-100 metros, a lo largo de uno de los ejes del bucle y se
prolonga por fuera del mismo a ambos lados y a una distancia igual
a la longitud del lado del mismo.
A continuación se traslada el bucle a una posición
adyacente , es decir conservando un lado común con la primera
situación y se repiten las lecturas de igual forma. De este modo en
126
Cobertura bucle 2f --- Cobertura bucle 1
Cobertura bucle 3Cobertura bucle 4
Cobertura bucle 5-
bucle 1 bucle 2 bucle 3 bucle 4 bucle 5
o 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 o 0 0 oPuntos de medida
{
o o
w W tLJ W WO O O O Olo v7r- C u7 U-)
ldentificacion de estaciones
FIG. 21- ESQUEMA DE OPERACION DEL METODO C D I
cada punto se toman tres lecturas diferentes correspondientes atres posiciones distintas del bucle transmisor. Ello posibilita unamayor resolución de las variaciones laterales de resistividad, juntocon la capacidad de investigar hasta más de 1 Km de profundidad.
La operativa descrita implica cierta complejidad ydificultad logística así como el empleo de un número considerablede ayudantes al objeto de optimizar el tiempo de utilización delequipo.
Resulta de especial importancia determinar correcta-mente la posición de los puntos de medida respecto a las esquinasdel bucle transmisor, lo que conlleva un cierto coste en trabajosauxiliares de topografía.
En términos comparativos se trata de un método muchomás caro que el de los SEDT, si bien es cierto que aporta unamayor riqueza informativa.
Existe una experiencia reciente de la aplicación delmétodo al estudio de la Formación «Olmos» en la Cuenca del Duero.El objetivo en este caso era la detección de la citada formación, decarácter arcilloso y que se esperaba encontrar alrededor de 400-500 metros de profundidad. Los resultados obtenidos fueron muysatisfactorios tal como puede observarse en la sección de resistivi-dad que incluimos en la Figura 22.
128
INSTITUTO TEGNOLOGICO GEOMINERODE ESPANA
EPTISASO NE
Prof. (m) I I I I I I I I I I I I I I I I L I 1 I I IIII I I VIII l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l 111 l l l l l l l l l l l l l l l l l l 7C7o3 (m)
-0 T
P1001-200
-500
1
ENSAYOS GEOFISICOS EN LA FORMACION "OLMOS".
SECCIONES DE RESISTIVIDAD OBTENIDAS#CON EL SISTEMA UTEM
Resistividad (Ohm-m)100
1 31
1 7t
725
87
5 38
!686r--l 873
-1000
1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000500 1000,Distancias (m)
Escala H 1/25.000
,00
LAMONTAGNE GEOPHWSICS LTOINTERNATIONAL GEOPIHYSICAL TECHNOLOGV S.A 1090
FIG .22- EJEMPLO DE S EECCION DE RESISTIVIDAD (CDI )
MEDIOS CONSOLIDADOS.
12. MEDIOS CONSOLIDADOS (Metamórficos v cristalinos) .-
En función de los objetivos generales de este trabajo,
excluimos las formaciones carbonatadas que a nuestros efectos
pueden considerarse como de permeabilidad medida a alta.
De modo general los medios metamórficos y cristalinos
pueden considerarse como impermeables porque su porosidadintergranular es prácticamente nula. Sin embargo las zonas de
fractura constituyen en ellos un camino preferencial para la
circulación de fluidos a su través y pueden llegar a comportarvalores extraordinariamente elevados de permeabilidad para el
conjunto del medio rocosa.
Consecuentemente los estudios geofísicos en este
ámbito y para nuestros objetivos se orientarán de forma preferente
a la detección de zonas de fractura, dentro de un programa general
cuyas etapas fundamentales pueden ser las siguientes:
1. - Selección de zonas de interés a partir de estudios fotogeo-lógicos y de cualquier otra información significativa.
2. - Aplicación de técnicas geofísicas aeroportadas, o desuperficie, para definir en detalle las zonas fracturas.
130
El papel de la geofísica en este sentido es tanto mayorcuanto menor sea la entidad de los afloramientos.
3. - Comprobación mediante sondeos , testificación geofísica delos mismos, etc.
Existen diversos ejemplos significativos en la literatu-ra reciente , relativos a las aplicaciones geofísicas en este ámbitogeológico , bien sea con el objetivo de explotación de aguassubterráneas ( Palacky et al 1.981 ) o bien parta la protección deacuíferos ( Ahlbom et al 1.983) .
El desarrollo de la metodología geofísica para estudiode fracturas está asociado en gran medida a la exploración mineraya que un gran número de depósitos se asocian a fracturas,contactos y zonas de cizalla. El estudio de tales zonas con fineshidrogeológicos requiere una mayor sensibilidad ya que en generalinteresa el estudio de accidentes de pequefia magnitud que puedenrepresentar un débil contraste en las propiedades físicas delmacizo rocoso.
Existe una considerable variedad de fracturas (Galeand Witherspoon , 1.979) si bien cabe centrar nuestros comentariosen aquellas que presentan un buzamiento considerable y que llegan
hasta el contacto con el recubrimiento o se sitúan relativamentepróximas a superficie.
Los parámetros que las caracterizan son: Dirección,continuidad en profundidad, espesor , buzamiento, grado dealteración de las rocas en su zona de influencia, etc.
131
Las posibilidades de empleo de métodos geofísicos parasu detección se basan en el hecho de que las propiedades físicas delos materiales que las rellenan así como las de las zona de alteraciónde su entorno , son diferentes de las del macizo rocoso en que sesitúan. Entre los parámetros físicos más característicos y quepresenta las mayores variaciones en zonas de fractura, cabe citarla resistividad eléctrica.
Por ello la mayor parte de las técnicas aplicadas conéxito en este ámbito se agrupan en las categorías de métodos deresistividad por cc y métodos EM.
De modo marginal puede considerarse las magnetome-tría en aquellos casos en que la alteración en las zonas de fracturasconlleva la destrucción de la magnetita ( Mabey , 1.956) .
Existen en la literatura algunas referencias a laaplicación de otras técnicas tales como la gravimetría (Eaton et al,1.964 ) , la sísmica ( Lennox and Carlson, 1.967) , aunque son pocorepresentativas.
En todo caso , es la prospección por resistividades laque ofrece las mejores opciones , bien mediante técnicas convencio-nales en que se hace circular una corriente por el subsuelo através de electrodos situados en el mismo ( Van Nostrand and Cook,1.966 ) o mediante Técnicas EM en las que se opera por inducción.
Puede decirse que las técnicas de este segundo grupo,en sus diversas modalidades , son las más utilizadas en la actuali-dad por sus ventajas operacionales y por su mayor resolución.
132
La diferenciación de las técnicas EM a que nosreferimos más adelante con mayor detalle , se puede establecer en
base a los siguientes elementos :
- Por el origen del campo EM (natural o controlado).- Por la componente medida (eléctrica o magnética).- Por el dominio en que se efectúan las medidas (tiempo o
frecuencia).
De acuerdo con estos criterios los métodos a comentarson los siguientes :
- Técnicas que utilizan un campo artificial de origen lejano tal
como el método VLF o el CSAMT.
- Técnicas EM operando en la dominio de frecuencias queutilizan un campo local. En esta categoría cabe diferenciarentre métodos de superficie y métodos heliportados.
- Técnicas de dominio de tiempos que utilizan un campo local.
12.1. Métodos de resistividad por corriente continua . -
Esta categoría se refiere a las comúnmente definidascomo Calicatas o Perfiles Eléctricos que constituyeron la herra-mienta más ampliamente utilizada, entre los aflos 1 . 950 a 1-970,para la detección de contrastes laterales de resistividad del
subsuelo.
133
Con independencia del dispositivo de medida emplea-do, el método consiste en determinar la respuesta del medio rocosofrente al paso de una corriente eléctrica que se hace circular a sutravés mediante dos electrodos situados en la superficie y entre losque se establece una diferencia de potencial . La respuesta delsubsuelo se mide en función de la diferencia de potencial que seestablece , por el paso de la corriente, entre dos electrodos tambiénsituados en superficie y que se desplazan progresivamente a lolargo del perfil de medida.
Existen dos factores significativos de cada dispositivode medida :
- Su focalización que depende inversamente de la distanciaentre electrodos de recepción.
- La profundidad de investigación que es función de laapertura entre electrodos de emisión o de la distancia entrelos electrodos de recepción y el más próximo de los deemisión.
Ambos factores son contrapuestos de modo que en todocaso ha de establecerse una situación de equilibrio entre ambos,respecto a los objetivos a resolver . Por ello es también relativa-mente frecuente el empleo simultáneo de más de un dispositivo condiferente capacidad de penetración; al objeto de poder valorar laevolución en profundidad de cualquier anomalía significativa.
Existe un número muy considerable de dispositivoselectródicos conocidos o de uso frecuente. La experiencia de cadatécnico con unos u otros les puede hacer aparecer como más omenos ventajosos . La disposición de electrodos de los dispositivosmás comunes la reflejamos en la Figura 23.
134
ARRAY
GRADIENT
DIPOLE-DIPOLE
POLE-DIPOLE
SCHLUMBERGER
WENNER
GEOMETRY K AISPLAYA B,--__..____.__.
XSee Flq . 4.1 Plan contours
of Pa
na 1 ' ( TL n (n+1)(n+2)a Pa vs na 1
C1 C2 P1 P2
C1na
A ¡al BM N
aC2
a
2TLn(n+1)a Pa vs n
1Ln(n+1)a Pa vs (n+1/2)a = AB/
2 7L a Pa vs a
FIG.23- DISPOSITIVOS DE MEDIDA MAS COMUNES PARA EL METODO DE CALICATASELECTRICAS
Con independencia del dispositivo aplicado en cadacaso podemos seflalar algunas características comunes a todos ellosque resultan significativas respecto a la valoración final de los
resultados.
. Sus medidas están afectadas notablemente por las condicio-nes superficiales de la zona de trabajo y más cuando eselevada la resistencia de contacto entre los electrodos y elterreno.
En ese caso el ruido inducido en las medidas puedellegar a enmascarar anomalías significativas.
. La presencia de recubrimiento de naturaleza condcutora yalgunas decenas de metros de espesor provoca una atenuaciónconsiderable de las medidas haciendo muy difícil la identifica-ción de las anomalías de interés.
. Pese a que al crecer la profundidad estudiada se pierderesolución lateral , estas técnicas posibilitan un cierto controlrespecto a la evolución en profundidad y a la geometría de lassupuestas anomalías mediante el empleo simultáneo de variosdispositivos complementarios.
Los resultados obtenidos mediante estos métodos sepresentan en forma de perfil, en cuyo eje horizontal se indican lospuntos de lectura y en el eje vertical los valores de resistividadaparente , según una escala logarítmica.
Así, aunque se asuma que un determinado dispositivotiene una profundidad de investigación aproximada , únicamente seobtiene en cada punto un valor de resistividad que representa elefecto global de los materiales del subsuelo hasta esa profundidad.
136
Tal vez este hecho constituye el handicap más significativorespecto a la representatividad de los datos obtenidos con estosmétodos.
De modo genérico se puede considerar que estastécnicas son aplicables con cierta efectividad a estudios para unrango máximo de 100-150 metros de profundidad.
Desde el punto de vista operativo son relativamentelentas en su aplicación y exigen el empleo de un número elevado depersonas para tendido de cables y posicionado de electrodos. Enconsecuencia pueden llegar a ser relativamente caras.
12.1.1. Dispositivo multielectrodos . -
En los últimos años se ha producido un resurgimientoimportante de los métodos de resistividad por cc, en su modalidadde secciones, merced a dos innovaciones significativas:
a)El empleo de equipos controlados por microprocesador yoperando por repetición de pulsos.
b)El desarrollo de sistemas multielectrodo que permiten elintercambio instantáneo de la función de cada uno de loselectrodos de un dispositivo múltiple; así como el procesadoinmediato de las medidas para obtener secciones quemuestran la distribución 2D de resistividad, a lo largo delperfil de medida.
137
La principal ventaja de estas técnicas es la capacidadde resolución de accidentes de reducidas dimensiones aunque entodo caso están igualmente afectadas por las condiciones superfi-dales, en lo que se refiere a la resistencia de contacto entre loselectrodos y el terreno.
Por la gran riqueza informativa de sus medidasresultan relativamente costosas ya que exigen el tendido dedispositivos en un número muy elevado de electrodos y reducidoespaciado.
Además el procesado en campo requiere en ciertosequipos una instalación sofisticada dentro de un vehículo que nosiempre puede acceder a zonas de trabajo de difíciles condicionestopográficas.
Entre los sistemas más conocidos de este grupo sepueden citar los siguientes : RAMSES , OYO y TNO.
12.2. Métodos EM de superficie . -
12.2.1. Método V.L.F. .-
Sin duda es el método más ampliamente utilizado en ladetección de zonas de fractura tanto en la exploración minera comoen Hidrogeologia.
La señal medida tiene su origen en el campo EMgenerado por antenas de comunicaciones entre estaciones de tierray submarinos.
138
Tales antenas emiten en el rango de 20 KHz y su señalse transmite horizontalmente por la corteza terrestre distorsionán-dose en función de diversos factores tales como topografía,características geológicas, etc.
Mediante un receptor adecuado pueden medirsedeterminadas componentes del campo EM a distancias de variosmiles de km. y reconocerse accidents significativos, especialmentelos de tipo tabular , subverticales y que representen un contrasteacusado de resistívidad con el medio rocoso.
La profundidad de investigación viene determinadapor la expresión «skin depth » definida como la profundidad a laque el campo se atenúa a 1/e de su valor original.
Tal profundidad depende de la resistivídad del mediorocoso y de la frecuencia de la señal y es aplicable a todos losmétodos EM . En el gráfico de la Figura 24 puede apreciarse comoen el rango VLF y para resistividades inferiores a 1000 ohm.m laprofundidad de investigación es muy reducida.
Consecuentemente el método VLF no es aplicable enmedios conductores , tales como zonas de recubrimiento arcilloso.Las condiciones óptimas para su empleo se dan en medios de altaresistividad, como ejemplo la mayoría de las formaciones cristalinaso metamórficas.
En la prospección geofísica por métodos EM con elobjetivo de detectar elementos de tipo tabular como puede ser unazona de fractura , se suele caracterizar el comportamiento eléctricode tales elementos en función de su conductancia . Se define laconductancia como el producto del espesor por la conductividad.
139
0
U)
106
104
102
MT
Skin Depth, = 2 Pfi0'«
100 101
CSAMT
102
Frequency, Hz
FIG.24- SKIN DEPTH DE LOS METODOS EM
103
VLF
101 1 oG
Este parámetro se utiliza a nivel teórico para el cálculo demodelos de respuesta (Olsson, 1.980) del tipo que incluimos en laFigura 25 . De trazo continuo se representan las medidas de lacomponente en fase y de forma discontinua las de la componente encuadratura , para diferentes valores de conductancia de la fracturay una resistividad de 10.000 ohm . m del medio rocoso encajante .
Los gráficos de la figura anterior ponen de manifiestoel estilo general de las anomalías de VLF , de tipo dipolar , con pasopor cero en la vertical del elemento anómalo y tanta mayor amplitudcuando mayor sea la conductancia.
Pese a que , de modo general, la presencia de recubri-miento arcilloso representa una limitación importante en la aplica-ción del método , puede calcularse a priori hasta que punto puedeser aplicable si se conoce la resistividad del recubrimiento. Porejemplo en la Figura 26 puede apreciarse como para una resistivi-dad de 300 ohm. m puede operarse con espesores de hasta 30-35metros siempre que la conductancia de la supuesta fractura seasuperior a V2-0125 mhos. Sin embargo con resistividad delrecubrimiento de 20 ohm. m , y espesores mayores de 5 m, raramen-te se podrá aplicar el método de forma efectiva.
Cada equipo receptor es capaz de operar con variasestaciones emisoras de diferentes frecuencias , localizadas endiferentes países. La selección de la estación con la que operar serealiza en función de la dirección esperada para las estructuras ofracturas objeto de la prospección.
Los fabricantes de receptores VLF proporcionanhabitualmente la relación de estaciones emisoras con sus frecuen-cias características.
141
THEORETICAL CURVES
-300 -200 -100 0 100 200 300DISTANCE IN METERS
MODELSURFACE
10,000 ohni-m
TARGET WITH VARIABLECONDUCTIVITY-TH$CKNESS
PRODUCT (mhos)
FREQUENCY: 20 KHZ
i
HOST ROCK
FIG. 25- MORFOLOGIA DE ANOMALIAS VLF
35-1
f a 20 KHZ
30 --
S
5
0.1 0.2 0.3
CONDUCTIVITY-THICKNESS (o`T) OF TARGET (mhos)
INDEX OF CURVES 1 1OVERBURDEN RESIST;ViTY;,'1
FIG. 26- NOMOGRAMA DE DETECTABILIDAD DE ANOMALIASPOR EL METODO V L F
Para nuestra posición geográfica es habitual operarcon la estación NAA (USA) para estudio de fractura E-W y con laGBR (Gran Bretaña ) para la dirección N-S.
La regla que se sigue al respecto es seleccionar laestación de modo que la dirección que se define al unirla con lazona de trabajo sea lo más paralela posible a la de las estructurasa estudiar.
Las medidas se efectúan según perfiles perpendicula-resa la dirección anterior , con toma de datos a intervalos aproxi-mados de 20-25 metros o menores en el caso de estudios de detalle.
En términos generales puede valorarse el método VLFcomo muy efectivo y muy sencillo de operación . Además la inter-pretación de sus resultados es relativamente inmediata, tanto siéstos se presentan en forma de perfiles seriados, como si se hacemediante isolíneas a partir de los valores filtrados por el método deFraser.
Un posible inconveniente del método VLF es el hechode que periódicamente algunas estaciones emisoras cesan en suactividad por trabajos de mantenimiento. Si esto ocurre sinconocimiento del operador geofísico puede llevar a errores o amedidas no válidas.
Aunque de forma esporádica también puede ocurrirque una determinada estación cambie su frecuencia de emisión. Noobstante ambas situaciones suelen anunciarse con antelación enrevistas especializadas.
144
12.2.2. CSAMT .-
Este método ya comentado en su modalidad de sondeoal referirnos a los medios no consolidados , puede considerarserespecto a la detección de fracturas como una variante de VLFaunque con dos aparentes ventajas:
a)Posibilidad de control del campo primario, en su dirección,frecuencia y tiempo de operación.
b)Actuación sobre la expresión «skín depth», con lo queteóricamente se puede variar la profundidad investigada.
La segunda ventaja es más aparente que real puestoque (Kaufman and Keller , 1.985) la amplitud de las anomalíasproducidas por fracturas decrece rápidamente con la frecuencia.
Para la detección de fracturas relativamente pequeflasaunque de gran importancia hidrogeológica, el método VLF apareceen todo caso como más ventajoso sin que se aprecien ventajassignificativas al operar en baja frecuencia.
12.2.3 . EM de dominio de frecuencias .-
De modo general el método consiste en la inducción deuna corriente en el subsuelo utilizando una bobina, situada ensuperficie, a través de la que se hace circular una corrientevariable con el tiempo.
145
Existen múltiples variantes operativas en función delas posiciones relativas de las bobinas transmisora y receptora. Sinembargo la más habitual es aquella en que ambas se disponenhorizontales (HLEM).
La distribución de corrientes inducidas se modifica enfunción de la resistividad del medio rocoso y de las heterogeneida-des del mismo. (Ver la Figura 27). Las fracturas provocan uncomportamiento anómalo en la distribución de estas corrientes,siendo detectable tal comportamiento mediante medidas realizadasen superficie con el adecuado equipo receptor.
Tales medidas se efectúan a lo largo de perfiles dedirección perpendicular a la de las fracturas o accidentes adetectar.
Esta modalidad de operación con dos bobinas (T. y R.)que se desplazan simultáneamente sobre el perfil es la denominadaSlingram. La otra forma de operación es la Turam que utiliza unbucle transmisor de gran dimensión que se mantiene fijo sobre elterreno mientras que la bobina receptora se desplaza por losperfiles de medida situados por fuera del bucle.
Igual que en el caso del método VLF, es importante lainfluencia del recubrimiento conductor : La operación a altasfrecuencias posibilita la detección de fracturas más pequeñas peroa costa de reducir la profundidad de investigación.
Existennomogramas, específicos paracada instrumen-to, que permiten conocer los rangos de aplicación del método enfunción de la resistividad del recubrimiento, su espesor y laconductancia de la fractura. Por ejemplo el de la Figura 28corresponde a un sistema Max-Min II operando a 888 Hz, con 60metros de separación entre bobinas.
146
FIG. 27- ESQUEMA DE FUNCIONAMIENTO DE LOS METODÓS EM (DOMINIO DE
FRECUENCIAS) EN LA DETECCION DE FRACTURAS
35-
30
25
20
15
10
8UÓGRAM METHOD: Mkikm e Qt of ta~tIn «dar to hay* a 2 to 1 ratio of tarpatsipnal versus ovarburdsn responsa forvenable ovsrburdsn thicknoss and raslstMty.
Indox la o t of tarpat lo mm%1 s aaeHz and coM saparatba ■ SOm.
ct(mhoe)
la
6.5
4.0
52.0
0 1.7
20 40 60 80 100 120
OVERBURDEN RESISTIVITY (ohm-m)
EXAMPLEDETECTABLITYRANGE OF 4.0
4.0
T T
FIG. 28 - NOMOGRAMA DE DETECTABILIDAD DE FRACTURAS CONMETODOS H L E M
Los métodos EM de dominio de frecuencias son muyflexibles en sus condiciones de empleo y sus resultados sonrelativamente fáciles de interpretar.
Su mayor limitación es su reducida profundidad deinvestigación que además se reduce enormemente en presencia derecubrimientos conductores.
Los sistemas EM han evolucionado de forma espectacu-lar en sus modalidades aeroportadas, operando simultáneamente consistemas multifrecuencia y multigeometría para las aplicaciones delmétodo en el mapeo geofísicos de grandes áreas.
Existen ejemplos en la literatura reciente que ilustrande forma efectiva la capacidad de estas técnicas respecto anuestros objetivos . Uno de los artículos más relevantes al respectoes el de Palacky , 1.981.
12.2.4. Método EM de dominio de tiempos. -
Sus fundamentos teóricos se comentaron brevementeen el epígrafe 11.1.3.2. , relativo a su aplicación en la modalidadde sondeo eléctrico.
Para su utilización en la detección de fracturas lamodalidad operativa es con dispositivo tipo Turam.
Una de sus características más destacables en sucapacidad de investigación incluso en presencia de importantesespesores de recubrimiento conductor y también la posibilidad dediferenciar en su respuesta la influencia de elementos tales como
149
recubrimiento , posibles fracturas , contactos litológicos, etc.
A efectos de ilustrar, desde el punto de vistaconceptual , la forma en que el método discrimina los elementosanteriores incluimos en la Figura 29 un esquema del comportamientode las corrientes de difusión en función del tiempo.
En los instantes que siguen al corte de los pulsos decorriente en el bucle transmisor , las medidas están condicionadasde forma dominante por el recubrimiento.
A medida que las corrientes de difusión se expandencon el paso de tiempo, comienzan a influenciar a la zona de fracturacuyo efecto llega a ser dominante para las lecturas en los últimoscanales de tiempo de los equipos de medida.
La respuesta (early time) del recubrimiento puede sermuy importante y manifestarse durante un intervalo considerableen la curva de f. e. m. del campo secundario. A tiempos crecienteseste efecto enmascarador de la respuesta debida a una posible zonade fractura será tanto menor cuanto mayor sea la conductancia dela misma. Si la conductancia es alta se producirá un retardo en laextinción del campo secundario, diferenciable del efecto delrecubrimiento.
De forma similar a otros métodos EM , pueden cons-truirse diagramas de detectabilidad de fracturas, bajo diversashipótesis relativas a geometría de la fractura , comportamiento delrecubrimiento y medio rocoso afectado por ella, etc.
Incluimos unos de estos nomogramas en la Figura 30,donde puede apreciarse que el método ofrece posibilidades de
150
a) t1
b) t2
c) t3
FIG. 29 -ESQUEMA DE FUNCIONAMIENTO DEL METODO E M (DOMINIO
DE TIEMPOS) EN LA DETECCION DE FRACTURAS
300-1
250-
200-1
1 5o-a
100-1
50-�
20 40 80 80 100 120
OVERBURDEN RESIST VITY (ohm-m)
FIG. 30 - NOMOGRAMA DE DETECTABILIDAD DE FRACTURAS, POR ELMETODO E M DE DOMINIO DE TIEMPOS.
operación con espesores de recubrimiento considerables , aunquesiempre condicionado a que la zona de fractura tenga un carácteracusadamente conductor.
Podemos concluir , en consecuencia , que el método EMde dominio de tiempos aplicado a la detección de fracturas es latécnica geofísica que ofrece mejores posibilidades cuando se tratade investigar bajo recubrimientos de algunas decenas de metros deespesor. En cualquier caso es el que alcanza mayor profundidad deinvestigación , si bien su capacidad de detección de fracturas depequeña entidad es limitada.
12.3. Métodos aeroportados . -
El estudio de grandes áreas de forma detallada y acoste competitivo únicamente cabe abordarse mediante el empleo dediversas técnicas integradas y aplicadas simultáneamente desdehelicóptero.
De forma indiscutible esta metodología es ventajosarespecto a cualquiera de los métodos de superficie tanto en nivelde información como en coste.
En su configuración standard más avanzada. se opera
simultáneamente con las siguientes técnicas.
- Magnetometría de alta sensibilidad (0101 nanotelsa) .- VLF con dos emisores situados en direcciones ortogonalesrespecto a la zona de estudio.
- Varios dispositivos EM de dominio de frecuencias, multifre-
cuencia y multigeometría.- Espectrografía (U , T h , K y C T) .
153
Son elementos fundamentales de esta tecnología lossiguientes :
- Sistema electrónico de navegación que posibilite unaextraordinaria precisión en la posición correspondiente acada medida.
- Alta velocidad de muestreo ( 10 lecturas por segundo) quejunto con la baja velocidad del helicóptero hace que laresolución a lo largo del perfil sea del orden de una lecturacada 2'5 metros.
- Baja altura de vuelo con lo que se optimiza la sensibilidad delos diferentes sensores utilizados .
El empleo de bobinas coaxiales y coplanares yfrecuencias variables entre 400 y 30.000 HZ en los sistemas EMpermite la elaboración de mapas de isorresisitividades correspon-dientes a diversos rangos de profundidad. Como ejemplo presenta-mos en la Figura 31 un plano de isorresistividades correspondientea 9600 Hz isorresistividades correspondiente a 9600 Hz con bobinascoplanares obtenido en la zona de Pino de Oro (Zamora), lasalineaciones N-S corresponden a zonas de fractura.
Otro documento standard resultante de estos trabajoses el plano de espesores de recubrimiento.
Desde el punto de vista de la interpretación deanomalías puntuales , es factible identificar la posición y buzamien-to de supuestas zonas de fractura en base a la comparación de lasrespuestas obtenidas para diferentes configuraciones (coaxiales ycoplanares ) de las bobinas transmisora y receptora.
154
FIG. 31 - EJEMPLO DE DISTRIBUCION DE RESISTIVIDADESOBTENIDAS MEDIANTE TECNICAS EM HELIPORTADAS
Al respecto y a modo de ejemplo incluimos la Figura 32que recoge algunos casos relativos a la respuesta producida poruna fractura , en función de su buzamiento.
La gran ventaja que aportan estos métodos integradoses la capacidad de resolver de forma conjunta diversos aspectostales como : diferenciación de unidades litológicas, determinarespesor de recubrimientos , identificar fracturas y elementosestructurales, etc
Complementariamente , el enorme volumen de datos quegeneran permite su tratamiento y manejo a nivel de usuariomediante herramientas informáticas que facilitan la interpretacióny la comparación de resultados con otros de la naturaleza que sean.Nos referimos de forma específica a los sistemas de procesado deImágenes en Tiempo Real que constituyen la última generación de
aplicaciones para la utilización de grandes volúmenes de datosgeofísicos.
El rango de profundidad que cabe asignar a estas
técnicas , principalmente a los métodos EM, en la prospección dezonas de fractura es de algunas decenas de metros, si bien lasmedidas magnetométricas por su carácter potencial ofrecen otrasopciones.
En términos unitarios sus costes son muy inferiores a
las de cualquier método equivalente de superficie y por ello estatecnología no tiene alternativas cuando se trata del estudio deáreas de varios km2 de extensión.
Un programa lógico de trabajo contemplaría la
aplicación de métodos heliportados en la primera fase y el subsi-
guiente estudio detallado de las posibles zonas de interés mediante
156
ki
COAXIAL
--- - COPLANAR
FIG. 32- MODELOS DE RESPUESTA DE FRACTURAS, PARA METODOS EMAEROPORTADOS.
las técnicas de superficie que mejores características presentenrespecto a los objetivos a resolver.
158
CONCLUSIONES.
13. CONCLUSIONES .-
La permeabilidad es un parámetro característico de lasformaciones rocosas del subsuelo que no puede medirse directa-mente con técnicas geofísicas, sean de superficie o de sondeos.
En los medios sedimentarios no consolidados (cuencasTerciarias ) los valores más altos de permeabilidad están directa-mente asociados a los niveles porosos y estos corresponden aunidades litológicas características: arenas, gravas , etc. Como-quiera que estos términos detríticos tienen valores diferentes a losde los capas arcillosas para diversos parámetros físicos; es factiblesu detección mediante medidas geofísicas. Existe pues la posibili-dad doblemente indirecta para evaluar la distribución de formacio-nes permeables del subsuelo en el medio geológico de nuestrointerés.
Uno de los parámetros físicos que presenta lasmayores diferencias entre las capas arcillosas y las de naturalezadetrítica es la resistividad eléctrica . Por ello la mayoría de losmétodos geofísicos que habitualmente se emplean en este ámbito,miden la distribución de resistividad del subsuelo en rangosvariables de profundidad.
159
Una característica común a todos los métodos geofísi-cos que miden resistividades es su pobre capacidad de resoluciónde capas de reducido espesor. Tal capacidad decrece con laprofundidad . Consecuentemente la utilidad de estas técnicas esmuy reducida cuando se considera al nivel de medidas puntuales.con independencia de la variante prospectiva utilizada. Entende-mos que sus resultados adquieren mayor representatividad en lavaloración de áreas de cierta extensión. En tal caso es relativamen-te sencillo interpretar los cambios de resistividad en relación conposibles cambios de facies con influencia hidrogeológica.
Existen diversas técnicas de prospección por resisti-vidades , clasificables en métodos de cc y métodos EM con multitudde variantes en ambos casos.
La selección de la más adecuada para cada estudio esun aspecto crucial respecto a los resultados a obtener. Talselección ha de realizarse en función del modelo geológico de lazona de estudio, profundidad a investigar, condiciones logísticas,etc.
De modo general se puede establecer que para rangossomeros de profundidad ( hasta 100 metros ) el método de los SEVofrece características de interés . Para profundidades menores(hasta 50-60 metros ), son las técnicas EM, operando en dominio defrecuencias , las más ventajosas tanto en la modalidad de sondeoscomo de perfiles.
Finalmente los Sondeos EM de dominio de tiempos(SEDT ) ofrecen las mejores opciones en cuanto a resolución,penetración y logística para el estudio de hasta varios centenaresde metros de profundidad.
160
No hemos tenido en cuanta a los métodos sísmicos poruna razón fundamental: Entendemos que las aplicaciones geofísicasa estudios de medios sedimentarios no consolidados han deplantearse sobre ámbitos de considerable extensión para que losresultados obtenidos sean representativos . El coste de la sísmicade reflexión hace prohibitivo tal planteamiento aún asumiendo quetécnicamente fuera viable la diferenciación detallada de niveleslitológicos de naturaleza detrítica, cosa que parece discutible
En los últimos años se ha desarrollado notablemente lamodalidad «Shallow reflexion » con una gran capacidad de resolu-ción en el rango de varias decenas hasta algún centenar de metros
de profundidad. Para nuestros objetivos presenta, no obstante, la
limitación relativa a la profundidad de investigación y al coste
todavía elevado.
El estudio de medios consolidados , consideradosbásicamente como de baja permeabilidad, se circunscribe a lasrocas cristalinas y metamórficas cuya porosidad intergranular esprácticamente nula. La permeabilidad de estas formaciones estáligada directamente a la presencia de fracturas . Son factorescondicionantes al respecto el grado de apertura de las mismas y suposible interconexión.
Resulta así que el objetivo prioritario de la prospec-ción geofísica en este caso es la detección de zonas de fractura, enel rango de profundidades que sean de interés en cada caso. Esta
problemática exige la utilización de una tecnología geofísica
especifica que, de modo general , se centra en las técnicas de
prospección por resistividades tratando de detectar discontinuida-
des laterales en la distribución de valores de este parámetro en el
subsuelo.
161
Los métodos EM aplicados en superficie o heliportadosofrecen múltiples variantes y combinaciones que en conjunto soncapaces de aportar soluciones en muchos estudios de mediosmetamórficos y cristalinos.
En la literatura especializada han aparecido en algunasocasiones ejemplos de empleo del método sísmico de reflexión parala detección de fracturas subhorizontales en macizos cristalinos.Por su coste y capacidad resolutiva respecto a nuestro objetivosesta técnica debe considerarse a nivel casi anecdótico.
Así pues, cualquier programa geofísico para ladetección de zonas de fractura en medios metamórficos o cristalinosha de incluir técnicas de prospección por resistividades y concre-tamente por métodos EM . Si se trata de estudios de grandes áreasresulta ineludible la aplicación de programas integrados, pormedios heliportados.
El posterior reconocimiento detallado de posibles zonaspuntuales de interés requerirá la utilización de métodos desuperficie.
En todo caso ha de contemplarse la aplicación demétodos geofísicos como parte de un programa amplio que incluiráotras disciplinas y cuyos resultados han de contrastarse mediantesondeos para la continuación del estudio a través de medidas arealizar en ellos.
162
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ANEXO 1.-
CATALOGO DE HERRAMIENTAS DE TESTIFI-
CACION.
A continuación presentamos un catálogo repre-sentativo de herramientas que pueden ser aplicadas a laresolución de los objetivos contemplados en este trabajo. Nin-guna de ellas esta únicamente concebida para esta tareaespecífica y a veces están combinadas con métodos que notienen ningúna significación directa con el tema de permeabi-lidad.
Los diversos fabricantes ofrecen en generalgamas de herramientas con características parecidas.
1. Herramientas de Resistividad. -
1.1. Métodos no focalizados. -
Potencial espontáneo:
Su medida está integrada en varios combinacionesestandard de registros, aunque casi siempre con la radiacióngamma natural y con la resistencia monoelectródica.
Sonda normal:
Empresa: Micro LogModelo: DNT-CRegistro: clásico instrumento con 2 eléctrodosCombinaciones : normal corta, normal largaMicro Log 3": potencial espontáneo,Condiciones : pozo sin tubería, lodo conductivo.Diámetro del pozo : min. 6.6 cm, max.15 cm
1.2. Métodos focalizados.
Laterolog :
Empresa : BPB Instruments
Modelo : DLS-ARegistro: Potencial espontáneo, focalización profunda (LLD)y medio (LLM), rayo gamma, temperatura del lodo.Combinaciones : sonic, micro- resistividad, otros métodosradioactivos.Condiciones: pozo sin tubería, lodo conductivo.Diámetro del pozo : min. 9.0 cm
Empresa : Dresser Atlas
Modelo: 1232 XARegistro : focalización profunda (LLD) y corta (LLS)Combinaciones: rayo-gamma, inducción, inducción dual,microlaterolog, neutrón-neutrónCondiciones: pozo sin tubería, lodo conductivo.Diámetro del pozo : min .11.4 cm, max . 30.5 cm
Empresa : Gearhart
Modelo: DLT-FARegistro: focalización profunda (LLD) y corta (LLS), poten-cial espontáneo.Combinaciones : rayos gamma, eléctrodos esféricamente focali-zados.Condiciones : pozo sin tubería, lodo conductivo.Diámetro del pozo : min.12.7 cm
Empresa: Schlumberger
Modelo: DLT-E + SRS-D o SRT-CRegistro : focalización profunda (LLD) o corta (LLS) , micrologesféricamente focalizados, caliper, potencial espontáneo.Combinaciones : /Diámetro del pozo: DLT-E + SRS-D:
mn. 15.9 cm, max.55.9 cmSRT-C:
min. 10.2 cm, max.12.7 cm
Empresa: Welex
Modelo: DG 903Registro: guard log corto, guard log largo, micro guard,caliper, rayos gamma, potencial espontáneo.Combinaciones: la unidad de rayos gamma puede ser sustituidapor el método neutrón-neutrón.Condiciones: pozo sin tubería, lodo conductivo.Diámetro del pozo : min. 15.3 cm, max.48.3 cm
2. Inducción.
Empresa: BPB
Modelo: DIS-AObjetivo : determinación de la resistividad de la formación, noperturbada y con invasión de solución.Registro : potencial espontáneo, rayos gamma, inducción pro-funda, inducción media, inducción de enfocación corta, señal
de conductividad.Combinaciones: acústica sónica, métodos radioactivos, microresistividad, últra sónico, temperatura.Condiciones: pozo sin tubería, lodo conductivo.Diámetro del pozo : min. 6.6 cm, max.15 cm
Empresa: Dresser Atlas
Modelo: 1503 XAObjetivo: determinación de la resistividad en zonas de media
y baja porosidad, determinación de profundidad de invasión
de la solución.Registro: inducción profunda, inducción media, potencial
espontáneo.Combinaciones : rayos gamma, densidad compensada, neutrón-
neutrón compensado, neutrón-neutrón, velocidad acústica.
Condiciones : pozo sin tubería, lleno de lodo conductivo o no
conductivo y pozo seco.Diámetro del pozo : min. 12.0 cm, max.30.5 cm
Empresa: Gearhart
Modelo: DIL-FObjetivo: determinación de la resistividad de la formación
Registro : potencial espontáneo, normal corta, inducción pro-
funda, inducción media, laterolog 3.
Combinaciones: sonic, caliper , rayos- gamma, densidad com-pensada ( gamma-gamma ), neutrón-neutrón compensado.Condiciones: pozo sin tubería, con lodo conductivo o noconductivo y pozo seco.Diámetro del pozo : min. 12.7cm
Empresa: Schlumberger
Modelo: DIT-DObjetivo : determinación de la resisitividad de la formación.Registro : inducción profunda , inducción media, resistividadesféricamente focusada , potencial espontáneo.Combinaciones : rayos gamma, sonic, neutrón-neutróncompen-sado, caliper , micro resistividad esféricamente focalizados.Condiciones : pozo sin tubería , con lodo conductivo o noconductivo y pozo seco.Diámetro del pozo : min. 11.8 cm, max.55.9 cm
Empresa: Welex
Modelo: DIL 310Objetivo : determinación de la resistiviad de la formación conel método de conductividad focusada.Rsegistro: guard corta , normal corta, resistividad media,resistividad profunda , potencial espontáneo , conductividad.Combinaciones : caliper , rayos gamma , neutrón-neutrón,densidad ( gamma-gamma).Condiciones : pozo sin tubería, con lodo conductivo o noconductivo o pozo seco.Diámetro del pozo : min. 15.3 cm , max. 40.6 cm
3. Micro Log.-
Empresa: BPB
Modelo : MRS-BObjetivo: determinación de la resistividad de la zona invadidapor el lodo.Registro: microlaterolog , micro normal , micro inverso,caliper, temperatura del lodo.Combinaciones: rayos gamma , inducción , dual laterolog.Condiciones: pozo sin tubería , lodo conductivo.Diámetro del pozo : min.15.3 cm , max.41.0 cm
Empresa: Gearhart
Modelo : MEL-CObjetivo : determinación de la resistividad de la zona invadidapor solución utilizando un dispositivo esféricamente focaliza-dos.Registro : caliper, resistividad con espaciado 1" y 2"Combinaciones : inducción, sonic , rayos gamma.
Condiciones : pozo sin tubería, lodo conductivo.Diámetro del pozo : min.20.0 cm, max . 45.7 cm
Empresa : Schlumberger
Modelo : SRT-CObjetivo : determinación de la micro resistividad.Registro : microlog esféricamente focalizados, caliper.Combinaciones: /Condiciones: pozo sin tubería , lodo conductivo.Diámetro del pozo : min .12.7 cm , max. 55.9 cm
Empresa: Welex
Modelo : Micro 182Objetivo : determinación de la resistividad con dispositivo nofocalizados.Registro : normal T', lateral, caliper.Combinaciones : rayos gamma.Condiciones: pozo sin tubería, lodo conductivo.Diámetro del pozo : min .15.3 cm, max. 40.6 cm
4. Rayos Gamma . -
El sumario de sondas se refiere a herramientasque en general se utilizan en combinación con otros métodos.
Empresa: BPB
Modelo: SGS-AObjetivo : medición de la radiación natural de los rayos gamma.Registro : radiación total , radiación K, U, Th .Combinaciones : otros métodos radioactivos, sonic, inducción.Condiciones: pozo con o sin tubería , en pozo lleno de lodo oseco.Diámetro del pozo : mm. 11 . 4 cm, max. 33.0 cm
Empresa: Gearhart
Modelo: UGR-HAObjetivo: detección de la radiación natural de determinadasformaciones dentro del pozo.Registro : intensidad total.Combinaciones: con todas herramientasCondiciones: pozo con o sin tubería, en pozo lleno de lodo oseco.Diámetro del pozo : min. 11. 5 cm
Empresa : Gearhart
Modelo : GNT-ADObjetivo: detección de la radiación natural de determinadas
formaciones dentro del pozo.Registro : intensidad total, K(%), U (ppm), Th (ppm).
Combinaciones : neutrón-neutrón.Condiciones : pozo con o sin tubería, en pozo lleno de lodo o
seco.Diámetro del pozo: min. . 5.8 cm
Empresa: Micro Log
Modelo : CGT/CDT-AObjetivo : medición de la radiación gamma natural.Registro : intensidad total , rho, d ( rho) .Combinaciones : caliper, potencial espontáneo , neutrón-neutrón compensado.Condiciones: pozo con o sin tubería , en pozo lleno de lodo o
seco.Diámetro del pozo : min. 6.6 cm , max.15.0 cm
Empresa: Schlumberger
Modelo: SGT-LAb, NGT-C/D
Objetivo : medición de la radioactividad natural de la forma-ción.Registro : intensidad total ( SGT-LAB ), intensidad total menos
U, K, Th, UCombinaciones : todas otras herramientas.Condiciones: pozo con o sin tubería , en pozo lleno de lodo oseco.Diámetro del pozo: mm. 12.4 cm
Empresa: Welex
Modelo: GR 187/157Objetivo : medición de la radioactividad natural de la forma-ción.Registro : intensidad total.Combinaciones : todas otras herramientas.Condiciones: pozo con o sin tubería, en pozo lleno de lodo oseco.Diámetro del pozo : min. 5.1 cm
5. Neutrón.
Empresa: BPB
Modelo: CNS-A/BObjetivo : medición del contenido total del hidrogeno de laformación.Registro : relación entre registro de corta e intermediadistancia lateral, porosidad, temperatura del lodo.Combinaciones : densidad compensada ( gamma-gamma),inducción , sonic, últra sonic, temperatura.Condiciones : pozo con o sin tubería, en pozo lleno de lodo oseco.Diámetro del pozo : min. 11 . 4 cm, max.59.0 cm
Empresa: Dresser Atlas
Modelo: 2421/22 XAObjetivo : determinar cambios en la litología, porosidad, ysaturación por fluidos con la medición de la intensidad decapturación de los neutrones.Registro : neutron-neutron.Combinaciones: /Condiciones: pozo con o sin tubería, perforación con lodo.
Empresa: Dresser Atlas
Modelo: 2420/2418 XAObjetivo : determinación de la porosidad con la medición delcontenido de hidrógeno en la formación.Registro : porosidadCombinaciones : rayos gamma , densidad compensada ( gamma-gamma ), inducción , velocidad acústica.Condiciones : pozo con o sin tubería, en pozo lleno de lodo oseco.Diámetro del pozo : min . 8.9 cm, max.40.6 cm
Empresa: Gearhart
Modelo: CNT-DObjetivo : exacta determinación del indice de porosidad con unsistema de detectores duales de neutrones.Registro : porosidad ( %), caliper.Combinaciones : densidad compensada (gamma-gamma ), rayosgamma , inducción dual.Condiciones: pozos sin tubería , lodo condúctivo o no condúc-tivo.Diámetro del pozo: min.15.3 cm, max.50.8 cm
Empresa : Micro Log
Modelo: CNT-AObjetivo : porosidad de la formaciónRegistro : índice de neutronesCombinaciones : rayos gamma , densidad compensada (gamma-gamma).Condiciones : pozo con o sin tubería , en pozo lleno de lodo oseco.Diámetro del pozo: min . 6.6 cm , max. 15.0 cm
Empresa: Schlumberger
Modelo: CNT-GObjetivo : determinación de la porosidad.Registro : relación entre registro de corta e intermediadistancia lateral, porosidad.Combinaciones : todas las otras herramientas.Condiciones: pozo con o sin tubería, �en pozo lleno de lodo oseco.Diámetro del pozo : min.11.2 cm, max.53.3 cm
Empresa : We1ex
Modelo: DSN 265Objetivo: medición del contenido total del hidrógeno de laformación; facilita datos sobre la litología y datos de porosi-dad.Registro: porosidad del espaciado dual, relación entreregistro de corta e intermedia distancia lateral, porosidad.Combinaciones: rayos gamma, inducción dual, dual laterolog,densidad compensada (gamma-gamma).Condiciones: pozo con o sin tubería, en pozo lleno de lodo oseco.Diámetro del pozo : max.52.7 cm
6. Densidad de la formación ( gamma-gamma).
Empresa: BPBModelo : CDS-A/BObjetivo : determinación de la densidad global de la formación .
Registro : densidad global, corrección, caliper, porosidad, ycallper.Combinaciones: neutrón-neutrón, inducción, sónica, ultrasó-nica, temeperatura.Condiciones: pozo sin tubería, en pozo lleno de lodo o seco.Diámetro del pozo : min .15.3 cm, max. 41.0 cm
Empresa : Dresser Atlas
Modelo : 2212 XAObjetivo: determinación de la densidad global de la formación.Registro : densidad global (g/cc), corrección, caliper,porosidad.Combinaciones : /Condiciones: pozo sin tubería, lodo.Diámetro del pozo : mm. 15.3 cm , max. 40.6 cm
Empresa: Gearhart
Modelo: CDT-KObjetivo : determinación de la densidad global de la forma-ción. Registro: densidad global ( gr/cc), compensación (gr/-cc), porosidad.Combinaciones : neutrón-neutrón , gamma-gamma, rayosgamma, inducción dual.Condiciones : pozo con o sin tubería, en pozo lleno de lodo oseco.Diámetro del pozo : min . 12.7 cm , max.55.8 cm
Empresa : Micro Log
Modelo: CGT/CDT-AObjetivo : determinación de la densidad global de la formación .Registro : densidad (g/cc), d(rho) (g/cc), caliper, rayosgamma.Combinaciones: /Condiciones : pozo con o sin tubería , en pozo lleno de lodo oseco.Diámetro del pozo : min. 6.6 cm, max.15.0 cm
Empresa: Schlumberger
Modelo: LDT-C/DObjetivo: determinación de la densidad global de la formación.Registro : densidad (g/cc), factor fotoeléctrico, d ( rho) ,caliper.Combinaciones : todas las otras herramientas.Condiciones: pozo con o sin tubería, en pozo lleno de lodo oseco.Diámetro del pozo : min .15.3 cm, max. 40.6 cm
Empresa: Welex
Modelo: DEN 126/316Objetivo: determinación de la densidad global de la formación.Registro: densidad (g/cc), porosidad (%), corrección rho,caliper, rayos gamma.Combinaciones: velocidad acústica, neutrón-neutrón, dualinducción.Condiciones: pozo con o sin tubería , en pozo lleno de lodo o
seco.Diámetro del pozo : min .15.3 cm , max. 50.8 cm
7. Velocidad acústica.
Empresa: BPBModelo: CSS-A/BObjetivo: determinación de las características de la propa-gación de ondas acústicas en el medio; evaluación del "transittime", amplitudes y analisis de onda entera (tren de onda).Registro: "transit time" , transit time integrado, temperaturadel lodo, porosidad sónica, amplitudes, análisis de ondaentera, densidad variable.Combinaciones : inducción , métodos radioactivos.Condiciones: pozo con o sin tubería lleno de lodo.
Diámetro del pozo : min .13.0 cm
Empresa: Dresser Atlas
Modelo : 1661Objetivo: determinación de las carácteristicas de la propa-
gación de ondas acústicas en el medio; evaluación del "transit
time", amplitudes y análisis de onda entera (tren de onda).
Registro: "travel time", porosidad, "travel time" integrado,
analisis de onda entera, densidad variable, televisor acús-
tico.Combinaciones: todas las otras herramientas.
Condiciones : pozo sin tubería lleno con lodo.
Diámetro del pozo : mm. 14.0 cm, max. 92.0 cm
Empresa : Gearhart
Modelo: BCT-BD/EAObjetivo: determinación de las características de la propa-
gación de ondas acústicas en el medio; evaluación del "transit
time", amplitudes.Registro: "transit time" , "transit time" integrado, amplitude,
velocidad de cizallamiento, velocidad de "tube wave" (Stone-
ley), densidad variable.Combinaciones: rayos gamma, caliper, inducción.
Condiciones : pozo sin tubería lleno con lodo.
Diámetro del pozo : min .11.4 cm, max. 40.6 cm
Empresa: Schlumberger
Modelo: SDT-A/BObjetivo: determinación de las características de la propa-
gación de ondas acústicas en el medio; evaluación del transit
time", amplitudes y análisis de onda entera (tren de onda)
Registro: "transit time" , "transit time" integrado, amplitude,
caliper, onda, analisis de onda entera, densidad variable,
relación entre amplitudes, velocidad del lodo.
Combinaciones: todas otras herramientas.
Condiciones : pozo con o sin tubería lleno de lodo.Diámetro del pozo : min .11.8 cm , max. cm
Empresa: Elf Aquitaine
Modelo: EvaObjetivo : determinación de las características de la propa-gación de ondas acústicas en el medio ; evaluación del "transittime", amplitudes y análisis de onda entera (tren de onda)Registro: "transit time ", " transit time" integrado, amplitude,analisis de onda entera , relación entre amplitudes, velocidaddel lodo.Combinaciones : /Condiciones : pozo con o sin tubería lleno de lodo.Diámetro del pozo : min .15.0 cm.
8. Perfiles sísmicos verticales.
Empresa: Dresser Atlas
Modelo: 4101 EA/MAObjetivo: combinación de métodos de geofísica de la superficiecon técnicas de testificación en el pozo , analizando el "one-way travel time" de un pulso sísmico.Registro: sísmograma.Combinaciones : /Condiciones : pozo con o sin tubería.Diámetro del pozo: min. 11 . 8 cm, max . 40.6 cm
Empresa: Prakla Seismos
Modelo: BGKTObjetivo : perfiles verticales sísmicas.Registro : sísmograma.Combinaciones : según demanda.
Condiciones: pozo con o sin tubería.Diámetro del pozo : min .11.4 cm, max. 45.0 cm
Empresa: Schlumberger
Modelo: WST-B; SAT-AObjetivo: adquisición de datos sísmicos en un pozo con un
pulso generado a la superficie.
Registro : sísmograma.Combinaciones: no es recomendada.Condiciones: pozo con o sin tubería, en pozo lleno de lodo o
seco.Diámetro del pozo : min.14.0 cm, max.48.2 cm
Empresa : Welex
Modelo: Geo 309Objetivo: adquisición de datos sísmicos en un pozo con un
pulso generado a la superficie.Registro: sísmograma.Combinaciones : /Condiciones: pozo con o sin tubería lleno de lodo.
Diámetro del pozo : min .11.4 cm, max. 36.8cm
9. Georadar.
Empresa: ABEM
Modelo : RamacObjetivo: localización de fisuras, fracturas y otras anomalías.
Determinación de su orientación. Estimación de las pro-
piedades eléctricas del medio.Registro : Mapa de la señal reflejada del impulso radar.
Combinaciones: /
Condiciones : pozo con o sin tubería (plástico ), en pozo llenode lodo o seco.Diámetro del pozo : min. 6.0 cm.
ANEXO 2.-
CATALOGOS DE ALGUNAS COMPAÑIASESPAÑOLAS.
1e. n. adoro
INTRODUCTION:The Modular Digital Unit has formed the basis of BPB's Worldwide Slimhole Logging Service duringrecent years, achieving a proven record of reliability under the most difficult conditions. Theseparate panel philosophy and modular design provide a high degree of flexibility, facilitatingboth maintenance and backup. Experience shows such considerations to be of prime importance inattaining reliable, and hence cost effective operations, particularly in the more remote areas.
The unit may be expanded from its basic form into a comprehensive system capable of:
- Operating the full suite of BPB Slimiine sondes (as described in Subsurface leaflets).
- Recording all log data simultaneously in both DIGITAL form on magnetic tape cassettes,and as CHART records with flexibility of presentation format for immediate field use.
- Various log processing and analysis options.
The basic and additional items of hardware associated with these capabilities are illustrated inFig. 1, and described more fully overleaf.
Fig. 1. MDU Mounted here with a 'B' type winch on a general purpose skid.
Individual functions are, in each of the paneis, contained on either plug in modules or easilyreplaced circuit cards; most major functions being at least duplicated to ensure the ability tocontinue operations in the event of partial failure.
The poneis and cabinet which make up the MDU may be assembled with the winch in a skidarrangement, as illustrated. Alternative mounting systems are created to suit winch type and/orspecific transport or installation requirements.
BPB INSTRUMENTS - TECHNICAL SHEET
GENERAL SPECIFICATIONS:
MDU Cabinet with paneis:(as illustrated in figs. 1 and 2) m22 cm
Length : - 101 cm (40")Height : - 90 cm (35")Depth: - 72 cm (28.5")Weight : - 133 kg
MDU interfaced with 'B'type winch:
2 cm
18 cm
(as in Fig. 1)
Length : - 187 cm (74") 22 cmHeight : - 100 cm (39.5")Depth : - 79 cm (31 ")Weight : - 323 kg(with 750 m '/a" cable) Fig. 2. Panel reference schematic.
Eu
Eu
CN
Power requirement : 240/120V transformable , 50-60Hz , 250VA (MDU paneis only).Operating Temperature Range : -10°C to +45°C ( 15 to 115 ° F) without heating or cooling.Depth Capability : As per winch in operation , see Surface Leaflet No. 2.Transportation Facilities : The ability tó separate the electronics and winch units assists
both vehicular installation and transportation . In particular theMDU, in combination with the ' B' type winch ( in most commonworldwide use), is well suited for installation in: dog boxes,small pick - up trucks , more specialist 4-wheel drive or trackedvehi cl es or even by helicopter . Fig. 3.
BASIC EQUIPMENT:
In its basic form the MDU includes the folldwing panels , ( see Fig. 2):
(1) DW3A - Draw Works Control(2) FS1 - Function Selector(3) CR1 - Chart Recorder(4a) D4C - 4 Channel Decoder
In such form the unit allows recording of cha rt logs , with total flexibility of format on metric orimperial depth scales , and enables the following BPB Sondes to be operated:
DD1
MS1 -DR1 -DD2 -NO1 -coi -RS1 -NN1 -
(1)
Dual Density , Gamma Ray , Caliper Sonde (and earlier single functionand Density Sondes)Multichannel Sonic Sonde (and the earlier single channel sonicDensity , Resistivity , Gamma Ray, Caliper SondeDual Density , Gamma Ray SondeNeutron SondeCaliper SondeResistance , SP SondeDual Neutron , Gamma Ray Sonde
The DW3A - DRAW WORKS CONTROL panelmonitors the incoming electrical supply to bothWinch and Electronics Units and provideswinch control in terms of:
- Sonde depth and direction of motion- Precise logging speed- Electronic braking
101 cm
5 TUl2. FS1
4d4b 4c ¡/ or
14a�
1. DW3A3. CR1
6.LP1
sonde)
Gamma Ray
The DW4 is an upgraded version for use with DW3A Panelthe larger winches . weight 12 kg
r
f-
(2) The FS1 - FUNCTION SELECTOR panel is theheart of the MDU, providing:
- Downhole AC and DC power as re-quired, both for measurement andcaliper orm control.
- Signa¡ processing through three 6range ratemeters.
- Digital depth and speed displays ineither Metres or Feet resolved to 0.01of a depth unit, with battery back-up toretain depth information in the eventof generator failure.
- Plug in modular design to facilitatetrouble shooting.
(3) The CR1 - CHART RECORDER panel , availablein either 3 or 4 pen versions, features:
- A bi-directional digital chart drivesystem with precise positional controlfor accurate pen and depth alignment.
- Metric or imperial availability withdepth and time based drive ratios, thestandard depth ratios being:
Metric 1:10,20,40,50,100,200,400,500Imperial 1:12,24,48,60,120,240,480,600
Other ratios can be considered and theunit can be set up for North AmericanMetric logging if required.
- A full flexibility of horizontal scales onall pens allowing composite logs to beassembled as required.
- A variety of API linear, APIlinear /logarithmic or full widthlaboratory chart paper options.
(4a) The D4C - 4 CHANNEL DECODER sub panel isused to decode the multiplexed signaistransmitted from DD1 , MS1, DR1 , DD2 and NN1combination sondes, although it does becomeredundant if a Dipmeter Decoder sub-panel isavai'lable . Like other sub-panels it is housed inan externa ¡ functions ' box which providesadditional space for expansion of the basicMDU system.
-3-
FS1 Panel - Frontweight 22 kg
- Rear
CR1 Panelweight 26 kg
D4C Sub Panelweight 1 kg
ADDITIONAL EQUIPMENT:
The following paneis expand the capabilities of the basic unit in terms of:
- Operation of additional sondes: (4b), (4c), and (4d) Sub Panels- Magnetic tape recording: (5) TU1 - Tape Unit- Data processing : (6) LP1 - Log Processor
(4b) The TEMP sub panel is required for theoperation of the TT1 Temperaturesonde.
TEMP Sub Panelweight 5 kg
N
(4c) The FE sub panel is required for theoperation of the RO1 Focussed Electricsonde.
FE Sub Panelweight 1 '/2 kg
(4d) The DIP sub panel is required for theoperation of VO1/2 Verticality andDV1/2 Dipmeter sondes.
NOTE: The 'Externa ) Function ' box providesmounting space for all sub panels.
DIP Sub Panelweight 4kg
_ 4 _1028
(5) The TU1 - TAPE UNIT panel ( Reference 1)provides 4 channel digital recording of sondeoutput, together with depth, on easilyavailable and inexpensive C120 magnetic tapecassettes . The system includes severa)important features:
- 0.1 second time based samplingimplies an infinitely variable depthsample interval controlled by thelogging speed. This depth increment isstandardly:1.5 cm at 9m/m 'general ' logging, and0.375 cm at 2.25m/m 'detail' loggingspeed.These high sampling rates ensure nocompromise in the quality of datarecorded from high resolution sondes.
- The ability to handie metric or imperialdepth measurement with a resolutionof 0.01 of a depth unit.
- An expansion facility,through a furthersub-multipiexing option, to provide 9channel capability for recording morecomplex sonde outputs.
TU1 Panel\\eight 21 kg
Magnetic tape recording of logs with the TU] system offers two major advantages:
- Raw sonde output may be re-read from the cassette at any time on or off site andrepresented with new scales, formats or even with updated log calibration data. Mostcommonly this leads to a significant reduction in operating time as 'detail' scale logs maybe readily replayed from a single 'general ' scale Iogging run.
- The cassette data is available for transcription to 9-track tape at any time, forming a database for log analysis by computer.
(6) The LP1 - LOG PROCESSOR panel (Reference2) extends the capábility of the ModularDigital Unit to include on site computation. TheLP1 depth matches up to 5 logs, input eitherdirect from the sonde or from the TUl panel,and processes according to the softwareoption selected. Options currently include:
- Verticality and Hole Position fromVO1/2 or DV1/2 sondes.
- Density Linearization, Correction,Compensation and Deconvolution fromthe DD1 and DR1 sondes.
- Neutron Ratio Porosity from the NN1sonde.
- Linear and Corrected FormationResistivity from the RO1 sonde.
Output is available from the CR1 ChartRecorder and/or the built-in Line Printer,according to the individual program option.
TRANSPORTATION:
The MDU Electronics, together with a Winch Unit and the range of downhole Sondes, forms apowerful, comprehensive and proven Slimhole Logging System. Flexibility,afforded by modularoptions, extends further to the method of site transportation, which is selected according toclimate and location to suit each particular project. Some examples taken from BPB's worldwideservice operations are illustrated in Fig. 3.
Fig. 3. Logging Unit Transportation exampies (clockwise from upper Ieft):
Pick-up mounted dogbox,Tracked Vehicle,
REFERENCES:
Specialist 4-wheel drive truck,Helicopter operation
Further details of some of the aboye equipment may be obtained in the following BPB publications,available on request:
( 1) A Digital Cassette System for Recording Coa¡ and Other Logs - M A Cherrie.
(2) In-Truck Data Processing Techniques Applied to Slimline Logging - R W Wroot.
©BPB INSTRUMENTS 1983 1028-6
CISA COMPANIA IBERICA DE MATERIASPRIMAS Y ENERGETICAS, S.A.
COMPAÑIA IBERICA DE MATERIASPRIMAS Y ENERGETICAS, S.A.Cochabamba, 22 - 1.0 D - 28016 MADRIDTeléfs. 458 22 07 / 23 25. TIx. 47166 COYSA. Telefax 2597081Registro Mercantil de Madrid . N.' 2, Hoja 68393 - 2, folio 108, tomo 931 general 886 , sección 3°
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SYSTEME NUMERIQUE DEDIAGRAPHIE
PRINCIPE : Systéme d'acquisition numériqueembarqué sur camion pour diagraphies différéesdans les sondages.
CARACTERISTIQUES :
1) Mécaniques : Monté dans coffret porteur étan-che avec chassis interne résistant aux vibrations :Dimensions hors tout : profondeur :. 690 mmhauteur : 620 mm ; largeur : 540 mmTempérature de fonctionnement de 10 ° C á 40 °CPoids 50 Kg.Refroidissement de ]'ensemble réalisé par tur-bine tangentielle : débit 320 m3/H
2) Electriques: 220 V 50 Hzprotégée par alimen-tation secourue (300 VA) : autonomie 30 minutes.Fournit aussi les alilnentations sondes de 0 á 60 Vet de 0 á 500 mA.
3) Electroniques : transformation de toutes gran-deurs anologiques ou impulsionnelles numéri-ques :•Constitution : chassis 19" ; H = 3 U•Modéle de base :1) tiroir alimentations 2) tiroir impulsions3) tiroir profondeur .•Options :Tiroirrésistivité + P.S * ; tiroir P.P. * ; tiroir dévia-tion; et autres sur demande.Tensiométre (tension du cable)Proximité (sonde hors trou).•Echantillonnage : de 1 á 15 cm.
4) Informatiques :Ordinateur HP 9000 serie 200 type 9920Ecran monochrome / clavier HPHILLecteur de disquette 3" 1/2 (630 Ko)Carte A/D 8 voies (tension + courant sonde,PS,Résistivité,PP)Interface IEEELiaison série (RS 232)Carte comptage : 4 voies de comptage et 8 E/S.
OPTIONS :
1) Imprimante THINKJET (IEEE)2) Traceur numérique A4 á déroulement de
papier continu (IEEE).*P.S. = polarisation spontanée*P.P. = polarisation provoquée
DIGITALLOGGING SYSTEME
PRINCIPLE : Digital acquisition system loada-ble on a vehicle for deferred dril] logging.
CHARACTERISTICS :
1) Mechanical : Mounted in sealed carrying casewith vibration resistant internal chassis :Overall dmensions : depth : 690 mm ; height620 mm ; width : 540 mmOperating temperature from 10 °C to 40 °CWeight 50 kg.Cooling of assembly by tangential turbine :output 320 M3/H
2) Electrical : 220 V 50 Hz protected by standbypower supply (300 VA) : autonomy 30 mn.Feeds 0 -60 v and 0 -500 mA for the probes.
3) Electronics : transformation of all digital pul-ses or analog signals :
•Composition : chassis 19" ; H = 3 U•Basic model :1) Power supply module 2) Pulse module3) Depth module .•Options :S.P.* + resistivity module ; I.P.* module ; devia-tion module ; and others on request.Tension meter (cable tension)Proximity (probe outside hole).•Sampling . from 1 to 15 cm.
4) Computer :HP 9000 series 200 type 9920 computerMonochrome screen/HPHIL keyboard3" 1/2 diskette drive (630 kbyte)8 channel A/D card (voltage + current probe, SP,Resistivity, IP)IEEE interfaceSerial link (RS 232)Counting card with 4 counting channels and 8 I/O.
OPTIONS :
1) THINKJET printer (IEEE)2) A4 digital continuous paper supply IEEE
plotter.*S.P. = spontaneous polarization*I.P. = induced polarization
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA GEOLOGICACATEDRA DE GEOFISICA APLICADAESCUELA TECNICA SUPERIOR DE INGENIEROS DE MINAS
UNIVERSIDAD POLITECNICA DE MADRIDRíos Rosas , 21 • Teléf. 442 67 94.336 69 81/2Fax i 33670U28003 MADRID (ESPAÑA)
Otros:
- Calibre- Temperatura
MOUNT SOPRIS 3000 NB-474
Parámetros
Eléctricos:
- Resistividad Normal Corta (AM = 16")
- Resistividad Normal Larga (AM = 64")
- Resistividad Lateral (AO = 72")
- Resistencia monoelectródica- Conductividad
- Potencial Espontáneo
Radioactivos:
- Gamma natural- Gamma-Gamma- Neutrón-Neutrón
Otros:
- Calibre
- Temperatura
2.
Ambos equipos disponen de registrador analógico con capacidad de registro
simultáneo de cuatro parámetros independientes y control digital de velo-
cidad y profundidad, pudiéndose alcanzar una profundidad máxima de regis-
tro de 1000 m. Cabe destacar también que el diámetro de las sondas permi-
te testificar incluso por el interior del varillaje de perforación, en el
caso de que la existencia de margas u otros materiales expansivos así lo
requiriesen. A continuación se exponen unas fotografías de dichos equi--
pos con sus respectivas sondas.
1 actualmente el Grupo de Trabajo e Investigación del Departamen-
to de Geofísica Aplicada de la E.T.S. de Ingenieros de Minas de Madrid, --
dispone de dos equipos autónomos de testificación geofísica montados en --
vehículos todo-terreno (Marca Land-Rover, 6 cil.), lo cual facilita el --acceso de los mismos a casi la totalidad de las zonas donde se realizan --los sondeos sin demoras añadidas.
CARACTERISTICAS
A continuación les adjuntamos información de las caracte
rísticas de los equipos:
GEOLOG-1000 Digital de ROBERTSON RESEARCH
Parámetros
Eléctricos:- Resistividad Normal Corta (AM = 16 11 )- Resistividad Normal Larga (AM = 6411)- Conductividad- Potencial Espontáneo
Radioactivos:
- Gamma Natural- Gamma -Gamma (doble espaciado)
Testificando durante las laboresde perforación con la máquina de sondeos
Testificación de sondeos abiertos en montaña
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Equipo de testificación MOUNT SOPRIS 3000
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Sondas de testificación
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Century first brought the power oí a mini-computer and the accuracy oí fully digital
systems to the logging industry in 1977. Centurycontinues the tradition oí constant improvementand engineering excellence by the development oíthe new Compu-Log system. Taking advantage oímodern advances in computer technology, thenew Compu-Log system offers even greater powerin a more compact and rugged package.
The more compact and rugged packaging allowsfor a smaller and more mobile logging system. TheCompu-Log system may be mounted in a variety oíconfigurations including portable, trailer, or truckstyle units. Century's capable manufacturing teamcan customize the Compu-Log system to fit mostany application.
In contrast to older analog units, the Compu-Logsystem needs no specialized uphole electronic"modules", or "patch-panels", to support any oí ournumerous tools. In addition, sensitive calibrationsand conversions are controlled by the computer,insuring accurate logs every time. Furthermore,the Compu-Log system contains no "gain" or "bias"control knobs, which improperly used by the inex-perienced operator, may alter log data results.
The Compu-Log system combines the best in pro-duction computer components with specializedequipment and downhole instrumentation design-ed and built by Centtiry's experienced engineeringstaff. The hardware is coupled with easy to usemenu-driven software written and supported byCentury. This combination provides a proven andreliable fully digital logging system available forrental, sales, or service.
The surface processing equipment contains ahigh-speed computer which records the data
in full floating-point precision for optimumaccuracy and computational precision. Theoperator may select a variety of recording depthintervals to suit particular needs.
Downhole, Century's advanced digital logging toolscollect data from multiple sensors , then transmitthe digital data to the surface processing andrecording equipment. This downhole digitization,perfected at Century , insures maximum accuracyand dynamic range in the data. The digitaltelemetry system minimizes data degradation andprovides optimum noise immunity , which isgenerally associated with analog style systems.
For chart displays, Compu-Log's digital matrixgraphics printer allows for a variety of presentationformats . The log chart may be created while logg-ing, insuring the results recorded are as desired.Generating the scale grid along with the data traceseliminates the mechanical zeroing problems in-herent in strip-chart type devices. Using multi-partpaper produces additional log copies simultan-eously for cost and time efficiency.
Once recorded on the system's hard drive, the logdata from one or multiple logging runs can be re-plotted , merged, processed , listed out in tabularform, and transferred to other media, such as thestandard floppy disc . This flexibility allows Centurylog data to be used with numerous log interpreta-tion, subsurface mapping , or other sophisticatedanalysis packages.
Compu-Log offers fully digital processingcapability, including:
• Bore Hole CompensatedDensityNeutronSonic
• Multi-point Calibration oí Logs• Real Time Plot & Merge• Editing oí Logs• Merging oí Logs• Processing
Uranium Ore GradeCoal QualityRock StrengthHydrocarbon SaturationFlowmeter Analysis
• Header Plot & Editing• Editors
Plot ApplicationList ApplicationPaper Form
• Vertical Deviation Survey• Shading oí Logs
The Compu-Log is capable oí handling everything from induction to single point resistance, highresolution to compensated density, uranium ore grade to coal quality analysis, dipmeter to borehole
deviation , without any modifications or additions to uphole hardware or software.
The reliability oí the Compu-Log is continually being proven on projects in harsh environments rangingfrom the tundra oí Northern Canada to the desert oí Central Australia.
GEOPHYSICAL-0.#CORP.ZZI
7517 E. Pine , Tulsa, Oklahoma, USA 74115 ■ Telephone (918) 838-9811 ■ FAX (918) 838-1532
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