Métodos de estudio de geofísica, sus aplicaciones y el equipo que utilizamos.


Es la rama de la Geofísica que trata sobre el comportamiento de rocas y sedimentos en relación a la corriente eléctrica. Es decir, son aquellos que estudian la respuesta del terreno cuando se propaga a través de ellas corrientes eléctricas continuas (DC). El parámetro físico que se controla es la resistividad y la interpretación final se hace en función de las características geológicas de la zona en que se aplican métodos geoeléctricos de prospección:

Inyección de corriente: Sondeos Eléctricos Verticales, Tomografía eléctrica y Calicatas eléctricas Polarización inducida
Campo de corriente natural: Potencial espontaneo


El flujo de una corriente eléctrica a través de las rocas o los sedimentos, puede explicarse mediante la Ley de Ohm que establece que la caída de potencial ΔV entre 2 puntos por los que circula una corriente eléctrica de intensidad I, es proporcional a ésta y a la resistencia R que ofrece el medio al pasaje de la corriente. Estos métodos son de corriente continua y están dominados por la ley de Ohm.

Una vez que se obtiene el valor de I y ΔV, inyectando corriente en el subsuelo y midiendo su diferencia de potencial, la resistividad aparente se calcula la mediante la relación:

Donde K se denomina constante geométrica, porque depende directamente de la geometría del dispositivo empleado para inyectar y medir la corriente y tiene las dimensiones de una distancia.

Principales aplicaciones:
• GEOHIDROLOGÍA
• INGENIERÍA AMBIENTAL
• INGENIERÍA CIVIL
• SISTEMAS DE TIERRAS FÍSICAS Y PROTECCIÓN CATÓDICA
• MINERÍA
• ARQUEOLOGÍA

Figura 1. DISPOSITIVOS DE CAMPO

Figura 1. Dispositivos de campo


Principales arreglos:
• SONDEOS ELÉCTRICOS VERTICALES (WENNER, SCHLUMBERGER)

Figura 2.  SECCION GEOELECTRICA DEL ESTUDIO GEOFÍSICO EN LA MODALIDAD DE SÍSMICA DE REFRACCIÓN Y RESISTIVIDAD ELÉCTRICA EN EL TÚNEL PIEDRA COLORADA, DE LA CARRETERA MAZATLÁN-DURANGO, TRAMO EL SALTO – SANTA LUCÍA, MUNICIPIO EL SALTO, ESTADO DE DURANGO

Figura 2. Seccion geoelectrica del estudio geofísico en la modalidad de sísmica de refracción y resistividad eléctrica en el túnel piedra colorada, de la carretera Mazatlán-Durango, tramo el Salto – Santa lucía, municipio el Salto, estado de Durango


El Sondeo Eléctrico Vertical (SEV) permite obtener información en una dimensión del terreno mediante la aplicación de pulsos de corriente directa como estímulo y obtener al mismo tiempo el registro de la diferencia de potencial generada por el terreno a modo de respuesta. Este método permite caracterizar el subsuelo, detectar capas subterráneas, definir el estado del basamento rocoso, conocer la distribución geológica de las rocas, determinar fallas y fracturas, etc.

Un SEV puede realizarse sobre cualquier combinación de formaciones geológicas, sin embargo para que la curva de resistividad aparente sea interpretable, el subsuelo debe estar formado por capas horizontales y homogéneas. En muchos casos la realidad se acerca lo suficiente a esta descripción teórica para que los resultados sean confiables.

• POLARIZACIÓN INDUCIDA (PI)

La polarización inducida es una técnica más reciente que el resto de las técnicas en geofísica, basada en el efecto de sobrevoltaje. Es un efecto bien conocido en fisicoquímica. El efecto de PI consiste básicamente en que al dejar de inyectar corriente en el suelo, el voltaje en el receptor no cae súbitamente sino que tarda en hacerlo, esta caída depende del tipo de suelo, algunos han comparado la curva de PI con una curva de un circuito de descarga RCI (resistencia- capacitor).

El efecto de PI se genera gracias a un efecto de almacenamiento de energía, este almacenamiento puede ser de dos causas:
- Variación en la movilidad de los iones de los fluidos a través de la roca
- Variación entre la conductividad ionica y electrónica cuando hay minerales metálicos en la roca.

Cuando hay minerales metálicos existe polarización electródica, existe un efecto de electrolisis entre el grano metálico y electrolítico (fluido dentro del poro). Hay intercambio de electrones entre el metal y la solución de iones, a este efecto se le conoce en fisicoquímica como sobrevoltaje. Los minerales con alta conductividad iónica son los que desarrollan polarización electródica como: Sulfuros (galena, calcopirita, pirita, etc.) y algunos óxidos (magnetita, ilmenita, calciterita, y también el grafito).

• TOMOGRAFÍA ELÉCTRICA

Es un método de corriente continua cuya finalidad es determinar la variación de la resistividad eléctrica del subsuelo en función de la profundidad y a lo largo de un perfil, es decir en 2 dimensiones (2-D). En cuanto a las metodologías las más conocidas son los arreglos Dipolo-Dipolo (D-D) y Polo-Dipolo (P-D). La aplicación de esta técnica es principalmente para: estudios geológicos, ambientales prospección de recursos minerales, geotecnia, específicamente para determinar a detalle las fracturas y fallas geológicas en el subsuelo, geometría de las capas, así como espesores y características litológicas, detección de cavidades, cambios de facies. En el Dipolo-Dipolo los cuatros electrodos se mueven con relación a un centro pero al mismo tiempo se mueven también en forma lateral cuyo objetivo es ver variaciones de la resistividad en 2-D (X y Z).


Figura 3. ESTUDIO GEOFÍSICO DE RESISTIVIDAD ELÉCTRICA EN LA MODALIDAD DIPOLO-DIPOLO, PARA DETERMINAR LA ESTRATIGRAFÍA Y PRESENCIA DE CAVIDADES, EN EL PREDIO UBICADO EN LA COLONIA BALCONES DE SANTA ANA, MUNICIPIO DE NICOLÁS ROMERO, ESTADO DE MÉXICO.

Figura 3. Estudio geofísico de resistividad eléctrica en la modalidad dipolo-dipolo, para determinar la estratigrafía y presencia de cavidades, en el predio ubicado en la colonia Balcones de Santa Ana, municipio de Nicolás Romero, Estado de México.


Figura 4. Planta de isoresistividad aparente a 7.5 m de profundidad del ESTUDIO GEOFÍSICO DE RESISTIVIDAD ELÉCTRICA EN LA MODALIDAD DIPOLO-DIPOLO, PARA DETERMINAR LA ESTRATIGRAFÍA Y PRESENCIA DE CAVIDADES, EN EL PREDIO UBICADO EN LA COLONIA BALCONES DE SANTA ANA, MUNICIPIO DE NICOLÁS ROMERO, ESTADO DE MÉXICO

Figura 4. Planta de isoresistividad aparente a 7.5 m de profundidad del estudio geofísico de resistividad eléctrica en la modalidad dipolo-dipolo, para determinar la estratigrafía y presencia de cavidades, en el predio ubicado en la colonia Balcones de Santa Ana, municipio de Nicolás Romero, Estado de México.



• CALICATAS ELÉCTRICAS

Son métodos que permiten investigar variaciones laterales de la resistividad. Las mediciones se realizan mediante cualesquiera de losdispositivos electródicos conocidos a lo largo de perfiles marcados en el terreno, paraleloso no y hasta una profundidad más o menos constante.

Una de las metodologías más utilizadas en la exploración geofísica es la prospección sismológica. Sus métodos se fundamentan en la propagación de ondas sísmicas en el interior de la Tierra, los parámetros comúnmente estimados con esta metodología es la velocidad con la cual se propagan las ondas sísmicas desde la superficie.

La propagación de la energía elástica a través de las distintas capas del terreno se describe por las mismas reglas que rigen la propagación de los rayos de luz a través de un medio transparente. La ley fundamental que describe el fenómeno de la refracción de los rayos de luz es la ley de Snell, y junto con el fenómeno de incidencia crítica constituyen el fundamento físico de la sísmica de refracción.

Con la técnica de refracción sísmica se obtiene la velocidad de Onda P (Primaria) y es posible construir una imagen de la estratigrafía del subsuelo. Las técnicas de sísmica pasiva se basan en el registro de ruido sísmico, a partir del cual se obtiene la velocidad de onda S (Secundaria), ambos parámetros son de gran interés para los ingenieros en la caracterización dinámica del terreno. La sísmica de pozo (Crosshole y Downhole) permite estimar la velocidad de Vp y Vs in situ.

Sismograma compuesto de Dowhole

Sismograma compuesto de Dowhole


Sísmica activa

• Refracción sísmica

Este método se basa en las trayectorias del tiempo mínimo utilizado por las ondas sísmicas longitudinales (ondas P), para propagarse desde el punto de la superficie donde se generan hasta los diferentes horizontes refractores del subsuelo y de éstos hasta otro punto ubicado en la superficie, en donde las señales son detectadas por una serie de sensores llamados sismodetectores o geófonos, que se colocan alineados con la fuente de energía. Las ondas sísmicas se generan artificialmente mediante explosivos detonados en barrenos someros o por medio de impactos mecánicos en la superficie.

Generación de onda sísmica mediante impacto mecánico. Fuentes utilizadas para sísmica de refracción: marro de 12 o 16 lbs, escopeta sísmica y explosivos.

 Identificación de fases sísmicas en los registros de campo (sismogramas) para el cálculo de velocidades de propagación y módulos dinámicos como el modulo de young, de poisson y de corte (sismograma de tiro directo en un tendido de 12 canales).

Identificación de fases sísmicas en los registros de campo (sismogramas) para el cálculo de velocidades de propagación y módulos dinámicos como el modulo de young, de poisson y de corte (sismograma de tiro directo en un tendido de 12 canales).

Refracción de las ondas P en el subsuelo.

Refracción de las ondas p en el subsuelo.

Modelo estilo tomográfico de velocidades sísmicas de onda P, calculado a partir del análisis de dos tendidos de refracción sísmica.

Modelo estilo tomográfico de velocidades sísmicas de onda P, calculado a partir del análisis de dos tendidos de refracción sísmica.


• MASW2D (Análisis multicanal de ondas superficiales 2D)

En un registro típico de sísmica de refracción además de las ondas refractadas existen ondas que se propagan en la interface de dos medios con diferentes propiedades elásticas, estas son conocidas como ondas superficiales (Love y Rayleigh) y tienen la propiedad de ser dispersivas, es decir, su velocidad varía en función de la frecuencia (su inverso el periodo).

La técnica propuesta por Hayashi et al., (2004) consiste en la correlación cruzada de múltiples registros sísmicos generados a partir de diversos disparos en superficie para construir la estructura 2D de velocidades de onda S. El método es conocido como correlación cruzada de punto medio común (CMPCC, por sus siglas en ingles). La adquisición de datos para CMPCC es similar a la técnica en campo de sísmica de reflexión 2D, el procesado de datos es análogo al análisis del punto de profundidad común (CDP, por sus siglas en ingles) que se hace en reflexión sísmica.

Muestra un ejemplo de la metodología, aplicada en ciudad guzmán para el mapeo de agrietamientos superficiales.

Muestra un ejemplo de la metodología, aplicada en ciudad guzmán para el mapeo de agrietamientos superficiales.


Sísmica pasiva

La sísmica pasiva tiene como objetivo registrar el campo de ruido sísmico (microtremores) sobre la superficie terrestre. Diversos autores (Sánchez Sesma et al) explican que este campo de ondas es difuso y mediante correlaciones temporales es posible extraer ondas superficiales, las cuales se caracterizan por ser dispersivas y son sensibles a las variaciones de la velocidad de onda de corte (S) del subsuelo.


• SPAC EN LINEA

Una de las metodologías que utiliza el campo de ruido sísmico para obtener Vs es conocida como SPAC en línea (Hayashi, 2004); realiza correlaciones espaciales en frecuencia y utiliza la transformación conocida como Fase Shift (Park, 1999) para obtener la curva de dispersión de velocidad de fase de onda Rayleigh y obtener de ella mediante inversión linealizada.

Ruido sísmico

Ruido sísmico

Transformación al dominio velocidad de fase contra frecuencia

Transformación al dominio velocidad de fase contra frecuencia

Inversión de la curva de dispersión para estimar Vs

Inversión de la curva de dispersión para estimar Vs


• Cocientes espectrales H/V

Esta metodología conocida como Nakamura, 1985, consiste realizar el cociente espectral de las componentes horizontales y verticales registradas en el sismómetro triaxial, el máximo espectral resultado de este cociente es el periodo fundamental (su inverso la frecuencia) de vibración del subsuelo. A su vez está relacionado con la velocidad de onda S y el espesor de los sedimentos que descansan sobre una roca más competente.

Aplicaciones:

  • Estimación del Periodo Fundamental de vibración
  • Estudios de micro-zonificación
  • Amplificación (H/V) del sitio de estudio.
  • Estimación de velocidades de onda S.

ESTUDIO DE SÍSMICA PASIVA CON FINES GEOTECNICOS SOBRE EL PISO OCÉANICO, EN EL PROYECTO DE PUENTE LA UNIDAD QUE UNIRÁ LAS ISLAS DEL CARMÉN Y AGUADA EN CIUDAD DEL CARMEN. ENERO 2013:

A partir del registro de ruido sísmico con sensores triaxiales de velocidad se estima el cociente espectral en diversos sitios ( costa y en piso oceánico somero), mediante la inversión (Monte Carlo), se obtiene la velocidad de Onda S . Una vez determinados los modelos de velocidad se construye una sección 2D para observar la distribución lateral de la velocidad de onda S.

• Sísmica de pozo (Downhole de acuerdo a la norma internacional ASTM D4700-08)

En el caso de la técnica llamada Down-Hole, un geófono especial conocido como geófono de pozo direccionable es introducido a una perforación realizada ex profeso con el fin de generar sismogramas a diferentes profundidades.

Las ondas sísmicas se generan mediante impactos mecánicos aplicados en la superficie del terreno, generando un impacto vertical con un marro para producir registros optimizados para la identificación de la onda P. Para el caso de las ondas de corte polarizadas, los impactos se realizan en ambos lados de una viga de madera, a la cual se le sube el eje trasero de una camioneta tipo Pickup.


Generación de Onda “P”

Generación de Onda “P”

Geófono direccional de tres componentes.

Geófono direccional de tres componentes.

Inserción de Geófono direccional al pozo.

Inserción de Geófono direccional al pozo.

Sismógrafo, Controlador de geófono y Laptop

Sismógrafo, Controlador de geófono y Laptop

Colocación de polín para generación de Onda “S”

Colocación de polín para generación de Onda “S”

Generación de Onda “S”.

Generación de Onda “S”.


Es importante señalar que se realizan 3 mediciones a cada metro de la perforación: una con el marro para onda P y dos a cada lado del polín de madera para ondas S, aprovechando que el geófono es direccionable, se aprovecha esta característica para orientarlo en la misma dirección que la fuente y que se optimice la visualización de la propiedad de las Ondas S para polarizarse y se pueda identificar más fácilmente el arribo de dicha onda.

Dromocrónicas obtenidas para el DownHole y su relación con la columna litológica

Dromocrónicas obtenidas para el DownHole y su relación con la columna litológica

Espectros de Diseño para estructuras Tipo B y estado límite de Colapso; g es la aceleración de la gravedad en m/s.

Espectros de Diseño para estructuras Tipo B y estado límite de Colapso; g es la aceleración de la gravedad en m/s.


• Crosshole (De acuerdo a la norma internacional ASTM D4428/D4428 M-14)

El Ensaye Sísmico de Crosshole permite determinar tiempos de viaje de ondas sísmicas de compresión y de cortante para poder calcular las velocidades de propagación de la Onda P y de la Onda S, respectivamente.

Dichas ondas sísmicas se generan mediante una fuente de pozo especializada para producir registros optimizados para la identificación de la onda P y S usando una perforación para la fuente y otra para el receptor (Figura No.1).

Figura No.1 Introducción de la sonda y la fuente sísmica en los pozos perforados exprofeso para la prueba de crosshole.

Figura No.2 Operación del equipo y la fuente sísmica para la prueba de crosshole.


Durante la prueba, se introduce el geófono de pozo y la fuente sísmica (ver Figura No. 1) a las perforaciones previamente ademadas con tubería de PVC hidráulico (cédula 40), con el espacio anular entre el barreno y el tubo cubierto con una mezcla de bentonita-cemento. En uno de ellos se introduce la fuente sísmica (Generador de Onda) y el geófono de pozo a la otra perforación y ambos dispositivos se colocan a la misma profundidad. Las perforaciones son previamente ademadas con tubería de PVC hidráulica de 3” de diámetro para el receptor y 4” para la fuente, con el espacio anular entre el barreno y el tubo rellenando con una mezcla de bentonita-cemento. La fuente sísmica básicamente genera un impacto dentro del tubo por medio de una compresora de aire en superficie, de manera tal que la onda electromecánica es generada por la fuente sísmica y sigue una trayectoria cuasirectilínea, para ser registrada por el receptor, llamado Geófono de Pozo (Geófono de tres componentes), como lo muestra la Figura No.3. El geófono convierte la energía mecánica obtenida de los movimientos del terreno en energía eléctrica, la cual es trasmitida por un cable hasta el sismógrafo donde la señal es amplificada, filtrada y grabada en forma digital en un registro llamado sismograma (Ver Figura No.2). De esta forma se generan sismogramas a cada metro de profundidad hasta llegar al fondo del barreno (Ver esquema de la Figura No.3) . Para cada metro se identifica el primer arribo para medir su tiempo de viaje y a continuación se identifica el arribo de la onda de corte. En ambos casos, la identificación de los tiempos de arribo de la Onda P y la S permiten el cálculo de la velocidad compresional (Vp) y de corte (Vs), respectivamente.


Figura 3. Esquematización del Ensaye Sísmico de Crosshole. Nótese que tanto la fuente como el receptor tienen un dispositivo que los mantiene fijos contra la pared del pozo, de tal forma que no oscilen libremente (Figura modificada de Crice, 2002).

También debe de tomarse en cuenta que los pozos generalmente no son verticalmente perfectos, pues puede existir alguna ligera desviación, por lo que para el cálculo de las velocidades se debe corregir la distancia entre pozos realizando un sondeo de verticalidad en cada pozo que indique la desviación de la verticalidad a cada intervalo de profundidad a la que se tomaron datos sísmicos y así obtener la verdadera distancia entre pozos (Figura No.4).

Figura 4. Levantamiento del registro de Verticalidad en uno de los pozos del estudio.


Figura 5. Resultado a obtener del Ensaye de Crosshole: distribuciones puntuales de velocidad de Onda P y Onda S a lo largo de la profundidad explorada.


Finalmente los resultados a obtener son las distribuciones puntuales de velocidad de Onda P y Onda S a lo largo de la profundidad explorada, las cuales se correlacionan con el perfil geotécnico descrito por el sondeo mecánico realizado.

La prospección gravimétrica y magnética son métodos o herramientas que se utilizan en la investigación de estructuras geológicas a partir de observaciones superficiales o aéreas. Estos métodos estudian anomalías generadas por cambios en las propiedades físicas de las rocas que constituyen el subsuelo. La gravimetría se basa en la distribución de las variaciones de la densidad y la magnetometría en las correspondientes a la susceptibilidad magnética y/o en la intensidad de magnetización de las rocas. La gravimetría y magnetometría pertenecen a los métodos potenciales debido a que sus campos son típicamente estacionarios (temporalmente constantes).

PRINCIPALES APLICACIONES:

  • Exploración minera
  • Mapeo geológico
  • Estudios geohidrologicos
  • Geotermia
  • Mapeo de cavidades (Gravimetria)

Magnetometria

El método magnetométrico terrestre está basado en la medición de variaciones del campo magnético sobre el terreno. Éstas son función del campo magnético terrestre, que es afectado eventualmente y entre otros factores por las propiedades magnéticas de las rocas existentes del lugar y sobre todo, por la presencia en éstas de minerales ferromagnéticos, como la magnetita y pirrotina. La distribución de estos minerales produce variaciones en el campo magnético local que son detectables en un reconocimiento magnético.

La anomalía creada por un cuerpo magnetizado está en función de la masa y la profundidad a la que se encuentra dicho cuerpo, pero también depende de la forma, susceptibilidad magnética del material, situación espacial, inclinación del campo magnético terrestre y magnetismo remanente.

Mapas generados a partir del procesado de datos:

  • Mapa de Intensidad magnético terrestre Total (IMT)
  • Mapa de Anomalía Magnética
  • Mapa de Reducción al Polo Magnético (RTP)
  • Mapa de Señal Analítica del campo Magnético (RTP)
  • Mapa de derivada de la inclinación magnética
  • Mapa de primera derivada vertical
  • Mapa de gradiente horizontal
  • Mapa reducido al polo interpretado
  • Modelado 3D


Minería

En México existe una gran demanda en la exploración y explotación de fierro, donde existen grandes yacimientos que son económicamente explotables. En estudios de exploración por mineral de fierro magnetometría terrestre es una herramienta útil para localización y delimitación, este método es sensible a éste mineral que por su naturaleza tiene altos valores de susceptibilidad magnética, contrastando con las rocas que lo encajonan.


Estudio geofísico en la modalidad de magnetometría para evaluar el potencial de fierro de “la mesa de los gallos”, en la localidad de San Miguel, localizada en el municipio de Villa Purificación, Jalisco, México. Octubre 2012.

Mapa de reducción al polo interpretado, las líneas blancas muestran los límites magnéticos y las líneas amarillas lineamientos magnéticos.

Mapa de reducción al polo interpretado, las líneas blancas muestran los límites magnéticos y las líneas amarillas lineamientos magnéticos.

Estudio geofísico en la modalidad de magnetometría, polarizacion inducida para evaluar el potencial de titanio, en la concesion "Minera Casas Viejas”, localizada en el ejido Los Cacaos, municipio de Acacoyahua, Chiapas, México.

Mapa reducido al Polo Interpretado. Se interpretó un sistema principal de lineamientos magnéticos los cuales presentan una orientación preferencial Norte-Sur estos son transversales al lineamiento de mayor interés con orientación N-E, algunos de los lineamientos magnéticos definidos en la presente interpretación, delimitan las zonas de debilidad que son aprovechadas para el emplazamiento de posibles cuerpos ígneos geodinámicos.

Mapa reducido al Polo Interpretado. Se interpretó un sistema principal de lineamientos magnéticos los cuales presentan una orientación preferencial Norte-Sur estos son transversales al lineamiento de mayor interés con orientación N-E, algunos de los lineamientos magnéticos definidos en la presente interpretación, delimitan las zonas de debilidad que son aprovechadas para el emplazamiento de posibles cuerpos ígneos geodinámicos.


Modelado 3D del Yacimiento minero.

Modelado 3D del Yacimiento minero.

Radar de Penetración Terrestre (GPR) - Parte de los métodos electromagnéticos
La prospección geofísica con la metodología GPR, (georadar terrestre o radar de penetración del subsuelo por sus siglas en inglés) es una técnica de reciente tecnología que permite investigar la capa terrestre más somera enfocada a la ingeniería, su propósito es establecer la presencia de anomalías geofísicas en el subsuelo e intentar correlacionarlas con la presencia de servicios como drenaje, tuberías de gas, oleoductos, gaseoductos, telefonía, fibra óptica y en general con cualquier elemento que pudiera representar un riesgo durante la excavación en un área determinada, además permite conocer las variaciones laterales del terreno, siendo útil en el análisis de secuencias sedimentarias, paleo-causes y/o plumas contaminantes.

Además de las antenas que usualmente se utilizan en la búsqueda de tuberías, hay una de ellas de 1.2 GHz, que es ideal para hacer una aproximación y/o inspección de la distribución del armado de varilla de algunos elementos estructurales como: columnas, firmes, trabes etc. 
Levantamiento de datos de GPR en Muros

Levantamiento de datos de GPR en Muros

 

Antena de Alta frecuencia


Otra aplicación del GPR es la búsqueda de cavidades. Esta es una opción que se puede desarrollar a la par de la Tomografía Eléctrica para obtener mejores resultados y que sus resultados también dependen del tipo de medio donde se propaguen las ondas electromagnéticas, es decir, no es apto para todos los casos donde se pretenda encontrar cavidades. 
Radargrama interpretado con simbología de posibles instalaciones

Radargrama interpretado con simbología de posibles instalaciones

Radargrma y modelo para la búsqueda de cavidades.

Radargrma y modelo para la búsqueda de cavidades.

Transitorio Electromagnético en el Dominio del Tiempo (TEM) - Parte de los métodos electromagnéticos

La exploración Geofísica mediante la técnica del Transitorio Electromagnético en el Dominio del Tiempo (TEM) es utilizada para estimar la resistividad eléctrica del subsuelo. En las secciones construidas a partir de sondeos TEM es posible observar cambios en la conductividad, debidas a estructuras geológicas, cambios de facies y fracturamientos de las rocas.

Al inyectar una corriente constante en la bobina transmisora se produce un campo magnético primario, cuando se corta de forma instantánea se produce una inducción electromagnética de corrientes eléctricas en el subsuelo. Estas corrientes, fluyen en trayectorias cerradas y migran en profundidad y lateralmente, mientras que su intensidad disminuye conforme pasa el tiempo, lo que genera un campo magnético secundario transitorio decreciente en la superficie. Este campo secundario induce un voltaje variable en función del tiempo en el receptor. La forma en que decae el voltaje contiene la información sobre la resistividad del subsuelo.

APLICACIONES:

  • Geohidrologia
  • Minería
  • Estudios geológicos y ambientales
  • Geotermia


Estudio geofísico con fines geohidrológicos para la perforación de un pozo profundo de alumbramiento de agua subterranea en la localidad de San Matías Tepetomatitlán, municipio Apetatitlán de Antonio Carvajal estado de Tlaxcala.

OCTUBRE 2012

Sección Geoeléctrica obtenida a partir de la inversión suavizada de los sondeos transitorios electromagnéticos.

La resistividad termica es una propiedad fisica de los materiales que mide la capacidad de oponerse al paso de calor.

Al caracterizar esta propiedad en el subsuelo es posible realizar un adecuado sistema de cableado, es decir seleccionar y adecuar el tipo de cable de alimentación de fuerza y de control en los sistemas de distribución eléctrica subterráneos.

De acuerdo con la Norma IEEE Std 442-1981 IEEE Guide for Soil Thermal Resistivity Measurements.






Estudio geofísico de resistividad térmica, para diseño de cableados de los sistemas de control y suministro de los aerogeneradores del campo en el green power, comunidad de La Mata, municipio de Juchitan, estado de Oaxaca.

Estudio geofísico de resistividad térmica, para diseño de cableados de los sistemas de control y suministro de los aerogeneradores del campo en el green power, comunidad de La Mata, municipio de Juchitan, estado de Oaxaca.

Los registros geofísicos de pozo son una medición in-situ (directa) de las propiedades físicas del subsuelo en función de la profundidad. Este método consiste en introducir una sonda a un pozo, la cual está equipada para registrar valores físicos como: la resistencia eléctrica, resistividad (corta, profunda y lateral), potencial natural (SP), radioactividad natural gamma, resistividad y temperatura de fluido. Una de las ventajas de este método es que permite registrar en tiempo real estas propiedades del subsuelo.

Estos registros permiten definir claramente interfaces (cambios de litología), es decir cómo se encuentran distribuidas las capas del terreno a profundidad, determinar el tipo de roca, espesor, características geohidrológicas y estimar la permeabilidad de cada uno de los estratos.

Al realizar un análisis cualitativo de la formación se puede obtener información de la porosidad, permeabilidad, contenido de agua, salinidad y temperatura, cuantitativamente se obtiene información del volumen de arcilla, porosidad, índice de compactación y resistividad del agua entre otros. Al analizar esta información junto con el muestreo de perforación es posible caracterizar zonas con potencial geohidrologico es decir localizar estratos que permitan la explotación del recurso hídrico.

Este método es principalmente utilizado en geohidrología (potencial geohidrologico de formaciones, diseño y terminación de pozos de agua potable, evaluación de cementacion), exploración petrolera y minera.




HERRAMIENTA

UNIDAD DE CONTROL de Registros Geofísicos de pozo de 9 parámetros Marca CENTURY, Sistema de Control SYSTEM VI, Malacate de 500 y 1000 m, Lap-Top y Software, sonda modelo 9144 y .

Curvas:
1. Rayos Gamma Natural (RGN)
2. Resistividad Normal Larga (64”)
3. Resistividad Normal Corta (16”)
4. Resistividad de Fluido (RF)
5. Resistividad Lateral (RL)
6. Potencial Espontáneo (SP)
7. Resistencia Puntual (RP)
8. Temperatura (T) y Delta de Temperatura (∆T)

Geometría de pozo:
Azimutal
Angulo de inclinación


Determinación de litología

Determinación de litología

Los parámetros se presentan gráficamente en el siguiente orden.

Carril 1: Gamma (negra), Resistencia (roja) y Potencial espontaneo (azul).

Carril 2: Resistividad lateral (negra), Resistividad 16N (azul) y resistividad 64 N (Magenta).

Carril 3: Temperatura (verde), Resistividad de fluido (azul) y Delta de temperatura (magenta).


Muestreo de perforación

Muestreo de perforación


Geología regional del sitio sonde se localiza el pozo

Geología regional del sitio sonde se localiza el pozo


Aplicación de los Registros Geofísicos para el Diseño y Terminación de Pozos


Pozo Teoloyucan

Pozo Teoloyucan


Registro de verticalidad

El registro de verticalidad permite medir de forma continua el ángulo de desviación de un pozo, para ello se utiliza un par de inclinómetros colocados perpendicularmente entre ellos. La falta de verticalidad de un pozo y más aún los cambios de dirección generan problemas en las bombas de extracción, principalmente en las de tipo flecha y en menor grado las sumergibles, debido al rose entre la bomba y el ademe que puede favorecer la corrosión de alguno de los dos o de ambos.


Respuestas del registro de verticalidad, la curva azul indica el ángulo de desviación y la curva verde la desviación a cada profundidad en metros. Los registros son analizados según las normas del manual de rehabilitación de CONAGUA.

Respuestas del registro de verticalidad, la curva azul indica el ángulo de desviación y la curva verde la desviación a cada profundidad en metros. Los registros son analizados según las normas del manual de rehabilitación de CONAGUA.


Registro azimutal

Para tener medidas precisas de la velocidad sísmica del terreno en un ensaye tipo Crosshole, es necesario conocer a detalle la distancia exacta entre cada uno de los barrenos, es decir cada barreno durante su perforación siguió distintas trayectorias. Por lo que se realiza un análisis de las siguientes curvas del registro geofísico:

Ángulo de Inclinación (Φ)
Ángulo Azimutal (Θ)

Análisis del registro de verticalidad (ángulo de inclinación) y el azimutal (de desviación)  el cual nos indica la dirección Norte y Este que se ha desviado el barreno y la magnitud total de la desviación.

Análisis del registro de verticalidad (ángulo de inclinación) y el azimutal (de desviación) el cual nos indica la dirección Norte y Este que se ha desviado el barreno y la magnitud total de la desviación.

Mapa polar de desviación de un barreno vista en planta, la línea roja indica la trayectoria que siguió el barreno, cada círculo concéntrico es el incremento de la desviación en metros.

Mapa polar de desviación de un barreno vista en planta, la línea roja indica la trayectoria que siguió el barreno, cada círculo concéntrico es el incremento de la desviación en metros.