REGISTRO DE POZOS LA CURVA DE POTENCIAL ESPONTANEO (SP) 1. INTRODUCCION El método del Potencial Espontáneo (Self-potencial o Spontaneous Potential) es un método de prospección eléctrica que tuvo sus orígenes en la búsqueda de recursos minerales, si bien su uso se amplió al mundo de la Ingeniería Civil y Petrolera, resultando ser una herramienta eficaz en el análisis de problemas de filtración de aguas en el subsuelo. Técnica de aplicación generalizada en la década de los 80 y principios de los 90, hoy en día es una técnica en desuso dadas las prestaciones que nos ofrecen otros métodos en este ámbito (i.e. Tomografía eléctrica). Sin embargo la sencillez del equipo que precisa así como la facilidad de implementación en el campo, justifican la descripción de este método.
2. OBJETIVO DEL METODO El método del Potencial Espontáneo se basa en medir entre dos puntos del terreno, la diferencia de potencial eléctrica generada de forma natural en el subsuelo. El origen de estos campos eléctricos naturales (potenciales espontáneos) está asociado a diferentes fenómenos como por ejemplo a las variaciones de las propiedades del terreno (cambios de humedad, de su química, etc.), la presencia de cuerpos metálicos, actividad biológica de la materia orgánica, etc. Sin embargo de todo el conjunto de potenciales espontáneos, el que nos interesa es el denominado Potencial electrocinético (Electrokinetic potential o Streaming potential) dado que su génesis está ligada al paso de un fluido a través de un medio poroso. Por consiguiente, el objetivo de este método se reduce simplemente a detectar en nuestro registro de campo, las variaciones espaciales del potencial electrocinético. El paso de una solución de resistividad elé eléctrica ctrica ρ y viscosidad η a través de un medio capilar o poroso, puede generar un gradiente de potencial eléctrico a lo largo de la trayectoria del flujo. Este potencial es lo que se conoce c omo Potencial electrocinético.
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3. DESARROLLO El Potencial Espontáneo (SP) es un registro de los potenciales naturales terrestres, que se producen entre un electrodo móvil dentro del pozo (A) y un electrodo fijo en superficie (B).
El potencial espontáneo se reconoció por primera vez por Conrad Schlumberger, Marcel Schlumberger, y EG Leonardon, y lo que publicó por primera vez fueron ejemplos de campos de petróleo de Rusia. El potencial Espontáneo es un tipo de registro geofísico, también se usa como sondeo eléctrico vertical. Medición del potencial eléctrico del terreno. La circulación de agua subterránea genera potenciales eléctricos detectables.
Figura 1: Potencial Espontaneo (SP). 2
El potencial espontaneo se origina por casusa de:
Potencial de electro filtración, por el lodo en un medio poroso.
Potencial de membrana, en caso de arcillas o margas.
Potencial de difusión, debido a la existencia de diferentes concentraciones de electrolito en el terreno.
Potencial electroquímico: la existencia de menas metálicas en el subsuelo.
Otra fuente que origina el potencial espontaneo el "potencial que fluye" (o potencial electro cinético) que se presenta del flujo del líquido cargado de minerales disueltos (agua subterránea) con un medio poroso y fisuras del terreno. El potencial electro cinético o zeta, es el potencial cae a través de la parte móvil de la doble capa que es responsable de los fenómenos electro cinéticos como la electroforesis (movimiento de partículas en un campo eléctrico a través de una solución estacionaria). El potencial zeta se mide por mediciones de electroforesis. El potencial zeta refleja la diferencia de potencial entre el plano de corte y la fase gruesa. La distancia entre la superficie y el plano de corte no puede precisarse rigurosamente. El potencial zeta es como ya se dijo una medida para determinar la carga del coloide. Para coloides en fuentes de agua natural con un pH de 5 a 8, el potencial zeta se encuentra entre los -14 y -30 milis volts; cuanto más negativo sea el número, tanto mayores será la carga de la partícula. A medida que disminuye el potencial zeta, las partículas pueden aproximarse cada vez más aumentando la posibilidad de una colisión. El fenómeno del potencial espontaneo está asociado a corrientes naturales que son provocadas por diferentes fenómenos, en articular a la interacción geoquímica con minerales metálicos, a los gradientes de temperatura existentes y a la filtración del agua en el suelo. El SP tiene 2 componentes: un Componente Electrocinético y un Componente Electroquímico.
a) El Componente Electrocinético. Este componente se conoce también como potencial de corriente o potencial de electrofiltración. Se produce cuando un electrolito fluye debido a que una solución es forzada por presión diferencial a fluir a través de un medio poroso, permeable no metálico (membrana).
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Figura 2: Potencial Electrocinético. b) El Componente Electroquímico Este potencial se produce por contacto de soluciones de diferentes salinidades. El contacto puede ser directo o a través de una membrana semi-permeable como las lutitas. De acuerdo con el tipo de contacto el potencial puede ser: Potencial de contacto de líquidos o Potencial de membrana.
Potencial de Contacto de Líquidos
Tiene lugar en el límite entre la zona lavada y la zona virgen, no hay lutitas separando las dos soluciones. Tanto los aniones como los cationes pueden pasar de una solución a otra.
Figura 3: Potencial de contacto de líquidos.
Debido a que la salinidad del agua de formación es más alta, tanto los cationes Na+ y los aniones Cl- migrarán hacia el filtrado del lodo. El ión Na+ es comparativamente mayor y arrastra 4.5 moléculas de agua. El ión Cl- es más pequeño y arrastra solo 2.5 moléculas de agua. De allí que el Cl- migrará más fácilmente que los iones Na+.
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El resultado es un incremento de las cargas positivas dejadas en el agua de formación, estas cargas restringen la migración de Cl- hacia la zona lavada esto equivale a un flujo de corriente convencional en la dirección opuesta.
Potencial de Membrana
Debido a la estructura laminar de la arcilla y a las cargas en las láminas, las lutitas son permeables a los cationes Na+ pero impermeables a los aniones Cl-,es decir actúan como membranas selectivas por esto el potencial a través de las lutitas se llama potencial de membrana.
Figura 4: Potencial de membrana. La curva de potencial espontáneo es un registro de fenómenos físicos, que ocurren naturalmente en las rocas de una formación o re servorio dado. La curva del SP registra el potencial eléctrico producido por la interacción entre el agua de formación, el fluido de perforación (conductivo) y lutitas, este voltaje es resultado de una corriente contínua que se genera en dichos bordes por la diferencia de salinidad. La pendiente de la curva de SP es proporcional a la intensidad de corriente del SP en el lodo del pozo a ese nivel, dichas intensidades de corriente están al máximo en los límites de las formaciones permeable. La forma de la curva del SP y la amplitud de la deflexión enfrente a la capa permeable dependen de varios factores.
Factores que afectan a la curva SP. Los factores que afectan la distribución de las líneas de corriente del SP y las disminuciones de potencial que tienen lugar en cada uno de estos medios a través de los que fluye la corriente de SP son:
Tipo de fluido de perforación utilizado (lodo), es decir conocer sus características de salinidad. 5
Diámetro de invasión de la zona contaminada con lodo.
Espesor de capa h.
Resistividad verdadera Rt de la capa permeable (formación).
Baja permeabilidad.
Inclusiones de lutitas, presentes como cuñas dentro la capa permeable.
Diámetro del agujero.
Temperatura.
Fracturas y fallas.
Métodos para medir el potencial espontaneo y tecnologías aplicadas a esta área. El potencial espontáneo es un voltaje de DC (corriente directa por sus siglas en inglés) es lo que genera el flujo de electricidad (el movimiento de electrones o corriente eléctrica) a través de un material conductivo, en las actividades a realizarse en un equipo diseñado para medir los pequeños voltajes de DC y tener la capacidad de filtro de ruido de baja frecuencia se utilizan para medir el SP. Las sondas especializadas que se utilizan para c onectar los instrumentos a la superficie de la tierra deben ser no polarizantes, de lo contrario se puede producir un "contacto" de voltaje a través de la acción electroquímica de la sonda en sí. No polarizar sondas utilizando una "olla porosa" que contiene la sal de metal (sulfato de cobre) se utilizan para la solución de superficie SP. En entornos de pozo, de material inerte, se utilizan electrodos metálicos. Una forma de usar el potencial espontáneo es unir las curvas de resistividad eléctrica, y se comparan las dos (o tres porque casi siempre se usan dos de resistividad y una de potencial espontáneo), y si la curva de potencial espontáneo varia al mismo tiempo que las curvas de resistividad se están separando eso significa que en ese estrato se tiene alta porosidad y permeabilidad.
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Figura 5: Equipo de registro de Potencial Espontaneo y curvas caract erísticas de diferentes litologías.
Figura 6: Ejemplo de curva de Potencial Espontaneo
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Usos de la curva de Potencial Espontaneo.
Determinar valores de Rw (resistividad del agua de formación).
Seleccionar zonas permeables, solo cualitativamente no proporciona un valor de K, ni compara permeabilidades.
Estimar el contenido arcilloso de la roca rese rvorio.
Correlacionar unidades litológicas y ayuda a definir modelos depositacionales.
Identificación de pasos de falla.
Ayuda a definir arenas drenadas.
Figura 7: Bajada de herramienta con equipo de registro de Potencial Espontaneo. 4. CONCLUSIONES 5. BIBLIOGRAFIA http://www.ingenieriadepetroleo.com/2009/04/registro-sp.html http://upcommons.upc.edu/pfc/bitstream/2099.1/6231/9/08.pdf http://dgg-interperfilpozo.blogspot.com/2013/06/unidad-iv-potencial-espontaneo.html https://www.google.com.bo/#q=potencial+espontaneo
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Nota: Estimados compañeros: Aquí les mando la base del informe SP a presentarse el Lunes 23, estoy enviándolo a cada integrante del grupo mediante FB de manera que el día de mañana a las 10:00 am nos conectemos todos y me comuniquen de buena manera, si en alguna parte me equivoque (con su correspondiente justificación y corrección) o si le tenemos que aumentar o quitar cosas al informe. La conclusión no la hice para que entre todos la hagamos. Luego vamos a repartirnos las partes (PORFAVOR LAS PARTES QUE LES TOQUE, LAS PALABRAS QUE NO ENTIENDEN BUSCAR SU SIGNIFICADOS para tener una mejor DEFENSA) para que cada uno haga su respectiva presentación con un formato en común y en la noche nos volveríamos a conectar para unir todas las partes de la presentación. En caso de no conectarse mañana a dicha hora lamentablemente lo sacaremos del grupo por falta de responsabilidad. Cualquier cosa mi #70254048. SALUDOS… :D
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