UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉS FACULTAD DE INGENIERÍA CARRERA DE ING. PETROLERA PROSPECCIÓN GEOFÍSICA PET - 103
DOC.: ING. RODOLFO AYALA SANCHEZ UNIV.: ROMMER D. LLANOS CALLANCHO C.I.: 6906537 LP FECHA: 6 DE MAYO DE 2013
PRACTICA NRO. 7 METODOS ELECTROMAGNÉTICOS ELECTROMAGNÉTICOS APLICACIÓN EN LA INDUSTRIA PETROLERA 1.
OBJETIVOS
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Describir en forma resumida las características técnicas de este método de exploración. Identificar los campos en los que se puede aplicar este método. Describir detalladamente, en que forma el método de prospección electromagnético ayuda en la industria petrolera.
2.
MARCO TEÓRICO 2.1 DESCRIPCIÓN DEL MÉTODO
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Los métodos electromagnéticos o métodos eléctricos en corriente alterna se basan en el estudio del subsuelo a través de los cambios en las propiedades eléctricas y magnéticas de los materiales que lo componen. Los métodos electromagnéticos constituyen el grupo de mayor diversidad tanto en metodologías como en instrumental, resultando ser herramientas eficaces a la hora de abordar una gran variedad de problemas: estudio de aguas subterráneas, cartografía de la intrusión marina, detección de vertidos de contaminantes, localización de cavidades, etc..Versatilidad y gran celeridad en la toma de datos (aspecto que posibilita el reconocer extensas áreas de terreno en un corto espacio de tiempo), son las dos principales virtudes de los métodos electromagnéticos en general. Además la no necesidad de contacto físico con el terreno (no precisan electrodos), permiten incluso el realizar estudios tanto en barco como en avión. Los métodos electromagnéticos se pueden clasificar básicamente en base a dos aspectos: La naturaleza del campo electromagnético primario, distinguiendo entre los de o campo natural o artificial (el hombre es quien lo genera). La distancia a la que se encuentre el receptor con respecto al origen del campo o primario. En este sentido tenemos los de campo próximo o campo lejano. Si bien existen exi sten diversos métodos electromagnéticos aplicables al problema de detección de filtraciones de agua en el subsuelo, son los de campo próximo y artificial los realmente importantes, dado que en éstos es el operador quien controla el transmisor (dispositivo encargado de generar el campo electromagnético primario), y por tanto el hecho de poder definir las características de la onda primaria, nos permitirá controlar un parámetro tan importante como es la profundidad de investigación.
2.2 METODO ELECTROMAGNETICO EN EL DOMINIO DEL TIEMPO TDEM (SEDT) Las tecnologías Time domain electromagnetic (TDEM) o Sondeo EM en el Dominio del Tiempo (SEDT) son efectivas en la determinación de la conductividad eléctrica en suelos desde pocos metros hasta más de 1000 metros de profundidad. Desde el momento que la conductividad está fuertemente correlacionada a las propiedades del suelo, el TDEM representa una herramienta importante para el mapeo de suelos y cambios verticales y laterales de las propiedades en los mismos. Este método, que puede ser usado en arreglo sondeo o perfilaje, es una herramienta importante en la investigación hidrológica en ambiente sedimentario / aluvial y en la caracterización de secuencias con presencia de lentes de aguas salobres en ambiente costero. El método puede ser también usado en estudios de agregados, caracterización de zona contaminada, aplicaciones mineras y mapeo geológico. El principio operativo del método TDEM-SEDT consiste en hacer circular cíclicamente, en cortos periodos de tiempo, un campo eléctrico alterno alrededor de una bobina transmisora o de un cable largo puesto a tierra (LOTEM). Durante el periodo de conexión se origina un campo magnético primario estable en el subsuelo. Cuando se corta de forma instantánea la corriente que circula por la bobina transmisora (y por tanto cesa el campo magnético primario) el campo EM inducido en el subsuelo causa corrientes parásitas (EMF) que se propagan tanto a través del terreno como en los conductores próximos. Como consecuencia de pérdidas de resistencia calórica estas corrientes disminuyen con el tiempo, provocando un campo magnético secundario decreciente en la superficie. Como el campo magnético secundario se genera cuando el campo primario está desconectado, puede medirse con relativa facilidad. Cuando en el subsuelo hay cuerpos de conductividad eléctrica elevada, la atenuación de las corrientes parásitas es significativamente menor que en los malos conductores. Por tanto, la medida de l a relación de decrecimiento del campo secundario proporciona una forma de detectar la presencia de cuerpos conductores en el subsuelo y estimar su conductividad. El dispositivo de medida común consiste en situar la bobina receptora en el centro de la bobina emisora (generalmente cuadrada), e incluso utilizar la misma bobina para las dos funciones. En esta configuración, la medida del campo decreciente en el centro de la bobina es equivalente a la medida de la resistividad en función de la profundidad (análoga al método de SEV en corriente continua). La profundidad de investigación es función del retardo (delay time) del campo decreciente y es independiente de la separación entre las bobinas emisora y receptora. Al aumentar el tiempo, la intensidad de corriente se propaga a mayores profundidades. El método es rápido (pocos minutos de medida por cada sondeo) y permite alcanzar, en función de las dimensiones/geometría de las bobinas (bucles) usados y de la potencia del transmisor, desde pocas decenas de metros (NanoTEM para estudios de alta resolución) a algunos km de profundidad (LoTEM donde se utiliza un gran dipolo transmisor y un generador de alta potencia). El proceso medición se repite varias veces, almacenando rápidamente las medidas con un proceso sumatorio (stacking), que destaca los voltajes creados y tiende a anular el ruido de fondo de la zona. Aumentando el período de la señal del emisor y/o el tiempo de medida, las corrientes inducidas alcanzan terrenos más profundos, y proporcionan así una información sobre mayores profundidades. El método TDEM puede ser utilizado con
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diferentes configuraciones. Las configuraciones más comunes son con bucles del emisor y del receptor en modo central (bucles cuyo centro es el mismo), en modo coincidente (mismo bucle) y en modo “offset” (bucles cuyo centro no es el mismo), igualmente se puede utilizar como transmisor un cable largo puesto a tierra. Los valores de un sondeo TDEM se representan en forma de curvas de variación de la resistividad aparente en función del tiempo, y su interpretación se lleva a cabo de forma análoga a los de los SEV’s. pseudos secciones de conductividad y secciones 2D de resistividad pueden ser compiladas para la caracterización y definición geométrica de la secuencia electro estratigráfica. Las principales ventajas del TDEM son: una gran sensibilidad a los terrenos conductores, un excelente poder de resolución vertical (elemento importante en ambiente geológico con variaciones de resistividad verticales como las estratificaciones en ambiente sedimentario/aluvial), una buena detección de las anomalías de baja resistividad en un terreno conductor, y, una ejecución práctica debida a la ausencia de contacto con el suelo y, por lo tanto, rápida en un terreno despejado. Las aplicaciones del método TDEM es función de las características del instrumento y pueden variar desde aplicaciones superficiales (NanoTem) a profundas (Long Offset Transient Domain). NANO TEM (hasta 50m de profundidad) Estudios ambientales Geotecnia – Ingeniería civil Near Surface Geophysics TDEM (aplicaciones comunes hasta un 1000 m de profundidad) Investigaciones geológicas Hidrología Exploración minera Exploración geotérmica LO TEM (aplicaciones profundas hasta 5-10 km de profundidad) Exploración geológica Exploración geotérmica profunda (cámaras magmáticas, zonas de subducción,…) Exploración petrolera profunda en áreas complejas en tierra y off shore. 2.3 MÉTODO ELECTROMAGNÉTICO EN EL DOMINIO DE LAS FRECUENCIAS (FDEM) El FDEM, al igual que el resto de los métodos electromagnéticos, tiene como objetivo medir la conductividad eléctrica del terreno. Dado que la conductividad se define como la inversa de la resistividad, la detección de posibles focos de filtración de agua se reducirá simplemente a la localización de zonas, en donde se observen incrementos anómalos en su valor. Los FEDM son sistemas que trabajan con un transmisor y un receptor móviles de ondas electromagnéticas. A través del transmisor, que es una bobina por la que circula una corriente alterna sinusoidal de frecuencia f (Hertz), se genera un campo electromagnético primario H p, que se propaga libremente tanto por la superficie como por el interior del terreno. Este campo está
formado por una componente magnética y otra eléctrica ortogonales entre si, y a su vez perpendicular a la dirección de propagación de la onda. En presencia de un cuerpo conductor, la componente magnética del campo primario provoca la aparición de unas corrientes inducidas, que a su vez generan un campo magnético secundario H s. Este campo secundario, junto con el campo primario que circula libremente por la superficie del terreno, serán detectados por la bobina receptora dando lugar a un campo resultante, que diferirá tanto en fase como en amplitud con respecto al campo primario, aspecto que nos proporcionará información acerca del tamaño y conductividad eléctrica del elemento conductor.
Los dos aspectos principales que caracterizan al FDEM son: 1. Una limitada resolución vertical 2. Gran celeridad en la toma de datos. En cuanto a la primera cuestión y a raíz de lo expuesto anteriormente, si bien el número de lecturas sobre la vertical de un punto de muestreo varía según el instrumento de medida, éste continúa siendo limitado. En lo que concierne a la segunda cuestión, la gran celeridad del proceso de medición del FDEM, posibilita el poder medir en un tiempo razonable la conductividad del terreno en un gran número de puntos. Esto lo convierte en un método de gran resolución horizontal. Por tanto el responsable del proyecto podrá optar no solo por realizar un par de perfiles (de forma análoga a lo visto en Tomografía eléctrica y Potencial espontáneo), sino también y en función de los objetivos del estudio, por discretizar todo el área de estudio a modo de malla de muestreo, a fin de poder confeccionar mapas de isolineas de conductividad a distintas cotas de profundidad. Son justamente estos dos aspectos, una limitada resolución vertical y una gran resolución horizontal, lo que conlleva a que el FDEM sea más idóneo en estudios preliminares a gran escala, en donde a través del análisis de mapas de isovalores de conducitividad, detectar áreas susceptibles de presentar flujos subterráneos de agua, para posteriormente y mediante métodos con mayor resolución vertical (i.e. Tomografía eléctrica), caracterizar con más detalle el problema.
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CONCLUSIONES A manera de conclusiones: Los levantamientos electromagnéticos de lectura profunda examinan la resistividad del subsuelo, proveyendo información que complementa a los datos sísmicos. Respecto a las ventajas y desventajas del FDEM: Es un método que no requiere de contacto con el terreno. Esto le convierte en una o técnica eficaz en terrenos muy resistivos, en los que ni el uso del método del potencial espontáneo ni el de resistividad eléctrica son factibles. Es un método de gran resolución horizontal, aspecto que le convierte en una o técnica ideal para estudios a gran escala. En cuanto a las limitaciones del método tenemos: Baja resolución vertical. o El FDEM es muy sensible a los ruidos generados por la presencia de campos o electromagnéticos externos. BIBLIOGRAFÍA BRADY, James, otros,(2009, septiembre) “OILFILED REVIEW: GEOFÍSICA ELECTROMAGNÉTICA” Disponible en: http://www.slb.com/~/media/Files/resources/oilfield_review/spanish09/sum09/composito.pdf http://www.trxconsulting.com/downloads/TRX_Metodo%20TDEM.pdf http://upcommons.upc.edu/pfc/bitstream/2099.1/6231/10/09.pdf
