El método sismoeléctrico (que es diferente del principio físico electrosísmico) se basa en la generación de campos electromagnéticos en suelos y rocas por ondas sísmicas . Esta técnica aún se encuentra en desarrollo y en el futuro puede tener aplicaciones como la detección y caracterización de fluidos en el subsuelo por sus propiedades eléctricas, entre otras, generalmente relacionadas con fluidos (porosidad, transmisividad, propiedades físicas).
Operación
Cuando una onda sísmica encuentra una interfaz, crea una separación de carga en la interfaz formando un dipolo eléctrico . Este dipolo irradia una onda electromagnética que puede ser detectada por antenas en la superficie del suelo.
A medida que las ondas sísmicas ( P o de compresión ) tensionan los materiales terrestres, ocurren cuatro fenómenos geofísicos:
- La resistividad de los materiales terrestres está modulada por la onda sísmica;
- Los efectos electrocinéticos análogos a los potenciales de flujo son creados por la onda sísmica;
- Los efectos piezoeléctricos son creados por la onda sísmica; y
- Las respuestas impulsivas de alta frecuencia, audio y radiofrecuencia se generan en minerales de sulfuro (a veces denominados RPE).
La aplicación dominante del método electrosísmico es medir el efecto electrocinético o el potencial de flujo (elemento 2, arriba). Los efectos electrocinéticos son iniciados por ondas de sonido (típicamente ondas P) que pasan a través de una roca porosa que induce el movimiento relativo de la matriz y el fluido de la roca. El movimiento del fluido iónico a través de los capilares en la roca ocurre con cationes (o menos comúnmente, aniones) que se adhieren preferentemente a las paredes capilares, de modo que la presión aplicada y el flujo de fluido resultante en relación con la matriz de la roca produce un dipolo eléctrico. En una formación no homogénea, la onda sísmica genera un flujo de fluido oscilante y un campo eléctrico y EM oscilante correspondiente. La onda EM resultante puede detectarse mediante pares de electrodos colocados en la superficie del suelo.
Sin embargo, las ondas P que se mueven a través de un sólido que contiene algo de humedad también generan un fenómeno eléctrico llamado ondas cosísmicas. [1] Las ondas cosísmicas viajan con ondas P y no son sensibles a las propiedades eléctricas del subsuelo. La antena dipolo no puede distinguir la señal electrocinética de la señal cosísmica, por lo que registra ambas, y las ondas cosísmicas deben eliminarse mientras se procesan los datos de campo para poder interpretar realmente el efecto electrocinético [2]
Por el momento, no existe un método de operación de campo de rutina, pero en estudios científicos se coloca una serie de varias antenas dipolo a lo largo de una línea recta para registrar ondas sismoeléctricas, y una serie de geófonos colocados entre antenas dipolo para registrar la llegada de ondas sísmicas. Los geófonos son necesarios para poder suprimir las ondas cosísmicas de la señal sismoeléctrica, de modo que se pueda separar y estudiar el efecto electrocinético. [3]
Limitaciones
El método electrosísmico es muy susceptible al ruido cultural eléctrico, y también tiene las mismas fuentes de ruido que el método sísmico de reflexión, que incluyen ruido de suelo, múltiplos y ruido aleatorio. El método sismoeléctrico también tiene una relación señal / ruido muy baja, porque la atenuación de las ondas electromagnéticas dentro de la tierra es 1 / r ^ 3, por lo que teóricamente limita su profundidad de exploración a trescientos metros. [4] Las señales electrosísmicas típicas se encuentran en el nivel de microvoltios. La señal electrosísmica es proporcional a la presión de la onda sísmica. Por lo tanto, es posible aumentar la señal utilizando fuentes sísmicas más fuertes. [5]
El efecto electrocinético se produce por varios tipos de contrastes entre capas como contrastes de porosidad, contrastes de potencial, contrastes de viscosidad y contrastes de saturación en fluidos entre otros. [2] Las posibles causas del efecto elektronkinetic entre capas es todavía una cuestión de estudio. Con el conocimiento y la tecnología de hoy en día, es realmente difícil determinar sin más datos (como el pozo u otros datos geofísicos de la ubicación), cuáles son las conversiones electrocinéticas producidas por, y será necesario realizar más estudios para poder interpretar correctamente los datos electrocinéticos. Aunque eso, el efecto electrocinético tiene un futuro prometedor en geofísica cercana a la superficie y de pozo.
Ejemplos de estudios de campo exitosos
La propagación de ondas sísmicas en rocas porosas está asociada con una pequeña deformación transitoria de la matriz de la roca y el espacio poroso que puede causar campos electromagnéticos de amplitud observable si los poros están saturados. Se espera que las mediciones de campo sismoeléctrico ayuden a localizar capas permeables en rocas porosas y proporcionen información sobre propiedades anelásticas . Este potencial teórico para las aplicaciones hidrogeológicas, sin embargo, se ha confirmado hasta ahora sólo por un número muy limitado de estudios de campo exitosos. Como consecuencia, el método sismoeléctrico todavía está lejos de ser utilizado de forma rutinaria.
Ver también
Referencias
- ^ Orgullo, S., Haartsen, MW, 1996. Propiedades de ondas electrosísmicas. J. Acoust. Soc. Soy. 100, 1301-1315
- ↑ a b Zyserman, F., Jouniaux, L., Warden, S. y Garambois, S. (2015). "Registro sismoeléctrico de pozo utilizando una fuente de onda de corte: ¿posible aplicación a la eliminación de CO2?" Revista Internacional de Control de Gases de Efecto Invernadero, 10.1016 / j.ijggc.2014.12.009, 89-102.
- ^ Dupuis, JC, Butler, KE, Kepic, AW, 2007. Imágenes sismoeléctricas de la zona vadosa de un acuífero de arena. Geofísica 72, A81-A85.
- ^ Thompson, A. y Gist, G., 1993, Aplicaciones geofísicas de la conversión electrocinética: The Leading Edge, 12, 1169-1173
- ^ Dean T, Dupuis C, Herrmann R, Valuri J (2012) Un enfoque de fuerza bruta para mejorar la calidad de los datos sismoeléctricos. Reunión anual de SEG Las Vegas, resumen ampliado del programa técnico de la SEG, págs. 1–6.