Aplicación de la Geofísica y Geoestadística para la detección de agua en el subsuelo

4년 전

Saludos amigos de steemit, quiero compartir con todos un método empleado para la detección de la movilidad del agua en el subsuelo a través de estudios de interpretación y estimaciones prácticas y empíricas.

La geofísica se ha aplicado durante décadas para la detección de hidrocarburos y minerales en el subsuelo a través de la exploración y aplicación de diferentes métodos para detectar minerales o cambios (fenómenos) presentes a diferentes profundidades a través de interpretaciones o usando software como Surfer, Petrel, IPI2Win, SGems entre muchos más que existen que ayudan a la identificación de los estratos en el subsuelo y la interpretación de lo que ocurre en él.


Durante años los diferentes avances tecnológicos han conllevado a buscar nuevas técnicas de exploración que sean más efectiva en menor tiempo y con menores gastos, por lo cual la estadística comenzó a formar parte fundamental del estudio de sub-suelo realizando interpretaciones y estimaciones de datos a través de estudios previos hechos desde superficie sin necesidad de perforar grandes hoyos o dañar el medio ambiente.

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Imagen N° 1

Inicialmente se deben obtener los datos, la forma más sencilla de hacerlo es a través de un georesistivímetro por medio del cual se suministra un impulso eléctrico en el suelo que viaja a grandes distancias detectando todas las interrupciones que se encuentren, estos impulsos son suministrados a través de electrodos emisores y recogidos por electrodos receptores teniendo un distribución de acuerdo el método como lo mostrado en la Imagen N° 2.

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Imagen N° 2: Emisión y Recepción de datos del subsuelo

Los electrodos se conectan con el georesistivímetro a través de una serie de cables que permiten inducir la corriente en el terreno y recibir los deferenciales de potencial para que a través de un método en particular se determinen los cálculos matemáticos a emplearse de esta forma obtener el valor de la resistividad aparente del terreno. Uno de los método empleado es el Método de Wernner- Schlumberger y se usa la distribución de la imagen N° 3 y la Formula N° 1 para obtener la resistividad del terreno.

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Imagen N° 3: Distribución y separación de los electrodos en superficie

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Formula N° 1: Resistividad aparente del terreno

Siendo:


ρa: Resistividad aparente del terreno.
I: Corriente suministrada a los electrodos externos.
∆V: Diferencia de potencial eléctrico recibido en los electrodos M y N.
K: Factor de penetración o coeficiente del dispositivo.

Para la determinación del Factor de penetración o coeficiente del dispositivo (K) se utilizó la expresión de la formula N° 2.

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Formula N° 2: Factor de Penetración

Siendo:


a: Distancia existente en metros entre los electrodos receptores M y N.
na: Distancia de separación en metros entre el electrodo receptor M o N hasta el electrodo emisor de corriente A o B.

Los electrodos se deben introducir bien en el terreno y tomar todos los datos necesarios de acuerdo al método escogido para tener una interpretación acorde de la realidad del terreno y establecer cuantas capas del subsuelo se detectaron con la prueba, de esta manera obtener interpretaciones como las mostradas en la Imagen N° 4 las cuales se explicaran como realizarlas en otras publicaciones futuras.

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Imagen N° 4: Interpretación de la resistividad aparente en el terreno con IPI2Win

Posteriormente a la recopilación de datos se tienen valores alejados entre si por el terreno quedando espacios en el terreno sin tenerse ningún conocimiento de su entorno geológico o estructural que al ser graficados en 3D se puede ver como en la Imagen N° 5:

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Imagen N° 5: Modelado en 3D con SGems de los datos obtenidos

Por lo cual para ahorrar tiempo, esfuerzo y dinero se aplica la geoestadística que permite estimar valores de datos en lugares donde no se cuenta con información a través de datos obtenidos en superficie, extrapolando información por medio de métodos empíricos y de estimación ya establecidos como el Kriging o Co-Kriging de acuerdo a la cantidad de variables presentes en el estudio.

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Imagen N° 6: Modelado en 3D con SGems de los datos extrapolados en lugares del terreno que no se contaba con datos

Una vez obtenido las estimaciones se obtienes interpretaciones geoestadisticas del comportamiento del agua en el terreno partiendo de las resistividades aparentes del agua en función a la resistividad del terreno y la distribución de esta en el entorno como se muestra en la imagen N° 7.

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Imagen N° 7: Modelado en 3D con SGems de los datos interpretados a partir del Co-Kriging para la resistividad aparente

Donde entre más azul el agua es más pura y dulce y entre mas roja es agua salobre con conductividades altas.
Para establecer la movilidad del agua en el subsuelo se pueden emplear diferente software que permitan tratar los datos e integrarlos en un conjunto de simulaciones que ayuden a identificar el entorno y sus proyecciones futuras como se identifica en la Imagen N ° 8.

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Imagen N° 8: Modelado de la movilidad del agua en el subsuelo obtenido con Modflow

Teniendo como resultados simulaciones del comportamiento del entorno hídrico de los acuíferos presentes en cualquier zona que se realice el estudio a través de aplicaciones y métodos geofísicos y geoestadístico con aprovechamiento de tiempo, esfuerzo e inversión.

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Los métodos e interpretaciones geofísicas y geoestadísticas se han convertido acompañantes fundamentales en el estudio de minerales, acuíferos e hidrocarburos, ya que permiten obtener resultado en menor tiempo y con inversiones menores en dinero y esfuerzo del personal. El trabajo es amplio y se debe tener una visión futurista del comportamiento para determinar si es factible o no la explotación o aprovechamiento del recurso que se encuentre en el lugar.

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