1.7 interpretacion sp

MÉTODOS ELÉCTRICOSMÉTODOS ELÉCTRICOS

1.7.1.7.-- INTERPRETACIÓNINTERPRETACIÓN

INGRÍA. PETROLERA INGRÍA. PETROLERA -- MÉTODOS ELÉCTRICOSMÉTODOS ELÉCTRICOSINSTITUTO TECNOLÓGICO DE CERRO AZULINSTITUTO TECNOLÓGICO DE CERRO AZUL

INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓNEl método de tratamiento de los resultado de las observaciones del Potencial Espontáneo(SP); depende de la metodología de los trabajos de campo.

El tratamiento para el “Trabajo por el Método del Levantamiento del Potencial”, comienzap j p ,por la determinación del error medio absoluto para la zona de levantamiento en base a lasobservaciones; para ello se buscan la variaciones bruscas que suceden en la zona de estudioen relación al tiempo del levantamiento.

Para ello es necesario aplicar todos los conocimientos adquiridos de comportamiento decuerpos resistivos y conductivos para saber como se comportan con respecto a distintasvariables físicas a los que se encuentren sometidos; añadido a esto también es necesariorecordar el fenómeno de la polarización espontánea y como es que se comportan losdiferentes componentes del potencial espontáneo; el cual nos permite establecer lasvariaciones que observaremos en estos métodos de polarización natural.


MEDIDAS DEL POTENCIAL ESPONTÁNEOMEDIDAS DEL POTENCIAL ESPONTÁNEOA la hora de interpretar los resultados, la variación exacta del potencial espontáneo enzonas con presencia de flujos de agua, es una función compleja que depende de aspectostales como la sección geoeléctrica, la intensidad del flujo, el nivel real de profundidad ygeometría del subsuelo debido a la anisotropía de éstegeometría del subsuelo debido a la anisotropía de éste.

Sin embargo en la práctica, y como resultado de diversos estudios así como de laexperiencia acumulada en casos reales, se han observado ciertas tendencias en elcomportamiento del potencial que se usan a modo de reglas en la interpretación.

E l d li l l dEn el caso de analizar los resultadosobtenidos a través de los perfiles,identificaremos como zonas susceptiblesde presentar filtraciones, aquellas zonas enp , qdonde se produzcan anomalías negativas,es decir un descenso relativo del valor delpotencial electrocinético.


EFECTOS DE LAS CAPAS DE EFECTOS DE LAS CAPAS DE HELMHOLTZHELMHOLTZEN LOS DATOS DE CAMPOEN LOS DATOS DE CAMPO

Dado que en la naturaleza mayoritariamente tenemos soluciones salinas mono ybivalentes, la capa móvil de la doble capa de Helmholtz esta compuesta por cationes, def l i i i d l di ió d l fl jforma que los iones positivos son transportados en la dirección del flujo.

La doble capa eléctrica es la estructura que comprende la región de interface entre dosfases. Contiene una distribución compleja de carga eléctrica que proviene de lap j g q ptransferencia de carga entre las fases, adsorción de los iones positivos y negativos,orientación de las moléculas con momento dipolar y polarización de la carga eléctrica enlas moléculas.

Uno de los principales efectos de laexistencia de la doble capa en la interfazelectrodo solución es la acumulación deelectrodo-solución es la acumulación decarga ó capacidad, superpuesta a unaactividad farádica.


EFECTOS DE LAS CAPAS DE EFECTOS DE LAS CAPAS DE HELMOTZHELMOTZ EN EN LOS DATOS DE CAMPOLOS DATOS DE CAMPOLOS DATOS DE CAMPOLOS DATOS DE CAMPO

Ningún electrodo real puede comportarse como un electrodo idealmente polarizable end l d i l d b j d di l ió Si b ltodo el rango de potenciales de trabajo de una disolución. Sin embargo, algunos

electrodos pueden comportarse de forma idealmente polarizable en un rango limitado depotencial, en donde las reacciones de transferencia de carga tienen un valorsuficientemente pequeño para no ser tomadas en cuenta.su c e te e te peque o pa a o se to adas e cue ta.

Actualmente se utiliza el modelo de Gouy-Chapman-Stern, en el cual se combina lacapa adsorbida de Helmholtz con la doble capa difusa de Gouy-Chapman. En él setili i t t i iutilizan importantes aproximaciones:

Los iones son considerados como cargas puntuales. Sólo las interacciones de mayor nivel de carga son significativas.y g g La permitividad eléctrica es constante en el interior de la doble capa. El solvente es uniforme a escala atómica.


1 7 11 7 1 -- CONFIGURACIÓNCONFIGURACIÓN1.7.1.1.7.1.-- CONFIGURACIÓN CONFIGURACIÓN DE DATOS DE CAMPODE DATOS DE CAMPO


CONSIDERACIONES IMPORTANTES EN EL CONSIDERACIONES IMPORTANTES EN EL PROCESO DE INTERPRETACIÓN DE DATOSPROCESO DE INTERPRETACIÓN DE DATOS

Pese a que es limitado el número de elementos que intervienen en el cambio electrónico,no dejan de ser importantes al estar incluidos el Carbón (C), Nitrógeno (N) y Azufre (S).

PROCESO DE INTERPRETACIÓN DE DATOSPROCESO DE INTERPRETACIÓN DE DATOS

no dejan de ser importantes al estar incluidos el Carbón (C), Nitrógeno (N) y Azufre (S).Los procesos de oxidación-reducción son esenciales en el desarrollo y decaimiento delos organismos vivientes, líquidos y sistemas minerales.

El O í l i i l l t id t t d l t l t lEl Oxígeno es el principal elemento oxidante o aceptor de electrones en la naturaleza,convirtiéndolo en un regulador de electrones. La disponibilidad de electrones esabundante en los suelos aeróbicos, dejando en segundo plano al ión de Hidrógeno.

Las condiciones anaeróbicas (falta de Oxígeno) incrementan la concentración de ionesreducidos, tales como CO2 y H2CO3, y otros ácidos orgánicos que regulan el pH; estosiones son indeseables para el subsuelo.

La capacidad de los elementos químicos para donar o aceptar electrones se mide por supotencial de electrodo; la tabla que se presenta a continuación contiene los potenciales dereducción (electrodo).


CONSIDERACIONES IMPORTANTES EN EL CONSIDERACIONES IMPORTANTES EN EL PROCESO DE INTERPRETACIÓN DE DATOSPROCESO DE INTERPRETACIÓN DE DATOS

POTENCIALES EN PROCESO DE OXIDACIÓN‐REDUCCIÓN

Los valores altos indican que los iones de la izquierda de la reacción aceptan electrones demanera rápida (agentes oxidantes). Las magnitudes bajas de potencial significan que los


iones y elementos del lado izquierdo ceden electrones, convirtiéndolos en agentesreductores. Los metales comunes se manifiestan como inestables, y fácilmente corrosibles.

CONSIDERACIONES IMPORTANTES EN EL CONSIDERACIONES IMPORTANTES EN EL PROCESO DE INTERPRETACIÓN DE DATOSPROCESO DE INTERPRETACIÓN DE DATOSPROCESO DE INTERPRETACIÓN DE DATOSPROCESO DE INTERPRETACIÓN DE DATOS

Cuando se utiliza la interpretación por medio de los Mapas de Isolíneas, es preferiblecontemplar estas variaciones sobre todo las referidas a las investigaciones donde se tenga la

h d fl j it i d t t i d d tsospecha de que ocurre un flujo mayoritario de agua en una trayectoria descendente; engeneral se observa que existen disminuciones relativas del valor de potencial en el sentidodel flujo (anomalías negativas), mientras que si el flujo tiene una trayectoria ascendente conrespecto a al superficie del terreno, generalmente producirá un aumento relativo delpotencial espontáneo en el sentido del flujo.

Sin embargo e independientemente de los aspectosanteriormente comentados, se ha observado tambiénque las anomalías del potencial electrocinéticopueden verse afectados por la litología. En estesentido, zonas con alto contenido en arcilla puedenprovocar anomalías positivas, mientras que zonas

En definitiva y dada la variedad de factores que influyen en las anomalías del potencial

p p , qcon predominio de material arenoso puedenproducir anomalías negativas


En definitiva, y dada la variedad de factores que influyen en las anomalías del potencial,la interpretación de los datos obtenidos dependerá de las características de cadaproblema en concreto.

REPRESENTACIÓN DE DATOS DE CAMPOREPRESENTACIÓN DE DATOS DE CAMPOLa “Representación de los resultados de las observaciones”; debidos al levantamiento de losLa Representación de los resultados de las observaciones ; debidos al levantamiento de loscampos naturales se representan principalmente en forma de:

“GRÁFICAS DE VARIACIÓN DE POTENCIAL” “MAPAS DE LÍNEAS EQUIPOTENCIALES” “MAPAS DE LÍNEAS EQUIPOTENCIALES”

Siendo este último el más importante y mayormente utilizado; también conocido como “Mapade Isolíneas”. Para la realización de mapas de líneas de igual potencial del campo natural en elsubsuelo se llevan a planos los puntos de observación, anotando junto con ellos el valor delpotencial y en el campo numérico para determinar la forma de éstos es preciso la utilizaciónde métodos de interpolación y representación espacial.

La densidad de las líneas equipotenciales depende de la intensidad del campo observado; esdeseable que las isolíneas reflejen lo más claro posible las particularidades de la distribucióndel potencial en la zona de levantamiento.


REPRESENTACIÓN DE DATOS DE CAMPOREPRESENTACIÓN DE DATOS DE CAMPOComo se sugirió anteriormente un “Mapa de Isolíneas” constituye una herramienta efectivaComo se sugirió anteriormente un Mapa de Isolíneas constituye una herramienta efectivavisual y analítica capaz de mostrar la variación, organización, evolución y difusión delfenómeno del potencial espontáneo.

El uso y trazado de isolíneas corrobora la importancia del análisis espacial en la medida quesugiere la búsqueda de relaciones antes y después de su construcción; lo que exige variosniveles de interpretación que van desde la selección de datos, su procesamiento yfinalmente la búsqueda de las relaciones con el espacio, integrando en cada uno de estosq p , gpasos las variables necesarias para tratar un problema.

Es aquí donde se emplea el “PREMAPA”como n doc mento en potencia del mapa q ecomo un documento en potencia del mapa, quepermite establecer relaciones no cartográficaspor medio de tratamientos estadísticos ygráficos que actúan como calibradores parahacer más comprensibles las relacionesespaciales que se harán evidentesposteriormente en la construcción de los mapasde isolíneas.


ISOLÍNEASISOLÍNEASDichos calibradores contienen cierta flexibilidad en tanto permiten hacer los ajustesDichos calibradores contienen cierta flexibilidad en tanto permiten hacer los ajustesprecisos en función de las variables no tenidas en cuenta directamente en el momento depasar la información al mapa y que pueden modificar en parte, la representación dedeterminado fenómeno.

Para la Real Academia de la lengua Española, se define una Isolínea como sigue:

ISOLÍNEA: El prefijo “iso” significa igualdad ó denota uniformidad ó semejanza”. Esp j g g jeste sentido, las isolíneas son líneas que unen puntos de igual valor. Dichos puntosprovienen de mediciones y de interpolaciones de las mismas”.

Sin embargo, cada uno de estos datosno sería suficiente para trazar lasisolíneas, se habla entonces de,interpolar, como un proceso paradeterminar “valores no conocidos apartir de valores conocidos”.


CARACTERÍSTICAS DE LAS ISOLÍNEASCARACTERÍSTICAS DE LAS ISOLÍNEASi i d i d i l iSin importar de que tipo de isolínea se trate en un mapa; éstas presentan características

generales que se describen a continuación:

1.- Todas las isolíneas se cierran, a pesar de que los mapas no las muestren de manera, p q pcompleta, se asume que la distribución del fenómeno que representan es continua y nopuede desaparecer de manera brusca.

2 No es posible que las isolíneas se crucen puesto que cada una representa un único valor2.- No es posible que las isolíneas se crucen puesto que cada una representa un único valor.

3.- El acercamiento o la separación entre las isolíneas, muestra las características de lavariación del fenómeno en relación con la distancia. Cuando estas se acercan expresan

bi i d l f ó d l bi d l á óun cambio notorio del fenómeno y cuando se separan el cambio es gradual, más suave ólento en relación a su magnitud (grandiente).

En relación con este último aspecto elEn relación con este último aspecto, elgradiente permite determinar cuál es el grado devariación del fenómeno, presentando unarelación de cambio en función de aspectos tales

l di i l i l l id d


como la distancia, el tiempo y la velocidad.

ASPECTOS BÁSICOS EN EL TRAZADO DE ASPECTOS BÁSICOS EN EL TRAZADO DE LAS ISOLÍNEASLAS ISOLÍNEAS

Al construir un “Mapa de Isolíneas” se pueden evidenciar varias dificultades como: lanaturaleza de los datos, la forma y tamaño de las unidades para las que se dispone deinformación, la búsqueda del lugar adecuado donde situar los puntos de referencia, etc.q g p

La naturaleza de los datos puede verse en dos sentidos: uno, en cuanto al tipo de variableque representan, discreta (valores enteros) o continua (valores fraccionados) y dos, en cuantoal origen de los datos ó el sitio donde se toma el registro (por ejemplo una estación de medidaal origen de los datos ó el sitio donde se toma el registro (por ejemplo una estación de medidacon agentes contaminantes de la medición).

La selección de intervalos no puede ser por sí misma un proceso rígido, teniendo presenteque existen fenómenos cuyos umbrales de funcionamiento marcan los límites del intervaloque existen fenómenos cuyos umbrales de funcionamiento marcan los límites del intervalo.

La interpolación se presenta como unproblema a tener en cuenta en el trazado deisolíneas, puesto que por lo general se asume unaumento uniforme en el valor de dos puntos, parabuscar un tercero entre estos, sin tener en cuentaotros aspectos. Así mismo es necesario no obviar


pla cantidad y cercanía de los puntos y el métodode interpolación utilizado.

INTERPOLACIÓN EFECTIVA PARA EL INTERPOLACIÓN EFECTIVA PARA EL TRAZADO DE MAPAS DE ISOPOTENCIALESTRAZADO DE MAPAS DE ISOPOTENCIALESTRAZADO DE MAPAS DE ISOPOTENCIALESTRAZADO DE MAPAS DE ISOPOTENCIALES

Se define la interpolación como “un procedimiento que permite calcular el valor de unavariable en una posición del espacio (punto no muestral, con un valor estimado conocido)

i d l l d i bl t i i d l i ( t t lconociendo los valores de esa variable en otras posiciones del espacio (puntos muestrales,con valores reales)”.

La ubicación precisa de cada punto es necesaria para un trazado eficiente de las isolíneas,más aún cuando representan umbrales funcionales de determinada superficie.Actualmente existen numerosos métodos de interpolación automáticos que obviamentesurgieron de propuestas manuales y, alrededor de los cuales, se han establecido variasformas de clasificarlos pero la más significativa es la siguiente:formas de clasificarlos pero la más significativa es la siguiente:

INTERPOLACIÓN POR MÉTODOS GLOBALES. INTERPOLACIÓN POR MÉTODOS DIRECTOS. INTERPOLACIÓN POR MÉTODOS ANALÍTICOS INTERPOLACIÓN POR MÉTODOS ANALÍTICOS.


INTERPOLACIÓN EFECTIVA PARA EL INTERPOLACIÓN EFECTIVA PARA EL TRAZADO DE MAPAS DE ISOPOTENCIALESTRAZADO DE MAPAS DE ISOPOTENCIALES

Con la interpolación lineal se asume una distribución uniforme entre los dos puntos extremosa partir de los cuales se halla un tercero, con lo que de hecho no se reconocen otras variablesy otras ubicaciones que podrían cambiar de manera drástica la distribución del fenómeno.y q p

Para el trazado de otras isolíneas es posible evitar el anterior inconveniente en la medida enque se pueden establecer relaciones y/o correlaciones previas con el uso del “pre-mapa” paraposteriormente definir las nuevas ubicacionesposteriormente definir las nuevas ubicaciones.

En ese caso, se utilizan métodos analíticos deinterpolación ya que tienen la capacidad derelacionar variables, hacer los cálculosautomáticamente, mostrar un resultado gráfico,simular a partir de diferentes ponderacionescomo en el caso de la interpolación de Kriging yp g g ypor último, generar modelos digitales de terrenoen los que la variación de cualquier fenómenose hace visible de manera vertical.


INTERPOLACIÓN EFECTIVA PARA EL INTERPOLACIÓN EFECTIVA PARA EL TRAZADO DE MAPAS DE ISOPOTENCIALESTRAZADO DE MAPAS DE ISOPOTENCIALESTRAZADO DE MAPAS DE ISOPOTENCIALESTRAZADO DE MAPAS DE ISOPOTENCIALES

Se puede crear un MDT (Modelo Digital de Terreno) de cualquier hecho que cumpla unasmínimas características, la continuidad espacial de la variación, sin que existan saltosb d l l Z” “ fí i l l i i ió l lbruscos del valor Z”... “aspectos físico-naturales, como la precipitación, la temperatura, lacomposición litológica o mineral, la acidez o basicidad de los suelos o agregar que lainterpolación se estima a partir de valores conocidos o dentro de un intervalo.

Si b d di h ti ió d bSin embargo cuando dicha estimación debehacerse por fuera del área de estudio, o noexisten los datos suficientes paracompletarla, se habla de “extrapolación”.

El conocimiento del gradiente de variación,para algunos fenómenos, permite tambiénhallar valores desconocidos puesto que trasp qvarias observaciones en lugares específicos,se han establecido los puntos de ruptura ocambio de una variable en relación con otra,como ocurre con los gradientes de


como ocurre con los gradientes detemperatura.

DISEÑO FINAL DEL MAPA DE ISOLÍNEASDISEÑO FINAL DEL MAPA DE ISOLÍNEASOtra representación utilizada resulta ser al del los “Perfiles del Potencial Espontáneo”; estoOtra representación utilizada resulta ser al del los Perfiles del Potencial Espontáneo ; estoconsiste en utilizar una serie de gráficas; las cuales se predisponen de la siguiente manera paracada medición de tensión en puntos contiguos.

ACOTACIONES DE LÍNEASACOTACIONES DE LÍNEASConviene acotar las líneas para facilitar la lectura, sin saturar el mapa; es recomendable tamañosdiscretos y evitar las posiciones que obliguen al rótulo estar boca abajo

USO ADECUADO DE COLORESUSO ADECUADO DE COLORESLa utilización de colores en éstos mapas pretende únicamente facilitar su lectura; es importanterecordar que el dato está siendo representado por elementos lineales y no por medio del color.Por lo que se decide optar por gamas de valor decreciente en un tono único ó variados.

LEYENDASEs necesario que se reflejen las unidades de las isolíneas asícomo los intervalos de clase; en la leyenda aparecerán ademáslos colores elegidos, indicando los intervalos a los que secorresponden a la variación del color de manera ordenada.


PERFILES DEL SPPERFILES DEL SPOtra representación utilizada resulta ser al del los “Perfiles del Potencial Espontáneo”; estoconsiste en utilizar una serie de gráficas; las cuales se predisponen de la siguiente manerapara cada medición de tensión en puntos contiguos.

Para cada perfil obtendremos una gráfica, en donde en el eje de abscisas colocaremos cadauna de las estaciones de medida que conformen el perfil, mientras que en el eje deordenadas ubicaremos cada uno de los valores del potencial espontáneo medido.

Ahora, nuestro objetivo consiste endetectar y filtrar los diferentes “ruidos”y “errores” que puedan existir ennuestras medidas a fin de quedarnosnuestras medidas, a fin de quedarnossimplemente con las variacionesespaciales del potencial electrocinético.

Su magnitud suele ser del orden dealgunas decenas de mV (milivoltios)positivos. Este proceso puede ser muycomplicado en zonas de elevado nivel


complicado en zonas de elevado nivelde ruido.

PERFILES DEL SPPERFILES DEL SPEn la confección de los perfiles de potencial, la escala horizontal debe coincidir con la delp p ,mapa del informe y la escala vertical elegirse acorde con los valores a representar, convienedibujarlos con línea quebrada y sin alisamientos; debajo de ellas es muy útil trazar el relievedel terreno y bosquejar el corte geológico.

Finalmente, es muy conveniente volcar todos los perfiles en un sólo mapa, lo que facilita lacomparación entre ellos y por tanto su interpretación; para ello suelen utilizarse gráficos dedispersión ó variabilidad de una distribución por medio de desviaciones absolutas ódesviaciones al cuadrado (varianza) y los coeficientes de correlación de Pearson.

En estos casos puede intentarse una cuantificación de las anomalías y estimarse laprofundidad de los cuerpos productores de PE, asumiendo generalmente que son de formap p p , g qregular y el medio de encaje es de tipo isótropo.

Estas estimaciones requierenperfiles de cálculo especialesperfiles de cálculo especiales,que pasen por los centros de lasanomalías y que suelen requerirmediciones de mayor detalle

d t i l t


para determinar los puntosmáximos y mínimos.

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