ESTUDIO SISMOELÉCTRICO DE MEDIOS ELÁSTICOS ACOPLADOS A POROELÁSTICOS

BUCHER, FEDERICO; ZYSERMAN, FABIO I.; MONACHESI, LEONARDO B.; CASTROMÁN, GABRIEL A.

Congreso; XXIX Reunión Científica de la Asociación Argentina de Geofísicos y Geodestas (AAGG2021); 2021

En este trabajo analizamos la respuesta sismoeléctrica de sistemas heterogéneos,compuestos por medios poroelásticos totalmente saturados por un electrolito fluido, y medioselásticos. Ejemplos de dichos sistemas son reservorios de hidrocarburos, acuíferos contaminadosy no contaminados, medios fracturados y sistemas glaciarios, entre otros.El fenómeno sismoeléctrico de interés en este trabajo se produce cuando, en un medioporoso que contiene un electrolito fluido, una perturbación mecánica provoca un movimientorelativo entre el fluido y la matriz rocosa. La existencia de la denominada Doble Capa Eléctricaadyacente a las paredes de los poros permite la generación de movimientos iónicos en elelectrolito, es decir, corrientes eléctricas que a su vez son fuentes de campos electromagnéticos,produciéndose así una conversión de energía mecánica a electromagnética. Dicha conversiónpuede ser la causa de diversos mecanismos, dando lugar a distintas formas de propagación,como lo son principalmente: el Campo Co-sísmico, que está siempre presente en este tipo demedios, y la Respuesta de Interfase (RI), que únicamente tiene lugar cuando existe un contrasteen las propiedades mecánicas y/o eléctricas del subsuelo. Ambos campos difieren principalmenteen su amplitud y en su velocidad de propagación, siendo la velocidad sísmica del medio la delprimero y la electromagnética del medio la del segundo. Por lo tanto, la velocidad de la RI resultavarios órdenes de magnitud mayor, lo cual es una ventaja para interpretar correctamente unregistro de campo eléctrico. Otra diferencia radica en el soporte espacial, ya que el campo Co-Sísmico sólo está presente en el interior de la onda sísmica, mientras que la RI, en principio, loestá en todo el espacio. Cuando las perturbaciones mecánicas son causadas intencionalmentecon caídas de peso o explosivos, estos campos pueden ser registrados en pozos cercanos o ensuperficie, brindando una herramienta prospectiva no invasiva muy útil que se caracteriza por sersensible a cambios en las propiedades mecánicas y eléctricas, heredadas de los métodossísmicos y electromagnéticos, respectivamente.El objetivo de este trabajo es adquirir un mayor entendimiento de la respuestasismoeléctrica en base al análisis de la distribución espacial y temporal de los campos eléctricosque podrían ser medidos en superficie o en pozos, y testear la sensibilidad de los mismos frente avariaciones en propiedades eléctricas (como salinidad del fluido poral) y poromecánicas (comopermeabilidad). Debido a las características de los campos previamente descriptos, la RIcontendrá información detallada acerca de la heterogeneidad del subsuelo y es por ello queponemos especial énfasis en su estudio. Para lograr el objetivo propuesto, llevamos adelante estetrabajo a través del modelado computacional de las ecuaciones de Pride, para lo cual empleamosalgoritmos numéricos basados en métodos de elementos finitos [1]. Como modelo de estudioelegimos un medio heterogéneo compuesto por un medio elástico superior y un medioporoelástico inferior. En esta aproximación, el medio elástico es considerado como un casoporoelástico límite con porosidad despreciable, hipótesis que validamos comparando nuestrosresultados con los de códigos disponibles. Por otra parte, empleamos técnicas especiales defiltrado digital en el dominio de la transformada de Fourier que son usuales en el procesamientosísmico convencional, para visualizar y así analizar la RI con mayor detalle. Esta señal sedistingue de otras en un registro, dada su alta velocidad, por arribar a todos los receptoreseléctricos prácticamente en forma simultánea.Estudiamos un sistema glaciario, modelado como un medio elástico sobre un medioporoelástico saturado con agua. La fuente sísmica utilizada es de tipo compresional, con firmatemporal dada por una ondícula de Ricker. Dado que nuestro interés radica principalmente en elanálisis de la RI, se dispusieron receptores del campo eléctrico en el medio elástico, tanto en pozocomo en superficie. Una ventaja de este tipo de medio es que, al tener una porosidaddespreciable, no brinda el sostén necesario para que la perturbación sísmica genere un campoCo-Sísmico cuya amplitud enmascare la RI. De otro modo, en el medio poroelástico se esperaregistrar el campo Co-Sísmico predominante.Los resultados muestran a la RI y al campo Co-Sísmico generados por el sistemapropuesto, de forma coherente con lo esperado. Con este estudio se puede apreciar tanto elcarácter dipolar del campo eléctrico asociado a la RI, como el comportamiento compatible con elcampo sísmico del campo Co-Sísmico. Completamos nuestro estudio variando las propiedadeseléctricas y mecánicas del sistema glaciario, y analizando la sensibilidad de la RI a las mismas.