Electrosísmica

La electrosísmica es un hipotético método de prospección geofísico que permite la detección directa de contactos de tipo agua-hidrocarburo presentes en el subsuelo mediante la conversión de energía electromagnética (EM) en energía sísmica. Se basa en la generación de campos electromagnéticos en la superficie terrestre. En el subsuelo la energía electromagnética es convertida en energía sísmica debido a la interacción de fluidos subterráneos con la matriz de las rocas. Las ondas sísmicas así generadas son detectadas en la superficie por transductores de desplazamiento o velocidad (geófonos).

Fuentes electrosísmicas

En la exploración electrosísmica es prácticamente imposible introducir en el terreno un único pulso EM que contenga la energía suficiente como para generar una respuesta sísmica por encima del ruido de fondo. Por eso es conveniente que la señal eléctrica emitida sea un tren de ondas controlado de longitud predeterminada. Existe un problema similar en la exploración sísmica convencional cuando se usa un camión vibrador como fuente en lugar de explosivos.

Cuando se trabaja con fuentes EM codificadas se correlaciona el registro sísmico con la señal inyectada en el terreno. De esta forma se obtiene un registro que es similar al que se hubiera obtenido si la fuente fuera de tipo impulsivo.

Coeficiente de acoplamiento electrocinético

Para una formulación matemática del fenómeno electrosísmico es necesario vincular las ecuaciones de Maxwell (que describen y cuantifican los campos eléctricos y magnéticos) con las ecuaciones de Biot (que describen el comportamiento de ondas sísmicas propagándose por un medio poroso completamente saturado). Steve Pride, en 1994, publicó un artículo donde a partir de las leyes microscópicas que describen la interacción entre el electrolito y la matriz de la roca es deducido el conjunto de ecuaciones que describe el fenómeno a nivel macroscópico. Dichas ecuaciones, conocidas como las ecuaciones de Pride, consisten en las leyes de Maxwell vinculadas a las de Biot mediante el coeficiente de acoplamiento electrocinético.

El coeficiente de acople $L$ cuantifica la eficiencia de la conversión de energía electromagnética (EM) en energía mecánica. Para un valor de $L=0$ no existe cambio en la naturaleza de las ondas EM. Aunque $L$ varía en función de la frecuencia de la onda, para el rango de frecuencias de la sísmica es prácticamente independiente de la misma.

La expresión matemática del coeficiente es:

$L_{(w)}\approx L_{0}=-{\phi \cdot \varepsilon _{0}\cdot \kappa _{f}\cdot \zeta \over T\cdot \eta }\cdot \left({1-{{\tilde {d}} \over r}}\right)$

Donde:

• $\phi$ es la porosidad de la roca.

• ${\varepsilon _{0}}$ es la permitividad del vacío.

• $\kappa _{f}$ es la constante dieléctrica del fluido.

• $\zeta$ es el potencial zeta.

• $T$ es la tortuosidad de la roca.

• $\eta$ es la viscosidad del fluido.

• ${\tilde {d}}$ es la longitud de Debye.

• $r$ es el radio poral.

Enlaces externos

• Pride, Steve ; Morgan, F. (1991). «Electrokinetic dissipation induced by seismic waves». Geophysics 56 (7). p. 914-925.  (enlace roto disponible en Internet Archive; véase el historial, la primera versión y la última).
• Pride, Steve (1994). «Governing equations for the coupled electromagnetics and acoustics of porous media». Physical Review B 50 (21). p. 15678 - 15696. 
• Thompson y Gist

• Datos: Q5829094