Estudios de la respuesta sismoeléctrica de medios porosos en contacto con fluidos y sólidos

Abstract

En el marco de los métodos geofísicos utilizados para estudiar el subsuelo, la técnica Sismoeléctrica hace uso de señales electromagnéticas inducidas por ondas sísmicas propagándose a través de medios porosos que albergan algún tipo de electrolito en sus poros, generalmente agua. Mediante el proceso y análisis de estas señales, es posible inferir las propiedades mecánicas y/o electromagnéticas tanto de la matriz rocosa como del fluido poral, lo que convierte a esta técnica en una herramienta complementaria para el estudio de reservorios de agua, hidrocarburos, hidratos de gas y depósitos de dióxido de carbono, entre otros. En general, determinar las propiedades del subsuelo mediante técnicas geofísicas indirectas requiere conocer la respuesta del mismo para una gran variedad de escenarios. En esta Tesis, dicha tarea fue llevada a cabo mediante el modelado numérico, para lo cual se desarrollaron códigos computacionales que simulan la respuesta sismoeléctrica de medios porosos saturados acoplados con \blue{otros} medios sólidos o con medios fluidos. Esta labor implicó la aproximación a las soluciones de las ecuaciones de Pride que gobiernan el fenómeno sismoeléctrico, las cuales resultan del acoplamiento entre las ecuaciones de la poroelasticidad de Biot y las de Maxwell. En una primera etapa, se utilizó un código preexistente para analizar las conversiones de energía sísmica a electromagnética en medios bidimensionales porosos saturados acoplados con sólidos. Luego, se desarrolló un código unidimensional para aproximar la respuesta sísmica de medios heterogéneos, compuestos por regiones porosas saturadas y fluidas. A continuación, dicho código fue generalizado a escenarios bidimensionales y finalmente se lo extendió complementándolo con el cómputo de las conversiones sismoeléctricas. Con estas herramientas fue posible modelar los registros sísmicos y sismoeléctricos que se obtendrían en escenarios de interés geofísico como reservorios presentes en ambientes continentales (onshore) y marinos o lacustres (offshore), donde regiones porosas, sólidas y fluidas se presentan en contactos con distintas geometrías. Se demostró que la respuesta sismoeléctrica en un medio elástico en contacto con uno poroelástico saturado puede ser representada mediante una superposición de campos eléctricos dipolares en un medio dieléctrico, lo cual brinda información sobre el mecanismo de generación de las conversiones presentes en este tipo de escenarios. Por otro lado, se comprobó que la Sismoeléctrica constituye un método potencialmente útil para la detección y caracterización de reservorios de agua, hidrocarburos e hidratos de metano alojados debajo del mar o de lagos, representando así una valiosa herramienta complementaria a los métodos geofísicos tradicionales.