Frontier Geosciences Inc. ofrece servicios integrales de consultoría en geofísica y servicios de encuestas.
Estamos orgullosos de servir a la exploración minera, ingeniería civil, ingeniería geotécnica, aguas subterráneas y comunidades ambientales a nivel mundial. Nuestra empresa cuenta con amplia experiencia en investigaciones que implica la aplicación de toda la gama de técnicas geofísicas marinas y terrestres.
Estas investigaciones incluyen la aplicación de métodos extraídos de toda la gama de técnicas geofísicas terrestres que incluyen sísmica de reflexión en 2D y 3D, sísmica de refracción, inducción electromagnética y resistividad, polarización inducida (IP), tomografía sísmica y electromagnética (EM), Radar de penetración terrestre (GPR), campo potencial y métodos de pozo, incluyendo televiewer óptico y acústico.
Los televiewers acústicos y ópticos proporcionan un medio para visualizar, orientar y medir características de pozos in situ. Los registros con televiewers pueden complementar, y en algunos casos, sustituir la extracción de muestras en zonas de poca o sin recuperación de testigo.
El televiewer acústico genera imágenes de alta resolución de la pared del pozo a través de la transmisión de pulsos ultrasonicos generados con un transductor de sonar giratorio de haz de enfoque y los registros de tiempo de viaje y de la amplitud de las señales reflejadas desde la pared del pozo. Imagenes en 360 grados, con la desviación exacta del pozo y la posición exacta de la herramienta, se proporcionada por un magnetómetro de tres ejes y tres acelerómetros. Los televiewers no se ven afectados negativamente por los pozos inclinados, con sensores sólo limitados en pozos casi horizontales.
El televiewer óptico proporciona una imagen color de muy alta resolución, orientada, continua de la pared del pozo, tanto en zonas secas o en pozos llenos de agua. El pozo está iluminado por una matriz circular de LEDs blancos montados en la cabeza de una cámara de dispositivo de carga acoplada (CCD). La proyección de los testigos virtuales se puede girar y ver en cualquier orientación.
En el proceso de registro, los televiewers registran información de caliper detallada, orientada y de alta precison tanto como la información estructural. El televiewer óptico proporciona imágenes en colores natural de la roca que representan los testigos real. Este método requiere un fluido claro, o un pozo vacío y limpio. El televiewer acústico es más versátil en su aplicación y es capaz de ser usado en pozos abiertos, y en fluidos claros o de baja visibilidad ( en pozos “sucios”).
Cuando un plano inclinado intersecta el pozo, la intersección forma una elipse. Desenrollar la elipse en una sección bidimensional produce una onda senoidal, de posición radial que indica la dirección del buzamiento y la amplitud indica el ángulo del buzamiento. El procedimiento de interpretación implica el acoplamiento de ondas sinusoidales a la estructura aparente en los registros. También se puede medir el tamaño de abertura de las características estructurales más grandes.
En las imágenes de televiewer acústico y óptico se muestran muy bien las estructuras y las fracturas. Los resultados de la dirección (rumbo), de la direccion del buzamiento y del ángulo de buzamiento de las interpretaciones estructurales se muestran trazados en un diagrama polar. Esta gráfica muestra la dirección de rumbo y el ángulo del buzamiento como un solo punto en el plano de proyección. La distancia desde el centro del plano de proyección representa el ángulo del buzamiento y la posición del acimut en el círculo representa la dirección de rumbo o del buzamiento.
Aplicaciones:
Radar de penetración terrestre (GPR) es una técnica de perfiles electromagnéticos utilizada para la cartografía de alta resolución de las características del subsuelo. Se aplica comúnmente a la cartografía de capas de suelo, profundidades a la roca madre, canales de corriente enterrados, zonas de fractura y cavidades; materiales de desecho enterrados (tanto a granel y bidones); servicios enterrados (tanto metálicos y no metálicos); y objetos de interes culturales enterrados en el subsuelo.
La técnica opera sobre el principio de la transmisión y la reflexión de impulsos electromagnéticos de corta duración de un transductor que se mueve a través de la superficie del suelo. La energía se irradia hacia abajo a través del subsuelo y se refleja de vuelta a la antena receptora de discontinuidades eléctricas del subsuelo. Las variaciones en las señales de retorno registradas continuamente se envían a una unidad de control para el procesamiento y la pantalla.
El registro producido por la GPR es una imagen continua, de sección transversal o perfil de condiciones de subsuelo dentro de la profundidad de la penetración. El tiempo que el pulso electromagnético necesario para viajar desde la antena de transmisión al objeto enterrado o de la interfaz y de vuelta a la antena de recepción es proporcional a la profundidad del objeto o de la interfaz enterrada. Este tiempo es un tiempo de viaje de dos vías y depende de las propiedades dieléctricas del material a través del cual viaja el pulso. Las propiedades dieléctricas (permeabilidad eléctrica y conductividad) son una función del contenido de humedad y composición de los materiales del subsuelo y de la roca.
La profundidad de penetración es muy específica del sitio y está limitada por la atenuación del impulso de salida. El sistema GPR es más eficaz en ver a través de aisladores hacia conductores. Mayor penetración se obtiene en seco, arenoso, y los suelos rocosos y poca penetración se obtiene de suelos conductivos húmedos, arcillosos. La penetración generalmente varía de uno a diez metros, aunque penetraciones de más de 30 metros se han logrado, en ciertas condiciones ideales.
Una ventaja importante de GPR es la continuidad de los datos registrados; que proporciona un perfil vertical continuo. Los datos también se adquieren a una velocidad relativamente alta. En algunas aplicaciones, el trabajo se puede lograr mediante el uso de un vehículo o barco para remolcar la antena del radar.
Aplicaciones:
El método de perfiles acústico sobre el agua es una técnica geofísica sísmica que es útil para la identificación de capas de sedimentos del subsuelo, la profundidad hasta la roca madre y estudios de peligro del subsuelo.
El método consiste en remolcar una fuente de energía apropiada para la profundidad de la investigación y materiales del fondo detrás de un barco de investigación a lo largo de una linea transversal. La señal acústica reflejada desde el subsuelo es recibida por un sistema de hidrófonos remolcados y amplifica y grabado digitalmente como un perfil continuo. En el campo, los datos son revisados visualmente en tiempo real en la pantalla de alta resolución de un ordenador portátil.
Las fuentes de energía van desde sistemas de alta frecuencia adecuadas para detallar el grosor de unos pocos metros de material orgánico en un ambiente lago de agua dulce, a boomers poderosos o matrices de pistola de aire donde se requiere una mayor penetración del subsuelo marino.
Posicionamiento sobre el agua se lleva a cabo utilizando un sistema de GPS de alta resolución en en tiempo real o modo dinámico post-proceso diferencial. Información de batimetría se registra sincróno con el posicionamiento y la información sísmica utilizando un ultrasonido (ecobatimetro) de haz estrecho.
Grandes áreas pueden ser cubiertos de forma rápida y económica, resultando en la clasificación de los materiales y la información detallada de las capas sedimentarias sobre la roca.
Interpretación de los datos utiliza el 2d SMT / 3dPAK que acepta los datos de perfiles sísmicos sobre el agua en formato SEGY junto con el posicionamiento, la batimetría y otra información. El paquete proporciona sección rápida y plan de sísmica de reflexión interpretación con una gestión de horizonte completa empate en un entorno de trabajo totalmente integrado. Los productos incluyen secciones, mapas de contorno horizonte detallada y isopacas capa. Utilizado conjuntamente con las encuestas de refracción sísmica sobre el agua, el enfoque permite la clasificación de los tipos de sedimentos y tipos de roca firme con base en sus velocidades acústicas. Materiales de mayor velocidad corresponden a los sedimentos más competentes.
Las aplicaciones incluyen el uso de encuestas de perfiles sobre el agua para proporcionar información detallada del subsuelo en apoyo de los trabajos de ingeniería geotécnica para instalaciones portuarias. Esto puede ser tan simple como la determinación de que el sedimento se dispone de suficiente sobre el lecho rocoso de trilla, o puede ser utilizado para obtener la cartografía detallada del subsuelo, que en conjunto con la perforación barcaza, aporta la información crítica geotécnico para fundaciones instalaciones de atraque, cajones, etc.
Encuestas pre-dragado pueden llevarse a cabo, junto con estudios batimétricos, para identificar peligros como cimiento superficial, y para clasificar los tipos de sedimentos. Esta información determina la cantidad de volumen debe ser eliminado por las operaciones de dragado, y permite una implementación adecuada de succión frente dragado clamshell. Batimetría Post-draga completa el proyecto, verificando el cumplimiento del contrato de dragado, y que la profundidad cumple con todos los requisitos de navegación.
Aplicaciones:
El método de sísmica de refracción, debido a la versatilidad, es uno de los métodos geofísicos mas utilizados en la ingeniería, la minería, la exploración de aguas subterráneas y las investigaciones ambientales. Basado en los contrastes de densidad que existen entre los materiales geológicos, el método de sísmica de refracción se utiliza para proporcionar información detallada sobre la distribución y espesores de las capas subsuperficiales con velocidades sísmicas características. La sobrecargar y el basamento rocoso pueden ser clasificados en cierto grado de discriminar, por ejemplo, cajas glaciales de gravas o roca muy fracturada desde roca competente. La tecnología se utiliza ampliamente para evaluar la aptitud de escarificado de la roca madre.
Las operaciones de campo implican trazar un cable sísmico con varios detectores de geófonos (generalmente 12 o 24) conectado en los puntos de conexión del cable. En algunas situaciones, como en los sedimentos saturados, la información de ondas de corte es meyor para el diagnóstico de información de capa que las ondas de compresión. En este caso, se emplean ondas de corte y geófonos de ondas de corte. Sobre el agua, receptores hidrófonos sensibles a la presión se sustituyen por los geófonos. El espacio entre los geófonos o hidrófonos es fuertemente dependiente de la profundidad y de la resolución deseada para un estudio dado. Un patrón de puntos de disparo se ejecuta dentro y fuera de los extremos del cable y las llegadas de ondas sísmica a cada geófono estan gravadas en el sismógrafo. La pieza clave de la información registrada es el tiempo de la primera llegada. La llegada es la onda directa, o mas comúnmente, la onda refractada que ocurre cuando la energía sísmica se propaga a lo largo de una interfaz geológica con suficiente contraste de velocidad. Este contraste debe consistir en una zona de velocidad superior subyacente de un zona de menor velocidad, afortunadamente, es la condición geológica más común.
La fuente de energía podria ser un martillo en extremadamente poca profundas exploraciones (menos de 10 metros), una escopeta cuando las circunstancias de la sobrecarga lo permitan, o explosivo donde la profundidad y / o atenuación de energía es un factor decisivo. La profundidad máxima de la exploración se limita por requisitos de espacio para el cable largo y condiciones favorables para disparar cargas explosivas. En general, se requiere un cable sísmico de tres veces la profundidad de exploración esperada para asegurar suficiente información de llegada de roca de fondo o de la capa basal para proporcionar las profundidades independentes debajo de cada geófono.
La interpretación de los datos sísmicos implica resolver el número de capas de velocidad que están presentes, la velocidad de cada capa, y el tiempo de tránsito a viajar de un refractor hasta a la superficie del suelo. Este tiempo se multiplica por la velocidad de cada capa de sobrecargar para obtenir el espesor de cada capa en ese punto. El análisis de los datos de refracción es asistido por el uso de un integrado conjunto de programas. Además, se utilizan los programas de inversión, como el programa de análisis Optim.
En algunas circunstancias, diferentes metodos pueden ser llevados a cabo para proporcionar información correlativa. Sondeos electromagnéticos transitorios, sondeos de resistividad, o estudios de resistividad de múltiples electrodos proporcionar un medio adicional para evaluar la información de capas. Con frecuencia, el método sísmica de refracción marina es un método que compañía a los estudios de perfiles de reflexión marina.
Aplicaciones
La diversidad de los ambientes geológicos en los sitios de represas existentes y en los sitios propuestos presenta desafíos únicos relacionados con la cartografía geológica detallada, la evaluación de la filtración, la evaluación de integridad, la estabilidad de taludes, las condiciones de cimentación y la estimación de riesgo sísmico. Los métodos geofísicos proporcionan respuestas directas y datos adicionales valiosos para complementar otros estudios y metodos más invasivos de evaluación como la perforación.
El método de sísmica de refracción es el método geofísico mas utilizado en la investigación de las condiciones geológicas en sitios de represas propuestas. Las encuestas multicanal en tierra o sobre el agua producen perfiles detallados de las profundidades hasta el basamento rocoso, la estratificación de la sobrecarga y la competencia o excavabilidad (rippability) de la roca madre. Las fallas o las zonas de cizalla dentro del basamento rocoso se identifican con investigaciones de sísmica de refracción.
Estudios de sísmica de refracción se pueden complementar en algunos casos con los método de sísmica de reflexión, perfilador acústico de subfondo, radar de penetración terrestre (GPR) o resistividad. Estos métodos se pueden emplear para proporcionar información más detallada sobre la capas geológicas, información geológica en áreas de aguas profundas o rápidas, la presencia y la configuración de condiciones de kársicas o vacíos en los pilares o la fundación de la estructura propuesta.
Un número de técnicas geofísicas se utilizan para evaluar las condiciones en los sitios de represa existente. La mayoría de estos métodos encuentran aplicación en la tierra o en la estructuras de enroque con métodos también eficaces en represas de concreto. Las principales aplicaciones de los métodos geofísicos en las represas existentes están relacionadas con la evaluación de la filtración, las evaluaciones de integridad, las condiciones de cimentación y la estimación de riesgo sísmico. La anomalía de filtración de agua se identifica más fácilmente con el método de potencial espontaneo o potencial de flujo. Esta técnica utiliza dos electrodos de potencial para detectar pequeñas anomalías de tensión creadas por el flujo de fluido y el proceso de acoplamiento electrocinético. Las diferencias de potencial pueden ser medidas por encima de la trayectoria del flujo, desde la superficie de la represa o de un pozo de sondeo. Las tecnologías de evaluación de filtración adicionales son la resistividad eléctrica, los sondeos electromagnéticos (EM) y el radar de penetración terrestre (GPR). Los sondeos electromagnéticos o la resistividad eléctrica identifican anomalías de baja resistividad consistentes con vías de filtración activas. El método de radar de penetración terrestre pueden indicar zonas de mayor contenido de agua y cavidades o zonas de falla en la roca. A menudo, se realizan encuestas de potencial de flujo para el monitereo después de que se hayan llevado a cabo medidas correctivas para reducir las filtraciónes. Con frecuencia, los estudios de potencial de flujo se aplican con fines de vigilancia después de las medidas correctivas se han llevado a cabo para reducir la filtración.
Con frecuencia, los resultados de anómalias de infiltración con erosiónes internas suficientes, afectan a la integridad estructural de la represa. La erosión severa produce agujeros dentro de la represa y, posiblemente, en el piso del embalse. Las técnicas efectivas para localizar esos agujeros dentro de una represa incluyen la resistividad y el potencial de flujo. El potencial de flujo, complementado con el método de sonar de alta resolución, pueden ser utilizados de manera efectiva en la zona del embalse para encontrar los agujeros.
La delimitación de los agujeros dentro de la represa se lleva a cabo de manera efectiva con el uso de los métodos de downhole, crosshole y tomografía sísmica de ondas de corte. Los levantamientos downhole y crosshole de ondas de corte son muy sensibles al índice de vacíos debido a la pérdida de suelo o de finos que provoca una reducción en el estrés eficaz. Las encuesta tomografía detallada de ondas de corte en pozos pueden delinear la forma de los agujeros que a menudo son más grandes de lo esperado debido al alivio del estrés en los suelos adyacentes.
La evaluación de los parámetros de peligros sísmicos del suelo y las condiciones de fundación se realizan generalmente utilizando los métodos de downhole y crosshole de ondas de compresión y de corte. Las propiedades de los materiales de la tierra obtenidas con mediciones in situ se utilizan para predecir las aceleraciones del suelo producidas por terremotos. Las velocidades sísmicas de capa son el parámetro clave en la determinación de la respuesta dinámica de una estructura, así como el potencial de licuefacción.
El elemento clave en el diseño y la construcción de oleoductos es el conocimiento de las condiciones geológicas. En tierra, estas informaciónes se puede obtener fácilmente por inspección visual, la evaluación del terreno, investigaciones geofísicas y por unos medios directos como la perforación. La adquisición de informaciónes geológicas se hace más difícil en condiciones subacuáticas de ríos, lagos y marinas.
El requisito para obtener informaciónes geológicas más precisas en zonas cubiertas de agua pueden ser satisfechas a través de la utilización de unos métodos geofísicos de alta resolución. Los métodos geofísicos que se utilizan con mayor frecuencia para determinar la estratificación geológica, composición y espesores de capa. A menudo, el principal objetivo es mapear la superficie de la roca madre competente. Además, se emplean métodos geofísicos para localizar los peligros de fondo y de subsuelo como cables, tambores y otros desechos diversos, junto con rocas aisladas, escarpes enterrados, características de colapso, pináculos de roca madre, capas potencialmente sensibles y laderas inestables. Los métodos geofísicos sobre el agua, también, se utilizan con frecuencia para la inspección de tuberías existentes; delimitar la ubicación, la profundidad, y la presencia y el grado de desgaste alrededor de la tubería.
Varias técnicas geofísicas son aplicables a las investigaciones sobre el agua; incluyendo perfiles acústicos, sonar de barrido lateral, radar de penetración terrestre, sísmica de refracción, magnetometria, y métodos electromagnéticos. Varios de estos métodos se pueden utilizar sobre-hielo para facilitar el acceso y la adquisición de datos. La mayoría de las encuestas sobre el agua, sin embargo, se lleva a cabo a partir de un pequeño barco de investigación equipado con varios sensores para registrar simultáneamente la topografía del fondo marino, la estratigrafía del subsuelo marino y la localisation precisa del buque de investigación. Los datos registrados se ven en tiempo real con el fin de evaluar la calidad de los datos e identificar inusuales características de fondo o del subsuelo marino que puede requerir una investigacion más detallada.
Los métodos geofísicos de mayor resolución para llevar a cabo las investigaciones del subsuelo marino son el método de perfiles acústicos (sísmica) y el método de radar de penetración terrestre. El método de perfiles acústicos emplea varias frecuencias para cubrir un rango de profundidades de agua y de resolución. Con suficientes contrastes en las capas geológicas, esta técnica puede proporcionar imágenes de muy altas resoluciónes de las condiciones del subsuelo.
