Medición del Gradiente Geotérmico

¿Qué es un termistor?

Un termistor es un elemento de detección de temperatura compuesto por material semiconductor sinterizado que presenta un gran cambio en la resistencia en proporción a un cambio pequeño en la temperatura. En general, los termistores tienen coeficientes de temperatura negativos, lo que significa que la resistencia del termistor disminuye a medida que aumenta la temperatura.

Las mediciones se pueden realizar en diferentes ambientes, ya sean marinos o terrestres. Cada tipo de zona con sus características propias necesitará de ciertos procedimientos para poder llevar a cabo las mediciones

Medición en fondo marino

Los fondos marinos usualmente están cubiertos por sedimentos blandos por lo cual, salvo casos excepcionales, no se utiliza un equipo de perforación especial, sino sondas que se dejan caer libremente por su propio peso y penetran algunos metros, para así obtener al menos dos datos de temperatura, uno en el extremo inferior y otro más arriba, y de ello calcular un gradiente.

La sonda de Maurice Ewing es una de las más conocidas.

Técnica de Ewing de medida del gradiente de temperatura y recolección de muestras en el fondo océanico.

 

Medición en continente

En continentes se pueden hacer mediciones en pozos perforados con tal fin, y que por motivos de costos normalmente son de escasa profundidad. Es usual taladrar pozos a una profundidad de entre 2 y 5 metros en forma manual o más raramente perforar decenas de metros con equipos especiales. En ellos se suele introducir una delgada sonda de acero (1 a 2 cm de diámetro) por la que se bajan los termistores a diferentes profundidades, rellenándose el espacio anular remanente con los sedimentos del lugar. Debe esperarse suficiente tiempo para que las temperaturas alcancen su valor máximo, de acuerdo al estado en el que se encontraba terreno virgen, o bien hacerse las correcciones que correspondan.

En todos los casos el incremento de confiabilidad en los valores puede conseguirse con la repetición de las mediciones, además de un buen manejo de la técnica utilizada.

Otra opción, válida tanto en continentes como en mares, es valerse de perforaciones que se realizan con otros fines, sea hidrológicas, mineras, petroleras, etc.

Pozos petroleros

El caso más habitual es el de los pozos petroleros donde se pueden tener datos de temperaturas de ensayos de formación, o bien desde los perfilajes, a veces en varios tramos, e incluso mediante un registro corrido en el sondeo a tal fin.

Ensayos

Arrojan valores similares a los del terreno virgen, dado que se aisla un tramo de pozo a fin de permitir el aporte de fluidos formacionales que luego de un corto tiempo salen con la temperatura original, ya sin la disminución provocada por el lodo de perforación.

Perfilaje.

Las temperaturas de fondo de pozo que se obtienen en cada carrera con un termómetro (con registro de máxima) siempre tiene un valor por defecto, debido al enfriamiento que el lodo ha producido en el pozo durante la perforación. Si bien durante el perfilaje la circulación se ha detenido, toma muchas horas volver a los valores de terreno virgen a lo largo del pozo. Es por esto que en cada carrera sucesiva se verá un incremento de temperatura mientras no se baje la sarta de perforación para volver a circular lodo.

En este caso se puede graficar temperatura de fondo versus tiempo transcurrido desde que aproximadamente se paró de circular y construir la curva de recuperación térmica, la cual tiende asintóticamente al valor original en la roca virgen. Así, para obtener el gradiente geotérmico debemos restar a esa temperatura original estimada la temperatura media anual del lugar y dividir por la profundidad del pozo. Pero si en cambio tenemos sólo un valor de temperatura de perfilaje (porque sólo se hizo una carrera), entonces para tener un gradiente aproximado, corresponde dividir por la temperatura al momento del perfilaje (si es que se tiene el dato) dado que el valor de fondo está más influenciado por la temperatura a la que se enfría el lodo en superficie que la media anual. Pero este resultado dará un gradiente menor al real (en el orden de los 0.005 °C/m cuando menos).

Datos por Tramos

Si un pozo se ha perforado en dos o tres tramos (con entubación y reducción de diámetro de trépano en cada parte) seguramente se habrán hecho carreras de perfilaje en cada uno de esos tramos y por lo tanto, se tendrán temperaturas de dos o tres fondos distintos y con ellas se podrán calcular dos o tres gradientes, desde superficie hasta cada una de tales profundidades, o bien los gradientes para cada tramo individual. Si se hacen estos cálculos, usualmente se comprobará que el gradiente puede variar de un tramo a otro, lo cual es función de diversos factores litológicos, hidrodinámicos, etc. Esto dará una geoterma característica del sitio donde se ha perforado el sondeo.