Nuevos avances en mediciones in situ de permeabilidad y porosidad
¿Por qué la permeabilidad y la porosidad son importantes para la industria de la salmuera?
Ya sea una joven compañía de exploración o un productor importante, hay un par de números geológicos que son esenciales para cualquier aventura en salmueras de litio. Cuánta salmuera de litio hay bajo tierra y cuánta libertad de movimiento tiene, es información que podría sostener o destruir un proyecto.
La porosidad nos indica cuánta agua puede retener una roca o la tierra. La porosidad está representada como un porcentaje. Es una propiedad muy heterogénea. El rango de valores oscila entre unas pocas unidades de porosidad en rocas viejas y hasta más del 50% en sedimentos no consolidados y materia orgánica. El mismo colchón o capa de sedimento experimentará cambios lateralmente en su porosidad total y red de porosidad como resultado de los muchos factores asociados a la deposición de sedimentos y diagénesis temprana.
La permeabilidad, por otro lado, es una medición sobre cuán fácilmente el agua puede viajar a través de la porosidad de la tierra o un colchón de rocas. Para que una roca o halita sea permeable y el agua fluya a través de ella, los espacios porosos entre la roca deben estar conectados. Por lo tanto, la permeabilidad es una medición de la habilidad del fluido para moverse a través de un sustrato. La permeabilidad está expresada en darcys o en una fracción de darcy. La conductividad hidráulica, la cual está íntimamente relacionada a la permeabilidad, es la medición de la facilidad con la que el agua pasará por un sustrato; definida como la tasa de flujo de agua a través de una sección cruzada de un metro cuadrado bajo una unidad de gradiente hidráulico en ángulos correctos con la dirección de flujo por unidad de tiempo (m/s).
La tierra y los sedimentos sueltos, tales como la arena y la gravilla, son porosos y permeables. Puede retener mucha agua, y fluye con facilidad a través de ellos. Aunque las arcillas son porosas y pueden retener mucha agua, los poros de estos materiales finos son tan pequeños que el agua fluye muy lentamente a través de ellos. La arcilla tiene una permeabilidad muy baja, y por motivos prácticos usualmente se considera como no permeable.
Por ende, una compañía de exploración o producción estará muy interesada en estos conceptos, ya que determinarán cuánta salmuera de litio podrán extraer de sus recursos.
Ahora bien, cada salmuera de litio es diferente. En el Triángulo de Litio, los objetivos están asociados con los recientes salares. Están principalmente cargados de una combinación de lacustre, sedimentos fluviales y pluviales, pero los depósitos volcánicos y volcaniclásticos no son infrecuentes. Las propiedades de estos sedimentos/rocas son heterogéneas, vertical y lateralmente, haciendo que cada salar sea único, con diferentes mezclas de niveles de arenas, limos, arcillas, gravillas, cenizas y otros depósitos secundarios, ignimbritas y diferentes vapores. Los depósitos de salmuera de litio se encuentran a diferentes profundidades a lo largo de estos depósitos, con concentraciones variables de salmuera a diferentes niveles. Por encima de la salmuera, a menudo hay sedimentos que contienen agua fresca, siendo evidente desde la superficie por la abundancia de plantas y aves.
Es esencial poder conocer dónde colocar exactamente los filtros en los pozos de producción, y es de enorme importancia evitar la contaminación cruzada entre salmuera y agua fresca; primero, por motivos ecológicos, pero también por motivos comerciales, ya que la disolución de la salmuera no es algo para nada deseable. Es esencial identificar las capas más permeables y evitar el agua fresca para determinar los niveles en que se colocarán los filtros. Para poder hacer esta determinación, actualmente se emplea una selección de diferentes tecnologías a lo largo del “Triángulo de Litio”, un área en la intersección de Argentina, Bolivia y Chile, donde se encuentran los depósitos de salmuera de litio más abundantes del mundo.
¿Qué métodos son usados actualmente?
Los métodos usualmente utilizados en la salmuera de litio para intentar medir la porosidad y la permeabilidad son casi idénticos a los métodos que han sido usados durante muchos años en la industria de los pozos de agua.
Muestras RBRC del centro
La capacidad relativa de liberación de salmuera (en inglés Relative Brine Release Capacity) es un método de prueba que involucra aplicar una aspiradora a un grupo de muestras saturadas. Estas muestras han sido tomadas de los pozos en ciertas profundidades, y son enviadas a laboratorios certificados. La cantidad de salmuera producida en respuesta a la aspiradora, llamada la “capacidad relativa de liberación de salmuera” (RBRC), provee una base de comparación entre la cantidad de salmuera producida por las diferentes muestras. La RBRC está relacionada con la cosecha específica de un material, la cual es principalmente una función de la textura del material.
Los principales problemas asociados con este método son el tiempo que se tarda en enviar las muestras al laboratorio y procesar los resultados, así como la cuestión de cuán representativas realmente son estas muestras de la verdadera permeabilidad in situ, ya que siempre ocurre una pequeña cantidad de perturbación durante la extracción y el transporte. Los métodos in situ son preferibles de muchas formas, ya que los efectos de la manipulación y el transporte son eliminados.
Prueba de bombeo
Una prueba de bombeo involucra el bombeo de un pozo a una tasa controlada, y la respuesta del nivel de agua (descarga) es medida en uno o más pozos de observación contiguos y opcionalmente en el pozo bombeado (pozo de control) mismo; los datos de respuesta de los pozos de bombeo son usados para estimar las propiedades hidráulicas de los acuíferos, evaluar el desempeño del pozo e identificar los límites del acuífero. La “prueba de rendimiento de acuífero” (APT) y la “prueba de descarga” son designaciones alternativas para una prueba de bombeo.
Una prueba de bombeo te dará las propiedades generales del pozo, sin embargo, no te dará mucha información sobre las capas específicas en la litología. Aquí es donde la prueba del empacador es más útil.
Empacador
La prueba del empacador ha sido usada por muchos años como un método simple de evaluación de la conductividad hidráulica de una sección limitada de un hoyo. Las pruebas de empacador aíslan secciones específicas de tierra o rocas descendiendo e inflando el empacador en el hoyo. Las muestras pueden ser recolectadas y las pruebas de acuífero pueden ser realizadas. Estas pruebas permiten entender la distribución vertical de la calidad de la salmuera y de la conductividad hidráulica. Las pruebas de empacador consisten en la medición de la tasa de flujo y/o la formación/desmantelación de presión en el intervalo de la prueba durante un período de tiempo determinado.
Uno de los aspectos más importantes de la prueba del empacador, sin embargo, es conocer exactamente la profundidad en la cual realizar esta prueba para poder obtener los resultados más representativos. Aquí es donde la nueva tecnología entra en juego.
¿Cómo puede ayudar la tecnología avanzada?
La tecnología avanzada está comenzando a debutar en el Triángulo de Litio, en forma de herramientas de resonancia magnética del hoyo utilizadas por Zelandez. Estos conceptos han sido tomados de la industria “petrolera” y han sido recientemente adaptadas y miniaturizadas para la industria del “litio”, llevando un conjunto de instrumentos de alta tecnología al sector de salmueras de litio.
Mientras que la resonancia magnética del hoyo ha sido utilizada de forma rutinaria en la industria del petróleo y el gas durante décadas, la adopción por parte de otras industrias fue entorpecida por el tamaño de la herramienta y el costo del servicio de registro. Esta brecha de capacidad ha sido abordada con el desarrollo de una herramienta de registro de la resonancia magnética del hoyo (BMR) avanzada, miniaturizada y delgada.
¿Cómo funciona la resonancia magnética del hoyo?
La resonancia magnética del hoyo (BMR) es una medición única que responde tanto a los volúmenes de fluidos presentes en una roca como a la distribución de estos fluidos como una función de la geometría porosa.
De una forma muy similar en que la generación de imágenes por resonancia magnética (MRI) es usada para interrogar la estructura interior del cuerpo humano, la herramienta BMR genera señales que son procesadas para caracterizar la estructura porosa de las rocas. La herramienta BMR está específicamente configurada para percibir solamente fluidos de red porosa, permitiendo la determinación precisa de la porosidad total de la roca bajo la tabla de agua y el contenido húmedo en la zona vadosa, contenido de fluido libre (cosecha específica), contenido de fluido enlazado (retención específica) y permeabilidad (conductividad hidráulica). La BMR también puede distinguir tipos de fluido, con técnicas avanzadas de análisis.
Como tal, es un poderoso agregado para cualquier caracterización de formación de salmuera de litio, con el objetivo de evaluar el almacenamiento y capacidad de flujo de formaciones subsuperficiales.
¿Cómo puede esto beneficiar a mi compañía?
Los productos Insight desarrollados por Zelandez le dan a las compañías de minería ventajas importantes, complementando su conocimiento existente con herramientas de registro y equipo de procesamiento de última generación, seguido de una interpretación y análisis para cada hoyo. Los datos finales están listos para usarse en tiempo récord, permitiendo a nuestros clientes realizar decisiones operacionales real sobre ubicaciones de filtros y producciones futuras, y para usar nuestros datos directamente en sus rutinas de trabajo.
La BMR otorga lecturas con resolución en tiempo real (8 cm) que son enviadas para su procesamiento. Se lleva a cabo la interpretación de datos, y los resultados son combinados con las otras lecturas que Zelandez ejecuta en el pozo, tales como rayo gamma espectral, resistividad de formación de doble laterolog, televisor acústico, y temperatura y conductividad de un fluido del hoyo. Estas lecturas también son combinadas con columnas litológicas y otra información que el cliente pueda tener, generando análisis de datos de gran valor.
Esta información es esencial para cálculos de reservorio y la colocación de filtros. Los acuíferos objetivo son identificados fácilmente por los resultados, permitiendo al cliente tomar decisiones rápidas.
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