modelos geologicos

CURSO: MECNICA DE ROCAS

ALUMNO: AGUIRRE JARA Vladimir

CDIGO: 101.0802.428

TIPOS DE MODELO

Los modelos constituyen simplificaciones de problemas ms complejos acordes con

realidad, que permiten comprender mejor el comportamiento o funcionamiento de un

sistema. Hay tres tipos bsicos de modelos que se utilizan en la ciencia geolgica que son:

El modelo geolgico, que representa la distribucin espacial de los materiales, accidentes

tectnicos, caractersticas hidrolgicas, geomorfolgicas etc.; El modelo geomecnico, en el

cual se diferencian las caractersticas geotcnicas e hidrogeolgicas de los materiales; y El

Modelo numrico es una herramienta diseada para representar una versin simplificada de

la realidad.

MODELO GEOLOGICO

Consiste en la representacin bidimensional o tridimensional de un volumen de rocas.

Este puede representar la litologa, mineralizacin, alteracin u otro tipo de caracterstica

geolgica del macizo rocoso. Es una parte fundamental en el procedimiento de estimacin

de reservas de un depsito.

Por qu hacerlo?

Incrementar el conocimiento dela morfologa del depsito y representarlo lo ms

cercano a la realidad posible

Relacionar las unidades en diferentes tipos de modelos (litologa, alteracin, etc.).

Definir volmenes de roca en los que la variable a estimar tenga un comportamiento

homogneo.

Lo bsico para realizarlo

Base de datos validada, que contenga los campos a representar

Conocimiento acabado de la geologa del depsito

Un buen software

Tiempo, Paciencia y Dedicacin

Pasos bsicos para realizarlo

Definir las unidades a modelar

Determinar la orientacin del modelo, la distancia y el nmero de juegos de

secciones bidimensionales a interpretar

Construir los slidos tridimensionales

Validar el modelo


El modelo geolgico permite comprender mejor las condiciones reinantes en un determinado

lugar, adems de identificar los principales problemas geolgicos y hacer ms realista la

estimacin de propiedades del suelo.

El primer paso en la elaboracin de un modelo geolgico es caracterizar correctamente el

lugar y definir unidades con comportamiento similar.

La elaboracin de un modelo geolgico consta de varias etapas de trabajo:

Recopilacin de todos aquellos datos topogrficos (fotografas areas y modelos

digitales del terreno),

Datos geolgicos (mapas estructurales, mapas geomorfolgicos, mapas geolgicos y

espesor de sedimentos),

Datos geotcnicos (sondeos mecnicos, ensayos de laboratorio y ensayos in situ).

Simultneamente se llevar a cabo la elaboracin del mapa estructural y geomorfolgico para

lo que result imprescindible el uso de las fotografas areas del sector de estudio.

Fig. 2.- Datos utilizados para la elaboracin del modelo

MODELO GEOMECANICO

Se define el esfuerzo como componente principal del modelo geomecnico, el cual es en

trminos sencillos es la fuerza actuando sobre un rea dada. Para ser ms precisos, el

esfuerzo es un tensor el cual describe la densidad de fuerzas actuando sobre todas las

superficies pasando a travs de un punto dado. En trminos de mecnica de rocas, los

esfuerzos actuando en profundidad sobre un cuerpo homogneo, isotrpico se describen

como un tensor de segundo rango, con nueve componentes (Figura 3a).


En condiciones de equilibrio el tensor de esfuerzos se representa segn la Figura 3b

Figura 3. a) Tensor de esfuerzos actuando sobre un cuerpo homogneo. Tensor de segundo orden

con nueve componentes. b) Tensor de esfuerzos en condiciones de equilibrio.

El modelo geomecnico define la magnitud y orientacin de los tres esfuerzos principales, la

presin de poros y las propiedades elsticas de las rocas dentro de una regin dada.

La Figura 5 muestra un resumen de los parmetros que definen el modelo geomecnico y

de las fuentes de datos usados para obtener cada uno de ellos. Muchos de estos datos se

adquieren por medio de registros elctricos de pozos los cuales generalmente estn

disponibles una vez inicia la perforacin en los estados primarios del desarrollo de un campo

petrolero.

La descripcin del modelo geomecnico para un yacimiento involucra un conocimiento

detallado de:

Orientaciones de esfuerzos in-situ

Presin de poro

Propiedades mecnicas de la roca tales como cohesin, Friccin, Elasticidad

Figura 5. Detalle de los aspectos principales de un modelo geomecnico. Tomado de Barton & Moos, 2008.


Figura 6. Tipos de datos esenciales para construir un modelo geomecnico. Tomado de Barton & Moos, 2008. CONSTRUCCIN DEL MODELO GEOMECNICO 1D

Construir un modelo geomecnico consiste en la caracterizacin de cinco atributos

fundamentales:

Esfuerzo vertical o sobrecarga (Sv)

Presin de poro (Pp)

Esfuerzo horizontal mnimo (Shmin)

Magnitud y orientacin del esfuerzo horizontal mximo (SHmax)

Propiedades mecnicas de la roca, entendidas como propiedades elsticas y de

resistencia al corte (especialmente la resistencia a la compresin simple)

A continuacin se describen los mtodos y fundamentos utilizados para construir los

modelos geomecnicos.

o Esfuerzo vertical, Sobrecarga

La estimacin del perfil de sobrecarga es especialmente crtico en ambientes de muy alta

presin y en regiones donde hay evidencias de que el esfuerzo mnimo puede estar muy

prximo al esfuerzo vertical.

o Presin de poro

El gradiente de presin de poro depende de la porosidad de la roca, la densidad del fluido

que alberga la porosidad, la evolucin geolgica de las formaciones.

o Esfuerzo mnimo horizontal

o Esfuerzo mximo horizontal


La magnitud del esfuerzo horizontal mximo es la componente del tensor de esfuerzos ms

difcil de determinar. Fig. 1

Figura 1: Magnitud de esfuerzos en profundidad segn los lmites de resistencia friccional en

la corteza.

o Orientacin del esfuerzo mximo horizontal

o Caracterizacin de propiedades mecnicas

Los ensayos de laboratorio ayudan a caracterizar mejor las propiedades mecnicas de la

roca.

Figura 2: Orientaciones regionales del esfuerzo mximo horizontal (SHmax) segn el Mapa

Mundial de Esfuerzos.


MODELO NUMRICO

El Modelo numrico es una herramienta diseada para representar una versin simplificada

de la realidad.

Modelo Numrico est compuesto de:

Modelo matemtico (simplificado) Condiciones de borde e iniciales Esquema de discretizacin (MDF o MEF) Malla o grilla de discretizacin

Pasos para seguir un modelo numrico:

Introduccin Malla de discretizacin Derivacin problema tipo Solucin analtica Solucin numrica

- Implementacin

- condiciones de borde

Mtodos de solucin - Directo

- indirecto

MALLA DE DISCRETIZACION

Es la manera de pasar del sistema real a su

representacin numrica.

Est formada por nodos y elementos.

Para la implementacin de un modelo

numrico, se tiene en cuenta la extensin del

rea a modelar, el nivel de detalle de la

informacin disponible y la escala de trabajo a

la cual se desea construir el modelo

hidrogeolgico conceptual; para as definir,

inicialmente, el nmero de capas y el

espaciamiento nodal que arrojara un nmero

de celdas adecuado y a la vez razonable, en

trminos de la magnitud de memoria

computacional a ocupar y del tiempo de

ejecucin de cada corrida del modelo.

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