sismica

EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN -- CIENCIAS DE LA TIERRA BRIGADA ESCUELA DE GEOCIENCIAS ING. CARLOS AUGUSTO VILLEGAS CARRASCO Marzo, 2006 1 Contenido PROSPECCIÓN SISMOLÓGICA OBJETIVO: Revisar los conceptos fundamentales de la sismología y las etapas fundamentales de la prospección, con la finalidad de que todos los capacitandos conozcan el método sísmico de reflexión utilizado en la exploración y explotación de los hidrocarburos. AGENDA: 1. Física de ondas HORARIO 8:00 a 10:00 hrs 2. Adquisición de datos de campo 10:00 a 12:00 hrs 3. Procesado de datos sísmicos 12:00 a 14:00 hrs 4. Interpretación sismológica 14:00 a 16:00 hrs 2 Introducción Los Métodos Sísmicos de Exploración se desarrollaron del trabajo temprano en los terremotos: CORTEZA TERRESTRE MANTO NUCLEO (0.1% masa total) Continental: espesor de 30 a 70 kms. Capa Sedimentaria VL≈1.5 a 5.0 km/s Capa Granítica VL≈5.8 a 6.0 km/s Capa Basáltica VL≈6.0 a 7.8 km/s Oceánica: espesor de 5 a 10 kms. Capa Sedimentaria VL≈1.5 a 5.0 km/s Capa Basáltica VL≈6.0 a 7.8 km/s (67% masa total) Superior: espesor de 950 kms. Capa Gutemberg VL≈7.9 a 8.2 km/s Capa Golitzin VL≈8.2 a 11.5 km/s Inferior: espesor de 1950 kms. VL≈11.5 a 13.7 km/s VT hasta 7.3 km/s Capa Transición VL baja a 8.4 km/s (33% masa total) Externo: espesor de 2300 kms. VL≈8.4 a 10.2 km/s Capa Transición VL≈10.2 a 9.6 km/s No se transmiten Ondas S Interno: espesor de 1000 kms. VL≈11.3 km/s 3 Introducción Dentro de la Prospección Petrolera, el Método Sísmico de Reflexión es el más resolutivo para la localización, delineación y caracterización de los yacimientos 4 Introducción Una señal, similar a un pulso sonoro, se transmite en la Tierra. La señal grabada en la superficie puede usarse para inferir las propiedades del subsuelo. Hay dos clases principales de estudios: ™ Refracción sísmica: las señales que regresan a la superficie por la refracción crítica de las interfaces del subsuelo, se graban a las distancias mayores que la profundidad de investigación. ™ Reflexión Sísmica: la señal sísmica se refleja en la superficie por la capa y se graba a las distancias menores de la profundidad de investigación. Fuente Reflexión Refracción 5 Introducción Aplicaciones de la Prospección Sísmica Refracción sísmica ™ Aplicaciones en la ingeniería para localización de rocas competentes ™ Determinar la profundidad de la roca firme ™ Exploración geotérmica ™ En los estudios de reflexión sísmica para medir las variaciones laterales de velocidad, cerca de-superficie ™ Definir la estructura de la Corteza y en tectónica Reflexión sísmica ™ Exploración de hidrocarburos ™ Estratigrafía poco profunda ™ Prospección de los sitio para instalaciones costa afuera ™ Detección de cavidades en el subsuelo ™ Definir la estructura de la Corteza y en tectónica 6 Teoría de las Ondas Sísmicas Los fundamentos principales de la Sismología están en la Teoría de la Elasticidad y la Teoría de la Óptica geométrica. TEORÍA DE LA ELASTICIDAD La propagación de las ondas sísmicas depende de los medios elásticos (homogéneos e isotrópicos) por los cuales atraviesa la energía en su viaje hacia el interior de la Tierra. TEORÍA DE LA ÓPTICA GEOMÉTRICA Las ondas sísmicas, en su comportamiento, pueden comparase en muchos aspectos con las ondas luminosas, en el sentido de que son susceptibles de ser reflejadas y transmitidas. 7 Teoría de las Ondas Sísmicas La exploración sísmica depende, fundamentalmente de la propagación de las ondas en medios elásticos. Por lo que es necesario considerar las propiedades elásticas de los materiales, ya que estás depende la propagación de tales ondas. M L A V A) Módulo de Young (ξ). Mide la relación del esfuerzo (stress) – deformación (strain) en condiciones de tensión (elongación) o compresión (acortamiento) F/A FL ε= = dinas / cm 2 o lb / in 2 ∆L / L A∆L C) Módulo de Rigidez o Cizalla (η). Mide la relación del esfuerzo–deformación bajo condiciones de cizalla. La fuerza es tangencial al desplazamiento F/A FL η= = dinas / cm 2 o lb / in 2 ∆L / L A∆L B) Módulo Volumétrico ( ) Mide la relación del esfuerzo-deformación bajo una simple presión hidrostática. D) Relación de Poisson (σ) Mide el cambio geométrico de la forma, o sea, la relación de los cambios fraccionales. ( k= ) ( F/A FV = dinas / cm 2 ∆V / V A∆V λ= o lb / in 2 ) ( σ= E) Constantes de Lame ( y µ). σξ 2 =κ − η (1 + σ )(1 − 2σ ) 3 µ= ξ 2(1 + σ ) =η ) ∆M / M ∆L / L 8 Teoría de las Ondas Sísmicas Cuando existen varios esfuerzos, cada uno produce deformaciones independientes y la deformación total es la suma de las deformaciones producidas por los esfuerzos individuales Ley de Hooke Cuando el medio es isotrópico, o sea, las propiedades no dependen de la dirección, los esfuerzos están dados por: σ ii = λ∆ + 2µξii Ruptura Re g i≠ j Ruptura Fluencia estable Fluencia transitoria Re g ión lin ea l Deformación plástica Deformación i, j = x, y, z ió n Esfuerzo el ás tic a i= x, y , z σ ij = µξij Deformación Elástica Deformación Tiempo 9 Teoría de las Ondas Sísmicas Las ondas sísmica son pulsos de energía de tensión que se propagan en un sólido. Dos tipos de onda sísmica pueden existir: A) Onda P (Primaria, Longitudinal o Compresional) La transmisión del movimiento es por desplazamiento de las partículas en la dirección de propagación de la onda. ™ Las ondas P tienen la velocidad más alta. ™ Experimenta cambios volumétricos. ™ El sonido es un ejemplo de una onda P. B) Onda S (Secundaria, Transversal, de Corte o Cizalla) La transmisión de la onda es en dirección perpendicular al desplazamiento de las partículas. ™ Si el movimiento de la partícula a lo largo de una línea en el plano perpendicular, entonces se dice que la onda S se polariza en SV en el plano vertical y SH en el horizontal. ™ No experimenta cambio de volumen ™ Las ondas S no pueden propagarse en los fluidos como el agua o en el aire, porque el fluido es incapaz de apoyar los esfuerzos cizallantes. 10 Teoría de las Ondas Sísmicas Ninguna tensión actúa en la superficie de la Tierra, y dos tipos de onda superficial pueden existir. A) Ondas Rayleigh Transmisión con movimiento elíptico de retroceso de las partículas. ™ ™ ™ ™ Se propagan a lo largo de la superficie de Tierra La amplitud disminuye exponencialmente con la profundidad. Cerca de la superficie el movimiento de la partícula es retrógrado elíptico. La velocidad de la onda Rayleigh es ligeramente menos de la onda S: ~92% VS. B) Ondas Love Transmisión del movimiento en dirección transversal (paralela a las superficie y perpendicular a la dirección de propagación) ™ ™ El movimiento de la partícula es SH, es decir transversal horizontal Dispersión en la propagación: frecuencias diferentes viajan a velocidades diferentes, pero normalmente más rápidamente que las ondas Rayleigh. 11 Teoría de las Ondas Sísmicas La velocidad del las ondas sísmica se relaciona con las propiedades elásticas de los materiales, es decir, que tan fácil es deformar la roca ante una tensión dada. Velocidad de las ondas longitudinales (Vl). Vl = k + 4 / 3n ρ ⎞ E⎛ λ+2µ 2σ 2 = = ⎟ ⎜1 + ρ ρ ⎝ 1 − σ − 2σ 2 ⎠ Velocidad de las ondas transversales (Vt) Vt = µ E⎛ 1 ⎞ = ⎜ ⎟ ρ ρ ⎝ 2(1 + σ ) ⎠ Velocidad de las ondas superficiales (Vs) VR = 0.9194 µ S Relación de Velocidades: Vl = Vt K 4 + = n 3 = 0.9194Vt λ +2 = µ σ 0 0.1 VL/VT 1.41 1.50 1− σ ≈ 3 = 1732 . 1 −σ 2 0.2 0.3 1.63 1.87 0.4 2.45 0.5 oα 12 Teoría de las Ondas Sísmicas La velocidad de propagación de la onda no es la velocidad con la que se mueven las partículas (~ 0.01 m/s). MATERIAL Vp (m/s) Capa meteorizada 300 A 900 Aluvión 350 A 1500 Arcillas 1000 A 2000 Margas 1800 A 3200 Areniscas 1400 A 4500 Conglomerados 2500 A 5000 Calizas 4000 A 6000 Dolomias 5000 A 6000 Sal 4500 A 6500 Yeso 3000 A 4000 Anhidrita 3000 A 6000 Gneises 3100 A 5400 Cuarcita 5100 A 6100 Granitos 4000 A 6000 Gabros 6700 A 7300 Dunitas 7900 A 8400 Diabasas 5800 A 7100 13 Teoría de las Ondas Sísmicas Cuando una onda P incide en una interface a donde las propiedades elásticas cambian, se generan dos ondas reflejadas (P y S) y dos ondas transmitidas (P y S). La Ley de Snell Los ángulos exactos de transmisión y reflexión se dan por: sin φ1 sin r sin φ3 sin φ2 = = = =p VP1 VP 2 VS 1 VS 2 donde p está conocido como el parámetro de rayo. Los ángulos de transmisión y reflexión de las ondas S son menores que de las ondas P. 14 Teoría de las Ondas Sísmicas Las leyes de la óptica geométrica que rigen la propagación de las ondas elásticas son las de Snell – Descartes: La Ley de la Relfexión La Ley de la Refracción El ángulo de reflexión “r” está en el plano de incidencia, el cual está definido por el rayo incidente y la normal a la superficie en el punto de incidencia, y es igual al ángulo de incidencia “i” El ángulo de refracción o transmisión está en el plano de incidencia y es tal que se cumple la relación: < i =< r i seni senR = V1 V2 i r V1 V1 V2 V2 R Ángulo crítico El ángulo críticos de incidencia corresponde a las ondas P cuando se transmite a 90°. V1 senic = V2 15 Teoría de las Ondas Sísmicas En un medio homogéneo e isotrópico, una onda sísmica se propaga esféricamente desde su fuente con la misma velocidad en todas direcciones. El Principio de Huygen Cada punto en un frente de onda puede ser considerado una fuente secundaria de ondas esféricas, y la posición del frente de onda, después de un tiempo dado, es la curva que une los frentes de onda secundarios. ™Sin embargo, es a menudo más simple considerar la propagación de la onda por lo que se refiere a los rayos, aunque ellos no pueden explicar un poco de efectos como la difracción en las zonas de sombra. ™El Principio de Huygen y el de Fermat puede usarse para explicar la reflexión, refracción y difracción de ondas El Principio de Fermat Toda onda se propaga de manera que el tiempo empleado en recorrer su trayectoria es mínimo. 16 Teoría de las Ondas Sísmicas La amplitud de las ondas sísmicas están en función de la cantidad de energía que es transmitida al subsuelo. Densidad de Energía Es la energía por volumen unitario en las proximidades de un punto, y está dada por: Ε = 2π 2 ρf 2 Α 2 I = EV donde: ρ es la densidad f es la frecuencia A es la amplitud Ai donde: V es la velocidad Amplitudes de las ondas sísmicas La amplitud incidente será la suma de las amplitudes reflejada y transmitida. Ar i Intensidad de Energía Se define como la cantidad de energía que fluye a través de un área unitaria normal a la dirección de propagación de la onda en unidad de tiempo. Αi = Α r + Αt r V1 V2 R At Las amplitudes de las ondas reflejadas y transmitidas varían con el ángulo de incidencia, dadas por las ecuaciones de Zoeppritz. 17 Teoría de las Ondas Sísmicas Cuando el ángulo de incidencia es el cero, las amplitudes de las ondas reflejadas y transmitidas se simplifican en las expresiones: Coeficiente de la reflexión: A1 Z 2 − Z1 = R= A0 Z 2 + Z1 Coeficiente de la transmisión: A2 2 Z1 T= = A0 Z 2 + Z1 dónde la Z es la impedancia acústica (onda P) de la capa, y está dada por Z=Vρ, dónde el V es la velocidad de la onda y ρ la densidad. Las mismas formulas aplican a las ondas S de incidencia normal. 18 Teoría de las Ondas Sísmicas Al conjunto de coeficientes de reflexión “R”, se le conoce como la Serie Reflectiva propia del subsuelo. Los coeficientes de reflexión pueden ser graficados como una función de tiempo creando un series de tiempo llamada Serie Reflectiva 19 Teoría de las Ondas Sísmicas Durante la propagación de la energía, las amplitudes se ven afectadas por una serie de factores. 20 Teoría de las Ondas Sísmicas Uno de los factores que modifican la amplitud es la Dispersión, La Dispersión es el decremento de la Intensidad y Densidad de Energía por el cambio de frecuencia, y puede ser: Geológico: debido al contacto de las partículas del medio transmisor. Geométrico: debido a la divergencia esférica. • Después de que el frente de onda ha viajado la distancia r, la energía es distribuida sobre un área esférica dada por 4πr2. • Así que la energía por unidad de área del frente de ondas esférico es E/4πr2. • La amplitud es proporcional a la raíz cuadrada de la energía, para que la amplitud de la onda sísmica decaiga como 1/r, donde r es la distancia a la fuente. I1δ1 = I 2δ 2 I 2 δ1 ⎛ r1 ⎞ E = = ⎜⎜ ⎟⎟ = 2 I1 δ 2 ⎝ r2 ⎠ E1 2 El frente de onda es esférico si la velocidad sísmica del subsuelo es constante, es decir el rayo es recto. 21 Teoría de las Ondas Sísmicas Otro de los factores que modifican la amplitud es la Absorción o atenuación Intrínsica, La Absorción es causada por la conversión de energía sísmica a energía calorífica en el paso de la onda a través de la roca, principalmente debido a pérdidas por fricción que se dan en el movimiento de fluido del poro. La variación de la amplitud está dada por: • La roca se contrae y A = A0 e − qx donde: q es el coeficiente de absorción x es la distancia entre dos puntos A0 es la amplitud inicial Cada oscilación de las ondas causadas por los fluidos pierde la misma proporción de amplitud, también las altas frecuencia de la onda sufren más absorción como haya más oscilaciones a lo largo de la propagación. extiende como pasa la onda sísmica, entonces, el fluido en los poros se fuerza de un lado a otro. • La perdida de energía por el calentando por fricción en las paredes y condensación de fluido. • Las rocas secas tienen atenuación muy baja, por ejemplo en la Luna. • El decaimiento del pico de amplitud es exponencial • El espectro de amplitud se despliega en escala logarítmica contra la frecuencia 22 Teoría de las Ondas Sísmicas Geometría de las Ondas Sísmicas Suponiendo que se genera un sismo artificial y existen dos medios homogéneos e isotrópicos horizontales, las diferentes ondas que son registradas a un detector situado en la superficie del terreno a una distancia determinada, son: F x R x Onda Directa V1 h ic ic i B Onda Refractada r A C V2 t Onda Reflejada La grafica de los tiempos de arribo de las diversas ondas registradas desde el momento de la generación, es lo que se llama Domocrona o Sismograma. 23 Teoría de las Ondas Sísmicas Los tiempos de arribo de las diferentes ondas a un detector situado en la superficie del terreno a una distancia determinada, es: Onda Directa t Recorridos serán: F R1 , F R2, donde: V1 = x F R1 R2 F R3, etc. F R1 F R2 F R3 x = = = t1 t2 t3 t por lo tanto: R3 t1 = h V1 V2 F R1 F R2 , t2 = , ..... V1 V1 t1, t2, … son los tiempos medidos x es la distancia fuente-receptor Su grafica es una recta, cuyo coeficiente angular es la inversa de la velocidad. 24 Teoría de las Ondas Sísmicas Los tiempos de arribo de las diferentes ondas a un detector situado en la superficie del terreno a una distancia determinada, es: Onda Reflejada t Recorridos serán: t0 = F A1 R1 , F A2 R2, 2h V1 F A3 R3, etc. si: x2 F Ax Rx = 2 F Ax = 2 + h 2 = x 2 + 4h 2 4 x F R R1 R2 por lo tanto: 2 F Ax tx = = V1 R3 h V1 A1 A2 A3 V2 x 2 + 4h 2 V1 tx, … son los tiempos medidos a distancias fuente-receptor (x) Su grafica es una hipérbola. Si queremos conocer h, tenemos: V12t 2 − x 2 h= 4 25 Teoría de las Ondas Sísmicas Los tiempos de arribo de las diferentes ondas a un detector situado en la superficie del terreno a una distancia determinada, es: Onda Refractada t Recorridos serán: F B B1 R1 , F B B2 R2, F B B3 R3, F B + B Bx + B x Rx = 2 F B + Bx Rx etc. si: y V1 V12 SeniC = ∴ CosiC = 1 − 2 V2 V2 por lo tanto: x F h S R R1 ic 2FB = 2 R3 R2 2FB = ic V1 B B1 B2 B3 V2 h = CosiC 2h V12 1− 2 V2 2hV2 V22 − V12 B Bx = x − 2 F S = x − 2hTaniC B Bx = x − 2 h V1 V22 − V12 26 Teoría de las Ondas Sísmicas Los tiempos de arribo de las diferentes ondas a un detector situado en la superficie del terreno a una distancia determinada, es: Onda Refractada t entonces: tx = t0 = tx = 2h V22 − V12 V1V2 tx = x F S R R1 2hV2 V1 V22 − V12 + 2hV1 x − V2 V2 V22 − V12 ⎛ V2 V1 ⎞ x ⎜ − ⎟⎟ + 2 2 ⎜ V2 − V1 ⎝ V1 V2 ⎠ V2 2h ⎛ V22 − V12 ⎞ x ⎟⎟ + ⎜ tx = 2 2 ⎜ V V V2 − V1 ⎝ 1 2 ⎠ V2 R3 R2 2 F B B Bx + V1 V2 2h h ic ic V1 B B1 B2 B3 V2 2h V22 − V12 x + tx = V1V2 V2 Su grafica es una recta, cuyo coeficiente angular es la inversa de la velocidad. 27 Teoría de las Ondas Sísmicas Si existen varios medios homogéneos e isotrópicos, cada una de las interfaces generará una onda reflejada y una onda refractada. F h1 R1 R2 R3 R4 R5 x R6 Onda Directa V1 h2 V2 h3 V3 V4 Ondas Refractadas t Ondas Reflejadas Cuando estudiamos todos los comportamientos lineales (primeros arribos), decimos que realizamos una Prospección Sísmica de Refracción. Cuando estudiamos todos los comportamientos hiperbólicos, decimos que realizamos una Prospección Sísmica de Reflexión. 28 Teoría de las Ondas Sísmicas La traza sísmica es generada por la convolución de la serie reflectiva del subsuelo por el tren de ondas generada por la fuente de energía en superficie. 29 Teoría de las Ondas Sísmicas 30 Teoría de las Ondas Sísmicas ¿Hasta dónde es capaz de ver la Sismología el subsuelo? La Resolución Sísmica es la capacidad de ver las características sísmicas de las diferentes interfaces del subsuelo, tanto vertical como horizontalmente. 31 Teoría de las Ondas Sísmicas La Resolución Vertical es la habilidad de ver separadamente dos rasgos que están cerca uno del otro. E E T T E>T E>T E=T E=T E=½T E=½T E=¼T E=¼T Es la separación mínima de dos cuerpos antes de que sus identidades individuales estén perdidas en el mapa resultante o sección transversal. 32 Teoría de las Ondas Sísmicas La Resolución Horizontal es la habilidad de el comportamiento lateral de una determinada interface. La zona de máxima reflectividad, donde se concentra la energía coherente, se le denomina Zona de Fresnel. 33 Teoría de las Ondas Sísmicas La Zona de Fresnel depende de la frecuencia de la señal y la velocidad. La Zona de Fresnel se minimiza a un punto durante el proceso de migración. 34 Fases de la Exploración Sísmica La exploración o prospección sísmica es el arte de buscar recursos naturales. Fases de la Prospección Sísmica: ADQUISICIÓN DE DATOS PROCESADO SISMOLÓGICO INTERPRETACIÓN SÍSMICA • Topografía • Generación de energía • Transmisión de la energía en el subsuelo • Recepción en superficie • Grabación • Acondicionamiento • Filtrados • Correcciones estáticas y dinámicas • Apilamiento • Migración • Manejo de secciones • Corrida de horizontes • Correlación con geofísica de pozos • Secuencias sísmicas • Facies sísmicas • Sismogramas • Secciones sísmicas • Mapas estructurales y estratigráficas 35 Adquisición de Datos Campo Para la planeación de una prospección sísmica, es necesario haber prospectado un área con métodos geológicos y con métodos potenciales a fin de conocer las posibilidades de encontrar hidrocarburos. 36 Adquisición de Datos Campo La programación consiste en trazar líneas en un plano topográfico en forma de malla, cuya separación dependerá si el objetivo es la determinación de características estructurales o estratigráficas y si son regionales o de detalle. Tipos de prospección sísmica: Regional Semi-detalle Detalle Separación entre líneas sísmicas mayores a los 5 kilómetros Separación entre líneas sísmicas menores a 1 kilómetro Separación entre líneas sísmicas entre 1 y 5 kilómetros 1 P- 2 P- P-3 P4 Prospecto P-5 Área La calidad de los datos obtenidos depende de la separación entre líneas sísmicas 37 12 Adquisición de Datos Campo La adquisición de datos puede ser realizada en condiciones terrestres, marinas o transicionales y en dos o tres dimensiones. La sísmica 2D, consiste en observar secciones en el plano x-y, o sea, los tendidos fuentereceptores se encontraran ubicados sobre una misma línea sobre el terreno. La sísmica 3D, consiste en observar un volumen de datos, o sea, los tendidos fuente-receptores se encontraran ubicados sobre una área del terreno. 38 Adquisición de Datos Campo La adquisición de datos incluye todos los trabajos realizados por una brigada de campo, para la obtención de un registro digital de la señal sísmica (onda P). Objetivo: Obtención de datos de la mejor calidad posible, de los cuales se pueda inferir correctamente las características geológicas del subsuelo. El sistema básico de adquisición de datos incluye: Señal de Entrada Función de Transferencia Señal de Salida Una señal de entrada derivada de alguna de las diferentes fuentes de energía usada La función de transferencia, que está dada por el medio transmisor y reflejante, constituido por los diferentes estratos de la tierra. Una señal de salida es registrada por el instrumental, compuesto por varios módulos y cuya función principal es la de grabar la señal sísmica en cintas magnéticas 39 Adquisición de Datos Campo El objetivo primordial del sistema sismológico es el de obtener datos que le puedan ser útiles al interprete, en la delineación de las características geológicas de interés. Señal de Entrada Función de Transferencia Señal de Salida . ... ... . ... ........ .. . .. . . . . . . .. . . . . . . . . . * * * * * * * * + + + + + + +++ + + + ++ + 40 Adquisición de Datos Campo En una brigada sismológica, el geofísico, el observador y el topógrafo, constituyen el personal que coordina los trabajos de campo para la realización del programa. Topografía • Planimetría (plancheta y apertura de brechas) • Localización de estaciones (cadeneo y estacado) • Altimetría (tránsito y Observación • Operación de la observación en la brecha (pruebas instrumentales, generación y detección de energía) • Grabación de datos estadal) • Trabajo de gabinete • Diseño de parámetros (fuente-receptores) • Procesado de datos (secciones básicas apiladas) • Interpretación de horizontes (identificación, amarres en • Cintas de campo (cálculo de elevaciones y conteniendo la dibujo de líneas) información de los sismogramas • Plano Base Gabinete cruceros, lectura de tiempos, configuración preliminar) • Planos de horizontes configurados 41 Adquisición de Datos Campo El grupo de Topografía es el responsable de colocar en el campo la programación realizada en gabinete, siendo su producto final el Plano Base. 42 Adquisición de Datos Campo La adquisición de datos puede ser realizada en condiciones marinas o transicionales. La diferencia de una adquisición marina, con respecto a la terrestre, consiste en la operación de la brigada de topografía, ya que ésta utiliza un sistema de navegación vía satelital o de radar, para la localización exacta de las fuentes y los receptores. 43 Adquisición de Datos Campo El requerimiento básico que debe ser satisfecho por cualquier fuente de energía es el de transferir suficiente energía al subsuelo mediante un pulso agudo de gran amplitud y duración instantánea. Tipos de Fuentes de Energía Dinamita Explosivas Cordón explosivo Thumper Terrestres: Mecánicas Dinoseis Vibroseis Maxipulse Explosivas Acua-flex Vaporchoc Marinas: Pistolas Water guns Airguns Eléctricas Sparker 44 Adquisición de Datos Campo Dinamita Las herramientas de perforación dependerán del tipo de terreno por el que se está realizando la observación. Terreno plano y firme Terreno montañoso Terreno fangoso o con vegetación Los pozos múltiples ayudan a minimizar el ruido sísmico. Normalmente para la perforación del pozo se usa el método rotatorio, pero cuando en manual se utiliza el de percusión. 45 Adquisición de Datos Campo Ejemplo de un Tiro de la Dinamita grabado por un tendido simétrico de 120 canales. Se despliegan los datos con un AGC de 250 ms. 46 Adquisición de Datos Campo Vibroseis Placa metálica vibrante montada por debajo de un camión, genera un tren de ondas oscilatorias de larga duración. • La placa se coloca sobre el terreno y el camión se levanta, dejando todo su peso sobre la placa. • El sistema de mando electrónico genera una señal oscilatoria de baja amplitud que varía en frecuencias de 12 a 80 Hz, con duración de varios segundos, conocida como Barrido. • El sistema hidráulico del vibrador puede reproducir la misma señal al terreno. 47 Adquisición de Datos Campo La Correlación de Vibroseis Para obtener un sismograma útil, la señal oscilatoria de Vibroseis debe comprimirse. • El sismograma grabado es correlacionado con la señal de referencia que maneja electrónicamente el vibrador para producir un punto de tiro, la forma de onda simétrica es conocida como la ondícula de Klauder. ™Se ha comprobado que el Vibroseis no daña al terreno ni a las estructuras cercanas, debido a que la señal emitida es relativamente de baja amplitud. Se ha usado en las grandes ciudades. 48 Adquisición de Datos Campo Punto de tiro de Vibroseis grabado sin correlacionar por un tendido simétrico de 100canales. Los datos se despliegan con AGC. Note que el eje de tiempo es de 10s y los canales auxiliares a la izquierda contienen el barrido de referencia. Punto de tiro correlacionado, grabado por 100canales. Se despliegan los datos con AGC. Note que el eje de tiempo es de 3s después de la correlación. 49 Adquisición de Datos Campo Sledge Hammer Un marro golpea contra un plato metálico: ™ Verticalmente por encima del plato para generar las ondas P ™ Horizontalmente contra el lado de plato para producir las ondas S Un interruptor inercial es colocado en el martillo para iniciar la grabación en el momento del impacto. ™ Problemas con la repetibilidad y el posible rebote del martillo. ™ Usado para reflectores a 30 metros de profundidad. Mini-Sosie (MSS) El Sistema Sincronizado Multifuente, usa pequeños vibradores conectados telemétricamente al sismógrafo. ™Es de poca penetración. ™Tiene mucha movilidad. ™Puede ser usado en minería. La escopeta Búfalo Una tubería metálica se inserta a 1 metro en el terreno, y un cartucho de escopeta es disparado. Los gases desplazados de impacto del arma conectado con tierra genera el pulso sísmico. 50 67 Adquisición de Datos Campo Airguns Pistolas de Aire, son fuente de energía muy común usada en el mar. Esencialmente, la Pistola de Aire es un cilindro que está lleno con aire comprimido, y el aire es descargo en el agua. La descarga súbita de aire crea un impulso de presión esférica en el 51 agua. Adquisición de Datos Campo Las Pistolas de Aire, normalmente son usadas en arreglos para poder emitir la suficiente energía al subsuelo 52 Adquisición de Datos Campo Un sismómetro es considerado un transductor, por que convierte la energía mecánica (vibraciones sísmicas) a energía eléctrica. • El Geófono o sensor de tierra, es esencialmente un tipo de sensor usado en tierra. • Un geófono comprende una bobina suspendida dentro de un imán. • Cuando el terreno vibra en respuesta a una onda sísmica, la bobina se mueve dentro del imán, produciendo un voltaje, y así una corriente, en la bobina es tomada por la inducción. ™ Como la bobina sólo puede moverse en una dirección, normalmente vertical, el geófono sólo detecta la componente de movimiento sísmico a lo largo del eje de la bobina. ™ Tres geófonos ortogonales son necesarios para caracterizar el movimiento sísmico de tierra totalmente. ™ Los geófonos responden a la velocidad de movimiento de la tierra, es decir la velocidad de movimiento de la partícula ™ Se pone a menudo en arreglos de varios geófonos. 53 Adquisición de Datos Campo Geófonos Son capaces de detectar desplazamientos del terreno del orden de 10-8 cms. 54 Adquisición de Datos Campo Los Hidrófonos o sensores marinos, son usado para detectar las variaciones de presión en el agua debido al paso de una onda sísmica. Un hidrófono está compuesto de dos discos de cristales piezoeléctricos consolidados a un bote vacío sellado. • La onda de presión aprieta el bote, presionando el cristal y generando un voltaje. • Los dos discos se conectan en serie para que la salida generara por la aceleración del hidrófono se cancele • La presión apretará los cristales y producirá la señal de salida. 55 Adquisición de Datos Campo En prospección marina, los hidrófonos son colocados en un cable marino (Streamer) de 8 km de largo, que puede remolcarse continuamente a través del agua. • En el cable, una sección, corresponde a un solo canal de grabación, puede contener 30 hidrófonos conectados en paralelo. • La señal es digitalizada y transmitida por el cable al barco dónde proporcionará una sola traza grabada. • Un cable marino puede contener más de 1000 secciones activas. • Las poas remolcan hacia el frente para subir la tensión de los remolcadores sobre el cable. • Paravanes (“pájaros”) son espaciados a lo largo del cable para mantener la profundidad correcta • Compases también se colocan a lo largo del cable para permitir calcular su orientación. 56 Adquisición de Datos Campo Cable marino 57 Adquisición de Datos Campo Barcos Sísmicos • Barcos modernos pueden remolcar hasta 12 cables marinos, permitiendo una rápida adquisición de datos sísmicos 3-D. • Los cables marinos podrían espaciarse quizás 50 metros. • De dos a cuatro pistolas de aire también podrían ser operadas. 58 Adquisición de Datos Campo El sistema de registro lo componen todo el instrumental de campo, los sismómetros y el sismógrafo. 59 Adquisición de Datos Campo Sistemas de Registro Vehículo para transportar el Sismógrafo y hay Disponibles caminos 60 Adquisición de Datos Campo Sistemas de Registro Sismógrafo TELEMÉTRICO 61 Adquisición de Datos Campo Sistemas de Registro Sismógrafo utilizado en la Prospección Marina 62 Adquisición de Datos Campo Control de Calidad, secciones sísmicas SECCIÓN 100 % ™En pasado no se contaba con procesado preliminar en las brigadas sismológicas, la manera de controlar la calidad de los datos en una línea sísmica era la de construir una sección a base de sismograma y para que no se tuviera el problema de traza repetidas se encontró que el formar una sección de fold 1 simulaba una sección. ™En la actualidad también sirve para corroborar si existen datos a lo largo de una línea, se puede decir que si en los sismogramas de campo se ve información y luego en la sección procesada no, algo paso en el centro de proceso. ™También se puede utilizar la sección 100 % para realizar pruebas en procesado y no emplear mucho tiempo de maquina ™Seguramente le podemos encontrar mas aplicaciones y no desecharlo por anticuado…. 63 Adquisición de Datos Campo Control de Calidad, secciones sísmicas 64 Adquisición de Datos Campo La adquisición de datos debe cumplir con dos objetivos principales: diseñar patrones óptimos de observación y minimizar el ruido en los sismogramas. Punto de Reflejo Común. El principio de la técnica es muy simple, una fuente y un detector producen datos reflejados del subsuelo directamente bajo el punto medio de la distancia que los separa, esta técnica consiste en detectar el punto del subsuelo en varias ocasiones con distancias distintas de separación fuente-receptor. 65 Adquisición de Datos Campo Principales tipos de Adquisición Sísmica • • • TERRESTRE (Montaña, plano y pantano) TRANSICIONAL (TZ) MARINO Levantamientos Sísmicos 3D. ™En los levantamientos 2-D, los tiros y receptores se encuentran sobre la misma línea en la superficie. ™Los levantamientos 3-D pueden ser registrados con los disparos a lo largo de una línea ortogonal a la línea del tendido registrado, por lo que los puntos-medios son distribuidos árealmente. ™Los CMP gathers comprenden pares tiro–receptor con diferentes azimutes, pero el NMO y apilado se llevan a cabo como en el 2D. 66 Adquisición de Datos Campo Adquisición Sísmica 3D 67 Adquisición de Datos Campo Esquema de un trabajo integral Terrestre – TZ - Marino 68 Procesado de Datos Sísmicos El procesado o reducción de datos consiste principalmente en aplicar una serie de correcciones a la información grabada en campo. Objetivo: Obtención de perfiles (secciones sísmicas) transversales del subsuelo, de la mejor calidad posible, representativos del subsuelo. El sistema básico de procesado de datos incluye: Señal de Entrada Una señal de entrada son los sismogramas de campo grabados en cintas magnéticas. Se incluyen el reporte del observador, los datos topográficos y los diagramas de apilamiento. Función de Transferencia La función de transferencia está compuesta, principalmente por el software y hardware especializado, así como por el recurso humano. Señal de Salida Una señal de salida es la sección sísmica que nos representa el comportamiento sísmico de un corte transversal del subsuelo. 69 Procesado de Datos Sísmicos Para llevar a cabo el procesado de datos es necesario ver todos los elementos que intervienen durante la transformación de sismograma a sección. Cintas de Campo TRANSFORMACIÓN Sección Sísmica Elementos de Transformación: 1. Humanos: 1. Analistas geofísicos 2. Ingenieros en sistemas, programadores 3. Operadores de cómputo 2. Físicos: 1. Computadoras (E.T. o P.C.) 2. Graficadores 3. Paquete de proceso sísmico 70 Procesado de Datos Sísmicos Elemento principal del procesado de datos, es el software, el cual consiste de una serie de programas y/o subrutinas que tienen la finalidad de realizar un proceso específico. Normalmente un buen paquete de programas contienen alrededor de 250 programas 71 Procesado de Datos Sísmicos Para llevar a cabo el procesado de datos sísmicos, normalmente se describe como un diagrama de flujo. Cintas de campo Demultiplexado Prueba de Filtros Filtrado Prueba de Deconvolución Análisis de velocidades Prueba de Filtros Deconvolución Correcciones Estáticas Correcciones Dinámicas Apilamiento Filtrado y normalización Migración Filtrado y normalización 72 Procesado de Datos Sísmicos Durante la etapa de grabación, la señal sísmica es digitizada y multiplexada, de tal forma que la información consiste de una secuencia de números. a12 a22 a32 a42 ... an2 a13 a23 a33 a43 ... an3 M M M M MM a1m a2m a3m a4m ... anm a11 a12 a13 a14 ... a1m a21 a22 a23 a24 ... a2m a31 a32 a33 a34 ... a3m M M M M MM an1 an2 an3 an4 ... anm Número de canales a11 a21 a31 a41 ... an1 Tiempo de registro Debido a que los paquetes de programación están diseñados de tal manera que manejan datos en formato de trazas secuenciales, es necesario que los datos sean separados cronológicamente dentro de sus respectivos canales. Proceso conocido como DEMULTIPLEXADO. Donde a es el valor de la amplitud, n el número de canales o geófonos m el número de muestra en milisegundo 73 Procesado de Datos Sísmicos A todas las señales que contribuyen a enmascarar y empobrecer la calidad de la señal primaria de interés, se le llama Ruido Sísmico. 1. Generados por la fuente de energía: a) Propagación horizontal: i. Ruido de pozo ii. Onda de aire iii. Ondas superficiales iv. Ondas transversales v. Ondas laterales b) Propagación vertical: i. Múltiples ii. Fantasmas iii. Difracciones iv. Ondas refractadas 2. Instrumentales: a) Detectores b) Amplificadores c) Convertidor analógico-digital 3. Ambientales: a) Tráfico b) Climático c) Agua estancada d) Industria / maquinaria e) Microsísmos 74 Procesado de Datos Sísmicos Para Atenuar el ruido incoherente, se utiliza el Filtrado Pasa Banda. Para determinar el nivel de ruido incoherente, es necesario llevar a cabo un análisis de Fourier y determinar hasta que frecuencias está comprendida la señal sísmica de reflexión. 75 Procesado de Datos Sísmicos Para Atenuar el ruido coherente (rectas), se utiliza el Filtro F-K o Radial Predictivo. El Filtro F-K, consiste en transformar los datos del dominio x-t (distancia vs tiempo) de los sismogramas al dominio f-k (frecuencia vs número de onda), donde son fáciles de distinguir los ruidos coherentes. 76 Procesado de Datos Sísmicos Deconvolución El proceso de Deconvolución, consiste en regenerar la forma de onda emitida al subsuelo, con la finalidad de atenuar todos los efectos que sufre la energía sísmica al paso por el subsuelo. 77 Procesado de Datos Sísmicos Dado el volumen grande de datos grabados, pueden organizarse de diferentes maneras. Un gather es el nombre para una colección de trazas sísmicas. Un gather de tiro común es una colección de trazas sísmicas grabada por varios receptores de un solo tiro. Ésta es la configuración en que los datos sísmicos son adquiridos en el campo. Un gather de receptor común es una colección de trazas sísmicas que corresponden a varios tiros grabados en un solo receptor. El punto de profundidad común (CDP) es el punto en una interface horizontal plana donde se generan todas las reflexiones en un CMP. Un gather punto medio común (CMP) es una colección de trazas en que el tiro y el receptor es simétricamente distribuído sobre la misma posición del punto medio. 78 Procesado de Datos Sísmicos Las correciones verticales invariantes en tiempo, aplicadas para colocar fuentes y detectores sobre un mismo plano horizontal imaginario (Datum), se le conoce como Corrección Estática Tiene como objetivo cancelar los efectos sísmicamente indeseables, de la porción superficial de la Tierra, que afectan a todas las ondas que viajan a través de los estratos superficiales. Estos efectos son debidos a variaciones de elevaciones, variaciones erráticas del estrato superficial (capa de intemperismo), sean de espesor o de cambios laterales de velocidad. Cest . = Elev. fuente − Elev.NR V + Elev.receptor − ElevNR V ⎛ Elev. fuente − Esp.w Elev.w − Elev.NR ⎞ ⎟⎟ Cest . = ⎜⎜ + V V w 1 ⎠ ⎝ ⎛ Elev.receptor − Esp.w Elev.w − Elev.NR ⎞ ⎟⎟ + ⎜⎜ + V V w 1 ⎠ ⎝ 79 Procesado de Datos Sísmicos Corrección Dinámica La Corrección Dinámica consiste en llevar todas las trayectorias oblicuas, de una familia CMP, a la vertical, o sea, suponer que la fuente y el receptor se encuentran en la misma estación. Está definida por: T ⎤ ⎡T CD = ∆t = TX − T0 = 2 ⎢ X − 0 ⎥ ⎣ 2 2⎦ del triangulo rectángulo tenemos: ⎛ x ⎜⎜ ⎝ 2VC ⎞ ⎛ T0 ⎞ ⎛ TX ⎞ ⎟⎟ + ⎜ ⎟ = ⎜ ⎟ ⎠ ⎝2⎠ ⎝ 2 ⎠ 2 2 2 ⎞ ⎟⎟ + T02 = TX2 ⎠ ⎛ x ∴ ⎜⎜ ⎝ VC ⎛ x ∆t = TX − T0 = T02 + ⎜⎜ ⎝ VC 2 ⎞ ⎟⎟ − T0 ⎠ 2 donde VC es considerada VRMS 80 Procesado de Datos Sísmicos Para realizar la Corrección Dinámica es necesario conocer estadísticamente las velocidades de corrección. 81 Procesado de Datos Sísmicos Gather CDP sin y con Corrección Dinámica 82 Procesado de Datos Sísmicos La Corrección Dinámica como proceso para la eliminación de eventos múltiples en los gathers CDP’s 83 Procesado de Datos Sísmicos El proceso de Apilamiento consiste en sumar, algebraicamente, las diferentes trazas individuales que conforman el mismo gather CDP 84 Procesado de Datos Sísmicos Cuando existen problemas de variaciones bruscas de las elevaciones se utilizan las Estáticas Residuales 85 Procesado de Datos Sísmicos Con la finalidad de resaltar los eventos de reflexión en una sección apilada es necesario restringir el ancho de banda de las frecuencias, utilizando el Filtro Pasa Banda 86 Procesado de Datos Sísmicos Sección Apilada Final Sección Apilada Sección Final Normal 87 Procesado de Datos Sísmicos Normalmente una sección sísmica bien procesada semeja una sección diagramática transversal de la Tierra, y son el insumo de la Interpretación Sísmica. Sísmica 3D Sísmica 2D 88 Procesado de Datos Sísmicos Debido a que las diferentes trayectorias de las ondas se reflejan en incidencia normal se realiza el proceso de Migración para llevar los eventos a su verdadera posición en el subsuelo 89 Procesado de Datos Sísmicos Concepto del Proceso de Migración 90 Procesado de Datos Sísmicos Ejemplo del Proceso de Migración Sección Migrada Sección Apilada 91 Procesado de Datos Sísmicos Tipos de Secciones Finales Sección Final Migrada Sección Final Normal 92 Interpretación Sismológica La fase final de la Exploración Sísmica es la interpretación. Objetivo: Obtener el comportamiento geológico del subsuelo, sea estructural o estratigráfico, determinar la naturaleza de las rocas existentes, así como la naturaleza de los fluidos que se encuentran en los espacios porosos de ellas. Los pasos para obtener una interpretación sísmica incluyen: Secciones sísmicas Análisis Estructural Mapa base Análisis de Facies Sísmicas Análisis de Secuencias Registros de pozo 93 Interpretación Sismológica El Análisis Estructural consiste en determinar el comportamiento geológico-estructural de una o varias interfaces en el subsuelo. PLANO ESTRUCTURAL NUCLEOS COLUMNA ESTRATIGRAFICA 94 SECCION GEOLOGICA TRANSVERSAL Interpretación Sismológica Consideraciones geológicas previas. Plegamientos 95 Interpretación Sismológica Consideraciones geológicas previas. Plegamientos 96 Interpretación Sismológica Consideraciones geológicas previas. Plegamientos 97 Interpretación Sismológica Consideraciones geológicas previas. Fallas Falla Transcurrente Fallas Sintética y Antitéticas 98 Interpretación Sismológica Consideraciones estructurales en las secciones sísmicas. 99 Interpretación Sismológica Consideraciones estructurales en las secciones sísmicas. 100 Interpretación Sismológica Consideraciones estructurales en las secciones sísmicas. 101 Interpretación Sismológica Consideraciones geológicas previas. Intrusiones 102 Interpretación Sismológica Consideraciones estructurales en las secciones sísmicas. 103 Interpretación Sismológica Consideraciones estructurales en las secciones sísmicas. 104 Interpretación Sismológica Consideraciones estructurales en las secciones sísmicas. 105 Interpretación Sismológica Consideraciones estructurales en las secciones sísmicas. 106 Interpretación Sismológica Interpretación Estructural Normalmente una sección sísmica bien procesada semeja una sección diagramática transversal de la Tierra; sin embargo no es realmente tal sección, así que en esta sección se tratará de ejemplificar las diferentes maneras en que una sección sísmica terrestre difiere de la sección transversal real terrestre. El objetivo primario de la interpretación usualmente es determinar las estructuras geológicas; en segundo término determinar la naturaleza de las rocas y en tercer lugar determinar la naturaleza de los fluídos en los espacios porosos de las rocas, así pues también será tratada la primera parte del párrafo. 107 Interpretación Sismológica Condiciones generales En la interpretación sísmica se usan o siguen dos pasos importantes: Continuidad. Esto es la propiedad observada en las secciones sísmicas de que la forma de onda (arribo sísmico de una reflexión) puede ser reconocida a través de trazas sucesivas, con pequeños cambios en los tiempos de arribo de traza a traza. Son estos pulsos repetidos los que crean un alineamiento, y es este alineamiento el que tiene la 'continuidad' que puede ser seguida. Un tramo grande de 'continuidad representa una BASE CONFIABLE' para continuar trabajando hacia ambos lados. Correlación. Es solamente el reconocimiento de un patrón, el cual puede ser un pulso, distinguido por su longitud, amplitud o forma. Sin embargo las secuencias de reflexiones (bandas) son usadas más a menudo, pues además de las características de las reflexiones individuales, el espaciamiento entre ellas y su orden, contribuyen a formar un 'patrón'. La correlación permite una comprobación 'corrida' de la continuidad ya que si ha sido hecha a través de un grupo de bandas, el comienzo debe 'casar' con el final. Esto debe hacerse regularmente al estar interpretando. 108 Interpretación Sismológica Procedimiento de una Interpretación Estructural 1.- Recopilación de toda la información necesaria. 2.- Manejo de las secciones sísmicas. a) Picado de secciones. b) Selección del o los horizontes reflectores dentro de la zona objetivo. 3.- Corrida del horizonte reflector. a) Horizontes fantasmas b) Ligas con cruceros de líneas. c) Lineamientos estructurales. 4.- Lectura de tiempos de reflexión y pasados al mapa base. 5.- Configuración. a) Mapas estructurales. b) Mapas de Isopacas o Isocoras. 109 Interpretación Sismológica Manejo de secciones sísmicas 110 Interpretación Sismológica Corrida de horizonte reflector 111 Interpretación Sismológica Corrida de horizonte reflector L-2 L-1 L-3 L-4 112 Interpretación Sismológica Lectura de tiempos y configuración 113 Interpretación Sismológica Lectura de tiempos y configuración 114 Interpretación Sismológica Plano Base 115 Interpretación Sismológica Lectura de tiempos y configuración 116 Interpretación Sismológica 2.900 2.700 2.700 2.600 2.300 2.800 2.675 2.625 2.950 2.900 2.875 2.775 2.650 2.350 2.575 2.425 2.555 N 2.800 2.675 3.025 Echado Regional Ejemplo de configuración 2D Configurar en tiempo a cada 100 milisegundos 117 Interpretación Sismológica 2.900 2.600 2.900 2.650 2.350 2.555 N 2.300 2.500 2.700 2.900 3.100 2.700 2.300 2.625 2.875 2.575 2.800 2.300 2.500 2.700 2.900 3.100 2.700 2.800 2.950 2.775 2.425 2.675 2.300 2.500 2.700 2.900 3.100 Secciones Elementales Ejemplo 118 Interpretación Sismológica 2.900 2.700 2.700 2.675 2.600 2.300 2.800 2.625 2.950 2.900 2.875 2.775 2.650 2.350 2.575 2.425 2.555 N 2.800 2.675 3.025 Echado Regional Ejemplo 119 Interpretación Sismológica N 2.900 2.700 2.700 2.675 2.600 2.300 2.800 2.625 2.950 2.900 2.875 2.775 2.650 2.350 2.575 2.425 2.555 2.800 2.675 3.025 Echado Regional Configuración Final 120 364 Interpretación Sismológica 1.547 L- 4 0 N 1.573 1.560 1.552 1.570 1.570 1.565 1.548 1.561 1.547 1.557 1.554 1.568 1.552 L- 4 2 1.542 1.575 1.547 1.569 1.548 1.565 1.548 1.542 1.562 1.538 1.556 1.537 1.535 1.564 L-41 1.550 1.545 L- 4 4 1.534 1.547 1.562 1.542 1.568 1.537 1.538 1.542 L-43 1.533 1.564 1.561 1.560 1.554 1.530 1.531 1.547 1.525 1.540 L-45 1.526 L- 4 6 1.541 1.561 1.537 1.537 1.532 1.566 1.540 1.562 1.563 1.529 1.526 1.557 1.525 1.553 1.523 1.543 1.518 1.549 L- 4 8 1.526 1.564 1.547 1.541 1.539 1.548 1.569 1.570 1.533 1.530 1.568 1.528 1.552 1.527 1.562 L- 5 0 1.558 1.526 1.573 1.554 1.534 1.553 1.550 Ejemplo de configuración121 2D Interpretación Sismológica L-42 1.535 1.538 1.542 1.548 1.547 1.552 1.557 1.561 1.565 1.570 1.573 1.510 1.530 1.550 1.570 L-44 1.525 1.530 1.533 1.538 1.537 1.542 1.547 1.550 1.556 1.562 1.565 1.569 1.575 1.510 1.530 1.550 1.570 L-46 1.518 1.523 1.526 1.529 1.532 1.537 1.537 1.541 1.547 1.554 1.560 1.564 1.568 1.510 1.530 1.550 1.570 Secciones Elementales Ejemplo 122 Interpretación Sismológica 1.547 L- 4 0 N 1.573 1.560 1.552 1.570 1.570 1.565 1.548 1.561 1.547 1.557 1.554 1.568 1.552 L- 4 2 1.542 1.575 1.547 1.569 1.548 1.565 1.548 1.542 1.562 1.538 1.535 1.564 1.556 1.537 1.545 L- 4 4 1.534 1.547 1.562 L-41 1.550 1.542 1.568 1.537 1.538 L-43 1.533 1.564 1.561 1.542 1.560 1.554 1.530 1.531 1.547 1.525 1.540 L-45 1.526 L- 4 6 1.541 1.561 1.537 1.537 1.532 1.540 1.566 1.562 1.563 1.529 1.526 1.557 1.525 1.523 1.553 1.543 Echado 1.518 Regional 1.549 L- 4 8 1.526 1.564 1.547 1.541 1.539 1.548 1.569 1.533 1.570 1.530 1.568 1.528 1.552 1.527 1.562 L- 5 0 1.558 1.526 1.573 1.554 1.534 1.550 1.553 Ejemplo 123 Interpretación Sismológica 1.547 L- 4 0 N 1.573 1.560 1.552 1.570 1.570 1.565 1.548 1.561 1.547 1.557 1.554 1.568 1.552 L- 4 2 1.542 1.575 1.547 1.569 1.546 1.565 1.548 1.542 1.562 1.538 1.556 1.537 1.550 1.545 L- 4 4 1.534 1.547 1.562 L-41 1.535 1.564 1.542 1.568 1.537 1.538 1.542 L-43 1.533 1.530 1.531 1.564 1.561 1.560 1.554 1.547 1.525 1.540 L-45 1.526 L- 4 6 1.541 1.561 1.537 1.537 1.532 1.540 1.566 1.562 1.563 1.529 1.526 1.557 1.525 1.523 1.553 1.543 1.518 L- 4 8 1.526 1.549 1.564 1.547 1.541 1.539 1.548 1.569 1.533 1.570 1.530 1.568 1.528 1.552 1.527 1.562 L- 5 0 1.558 1.526 1.573 1.554 1.534 1.550 1.553 Configuración Final 124 Interpretación Sismológica Ejemplo de Configuración 3D 125 Interpretación Sismológica Ejemplo Secciones Inline 126 Interpretación Sismológica Ejemplo Secciones Crossline 127 Interpretación Sismológica Ejemplo Secciones Timeslice 128 Interpretación Sismológica Ejemplo Secciones Timeslice 129 Interpretación Sismológica Configuración Final 130 Interpretación Sismológica La interpretación sísmica nos permite ver los comportamientos estratigráficos de las diferentes capas geológicas del subsuelo. PLANO ESTRUCTURAL NUCLEOS COLUMNA ESTRATIGRAFICA 131 SECCION GEOLOGICA TRANSVERSAL Interpretación Sismológica La estratigrafía sísmica es una interpretación estratigráfica de datos sísmicos desde un punto de vista geológico. Conceptos de estratigrafía sísmica. (Vail, Mitchum, Sangree y Thompson III de Exxon en la memoria 26 de AAPG, Payton, 1977) 132 Interpretación Sismológica Conceptos Geológicos PROVINCIA GEOLÓGICA Extensa área que durante un largo periodo de tiempo, existió un ambiente geológico completo; en el cual las rocas sedimentarias son producto de este ambiente. Todas las rocas tienen peculiaridades físicas, químicas y biológicas que las distinguen de las rocas de otras provincias. MEDIO AMBIENTE SEDIMENTARIO Se le denomina al complejo de las condiciones físico-químicas-biológicas que se encuentran presentes cuando se efectua la acumulación de sedimentos. FACIE SEDIMENTARIA Según Selley, la define como cualquier parte, regionalmente restringida, de una unidad estratigráfica designada (Formación), que exhibe significativamente diferencias a otras partes de la misma unidad. 133 Interpretación Sismológica Tipos de Unidades Estratigráficas usadas en Exploración 134 Interpretación Sismológica Medios Ambientes Sedimentarios con sedimentos clásticos 135 Interpretación Sismológica Medios Ambientes Sedimentarios con sedimentos clásticos 136 Interpretación Sismológica Medios Ambientes Sedimentarios con sedimentos clásticos 137 Interpretación Sismológica Medios Ambientes Sedimentarios con sedimentos carbonatados 138 Interpretación Sismológica Medios Ambientes Sedimentarios con sedimentos carbonatados 139 Interpretación Sismológica Medios Ambientes Sedimentarios con sedimentos carbonatados 140 Interpretación Sismológica Secuencia estratigráfica es “una sucesión de estratos geneticamente relacionados y limitados en su cima y base por discordancias o por conformidades correlativas” (Mitchum, 1977) 141 Interpretación Sismológica Secuencia sísmica. Es una secuencia de deposito compuesta por una sucesión relativamente continua de estratos genéticamente relacionados, limitada en su base y cima por superficies discontinuas marcadas por terminación de reflectores. 142 Interpretación Sismológica Procedimiento de una Interpretación Sismoestratigráfica PROCEDIMIENTO: 1.- Recopilación de toda la información necesaria. 2.- Análisis del problema estructural. 3.- Determinación de la Secuencia Sísmica de estudio. a) Identificación de los Límites Superiores e Inferiores. b) Configuración Estructural de ambos Límites. 4.- Identificación de los Patrones de Configuración de las Reflexiones. 5.- Determinación de las Facies Sísmicas 5.- Configuración. 143 Interpretación Sismológica Los limites de secuencia son reconocidos en los datos sísmicos, identificando las reflexiones causadas por terminaciones laterales de estratos denominados onlap, downlap, toplap y truncamiento. A) LIMITE SUPERIOR Truncación Erosional Top Lap Concordante B) LIMITE INFERIOR On Lap Down Lap Concordante 144 Interpretación Sismológica Limites de Secuencia Truncación erosional Toplap Onlap Dowlap Concordante 145 Interpretación Sismológica Diferentes casos entre límites de secuencias 146 Interpretación Sismológica Diferentes casos entre límites de secuencias 147 Interpretación Sismológica Los patrones de configuración de las reflexiones se refiere al comportamiento que tienen los diferentes horizontes reflectores dentro de una secuencia C) CONFIGURACION DE LAS REFLEXIONES Paralela Semi-paralela Divergente Oblicua Caótica Lenticular Ondulada Sigmoidal Almohadilla Teja 148 Interpretación Sismológica Ejemplos de configuración de las reflexiones 149 Interpretación Sismológica Ejemplos de configuración de las reflexiones 150 Interpretación Sismológica Determinación de las Facies Sísmicas A – Límite Superior Te - Truncación Erosional Tl - Top Lap C - Concordante B – Límite Inferior A− B C C – Configuración de las Reflexiones P - Paralela Sp – semi paralela O - Ondulada D - Divergente Ob – Oblicual Sg – Sigmoidal C - Caótica Ol – On Lap L - Lenticular Dl – Down Lap A - Almohadilla C - Concordante T- Teja 151 Interpretación Sismológica Ejemplo de una Interpretación Sismoestratigráfica Paso 1: Identificar la secuencia mediante las terminaciones Paso 2: Determinar las Facies Sísmicas, dentro de la secuencia 152 Interpretación Sismológica Ejemplo de una Interpretación Sismoestratigráfica Paso 3: Marcar la extensión de cada Facie Sísmica en la sección 153 Interpretación Sismológica Ejemplo de una Interpretación Sismoestratigráfica Paso 4: Marcar la extensión de cada Facie Sísmica en el Plano base 154 Interpretación Sismológica Ejemplo de una Interpretación Sismoestratigráfica Paso 5: Unir cada una de las diferentes Facies Sísmicas, generando el Mapa de Facies 155 Interpretación Sismológica Ejemplo de una Interpretación Sismoestratigráfica Paso 6: Interpretar geológicamente a partir de los patrones de Facies Sísmicas, prediciendo el Medio Ambiente de Depósito. 156 Interpretación Sismológica Ejemplo de una Interpretación Sismoestratigráfica 157 Interpretación Sismológica Mediciones sísmicas Vs. Propiedades de las Rocas •Tiempos de arribo •Diferencia en tiempos •Diferencia en distancias •Diferencia en amplitudes •Patrones •Combinación de anteriores •Profundidad •Echado •Velocidad •Reflectividad •Situación depositacional •Litología, Estratigrafía y 158 contenido de fluidos Interpretación Sismológica Resumen 159 Interpretación Sismológica Bibliografía • Bally, A.W., 1987, Atlas of Seismic Stratigraphy, Studies in Geology # 27 Volume 1 AAPG • Brown, A.R., 1996, Interpretation of 3D Seismic Data, Fourth edition, AAPG Memoir 42 • Cordsen, A., Galbraith, M., Peirce, J., 2000, Planning Land 3D Seismic Survey, Society of Exploration Geophysicists • Gadallah, Mamdouh R., 1994, Reservoir Seismology, PennWell Books • Liner, L. Christopher, 1999, Elements of 3-D Seismology, Penn Well Books. • Michael E. Badley, 1985, Practical Seismic Interpretation, Internal human Resources Development Corporation (IHRDC) • Robert E. 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