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SISMICA DE

REFRACCION

Rodolfo Ayala Sánchez Ph.D.

RAYOS

RAYOS EN MEDIOS

HETEROGENEOS

ONDAS ELASTICAS

EQUIPOS DE GRABACION

001101

0 101101

0 100101

0

001101

0 111101

0

…….

……..

GRABACION DIGITAL

Señal Continua

Digitalización

Señal Reconstruida

Proceso de Digitalización

Cuando se digitaliza, una señal continua pierde las frecuencias por encima

de la Frecuencia de Nyquist,

FORMATOS “ESTANDAR” DE GRABACION

DE DATOS SISMICOS

CAMPO: SEG-D

PROCESAMIENTO: SEG-Y

Definen la estructura en que debe ser grabada, en archivos o medios

magnéticos, la información relacionada con datos sísmicos.

SISMICA DE REFRACCIÓN- CONCEPTOS BÁSICOS A RETENER

• Refracción total. Ángulo crítico. Onda de MINTROP. Distancia crítica.

• Dromocrona en refractor plano horizontal.

• Domocrona en varios refractores planos horizontales.

• Dromocrona en refractor plano inclinado.

• Velocidades aparentes subiendo y bajando.

• Tiempo interceptado en el origen. Profundidad del refractor.

• Refractores irregulares.

• Métodos de interpretación en refracción.

• Campaña de sísmica de refracción. Puntos a considerar.

SISMICA de refracción

Tres métodos “clásicos” de interpretación:

• Tiempos interceptados. Deduce las velocidades de las ondas en los terrenos y las profundidades de los refractores, de acuerdo con unos gráficos y fórmulas determinadas.

Sencillo de aplicar e interpretar para estructuras sencillas. Es el que veremos.

• Método de los tiempos de retraso (reciprocal methods). Una gran variedad de disposiciones de tiro y geófonos. Más complejo (depende de las disposiciones) de interpretar. Da más resolución en estructuras complejas.

• Método de los frentes de ondas (ray tracing methods). Método iterativo basado en un primer modelo geológico y geofísico del terreno y una previsión de los registros, a comparar con las llegadas reales. A medida que el modelo del terreno es más complejo, también lo son las previsiones de registros, número de mediciones a realizar.

•Pero hay más; el desarrollo de programas informáticos permite analizar llegadas, tratar miles de datos, filtrar, sumar, etc. Un ejemplo es la tomografía sísmica.


Tiempos interceptados

Estudia las primeras llegadas de las ondas sísmicas producidas en una refracción total.

En geófonos próximos al punto de disparo las primeras llegadas son de las ondas superficiales. A partir de una determinada distancia, llamada distancia crítica, llegan las ondas refractadas.

Necesita que se produzca una refracción total, por lo que la velocidad de propagación en el cuerpo inferior ha de ser mayor que en el superior (v2 > v1). Es una de las limitaciones del método.

Por simple registro de los tiempos de llegada y de la distancia entre geófonos se puede llegar a saber la velocidad de transmisión de la onda sísmica en el cuerpo inferior.


Refracción total: Ángulo de refracción de 90º.

sen i = V1/ V2

El ángulo “i” para el cual el ángulo de refracción es

de 90º se denomina ángulo crítico.

La onda sísmica refractada en este caso se

desplaza por la superficie de contacto entre

ambos medios, a la velocidad, V2, del segundo.

(Onda de MINTROP).


Refracción total: Ángulo de refracción de 90º. sen r = 1

sen i = V1/ V2


.


Ángulo crítico de refracción. Distancia crítica

SISMICA - Refractor plano horizontal

.


Dromocrona Curva espacio tiempo, que representa en abscisas las distancias del

punto de disparo al geófono, y en ordenadas el tiempo desde el

disparo a la llegada de las primeras ondas.

En el caso más simple, refractor único plano:

– Dos rectas, una que pasa por el origen (para las ondas

directas), y otra para los recorridos refractados

– Punto crítico, las ondas superficiales llegan al mismo

tiempo que las refractadas (xc)

– La inversa de la pendiente nos da la velocidad de

las ondas sísmicas correspondientes, en las capas.


Tiempos de llegadas de las ondas


Curvas distancia / tiempo (dromocronas)


.


Recorrido de la onda: PBCC’

• PB = CC’ = h/cosi = h v1/(v12- v0

2)1/2, con velocidad v0 (sen i = v1/ v2)

• BC, con velocidad v1

Tiempo de llegada: t=2PB/vo+BC/v1


En el punto crítico, BC = 0, el tiempo de llegada tc

es:

2

0

2

10

1

0

22

vvv

hv

v

PBtc


Deducción de la profundidad del refractor, h

Recorrido de la onda: PBCC’

•PB = CC’ = h/cosi = h v1/(v12- v0

2)1/2, con velocidad v0

(sen i = V1/ V2)

•BC, con velocidad v1

•Tiempo de llegada: t=2PB/vo+BC/v1

•V0, inversa de la pendiente primera recta.

•V1, inversa de la pendiente de la segunda recta

En el punto crítico, BC = 0, el tiempo de llegada tc es,

donde la única incógnita es h:

2

0

2

10

1

0

22

vvv

hv

v

PBtc


En el caso general, si el refractor es horizontal,

hay que sumar el recorrido, en la superficie de

refracción, a una velocidad v1


La fórmula general, siendo x la distancia del punto

de “disparo” al geófono, es (página 471):

Donde la única incógnita es h.

Por otra parte ecuación de una recta (x,t)

101

2

0

2

12

v

x

vv

vvht


Tiempo interceptado en el origen. Valor de t para x=0 (página 472):

Puede servir para calcular la profundidad “h”, del reflector

01

2

0

2

12

vv

vvhtio

SISMICA Dos refractores planos horizontales

.

SISMICA - Refractores planos horizontales

Tiempos interceptados en el origen. Fórmula general (página 472):

Puede servir para calcular la profundidad h, de cada reflector

nj

jnn

j

jnivv

vvht

221

1

)( 2

SISMICA Tres refractores planos horizontales

.

SISMICA Refractor plano inclinado

.

SISMICA. Refractores planos inclinados

Se dan dos disparos, en los puntos de emisión y de registro.

Las velocidades de desplazamiento de la onda en la superficie son distintas en un sentido y en el otro

(ley de velocidades aparentes) mayor subiendo, inferior bajando.

Las profundidades determinadas por los tiempos interceptados son las distancias en perpendicular desde el punto a la capa, AA’ y DD’.

Ecuaciones:

• DD’ = V0T1d/2cosi1

• AA’ = V0T1a/2cosi1

• cosi1 = (V12 – V0

2)1/2/V1

SISMICA. Refractores planos inclinados

La velocidad V1 o el ángulo a1 no

pueden determinarse desde las

curvas de tiempos de llegada.

Puede saberse aproximadamente

a partir de una estimación del ángulo a1:

V1=2V1dV1a/(V1a+2V1d)cosa1

SISMICA Refractores planos inclinados

SISMICA DE REFRACCIÓN CAPAS IRREGULARES

SISMICA. Refractores planos inclinados – Otros métodos

Método de los tiempos de retraso (reciprocal methods).

Más de 20 métodos diferentes.

Método simple, refractores planos: dos disparos en los extremos, y

geófonos intermedios.

Método generalizado, permite analizar reflectores no planos.

Métodos de los frentes de onda (ray tracing methods).

SISMICA de refracción. Método de los tiempos de retraso. Ejemplo

SISMICA de refracción. Ejemplo dromocronas y perfil sísmico

SISMICA de refracción. Ejemplos casos especiales

.

PROSPECCION POR REFRACCION A TRAVES DE UNA FALLA

SISMICA de refracción. Principios básicos interpretación

Principios básicos de interpretación en refracción

Son principios aplicados a la refracción, algunos ya

vistos

1.- Ley de Snell (o de Descartes).

2.- Ley de las velocidades aparentes.

3.- Principio de la reciprocidad.

4.- Principio del tiempo interceptado en el origen.

5.- Principios del paralelismo.

SISMICA de refracción. Principio de reciprocidad

El tiempo de propagación de la onda sísmica de un

punto A a otro B, es el mismo que el del punto B al

punto A.

SISMICA de refracción. Principio del tiempo interceptado en el origen

.

Se dispara en O y se registran llegadas en un sentido y en otro.

Los tiempos interceptados en el origen son los mismos para las dos dromocronas.

Permite reconocer si unas dromocronas pertenecen al mismo refractor.

No se dan directamente en el gráfico; se obtienen prolongándose las dromocronas hasta el

origen de tiempos.

SISMICA de refracción. Principio del paralelismo

.

Suponiendo un refractor inclinado, con pendiente uniforme, si se dispara

desde O y desde O1 las líneas OD y O1H, así como DE y HE’ son

paralelas.

Permite obtener dromocronas de puntos intermedios, sin necesidad de

hacer un disparo

SISMICA de refracción Reducción al Datum

Se ha considerado una superficie del terreno horizontal, lo

que no es normal, por lo que es necesario hacer una

traslación a una superficie de referencia, normalmente

horizontal.

SISMICA Ejemplo de interpretación

Ejemplo de interpretación de sísmica de refracción Perfil sísmico de refracción, los colores más fríos corresponden a

mayores velocidades de propagación de las ondas elásticas

SISMICA – Realización de una campaña

(No todos estos pasos son siempre necesarios)

(Considerarla en conjunto con otros métodos)

DEFINICIÓN DEL PROGRAMA

•Recopilación de datos existentes. (geología, litología, sondeos mecánicos, etc.)

•Modelizaciones previas. (dromocronas, refractores, fallas, velocidades, etc.).

•Sismogramas sintéticos previos.

•Diseño previo del programa. Parámetros. Perfiles. Solapes.

•Equipos e instrumentación a utilizar. Calibraciones.

•Disparo (s) previo (s).

•Validación de las técnicas previstas.

•Diseño definitivo del programa. Parámetros. Perfiles. Solapes.


Tratamiento y procesado de los datos

“Del disparo se aprovecha todo”

A considerar, entre otros puntos:

•Análisis directo desde el sismógrafo.

•Software, adaptado al método e interactivo.

•Simulaciones e iteraciones.

•Sismogramas sintéticos (previos, o en cualquier

momento de la campaña)


Trabajos finales

•Síntesis de los resultados de la sísmica.

•Transformación de los registros en profundidades.

• Interpretación sísmica.

•Correlación de la interpretación con otros métodos. (grupo interdisciplinar)

•Memoria final.

SISMICA DE REFRACCIÓN- CONCEPTOS BÁSICOS A RETENER

• Refracción total. Ángulo crítico. Onda de MINTROP. Distancia crítica.

• Dromocrona en refractor plano horizontal.

• Domocrona en varios refractores planos horizontales.

• Dromocrona en refractor plano inclinado.

• Velocidades aparentes subiendo y bajando.

• Tiempo interceptado en el origen. Profundidad del refractor.

• Refractores irregulares.

• Métodos de interpretación en refracción.

• Campaña de sísmica de refracción. Puntos a considerar.

SISMICA

Ejemplo de registro sísmico

cap6a_sismica de refracción1

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