UNIVERSIDAD NACIONAL AUTNOMA DE MXICO

FACULTAD DE INGENIERA

DIVISIN DE CIENCIAS DE LA TIERRA

Prospeccion Sismica

APUNTES SEGUNDA PARTE

Fecha de entrega: 19-5-2015

GMEZ MADRIGAL TONATIUH OLLIN

SSMICA DE REFLEXIN

Principales herramientas en la industria petrolera pueden explorar a 6-7 mil metros de profundidad.

En 1981 se registr la primera reflexin y esta fue identificada como proveniente de un contacto de una lutita y una caliza.

Sheriff and Geldart (1987)

1928 Primer descubrimiento basado en el mtodo de reflexin: campo Maud.

1930 Mtodo de reflexin es ms importante en comparacin con el mtodo de refraccin.

Este mtodo se caracteriza por obtener las propiedades del subsuelo a partir de las ondas ssmicas

reflejadas. Este mtodo requiere una fuente ssmica controlada de energa, tales como dinamita/Tovex,

una pistola de aire especializada o un vibroseis.

Cuando una onda ssmica viaja a travs de la Tierra se encuentra con una interfaz entre dos materiales

con diferentes impedancias acsticas, algo de la energa de la onda se reflejar en la interfaz y algunos se

refractan a travs de la interfaz. En su forma ms bsica, la tcnica ssmica de reflexin consiste en la

generacin de las ondas ssmicas y midiendo el tiempo tomado para las ondas para viajar desde la fuente,

se reflejan en una interfaz y ser detectados por un conjunto de receptores en la superficie. El

conocimiento de los tiempos de viaje desde la fuente a varios receptores, y la velocidad de las ondas

ssmicas, un geofsico entonces intenta reconstruir las vas de las ondas con el fin de construir una imagen

del sub-suelo.

El principio general de la reflexin ssmica es enviar ondas elsticas en la Tierra, donde cada capa dentro

de la Tierra refleja una parte de la energa de las ondas de nuevo y permite que el resto a travs de

refractar. Estas ondas de energa reflejada se registran durante un periodo de tiempo predeterminado

por los receptores que detectan el movimiento de la tierra en la que se colocan. En tierra, el receptor

tpico utilizado es un instrumento pequeo, porttil conocido como un gefono, que convierte el

movimiento del suelo en una seal elctrica analgica. En el agua, se utilizan hidrfonos, que convierte

los cambios de presin en seales elctricas. Cada respuesta de los receptores de un solo tiro se conoce

como una "huella" y se graba en una cinta magntica, entonces el lugar de la inyeccin se mueve a lo

largo de y el proceso se repite. Por lo general, las seales registradas son sometidos a cantidades

significativas de procesamiento de la seal antes de que estn listos para ser interpretados y esta es un

rea de investigacin activa significativo dentro de la industria y la academia.

Del dibujo se observa:

(

)

Tiempo que tarda la onda en ir a la fuente

(

)

Gefono Distancia (m)

Time (ms)

NMO

(ms)=t

Correccin

source 0 21,4 0 21,4 1 5 21,7 0,3 21,4 2 10 22,6 1,2 21,4 3 15 24 2,6 21,4 4 20 25,8 4,4 21,4 5 25 27,9 6,5 21,4 6 30 30,3 8,9 21,4 7 35 32,9 11,5 21,4 8 40 35,7 14,3 21,4 9 45 38,6 17,2 21,4

10 50 41,6 20,2 21,4 11 55 44,7 23,3 21,4 12 60 47,9 26,5 21,4

(

)

(

)

(

)

(

)

Impedancia acstica

0

10

20

30

40

50

60

0 20 40 60 80

Tie

mp

o (

ms)

Distacia (m)

Distancia vs tiempo

0

5

10

15

20

25

0 20 40 60 80

Tie

mp

o (

ms)

Distacia (m)

Correcion por NMO

Mientras vamos avanzando x incrementa, se considera en cada uano de los puntos detectados y la fuente estn

en el mismo punto

Normal Move Out

Es una correccin utilizada para normalizar los eventos.

La correccin NMO se define como la diferencia en tiempo de un tiempo de arribo a un detector localizado a una

distancia x de la fuente de energa con respecto a una que estuviera en la misma posicin de la fuente y est dado

por:

Sobre tiempo normal

Lugar geomtrico de una reflexin es una hiprbola cuyo origen es t0

Conforme aumenta la profundidad aumenta el tiempo

Se puede calcular la diferencial total

(

)

X=0

X=60

X

Onda reflejada

Onda refractada

Onda directa

(

)

Depende de la geometra de propagacin de las ondas tambin de la distancia y no tiene nada que ver con los echados que puede aparecer, las trayectorias son hiprbolas, Es la primera correccin de los datos,

A mayor profundidad mayor atena de la amplitud

La cual se puede simplificar

Normal move out: es la diferencia en tiempo de viaje t, entre las llegadas de reflejos a una distancia (offset) y

offset cero.

Geometra de las ondas reflejadas

En trabajos de ssmica de reflexin, pulsos de energa se reflejan de

los contactos en el subsuelo y se registran o se graban en la

superficie muy cerca de la incidencia normal. Se registran los

tiempos de viaje y se miden los cuales pueden ser usados como

estimadores de la profundidad.

La velocidad de intervalos se puede promediar sobre varios

intervalos para dar lo que se llama como la velocidad promediada en

tiempo o simplemente la velocidad promedio V, de aqu la velocidad

promedio en n capas est dada por :

O si Zn es ele espesor total de n capas Tn es el tiempo total, solo de ida tendremos.

( )

Caso de un reflector Horizontal

La geometra bsica de la trayectoria reflejada se muestra en la

fohura para el caso de reflector horizontal

[ (

)

]

[ (

)

]

(

)

Note que NMO es una funcin del offset, velocidad y profundidad del reflector z (ya que z=vt0/z). El concepto de

move-out es fundamental para el reconocimiento, correlacin y mejoramiento de los eventos.

Ecuacin de la curva de tiempo-distancia. La teora matemtica de reflexin es muy sencilla en el

mtodo de reflexin se observa el tiempo de la onda reflejada.

La Reflexin no se considera solo una capa se consideran dos capas y su contacto

Ground roll

Velocidad aparente del reflejo=

Velocidad aparente del Ground roll=

son mas lentas

El ruido generado por la fuente (GR) haciendo perfiles de ruido.

Frecuencia en el dominio del

espacio= nmero de onda

Es un ruido que se puede identificar a partir de su frecuencia y velocidad es

generado por ondas superficiales, es un tren de ruido disperso, que contiene

todas las frecuencias de la fuente ssmica y se propaga al interior de la Tierra

como una funcin de la longitud de onda.

Se pueden eliminar

con un mayor nmero

de detectores.

Move-out

( ) (

)

( )

(

) ( ) ;

( ) ( ) ( )

( )

[

(

)

(

)

]

[

(

)

]

NMO nos sirve para calcular las velocidades

Tomando en cuenta que existe un margen de error al truncar la serie, el cual es significativamente pequeo y se desprecia, es posible despejar la velocidad. Esto slo puede aplicarse si x>>>>>>>>>> tiene una velocidad muy alta.

Velocidad aparente del ruido : x/t a ms profundidad mayor velocidad, la velocidad en superficie es menor.

Secuencia de reflectores horizontales

En una tierra est formada con n capas en cada

uno de los contactos tenemos refracciones,

transmisiones y reflexiones lo cual nos produce

una trayectoria o conjunto de trayectorias

complejas. En distancia de offset que son

pequeas en comparacin a las profundidades de

los reflectores, la curva T-X sigue siendo

especialmente hiperblica pero habr que

remplazar por la velocidad promedio o para una

mejor aproximacin la frmula de Dix.

Esta ecuacin aplica para un offset pequeo (x

El valor individual del NMO asociado con cada reflector puede adems usarse para derivar una velocidad

cuadrtica media para las capas arriba del reflector. Los valores de Vrms, para cualquier reflector puede usarse

para calcular velocidades de intervalo usando la frmula de Dix, para calcular velocidades de intervalo n usamos

son respectivamente, la velocidad cuadrtica media y los tiempos de viaje de los rayos

reflejados por la capa (n-1) y la capa n ( Dix, 1955).

Caso de una capa con echado

En este caso el valor de echado viene a ser otra incgnita de la curva tiempo-distancia, la ecuacin se deriva en

forma similar a la usada para cada capa horizontal, considerando la trayectoria as como la velocidad de

propagacin.

Pg. 19 de libro para gelogos

La expresin del tiempo es

Move out

Usando los diferentes tiempos de viaje dados por la ecuacin 4-9 obtenemos

Dip move out se usa para calcular echados.

NMO tx- t0 capas horizontales

DMO capas con echados

Trayectoria de rayos para reflexiones mltiples adems de los rayos que regresan a la superficie despus de

haber sido reflejados, los cuales se conocen como reflexiones primarias o primarios, hay una gran cantidad de

trayectorias que regresan a la superficie despus de haber sido reflejadas en uno o mas contactos. Tales rayos o

trayectoria se les denominan reverberaciones, reflexiones mltiples o simplemente mltiples, una variedad de

posibles rayos que involucran reflexiones mltiples son:

[

]

( )

M

primary

Double path multiple

Near Surface multiples

Pen-leg multiple

Varios tipos de reflexiones mltiples en la tierra estratificada.

Generalmente las reflexiones mltiples tienden a tener amplitudes ms bajas que las reflexiones primarias debido

a las prdidas de energa en cada reflexin, sin embargo hay dos tipos de mltiples que se reflejan.

Reflexiones fantasmas: Cuando los rayos de una explosin enterrada, son reflejados hacia el interior del subsuelo

desde la superficie de la Tierra o desde la superficie de la capa alterada. Llegan poco tiempo despus de la

reflexin primaria.

Reverberacin de lmina de agua: Cuando los rayos de una fuente submarina se repiten varias veces en el lecho

marino y en la superficie del mar, hay dos tipos de mltiples en funcin del tiempo intermedio entre la reflexin

primaria y ellos:

Mltiple de corto perodo: No se pueden separar en el registro ssmico.

Mltiple de largo perodo: Tienen un retraso tan importante que constituyen eventos separados en el registro

ssmico.

El sismograma de reflexin

Representa la respuesta combinada del terreno estratificado y del sistema de registro a un pulso ssmico, en cada

superficie, una parte de la energa incidente es reflejada, y el reflector recibe una serie de pulsos reflejados cuya

amplitud depende dela distancia y de los coeficientes de reflexin, si se asume que el pulso permanece constante

segn se propaga, la traza ssmica puede considerarse como la convolucin del pulso de la seal, con una funcin

de reflectividad, como el pulso tiene una longitud finita, las reflexiones individuales se superponen en el

sismograma resultante.

Tiempo de representacin

La forma inicial de representar los datos de un perfil es en grupos de

trazas ssmicas (common shot gathers) registradas desde un disparo.

Para visualizarlas mejor se colocan los sismogramas

correlativamente con el eje de tiempos vertical y para reconocer

mejor las reflexiones se pueden visualizar los registros de diferentes

formas

Tarea

Formula de dix

De la siguiente figura podemos observar que el rayo pasa por

dos medios con velocidades diferentes y podemos argumentar

que cuando el rayo pasa por estos dos medios que:

Don de:

z:es el espesor de la capa

T: el tiempo que le toma al rayo para pasa de una capa a otra

v: La velocidad

x:es la distancia total del recorrido

Cuando calculamos el lmite de obtenemos:

(

)

(

)

Donde sabemos que

(

)

Procesamiento ssmico

Arreglamos datos, editamos gather; velocidades de propagacin, Apilado (starking), Filtramos, deconvulcin.

Mejorar la imagen [ ]

Secciones ssmicas 2D

Cubos ssmicos 3D

(

)

(

)( )

Observando la figura sabemos que:

Por lo tanto

Sabemos que

Al ser el angulo muy pequeo solo tomaremos el seno y despreciaremos el coseno

Interpretacin Ssmica

Dato de entrada (cubo ssmico)

Datos geolgicos

Mapas, anomala de amplitud, lugares para perforar pozos .

Exploratoria

Introduccin a la Adquisicin y procesamiento ssmico.

Antes se utilizaban cintas magnticas para grabar la informacin, actualmente esta se digitaliza, es decir, se

muestra a un cierto t. de acuerdo con la teora del tratamiento de seales, el intervalo de muestreo es muy

importante, pues de ello depende las frecuencias que se puedan observar, esto se demuestra con la aplicacin de

la frecuencia de Nyquist.

Donde se observa que la frecuencia mxima observable es inversamente proporcional a al intervalo de muestreo.

En reflexin se utiliza por lo comn t=2 [ms]

Si la frecuencia es muy baja nos da una longitud de onda que es muy grande, si la longitud es muy grande la

resolucin es muy baja.

Otra consideracin importante es que, por practicidad la seal grabada est multiplexada. Es decir, es acomodada

de un modo particular de modo que es necesario demultiplexarla antes de poder trabajar.

Todas las muestras de datos ssmicos de un mismo canal son ordenadas en funcin del tiempo.

Espesor impregnado

O

rea de reservas

Evaluacin econmica

Figura. Multiplexado y demultiplexado de datos.

Luego de esto hay que aplicar correcciones estticas y corregir por NMO para apilar la sea. El apilamiento

permite la eliminacin de ruido aleatorio. El ruido coherente (ground roll) no se puede eliminar de esta forma,

para ello se utilizan arreglos de gefonos durante la adquisicin en campo.

Sistemas de registro.

Los sistemas de registro detectan y registran impulsos elctricos a partir de grupos de detectores con la precisin

y fidelidad mxima, mnima distorsin, y la capacidad de fcilmente recuperar la informacin para procesos y

anlisis subsecuentes. Los requisitos de funcionamiento de estos sistemas incluyen un rango dinmico amplio, un

ancho de banda grande, rango amplio de amplitudes, distorsin baja de armnicos y ruido de sistema mnimo.

Los sistemas modernos de registro ssmico consisten de dos partes distintas: un sistema marino o terrestre y un

sistema en el barco o camin.

El mdulo o sistema marino o terrestre siempre est cerca del grupo de detectores. Sus principales componentes

son:

Preamplificador (preamp).

Filtro notch y corta bajas.

Modulador sigma delta.

Mdulo FIR, por sus siglas en ingls: finite impulse response.

Sensor group: grupo de detectores.

Preamp: preamplificador. Incrementa la

amplitud de la seal ssmica detectada.

Filtro corta bajas y notch. Este filtro

elimina ruidos.

Modulador sigma delta: Es un

convertidor analgico-digital.

FIR: Este mdulo genera una seal de

salida a 24 bits.

Sistemas de registro marino

Cable reel: carrete del cable. Towing bridle: freno del cable de remolque. Lead in section: seccin de gua. Depressor paravane: mantiene el inicio del streamer a la profundidad deseada. Stretch section: amortigua el movimiento del inicio y fin del streamer. Depth controller: mantienen la profundidad del streamer en puntos intermedios. Live sections: Estas secciones contienen grupos de hidrfonos y componentes electrnicos que aplican filtros a los datos, convierte la seal analgica en seal digital y hace pruebas de funcionamiento a los instrumentos. Dead sections: actan como separadores de los live sections. Adquisicin marina

Para levantamientos marinos los gefonos permanecen horizontales, estos son equilibrados en el mar gracias a

los birds, los cuales miden la presin del ambiente y se nivelan. Los cables son de 5 a 12 kilmetros. Las pistolas

de aire se encuentran colocadas en arreglos, un barco detona mientras otros dos registran en diferentes arreglos.

Lo que se intenta eliminar no es el ruido de las ondas superficiales sino el provocado por el oleaje.

Un gefono es un transductor que consta de un casco, un imn permanente y un spike. El sistema est definido

por un periodo:

Gefonos

La ssmica est en constante evolucin desde sus inicios. El gefono es un transductor, su funcionamiento es la

captacin, amplificacin y envi de la seal ssmica y que est en contacto con la superficie terrestre.

Esencialmente es una bobina suspendida en un campo magntico, esta disposicin simple puede detectar

vibraciones en la superficie de la tierra. Tambin se le conoce como sismodetector, sismmetro o receptor.

Sus componentes le permiten detectar el movimiento del suelo el cual es generado por una fuente energtica

( explosivos, pistolas de aire y vibroseis.)

Elementos de un Gefono.

Un sismodetector se compone principalmente de 5 elementos

a) Casco (carcasa)

b) Un imn permanente

c) Un conductor

d) Un receptor

e) Spiks

Casi todos los gefonos que se usan en levantamientos terrestres son del tipo electromagntico, estos consisten

en una bobina y un imn, uno de los elementos

Es una ecuacin diferencial de ordinaria de segundo grado no homognea, que representa el movimiento de una

oscilacin con amortiguamiento, la solucin de esta ecuacin es:

( ) ( )

Donde est dado por

A travs del amortiguamiento se busca eliminar el ruido, con la ecuacin de movimiento armnico simple se llega a la ecuacin siguiente que describe la fase:

En los gefonos se consideran los factores como son la distorsin la sensibilidad, la tolerancia, el ruido y la

fiabilidad, todo lo anterior debe ser atenuado y tomado en cuenta en el procesado.

Dependiendo del terreno se usan gefonos convencionales o gefonos planos. Tambin existen los

gefonos multicomponentes o 3C. Estos se usan para estudios de onda convertida. Son 3 gefonos en

uno y estn orientados al norte. Otro tipo de gefono es el VSP, o vertical seismic profile.

Es necesario recordar que los gefonos cuentan con un amortiguador que disminuye gradualmente las

oscilaciones.

Al ser un sistema inercial cuenta con una frecuencia natural que lo hace entrar en resonancia.

Tolerancia:

Los gefonos son construidos con ciertas especificaciones y limitaciones, las cuales deben ser tomadas en

cuenta pues puede que se tomen en cuenta datos que est fuera de estos lmites.

- [ ] - 20 de echado - Sensibilidad de [ ]

Existen gefonos multicomponente, estos deben ser orientados y permiten grabar 2 componentes horizontales y la vertical.

Sistemas de registro en tierra.

Los principales componentes de este

sistema son:

Mdulos electrnicos o cajas:

Transforman las seales analgicas

en digitales.

Cables de lnea en seccin: Conecta a

los mdulos electrnicos.

Mdulos de interfase en lnea:

Reciben la seal del grupo de

gefonos, las ordena y retransmite al

camin.

Cables de salto: Estos dan

conectividad entre los mdulos de

interfase y el camin.

(

)

Sistema de registro en el camin

Unidad de control.

Mdulos para las lnea de interfase y

streamers.

Mdulo de correlacin y apilamiento.

Sistemas de grabacin (tapes).

Tarea

Gefono.

Las ondas ssmicas causan movimiento de la superficie terrestre, dicho movimiento puede ser descrito en

trminos de desplazamiento, velocidad, y aceleracin. Para los gefonos, la velocidad es el parmetro ms fcil

de medir. Los gefonos contiene una bobina inmersa en un campo magntico, aprovechando La Ley de Lenz, un

voltaje elctrico es generado en la bobina cuando tiene un movimiento relativo al campo magntico.

Matemticamente.

Donde

Componentes del gefono

Envoltura: Case.

Clavo: Planting spike.

Magneto: Permanent magnet.

Masa: Mass.

Bobina: Wire coil.

Resorte: Spring.

El flujo magntico se puede definir por la densidad de flujo B y el rea A a travs de cual el flujo fluye =-BA.

Asumiendo una densidad de flujo constante, el cambio de flujo con el tiempo es causado por un cambio en el

rea total a travs del cual las lneas de campo magntico cruzan la bobina.

Se asume que la bobina est restringida a un movimiento perpendicular al campo magntico, y el cambio de rea

se puede describir como dA=l ds, donde l = circunferencia de la bobina y ds= desplazamiento de la masa respecto

de la envoltura del gefono. Sustituyendo dA,

Ya que la envoltura del gefono se mueve con la tierra,

donde v= velocidad de partcula de tierra. Por lo

tanto, tenemos:

El voltaje de salida, e, del gefono es directamente proporcional a la velocidad, v, de partcula de tierra.

Figura. Unidad de control.

Los gefonos estn construidos para registrar el movimiento vertical, radial (en la direccin fuente-receptor) y

transversal (ortogonal a la direccin fuente-receptor).

El sistema de gefonos de tres componentes, figura 13, se ocupan para registrar las ondas P y S.

Amortiguacin

El amortiguamiento se usa en gefonos para evitar la oscilacin de la masa en su frecuencia natural misma que

depende de la cantidad de masa y la constante del resorte. Los primeros gefonos amortiguaban con aceite. Hoy

en da, el amortiguamiento es elctrico a travs de un resistor en la salida.

El parmetro h es usado para describir el amortiguamiento, con h = 1

tenemos amortiguacin crtica, h < 1 significa sub amortiguado, y h > 1

significa un gefono sobre amortiguado. Cuando no hay

amortiguacin, h = 0, el gefono oscila continuamente en su

frecuencia natural.

La amortiguacin crtica significa que la masa despus de que se

desplaz, regreso a su posicin de equilibrio. Sin embargo, la

amortiguacin normal para un gefono es 0.7 (70% del valor crtico)

esto genera una ligera sobre oscilacin (5%).

Cambio de fase

Los gefonos introducen cambios de fase entre la entrada y salida de la seal. De acuerdo con el grfico, un

cambio de fase de 90 grados siempre ocurre en la frecuencia natural independientemente del grado de

amortiguacin.

Figura 14. Amortiguacin del gefono.

Figura 15. Respuesta de fase en el gefono.

Resonancias Parasticas

Un gefono tiene otras resonancias vibracionales que se acoplan incorrectamente en el modo primario de

movimiento, lo anterior produce una resonancia espuria o parastica en los registros.

Instalacin de un gefono

No solo es importante que un gefono sea instalado verticalmente sino tambin firmemente en contacto con la

tierra.

Adquisicin terrestre 3D

Cuando se elaboraban secciones 2D se tena por costumbre colocar el tendido de la lnea en direccin

perpendicular al echado de las capas, es decir en la direccin de la lnea de mxima pendiente. Con esto se

pretenda aumentar el volumen de informacin obtenida. Esta costumbre se extrapol a los levantamientos 3D,

sin embargo no era necesario.

Figura 16. Resonancia espuria o parastica.

Figura 17. Condiciones para instalar un gefono.

En un levantamiento ssmico 3D se tiende una red

formada por dos tipos de lneas paralelas, tal y como

se muestra en la imagen superior. Las azules son las

in-lines, y estn conformadas por gefonos.

Perpendiculares a estas se encuentran las cross-lines

y se componen por puntos de fuente. Las

dimensiones del box dependen de la profundidad del

objetivo ms somero que se est buscando.

El patch (Template) o swag son el conjunto de lenas vivas en determinado momento. Existeun software

llamado MESA que permite contar cuntas veces se obtiene un mismo punto. El bin es un equivalente a los CMP,

sus dimensiones son la (

). El nmero de puntos que caigan en el bin corresponde

al fold o nmero de trazas apiladas.

Una vez que se ha delimitado una zona de estudio, esta

se debe extender debido al proceso de migracin.

Cuando se migra un segmento este se hace ms corto y

aumenta su echado. Aunado a esto debe tomarse en

cuenta el fold taper, con lo que se incremente an ms

el rea del levantamiento.

En forma general el procesamiento ssmico Arreglamos datos, los editamos. Gather: velocidad de propagacin,apilado ( stacking) Filtramos de convolucion. Mejorar la imagen (Migracin ssmica) Nos produce secciones ssmicas (nos habla de la geologa del rea)

En forma general Interpretacin ssmica Secciones ssmicas 2D Cubo ssmicos 3D (Datos de entrada, cubo ssmico) Transformar datos geolgicos, mapas anomalas de amplitud Lugares para perforar pozos exploratorios.

Ruido coherente: Ayuda a reconstruir la seal, se observa porque se correlaciona con cada traza. Ondas directas: energa que viaja directamente de la fuente a los detectores. Ondas refractadas: llegan a la interface con un ngulo crtico igual a 90, la onda se refracta. Onda difractada: la energa se dispersa en un punto. Ruido aleatorio o incoherente No tiene correlacin de traza a traza y sus amplitudes no se pueden predecir, pude ser provocado por el instrumento, o la maquinaria que rodea el levantamiento, como el barco de ser un levantamiento marino. Se puede reducir con el factor: 1/ , donde es el nmero de detectores interconectados. En reflexin se trata de atenuar las ondas de la superficie y amplificar las de reflexin

Consideraciones generales

Las ondas ssmicas son de carcter esencialmente transitorio y se pueden descomponer en sus componentes de

frecuencia.

Patrones de deteccin para la eliminacin de ruido en trabajos sismolgicos

Resouesta de gyrpos de detectores situados en lnea

La amplitud de cualquier disturbio sismico para un detector determinado ya sea reflejo o ruido.

La amplitud de cualquier disturbio ssmico para un detector determinado, ya sea reflejo o ruido, puede expresarse

en forma aproximada a una funcin del tiempo de llegada a otro detector cualquiera, por medio de la siguiente

formula:

Ruido

Reflejo

Velocidades

muy altas Velocidades

pequeas

( )

( ( ) )

Se suman los defectos y los ponemos en el centro

La suma de detectores conectados en serie.

Valor mximo de c=M

M: Numero de detectores

Se recomienda hacer pruebas de ruido, que es donde se trata de estudiar la respuesta ssmica del rea de trabajo

ante diferentes frecuencias

( )

( ( )) ( )

( )

( (

) )

( ( )) ( )

( )

( )

( )

| (

( )

)

(

( ) )|

Frecuencias

Am

plit

ud

es

Banda de aceptacin

Zona de atenuacin

Zona de cruce

Las fuentes de energa ssmica deben tener las siguientes caractersticas:

Adecuada intensidad para penetrar hasta los objetivos geolgicos,

una seal con un amplio ancho de banda,

una fuente sintonizada, balanceada y con espectro plano.

una seal estable y repetible.

Explosivos

Son una fuente de energa impulsiva porque transfieren energa ssmica al interior de la Tierra en forma de un

impulso de corta duracin. Es preferente perforar lo suficientemente profundo para asegurar que la carga

explosiva se encuentre en una capa consolidada (debajo de la capa de baja velocidad).

Firma de la Seal de Campo Lejano para un Explosivo.

Asumiendo un medio homogneo, se perforan dos agujeros con separacin de 100 m. Un explosivo se coloca en

el agujero somero y un gefono es instalado en la base del segundo agujero. Posterior a la explosin, una seal es

recibida por el gefono. La parte izquierda de la figura muestra la ondcula registrada, la amplitud est

normalizada (las amplitudes son divididas por la mxima amplitud).

Figura 11. Tcnica con explosivos. Imagen tomada de Gadallah, M., and Fisher R., Applied Seismology.

Figura 12. Medicin de la Firma de Campo Lejano para una fuente explosiva.

Figura 14. prueba de carga en profundidad.

Figura 1. Componentes de un Vibroseis.

La amplitud, duracin y ancho de banda son

proporcionales a la masa de la carga explosiva.

En esta imagen podemos observar que entre

mayor sea la masa de explosivo aumenta la

amplitud como el ancho de banda en tiempo

de la seal y el contenido de frecuencias

disminuye esto quiere decir que podemos

obtener informacin ms profunda.

A mayor masa mayor amplitud ms

profundidad.

Pruebas de Campo.

El medio de entorno de una carga tambin puede

afectar la seal ssmica. Perforar ms profundo podra

ubicar la carga en un medio de disparo ms favorable,

produciendo amplitudes grandes y anchos de banda

amplios. Sin embargo, incrementar la profundidad y el

tamao de la carga no solo aumenta el costo sino

tambin puede afectar la calidad de la seal. Las

pruebas de campo son implementadas para identificar

el tamao de la carga y la profundidad de disparo.

Una carga de masa constante es detonada a diferentes

profundidades, una vez que se determina la

profundidad se hacen pruebas con diferentes tamaos de

explosivo.

Vibroseis

Es un vehculo con una fuente de energa montada que produce vibratorio, es decir, una seal de frecuencia

barrida de relativa larga duracin (2 a 32 seg.) Los principales componentes de un sistema Vibroseis se ilustran en

la siguiente figura.

Operacin del Vibroseis.

1.Dos o ms Vibroseis son ubicados en un arreglo

de fuente en un sitio fuente.

2.Las planchas del Vibroseis golpean el suelo, se

ocupa el peso del camin para anexar ms

fuerza.

3.Una seal de barrido de frecuencia (seal

piloto) es transmitida del camin de

instrumentos a cada vibroseis.

Figura 13. Efecto del tamao de carga en la seal ssmica.

Figura 3. Correlacin del Vibroseis.

Figura 5. Ondcula de Klauder.

Figura 6. Resolucin versus Ancho de banda del barrido.

4.Los vibroseis ingresan la seal al suelo y los receptores registran simultneamente.

5.Se registra la seal durante el tiempo de barrido ms el tiempo de escucha.

6.Todos los registros para un solo sitio son verticalmente apilados (sumados) en un solo registro.

7.Se aplica una correlacin cruzada entre los registros y la seal piloto filtrada (filtro taper) para producir un

registro tan largo como el tiempo de escucha.

Para cada registro, existe un considerable traslape entre

las reflexiones que el registro no es interpretable. Por lo

anterior, se requiere una correlacin cruzada con la seal

piloto. La correlacin cruzada mide la similitud entre dos

series de tiempo.

Los picos por ruido tienen que ser suprimidos

previamente a la correlacin cruzada entre la seal piloto

y el registro crudo. Por otro lado, recordemos que la

correlacin cruzada entre un pico con la seal piloto

produce una seal piloto invertida, misma que es

combinada con el registro de salida lo cual produce una

seal sin sentido geolgico.

La ondcula de Klauder (figura 5) es usada para

representar la reflexin ondicular producida por

la correlacin de fase cero. Las caractersticas de

la ondcula de Klauder son: Definicin,

Resolucin y Anchura. La resolucin se puede

considerar como el ancho sobre el eje del

tiempo para un pico (o valle), tp. Lo anterior

asume que para todas las frecuencias en un

barrido tienen la misma amplitud, asimismo, el

barrido es lineal. La definicin se puede definir

como el cociente entre la amplitud del pico ms

grande (o valle) y la amplitud de pico adyacente

(o valle): A1/A2. La anchura, w, es una medida

de la duracin de la ondcula en unidades de tiempo. Se puede calcula como w = 2/ ancho de banda en

Hz.

Una buena resolucin depende ms de un ancho de

banda en octavas que en Hertz.

Fantasmas por Correlacin del Vibroseis.

Ondas armnicas son producidas con el barrido del

vibroseis. Un efecto de dichas ondas es la generacin de

fantasmas en la correlacin del vibroseis (correlacin

del registro con la seal piloto), esto es, un tipo de ruido

coherente en los registros del vibroseis correlacionado.

Figura 9. Ejemplos de fantasmas por correlacin de vibroseis para un

barrido creciente.

Tiempo de duracin de un fantasma

La duracin en tiempo de cualquier

fantasma es la diferencia entre los

tiempos de arribo de la frecuencia ms

alta y ms baja. Para un barrido

decreciente:

Para un barrido creciente:

Para el barrido decreciente, los tiempos de arribo son positivos.

Mientras que para el barrido creciente, los tiempos de arribo son

negativos.

La figura de la derecha representa trayectorias de rayos desde una fuente hasta receptores hacia uno y otro lado

en un caso de horizonte reflector inclinado. Adems se ilustra la hiprbola de reflexin resultante y las frmulas

(obtenidas de deducciones trigonomtricas) para calcular los tramos iluminados (AB y AC), as como el ngulo f de

buzamiento de la interfaz, la velocidad media Vm entre el horizonte y la superficie topogrfica y la profundidad Z

perpendicular a la capa. Puede verse que la longitud superficial total con receptores es mayor que la longitud

total iluminada en el subsuelo.

Mtodos de

adquisicin

ssmica

Adquisicin Ssmica 2D

Adquisicin Ssmica 3D

Adquisicin Ssmica

Multicomponente

Adquisicin Ssmica 4D

Terrestre

Marina

Terrestre

Marina

Transicional

Terrestre

Marina

Terrestre

Marina

Transicional

REMENBRANZA HISTRICA:

En 1956 el estadounidense Harry Mayne propuso el mtodo de Apilamiento o Suma (Stacking), tambin conocido

como de Recubrimiento Mltiple (Multiple Fold), Punto Comn Profundo o PCP (Common Depth Point o CDP), y

el correspondiente procesamiento de la informacin en computadora, cuyo desarrollo (en el Massachussets

Institute of Technology) fue fundamental para hacer posible la aplicacin prctica del mtodo. Ya sea en ssmica

bidimensional o en la ms moderna tridimensional, cada punto en el subsuelo resulta registrado varias veces a

partir de distintas posiciones de fuente y receptores, de lo que resulta el apilamiento, que en los primeros aos

era de 6 veces (en la jerga suma de 6, de 600%), fue aumentando con el progreso tecnolgico y actualmente

suele ser de 48 (4800%) o ms para trabajos de ssmica 3D, mientras que en trabajos de adquisicin 2D suele

recurrirse a 96 (9600%) o ms, es decir que en general se emplea un mayor recubrimiento cuando los datos se

adquieren slo en lneas separadas, ya que en las secciones resultantes no hay control de informacin lateral

como s ocurre en un volumen ssmico (tridimensional).

El principio de aplicacin del mtodo de Punto Comn Profundo es el mismo ya sea en adquisicin marina como

terrestre. Se lo esquematiza en la figura de la izquierda.

Cul ser el offset para tener una reflexin?

x t

0 0 2

10 705,307923 2,03085322

20 1455,88094 2,12835554

30 2309,40108 2,30940108

40 3356,39852 2,61081458

45 4000 2,82842712

h= 2000 m

v= 2000 m/s

t0= 2 s

(

)

1

1,5

2

2,5

3

0 1000 2000 3000 4000 5000

t (s

)

x (m)

offset vs tiempo

Secuencia Bsica de Procesamiento de Datos (Ozdogan Yilmaz)

1. Preprocesado.

2. Deconvolucin.

3. Ordenamiento por CDP (Punto medio

comn).

4. Anlisis de velocidad.

5. Correccin NMO (Normal Moveout) y

Apilado.

6. Correccin esttica residual.

7. Procesado post apilado.

8. Migracin.

Preprocesado

Los datos provenientes del campo son demultiplexados. Los datos son ordenados en registros de trazas

ssmicas con punto de disparo comn.

Edicin de trazas.

Eliminacin de trazas con ruido, trazas con glitches transitorios (registro 40), seales monocromticas (de

una frecuencia, registro 3). Correccin de inversin de polaridad (registro 2).

Figura. Muliplexado y demultiplexado de datos.

Correccin de la divergencia

esfrica. La funcin de ganancia

de amplitud depende del tiempo

de viaje y la velocidad.

Correccin de la divergencia esfrica. La funcin de

ganancia de amplitud depende del tiempo de viaje y

la velocidad.

Incorporacin de la geometra de campo en los

encabezados.

Las coordenadas geogrficas de receptores y fuentes

son grabadas en los encabezados de traza.

Deconvolucin pre-apilado.

Este mtodo mejora la resolucin temporal de las

trazas al extraer la ondcula (de la fuente ssmica)

contenida en la traza ssmica; comprimiendo la

ondcula a un impulso. Para dicho proceso tambin es

utilizado el filtro optimo de Wiener.

Ordenamiento por CMP (Common Midpoint).

Figura 2A. La adquisicin de datos es hecha en

coordenadas (s,g) fuente-receptor. Las trayectorias de

los rayos estn asociadas con un reflector plano de un

punto de disparo S a receptores G. Las coordenadas

de procesado punto medio-distancia media, (y,h)

estn definidas en trminos de (s,g): y = (g + s)/2 ; h =

(g s)/2.

Figura 2B. El procesado de datos es hecho en

coordenadas punto medio-distancia media (y,h). Las

trayectorias de los rayos estn asociadas con una

ventana de un punto medio comn (CMP en ingls).

Figura 2A

Figura 2B

Figura. Espectros de velocidad a partir de

ventanas CMP. Nota las tendencias comunes

entre las funciones de velocidad y la prdida de

resolucin en los trenes a tiempos largos.

Figura. Campo de velocidad de apilamiento

sobre la longitud en la lnea ssmica. El grfico

tambin se puede ver como un mapa de

contorno de isovelocidades.

Figura. Ventanas CMP despus de la correccin

NMO usando los espectros de velocidad. Los

eventos primarios son aplanados.

Figura. Ventanas CMP despus de eliminar las

seales distorsionadas.

Anlisis de Velocidad.

El anlisis de velocidad se desarrolla en ventanas CMP

seleccionadas o en grupos de ventanas. El resultado de un

anlisis de velocidad es una tabla de nmeros como una

funcin de velocidad contra el doble tiempo de viaje (en

offset cero), tambin llamado espectro de velocidad. Dichos

nmeros, representan alguna medida de coherencia en la

seal a lo largo de las trayectorias hiperblicas, gobernados

por la velocidad, offset medio y el tiempo de viaje.

Las funciones de velocidad son seleccionadas a partir de

estos espectros sobre los picos de mxima coherencia. Estas

funciones son entonces espacialmente interpoladas entre

los puntos de anlisis a travs de todo el perfil ssmico.

Correccin NMO. La correccin Normal Moveout

(NMO) consiste en aplanar los reflectores de las

ventanas CMP. A partir del campo de velocidad, se

pueden conocer los tiempos de viaje necesarios

para corregir el efecto del offset (forma parablica

de los reflectores).

Derivado de la correccin NMO, se generan distorsiones de

la seal para tiempos someros. Por lo tanto, para evitar la

degradacin de los primarios en tiempos someros, las

seales son suprimidos.

Figura. Apilado CMP asociado con las ventanas CMP. Los tringulos se refieren a las localidades (nmero de

CMP) donde se efectuaron los anlisis de velocidad.

Apilado.

El apilado de las trazas de CMP se obtiene al sumar todas las trazas.

Correccin esttica residual. A partir de las ventanas corregidas por NMO en la figura, observa que los eventos en

el CMP 216 no son tan planas como en otras ventanas. El moveout (alejamiento) en las ventanas CMP no siempre

forman una trayectoria hiperblica perfecta. Lo anterior se debe a un problema de distorsin dinmica o esttica,

es decir, irregularidades de velocidad en una vecindad cercana a la superficie. Las variaciones de velocidad

pueden causar moveouts negativos, es decir, un primario llega primero en trazas de offset lejano que en trazas de

offset cercano.

Las correcciones estticas residuales son calculadas en ventanas CMP con moveout corregido (correccin de la

hiprbola): los desplazamientos de tiempo estn en funcin de las posiciones de las fuentes y receptores, y no de

las trayectorias entre dichos puntos. Las correcciones estimadas son aplicadas en ventanas CMP originales sin

correccin NMO.

Con los moveouts corregidos, el anlisis de velocidad se desarrolla nuevamente. Con los nuevos espectros de

velocidad las ventanas CMP con corregidas por NMO.

Finalmente, las ventanas CMP son apiladas. Las siguientes figuras muestran la continuidad de los reflectores con y

sin correccin esttica residual, observa el segmento de puntos medios 53-245.

Procesado Pos-apilado

La deconvolucin predictiva, en ocasiones, es un proceso efectivo en la eliminacin de reverberaciones o

mltiples de periodo corto. Filtro pasa-bandas variante en el tiempo es usado para suprimir bandas de frecuencia

ruidosa. Compensacin de la amplitud de traza en traza para amplificar la amplitud dbil en reflexiones profundas

sin destruir las relaciones de amplitud lateral debido a la reflectividad del subsuelo.

Filtro pasa bandas variante en el tiempo.

Se muestra un conjunto de ventanas con diferente filtro pasa banda. Hacia la izquierda las frecuencias aumentan

para el mismo ancho de banda. Se observa que para frecuencias altas el ruido aparece en tiempo mayores. De

este modo, el filtro pasa banda variante en el tiempo consiste en el filtrado de la seal respecto de la frecuencia y

el tiempo, es decir, cuando el tiempo aumenta el filtro corta las altas frecuencias.

Se muestran dos ventanas apiladas. Izquierdo. Datos sin filtro de frecuencia variante en el tiempo (FVT) y sin

ganancia de amplitud. Derecha. Con filtrado FVT y ganancia rms.

Migracin

Al migrar datos apilados, los eventos con echado son desplazados a sus posiciones verdaderas y las parbolas de

difraccin son colapsadas a un punto.

Tarea

tiro profundidad estratos tiempo cos() t(corregida)

1 2800 200 1,07028547 0,03490659 0,99939083 1,06963348

2 2600 100 1,01319428 0,03490659 0,99939083 1,01257707

3 2500 300 0,98820378 0,03490659 0,99939083 0,98760179

4 2200 500 0,92831972 0,03490659 0,99939083 0,92775421

5 1700 800 0,80356333 0,05235988 0,99862953 0,80246208

6 900 500 0,53797056 0,08726646 0,9961947 0,53592342

7 400 250 0,26283333 0,19198622 0,98162718 0,25800434

8 150 50 0,14906667 0,4712389 0,89100652 0,13281937

9 100 100 0,125 0,64577182 0,79863551 0,09982944

n t(corregida) profundidad z/t

1 1,06963348 2800 2617,71911

2 1,01257707 2600 2567,70579

3 0,98760179 2500 2531,38464

4 0,92775421 2200 2371,31771

3,99756655 10100 10088,1272

n t(corregida) profundidad z/t

1 0,80246208 1700 2118,48017

2 0,53592342 900 1679,34443

3 0,25800434 400 1550,36149

4 0,13281937 150 1129,35332

1,72920921 3150 6477,53941

k= 6366,87663

k/4= 1591,71916

v0= 931,280996

t(corregida) profundidad zc vi V=V0+kz

1,06963348 2800 2817,24034 931,280996 17937952,9

1,01257707 2600 2575,00304 4245,57541 16395657,9

0,98760179 2500 2472,22967 4115,004 15741312,6

0,92775421 2200 2234,03693 3979,98984 14224768,8

0,80246208 1700 1772,29789 3685,29942 11284933,3

0,53592342 900 956,25917 3061,61483 6089315,44

0,25800434 400 346,229306 2194,99102 2205330,56

0,13281937 150 151,771652 1553,36259 967242,668

0,09982944 100 108,8322 1301,59257 693852,471

Caractersticas de las reflexiones ssmicas

Mtodo ms moderno y ms comn

Generalmente los perfiles se constituyen de agrupaciones de gefonos de 300 m a 5000 m de longitud. La

longitud de la agrupacin de gefonos determina la longitud del horizonte de reflexin cubierto: longitud

del horizonte de reflexin cubierto = media longitud de la agrupacin de gefonos instalada en la

superficie. Se alcanza estructuras ubicadas en profundidades hasta 10km. Por recubrimientos mltiples se

puede cubrir continuamente el horizonte de reflexin.

Menor distancia entre tiro y gefonos.

Se determina la impedancia = producto de la velocidad y la densidad correspondiente a una capa. Se

obtiene informaciones acerca de la geometra de las formaciones geolgicas (localizacin de interfases).

Se emplea energa ssmica de frecuencia alrededor de 30Hz. Las frecuencias dominantes estn en el rango

de 15 a 50Hz.

Se emplea gefonos de frecuencia natural de 6Hz o ms, sensibles a vibraciones entre 10 y 150Hz.

La configuracin de los gefonos es relativamente compleja.

El procesamiento y la interpretacin de los datos son ms sencillos en comparacin a la ssmica de

refraccin.

0

2000000

4000000

6000000

8000000

10000000

12000000

14000000

16000000

18000000

20000000

0 500 1000 1500 2000 2500 3000

Z (m

)

V (m/s)

Ley lineal

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2

Pro

fun

did

ad (

m)

Tiempo (s)

Original vs Modelo

Original

modelada

Se las aplica en la ssmica marina, en la prospeccin petrolfera, en la prospeccin minera y en la ssmica

subterrnea.

BIBLIOGRAFIA

SHERIFF, R.E., GELDART, L. P. Exploracin Sismolgica Mxico Limusa, 1991

CAVADA, Jos M. Guia de Prospeccion Sismica por Refraccion Departamento de Ingenieria Geofisica Facultad de Ingenieria Universidad Central de Venezuela Venezuela Versin1.4, Mayo 2000

FUSTER, JOSE., MARTINEZ, STRONG PABLO. INTRODUCCION A LA

PROSPECCION GEOFISICA. EDICIONES OMEGA

FISHER, RAY, L., GADALLAH, MAMDOUH. APPLIED SEISMOLOGY

Presentaciones de GEOLOGIA DEL PETROLEO, M en I. Alberto Herrera Palomo