Anisotropía Sísmica como una forma de definir mejor la imaging en …webdelprofesor.ula.ve/ciencias/pcontreras/2PP.pdf · Deconvolucion Apilamiento por cdp Migración. El procesamiento

Anisotropía Sísmica como una forma de definir

mejor la imaging en el subsuelo

PDVSAINTEVEPPDVSAINTEVEP

Pedro Contreras PhD

Introducción

Marco Teórico

Metodología

Resultados y Análisis


Análisis de Velocidad en un medio anisótropo de tipo VTI para onda PP y PS

Conclusiones y Recomendaciones

Procesamiento Sísmico Convencional

Serie de procesos

Datos obtenidos del subsuelo

Imagen Sísmica

Deconvolucion

Apilamiento por cdp

Migración

Moderador

Notas de la presentación

El procesamiento sísmico convencional consiste en introducir los datos obtenidos del subsuelo a una serie de procesos con el fin de generar imágenes que proporcionen información del subsuelo como: presencia de fracturas, velocidad de las capas, profundidad de los estratos entre otros.

Introducción

Marco Teórico

Metodología





V1, ρ1

V2, ρ2

P

P

PS

S

P

Onda PPOnda PS

Geófono Multicomponente

θin=θrefθin≠θref

Moderador


Una manera de obtener información de onda P y onda S es generar una fuente de onda P como por ejemplo una carga explosiva y utilizar receptores multicomponente (geófonos que obtienen información de la componente radial, vertical y transversal). Cuando la onda P incide sobre una interfase, ésta se puede reflejar como P (in=re) y como S (inre), conocidas como onda PP y onda PS respectivamente. De manera que al realizar la adquisición sólo de onda P con geófonos multicomponentes) podemos obtener información de la onda PP (componente vertical) y la onda PS (componente radial y transversal) también conocida como onda convertida

Introducción

Marco Teórico

Metodología





Proporciona información adicional

Información de la onda PP

Por ejemplo

Detectar la presencia de fluido

Onda S

Moderador


Por otra parte, investigaciones realizadas en las ondas S . demuestran que las mismas proporcionan un conocimiento adicional a las ondas P en un levantamiento sísmico; así por ejemplo las ondas S no se propagan en los fluidos en contraste con las ondas P, lo cual hace que la combinación de estos dos tipos de onda pueden ayudar a determinar la presencia de fluido en un yacimiento. LEER EL PAPER DE LAS DIVERSAS FACETAS DE LOS DATOS SÍSMICOS DE COMPONENTES MULTIPLES.

Introducción

Marco Teórico

Metodología



Anisotropía en Rocas sedimentarias


ISÓTROPO ANISÓTROPOFuente

φ=ψ

Vfase=Vgrupo

Fuente

Frente de ondaesférico

φ ψ

VgrupoVfase

Frente de ondaNo esférico

Vfase≠Vgrupo

Anisotropía Sísmica

Consiste en la variación de las propiedades físicas de un cuerpo con respecto al cambio de la dirección y polarización en la que se realiza la medición.

La velocidad varía con la frecuencia en presencia de anisotropía

Introducción

Marco Teórico

Metodología



Anisotropía en Rocas Sedimentarias


Ley de Hooke generalizada:

Las deformaciones sufridas por las rocas son proporcionales a los esfuerzos aplicados.

Las componentes de esfuerzo y deformación se encuentran relacionados por medio de un tensor constante llamado Tensor de Rigidez (81 componentes).

∑∑= =

=3

1

3

1K Lklijklij C εσ

Tensor elásticoTensor de esfuerzo

Tensor de deformación

Moderador


Las rocas que constituyen la corteza terrestre se encuentran sometidas de manera constante a esfuerzos (fuerza aplicada sobre un cuerpo) y deformaciones (distorsión producto del esfuerzo) ya que desde el punto de vista tectónico La Tierra es considerada como un planeta dinámico. Estudios realizados han encontrado que las deformaciones sufridas por las rocas son linealmente proporcionales a los esfuerzos aplicados, lo cual se conoce como Ley Generalizada de Hooke.

Introducción

Marco Teórico

Metodología



Anisotropía en Rocas Sedimentarias


Tensor de rigidez Cijkl:

Por dos razones:

La simetría intrínseca que existe entre los tensores de esfuerzos y deformación.

La corteza terrestre es considerada como un sólido deformable isotérmico y/o adiabático, es decir no existe transferencia de calor.

81 componentes 21 componentesReduce

Simetría

Roca

ReduceTensor de rigidez Cijkl:Menos de 21 constantes

independientes

Moderador


El tensor de rigidez puede tender a reducirse de 81 constantes elásticas a 21, por dos razones: .Existe simetría intrínseca de los tensores de esfuerzo y deformación, lo cual hace que el tensor de constantes elásticas se reduzca a 36. .La corteza terrestre es considerada como un sólido deformable isotérmico y/o adiabático, es decir, la constante de tiempo de disipación de calor es mayor que el período de la onda sísmica propagándose en el medio (no hay transferencia de calor). Por lo tanto en el tensor de rigidez se cumple que: (2.3) Esto lleva a que el tensor se reduzca de 36 constantes a 21.

Introducción

Marco Teórico

Metodología





Por ejemplo:

z

-z

Plano xy

Sistema Hexagonal

Característico de un medio VTI.

Posee 5 constantes elásticas en el Tensor de Rigidez.

Ecuación de Christofell

02)( =− iknjfik VG δρ

−i kG Es la matriz de Christofell

Moderador


LEER BIEN LA PARTE QUE HABLA DE ESTO EN EL MARCO TEÓRICO.

Introducción

Marco Teórico

Metodología





Razones por las cuales una roca puede presentar anisotropía:

1. Alineamientode fracturas

3. Anisotropía intrínseca.2. Estratificación fina.

Moderador


Existen diversas razones, (además de las mencionadas anteriormente) por las cuales una roca puede presentar anisotropía,

Introducción

Marco Teórico

Metodología





Presencia de Anisotropía en Rocas Sedimentarias

Lutita

Arenas

Carbonatos

20% de Anisotropía

2% de Anisotropía

7% de Anisotropía

Anisotropía: es la variación de las propiedades físicas de un material con respecto a la dirección en la cual se esté midiendo.

En la naturaleza se encuentran diversos tipos de anisotropía:

VTI.

HTI.2) Ortorrómbico.

3) Monoclínico.

1) TI

Moderador


Recientemente se han realizando investigaciones sobre el procesamiento en un medio anisótropo con el fin de obtener la información apropiada, de manera de generar mejores imágenes que puedan proporcionar la más exacta información del subsuelo.

Dependiendo del tipo de roca la anisotropía sísmica puede ser clasificada en tres grupos:

• Anisotropía Transversal (TI):

• Se caracteriza por zonas que contienen lutitas.

• Las propiedades varían con respecto al ángulo polar.

=

11c

C

11

12

cc

33

13

13

ccc

44

000

c44

0000

c

66

00000

c

Donde ( )121166 21 ccc −=

VTI

Moderador



[ ])(sen*1*)( *220

2 θθεαθ DVp ++=

−+= )(*sen*1*)( *

20

202

20

20

02 θ

βαθε

βαβθ DVSV

[ ]θγβθ 220

2 *1*)( SenVSH +=

Thomsen (1986) obtuvo las expresiones exactas de la velocidad de fase para los distintos modos de propagación en un medio VTI

Donde:

−

−+

−= ...

1

241121)(* 22

20

20

20

20 θθ

αβ

εδαβθ CosSenD

Moderador



Daley y Hron (1977)

Thomsen (1986)

Introduciendo de esta manera cinco parámetros:

ρα 330

C= ρβ 440

C=,

33

3311

2CCC −

=ε44

4466

2CCC −

=γ,

[ ]44331144332

4413233

2)(()(22

1* CCCCCCCC

−+−−+=δ

Velocidad vertical para la onda P

y S respectivamente.

Indica la velocidad anisótropa de la onda P y onda SH respectivamente.

Controla la anisotropía a incidencia normal

Anisotropía de Thomsen o Anisotropía Débil

Tabla 2.1 Parámetros de anisotropía para Rocas Sedimentarias. Modificado de Wang (2002,SEG)

Arenas ε γ δ

Promedio 0.069 0.037 0.046

Carbonatos ε γ δ

Promedio 0.017 0.014 -0.016

Lutitas ε γ δ

Promedio 0.232 0.226 0.046

Las rocas son débilmente anisótropas (<0.2)

Los materiales queconstituyen las rocas son altamente anisótropos.

Moderador



Finalmente las ecuaciones para anisotropía débil son las siguientes:

)sen*)(cos*)(sen*1(*)( 4220 θεθθδαθ ++=pV

−+= θθδε

βαβθ 22

20

20

0 cos*sen*)(*1*)(SVV

)sen*1(*)( 20 θγβθ +=SHV

)(2)()(

/1(21

443333

24433

24413

20

20

*

CCCCCCC

−−−+

=

−

+≡αβ

δεδ

Esto lleva a remplazar el parámetro de anisotropía δ* por:

Moderador



• Las areniscas son las rocas que representan este tipo de medio.

• Las propiedades varían con respecto al acimut.

HTI

=

33c

C

11

13

cc

11

12

13

ccc

66

000

c

44

0000

c

44

00000

c

( )121166 21 ccc −=Donde

Moderador



• Representado por dos sistemas de fracturas mutuamente perpendiculares.

• Para este tipo de medio no existe una expresión analítica para las expresiones de las velocidades de fase y grupo de las ondas P, S1, S2.

Ortorrómbico

=

11c

C

22

12

cc

33

23

13

ccc

44

000

c55

0000

c

66

00000

c

Moderador



• Está relacionada con un medio que posee un sistema de fracturas verticales distribuidas de manera arbitraria.

Monoclínico

=

16

13

12

11

00

c

ccc

C

26

23

22

12

00

c

ccc

36

33

23

13

00

c

ccc

0

000

45

44

cc

0

000

55

45

cc

66

36

26

16

00

c

ccc

Moderador



Marco teórico

Anisotropía en rocas sedimentarias

Análisis de velocidad en rocas de sedimentación anisótropa

Moderador


Las rocas que constituyen la corteza terrestre se encuentran sometidas de manera constante a esfuerzos (fuerza aplicada sobre un cuerpo) y deformaciones (distorsión producto del esfuerzo) ya que desde el punto de vista tectónico La Tierra es considerada como un planeta dinámico. Estudios realizados han encontrado que las deformaciones sufridas por las rocas son linealmente proporcionales a los esfuerzos aplicados, lo cual se conoce como Ley Generalizada de Hooke.

Introducción

Marco Teórico

Metodología





Genera distorsiones importantes en el

análisis de datos sísmicos convencional.

La Anisotropía Sísmica del tipo VTI

Vnmo≠ Vrms A offset lejanos se produce una

curva de reflexión no hiperbólica.

Moderador


Investigaciones realizadas en anisotropía de tipo VTI genera distorciones importantes en el análisis de datos sísmicos convencional: 1. Vnmo deja de ser igual a Vrms aún en presencia de anisotropía débil. 2. La anisotropía produce una curva de reflexión no hiperbólica que se manifiesta a offset lejanos.

Introducción

Marco Teórico

Metodología





Isótropo y homogéneo

Fuente Receptores

CMP

CDP

Apilamiento por cdp

Offset

T iempo

CMP

2

222

nmov V

xtt +=

Moderador


Este tipo de procesamiento parte de un modelo isótropo y homogéneo, en donde la curva de reflexión se aproxima a una hipérbola; en base a esto se han descubiertos infinitos yacimientos petroleros, desde hace aproximadamente 75 años.

Introducción

Marco Teórico

Metodología



Análisis de Velocidad (Normal Moveout) en Rocas de Sedimentación Anisótropa


Análisis de velocidad

indirecta

Determina la velocidad de propagación de las ondas

Diversas facetas del procesamiento

Corrección del NormalMoveout (NMO)

Apilamiento de las trazas Migración

importante

Moderador



Introducción

Marco Teórico

Metodología






Deriva diversos tipos de velocidad

Obtener una buena sección apilada.

Adquirir una conversión apropiada tiempo a profundidad.

Lograr una buena corrección geométrica. (Migración)

objeto

Instantánea Promedio Interválica Vrms Vnmo Apilamiento

Moderador



Introducción

Marco Teórico

Metodología





T iempo

OffsetCMP

Velocidad Media Cuadrática:

( )( )∑∑=

k

krms t

tvV

2int2

Vrms

Velocidad Normal Moveout (NMO):

VnmoT iempo

OffsetCMP

Moderador



Introducción

Marco Teórico

Metodología





2

220

2

aVxtt +=

Medio Isótropo

...21 4

02

2

22

02

22

02 +

++=

==

xdxdt

dxdx

dxdttt

xx

Medio Anisótropo Onda PP Medio Isótropo Onda PS

Velocidad de apilamiento:

Para un medio isótropo Vrms=Vnmo=Va

Moderador



Introducción

Marco Teórico

Metodología





Offset

Tiempo

CDP

(a) (b)

(1)

(2)

(3)

2

222

nmov V

xtt +=

Por lo tanto la ecuación de tiempo de viaje debe ser expandida por serie de Taylor:

...44

220

2 +++= xAxAAt

02

2

240

2

2

22

00 21,,

==

===

xx dxdt

dxdA

dxdtAtA

2

222

nmov V

xtt +=Isótropo

Anisótropo

Moderador



Introducción

Marco Teórico

Metodología





Modificado de www.isgs.uiuc.edu

Análisis de Velocidad para Onda PP

Offset

Tiempo

Offset

Tiempo

])21()[(2)()(

220

2

422

02

xVtVx

Vxtxt

nmonmonmo ηη

++−+=

A offset lejanos la ecuación de tiempo de viaje está regida por:

(Tsvankin y Thomsen ,1994)

Offset

T iempo

Tiempo

Offset

Moderador



Introducción

Marco Teórico

Metodología





X/2XcX

CCP

Análisis de Velocidad para Onda Convertidas (PS)

P

S

El punto de conversión depende del parámetro gamma (relación Vp/Vs)

γγ+

=1

xxc

Moderador



Introducción

Marco Teórico

Metodología





En un medio compuesto de varios estratos el punto CCP para cada estrato no corresponde, al mismo punto en profundidad.

La asintota a dicha curva es proyectada a superficie.

CMP

Une los puntos mediante la curva

ACP

CCP

Moderador



Introducción

Marco Teórico

Metodología





Influencia de la anisotropía sobre las Ondas Convertidas

En presencia de un medio VTI

Punto de conversión

Curva de tiempo de viaje

( )

+

+≈ 23

2

20 )/(1)/(),(

zxCzxCCxzxxc

25

44222

02

1/

xAxAVxtt ccc +

++=

42

20

20

20

4 )1(4)1(8)1(

cceff

effeff

VtA

+

++−−=

γχγγγ

Moderador



Introducción

Marco Teórico

Metodología




Metodología

Geometría para la adquisición de los datos sintéticos

Generación del sismograma sintético

Agrupar los datos por CDP o por CCP


Introducción

Marco Teórico

Metodología





Análisis de Velocidad para la onda PP

2

222

nmov V

xtt +=

])21()[(2)()(

220

2

422

02

xVtVx

Vxtxt

nmonmonmo ηη

++−+=

Introducción

Marco Teórico

Metodología





Análisis de Velocidad para la onda PS

25

44222

02

1/

xAxAVxtt ccc +

++=

−

−=

2

2

24

5

1p

c

c

VVVAA

42

20

20

20

4 )1(4)1(8)1(

cceff

effeff

VtA

+

++−−=

γχγγγ

42

20

2

4 )1(4)1(

cc VtA

+−−

=γγ

Considerando la anisotropía

Sin considerar la anisotropía

2

222

nmov V

xtt +=

Parámetro de anisotropía

Documents

Anisotropía Sísmica como una forma de definir mejor la imaging en …webdelprofesor.ula.ve/ciencias/pcontreras/2PP.pdf · Deconvolucion Apilamiento por cdp Migración. El procesamiento