SISMICA DE REFLEXION

La Paz, 28 de mayo de 2012

Rodolfo Ayala Snchez Ph.D.

SISMICA de REFLEXIN. Resumen

Resumen

Caractersticas generales de la ssmica de reflexin.

Curvas velocidad / tiempo en reflectores planos e inclinados.

NMO y DMO.

Difracciones. Fallas. Reflexiones mltiples.

Procesado de los registros.

Reduccin al datum.

Correcciones.

Ssmica de reflexin de alta resolucin.

SISMICA de REFLEXIN. Conceptos a retener

Aplicaciones de la ssmica de reflexin.

Curvas velocidad tiempo en reflectores horizontales e

inclinados.

NMO. DMO.

Principios bsicos de interpretacin en refraccin.

Correcciones estticas y dinmicas.

Conceptos bsicos de la ssmica de reflexin de alta

resolucin. Aplicaciones.

Otros mtodos y aplicaciones de la ssmica.

SISMICA de REFLEXIN. Caractersticas generales

Estudia las ondas reflejadas en las superficies de separacin entre terrenos de distinta velocidad de transmisin de las ondas ssmicas

Permite obtener datos de gran profundidad.

Sistema preciso (aunque caro).

No vlido para fuertes pendientes.

Variedad de mtodos, perfiles, ubicacin de gefonos, software, etc.

En principio para capas profundas, ahora hay tcnicas para investigacin superficial. (reflexin de alta resolucin)

Longitud de la lnea de gefonos activos: 1,5 a 2 la profundidad prevista de los reflectores. Hay otros sistemas.

No est limitado por las velocidades de transmisin de las distintas capas.

SISMICA de REFLEXIN. Caractersticas generales

Son de aplicacin las leyes de la propagacin

de ondas:

Principio de Huygens.

Ley de reflexin: el ngulo de incidencia es

igual al de reflexin, y los rayos estn en el

mismo plano.

Principio de reversibilidad temporal.

Principio de reciprocidad.

SISMICA de REFLEXIN. Detalle

.

SISMICA de REFLEXIN. Esquema general

.

SISMICA de REFLEXIN. Superficie cubierta

La longitud registrada es la mitad de la cubierta por los gefonos

SISMICA de REFLEXIN.

Tiempos de llegada y profundidad del reflector

Reflector horizontal 2S = v.t S2 = h2 + x2/4 = (x2+4h2)/4

SISMICA de REFLEXIN.

Tiempos de llegada y profundidad del reflector - Dromocrona

Reflector horizontal

La dromocrona es una hiprbola de ecuacin:

El tiempo interceptado en el origen, t0, es:

2222

22

4

4

hxtv

v

hxt

2

2

0

0

vth

v

ht

SISMICA de REFLEXIN. Dromocronas ondas directas (verde), reflexin

(azul) y refraccin (rosa)

SISMICA de REFLEXIN.

Tiempos de llegada y profundidad del reflector Reflector horizontal

SISMICA de REFLEXIN

Tiempos de llegada y profundidad del reflector. Reflector inclinado

.

SISMICA de REFLEXIN.

Tiempos de llegada y profundidad del reflector. Reflector inclinado

.Reflector inclinado

PGPPGPPPGPPGP ''22'2' cos2

vtGP'

hPP 2'

senPGP 90coscos '

SISMICA de REFLEXIN.

Tiempos de llegada y profundidad del reflector. Reflector inclinado

La dromocrona es una hiprbola de ecuacin:

El tiempo interceptado en el origen, t0, es:

h no es la profundidad en la vertical del disparo. Esta profundidad en

la vertical de P es:

2

2

0

0

vth

v

ht

hxsenhxtv

v

hxsenhxt

44

44

2222

22

vsen

vt

sen

hhp

0

SISMICA de REFLEXIN. Esquema general - NMO

Las primeras llegadas, o primeros impulsos

refractados, son en realidad rectas, como ya

hemos visto.

Las dromocronas reflejadas son hiprbolas,

para cada uno de los reflectores.

Las ondas reflejadas llegan a cada gefono

ms tarde a medida que nos vamos alejando

del punto de disparo, aunque la profundidad

del reflector sea la misma.

Se puede calcular, para cada gefono, el

tiempo de llegada que le corresponde, si

estuviera situado en el punto de disparo. Si

los tiempos son los mismos, la reflexin se

ha realizado sobre un plano horizontal; si

estos tiempos son distintos el reflector es

inclinado; en una de las ramas, la ms

profunda, los rayos tardan ms que en la

otra.

SISMICA de REFLEXIN. NORMAL MOVE OUT

Los tiempos de llegada van siendo mayores a medida que los gefonos

se separan del punto de disparo, porque el recorrido aumenta, aunque

la profundidad del reflector sea la misma. El normal move out es la

diferencia entre el tiempo de llegada en cada gefono y que le

correspondera a gefono situado en el punto de disparo.

NMO = Tx To Para un reflector plano horizontal:

Permite discriminar si un registro proviene o no de una reflexin,

comprobar si es un reflector horizontal, correlacionar reflexiones, etc.

2

2

2

2

42 hV

X

VT

XNMO

O

SISMICA de REFLEXIN. NORMAL MOVE OUT

Deduccin de la frmula:

Para una x muy inferior a h:

2

2

0

2

0

2

v

xTTTTTT xoxx

hv

x

hhxv

vxTTx

424

2

222

2

0

2

2

2

2

42 hV

X

VT

XNMO

O

SISMICA de REFLEXIN. DIP MOVE OUT

Diferencia de tiempos en gefonos simtricos

SISMICA de REFLEXIN. DIP MOVE OUT

Dip move out: (reflector inclinado).

Diferencias de tiempo subiendo y bajando, dividida por la

distancia entre gefonos

DMO = (Tx Tx)/x

Permite conocer la inclinacin, f, del reflector conociendo la velocidad, V.

V

senDMO

2

SISMICA de REFLEXIN. Lmites de resolucin y de deteccin

Depende de las dimensiones de las capas.

Lmite de resolucin, distincin techo y base de una capa:

Lmite de deteccin, tamao de la capa ms pequea que

puede reflectar, entre:

4

1030

SISMICA de REFLEXIN. Efecto de las refracciones

Efecto de las refracciones en la trayectoria de la vibracin

En general: n

m

n

m

V

V

sen

sen

SISMICA de REFLEXIN. REFLEXIONES APCRIFAS

Difracciones.

Se producen cuando los rayos alcanzan un punto singular: ngulo, salto de falla, diaclasas, etc., de dimensiones del mismo orden de magnitud que la longitud de onda. Fenmeno similar al de la difraccin ptica.

Fallas. Adems de la difraccin el salto de falla da origen a reflexiones irregulares, zonas oscuras, etc.

Horts. Pueden considerarse a estos efectos como una combinacin de fallas.

Reflexiones mltiples.

Los rayos ssmicos se reflejan varias veces, en capas inferiores y superiores, antes de llegar a la superficie.

SISMICA de REFLEXIN. Mtodo punto comn en profundidad

SISMICA de REFLEXIN. Esquema del mtodo common-offset

SISMICA de REFLEXIN. Registro mtodo common-offset

SISMICA de REFLEXIN. Procesamiento de los registros

Correcciones:

Estticas: Cotas de gefonos y punto de disparo.

Capa superficial alterada

Reduccin al Datum

Dinmicas: NMO

DMO

Procesamiento de los registros

Mezcla de trazas: combinar una traza con las adyacentes

Composicin de trazas: combinar con cualquiera de las restantes.

Composicin de registros.

Filtrados: Muting, velocidad, deconvolucin, frecuencia.

Migracin.

Alineacin de reflectores.

Restitucin de los registros

Etc.

SISMICA de REFLEXIN

SISMICA Realizacin de una campaa

Tratamiento y procesado de los datos

(pre-apilado, apilado y post-apilado)

Supresin de registros defectuosos.

Supresin de ruido

Restablecimiento de trazas invertidas.

Ajuste de amplitudes.

Reduccin al datum.

Mezclado, composicin de trazas o de registros, filtrado de velocidad o de frecuencias, borrado de pulsos, migracin, deconvolucin, etc.

Correcciones (NMO, DMO, etc).

Simulaciones e iteraciones. Sismogramas sintticos.

Procesados especficos: Difracciones, ondas guiadas, cambios laterales, acuamientos onda area, ruido, aliasing, etc.

Lmites resolutivos (l/3)

Etc.

SISMICA de REFLEXIN. Ejemplo de registro reflexin superficial

SISMICA de REFLEXIN. SSMICA DE REFLEXIN SUPERFICIAL

Ha ampliado el campo de utilizacin de la ssmica. Se

pueden obtener buenos resultados, en profundidades de

varios kilmetros a profundidades de pocos metros.

Las tcnicas a aplicar son distintas en cada caso. Varan

las frecuencias a utilizar, el nmero y posicin de

gefonos, etc.

En ssmica superficial es necesario filtrar la onda area,

considerar el nivel fretico, se necesitan gefonos ms

prximos, es necesario un procesamiento de datos ms

complejo y una interpretacin ms especializada.

En desarrollo; su uso sistemtico empez hace menos de

dos dcadas.

SISMICA de REFLEXIN. SSMICA DE REFLEXIN SUPERFICIAL

Aplicacin desde la superficie hasta ms de 500 m de profundidad.

Alcanza ms profundidad que otros mtodos utilizados en geotecnia.

Complemento a la ssmica de refraccin y a la ssmica de reflexin convencional.

Coberturas (repeticin de medidas) de alto rango, hasta ms del 2400 %.

Altas frecuencias, necesarias para discriminar capas superficiales. Una frecuencia de 100 Hz, desplazndose a una velocidad de 1500 m/s, representa una longitud de onda de 15 m.

Sismgrafos sensibles y rpidos, capaces de registrar datos cada 250 microsegundos.

Desarrollo informtico para el tratamiento de la seal ssmica.

Puede utilizar fuentes ssmicas dbiles. Coeficientes de reflexin R tan pequeos como 0,02. R=(d2V2-d1V1)/ (d2V2+d1V1)

Con trazas relativamente pequeas, para pequeas profundidades.

Discriminacin de ruidos: difracciones, refracciones reflejadas, onda area, etc.

Interpretador experimentado. Buena base geolgica.

SISMICA Otras tcnicas. Resumen

En el disparo se producen mltiples tipos de ondas ssmicas, de las que en los mtodos clsicos se utilizan unas pocas. El resto es ruido que entorpece la interpretacin y que hay que filtrar selectivamente.

Pero el filtrado selectivo permite separar los distintos tipos de llegadas: ondas superficiales, reflexiones, refracciones, etc.

La situacin ptima queda resumida en la frase: del disparo se aprovecha todo. Es un ideal al que no se ha llegado, pero se est en esa lnea.

Este mayor aprovechamiento, basado en la programacin informtica, ha dado lugar a tcnicas, conocidas desde hace tiempo pero que estn en desarrollo en la actualidad.

SISMICA Otras tcnicas. Resumen

Resumen Ssmica de reflexin de alta resolucin.

Ssmica de ondas superficiales.

Tomografa ssmica. Cross-hole. Down-hole. Tomografa ssmica.

Ssmica en sondeos.

Ssmica en turneladoras.

Mtodos con ondas Rayleigh.

Ondas monocromticas.

Anlisis espectral de las ondas de superficie.

Medicin de la velocidad de fase.

Utilizacin de altas frecuencias, hasta 1300 Hz.

Ssmica marina.

Con nuevos equipos, algunos en desarrollo, adaptados a estos mtodos.

SISMICA. Ssmicas especiales Ondas Rayleig

Ondas superficiales. Su amplitud decae exponencialmente con la

profundidad.

Sencillas y con buena relacin entre su velocidad y la velocidad de las

ondas de cizalladura en los terrenos de superficie.

Una forma de trabajar es produciendo ondas de una frecuencia

determinada (monocromticas) y estudiando el tiempo de paso entre

dos puntos, con lo que se determina la longitud de onda.

La profundidad de la investigacin es del orden de la mitad de la

longitud de onda

SISMICA. Ssmicas especiales Espectro de ondas

Anlisis espectral de las ondas de superficie

(SASW).

Dos campos:

Velocidad de desplazamiento de las ondas

de superficie en funcin de las frecuencias.

Curva de dispersin, producida por una

determinada estructura y comparacin con

modelos.

SISMICA de REFLEXIN. Conceptos a retener

Aplicaciones de la ssmica de reflexin.

Curvas velocidad tiempo en reflectores horizontales e

inclinados.

NMO. DMO.

Principios bsicos de interpretacin en refraccin.

Correcciones estticas y dinmicas.

Conceptos bsicos de la ssmica de reflexin de alta

resolucin. Aplicaciones.

Otros mtodos y aplicaciones de la ssmica.

SISMICA de REFLEXIN. Ejemplo

Ejemplo de interpretacin de ssmica de reflexin