Etapas de la Adquisición Sísmica de Reflexión

SÍSMICA DE REFLEXIÓN

Etapas de la adquisición sísmica de reflexión

El método o diseño utilizado para la obtención de datos sísmicos varía dependiendo de factores

geológicos, tales como objetivos, la accesibilidad de la zona, la tierra o medio ambiente marino, y

de superficie obstrucciones. La propagación de un determinado campo describe la disposición

relativa a la ubicación de las fuentes de los grabadores. Sin embargo, un común es que los

grabadores se colocan de forma lineal con respecto a los demás para asegurar que los cambios se

refleja en los datos entre los registradores es atribuible a factores geológicos y no de modificar las

condiciones del campo o de recopilación de técnicas de diseño.

Las Etapas de adquisición sísmica son las siguientes:

Topografía

Perforación

Grabación

TopografíaEn todo proyecto de adquisición de datos sísmicos terrestres es fundamental el trabajo de

geodesia. La unidad de geodesia cumple un rol fundamental en el proceso de adquisición de data

sísmica, el cual es asegurarle al cliente, la ubicación geográfica correcta de las líneas y estacas

que conforman el mallado símico. Esto se logra con una serie de normas y procedimientos

establecidos que van desde el inicio del proyecto hasta la conclusión del mismo, comenzando con

la información preliminar pasando por la calibración de equipos, logística operacional, diseño y

ajuste de la red geodésica, poligonales de control, procedimientos de medición en campo,

validación de la línea sísmica, hasta la entrega de resultados con el informe final y mapas.

· Personal y equipos

Personal: La cantidad de personal que labora en un proyecto será escogido de acuerdo a las

exigencias del trabajo que se va a realizar, considerando tipo de terreno y vegetación presente en

la zona con el objetivo de obtener mayor rendimiento en las operaciones de campo.

Equipos: entre los equipos topográficos que se utilizan en sísmica de cabe destacar los siguientes:

1. Georeceptor (master) (L1) con su antena

2. Georeceptor (Rover) (L1,L29 con su antena

3. TSCI colector de datos

4. Estaciones totales

5. Baterias recargables de 12voltios

6. Un radio UHF

7. Antena de radio UHF

8. Bastones cortosy largos

9. Bípodes o trípodes

10. Cables

11. Morrales

La calibración de los equipos georeceptores se lleva a cabo a partir de tres puntos con

coordenadas conocidas bien definidas, la disposición de los vértices debe ser que formen un

triángulo equilátero en lo posible.

· Reconocimiento de la Zona

Antes de llevar a cabo la operación de campo debe realizarse el reconocimiento de la zona de

trabajo, el cual nos permitirá determinar las condiciones en las cuales se encuentra dicha área,

con el fin de proceder a elegir la metodología de medición más adecuada a utilizar en el campo.

Esto incluye desde su ubicación geográfica hasta las características más resaltantes de la zona.

· Control geodésico

El control geodésico se establece mediante la instalación de una red principal conformada por un

número de vértices de primer orden pertenecientes a la densificación de la red REGVEN (en el

caso de Venezuela), diseminados alrededor del área del proyecto, todos estos puntos de control

serán suministrados por el cliente.

· Monumentación de vértices

Se debe realizar la monumentación de los vértices scogidos como base del proyecto, los cuales

cumplen con una serie de especificaciones

· Abertura de picas

La metodología de corte aplicada es la siguiente: partiendo de los puntos de control, se produce a

materializar en el campo las líneas sísmicas para su posterior corte, entendiéndose como corte la

apertura de picas en el terreno; cada línea sísmica está en el centro de un pequeño camino. Las

líneas de disparo deben tener un ancho de 2.0 metros y las receptoras 1.5 de ancho, a las cuales

se les deben limpiar un radio de 1 metro alrededor de la estaca con la finalidad de realizar una

mejor plantación de geófonos, el método de posicionamiento a utilizar dependerá de las

características del área de trabajo, de esta también depende, la composición de las cuadrillas de

trabajo, ya que ésta va en función de los obstáculos que se presentan y que impidan la posición

original de la estaca, causando entonces un offset.

Se define offset como un punto desplazado de su posición original, causado por un obstáculo en

dicha posición, dicho movimiento debe cumplir ciertos parámetros en función del objetivo

geológico

· Posicionamiento de Estacas en Offset

Para el posicionamiento de offset, se toman en cuenta las distancias de seguridad que son

suministradas por el cliente, de igual manera el geofísico supervisor realiza sugerencias sobre la

posición que deben tener algunos de ellos. Los offset pueden ser realizados tanto con GPS como el

método convencional, ya que se presentan gran variedad de casos, tales como jagüeyes, tuberías

de oleoductos, lagunas artificiales y naturales, casas, etc. Debe mantenerse una cuadrilla de apoyo

para las operaciones de taladro, en caso de ser necesario la realización de nuevos offset, re-

estacado de líneas, etc.; al igual que varias cuadrillas de reconocimiento apoyando las operaciones

de taladro y casa blanca, sobre todo en las zonas más accidentadas, estas cuadrillas realizaran las

tareas de construcción de caminos, limpiezas de líneas, ubicación de offset y otras clases de apoyo

logístico para el buen funcionamiento de las operaciones.

Los offsets tienen unos parámetros establecidos para mantener la resolución del subsuelo, por

esto la importancia de respetar los parámetros que se establezcan en cuanto a la distancia

máxima permitida para la nueva ubicación.

A continuación se muestra una tabla de Distancias de Seguridad para operaciones con explosivos

(obstáculos naturales)

1. Tapón de laguna artificial: 200 m

2. Lagunas naturales: 100 m

3. Nacientes de ríos y manantiales: 200 m

4. Ríos navegables: 50m

5. Ríos no navegables y quebradas: 25 m

6. Morichales: 300 m

Distancias de seguridad para operaciones con explosivos (obstáculos culturales)

1. Tubería enterrada: 50 m

2. Tubería Superficial: 30 m

3. Línea telefónica enterrada: 20 m

4. Vía pavimentada: 25 m

5. Línea de alta tensión: 50 m

6. Represa: 100 m

7. Puentes: 50 m

8. Pozos de agua/ cisterna subterránea: 100 m

9. Construcciones con base de concreto: 100 m

Tolerancias y Cierres

Para ajustarse a las especificaciones fijadas por el cliente, se debe realizar un control riguroso para

los cierres en los cálculos de las mediciones topográficas de las líneas sísmicas.

Perforación

La perforación es el proceso donde se realiza excavaciones para la colocación de fuentes sísmicas

como receptores sísmicos, siguiendo dicho proceso una metodología que dependerá de la

contratista, del cliente y de la finalidad del proyecto. Dentro del programa inicial de perforación se

establece un número determinado de puntos de tiro, los cuales son distribuidos sobre un arreglo

con una geometría básica de perforación, siendo una de las más usadas en los estudios sísmicos

tridimensionales el swath.

Entre las técnicas de perforación podemos mencionar: rotación, persecución, o mixta. Se utilizan

en algunos casos químicos (espumante bentonita) por la abundancia de arenas y gravas con la

finalidad de que el pozo no colapse. Es importante señalar que la perforación se realizará de

acuerdo a los parámetros decididos por el cliente. Durante la perforación se encuentra suelos

caracterizados por presencia de arcilla muy dura, arenisca, gravas de diferente diámetro, sectores

con piedras superficiales. Esta situación complica y retarda las laborales ya que el desplazamiento

con la maquinaria y las labores de perforación se hace más lento motivando así mismo que se

genere un alto índice de fallas en los equipos, las cuales son solucionadas con el constante envío

tanto de repuestos y mecánicos especializados a las cuadrillas de campo.

· Tipos de Geófonos

1. Geófono electromagnético: El geófono electromagnético es el más sencillo y el más empleado

de los varios tipos de geófonos. Se constituye de una bobina y de un imán. Uno de estos dos

elementos está fijado rígidamente con respecto a la superficie terrestre de tal manera, que se

moverá junto con la superficie terrestre en repuesta a los movimientos sísmicos. El otro es el

elemento inerte y cuelga sujetado por un resorte en un soporte fijo.

2. Geófono de reluctancia: El geófono de reluctancia variable se constituye de un sistema de

bobina y armadura, siendo el elemento inerte y de una pareja de imanes permanentes alineados

en oposición magnética y separado entre sí por un espacio de aire. Los imanes, que están unidos

con una caja por medio de un resorte presentan el elemento rígido moviéndose con las partículas

de la superficie terrestre debido a un evento sísmico.

3. Geófono de capacidad: En este geófono el elemento inerte, una masa está fijada a una de las

placas de un condensador y la otra placa del condensador es fijo con respecto al suelo. El

movimiento del suelo causa una variación de la capacidad del condensador y por consiguiente se

produce una variación de la capacidad del condensador. En un tipo de estos geófonos la capacidad

variable altera la sintonización y por lo tanto la potencia de salida de un circuito oscilatorio.

4. Geófono piezoeléctrico: En el geófono piezoeléctrico un peso descansa sobre una batería de

placas hechas de algún material piezoeléctrico sensible a la presión tal como cuarzo, turmalina,

titanito de bario, que fueron cortados paralelamente a sus ejes ópticos o como un material

cerámico de la misma característica. Una aceleración del suelo hacia arriba como está indicado en

la figura siguiente aumentará el peso aparente de la masa y en consecuencia subirá la presión,

que actúa en los cristales piezoeléctricos.

· Tipos de arreglos de geófonos

1. Dividida: Son aquellas donde los receptores están ubicados a ambos lados de la fuente de

energía o punto de tiro, la ublicación de los geófonos es simétrica con respecto a la fuente de

energía es decir, la misma cantidad de geófonos a ambos lados de la fuente de energía. Esta

disposición es muy utilizada puesto que por medio de ella podemos alcanzar una mayor cobertura

del subsuelo sin aumentar la potencia o número de fuente de energía.

2. Empuje: Son aquellas donde los receptores están ubicados a un solo lado de la fuente de

energía y donde dicha fuente se desplaza hacia los receptores. En éste se mantiene la potencia o

número de fuentes de energía pero disminuye la cobertura de exploración.

3. Arrastre: Son aquellas donde los receptores están ubicados a un solo lado de la fuente de

energía y donde dicha fuente es desplazada en sentido contrario a los receptores. Para mantener

la cobertura es necesario aumentar la potencia o número de fuentes de energía.

· Tipos de Fuentes

Existen gran variedad de fuentes generadoras de energía en el rango de frecuencias sísmicas,

entre estas podemos mencionar las impulsivas, la cual generas la energía en forma de pulso, y las

fuentes de señales codificadas, la cual produce una señal larga en tiempo como un mensaje

codificado.

1. Fuentes Impulsivas: Los explosivos proporcionan la mayor cantidad de energía posible requerida

en prospección. Producen un pulso o vibración de corta duración, alta densidad y fase mínima,

todas ellas características deseables.

2. Fuentes (señales codificadas): Producen una señal larga en tiempo, como un mensaje

codificado, tal es el caso de los víbroseis.

La duración corta del pulso de explosión implica que contiene una banda espectral de frecuencias

anchas y ello es deseable para tener una buena resolución y unos tiempo de primera llegada bien

definidos. La alta intensidad es necesaria para poder observar refracciones o reflexiones de

estratos profundos y receptores alejados a la fuente.

Los explosivos son normalmente pólvora negra, dinamita y fulminantes. La pólvora negra es

menos potente, tiene un tiempo de explosión más lento y presenta dificultades para su

manipulación segura; sin embargo, es más barata, tiene mejor rendimiento por peso; el fulminante

es sencillo (por ejemplo, un bombillo de flash) y requiere menos permisos para su uso. La dinamita

es más segura porque requiere una mayor cantidad de energía de activación para iniciar la

explosión y además es más potente.

Se denomina tiempo cero el instante en que se activa la fuente sísmica y a partir del cual se

calcula el tiempo de llegada de las ondas sísmicas. El sismógrafo requiere conocer el instante de la

explosión o tiempo cero para iniciar el registro. Este se le proporciona mediante la apertura o

cierre de un circuito eléctrico o corriente eléctrica

La forma típica de detonar la carga en fuentes sísmicas es mediante el paso de corriente eléctrica

la cual activa un fulminante y este a su vez la carga explosiva. En el caso de pólvora el bombillo

puede ser un bombillo de flash, que al quemarse prende la pólvora. Con dinamita es una pequeña

carga de una sustancia explosiva activada por un filamento eléctrico que se pone incandescente al

pasar corriente. El fulminante a su vez proporciona la energía de activación necesaria para la

dinamita.

Una manera consiste en colocar un geófono de referencia cerca del hoyo donde está la carga.

Cuando este explota, el geófono genera una fuerte señal que es enviada mediante un cable

eléctrico hasta el conecto para tiempo cero en el sismógrafo. La señal es tomada para iniciar la

grabación. La ventaja es su simplicidad. Los inconvenientes son: un ruido ambiental fuerte puede

iniciar la grabación antes de tiempo; el tiempo cero está retrasado porque las ondas deben viajar

desde el fondo del hoyo hasta el geófono de referencia, este retraso deber ser corregido.

Otra forma consiste en utilizar la señal eléctrica generada al cerrar el circuito eléctrico para

explotar la carga. Esto se realiza mediante una derivación eléctrica en paralelo que se conecta el

circuito de tiempo cero del sismógrafo. Tiene inconveniente de que el tiempo cero presenta un

adelanto con respecto a la explosión, debido a que el explosivo tarda cierto tiempo en quemarse

desde que se cierra un circuito eléctrico.

Una tercera alternativa es rodear la carga mediante un cable, el cual completa un circuito eléctrico

hasta la conexión de tiempo cero del sismógrafo. Al ocurrir la explosión, el cable se rompe y el

circuito se abre, siendo ésta señal para que el sismógrafo empiece el registro. Este método tiene el

inconveniente de requerir dos cables que entran al hoyo con la carga: uno para detonarla y el otro

para establecer el tiempo cero.

De todas formas, sea cual sea el método de establecer el tiempo cero, cuando se utilizan

explosivos como fuente de energía, las ondas sísmicas siempre se originan con retraso con

respecto al tiempo de detonación, porque mientras se forma la cavidad explosiva, la deformación

no es elástica.

Es importante acotar que el objetivo es lograr la mayor cantidad de ondas elásticas, no volar el

suelo. Es mejor la explosión que ocurre sin ningún efecto visible en la superficie que la que genera

un chorro de tierra.

El uso de cada equipo dependerá de las especificaciones de perforación, la comparación del

terreno, del cual dependerá la selección del modelo y material de la mecha, la accesibilidad a la

zona, es decir, si la zona es de difícil acceso, las perforaciones serán ejecutadas con equipo balco

portátil, siendo estas desplazadas por helicóptero, y en otras ocasiones por el mismo personal de

perforación. En zonas de fácil acceso se utilizarán maquinarias cortadas por pequeños tractores.

· Parámetros de Perforación

Los parámetros de perforación están en función del objetivo que se esté estudiando. Entre estos

parámetros están: tipo de fuente, número de pozos, profundidad del pozo, distancia entre pozos,

carga, distancia entre puntos de tiro, distancia entre líneas y pozos por punto de tiro.

· Resultados de la perforación

El programa de perforación para el área de producción debe tener un alcance para el número

determinado de puntos de tiro, de los cuales, en algunos casos no todos se ajustarán, puesto que

en algunos se encontrarán en zonas de muy altos niveles de ruido (aunque no en todo los casos) y

en los cuales no se observará una buena relación señal- ruido, es decir, la relación señal-ruido

sería en este caso muy baja.

GrabaciónEl registro de datos sísmicos en el área de estudio se inicia después de realizar las pruebas

instrumentales correspondientes al inicio del proyecto. La grabación en algunos swaths podría

resultar bastante pobre en cuanto a la relación señal-ruido, si existiera gran cantidad de

infraestructuras (balancines, plantas de vapor, poliductos, etc.), por lo que en este caso de

ejemplo la relación señal-ruido sería baja, por otra parte existen otros tipos de ruidos, como son las

resonancia lateral en los geófonos y crossfeed de línea (crossfeed es el paso de la señal de los

conductores de un canal a los del otro por inducción electromagnética). Antes de iniciar la

grabación de cada día es necesario realizar los chequeos de líneas y pruebas diarias (como el

geopulso, distorsión armónica, etc.), para garantizar que todos los componentes del sistema de

grabación estén dentro de las especificaciones de funcionamiento requeridos. Sobre los sectores

próximos a cauces y quebrados, caños y zonas bajas donde pude existir material arenoso hasta la

profundidad donde se coloque Lafuente explosiva a nivel de monitores se puede observar (aunque

no en todo los casos) un dominio de las bajas frecuencias y señal de poca energía, estos casos

deben ser analizados con mayor atención, con ayuda de la unidad de procesamiento. El patrón de

geófono a seleccionar en un proyecto de sísmica va a depender de diferentes factores, tales como:

si la superficie es accidentada, si es llana, las características geológicas del terreno, la utilización

del patrón de disparo a utilizar, entre otros.

· Equipos de grabación

Sismógrafo:

Son aparatos electrónicos que amplifican,filtran y registran las señales eléctricas generadas por los

detectores de ondas sísmicas, equivale en cierta forma a un osciloscopio de múltiples canales.

Éstos tienen una ganancia fija en tiempo en el rango de 0 a 90 decibeles con paso de 6 decibeles.

Es posible especificar individualmente la ganancia de cada canal en dicho rango. Disponen de

filtros paso bajo,paso alto, pasa banda, rechazada banda y filtro estrecho. Estos en la prospección

sísmica, estánn destinados principalmente a eliminar el ruido ambiental (ruido no generado por la

fuente sísmica)

Un ruido ambiental fuerte no permite establecer con seguridad el tiempo de primeras llegadas de

las ondas sísmicas, sin embargo, un filtrado intenso del ruido ambiental también afecta la forma

de la señal sísmica, ya sea haciéndola más suave o provocando que presente mas rizos según el

tipo de filtro usado. Ambos efectos son inconvenientes para determinar con exactitud el tiempo de

primera llegada.

Parámetros de Grabación

Es necesario realizar pruebas para la determinación adecuada de los parámetros de grabación;

antes de iniciar es necesario realizar los chequeos rutinarios de líneas de prueba diarias, para

verificar que todos los componentes del sistema de grabación estén dentro de las especificaciones

de procedimiento requeridas, entre los parámetros de Grabación a ser evaluados tenemos los

siguiente:

1. Instrumento de grabación

2. Formato de grabación

3. Rata de muestreo

4. Tiempo de grabación

5. Ganancia

6. Canales auxiliares

7. Distancia entre trazas

8. Longitud óptima entre grupos de geófonos

9. Longitud del tendido

10. Arreglo de la traza

11. Arreglo de la fuente de energía

12. Filtro de corte 

13. Filtro anti alias

14. Filtro Notch

· Up Hole survey

Es el estudio que se realiza para determinar el tiempo que tarda en llegar a la superficie la onda de

una detonación, en un pozo a una determinada profundidad, es decir, nos permite medir la

velocidad de llegada de la onda directa a una capa. Es un estudio adicional con la finalidad de

determinar los espesores y velocidades de las capas meteorizadas y sub-meteorizadas. Uno de los

métodos de adquisición es con los receptores en el pozo y la fuente de energía en la superficie con

offset variable en 4 direcciones norte, sur este y oeste sobre la línea. Algunos parámetros y

configuración pueden ser los siguientes:

1. Profundidad Máxima

2. Número de niveles

3. Offsets

4. Número de trazas

5. Fuente de energía

6. Número de perfiles por pozo.

· Detonación y registro de datos:

La detonación de tiros y el registro de datos, representa una de las etapas finales del trabajo en

campo en un levantamiento sísmico terrestre. Una vez finalizada la colocación de los geófonos

ordenados según el arreglo previsto para el proyecto y que el tendido de cables y conexiones se

encuentren funcionando correctamente; se procede a iniciar la detonación. Cabe destacar, que un

paso previo para la detonación es cumplir con los requisitos de seguridad del personal involucrado

u otros. Simultáneamente la detonación, comienza el registro de los datos que se obtienen de

dicha detonación; cada estación está dotada de un geófono que recibe la señal sísmica generada

por el disparo, esta es transmitida a los sismógrafos, los cuales ofrecen como resultado una

representación gráfica de la señal.

En cuanto al sentido de detonación de los puntos de tiro de un mismo grupo, se puede hacer

indistintamente en una u otra dirección. Normalmente para que el equipo de grabación determine

el número de puntos de tiro en forma automática a partir del primero sin intervención del operador

es necesario fijar de antemano la mecánica de detonación.

Cabe destacar que la coordinación de la información geológica con los datos de reflexión es un

proceso doble: utilizando los datos geológicos, el geofísico o petrofísico, puede en general, hacer

que disminuya el número de incógnitas con las que ha de trabajar, y tendría de este modo mejores

posibilidades de llegar a una solución única para las demás incógnitas. La interpretación involucra

un detallado estudio geológico como geofísico, donde se toman en cuenta muchas variables, lo

cual requiere una investigación profunda y centrada en este proceso. Debido a esto, en esta

investigación solo se da una referencia del proceso de interpretación de un proyecto de sísmica

terrestre.