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Nuevas dimensiones en tecnología sísmica terrestre

Malik Ait-MessaoudMohamed-Zerrouk Boulegroun Aziza Gribi Rachid KasmiMahieddine TouamiSonatrachArgel, Argelia

Boff AndersonPeter Van Baaren WesternGecoDubai, Emiratos Árabes Unidos

Adel El-EmamGhassan RachedKuwait Oil CompanyKuwait

Andreas LaakeStephen PickeringWesternGecoGatwick, Inglaterra

Nick MoldoveanuWesternGecoHouston, Texas, EUA

Ali ÖzbekCambridge, Inglaterra

Por su colaboración en la preparación de este artículo, seagradece a Mark Daly, Jean-Michel Pascal Gehenn, WillGrace, Dominic Lowden y Tony McGlue, Gatwick, Inglaterra; Mark Egan y Norm Pedersen, Houston, Texas;Zied Ben Hamad, Lagos, Nigeria; Mahmoud Korba, Argel,Argelia; y Andrew Smart, Kuwait.DSI (herramienta de generación de Imágenes Sónica Dipolar), Q-Borehole y VSI (herramienta de generación deImágenes Sísmica Versátil) son marcas de Schlumberger.Omega2, Q-Land, Q-Marine, VIVID y Well-Driven Seismicson marcas de WesternGeco.

La moderna tecnología de adquisición y procesamiento de datos sísmicos marinos

ha llegado a tierra firme. Ahora se dispone de un sistema integrado de sensores uni-

tarios, de alta resolución y alta fidelidad, que puede ser utilizado en tierra firme. Esta

tecnología marca un significativo paso adelante en lo que respecta a exploración,

desarrollo y producción de campos petroleros.

La tecnología sísmica ha logrado hazañas asom-brosas en las actividades de exploración yproducción de las últimas décadas. El avancehacia la adquisición sísmica y la representacióndel subsuelo en tres dimensiones (3D), introdu-cido en la década de 1980, constituyó quizás elpaso más importante.1 Otro paso, fue el desarro-llo de los datos sísmicos de cuatro dimensiones(4D), o datos sísmicos de repetición, utilizadospara vigilar rutinariamente (monitorear) cómocambian las propiedades de los yacimientos,tales como distribución de fluidos, temperaturay presión durante la vida productiva de uncampo petrolero.2 La introducción de la técnicade adquisición de datos sísmicos de componen-tes múltiples con el registro de las señales deondas de corte, además de los datos de ondascompresionales, proporcionó una herramientapara la caracterización de rocas y la identifica-ción de los tipos de fluidos alojados en los poros.3

Con el crecimiento continuo de la demandamundial de petróleo y gas, el énfasis de la indus-tria del petróleo y el gas se ha trasladado haciala exploración de yacimientos más complejos ymás profundos y el mejoramiento de la produc-ción de los activos existentes. La vida productivade un campo puede prolongarse mediante ladelineación de las zonas de petróleo y gas pasa-das por alto y a través de la colocación óptimade los pozos de producción e inyección. El moni-toreo proactivo del comportamiento de losfluidos de yacimiento—saturación y presión—con el tiempo, permite la implementación deacciones correctivas antes de que se vea afec-tada la producción.

Para todas estas aplicaciones, el geofísico, elgeólogo y el ingeniero de yacimientos requierendatos confiables y repetibles de resoluciónexcepcional, que puedan ajustarse con respectoa un objetivo de yacimiento específico. Contarcon una resolución de datos excepcional signi-fica disponer de datos con mayor contenido defrecuencia y un bajo nivel de ruido coherente yno coherente, preservando al mismo tiempo lafidelidad de la señal.4

Durante varias décadas, la batalla entre laseñal y el ruido condujo a la industria sísmica abuscar alternativas para suprimir el ruido ymejorar la señal. La señal es una representaciónverdadera de la reflexión real que corresponde acambios producidos en las características de lasrocas, tales como litología, porosidad y estruc-tura del subsuelo. Tanto el ruido, que puede sercoherente o no coherente, como la absorción delas frecuencias más altas en la Tierra oscurecenla verdadera naturaleza de la señal.

Este artículo examina un nuevo sistema inte-grado de adquisición y procesamiento de la señalcon sensores unitarios, que provee medicionespreviamente imposibles de obtener con el sis-tema convencional de registración de datossísmicos. Algunos ejemplos de activos productivosde Kuwait y Argelia ilustran la calidad superior deestos datos en términos de fidelidad de la señal ycontenido de frecuencia, en comparación con losdatos adquiridos con métodos convencionales.

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Desafíos que plantea la adquisición terrestre convencionalLa técnica de registración sísmica con sensoresunitarios ha estado disponible desde los prime-ros días de la exploración sísmica. El principioque la subyace es simple. Una fuente de impul-sos, tal como la dinamita, o una fuente defrecuencia controlada, tal como una placa vibra-toria en un camión, envía energía acústica haciael interior de la Tierra.5 Esta energía se propagaen varias direcciones diferentes. La energía queviaja hacia abajo se refleja y se refracta cuando

encuentra el límite entre dos materiales conpropiedades acústicas diferentes. Los sensores olos geófonos colocados en la superficie miden laenergía acústica reflejada, convirtiéndola en unaseñal eléctrica que se muestra como una trazasísmica.6

Una de las complicaciones que presenta laadquisición sísmica terrestre es que, a diferen-cia de los datos marinos, una línea sísmicararamente se registra en línea recta debido a lapresencia de obstrucciones naturales y artificia-les tales como lagos, edificios y caminos. Aún

más importante es el hecho de que la variaciónde la cota topográfica hace que las ondas sono-ras lleguen a los geófonos de registración condiferentes tiempos de tránsito. La capa su-perficial de la Tierra también puede variarconsiderablemente en lo que respecta a su com-posición, pasando de sedimentos aluvialesblandos a rocas duras. Esto significa que la velo-cidad de las ondas sonoras transmitidas a travésde esta capa de superficie puede ser altamentevariable. Habitualmente, se utilizan correccio-nes estáticas—un corrimiento aparente en el

1. Beckett C, Brooks T, Parker G, Bjoroy R, Pajot D, Taylor P,Deitz D, Flaten T, Jaarvik J, Jack I, Nunn K, Strudley A yWalker R: “Reducing 3D Seismic Turnaround,” OilfieldReview 7, no. 1 (Enero de 1995): 23–37.

2. Aronsen HA, Osdal B, Dahl T, Eiken O, Goto R,Khazanehdari J, Pickering S y Smith P: “Time Will Tell:“El tiempo lo dirá: Contribuciones clave a partir de datossísmicos de repetición,” Oilfield Review 16, no. 2 (Otoñode 2004): 6–17.

3. Barkved O, Bartman B, Compani B, Gaiser J, Van Dok R,Johns T, Kristiansen P, Probert T y Thompson M: “Lasdiversas facetas de los datos sísmicos de componentesmúltiples,” Oilfield Review 16, no. 2 (Otoño de 2004): 46–61.

4. El ruido coherente es la energía sísmica indeseada quemuestra una fase consistente entre una traza sísmica yotra. Esta energía puede consistir en ondas que viajan através del aire a velocidades muy bajas, tales como lasondas aéreas o el chorro de aire, y la onda superficialground-roll que viaja a través del tope de la capasuperficial, también denominada capa meteorizada. Laenergía confinada en una capa, también conocida como

Disco rígido/procesamiento

Formación degrupos digitales

Sistema deadquisición

de campo

Sensorunitario

Datos convencionales Datos Q-Land

Cinta decampo

Sistema deadquisición

de campo

Suma deanálogos

Sarta degeófonos

está situado verticalmente debajo del punto mediocomún. La selección de las trazas a través de larecolección de aquellas que poseen el mismo puntomedio en el subsuelo se denomina colección de trazasde punto medio común (CMP, por sus siglas en inglés). Elnúmero de trazas sumadas o apiladas se denominaapilamiento nominal. Por ejemplo, en los datos deapilamiento nominal de 24, cada traza apilada representael promedio de 24 trazas. En el caso de las capasinclinadas, no existe ningún punto común de reflexióncompartido por fuentes y receptores múltiples demanera que es necesario proceder al procesamientoDMO (delta-t debido al echado (dip-moveout) parareducir la dispersión o la mezcla desordenada de datos.Para más información sobre registros sísmicos, consulte:Farmer P, Gray S, Whitmore D, Hodgkiss G, Pieprzak A,Ratcliff D y Whitcombe D: “Structural Imaging: Toward aSharper Subsurface View,” Oilfield Review 5, no. 1(Enero de 1993): 28–41.Ashton CP, Bacon B, Mann A, Moldoveanu N, DéplantéC, Ireson D, Sinclair T y Redekop G: “3D Seismic SurveyDesign,” Oilfield Review 6, no. 2 (Abril de 1994): 19–32.

múltiples, es otra forma de energía coherente. Laenergía no coherente corresponde típicamente a ruidogenerado por fuentes no sísmicas, tales como el ruidodel viento, el ruido producido por el movimiento devehículos, la interferencia de las líneas eléctricas aéreaso de las líneas de alta tensión, las antorchas de gas y lasplantas de inyección de agua.

5. Una fuente de vibración envía un barrido de frecuenciacontrolada hacia el interior de la Tierra. Los datosregistrados son convolucionados posteriormente con elbarrido original para producir una señal útil.

6. Cada traza consiste de un registro que corresponde a unsolo par fuente-receptor. En la práctica, las trazasprovenientes de una fuente son registradassimultáneamente en varios receptores. Luego, lasfuentes y receptores se desplazan a lo largo de la líneadel levantamiento y se realiza otra serie de registros.Cuando una onda sísmica viaja desde una fuente hastaun reflector y de vuelta al receptor, el tiempotranscurrido es el tiempo de tránsito doble (ida y vuelta).El punto común de reflexión (CDP, por sus siglas eninglés) es el punto ubicado en el medio de la trayectoria;

∆tIntervalo demuestreo

Señal sísmica muestreada en forma insuficienteSeñal sísmica muestreada correctamente

Longitud del arreglo de receptores: 45.76 m

7 m

2.08 m 4.16 m

Fuentesísmica Arreglo de receptores

Geófono

tiempo, aplicado a una traza sísmica—en elprocesamiento sísmico para compensar estasdiferencias en las elevaciones de las fuentes ylos receptores y las variaciones de la velocidadde superficie.7

Otro problema importante en la adquisiciónde datos terrestres es que las fuentes terrestrestípicamente generan energía que viaja horizontal-mente cerca de la superficie, lo que también seconoce como ondas aéreas y ruido de superficie.

Los arreglos de sensores convencionales, consis-tentes en sartas (ristras) de geófonos, se basanen el supuesto de que la energía que viaja en sen-tido ascendente, o la onda reflejada, arriba alarreglo esencialmente en forma vertical y simul-tánea, mientras que el ruido superficial arribaprincipalmente en forma horizontal y secuencial.Para cancelar este ruido generado por la fuente,se suman los grupos de receptores—arreglos—distribuidos en forma espacial.8 En condicionesideales, este proceso produce una atenuación delruido y un mejoramiento de la señal.

No obstante, los arreglos convencionales pre-sentan sus propios inconvenientes. En la realidad,el arreglo de sensores a menudo no está ubicadoen un terreno llano y homogéneo, de manera quelos cambios locales en la elevación y la geologíade superficie producen fluctuaciones en el tiempode arribo de la señal (izquierda). Estas fluc-tuaciones se conocen como perturbacionesintra-arreglo. El arreglo de sensores cableadossuma instantáneamente todas las trazas y, en elcaso de las perturbaciones intra-arreglo, esto con-duciría a una cancelación parcial de la señal. Latraza de salida resultante se encontraría a unafrecuencia más baja que cada una de las señalesde entrada y la amplitud sería menor que la sumade las amplitudes individuales, fenómeno que seconoce como efecto del arreglo.

El fenómeno de desdoblamiento del espectro(aliasing) constituye un problema muy conocidoque surge cuando el intervalo de muestreo deuna señal es inadecuado para captar las frecuen-cias más altas de la señal.9 No sólo se pierde lainformación contenida en las frecuencias másaltas, sino que además es representada incorrec-tamente (izquierda). El fenómeno de aliasingconstituye una consideración para el muestreoespacial también, no sólo para el muestreotemporal. La onda superficial ground-roll típica-mente contiene varias longitudes de ondadiferentes—relacionadas con la distancia exis-tente entre los picos sucesivos de una forma deonda—que son más cortas que el intervalo entregrupos típico o la distancia que existe entre loscentros de gravedad del arreglo de receptores enun levantamiento convencional. Debido almuestreo insuficiente de la energía de la ondasuperficial ground-roll, esta energía es muestre-ada en forma deficiente y se la inserta dentrodel ancho de banda de la señal, produciendoambigüedad entre la señal y el ruido.

Las pruebas de longitudes de arreglos varia-bles han demostrado la degradación de lacalidad de la señal, causada por el incrementodel tamaño del arreglo (próxima página). Paralos arreglos de receptores con desplazamientosmás largos, el tiempo de arribo de la señal puede

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> Adquisición convencional en tierra firme. La energía sísmica registrada enlos receptores arriba a diferentes tiempos debido a las diferencias de eleva-ción y a las variaciones de la velocidad de superficie (extremo superior). Enlos procesos de adquisición convencionales, varias sartas de geófonos ca-bleadas entre sí promedian las mediciones de los sensores individuales yproporcionan una traza de salida, cuya posición es denotada por el centro degravedad del arreglo, indicado con el punto rojo (extremo inferior). La trazade salida resultante posee una frecuencia generalmente más baja que cadauna de las señales de entrada y la amplitud es más pequeña que la suma delas amplitudes individuales, fenómeno que se conoce como efecto del arreglo.

> Efecto de desdoblamiento del espectro (aliasing). El muestreo a una frecuen-cia inferior a la frecuencia más alta presente en la señal (curva roja) se tradu-ce en muestras insuficientes para captar todos los picos y valles presentesen los datos. El muestreo inadecuado no sólo hará que se pierda la informa-ción de las frecuencias más altas, sino que también la señal será definidaincorrectamente (curva azul).

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

Tiem

po d

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Sensores puntuales conun espaciamiento de 2 m

200Desplazamiento, m

0 400

Arreglo de 16 m

200Desplazamiento, m

0 400

Arreglo de 32 m

200Desplazamiento, m

0 400

Primer arregloSegundo arreglo

Tercer arreglo

Canal 3Canal 2Canal 1

Intervalo entre grupos

Ondas reflejadas

Onda aérea

Primer quiebre

Onda superficial ground-roll

Invierno de 2005/2006 51

variar significativamente en cualquiera de losdos extremos del arreglo, reduciendo las fre-cuencias más altas cuando se suman dentro delgrupo. En consecuencia, así como es necesarioel muestreo temporal adecuado de la traza regis-trada para registrar con éxito una frecuenciadada, también se requiere un intervalo entregrupos suficientemente pequeño para registraruna frecuencia espacial en particular.

Un problema común a todo el proceso deadquisición sísmica es la energía confinada entrelas capas del subsuelo, que se conoce como múlti-ples internas y que son causadas por la existenciade un fuerte contraste de velocidad de transmi-sión del sonido entre las capas. Esto tiene lugarcuando la energía proveniente de la fuente serefleja más de una vez en su trayectoria. Las múl-tiples internas se asemejan a una pelota querebota y queda atrapada entre dos capas, quecontinúa rebotando hasta que pierde su energía.Los datos sísmicos de pozos que se adquierencuando las fuentes están emplazadas en la super-ficie y los receptores están anclados en un pozo,ayudan a identificar las interfaces que generanestas múltiples internas. Los desarrollos que hantenido lugar recientemente en los métodos guia-dos por datos y el empleo de datos de perfilessísmicos verticales (VSP, por sus siglas en inglés)para guiar el proceso de atenuación de múltiplessísmicas de superficie, tales como el método dePredicción de Múltiples Internas (IMP, por sussiglas en inglés), se muestran promisorios.10

La calidad del conjunto de datos sísmicos sinprocesar es fundamental para el logro de unaresolución de frecuencia superior y una altarelación señal-ruido. La preservación de laamplitud y la fase de las señales de entrada es

crucial en todas las facetas de la interpretaciónestratigráfica, incluyendo la inversión sísmicaantes de apilar, la variación de la amplitud conel desplazamiento (AVO, por sus siglas en inglés)y la interpretación de la variación de la amplitudcon el ángulo de incidencia (AVA, por sus siglas

en inglés). Un análisis de la variación de lasamplitudes de las reflexiones con la distanciafuente-geófono, o desplazamiento, proporcionaciertos conocimientos valiosos de las propieda-des de los yacimientos, tales como litología,porosidad y fluidos alojados en los poros.11

> Degradación de la señal con un incremento del tamaño del arreglo. Se llevó a cabo una prueba defuentes puntuales y receptores puntuales con sensores unitarios, con un espaciamiento de 2 m [6.6 pies]entre sí y una fuente de vibración unitaria. Se formó un arreglo de 16 m [53 pies] mediante la suma degrupos de nueve geófonos consecutivos y la asignación de la señal sumada a un canal ubicado en elcentro de gravedad del arreglo (extremo inferior). El intervalo entre grupos es la distancia existente entrecanales consecutivos. De un modo similar, se formó un arreglo de 32 m [105 pies] sumando grupos de17 geófonos consecutivos. Mediante el empleo de un espaciamiento de 2 m entre los sensores, los tiposde ondas se registraron sin que se produjera aliasing (extremo superior izquierdo). Cuando los senso-res se agruparon en arreglos de longitud creciente de 16 m (extremo superior central) y 32 m (extremosuperior derecho), primero la onda aérea, luego la onda superficial ground-roll y finalmente los primerosquiebres se desdoblaron hacia las frecuencias más bajas, lo que se puso de manifiesto como áreasde señales de bandas cruzadas en el dominio de los puntos de tiro. El fenómeno de aliasing también semanifiesta como un repliegue de la energía acústica en el dominio del número de onda de frecuencia,que no se muestra en esta gráfica. (Cortesía de Shell).

7. Ongkiehong L y Askin HJ: “Towards the UniversalSeismic Acquisition Technique,” First Break 6, no. 2(1988): 46–63.

8. Newman P y Mahoney JT: “Patterns—With a Pinch ofSalt,” Geophysical Prospecting 21, no. 2 (1973): 197–219.

9. El fenómeno de desdoblamiento del espectro (aliasing)es la ambigüedad que surge como resultado de un mues-treo insuficiente. Este fenómeno tiene lugar cuando laseñal es muestreada a un intervalo de muestreo menorque el doble del ciclo. La frecuencia más alta definidapor un intervalo de muestreo se denomina frecuencia deNyquist y es igual a la inversa de 2∆t, donde ∆t es elintervalo de muestreo. Las frecuencias más altas que lafrecuencia de Nyquist se “replegarán” o se “cerrarán.”Esta situación se puede observar en los videos o en laspelículas cinematográficas: las ruedas de rayos de lascarretas tiradas por caballos a veces parecen estarretrocediendo en lugar de ir hacia adelante. El fenóme-no de aliasing puede evitarse a través de un muestreoespacial más fino, que sea como mínimo el doble de lafrecuencia de Nyquist de la forma de onda.

10. El-Emam A, Moore I y Shabrawi A: “Interbed MultiplePrediction and Attenuation: Case History from Kuwait,”presentado en la Exposición Internacional y 75ª ReuniónAnual de la SEG 2005, Houston, (6 al 11 de noviembre de2005).

11. Roden R y Latimer R: “An Introduction—RockGeophysics/AVO,” The Leading Edge 22, no. 10 (Octubre de 2003): 987.

DistorsiónTolerancia de ganancia

Sincronización

0 -10 -20 -30 -40 -50Error de señal en dB

Error de señal, %, intervalo de confidencia, 95%

Perturbación-60 -70 -80 -90

100 31.6 10 3.16 1 0.32 0.1 0.03 0.01 0.003

-100

Distorsión de harmónicasAmplitud

FasePosición de la fuente

Estáticas de receptoresEstáticas de fuentes

Distorsión de harmónicasSensibilidad del geófono

Frecuencia naturalTemperatura

AcoplamientoInclinación

Posición del sensor

Sist

ema

Rece

ptor

Fuen

teEs

tátic

asDado que los datos terrestres a menudo

exhiben relaciones señal-ruido pobres, comoresultado de la existencia de geometrías irregula-res y la contaminación por ruido, era necesarioun cambio fundamental en los métodos de adqui-sición y procesamiento de datos sísmicos.

Un cambio en la filosofía de adquisiciónA comienzos de la década de 1990, WesternGecopuso en marcha un extensivo proyecto de investi-gación de la sensibilidad de las ondascompresionales (Ondas P), que produjo un cam-bio fundamental en la filosofía de adquisición.Los experimentos llevados a cabo sobre las seña-les sintéticas revelaron los efectos de lascorrecciones estáticas de fuentes y receptores,de las especificaciones de los dispositivos elec-trónicos de registración, de la distorsión de fasede la fuente y de la sensibilidad de los receptoressobre las ondas P (abajo).

Excluyendo el ruido coherente generado porla fuente, el ruido ambiente y el barrido de fre-cuencia de la fuente, los efectos predominantessobre la relación señal-ruido se deben a la pre-sencia de perturbaciones que no pudieroncorregirse dentro de un arreglo analógico. Facto-res tales como las correcciones estáticas defuentes y receptores, el acoplamiento del geófonoal terreno, la posición e inclinación de los geó-fonos, el posicionamiento de la fuente y la

distorsión de amplitud y fase en las fuentes fue-ron más importantes que los cambios dehardware realizados en el geófono o en el sis-tema de registración en sí. Un error pequeño de1 ms en las correcciones estáticas de los recep-tores se traduce en la introducción de -29 dB deruido respecto de la señal. Dichos errores estáti-cos se observan comúnmente en un grupo dereceptores analógicos convencionales.

El conocimiento adquirido a partir de estosexperimentos se utilizó con el fin de diseñar yconstruir el sistema sísmico terrestre de sensoresunitarios Q-Land para reducir los efectos de estasperturbaciones, encarando al mismo tiempo eltema de la eliminación del ruido coherente, talcomo el ruido de superficie. Un espaciamientoentre receptores equivalente a la mitad (o menosde la mitad) de la longitud de onda de la ondasuperficial ground-roll resultaría adecuado paramuestrear el ruido de superficie sin que seproduzca aliasing. Así como el fenómeno de alia-sing temporal surge del muestreo insuficiente enel dominio del tiempo, un intervalo grande entrereceptores conduce a un fenómeno de aliasingespacial.

El nuevo sistema Q-Land digitaliza cada unode los sensores en la ubicación de registración(próxima página, extremo superior). Para lograreste muestreo espacial fino, el sistema de regis-tración requiere un incremento masivo del

número de canales activos. Un canal activo signi-fica que los receptores están conectados pararegistrar en forma simultánea. Comparado con unsistema convencional típico con un alto númerode canales, que puede constar de 4,000 a 5,000canales que registran en vivo, el nuevo sistema deadquisición con receptores puntuales posee20,000 o más canales activos. El sistema Q-Landes el primero en implementar una metodologíaintegrada de adquisición y procesamiento de laseñal con receptores puntuales.

El mismo concepto es aplicable a las fuentessísmicas. El arreglo de fuentes puede ser reem-plazado por fuentes puntuales. Además, paraevitar el fenómeno de aliasing en el dominio depunto medio común, el intervalo entre fuentesdebería ser pequeño y, como ideal, igual al inter-valo entre receptores. La nueva técnica deregistración con fuentes puntuales y receptorespuntuales reemplaza al método convencionalque emplea arreglos de sensores y fuentes, paraatenuar el ruido y mejorar la relación señal-ruido.12 El registro de datos sísmicos a través dereceptores puntuales en lugar de arreglos dereceptores analógicos posee diversas ventajaspotenciales, incluyendo mejores soluciones está-ticas, estimación de la velocidad, preservaciónde la amplitud, retención del ancho de banda yatenuación del ruido.

Esta metodología de fuentes puntuales yreceptores puntuales incrementa el volumen dedatos en más de un orden de magnitud. Los avan-ces en términos de transmisión de datos y podercomputacional han posibilitado el desarrollo ydespliegue de este sistema de registración queposee un alto número de canales y resulta eficazdesde el punto de vista de sus costos.

Un nuevo sistema de adquisición y procesamiento integradoEl nuevo sistema Q-Land corresponde a una tec-nología de adquisición y procesamiento sísmicoscon 20,000 canales activos. El intervalo de mues-treo típico para el sistema es de 2 ms. Noobstante, el sistema Q-Land puede registrar con30,000 canales activos si el intervalo de muestreose cambia a 4 ms. El registro digital del campo deondas entrante, en las posiciones de los recepto-res densamente espaciados, asegura que la señaly el ruido registrados sean muestreados correcta-mente y por lo tanto no se desdoblen hacia lasbajas frecuencias.

En la geometría de adquisición del sistemaQ-Land, una línea fuente y una línea receptoraque son ortogonales entre sí forman un tendidocruzado. Luego, estas líneas se repiten espacial-

52 Oilfield Review

> Tabla de sensibilidad de las ondas P para la adquisición terrestre. Se realizaron experimentos enseñales sintéticas para comprender el efecto de las perturbaciones tales como las correccionesestáticas de las fuentes y los receptores, los dispositivos electrónicos de registración, la distorsiónde fase de la fuente y la sensibilidad de los receptores. La tabla indica que los cambios de hardwarerealizados en el receptor o en el sistema de registración poseen un error de señal bajo, en compara-ción con otros factores que producen un error de señal significativamente mayor. La capacidad deefectuar correcciones por estas perturbaciones de orden superior permite la preservación de lafidelidad de la señal y del ancho de banda en los datos sísmicos. 12. Ongkiehong y Askin, referencia 7.

Línea receptoraLínea fuente

Tiem

po

Líne

a fu

ente

Línea receptora

Área decoberturade punto

medio común

Invierno de 2005/2006 53

mente dentro del área de adquisición. Cada parde fuente-receptor genera una traza que corres-ponde a un punto medio del subsuelo. Si lospuntos medios que corresponden a todos lospares de fuentes-receptores se representan enceldas (bins), siendo el tamaño de una celdaigual a la mitad del intervalo entre receptores porla mitad del intervalo entre fuentes, cada celdaserá un punto medio correspondiente a unacobertura de apilamiento nominal simple (apila-miento o número de reflexiones en el mismopunto = 1). De este modo, los tendidos cruzadosproveen subconjuntos de apilamiento nominalsimple del campo de ondas continuo, muestreadoen forma suficientemente fina como para preve-nir el fenómeno de aliasing del ruido coherente,a través del cual se genera un volumen de tendidocruzado (abajo).

> Una visualización tridimensional (3D) del volumen del tendido cruzado. Una configuración de tendido cruzado se obtiene mediante el despliegue de losreceptores a lo largo de una línea orientada en una dirección y la colocación de las fuentes a lo largo de una línea ortogonal (derecha). Cada par fuente-receptor genera información desde un punto del subsuelo que, para una superficie plana, se encuentra ubicado en el punto medio entre la fuente y elreceptor (área gris). En este ejemplo de configuración de tendido cruzado, en el que el receptor muestrea a 5 m [16 pies] y la fuente a 20 m [66 pies], lacobertura del subsuelo es de apilamiento nominal simple. Una vista tridimensional del volumen del tendido cruzado muestra que el ruido de superficieestá confinado dentro de un volumen de forma cónica, lo que hace que su remoción o atenuación mediante filtros 3D en el dominio del número de ondade frecuencia resulte más efectiva (izquierda).

> Sistema de adquisición y procesamiento Q-Land.Una línea de receptores se tiende en forma per-pendicular a una línea de fuentes y cada puntofuente es registrado por cada punto receptor. Elejemplo muestra 10 líneas receptoras con unaseparación de 200 m [656 pies], con 1,824 recepto-res puntuales por línea receptora, lo que resultaen 18,240 receptores activos (extremo superior).En la técnica de formación de grupos digitales queutiliza el sistema de procesamiento del programaOmega2, las trazas sísmicas de los geófonos indi-viduales poseen correcciones por perturbacionesefectuadas en cada geófono (extremo inferior).Luego se aplican filtros adaptivos en varias trazaspara suprimir el ruido coherente. A continuación,puede producirse una traza de salida desde variossensores con el intervalo de muestreo espacialque se desee.

Líne

a fu

ente

Línea receptoraLíne

as re

cept

oras

con

200

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para

ción

Fuentes

1,824 receptores por línea

Sensores

Sistema deadquisiciónde campo

Formación degrupos digitales

Señales digitalesprovenientes de

sensoresindividuales

Disco rígido/procesamiento

0

-10

-20

-30

Mag

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d, d

B

-40

-50

0.100.08

0.060.04

0.020

Número de onda ky, 1/m

-0.02-0.04

-0.06-0.08

- 0.10 -0.10-0.08

-0.06-0.04

-0.020

0.020.04

0.060.08

0.10

0.100.08

0.060.04

0.020

-0.02-0.04

-0.06-0.08

- 0.10 -0.10-0.08

-0.06-0.04

-0.020

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0.060.08

0.10

0

-10

-20

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Mag

nitu

d, d

B

-40

-50

dB

0-10-20-30-40-50

Número de onda ky, 1/m

Número

de on

da kx

, 1/m

Número

de on

da kx

, 1/m

Luego se aplican algoritmos sofisticados enuna técnica de procesamiento que se denominaformación de grupos digitales (DGF, por sussiglas en inglés). La técnica DGF comprendetres pasos principales. El primero es la correc-ción de cada geófono por las perturbacionesintra-arreglo, tales como diferencias de ampli-tud y elevación y variaciones de la velocidad desuperficie. Después de agrupar las salidas de losgeófonos, el resultado es una señal con un con-tenido de frecuencia similar al de las trazasindividuales y una amplitud casi idéntica a lasuma de las amplitudes individuales. Este pasoes similar al aplicado en el sistema de sísmicamarina con sensores unitarios Q-Marine.13

El segundo paso aplica filtros adaptivos parala supresión del ruido. La atenuación del ruidopuede incluir, sin que implique limitación, ate-nuación del ruido coherente y ambiente,cancelación de la interferencia producida por laslíneas eléctricas de alto voltaje y atenuación de

las ondas aéreas y del ruido inducido por lasantorchas. Existen distintas maneras de atenuarel ruido mediante el empleo de técnicas de fil-trado digital. No obstante, el diseño de filtrosdigitales 3D óptimos es importante para explotarel potencial del registro con receptores puntuales.

Un filtro ideal pasaría todas las frecuenciasdeseadas del filtro pasa banda sin ninguna distor-sión y rechazaría completamente todas lasfrecuencias que se encuentran fuera del rango deinterés, lo que se denomina banda de frecuenciassuprimidas. La respuesta ideal del filtro espacialantialias también sería azimutalmente isotró-pica; es decir, que la respuesta del arreglo seríaigual para la energía que arriba desde todos losángulos. Existen dos problemas asociados con eldesempeño del filtro antialias para la adqui-sición de datos convencionales: el rechazoimperfecto de los niveles de ruido azimutalmentevariables en la banda de frecuencias suprimidas yuna respuesta plana imperfecta en el filtro pasa

banda (abajo). La técnica Q-Land consistente enconvertir una geometría de adquisición ortogonalen tendidos cruzados, se adecua particularmentea la aplicación de filtros antialias tridimensiona-les. Una técnica de filtrado basada en el métodoAPOCS—método de proyecciones alternas sobreconjuntos convexos—constituye un enfoque efec-tivo que resulta óptimo en la geometría detendidos cruzados.14

El último paso es el muestreo espacial reite-rado de los datos de salida, de acuerdo con elintervalo entre grupos deseado. Los arreglosanalógicos, una vez tendidos en el campo, care-cen prácticamente de flexibilidad para ajustar elintervalo de muestreo de salida, mientras quecon la técnica de formación de grupos digitales,es posible cualquier muestreo de salida hasta lagranularidad de los sensores individuales.

Mientras que los datos de los arreglos conven-cionales pueden proveer resultados razonablespara la interpretación estructural, el análisis de

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13. Christie P, Nichols D, Özbek A, Curtis T, Larsen L, StrudleyA, Davis R y Svendsen M: “Raising the Standards ofSeismic Data Quality,” Oilfield Review 13, no. 2 (Veranode 2001): 16–31.

14. Una conocida técnica matemática, denominada APOCS,es una técnica iterativa que obtiene parámetros de filtropara eliminar el ruido coherente. El algoritmo, que operaen el espacio 3D, cambia constantemente entre eldominio del muestreo—con el tiempo en un eje, y lasdirecciones x e y en los otros dos ejes—y el dominio dela transformada de frecuencia—con la frecuencia en uneje y el número de onda en las direcciones x e y, kx y ky,en los otros dos. El número de onda es la inversa de lalongitud de onda y representa la frecuencia de la onda

16. El sistema Q-Borehole optimiza todos los aspectos delos servicios de sísmica de pozo, desde la planeación delas operaciones hasta la adquisición, procesamiento einterpretación de los datos. Los datos de registros depozos, datos VSP y datos sísmicos de superficie secombinan para construir un modelo de propiedades delas velocidades verticales, los factores de atenuación defrecuencia, la anisotropía relacionada con las variacio-nes verticales de las velocidades de intervalo y elcampo de ondas de múltiples. El modelo se utiliza luegopara lograr un mejoramiento del procesamiento y lacalibración de los datos sísmicos de superficie en elproceso Well-Driven Seismic.

en el espacio. Para más información sobre la técnicaAPOCS, consulte: Özbek A, Hoteit L y Dumitru G: “3-DFilter Design on a Hexagonal Grid for Point-ReceiverLand Acquisition,” Taller de Investigación de la EAGE,Avances en la Tecnología de Adquisición Sísmica,Rodas, Grecia, 20 al 23 de septiembre de 2004.Quigley J: “An Integrated 3D Acquisition and ProcessingTechnique Using Point Sources and Point Receivers,”Resúmenes Expandidos, Exposición Internacional y 74aReunión Anual de la SEG 2004, Denver, (10 al 15 deoctubre de 2004): 17–20.

15. Shabrawi A, Smart A, Anderson B, Rached G y El-Emam A: “How Single-Sensor Seismic ImprovedImage of Kuwait’s Minagish Field,” First Break 23, no. 2(Febrero de 2005): 63–69.

> Respuesta tridimensional del filtro espacial antialias. Se ilustra el problema del ruido indeseado que contamina el área del ancho de banda de la señal.La respuesta del filtro espacial antialias muestra la amplitud en el eje vertical y los números de onda a lo largo de los dos ejes horizontales, kx y ky, en lasdirecciones x e y. El color representa la magnitud en dB. Un filtro eficiente pasaría la señal que se encuentra alrededor de k=0, y suprimiría o rechazaríacualquier ruido para todas las demás direcciones para k � 0. En lo que respecta a un arreglo de receptores de 16 m convencional, el ruido se filtra en laseñal desde casi todos los azimuts (izquierda). Contrariamente, para los datos de receptores puntuales, el filtro antialias que utiliza la técnica de diseñode filtros APOCS muestra la efectividad del filtro en cuanto al rechazo del ruido (derecha).

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Sensores puntuales conun espaciamiento de 2 m

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Arreglo de 16 m

Invierno de 2005/2006 55

yacimientos detallado que utiliza técnicas deinversión sísmica o técnicas AVO, se limita a unabanda de frecuencia estrecha debido al replieguedel ruido desdoblado hacia las bajas frecuenciasen el rango de frecuencia de interés (abajo, a laderecha). Con un ancho de banda tan reducido,es poco probable que las técnicas de inversión olas técnicas AVO produzcan resultados válidos.Los receptores puntuales densamente espaciadosempleados por la metodología Q-Land proveendatos libres de desdoblamiento hacia las bajasfrecuencias y, por ende, un ancho de banda máscompleto para la interpretación AVO.

En ambientes geológicos complejos en losque los datos de arreglos convencionales no pue-den producir los resultados requeridos, los datosde sensores unitarios proveen mejoras significa-tivas en lo que respecta a la fidelidad de la señaly el contenido de frecuencia. Este mejoramientoposibilita la interpretación de rasgos estratigrá-ficos sutiles y un incremento de la resoluciónvertical y lateral de la respuesta sísmica, comolo demuestran los dos ejemplos de Kuwait yArgelia que se presentan a continuación.

Promoción de nuevas tecnologías en KuwaitEl Campo Minagish, situado en el sudoeste deKuwait, fue seleccionado en el año 2004 para laejecución de un estudio piloto con tecnología Q-Land, con el fin de encarar diversos objetivos deexploración y desarrollo. Una de las metas eraproporcionar una imagen detallada de múltiplesintervalos prospectivos dentro del Cretácicopara el monitoreo del frente de fluido.

Descubierto en 1959, el Campo Minagish esuno de los principales productores del país y suproducción proviene fundamentalmente de lasrocas carbonatadas, incluyendo las oolitas Mina-gish. Como resultado de la implementación deun programa de inyección de agua, el influjo deagua preponderó sobre el de petróleo en lascapas de alta permeabilidad.

Un levantamiento sísmico 3D previo, reali-zado en 1996 utilizando arreglos de fuentes yreceptores con espaciamientos de 50 m [165pies], proporcionó representaciones pobres delas áreas prospectivas más profundas y limitó laresolución vertical y lateral en las zonas pros-pectivas principales. La caracterización de ladensidad y orientación de las fracturas, necesa-ria para el emplazamiento óptimo de los pozoshorizontales y la maximización de la producción,también resultó problemática. El ruido prove-niente de las antorchas de gas y de las plantasde inyección de agua, sumado al ruido generadopor la sísmica, tal como chorros de aire, ruidosuperficial y múltiples, provocaba distorsionesextremas en los datos sísmicos.

Además, el Campo Minagish planteaba unriesgo operacional inusual. El área se encon-traba salpicada de bombas de dispersión y minassin explotar, que habían quedado como resul-tado de las actividades militares llevadas a cabopreviamente.

Un conocimiento detallado de la estructurainterna del yacimiento era esencial para quefuncionara un esquema de inyección de aguaplanificado. El modelado sísmico directo reali-zado mediante la utilización de propiedades derocas obtenidas de muestras de núcleos y regis-tros de pozos demostró que una modificación del5 al 95% en la saturación de agua podía tradu-cirse en una diferencia del 5% en la impedanciaacústica—un producto de la velocidad de trans-misión del sonido por la densidad de la roca. Noobstante, un estudio 4D previo realizado en1998, puso de manifiesto la incapacidad dedetectar estos cambios pequeños debido al nivelde ruido de fondo presente en los datos sísmicosconvencionales. Entre los factores limitantes seencontraban la resolución de frecuencia, la ate-nuación de ruido inferior y una baja relaciónseñal-ruido. Para permitir el monitoreo de loscambios mínimos producidos en el comporta-

miento del yacimiento, era obvio que se necesi-taba un cambio escalonado en la metodología deadquisición para reducir la señal no coherente yel ruido coherente.

Cuatro vibradores agrupados estrechamentepara formar un rectángulo de 12.5 m [41 pies]por 5 m [16.4 pies] vibraban en forma sincró-nica, a un 60% de su capacidad de potenciamáxima de 80,000 lbf [356 kN]. El hecho de ope-rar con una potencia inferior a la potencia depico proporcionaba una baja distorsión en lafuente sísmica. Los vibradores se instalaron lomás cerca posible entre sí para simular unafuente puntual, maximizando al mismo tiempo laentrada de energía en la Tierra. El sistema Q-Land registró 14,904 canales, con un intervalode muestreo de 2 ms.15 Antes de la suma en elproceso DGF, se efectuaron correcciones porperturbaciones en cada uno de los receptores yen cada una de las fuentes.

Además, se planificó un estudio integrado desísmica de pozo Q-Borehole, al comienzo delprograma piloto Q-Land.16 Un VSP sin des-plazamiento de la fuente y dos VSPs condesplazamiento sucesivo de la fuente registraronlos datos en torno a la porción central del área

> Impacto del fenómeno de aliasing sobre el contenido de frecuencia. Una prueba realizada con unarreglo de receptores de 16 m muestra el desdoblamiento del espectro de la onda superficial ground rolly de la onda aérea debido al efecto de repliegue observado en el dominio del número de onda de fre-cuencia (fk) (izquierda). La onda aérea (línea negra sólida) se encuentra completamente desdobladahacia las bajas frecuencias. Sin embargo, el ruido de superficie (línea negra de guiones) está replegadoen la banda de frecuencia de la señal por encima de la frecuencia donde se intersectan las líneas deguiones. La señal, respecto de la cual se espera que domine el área central de la gráfica fk conformek se aproxima a cero, se contamina. Esto significa que el filtrado espacial adaptativo ya no puede eli-minar el ruido coherente sin dañar la señal. El contenido de frecuencia utilizable para el procesamientoAVO, por ejemplo, se reduce sustancialmente para los datos de arreglos convencionales porque el fe-nómeno de aliasing distorsiona las altas frecuencias tanto en amplitud como en fase. Contrariamente,los datos de los receptores puntuales muestran claramente una respuesta sin desdoblamiento hacialas bajas frecuencias que permite el procesamiento de todo el rango de frecuencia útil sin que seproduzca contaminación por ruido coherente (derecha). (Cortesía de Shell).

del levantamiento.17 La integración de datos sís-micos de superficie y datos geofísicos de pozosresultó vital para garantizar que todos los pasosde la secuencia de procesamiento, desde la for-mación de grupos digitales hasta el apiladomigrado final, fueran calibrados en formaóptima utilizando algunos de los desarrollos másrecientes del proceso Well-Driven Seismic.18 Larestitución de la amplitud verdadera y la fase, lasupresión efectiva de múltiples y la compensa-ción por la absorción de frecuencias con laprofundidad proporcionaron un nivel superior derepresentación y resolución (arriba).

Los VSPs sin desplazamiento de la fuente endos pozos de control, un inyector y un productor,resolvieron siete zonas intra-yacimiento. Losdatos sísmicos convencionales, con un contenidode frecuencia de 10 a 45 Hz, mostraron sólo tresde estos eventos, lo que condujo a una interpre-tación imperfecta conforme a la cual no existíaninguna obstrucción entre los dos pozos y losfluidos inyectados podían fluir libremente entreambos. El volumen Q-Land representó las mis-mas siete zonas intra-yacimiento, vistas en losVSPs. La mejor resolución de los datos Q-Land,con un contenido de frecuencia de 6 a 70 Hz,permitió que los intérpretes sísmicos mapearanlos rasgos estratigráficos. También se identifica-ron acumulaciones delgadas de brea en el pozo

inyector, que actúan como deflectores e inhibenel movimiento de los fluidos. Además, en estaoportunidad pudieron detectarse fallas secunda-rias y objetivos de gas más profundos, oscurecidospor la energía de las múltiples internas.19

Incentivado por los resultados de este estu-dio piloto Q-Land, el operador está planificandoun levantamiento del campo completo utilizandoel sistema Q-Land. También se están conside-rando algunos planes para reevaluar la presiónde poro y la caracterización de fracturas incor-porando los nuevos datos Q-Land.

El desafío sísmico en ArgeliaUn campo petrolero de Argelia, conocido por seruno de los campos más desafiantes del mundodesde el punto de vista sísmico, fue seleccionadopara la ejecución de un estudio Q-Land. Desde eldescubrimiento de este campo en la década de1950, se han perforado numerosos pozos. Laproducción de petróleo y gas proviene funda-mentalmente de los yacimientos clásticosfluviomarinos de edad Cambro-Ordovícico. Apesar del gran número de pozos perforados, loscambios abruptos producidos en la litología y lacompartimentalización por fallas han dificultadola caracterización de yacimientos de todo elcampo mediante la utilización de datos de pozossolamente. En el pasado, se intentaron pocos

levantamientos sísmicos debido a la obtenciónde una pobre respuesta sísmica y la imposibili-dad de detectar zonas prospectivas. Comoresultado, las zonas prospectivas se identifica-ron a partir de datos petrofísicos y datos depresión. Por otra parte, la débil correlación exis-tente entre la permeabilidad derivada de losregistros de pozos y la obtenida en los núcleosindicó que las fracturas podían incidir significa-tivamente en la permeabilidad.

Los desafíos geofísicos y geológicos existen-tes son varios. El principal yacimientoproductivo, un sistema fluvial de canalesentrelazados (anastomosados), posee una distri-bución altamente heterogénea de areniscas ylutitas. Además, el campo petrolero ha sido afec-tado por episodios de deformación y reactivaciónde fallas múltiples, que se tradujeron en distri-buciones de fallas y fracturas difíciles dedetectar. Sumado a estos problemas, un pequeñocontraste de velocidad y densidad en el tope delyacimiento y dentro de las unidades prospecti-vas dificulta la detección de éstas últimas. Porotra parte, la influencia de las fuertes múltiplesinternas oscurece la señal y la presencia de unacapa de evaporitas de gran espesor por encimadel yacimiento produce una atenuación severade las frecuencias más altas, lo que se traduceen una pobre relación señal-ruido. Todos estos

56 Oilfield Review

17. Un VSP sin desplazamiento de la fuente se adquierecuando una fuente sísmica se emplaza en la superficie,cerca de la boca de pozo, y los receptores se colocan adistintas profundidades en el pozo. En un VSP condesplazamiento sucesivo de la fuente, un arreglo dereceptores recolecta datos para posiciones de la fuentemúltiples ubicadas a lo largo de una línea que se extien-de desde la boca de pozo. Para más información sobreVSP y VSP con desplazamiento sucesivo de la fuente,consulte: Arroyo JL, Breton P, Dijkerman H, Dingwall S,

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Datos 3D convencionales Datos Q-Land

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> Comparación de los datos sísmicos 3D convencionales con los datos Q-Land en el Campo Minagish, situado en Kuwait. Los datos Q-Land (derecha)muestran una resolución lateral y vertical mucho más alta que los datos sísmicos convencionales (izquierda). El yacimiento objetivo del Campo Minagishaparece a aproximadamente 1,500 ms.

Guerra R, Hope R, Hornby B, Williams M, Jiménez RR,Lastennet T, Tulett J, Leaney S, Lim T, Menkiti H, Puech J-C, Tcherkashnev S, Burg TT y Verliac M: “Excelentesdatos sísmicos de pozos,” Oilfield Review 15, no. 1(Verano de 2003): 2–23.

18. El proceso Well-Driven Seismic utiliza los datos desísmica de pozo para la recuperación de la amplitudverdadera y la fase, el análisis de velocidad, laatenuación de múltiples, la migración anisotrópica y elborrado (muting) basado en los ángulos de incidencia.

Para más información sobre la técnica Well-DrivenSeismic, consulte: Morice SP, Anderson J, BoulegrounM y Decombes O: “Integrated Borehole and SurfaceSeismic: New Technologies for Acquisition, Processingand Reservoir Characterization; Hassi Messaoud Field,”presentado en la 13a Exposición y Conferencia dePetróleo y Gas de Medio Oriente (MEOS), Bahrain, 9 al12 de junio de 2003.

19. El-Emam et al, referencia 10.

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Señal

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problemas conducen a un ajuste deficiente conlos pozos, lo que hace extremadamente difícil elmapeo de la región entre pozos.

Típicamente, la máxima frecuencia utilizableobtenida a partir del yacimiento objetivo haoscilado entre 35 y 40 Hz. Esto se traduce en unaresolución vertical máxima de 40 m [131 pies].No obstante, para mapear las unidades pros-pectivas con cierto grado de certidumbre serequiere una resolución vertical de menos de 20m y niveles de ruido mucho más bajos.

Para encarar estos desafíos geofísicos y geo-lógicos, se realizó un levantamiento piloto con elsistema Q-Land. La integración de los datos desísmica de pozo y de sísmica de superficie se pla-nificó al comienzo del proyecto y los parámetrosde adquisición fueron optimizados a través de laplaneación y ejecución de pruebas previas allevantamiento.

Los datos sísmicos Q-Land fueron adquiridossobre un área de 44 km2 [17 mi2] de extensióncon una cuadrícula de sensores densa equiva-lente a una densidad de 20,000 sensores porkm2. Los datos geofísicos de pozo incluyeronmediciones de VSP sin desplazamiento de lafuente, un VSP bidimensional (2D) con despla-zamiento sucesivo de la fuente utilizando laherramienta de generación de Imágenes SísmicaVersátil VSI con 154 posiciones de geófonos en el

pozo y mediciones sónicas obtenidas mediantela utilización de la herramienta de generaciónde Imágenes Sónica Dipolar DSI. El sistema sís-mico Q-Borehole ayudó en el procesamientoWell-Driven Seismic.

Los resultados del procesamiento sísmico desuperficie fueron comparados con los datos depozos en las fases clave de la secuencia de proce-samiento, de manera que los parámetros deprocesamiento se optimizaron para ajustar los

datos sísmicos finales con los pozos. El ancho debanda, o contenido de frecuencia, obtenido osci-ló entre 6 Hz y 80 Hz; aproximadamente el dobleque los resultados sísmicos 2D de alta resoluciónregistrados previamente. Por primera vez, laresolución de frecuencia obtenida a partir de losdatos sísmicos de superficie se equiparó con laobtenida con un VSP, lo que proporcionó un exce-lente ajuste con los pozos (abajo).

> Ejemplo Q-Land de Argelia. Se obtuvo un nivel de resolución excepcional con el levantamiento Q-Land (extremo superior derecho), en el que el contenidode frecuencia prácticamente se ha duplicado en comparación con un levantamiento 2D de alta resolución (extremo superior izquierdo). Además, el excelenteajuste existente entre los datos del perfil sísmico vertical (VSP, por sus siglas en inglés) (mostrado en el recuadro rojo, extremo inferior) y los datos Q-Landpermitirá la ejecución de estudios de caracterización de yacimientos de avanzada. (Cortesía de Sonatrach).

Datos 2D de alta resolución Datos Q-Land

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Distancia Distancia

La amplitud sísmica se invirtió para computarel volumen de impedancia acústica (IA) absoluta(arriba). Un valor de IA bajo se correlaciona razo-nablemente bien con las areniscas de altaporosidad. A una frecuencia de 80 Hz, para unavelocidad de intervalo de aproximadamente 4,500m/s [14,765 pies/s], esta zona que posee un valorde IA bajo equivale a una resolución de espesor deaproximadamente 14 m [46 pies]. Este grado deresolución nunca antes se había alcanzado en esteambiente geológico.

Para evaluar la relación existente entre per-meabilidad y proximidad de las fallas, quegeneralmente se asocia con una mayor densidadde fracturas, se computaron diversos atributossísmicos.

La extracción de las fracturas y las fallas delos datos sísmicos implicó una serie de pasos. Secomputaron varios cubos de atributos sísmicosque realzan las discontinuidades en los datos,también conocidos como atributos que realzanlos bordes. Los volúmenes sísmicos de detecciónde bordes incluyen la varianza, el echado (buza-

miento) y la desviación. Luego se aplicó el algo-ritmo Ant Tracking (algoritmo de seguimiento dela huella de hormigas) al cubo de detección debordes para resaltar las discontinuidades exis-tentes en los datos sísmicos y mapear las fallas yfracturas.20 A continuación se generaron atribu-tos de distancia hasta la falla (DTF, por sus siglasen inglés), a partir de los conjuntos de fallas fil-trados del cubo de seguimiento de la huella dehormigas y se mapearon en la cuadrícula geoce-lular 3D (próxima página).

El atributo DTF ayuda a identificar zonasintensamente fracturadas. Una gráfica de inte-rrelación entre la permeabilidad y el atributoDTF confirma la tendencia: la permeabilidadderivada de los registros de pozos es más altacerca de las fallas. Se observó una fuerte rela-ción inversa entre la permeabilidad derivada delos núcleos y el atributo DTF en aproximada-mente un 70% de los pozos.

Sin embargo, para responder a los interro-gantes acerca de si esas fracturas y fallas depequeña escala mejoran o degradan la permea-

bilidad, se extrajeron mallas en las proximidadesde las fallas sísmicas de mayor longitud, es decir,aquellas que intersectan tanto al basamentocomo a la discordancia Herciniana sobreyacente.Luego se mapeó la impedancia acústica sísmicaen estas celdas para discriminar entre fallas queactúan como sello y fallas de drenaje. La existen-cia de un valor medio de impedancia acústica altoen las celdas, en las proximidades de una falla,sugiere que las fracturas actúan como barreras alflujo porque fueron cementadas con pirita olutita. Contrariamente, un valor de impedanciaacústica bajo en las proximidades de una fallasugiere una mayor proporción de fracturas abier-tas, saturadas de fluido, que poseen menordensidad que las rocas. Esto puede indicar quelas fracturas inducidas tectónicamente mejoranel drenaje de los hidrocarburos.

En esta área se perforan pozos en forma conti-nua y para el año 2006 está prevista la perforaciónde pozos adicionales, guiada por los resultados dela interpretación de los datos Q-Land.

Hacia datos sísmicos adecuados con fines específicosLas mejores mediciones que ofrece la tecnologíaQ-Land expanden radicalmente el potencial delos datos sísmicos. Dado el menor nivel de ruidoasociado con la adquisición y procesamiento de laseñal con sensores unitarios, y la capacidad derealizar correcciones por las perturbaciones pre-sentes dentro de un grupo, el diseño del arreglo yel apilamiento nominal han dejado de ser factoresdominantes en lo que respecta al mejoramientode la relación señal-ruido. Por el contrario, elespaciamiento entre los sensores y la necesidadde muestrear correctamente el ruido coherentese han convertido en los controladores del diseñode la geometría de adquisición. Dado que ahora esposible recuperar una señal en forma más fide-digna, la fuente de vibración también puede serreevaluada, lo que hace factible el registro debarridos de frecuencia simples, más cortos, conun mejor muestreo del campo de ondas.

Estas consideraciones de diseño ahora ofre-cen la posibilidad de adquirir levantamientos deexploración con fuentes puntuales y receptorespuntuales, con menos esfuerzo de campo, encomparación con los levantamientos equivalen-tes que emplean arreglos de fuentes y receptoresconvencionales. Los levantamientos Q-Landadquiridos hasta la fecha indican que el empleode grupos de vibradores más pequeños permiteproveer datos que son iguales o mejores que losde los arreglos de vibradores y geófonos másgrandes. Los grupos de vibradores más pequeñosposibilitan una operación más eficiente.

58 Oilfield Review

Impedancia acústicaen los pozos

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20. El algoritmo Ant Tracking delinea las discontinuidadesexistentes, en un cubo sísmico y mapea las fallas yfracturas. El algoritmo localiza las discontinuidadesbasadas en conocimientos previos, imitando elcomportamiento de las hormigas cuando encuentran elcamino más corto entre su nido y su fuente dealimentación. Las hormigas se comunican entre símediante las feromonas, una sustancia química queatrae a otras hormigas. En consecuencia, el camino máscorto hasta la fuente de alimentación estará marcadocon más feromonas que el trayecto más largo, demanera que existen más probabilidades de que lahormiga que sigue en el recorrido elija la ruta más cortay así sucesivamente. La idea es distribuir una cantidadsustancial de estas “hormigas” electrónicas en un

volumen sísmico. Las hormigas desplegadas a lo largode una falla deberían poder rastrear la superficie defalla a lo largo de una cierta distancia antes determinarse. Luego, el algoritmo extrae automáticamenteel resultado como un conjunto de áreas de fallas,obteniéndose un mapeo altamente detallado de lasdiscontinuidades. La discriminación de las fallas se basaen el tamaño de la falla, su orientación y la amplitud deldesplazamiento vertical. Para más información sobreeste tema, consulte: Pedersen SI, Randen T, Sønneland Ly Steen Ø: “Automatic Fault Extraction Using ArtificialAnts,” Resúmenes Expandidos, Exposición Internacionaly 72a Reunión Anual de la SEG 2002, Salt Lake City, Utah,EUA (6 al 11 de octubre de 2002): 512–515.

> Sección transversal de impedancia acústica (IA). La discordancia Herciniana forma el tope de lazona prospectiva (línea de guiones). El espesor vertical del intervalo de baja IA dentro de la secciónyacimiento indica un espesor que oscila entre 10 y 15 m [33 y 49 pies]. (Cortesía de Sonatrach).

Invierno de 2005/2006 59

Los servicios de representación del subsueloQ-Land VIVID realzan el valor de los datos sísmi-cos registrados a lo largo de la vida productiva deun campo petrolero. En la etapa de exploración,los datos Q-Land de bajo nivel de ruido posibilitanla adquisición de levantamientos sísmicos de altacalidad con un mayor espaciamiento entre líneasy un menor apilamiento nominal que un levanta-miento adquirido con tecnología convencional,satisfaciendo o excediendo al mismo tiempo lasexpectativas existentes en cuanto a representa-ción del subsuelo. En levantamientossubsiguientes con fines de evaluación o desarro-llo, es posible adquirir los datos mediante la

intercalación de las líneas entre los levantamien-tos previos para incrementar el apilamientonominal. Los datos provenientes de los levanta-mientos originales y del levantamiento en cursose procesan en conjunto utilizando el intervaloentre grupos requerido para representar el obje-tivo correctamente. Éste es el concepto de datossímicos no comprometidos para la vida produc-tiva de un campo petrolero.

Se pueden buscar leads de exploración du-rante el mismo levantamiento. Esto se traduce enuna huella ambiental acumulada más reducidadel programa sísmico global y en una reduccióndel tiempo de desarrollo. Dado que poseen una

alta relación señal-ruido y alta fidelidad, los datospueden reutilizarse en cada una de las etapas deldesarrollo de un campo petrolero, lo que garan-tiza que no se pierda la inversión realizada enexploración.

Con datos sísmicos de calidad sin prece-dentes, un enfoque versátil de la geometría deadquisición y las innovaciones introducidas en elprocesamiento, el sistema de adquisición y proce-samiento Q-Land tendrá un impacto significativosobre la vida productiva del campo, en lo que res-pecta a exploración, desarrollo y monitoreo de losyacimientos. —RG

Alta impedancia acústica a lo largo de las fallas

Atributos combinados de impedancia acústica y distancia hasta la falla

Baja impedancia acústica a lo largo de las fallas

Barreras al flujo

Fracturas que mejoran la permeabilidad

> Relación entre impedancia acústica sísmica y permeabilidad. Los atributos de impedancia acústica (IA) sísmica y distancia hasta lafalla (DTF, por sus siglas en inglés) se combinan y mapean en un volumen geocelular (extremo superior). Al volumen se le aplica un filtrodual basado en la proximidad con respecto a la falla y en el valor umbral de IA sísmica. El filtrado asume que las fracturas abiertas ysaturadas de fluido poseen menor velocidad y densidad y, en consecuencia, un valor de IA más bajo (extremo inferior derecho). Estasfracturas se diferencian de las fallas que están cementadas, resultando los valores de IA más elevados de los procesos de silicificacióno piritización (extremo inferior izquierdo). (Cortesía de Sonatrach).