Sismología de exploración: conceptos básicos pt. 2

Como se mencionó en la primer parte de esta serie sobre sismología de exploración, estos posts dan seguimiento y expanden lo platicado en el post sobre interpretación sísmica y el de amarre sísmica-pozo. En esta ocasión les platicamos sobre algunos conceptos básicos, dándole continuación al primer post de esta serie.

Anisotropía sísmica.

Se define como la variación de la velocidad sísmica con la dirección o con la polarización de la onda. Es decir, la velocidad depende de la dirección o el ángulo en el que viaja.  Existen dos tipos de anisotropía y ambos son llamados isotropía transversal (se le llama isotropía transversal porque hay isotropía en el plano vertical u horizontal) o anisotropía polar. La diferencia entre ambos está en su eje de simetría, el cual es un eje de invarianza rotacional tal que si rotamos la formación en este eje, el material seguiría siendo indistinguible del que veíamos antes. Este eje de simetría está generalmente asociado a los esfuerzos regionales o a la gravedad (esfuerzo vertical).

El primer tipo de anisotropía es la Isotropía Transversal Vertical (VTI por sus siglas en inglés), y la mayor causa para la VTI es la delgada estratificación de las arcillas en el subsuelo.

El segundo tipo es la Isotropía Transversal Horizontal (HTI), y su principal causa es la presencia de fracturas alineadas verticalmente.

Isotropía Transversal Vertical (VTI) y Isotropía Transversal Horizontal (HTI). Edward Jenner (2011)

Efectos del medio en las ondas sísmicas.

1.- Esparcimiento geométrico (divergencia esférica): La intensidad de la energía disminuye cuando el frente de onda se aleja de la fuente.

2.- Absorción: Es la transformación de energía elástica a calorífica, mientras la onda sísmica pasa a través del medio, esto causa una disminución en la amplitud de la onda.

3.- Dispersión: Es la dependencia de la velocidad sísmica a la frecuencia (es despreciable para las ondas de cuerpo pero sumamente importante para las ondas superficiales).

4.-Efectos relacionados con la interfaz: cuando una onda encuentra un cambio abrupto en las propiedades elásticas, alguna parte de la energía se refleja y otra parte se refracta.

Factores afectando la amplitud sísmica. Modificado de Sheriff(1975) por Robb Simm y Mike Bacon(2014)

Ruidos sísmicos.

Es cualquier otra cosa que la señal deseada. El ruido incluye perturbaciones en el dato sísmico causado por cualquier energía sísmica no deseada.

Ruido aleatorio: es aleatorio en todas las trazas e incluye al viendo, la lluvia, actividad humana y maquinaria, también se le conoce como ruido ambiental.

Ruido coherente: incluye ondas superficiales, refracciones, difracciones y múltiples.

Otros conceptos básicos.

Traza sísmica: Es el dato sísmico grabado para un canal. Una traza sísmica representa la respuesta de un campo de ondas elásticas al contraste de velocidad y densidad a través de la interfaz entre capas de rocas o sedimentos, mientras la energía viaja de una fuente a través del subsuelo a un receptor o un arreglo de receptores.

Modelo básico de una reflexión sísmica. Matt Hall (2012)

Sismógrafo: Es el instrumento que mide los movimientos del suelo, incluyendo aquellos de las ondas sísmicas generadas por terremotos, explosiones nucleares, y otras fuentes sísmicas.

Sismograma: Es la gráfica de salida que da un sismógrafo. Es un registro del movimiento del suelo en una estación de medición como función del tiempo.

Sismograma

Zona de Fresnel: Área de un reflector dependiente de la frecuencia y el rango del cual la mayoría de la energía de una reflexión es regresada y los tiempos de arribo difieren por menos de la mitad del periodo del primer cambio, el cual comúnmente es la base de la capa de meteorización la cual es útil para realizar correcciones estáticas. Los rasgos del subsuelo de menor tamaño que la zona de Fresnel usualmente no pueden ser detectadas usando ondas sísmicas. La divergencia esférica y la atenuación de las ondas sísmicas causan la zona de Fresnel. El tamaño de la zona de Fresnel puede ser calculado para ayudar a los intérpretes a que determinen el tamaño mínimo de los rasgos que pueden ser resueltos.

Resolución sísmica.

Es la habilidad para distinguir entre puntos u objetos separados, tales como secuencias sedimentarias en una sección sísmica. Altas frecuencias y longitudes de onda cortas proveen mejor resolución vertical y lateral.

Resolución vertical: es la separación mínima en tiempo o profundidad para distinguir entre dos interfaces para mostrar dos reflectores separados y depende de la frecuencia dominante, la magnitud de los eventos y la separación de los eventos. La resolución vertical puede ser calculada mediante la fórmula λ/4, siendo λ la longitud de onda equivalente a λ = V/F donde V es la velocidad sísmica y F es la frecuencia sísmica. Esto no significa que las capas menores a 1/4 de la longitud de onda no sean detectables, sino que no serían separables y aparecerían en el mismo reflector que otros eventos.

Frecuencia, velocidad y resolución vertical. Robb Simm y Mike Bacon (2014)

Resolución horizontal: es la distancia mínima entre dos rasgos requerida para distinguirlos como dos rasgos separados en un registro sísmico. Depende del espaciamiento de los receptores, la frecuencia dominante, la velocidad y el ángulo de inclinación. La resolución horizontal se deriva de la zona de Fresnel. La migración de los datos sísmicos concentra la energía distribuida en la zona de Fresnel, re-acomoda las reflexiones fuera de lugar debido a la inclinación y remueve los patrones de reflexión de puntos y bordes. Esto mejora la resolución horizontal a aproximadamente 1/4 de la longitud de onda.

Zona de fresnel y resolución horizontal. Robb Simm y Mike Bacon (2014)

Les recomendamos el libro de Robb Simm y Mike Bacon, "Seismic Amplitude: An interpreter's handbook" para indagar más en estos temas.

En las siguientes entregas de esta serie seguiremos hablando sobre los términos básicos de la exploración sismológica.

¿Tienes algún tema que te gustaría que tratáramos? Danos like y háznoslo saber en nuestra página de Facebook, o agréganos como amigos en Facebook o Twitter.