Reflexion Sismica 3 (1)

MÉTODO DE REFLEXIÓN SÍSMICA

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA LA UNIVERSIDAD DEL ZULIA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA GEODÉSICA DEPARTAMENTO DE GEOFISICA CÁTEDRA: GEOFISICA APLICADA

REALIZADO POR: ALVARADO JOEL C.I. 19.996.858 BRAVO MEULY C.I. 17.939.761 GUTIEREZ JORGE C.I. 19.937.096 LUGO ABDIELIS C.I. 19.328.622 PERERA JOHANGEL C.I. 12.94.386 VALECILLOS DARWINS C.I. 19.101.291 MARACAIBO, ENERO DE 2012 1


INTRODUCCIÓN El presente Informe se fundamenta en la Prospección sísmica utilizando el método de reflexión del frente de ondas generado, y su objetivo principal es conocer detalladamente los procesos que conllevan con la adquisición de datos sísmicos. A pesar de los tipos de métodos analizados estos se complementan entre sí ya que se muestra la flexibilidad que tiene esta metodología para adaptarse a solucionar soluciones a situaciones diferentes desde un reconocimiento geológico a problemas ingenieriles, hidrológicos entre otros. El método sísmico consiste en hacer penetrar energía al subsuelo. Esta energía viaja dentro de la tierra a cada una de las capas de roca y parte de esa energía es reflejada en cada contacto entre rocas con diferentes características físicas y es recibida en la superficie por medio de dispositivos que captan esta energía. Queremos con ello significar la información que en una exploración de gran magnitud nos podrá aportar el registro de la señal, mediante geófonos; procesándolo para generar una imagen representativa del subsuelo. Los entes involucrados en la exploración sísmica, utilizan estas imágenes y los atributos obtenidos de las mismas para decidir donde perforar, para lo cual, se identifican formaciones rocosas del subsuelo, con diversos tipos de finalidades: búsqueda de hidrocarburos, aguas subterráneas, minerales, entre otras. Sin duda, el ingeniero geodesta juega un papel muy importante durante un levantamiento sísmico terrestre dentro de cualquier proyecto, debido a que el mismo es el encargado de orientar y posicionar las líneas sísmicas en donde estarán ubicados las fuentes y receptores, vinculando estos a su vez con redes de control geodésico ya existentes.

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INTRODUCCIÓN El presente Informe se fundamenta en la Prospección sísmica utilizando el método de reflexión del frente de ondas generado, y su objetivo principal es conocer detalladamente los procesos que conllevan con la adquisición de datos sísmicos. A pesar de los tipos de métodos analizados estos se complementan entre sí ya que se muestra la flexibilidad que tiene esta metodología para adaptarse a solucionar soluciones a situaciones diferentes desde un reconocimiento geológico a problemas ingenieriles, hidrológicos entre otros. El método sísmico consiste en hacer penetrar energía al subsuelo. Esta energía viaja dentro de la tierra a cada una de las capas de roca y parte de esa energía es reflejada en cada contacto entre rocas con diferentes características físicas y es recibida en la superficie por medio de dispositivos que captan esta energía. Queremos con ello significar la información que en una exploración de gran magnitud nos podrá aportar el registro de la señal, mediante geófonos; procesándolo para generar una imagen representativa del subsuelo. Los entes involucrados en la exploración sísmica, utilizan estas imágenes y los atributos obtenidos de las mismas para decidir donde perforar, para lo cual, se identifican formaciones rocosas del subsuelo, con diversos tipos de finalidades: búsqueda de hidrocarburos, aguas subterráneas, minerales, entre otras. Sin duda, el ingeniero geodesta juega un papel muy importante durante un levantamiento sísmico terrestre dentro de cualquier proyecto, debido a que el mismo es el encargado de orientar y posicionar las líneas sísmicas en donde estarán ubicados las fuentes y receptores, vinculando estos a su vez con redes de control geodésico ya existentes.

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ESQUEMA

1.- Definición del método de reflexión sísmica: 

Fundamento físico



Principios



Características

2.- El dato sísmico: 

Ondícula sísmica



Impedancia acústica



Coeficientes de reflexión

3.- Elementos típicos de un registro sísmico (ejemplos)

4.- Tiempo de llegada y conversión a profundidad del reflector: 

reflector horizontal



reflector inclinado

5.- Dromocrònica de reflexión

6. Ruido sísmico: 1. Tipos 2. Atenuación de ruido (pruebas de calibración)

3. Re Reflflex exio iones nes múlti múltipl ples es 3


4. Fantasmas

7. Fuentes y receptores usados en sísmica por reflexión

8. Velocidades sísmicas

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1.- Definición del método de reflexión sísmica Es el método de prospección sísmica que aporta un cuadro más detallado y directo de la estructura geológica del subsuelo y consiste en registrar los tiempos de llegada de las ondas reflejadas en los contactos del subsuelo a una serie de detectores colocados en la superficie. Estas interfaces o contactos responden a contrastes de impedancia acústica. Este método representa el método mas utilizado de todas las técnicas para exploración geofísica, puesto que no solo permite conocer de una forma mas directa y detallada las características geológicas y estructurales de subsuelo sino como también que permite conocer la representación o mapeo de muchos horizontes a partir de un solo disparo siendo la precisión que se alcanza aproximadamente igual tanto para los horizontes profundos como para los superficiales lo cual no sucede con los otros métodos exploratorios, donde la tolerancia decrece cuando se incrementa la profundidad de penetración.

En la mayoría de los casos, los levantamientos sísmicos por reflexión son precedidos por otros métodos de reconocimiento menos costosos tales como: el gravimétrico, magnético, u el método sísmico de refracción, quedando exclusivamente el método de reflexión confinado al estudio de una determinada área especifica, de allí que sea el método exclusivamente utilizado en la exploración con fines de la explotación petrolera donde se requiere grandes profundidades de exploración. Este método de la reflexión sísmica ofrece un mayor éxito en áreas donde el petróleo se encuentra en trampas estructurales, ofreciendo también una ventaja en la localización y mapeo de ciertos tipos de características estratigráficas.

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

Reflexión sísmica marina :

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Sísmica Marina, usa como fuente de poder cañones de aire comprimido que generan frentes de ondas que son captados por los hidrófonos insertados en el “Streamer” y registrados en formatos digitales. STREAMER : Consiste en colocar los receptores dentro de cables que pueden tener una longitud cercana a los 8000m; estos streamers van sumergidos en el agua aproximadamente 7m y se mantienen a esa profundidad fija durante toda la adquisición El Fundamento de la prospección Sísmica Marina es el mismo solo que los instrumentos utilizados son diferentes pero cumplen la misma función. Este método consiste en un fuente de sonido remolcada detrás de un buque, esta emite pulsos de sonido en un rango de frecuencia controlada en un conjunto de intervalos de tiempo. E l sonido viaja a través de la masa de agua y penetra en el fondo marino, donde se refleja parcialmente por cada cambio en las propiedades acústicas que encuentra. Estas ondas de retorno se registran por hidrófonos remolcados por el buque y por grabadoras sísmicas desplegadas en tierra o en fondo marino. el buque viaja en línea recta a velocidad constante por lo que el mismo punto en el fondo del mar puede ser medido varias veces.

Barco sísmico: Un buque sísmico es un barco dotado de equipos especiales para localizar yacimientos petrolíferos o de gas en el subsuelo marino. El sistema que 7


emplean estos barcos es el de provocar ondas mediante el lanzamiento de cargas y escuchar su eco. En función de cómo se produce ese eco se puede determinar qué hay bajo el fondo del mar. Estos barcos suspenden por debajo de la línea de flotación, en popa, una serie de lanzadores sónicos por aire comprimido. El eco de estas descargas es recogido por una partida de cables remolcados por el buque, que oscila entre los seis y los veinte. Cada uno de estos cables, de seis a ocho kilómetros de longitud, contiene unos 4.000 hidrófonos (receptores). La cubierta de popa de estas embarcaciones está abierta, para permitir la salida de los cables, y el tamaño de la misma se diseña en función del número de cables que se van a remolcar

•

Pistolas de aire

Estos dispositivos no son mas que unas cámaras en las que se almacenan aire a alta presión, el cual es liberado mediante un impulso controlado desde computadores. Estas burbujas producen una onda de sonido que viaja por el agua y luego penetra en el fondo marino 

Fundamento físico

•

El principio de Huygens

El principio de Huygens proporciona un método geométrico para hallar, a partir de una forma conocida del frente de ondas en cierto instante, la forma que adoptará dicho frente en otro instante posterior. El principio supone que cada punto del frente de ondas primario da origen a una fuente de ondas secundarias que producen ondas esféricas que tienen la misma frecuencia y se propagan en todas las direcciones con la misma velocidad que la onda primaria en cada uno de dichos puntos. El nuevo frente de ondas, en un instante dado, es la envolvente de todas las ondas secundarias tal como se muestra en la figura.

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Supongamos que conocemos la forma del frente de ondas inicial AB. Sobre el frente situamos varias fuentes de ondas secundarias señaladas por puntos de color rojo y azul. Sea v es la velocidad de propagación en el punto donde está situada la fuente secundaria de ondas. Para determinar la forma del frente de ondas A'B' en el instante t , se traza una circunferencia de radio v·t . centrada en cada una de las fuentes (en color rojo). La envolvente de todas las circunferencias es el nuevo frente de ondas en el instante t .

El radio de las circunferencias será el mismo si el medio es homogéneo e isótropo, es decir, tiene las mismas propiedades en todos los puntos y en todas las direcciones.

Ley de la reflexión

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En la parte izquierda de la figura, se muestra el aspecto de un frente de ondas que se refleja sobre una superficie plana. Si el ángulo que forma el frente incidente con la superficie reflectante es θ , vamos a demostrar, aplicando el principio de Huygens, que el frente de ondas reflejado forma un ángulo θ tal que θ = θ . i

r

i

r

Las posiciones del frente de ondas al cabo de un cierto tiempo t , se calculan trazando circunferencias de radio v·t con centro en las fuentes secundarias de ondas situadas en varios puntos del frente de onda inicial. Las ondas secundarias situadas junto al extremos superior A se propagarán sin obstáculo, su envolvente dará lugar a un nuevo frente de ondas paralelo al inicial y situado a una distancia v·t . Las ondas secundarias producidas en el extremo inferior del frente de ondas chocan contra la superficie reflectante, invirtiendo el sentido de su propagación. La envolvente de las ondas secundarias reflejadas da lugar a la parte del frente de ondas reflejado. El frente de ondas completo en el instante t tiene la forma de una línea quebrada. Tomemos la fuente de ondas secundarias P, de la porción OP del frente de ondas incidente, trazamos la recta perpendicular PP’, tal que PP’= v·t . Con centro en O trazamos una circunferencia de radio v·t . Se traza el segmento P’O’ que es tangente a dicha circunferencia. Este segmento, es la porción del frente de ondas reflejado. De la igualdad de los triángulos OPP’ y OO’P’ se concluye que el ángulo θ es igual al ángulo θ . i

r

Si trazamos las rectas perpendiculares (denominadas rayos) a los frentes de onda incidente y reflejado, se concluye, que el ángulo de incidencia θ formado por el rayo incidente y la normal a la superficie reflectante, es igual al ángulo de reflexión θ formado por el rayo reflejado y dicha normal. i

r

El principio de Fermat A partir del principio del tiempo mínimo de Fermat, se puede obtener las leyes de la reflexión y de la refracción de un modo muy sencillo. Este principio afirma, que la trayectoria real que sigue un rayo de luz entre dos puntos es aquella en la que emplea un tiempo mínimo en recorrerla.

Ley de la reflexión Sea una fuente S que emite rayos que se reflejan en una superficie horizontal reflectante y llegan al observador situado en el punto P. Como la luz se propaga en el mismo medio homogéneo, para encontrar la trayectoria que sigue un rayo de luz tal 10


que emplee un tiempo mínimo en recorrerla, equivale encontrar la trayectoria cuya longitud es mínima. Imaginemos que un rayo emitido por S se refleja en A y llega a P. La longitud del camino seguido por este rayo es SAP, y esta longitud es igual a S’AP, siendo S’ la fuente puntual S reflejada en la superficie. Esta línea es quebrada y por tanto, de mayor longitud que la línea recta S’BP, que tiene igual longitud que SBP.

Para la línea SBP, el ángulo de incidencia θ (que forma el rayo incidente, con la normal a la superficie reflectante) es igual al ángulo de reflexión θ (que forma el rayo reflejado con dicha normal) i

r



Principios físicos

Básicamente, el método sísmico de reflexión consiste en generar un frente de ondas sísmicas, mediante una fuente de energía apropiada ( vibroseis, explosivos, pistolas, dinamita, cañón de aire , cañón de gas etc.) y medir el tiempo de trayecto de dichas ondas, una vez reflejadas en las distintas capas o interfaces con suficiente contraste de impedancia acústica (velocidad*densidad), entre la fuente de energía y una serie de sensores (geófonos), dispuestos en línea recta a partir de ella (perfil).

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El método sísmico de reflexión se basa en las reflexiones del frente de onda sísmico sobre las distintas interfaces del subsuelo. Estas interfaces (reflectores) responden igual que la refracción, a contraste de impedancia que posteriormente se relacionara con las distintas capas geológicas. Las reflexiones son detectadas por los receptores (geófonos) que se ubican en superficie y que están alineados con la fuente emisora. Dado que a distancia entre la fuente los geófonos son pequeñas respecto a la profundidad de penetración que alcance.

Esquema básico de la emisión y recepción en los distintos geófonos de los rayos reflejados

 •

Características del método Estudia las ondas reflejadas en las superficies de separación entre terrenos de distinta velocidad de transmisión de las ondas sísmicas

•

Permite obtener datos de gran profundidad. 12

MÉTODO DE REFLEXIÓN SÍSMICA •

Sistema preciso (aunque caro).

•

No válido para fuertes pendientes.

•

Variedad de métodos, perfiles, ubicación de geófonos, software, etc.

•

En principio para capas profundas, ahora hay técnicas para investigación superficial. (reflexión de alta resolución)

•

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

•

No está limitado por las velocidades de transmisión de las distintas capas.

•

Son de aplicación las leyes de la propagación de ondas:

•

Principio de Huygens.

•

Ley de reflexión: el ángulo de incidencia es igual al de reflexión, y los rayos están en el mismo plano.

•

Principio de reversibilidad temporal.

•

Principio de reciprocidad.

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2.- El dato sísmico: 

Ondìcula sísmica

Es una onda sísmica que es una respuesta elástica dada por el suelo que convierte un impulso eléctrico. Una ondícula es una forma de onda de duración limitada que tiene un valor promedio de cero (Grossman; morlet, y goupillaud, 1984). Las ondículas tienden a ser señales irregulares asimétricas, a diferencia de una señal sinusoidal que puede estar suavizada y ser predecible, una señal sinusoidal, por el contrario, es la base de análisis de Fourier, de es banda ilimitada y se extiende de menos a mas infinito. Las ondículas pueden ser empleadas en el análisis de señales, procesamiento de imágenes y comprensión de información. Estas ondículas son ajustes locales que 14


retienen alguna información de localización de tiempo y alguna localización en frecuencia por ende, son ideales para el análisis de series de tiempo no estacionarias 

Impedancia acústica

La impedancia acústica es una propiedad intrínseca de las rocas y se define como el producto entre la densidad de las rocas del subsuelo y la velocidad de las ondas acústicas cuando se propagan a través de ellas. Cada roca, de acuerdo a su composición mineralógica y contenido de fluidos, posee una impedancia acústica más o menos distintiva. Se puede decir que la impedancia acústica de las rocas se encuentra “enmascaradas” dentro de información sísmica y que mediante el proceso de “inversión” de los datos sísmicos de reflexión, se recupera n las impedancias acústicas individuales de las capas rocosas, a través de la extracción de la componente sísmica u ondicula lo cual permite caracterizar al yacimiento que se esta estudiando con mayor precisión El contraste de este valor a través de la superficie permite determinar las proporciones relativas de la energía transmitida y reflejada



Coeficientes de reflexión

Z =

ρ 1V 1 ρ 0V 0

El coeficiente de reflexión es la relación existente entre las amplitudes de la onda reflejada y la incidente. Se supone que la onda incidente tiene una magnitud de uno, la reflejada y la transmitida 1=R. El coeficiente de Reflexión (R) es una función de las velocidades y las densidades de dos medios adyacentes a una interfaz. Para una onda viajando de un medio 1 y reflejada de una interfaz de un medio 2, esta dado por:

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Los valores típicos de R son aproximadamente=1 del agua al aire, que significa que cerca del 100% de la energía es reflejada y ninguna es transmitida; aproximadamente 0.5 del agua a la roca; y aproximadamente 0.2 de la lutíta a la arena. A incidencia no normal el coeficiente de reflexión definido como una relación de amplitudes depende de otros parámetros, tales como las velocidades de ondas S y es descrita como función del ángulo de incidencia por las ecuaciones de Zoeppritz.

El coeficiente de reflexión (R) es la razón entre la amplitud del rayo reflejado y la amplitud del rayo incidente.

R ≡

A1

R =

A0 −1 ≤

ρ 2V 2 − ρ 1V 1 ρ 2V 2 + ρ 1V 1

R ≤1

3.- Elementos típicos de un registro sísmico (ejemplos)

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Principales trenes de ondas presentes en un registro sísmico de alta resolución

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Elementos típicos de un registro Sísmico de 48 Canales.

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4.- Tiempo de llegada y conversión a profundidad del reflector: 

reflector horizontal t =

•

La dromocrona es una hipérbola de ecuación:

v 2 t 2

t 0 •

El tiempo interceptado en el origen, t0, es:

=

h=

x 2

+ 4h

2

v = x

2

+ 4h

2

2h

v vt 0 2

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MÉTODO DE REFLEXIÓN SÍSMICA 

reflector inclinado x 2 + 4h 2 + 4hxsenθ

t =

v

Dromocrona es una hipérbola de ecuación:

v 2t 2

2

2

= x + 4h + 4hxsenθ

t 0

=

El tiempo interceptado en el origen, t ₀ , es: h=

2h

v vt 0 2

h no es la profundidad en la vertical del disparo. Esta profundidad en la vertical de P es:

h p

=

h senθ

=

vt 0 vsenθ

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Conversión a profundidad: la conversión de los tiempos sísmicos en profundidad se realiza utilizando las velocidades sísmicas medidas en pozos y las derivadas de los propios datos sísmicos durante la fase de procesamiento. La conversión tiempoprofundidad es un proceso mediante el cual la escala vertical de la sección sísmica es transformada del tiempo de transito (donde se graban los datos sísmicos), siendo una de la etapas mas importantes dentro del proceso de interpretación sísmica, debido a que los posos son perforados en profundidad y no en tiempo. En la data migrada correctamente, esta conversión es simplemente un asunto multiplicar el tiempo sísmico (en un solo sentido) por la velocidad promedio a ese tiempo. En la practica, la propia conversión a profundidad es un proceso bastante complejo. Existen varios métodos para obtener estas velocidades. 1 no es utilizar tiros de verificación, los cuales proporcionan las curvas tiempo-profundidad, de donde se pueden obtener las velocidades promedios hasta la zona de estudio. Este tipo de información es puntual, pudiéndose generar mapas de velocidades si se dispone de una buena distribución de pozos con este tipo de información aunque esto ocurre pocas veces. 21


5.- Dromocrònica de reflexión: Dromocromas ondas directas (verde), reflexión (azul) y refracción (rosa)

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Curvas Distancia-Tiempo.

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6 Ruido sísmico:

se define como toda perturbación que distorsiona la señal sísmica original. El análisis de ruido tiene como finalidad determinar las características del mismo así como de las reflexiones con el fin de adoptar las mejore soluciones para la cancelación de las ondas de ruido. Este se debe principalmente a las ondas superficiales y al viento, el cual puede llegar a enmascarar las reflexiones.la forma del impulso reflejado raramente es sencilla, por lo que el movimiento real del suelo se debe a la suma de cierto numero de impulsos, directos e invertidos y con ligero retraso entre unos otros. A su vez la forma de este impulso se distorsiona posteriormente por los aparatos de registro cuyo efecto equivale a añadir nuevas ondulaciones al impulso, y a introducir otras distorsiones mas complicadas. Actualmente con los modernos dispositivos electrónicos con que se cuenta para el registro de la onda, es posible realizar combinaciones entre las respuestas de frecuencia recibida a fin de filtrar la señal atenuando en lo posible los ruidos indeseables, o al menos, mejorando la porción señal ruido.

Los registros sísmicos tienen ruido debido a dos factores: ruido instrumental y ruido sísmico, en este trabajo se hace un estudio del ruido sísmico, el cual es ocasionado por las vibraciones de la tierra originadas por diversas fuentes como: ruido generado por el hombre, ruido del viento, ruido del océano, etc. **Tipos •

Ruido Coherente: es aquel que persiste a lo largo de una sección sísmica y se puede determinar sus características propias. En un medio no existe un ruido coherente único sino que se establece la existencia de un cono de ruido que va a estar comprendido entre un intervalo de velocidades, longitudes de onda, frecuencias y periodos .. Estos intervalos depende de 25


los tipos de ruido coherentes que se están detectando; a saber, se considera ruido coherente a las siguientes perturbaciones: *ondas p o longitudinales: son captadas con geófonos tipo vertical, de estas ondas se determinan las ondas refractadas y las primeras llegadas. * ondas de ruidos superficiales: son ondas que se propagan en la superficie, como las ondas rayleigh, y ondas transmitidas por el aire, que son las ondas que se propagan por el aire.



Ruido Incoherente: es aquel que no persiste a lo largo de una sección sísmica, por lo que no se le puede determinar su velocidad de propagación, longitud de onda, frecuencia y periodo. Este ruido no produce problemas en la sección sísmica por lo que no se le hace hincapié en su atenuación . este ruido se clasifica a su vez en:

*ruido ambiental: es el ruido típico de la zona. * Ruido casual: es el ocasionado por el paso del vehículo, personas, animales, maquinarias, etc. 

Atenuación de ruido (pruebas de calibración)

Una onda sísmica son reducidas en amplitud en la medida que se propaga a través de le tierra debido a los factores de divergencia geométrica, transmisión parcial y reflexión en limite acústico (reflexión en los límites de las capas) y por absorción de energía en el medio de transmisión, cuando hay un cambio de velocidad hay un cambio de frecuencia y eso es atenuación. La influencia del primer factor es bien conocida y puede ser proporcionado por ejemplo a larga distancia de las reducidas en amplitud de la onda sísmica en proporción inversa a la distancia recorrida.

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

Pruebas de calibración: se realizan mediante un conjunto de grabaciones destinadas a estudiar las características de las diferentes ondas producidas en una fuente de relación sísmica.



Arreglos de los geófonos los arreglos de los geófonos se utilizan para ignorar el ruido incoherente y mejorar la relación señal–ruido. Se refiere a un patrón con el que se colocan un grupo de geófonos, generalmente de 6 a 12, conectados en serie, cada estación de grabación o su análogo con fuentes de energía. La efectividad de los arreglos se basa en las diferencias existentes en la longitudes de ondas aparentes a lo largo de la superficie, entre los distintos eventos (refracciones reflexiones, ondas de superficie); estos actúan como filtro de onda aparente. Las ondas refractadas y los trenes de ondas de superficie (ruido) presentan velocidades aparentes menores (números de ondas mayores ) que las reflexiones de interés . Si se conoce las características de estos eventos (análisis de ruido) se pueden diseñar un arreglo de campo tal que, se mejora la relación señal-ruido.

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Atenuación de la señal sísmica



Reflexiones múltiples y fantasmas

A veces se observan en los registro reflexiones tan tardías que parecen proceder de algún punto situado debajo de la parte superior del basamento y aunque no haya razón para creer que las ondas sísmicas no pueden ser reflejadas por superficies de contacto en el interior del basamento mismo , es posible , con frecuencia , demostrar por los desplazamientos y las velocidades aparentes que estos acontecimientos tardíos han sido reflejados múltiples veces en el interior del tramo sedimentario. Trayectorias de estas reflexiones son más largas que las de las reflexiones simples de la misma superficie de contacto, pesto que la energía cambia de dirección dos 28


veces más, por lo menos, normalmente solo la superficie con coeficientes de reflexión desusadamente elevados pueden dar lugar de esta manera, a acontecimientos múltiples discernibles. La base de la zona meteorizada tiene, por lo general, un coeficiente de reflexión mucho más alto que cualquier superficie de contacto mas profunda. Las reflexiones múltiples tienen importancia por falsa información que pueden dar cuando se reconoce su verdadera naturaleza. Su buzamiento falsos pueden deformar el cuadro estructural en áreas muy movidas tectónicamente y además el carácter de los acontecimientos primarios pueden estar deformados por los múltiples súper puestos. Por estas razones es conveniente tener algunos criterios para identificar las reflexiones múltiples se ha demostrado como pueden ser reconocidos estos acontecimientos empleando despliegues especiales para la determinación de la velocidad. Las velocidades de los intervalos calculadas con los múltiples, estarán francamente en posición con las de las reflexiones en la misma región de tiempo de los registros. Un tipo especial de reflexión múltiple, que probablemente tiene mayor importancia, es la reflexión fantasma que tiene lugar cuando la energía que se desplaza hacia arriba desde la explosión es reflejada hacia abajo por la base de la zona meteorizada o porta superficie del suelo. El pulso reflejado sigue el pulso primario descendente, a un intervalo de tiempo determinado por la profundidad de la explosión por debajo de la zona motorizada (por la superficie libre), y por la velocidad del material situado por encima de la explosión. Para las profundidades de explosión normales, este intervalo varia entre 0.010 y 0.020. La amplitud del acontecimiento fantasma es menor que la de la señal primaria en una cantidad determinada por el coeficiente de reflexión que, en la base de la zona meteorizada es, por lo general superior al 50% por lo tanto, el pulso reflejado estará en posición de fase con el pulso primario. El pulso original reflejado e profundidad puede consistir por lo tanto e un pulso positivo de presión seguido después de decimas de milisegundos, por un acontecimiento negativo similar pero algo mas débil. El carácter

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de la señal reflejada estará muy influido por el intervalo de tiempo entre las dos partes de la señal original, la cual su vez depende la profundidad de la explosión.

Si se varía la profundidad de la explosión puede variar el carácter de la reflexión, debido a la diferencia en la forma de onda de onda de la señal original cuando la reflexión primaria y sus fantasmas se aproximan o se distancian más. Debido a esta variación es en el carácter, es difícil a menudo, correlacionar las reflexiones entre puntos de explosión adyacentes cuando la profundidad de la explosión por debajo de la zona meteorizada varía de un pozo de explosión al siguiente.

EL RETARDO DE TIEMPO ENTRE EL IMPULSO DIRECTO Y EL FANTASMA ES:

τ =

(

)

2 ∆ − t V 1

Donde: ∆ = Profundidad del hoyo t = Espesor de la capa meteorizada

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7. Fuentes y receptores usados en sísmica por reflexión  •

Receptores Geófonos

Es un sensor que nos proporciona información sobre el movimiento del suelo, Los geófonos son transductores de desplazamiento, velocidad o aceleración que convierten el movimiento del suelo en una señal eléctrica. Casi todos los geófonos empleados para la prospección sísmica en la superficie terrestre son del tipo electromagnético.

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Geófono Existen Varios tipos de Geófono entre ellos tenemos:  Electromagnético:

Consiste simplemente en una bobina que se mueve en un

campo magnético suspendida de un sistema de resortes  Capacitivos:

Estos traductores proporcionan una señal proporcional al

desplazamiento de la masa 

Piezoeléctricos: son traductores de aceleración. En este tipo de geófonos la masa del sistema descansa sobre un conjunto de placas hechas de algún material piezoeléctrico sensible a la presión tal como el cuarzo o la turmalina. Una aceleración del suelo hacia arriba aumentara el peso aparente de la masa y en consecuencia subirá la presión que actúa en los cristales piezoeléctricos. Una aceleración del suelo hacia abajo disminuirá el peso aparente de la masa y en consecuencia la presión ejercida sobre las placas. La variación de la presión induce variaciones de voltaje entre los extremos de la placa.

•

Hidrófonos

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Es un Detector de presión; Un detector sensible a las variaciones en la presión, en oposición a un geófono el cual es sensible al movimiento: se usa cuando el detector puede ser colocado a unos cuantos pies de profundidad en el agua en un trabajo marino ó de pantano, ó como sismómetro de pozo. La respuesta de frecuencia de los hidrófonos depende de su profundidad bajo la superficie debido a un patrón de onda sujeto a la condición de límite de que la presión sea cero en la superficie y un máximo a un cuarto de longitud de onda.

Algunos Hidrófonos •

Sismógrafos

Es un dispositivo de medición y registro de las ondas sísmicas provocadas por el movimiento (terremoto o explosión) en la corteza terrestre. Las fluctuaciones se registran con la ayuda del escritor elemento sobre un tambor rotatorio. Algunos son capaces de captar la actividad sísmica sismógrafo a una distancia de miles de kilómetros. El principio de sus acciones de la siguiente manera: peso pesado en el limbo que se fija, incluso si se está expuesto anclaje vibraciones. El Sismógrafo es un péndulo con una grabadora, que registra en la cinta de la diferencia entre las oscilaciones del péndulo y la inercia de su masa. Un sismograma es un registro del movimiento del suelo llevado a cabo por un sismógrafo. La energía medida en un sismograma puede resultar de fuentes 33


naturales como son los sismos, ó de fuentes artificiales como son los explosivos (sismos inducidos).

(a) Sismógrafo vertical

(b) Sismógrafo Horizontal





Fuentes



Tipos de fuentes: existen gran variedad de fuentes generadoras de energía en el rango de frecuencia sísmicas, entres estas podemos mencionar las impulsivas la cual genera la energía en forma de impulso, las fuentes de

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señales codificadas, la cual produce una señal larga en tiempo como un mensaje codificado. •

Vibroseis

Una de las fuente sísmica de la energía, por ejemplo Dinamita/Tovex, especializado escopeta de aire comprimido o vibradores, sabido comúnmente por su nombre de la marca registrada vibraseis. Los vibradores son los carros grandes que sacuden un cojín que vibra a través de una banda de frecuencia sabida. Observando el tiempo que toma para que una reflexión llegue un receptor, él es posible estimar la profundidad de la característica que generó la reflexión. De esta manera, la sismología de la reflexión es similar a sonar y echolocation. Aplicando la caída de un pesado cuerpo (conocido como el método de vibroseis), con lo cual se logra generar ondas del tipo P y SV. Esta técnica de campo por vibroseis, la cual resulta ser óptima pero el levantamiento y mapeo por reflexión, resulta ser el peor método posible mente, para el registro del tiempo de llegada del primer impulso, el cual, resulta de primordial importancia para el estudio de la capa meteorizada o de baja velocidad, por refracción. Por aplicación de una explosión en una área confinada. Con este método se genera ondas tipo P y SV .realizadas en un Con explosiones hoyo, es posible generar ondas P con una gran amplitud cerca de la fuente; esta onda p es reflejada en la superficie como onda SV. Para el caso en que queramos generar ondas del tipo SH, procedemos de la s se la siguiente manera: Golpeando con un martillo un taco de metal empotrado en el suelo, es posible generar 2 6tipos de onda; una onda P en dirección del golpe, y una onda SH vibrante la que es propagada además en el terreno

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Vibroseis

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MÉTODO DE REFLEXIÓN SÍSMICA •

Explosivos

El uso de explosivos en la etapa de exploración es más común que otros métodos. Este método usa pequeñas cantidades de explosivos para crear tremores de tierra. Es necesario perforar huecos pequeños (12 metros) para instalar estos explosivos. Además, muchos geófonos tienen que ser instalados alrededor de los explosivos. De esta manera, estos geófonos pueden grabar las ondas de sonidos. Este método de usar explosivos es muy común en lugares inaccesibles. Ese método ha sido usado en la selva Amazónica por todas las compañías petroleras

8. Velocidades sísmicas La velocidad sísmica es una cantidad definida como la rapidez de propagación de una onda sísmica. Su importancia radica en que es el parámetro que nos permite convertir las observaciones de tiempo y amplitud a profundidades y parámetros físicos. Desde el punto de vista practico, la herramienta mas útil para medir las velocidades en las rocas del subsuelo es el perfil sónico.

Otra manera de conocer la velocidad intrínseca en las ocas es en el laboratorio, para ello es necesario contar con núcleos (rocas) y un equipo sofisticado de transductores, amplificadores y osciloscopios. La idea es propagar un pulso, tanto p como s a través de un núcleo y calcular la velocidad dividiendo la longitud de este por el tiempo de transito grabado. El objetivo fundamental del análisis de velocidades de la fase de procesamiento de datos sísmicos, es el de definir las reflexiones primarias, las cuales se encuentran inmersas dentro del ruido sísmico y reflexiones múltiples.

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Conclusiones Actualmente existe un nuevo factor que se debe tomar en cuenta para la realización de los levantamientos sísmicos terrestres, que es el impacto ambiental; para los cuales existen normativas en cuanto al uso de equipos de limpieza, perforación y detonación.

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Uno de los componentes más importantes en resaltar es el extenso material de estudio que hace un levantamiento sísmico, acotando que el método de reflexión llega a grandes profundidades y aunque costoso, es muy preciso. Resulta claro que dependiendo de la zona a prospectar y de los fines que tenga el proyecto, los levantamientos sísmicos varían y con ello se hace un estudio de los equipos a utilizar, metodología de campo, adquisición y procesamiento de los datos obtenidos. Evidentemente, en la práctica presentada se desarrollaron los puntos de interés con precisión y a su vez sirvió para ayudarnos a obtener conocimientos de aspectos importantes para la sísmica de reflexión, en donde salen a relucir varios puntos que ayudan a definir de manera concreta y eficaz los métodos de reflexión, aportándonos información que determinan la capacidad de esta prospección y las diversas relaciones que pueda tener con otra rama de la geofísica. Los parámetros con los que se debe hacer la adquisición de los datos sísmicos, así como el tipo de tecnología a usar, es el resultado de un cuidadoso análisis del tipo de problema a resolver y los datos que permitan un mejor entendimiento del subsuelo. Por último, cabe anotar que aunque la información sísmica es la herramienta geofísica más sofisticada y por tanto la más costosa, no es la última ni la mejor solución sino que es necesario integrar la mayor cantidad de tecnologías para obtener la respuesta más robusta en el entendimiento del subsuelo.

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Reflexion Sismica 3 (1)

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