Tesis Adquisición Y Procesamiento De Datos Geofísicos 3z6a21

UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR INGENIERÍA GEOFÍSICA

ADQUISICIÓN Y PROCESAMIENTO DE DATOS GEOFÍSICOS PROYECTO SAN CRISTOBAL 05G-3D

Por Br. Adriana Magdalena Justiniano Cisneros

INFORME FINAL DE CURSOS EN COOPERACIÓN Presentado Ante la Ilustre Universidad Simón Bolívar Como Requisito Parcial Para Optar al Título de Ingeniero Geofísico

Sartenejas, Octubre 2007

UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR INGENIERÍA GEOFÍSICA

ADQUISICIÓN Y PROCESAMIENTO DE DATOS GEOFÍSICOS PROYECTO SAN CRISTOBAL 05G-3D

Por Br. Adriana Magdalena Justiniano Cisneros INFORME FINAL DE CURSOS EN COOPERACIÓN Presentado ante la Ilustre Universidad Simón Bolívar Como Requisito Parcial Para Optar al Título de Ingeniero Geofísico Realizado con la asesoría de: Tutor Académico: Dra. Milagrosa Aldana Tutor Industrial: Lic. Raúl Torres (Empresa SUELOPETROL S.A.C.A.) Sartenejas, Octubre 2007

Este trabajo ha sido aprobado en nombre de la Universidad Simón Bolívar por el siguiente jurado calificador:

Dr. Carlos Izarra Jurado

Dra. Milagrosa Aldana Tutora Académica

Lic. Raúl Torres Tutor Industrial

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ADQUISICIÓN Y PROCESAMIENTO DE DATOS GEOFÍSICOS PROYECTO SAN CRISTOBAL 05G-3D Por Adriana Magdalena Justiniano Cisneros

RESUMEN En el presente informe se describen las fases de adquisición y procesamiento de datos geofísicos; llevadas a cabo durante la pasantía larga en la empresa SUELOPETROL S.A.C.A., dentro del PROYECTO SAN CRISTÓBAL 05G-3D ubicado en el Estado Anzoátegui. Los métodos geofísicos empleados fueron: Sísmica de reflexión, sísmica de refracción, gravimetría y sondeos eléctricos verticales (S.E.V.). El proyecto consistió de un levantamiento sísmico 3D ortogonal de aprox. 400Km2 y 26 swaths. La distancia entre fuentes era igual a la de receptores (60m.), y la separación entre líneas fuentes era igual a la de líneas receptoras (300m.). La fuente de energía utilizada fue 1kg. de dinamita biodegradable a 10m. de profundidad. Se utilizó un tendido full-spread, roll-on y roll-off de 600 canales (patch de 6 canales, salvo de 15 puntos de tiro, cobertura nominal de 30). Se grabaron los datos en formato SEG-D demultiplexado, con un intervalo de muestreo de 2ms. y una longitud de registro de 6s. Se procesaron los primeros 4 swaths (área de aprox. 60km2 en la zona norte del proyecto) con el programa PROMAX3.3, siguiendo una secuencia de procesamiento convencional. Se empleó un filtro llamado GXT_SWDNOISE y un filtro pasabanda de frecuencias (8-16-125-250)Hz para atenuar el Ground Roll. Se aplicó deconvolución predictiva (longitud de operador=200ms, gap=16ms y pre-blanqueo=0,1) para mejorar la resolución temporal. Los análisis de velocidad se hicieron por el método de semblanza. Se obtuvieron imágenes del subsuelo que mostraban reflectores relativamente planos hasta alrededor de 1300ms. con velocidades entre 1800m/s y 2500m/s aprox. Los puntos donde se adquirieron datos de gravimetría, refracción sísmica y S.E.V. se encontraban en las intersecciones entre las líneas receptoras (sentido este-oeste) y las líneas de tiro (sentido norte-sur). Para las refracciones se utilizó un tendido de 325m. con 48 geófonos no distribuidos uniformemente, y tres fuentes que consistían de 300gr. de explosivo a 1,5m. de profundidad. Se procesaron 144 refracciones en el área de 60km2 con el programa SEISIMAGE3.1, obteniéndose espesores de la capa meteorizada de 28m. a 4m. con velocidades entre 740 m/s y 380m/s aprox. La capa infrayacente poseía una velocidad de alrededor de 1680m/s. Se procesaron 166 medidas gravimétricas en la misma zona, generándose así mapas de anomalías de Bouguer luego de aplicar las correcciones gravimétricas a los datos. El mapa de anomalía de Bouguer muestra como el basamento de la cuenca buza levemente hacia el noreste, concordando con la inclinación que presenta la Subcuenca de Maturín. En los S.E.V. se empleó un arreglo Wenner-Schlumberger, con 60 electrodos separados entre si 10m. El tendido poseía una longitud de 590m.

iii

DEDICATORIA A mi papá Tony. Durante toda mi vida has sido guía, apoyo y motivación en todo lo que he hecho, y aunque ya no estés físicamente, lo seguirás siendo. Espero que donde estés te sientas orgulloso de mí. Te amo mucho papá. A mi mamá Adriana. iro tu fuerza y valor en los momentos más difíciles. Siempre has estado conmigo. Te amo mucho mamá. A mi hermana Alejandra. Eres una de las personas más sinceras que conozco. Gracias por eso. Te quiero mucho hermanita. A mis abuelos Graciela y Julio. Siempre han estado pendientes de mí. Gracias por su dulzura. Los quiero mucho abuelitos. A mis tíos Carlos, Glenda y Cesar. Son personas irables que forman parte de mi vida. Gracias por nunca dejarnos solas. Los quiero muchísimo. A mis mejores amigas Eliana, Alba y Eumarí. Ustedes son mis hermanas. Gracias por todas las locuras, las sonrisas, las palabras de aliento y por siempre estar allí. Son únicas y se que siempre nos vamos a apoyar. Las adoro. A mi mejor amigo Alejandro. Durante estos años te convertiste en eso, mi mejor amigo. Gracias por escucharme, apoyarme y ser cómplice de todo lo que se me ocurría hacer. La universidad no hubiese sido tan divertida sin ti. A mi novio Jorge. Las experiencias contigo a lo largo de estos años me han hecho crecer como persona y a darme cuanta de que quiero para mi vida. Gracias por la libertad que siempre me has dado. Te amo ahora y espero que siempre. A mis amigas del colegio Andreina, Karla, Virginia, Ángela, Karina y Michelle. Siempre las recuerdo. Las quiero muchísimo. A mis amigos de la USB Elizabeth, María, Mariana, Jenny, Isabel, Daniel, Jahon, Juancho, Federico, Carlos y Felipe. Pasé mis primeros años de universidad con ellos. A todos mis amigos y compañeros de Geofísica USB, desde la cohorte 99 a la 03. Gracias a cada uno de ellos por todos los momentos vividos. Me llevo en la memoria las clases, las exposiciones, los trabajos, los exámenes, las fiestas, las salidas a la playa y las reuniones. Finalmente, este trabajo de grado lo dedico a todas las personas que en algún momento influyeron en mi vida durante mis años de estudio en la Universidad Simón Bolívar. iv

AGRADECIMIENTOS Principalmente a la Universidad Simón Bolívar (USB). Gracias por proporcionarme las herramientas necesarias para poder formarme académicamente como ingeniero geofísico. A los profesores de la USB por todos sus conocimientos durante estos seis años. A la empresa Suelopetrol S.A.C.A por darme la oportunidad de realizar la pasantía larga en uno de sus proyectos. Por permitirme hacer uso de sus instalaciones tanto en el interior del país (campamento El Manguito, Estado Anzoátegui), como en Caracas (Centro de Procesamiento Sísmico GX_Technology). A la Profesora Milagrosa Aldana por acceder a ser mi tutora académica, y ayudarme en todo lo necesario con respecto al enfoque de la pasantía larga y la elaboración del informe final. Al Licenciado Raúl Torres por acceder a ser mi tutor industrial y facilitarme la estadía dentro del campamento y dentro del Centro de Procesamiento Sísmico. Así como por permitirme utilizar los datos geofísicos adquiridos en campo durante el Proyecto San Cristóbal 05G-3D. A los Ingenieros Melwin Gómez, Janckarlos Reyes y Javier Díaz (Departamento de Métodos Potenciales del campamento) por su apoyo y ayuda en la adquisición y procesamiento de los datos de refracción sísmica, gravimetría y sondeos eléctricos verticales. Gracias por proporcionarme los programas y manuales necesarios para poder llevar a cabo el procesamiento de los datos. También gracias por su recibimiento y compañía en el campamento. Al Ingeniero Vicente Oropeza por apoyarme y ayudarme durante mi estadía dentro del campamento. Por enseñarme todo lo referente a un levantamiento sísmico 3D en la práctica. Al Ingeniero Kenny Rondón por ayudarme y supervisarme en el procesamiento de los datos de sísmica de reflexión 3D en el centro de procesamiento sísmico GX_Technology. A todo el personal que laboró en el Proyecto San Cristóbal 05G-3D. A las cuadrillas de topografía, perforación, grabación y métodos potenciales. Al personal de seguridad, higiene y ambiente. A las personas que laboraban en taller de cables y al personal de istración. A todo el personal que trabaja en el centro de procesamiento sísmico GX_Technology (Hernando, Marlin, Alejandro, Harol, Carolina, Linauris, Juan Carlos, José y Escarlet) por hacer más amena mi estadía durante ese tiempo. Finalmente, gracias a todas las personas que de alguna manera participaron en el desarrollo de esta pasantía larga. v

ÍNDICE GENERAL RESUMEN…………………………………………………………………………………..

iii

DEDICATORIA…………………………………………………………………………….

iv

AGRADECIMIENTOS…………………………………………………………………….

v

ÍNDICE DE FIGURAS…………………………………………………………………......

viii

ÍNDICE DE TABLAS………………………………………………………………………

xiii

CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN…………………………………………………………

1

CAPÍTULO II. UBICACIÓN Y GEOLOGÍA DEL ÁREA DE ESTUDIO…………….

8

2.1 Ubicación Geográfica del Área de Estudio………………………………………………

8

2.2 Geología Regional.……………………………………………………………………….

9

2.3 Geología Local…………………………………………………………………………...

12

CAPÍTULO III. ADQUISICIÓN Y PROCESAMIENTO DE DATOS DE SÍSMICA DE REFLEXIÓN 3D………………………………………………………………………..

18

3.1 Marco Teórico……………………………………………………………………………

18

3.1.1 Sísmica de Reflexión…………………………………………………………...

18

3.1.2 Levantamiento Sísmico 3D Ortogonal…………………………………………

20

3.1.3 Periodo de Muestreo de una Señal Digital……………………………………..

24

3.1.4 Etapas Dentro de un Procesamiento Sísmico Convencional…………………...

25

3.2 Adquisición Sísmica 3D Proyecto San Cristóbal 05G-3D…….…………………............

34

3.2.1 Fase de Topografía……………………………………………………………..

39

3.2.2 Fase de Perforación…………………………………………………………….

47

3.2.3 Fase de Grabación……………………………………………………………...

48

vi

3.2.4 Procesamiento Convencional en Campo………………………………….........

60

3.3 Procesamiento Sísmico y Resultados……………………………………………….........

62

CAPÍTULO IV. ADQUISICIÓN Y PROCESAMIENTO DE DATOS DE SÍSMICA DE REFRACCIÓN…………………………………………………………………………

105

4.1 Marco Teórico……………………………………………………………………………

105

4.1.1 Sísmica de Refracción………………………………………………………….

105

4.1.2 Refracción Crítica………………………………………………………...........

106

4.1.3 Velocidades y Espesores……………………………………………………….

108

4.2 Adquisición de Datos de Sísmica de Refracción…………………………………...........

111

4.3 Procesamiento de Datos de Sísmica de Refracción y Resultados………………..............

117

CAPÍTULO

V.

ADQUISICIÓN

Y

PROCESAMIENTO

DE

DATOS

GRAVIMÉTRICOS………………………………………………………………………... 128 5.1 Marco Teórico……………………………………………………………………………

128

5.1.1 Ley de Gravitación Universal………………………………………………….

128

5.1.2 Correcciones Gravimétricas……………………………………………………

129

5.1.3 Anomalías Gravimétricas………………………………………………………

134

5.2 Adquisición de Datos Gravimétricos…………………………………………………….

135

5.3 Procesamiento de Datos Gravimétricos y Resultados…………………………………… 143 CAPÍTULO VI. ADQUISICIÓN DE SONDEOS ELÉCTRICOS VERTICALES……. 153 6.1 Marco Teórico……………………………………………………………………………

153

6.2 Adquisición de Sondeos Eléctricos Verticales……………………………………........... 155 CAPÍTULO VII. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES……………………….

163

CAPÍTULO VIII. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS……………………………….

165

vii

ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1.1: Estructura de la Empresa SUELOPETROL S.A.C.A.…………………………...

3

Figura 2.1: Ubicación Geográfica del Proyecto San Cristóbal 05G-3D……………………..

8

Figura 2.2: Polígono Irregular que Comprendía el Proyecto San Cristóbal 05G-3D………..

9

Figura 2.3: Ubicación de la Cuenca Oriental de Venezuela…………………………………

10

Figura 2.4: Columna Estratigráfica de la Cuenca Oriental de Venezuela……………………

13

Figura 2.5: Perfil Este-Oeste Dentro de la Subcuenca de Maturín…………………………..

16

Figura 3.1: Reflexión de una Onda Longitudinal Plana en una Interfase……………………

19

Figura 3.2: Esquema del Proceso de Adquisición de Datos de Sísmica de Reflexión……….

20

Figura 3.3: Parámetros Dentro de un Estudio Sísmico 3D Ortogonal……………………….

21

Figura 3.4: Método CMP (Common Midpoint)………………………………………………

22

Figura 3.5: Parámetros Caja, Bin, Cobertura y Máximo Offset Mínimo…………………….

23

Figura 3.6: Señal Digitalizada y Diferentes Periodos de Muestreo………………………….

25

Figura 3.7: Divergencia Esférica……………………………………………………………..

27

Figura 3.8 Estáticas de Elevación……………………………………………………………

27

Figura 3.9: Filtros Pasabanda (a), Paso-Alto (b) y Paso-Bajo (c)……………………………

28

Figura 3.10: Modelo Convolucional de la Traza Sísmica……………………………………

29

Figura 3.11: Análisis de Velocidad por Semblanza………………………………………….

32

Figura 3.12: Corrección NMO……………………………………………………………….

33

Figura 3.13: Efecto de Stretching al Corregir por NMO y Aplicado de Mute……………….

33

Figura 3.14: Alineamiento de Trazas Luego de Aplicar Corrección NMO………………….

34

Figura 3.15: Ubicación de las Líneas de Tiro y Líneas Receptoras Dentro del Proyecto……

35

Figura 3.16: Patrón de Perforación Dentro del Proyecto.……………………………………

36

Figura 3.17: Taco de Dinamita y Fulminante………………………………………………..

36

Figura 3.18: Arreglo de Geófonos Dentro del Proyecto……………………………………..

36

Figura 3.19: Diagrama de la Línea Experimental……………………………………………

37

Figura 3.20: Espectros de Frecuencias Para Arreglos de Geófonos Lineal y Circular………

38

Figura 3.21: Esquema de los Procesos Medulares y de Apoyo……………………………..

39

Figura 3.22: Red Geodésica del Proyecto……………………………………………………

40

viii

Figura 3.23: Método Convencional Empleado en Campo Para Medir Coordenadas..............

42

Figura 3.24: Equipo GPS Empleado en Campo Para Medir Coordenadas…………………..

43

Figura 3.25: Enumeración de Estaciones en Líneas Receptoras y de Tiro…………………..

43

Figura 3.26: Puntos de Tiro Desplazados en Offset con Respecto a las Líneas de Tiro……..

45

Figura 3.27: Puntos de Tiro Desplazados en Offset con Respecto a las Líneas Receptoras…

45

Figura 3.28: Desplazamiento en Offset en “L”………………………………………………

46

Figura 3.29: Nomenclatura de Estacones en Offset para Puntos de Tiro…………………….

46

Figura 3.30: Equipos Portátil, Cabria y Tractor Utilizados en la Perforación de los Pozos…

47

Figura 3.31: Taqueo de un Pozo……………………………………………………………...

48

Figura 3.32: Grabación por Ventanas………………………………………………………..

49

Figura 3.33: Template del Proyecto………………………………………………………….

50

Figura 3.34: Mapa del Levantamiento Sísmico 3D Ortogonal del Proyecto (Zona Noroeste)

50

Figura 3.35: Mapa de Cobertura con Coordenadas de Líneas Pre-plot……………………...

51

Figura 3.36: Mapas de Cobertura de Proyectos Solapados…………………………………..

52

Figura 3.37: Esquema de Unidades Conectadas Para la Grabación………………………….

53

Figura 3.38: Unidad de Adquisición de Línea LAUL408…………………………………….

53

Figura 3.39: Unidad Digitalizadora de Campo FDU………………………………………...

53

Figura 3.40: Unidad de Adquisición de Línea de Cruce LAUX y Extensión Transversa TFOI.........................................................................................................................................

54

Figura 3.41: Unidades de Campo Empleadas en la Fase de Grabación……………………...

54

Figura 3.42: Camión de Casa Blanca y Partes del Sistema SERCEL……………..…………

56

Figura 3.43: Blasters con los que se Detonan las Cargas en Campo………………………...

57

Figura 3.44: Ruido Aleatorio Dentro de las Líneas Receptoras……………………………...

58

Figura 3.45: Control de Calidad de Datos Sísmicos Dentro de Casa Blanca………………...

59

Figura 3.46: Monitor de un Disparo y Hoja de Reporte QC Casa Blanca…………………...

59

Figura 3.47: Estación de Trabajo para Procesar Datos Sísmicos en Campo…………………

60

Figura 3.48: Área Donde se Encuentran los Cuatro Swaths Procesados………………….....

62

Figura 3.49: Flujos Guardados Dentro de Promax…………………………………………..

63

Figura 3.50: Secuencia de Procesamiento Principal…………………………………………

64

Figura 3.51: Despliegue del Disparo Crudo 3210 del Swath 04……………………………..

65

Figura 3.52: Carga de Archivo RPS en Promax……………………………………………..

66

ix

Figura 3.53: Carga de Archivo SPS en Promax……………………………………………...

66

Figura 3.54: Carga de Archivo XPS en Promax……………………………………………..

67

Figura 3.55: Mapa de Ubicación de Estaciones Fuentes. Swaths 01 al 04………………......

68

Figura 3.56: Mapa de Ubicación de Estaciones Receptoras. Swaths 01 al 04……………….

69

Figura 3.57: Mapa de Ubicación de Estaciones Fuentes y Receptoras. Swaths 01 al 04…….

70

Figura 3.58: Mapa de Cobertura. Swaths 01 al 04…………………………………………...

71

Figura 3.59: 131 Inlines y 581 Crosslines Dentro del Área (Swaths 01 al 04)………………

71

Figura 3.60: Carga de Geometría del Disparo 3210 del Swath 04…………………………...

72

Figura 3.61: Corrección por Pérdidas de Amplitudes. Constante de Potencia 2…………….

74

Figura 3.62: Corrección por Pérdidas de Amplitudes. Constante de Potencia 1…………….

75

Figura 3.63: Corrección por Pérdidas de Amplitudes. Constante de Potencia 0.75…………

76

Figura 3.64: Corrección por Pérdidas de Amplitudes. Constante de Potencia 0.5…………..

77

Figura 3.65: Ventana Dentro del Cono de Ruido y Espectro de Amplitud…………………..

78

Figura 3.66: Ventana Dentro del Área de Reflexiones y Espectro de amplitud……………..

78

Figura 3.67: Aplicación del Filtro GXT _SWDNOISE. (Disparo 3210)…………………….

80

Figura 3.68: Primer Análisis de Velocidad por Semblanza en un CDP……………………...

81

Figura 3.69: Flujo Creado en Promax Para Generar un Apilado…………………………….

82

Figura 3.70: Apilado de CDP Gathers Sin Ningún Filtro Aplicado (Inline 100)……………

83

Figura 3.71: Apilado de CDP Gathers Filtrados con GXT_ SWDNOISE (Inline 100)……..

84

Figura 3.72: Apilado de CDP Gathers Sin Ningún Filtro Aplicado (Crossline 450)………..

85

Figura 3.73: Apilado de CDP Gathers Filtrados con GXT_ SWDNOISE (Crossline 450)…

86

Figura 3.74: Aplicación de Filtros GXT_ SWDNOISE y Pasabanda (Disparo 3210)………

87

Figura 3.75: Apilado de CDPs Filtrados con GXT_ SWDNOISE y Pasabanda…………….

88

Figura 3.76: Apilado de CDPs Filtrados con GXT_ SWDNOISE y Pasabanda…………….

89

Figura 3.77: Ventana de Aplicación para la Autocorrelación y la Deconvolución…………..

90

Figura 3.78: Autocorrelograma del Disparo Filtrado 1277…………………………………..

91

Figura 3.79: Aplicación de Deconvolución Spiking al Disparo Filtrado 3210………………

92

Figura 3.80: Aplicación de Deconvolución Predictiva a Disparo Filtrado 3210…………….

93

Figura 3.81: Segundo Análisis de Velocidad por Semblanza en un CDP……………………

94

Figura 3.82: Apilado de CDP Gathers con Deconvolución Predictiva (Inline 100)…………

95

Figura 3.83: Apilado de CDP Gathers con Deconvolución Predictiva (Crossline 450)……..

96

x

Figura 3.84: Acercamiento hasta 3000 ms. (Inline 100)……………………………………..

97

Figura 3.85: Acercamiento hasta 3000 ms. (Crossline 450)…………………………………

98

Figura 3.86: Apilado con Corrección de Amplitud Consistente con Superficie. (Inline 100).

99

Figura 3.87: Apilado con Corrección de Amplitud Consistente con Superficie. (Crossline 450).

100

Figura 3.88: Apilado con Primer Pase de Estáticas Residuales. (Inline 100)……………......

101

Figura 3.89: Apilado con Primer Pase de Estáticas Residuales. (Crossline 450)……………

102

Figura 3.90: Apilado con Segundo Pase de Estáticas Residuales. (Inline 100)……………...

103

Figura 3.91: Apilado con Segundo Pase de Estáticas Residuales. (Crossline 450)………….

104

Figura 4.1: Refracción de una Onda Longitudinal Plana…………………………………….

106

Figura 4.2: Mecanismo de Transmisión de Ondas Refractadas en un Medio con Dos Capas. 107 Figura 4.3: Curva Tiempo-Distancia para un Modelo de Dos Capas Planas………………...

108

Figura 4.4: Curvas Tiempo-Distancias con Dos Fuentes en Direcciones Opuestas…………

110

Figura 4.5: Trazado de Rayos, Registro Esquemático y Curva Tiempo-Distancia………….. 110 Figura 4.6: Mapa de Ubicación de Puntos de Refracción Sísmica Dentro del Proyecto…….

111

Figura 4.7: Equipo Empleado en la Adquisición de Datos de Sísmica de Refracción………

112

Figura 4.8: Arreglo de Geófonos en la Adquisición de las Refracciones……………………

112

Figura 4.9: Operaciones en Campo para Adquirir Refracciones Sísmicas…………………..

115

Figura 4.10: Manejo de la Cámara de Refracción y Contra-perfil Impreso en Campo……...

116

Figura 4.11: Hoja de Registro Utilizada en Campo para las Refracciones Sísmicas………..

116

Figura 4.12: Mapa de Ubicación de Puntos de Refracción Utilizados en el Procesamiento...

117

Figura 4.13: Selección de Primeras Llegadas de Ondas Directas y Refractadas……………

118

Figura 4.14: Selección de Primeras Llegadas (Perfil, Punto 5)………………………….......

119

Figura 4.15: Selección de Primeras Llegadas (Centro del Tendido, Punto 5)……………….

120

Figura 4.16: Selección de Primeras Llegadas (Contra-Perfil, Punto 5)……………………...

121

Figura 4.17: Dromocrónica Construida en el Programa Plotrefa (Punto 5)…………………

122

Figura 4.18: Histograma de Velocidades para la Capa Meteorizada………………………...

123

Figura 4.19: Histograma de Velocidades para la Capa Infrayacente a la Capa Meteorizada..

123

Figura 4.20: Histogramas de Velocidades Promedios en las Capas Meteoriza e Infrayacente 124 Figura 4.21: Mapa de Contornos de Velocidades Promedios en la Capa Meteorizada……...

124

Figura 4.22: Mapa de Contornos de Velocidades Promedios en la Capa Infrayacente……..

125

Figura 4.23: Mapa de Contornos de Espesores Promedios de la Capa Meteorizada………..

126

xi

Figura 4.24: Mapa 3D de la Elevación de la Base de la Capa Meteorizada…………………

127

Figura 5.1: Diferencias Entre el Geoide y el Esferoide……………………………………… 130 Figura 5.2: Corrección de Aire Libre………………………………………………………...

131

Figura 5.3: Corrección de Bouguer…………………………………………………………..

132

Figura 5.4: Corrección Topográfica………………………………………………………….

132

Figura 5.5: Retícula de Hammer……………………………………………………………..

133

Figura 5.6: Mapa de Ubicación de Estaciones Gravimétricas Ordinarias …………………... 136 Figura 5.7: Gravímetro SCINTREX Modelo CG-5 Utilizado en el Proyecto………………... 136 Figura 5.8: Prueba de Calibración Vertical…………………………………………………..

137

Figura 5.9: Deriva Instrumental del Gravímetro SCINTREX CG-5………………………..... 138 Figura 5.10: BenchMarck (BM) Ubicado en el Aeropuerto Nacional de Anaco…………….

139

Figura 5.11: Manipulación del Gravímetro en Campo………………………………………

140

Figura 5.12: Corrección Topográfica Automática Realizada por el Gravímetro…………….

141

Figura 5.13: Nivelación del Gravímetro Antes de Realizar las Mediciones…………………

142

Figura 5.14: Despliegue de las Lecturas Gravimétricas por Estación……………………….. 142 Figura 5.15: Hoja de Registro de Campo Utilizada en Adquisición de Datos Gravimétricos.

143

Figura 5.16: Ubicación de las Estaciones Gravimétricas Utilizadas en el Procesamiento…..

144

Figura 5.17: Mapa de Contornos Topográfico……………………………………………….

148

Figura 5.18: Mapa de Contornos de Anomalías de Aire Libre………………………………

149

Figura 5.19: Mapa de Contornos de Anomalías de Bouguer………………………………...

150

Figura 5.20: Mapa de Anomalía Regional de Bouguer……………………………………… 151 Figura 5.21: Mapa de Contornos de Anomalías Residuales de Bouguer……………………. 152 Figura 6.1: Esquema de un Cuadripolo Para Determinar Resistividades Eléctricas………… 154 Figura 6.2: Arreglo Wenner-Schlumberger………………………………………………….. 154 Figura 6.3: Ubicación de Puntos Donde se Aplicaron S.E.V. y Métodos Magneto-Telúricos

155

Figura 6.4: Equipo Para Realizar S.E.V……………………………………………………... 156 Figura 6.5: Tendido de los Cables y Posición de los Electrodos en la Adquisición de S.E.V. 157 Figura 6.6: Conexión de los Cables al Equipo Syscal Pro SW-72…………………………...

158

Figura 6.7: Manejo del Equipo de S.E.V. Durante la Adquisición…………………………..

158

Figura 6.8: Curva de Resistividad Aparente Dibujada en Campo…………………………...

160

Figura 6.9: Planilla de Registro de S.E.V. Utilizada en Campo……………………………..

161

xii

ÍNDICE DE TABLAS Tabla 2.1: Evolución de la Cuenca Oriental de Venezuela………………………..................

12

Tabla 3.1: Parámetros Dentro de la Red Geodésica Local del Proyecto……………………..

41

Tabla 3.2: Distancias de Seguridad en el Uso de Explosivos………………………………..

44

Tabla 3.3: Parámetro de Adquisición de Datos de Reflexión Sísmica Dentro del Proyecto...

49

Tabla 4.1: Distribución de Distancias Dentro del Tendido de Refracción…………………... 113 Tabla 4.2: Estadísticas de Velocidades y Espesores en los Estudios de Refracción………… 126 Tabla 5.1: Número de Estaciones por Circuito Gravimétrico……………………………….. 144 Tabla 5.2: Procesamiento de Datos Gravimétricos…………………………………………..

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CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN Los hidrocarburos son la fuente de energía no renovable que posee mayor demanda mundial en la actualidad (Menéndez, 2005). A medida que pasa el tiempo, este recurso va disminuyendo en cantidad, y por lo tanto su hallazgo y explotación se hacen cada vez más complicados. Antes de los años setenta, el petróleo era encontrado en grandes proporciones cerca de la superficie terrestre, utilizando sólo la geología del área. Hoy en día, se necesita explorar el subsuelo empleando métodos geofísicos. Estos últimos permiten medir propiedades físicas de las rocas que no pueden ser observadas directamente, utilizando instrumentos apropiados sobre la superficie. Es decir, la geofísica provee herramientas que permiten estudiar la estructura y composición interna de la Tierra. (Dobrin y Savit, 1988). El método geofísico más empleado en la prospección de hidrocarburos es el de reflexión sísmica. Utilizando los tiempos de las ondas reflejadas en las interfases de las formaciones rocosas que poseen diferentes propiedades físicas, se genera una imagen del subsuelo donde se pueden estudiar las distintas capas y estructuras que lo conforman. (Dobrin, 1988). Existen otras técnicas geofísicas que se utilizan en conjunto con la sísmica de reflexión dentro de la exploración de hidrocarburos, como lo son la refracción sísmica y la gravimetría. La sísmica de refracción permite calcular el espesor y las velocidades de las capas meteorizada e infrayacentes, usando los tiempos de las ondas refractadas en la interfase. La prospección gravimétrica permite observar el comportamiento regional de una cuenca, por medio del estudio del contraste de densidades en las rocas. Cualquier método geofísico empleado debe ir acompañado del estudio geológico de la zona de interés, correlacionando así ambos aspectos. (Dobrin, 1988). Los métodos geofísicos, para la exploración de hidrocarburos, son empleados considerablemente en Venezuela (país petrolero). En el oriente de este país se encuentra la importante Faja Petrolífera del Orinoco, la cual posee Formaciones de gran interés como por

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ejemplo Oficina y Merecure; ellas constituyen las principales arenas productoras de hidrocarburos en esa zona. Cabe destacar que dentro de esta área, se han llevado a cabo numerosos proyectos, que consisten en levantamientos geofísicos para el estudio de estas Formaciones. (WEC, 1997). Varios de esos proyectos los ha ejecutado la empresa venezolana SUELOPETROL S.A.C.A., la cual desde el año 1984 ofrece servicios integrales a la industria petrolera. Su misión es explorar y producir hidrocarburos, así como prestar servicios técnicos especializados, utilizando tecnología de punta y con un recurso humano altamente capacitado; todo esto con el fin de garantizar altos estándares de calidad, seguridad, higiene, ambiente, rentabilidad y satisfacción a sus clientes. Su presidente actual es Henrique Rodríguez y sus oficinas están ubicadas en la ciudad de Caracas (Urbanización Altamira) y en los estados Zulia (Sector La Misión) y Monagas (Ciudad Maturín). La figura 1.1 muestra un esquema de la forma en como está estructurada Suelopetrol, ésta posee una junta directiva y los sectores de finanzas y operaciones. (Suelopetrol, 2006). Durante la pasantía larga realizada en la empresa SUELOPETROL S.A.C.A., se participó en el PROYECTO SAN CRISTÓBAL 05G-3D, que se encontraba ubicado dentro de la Faja Petrolífera del Orinoco, específicamente en el Estado Anzoátegui. El proyecto fue realizado en los años 2006-2007 por Suelopetrol, contratada por Petróleos de Venezuela (PDVSA). Éste constituía la segunda fase de otro proyecto llamado San Cristóbal 03G-3D realizado en el período 2004-2005, caracterizado por ser un levantamiento sísmico ortogonal 3D ubicado al norte del proyecto más actual, en los municipios Miranda y Monagas en el estado Anzoátegui y en menor proporción en el Municipio Santa María de Ipire del estado Guárico; tenía una extensión de 147,3 Km2, dentro de la cual se distribuyeron 54 líneas de tiro y 32 líneas receptoras. El resultado final fue la adquisición de 8100 registros de reflexión sísmica y 140 registros de refracción sísmica. (Suelopetrol, 2007).

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Figura 1.1: Estructura de la Empresa SUELOPETROL S.A.C.A. (Tomado de Suelopetrol, 2006).

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El proyecto San Cristóbal 05G-3D fue ejecutado por la cuadrilla SPT-01 de SUELOPETROL S.A.C.A. para PDVSA E&P. Consistió principalmente en un levantamiento sísmico terrestre en tres dimensiones ortogonal, de aproximadamente 400 km2 y que constó de 22390 puntos de tiro. Estaba conformado por 26 swaths sobre 80 líneas receptoras de dirección este-oeste y 67 líneas de tiro en dirección norte-sur. La separación entre fuentes fue de 60 metros al igual que la separación entre receptores. La fuente de energía utilizada fue explosivo biodegradable, donde se colocó un kilogramo por fuente a 10 metros de profundidad. La grabación de los datos sísmicos se hizo por ventanas empleando la combinación de los sistemas SERCEL428XL y SERCEL408XL. Para los registros se empleó una tasa de muestreo de 2 ms. y se grabó hasta seis segundos en formato SEG-D tipo 8058 demultiplexado. Dentro del proyecto también se levantaron aproximadamente cada 600 metros, estaciones ubicadas en las intercepciones de las líneas receptoras con las líneas de tiro, donde se realizaron estudios de sísmica de refracción (400 registros), gravimétricos (1000 registros), magnéticos (1000 registros), magneto-telúricos (500 registros) y de sondeos eléctricos verticales (500 registros). Para adquirir los datos de refracción se empleó un tendido de 325 metros de longitud que constaba de 48 receptores (no distribuidos uniformemente) y tres fuentes ubicadas al principio, en el medio y al final del tendido respectivamente. Se utilizó como fuente 300 gramos de explosivo biodegradable por pozo a 1,5 metros de profundidad. Los datos se grabaron en formato SEG-2 con un intervalo de muestreo de 250 ms. y una longitud de registro de un segundo. Los sondeos eléctricos verticales (S.E.V.) en 1D se hicieron con el fin de estudiar las resistividades de las formaciones someras para estimar los lugares más propicios para la extracción y aprovechamiento de las aguas subterráneas. Se utilizó un arreglo WennerSchlumberger de 60 electrodos separados cada 10 metros. La longitud total del tendido fue de 590 metros.

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El área donde se realizó el proyecto está conformada por terrenos ondulados y quebrados asociados a quebradas. En la parte norte existe una depresión topográfica que alcanza más de 20 metros de profundidad. Hacia la parte central y sur se encuentran terrenos accidentados con presencia de farallones de mediana profundidad, y al sur terrenos semi-ondulados y planos con presencia de sabana. La vegetación es mediana alta y está conformada por sabanas con pastos bajos, y sectores con arbustos de chaparro. En las áreas aledañas a las quebradas se encuentra vegetación montañosa alta y en algunas ocasiones moriches. (Suelopetrol, 2007). El objetivo principal del proyecto fue adquirir información del subsuelo de buena calidad que permitiera identificar, con el mayor detalle, las posibles estructuras geológicas y eventos estratigráficos potencialmente propicios para la acumulación de hidrocarburos, así como su cuantificación volumétrica de reservas, a fin de incrementar las perspectivas de producción petrolera en el

área. Para lograr este objetivo PDVSA diseñó un arreglo fuente-receptor

ajustado a las condiciones prospectivas del subsuelo, conformado por un arreglo rectangular de líneas sísmicas en modalidad 3D como se mencionó anteriormente. (Suelopetrol, 2007). El objetivo principal de la pasantía larga, realizada en el periodo abril-octubre 2007 en la empresa SUELOPETROL S.A.C.A., fue adquirir y procesar datos geofísicos obtenidos por los métodos de sísmica de reflexión, sísmica de refracción, gravimetría y sondeos eléctricos verticales en la zona norte del área donde se llevó a cabo el proyecto San Cristóbal 05G-3D, con el fin de tener un estudio integrado que caracterizara mejor la zona. La pasantía larga consistió en dos etapas; la primera se llevó a cabo en campo durante tres meses, donde se participó en las principales fases del proyecto (topografía, perforación y grabación) para la adquisición de datos de reflexión sísmica 3D. Se tomaron medidas de coordenadas de estaciones fuentes y receptoras haciendo uso del método convencional (Teodolito) y del GPS-RTK durante la primera semana. Se observaron los distintos métodos utilizados para perforar pozos, su taqueo (acople de la fuente al terreno) y la manipulación de explosivos durante la segunda semana. Se plantaron geófonos con su correspondiente arreglo y se hizo control de calidad de los registros dentro de casa blanca durante las tres semanas seguidas. Se participó en el procesamiento en campo de algunos registros, empleando el

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programa FOCUS5.2 durante dos semanas. También se levantaron 84 estaciones gravimétricas (dos semanas), se adquirieron 42 registros de sísmica de refracción (dos semanas) y se hicieron 21 sondeos eléctricos verticales (una semana). La segunda etapa de la pasantía consistió en el procesamiento de los datos geofísicos adquiridos en campo (reflexión sísmica, refracción sísmica y gravimetría). Para ello se tomó el bloque uno que se encontraba en el norte del área del proyecto (figura 3.32), debido a que los swaths en esa zona estaban grabados completos y no por ventanas. El área comprende un rectángulo de alrededor de 15,2 km. de largo por 3,9 km. de ancho, es decir, una zona de aproximadamente 60 km2. Se procesaron cuatro swaths de datos de sísmica de reflexión (3176 registros) con el programa PROMAX3.3 en el centro de procesamiento sísmico GX Technology ubicado en la ciudad de Caracas (Altamira) durante dos meses. Se realizó una secuencia de procesamiento convencional que incluyó esencialmente carga de datos, carga de geometría, corrección por pérdidas de amplitud, análisis espectral, filtro GXT _SWDNOISE, filtro pasabanda (8-16-125-250 Hz), deconvolución predictiva (longitud de operador: 200 ms., distancia predictiva: 16ms., preblanqueo: 0.1%), análisis de velocidad por semblanza, estáticas de elevación, estáticas residuales (dos pases), corrección de amplitud consistente con superficie,

ordenamiento por CDP

(cobertura nominal de 30), corrección NMO, mute (30% de stretching), apilado y AGC (ventana de 1000 ms.). Se generaron secciones apiladas en sentidos inline y crossline que mostraban imágenes del subsuelo con reflectores relativamente planos hasta alrededor de 1300 ms. con velocidades características entre 1800 m/s y 2500 m/s aproximadamente. Fueron procesadas 144 refracciones con el programa SEISIMAGER3.1, donde se seleccionaron primeros quiebres con el fin de construir las dromocrónicas. De estas últimas se obtuvieron las velocidades de las capas meteorizada e infrayacente, calculando así el espesor de la primera. Se generaron mapas de contornos de velocidades y espesores del área con el programa SURFER8, donde se observa que la capa meteorizada presenta espesores que disminuyen desde 28 metros a 4 metros aproximadamente en sentido oeste-este, y velocidades que disminuyen también en ese sentido desde 740 m/s a 380 m/s aproximadamente.

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Con respecto a los datos gravimétricos, fueron procesadas 167 medidas en una hoja de cálculo de Excel. Se aplicaron correcciones por deriva instrumental, mareas, topográfica local, latitud, aire libre y Bouguer (densidad 2,3 gr/cm3). Se calcularon las anomalías de aire libre, Bouguer, Bouguer regional y Bouguer residual. Con esos valores se generaron mapas de contornos de estas anomalías con el programa SURFER8. En el mapa de contornos de anomalías de Bouguer, la gravedad en general disminuye de -20,0 mGal a -15,0 mGal en sentido noreste, indicando que la cuenca profundiza en esa dirección. Esto coincide geológicamente con el hecho de que la subcuenca de Maturín profundiza hacia el noreste (González de Juana, 1980).

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CAPÍTULO II. UBICACIÓN Y GEOLOGÍA DEL ÁREA DE ESTUDIO 2.1 Ubicación Geográfica del Área de Estudio El proyecto San Cristóbal 05G-3D se encontraba ubicado en el Municipio Monagas del Estado Anzoátegui (figura 2.1), a aproximadamente 30 km. al suroeste de la población de Pariaguán. El campamento base estaba dentro del caserío El Manguito, en la esquina noroeste del proyecto. La zona de estudio comprendía un polígono irregular de alrededor de 400 Km2 que abarcaba las poblaciones y comunidades de El Manguito, Aribí, Pariaguán, San Diego, Santa Clara, Zuata, Mapire, Uverito y Santa Cruz del Orinoco. (Suelopetrol, 2007).

SAN CRISTOBAL 05G 3D Figura 2.1: Ubicación Geográfica del Proyecto San Cristóbal 05G-3D. (Tomado de Suelopetrol, 2007).

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En la figura 2.2 se observa el polígono irregular que comprendía el proyecto San Cristóbal 05G-3D. (Suelopetrol, 2007).

Figura 2.2: Polígono Irregular que Comprendía el Proyecto San Cristóbal 05G-3D. (Tomado de Suelopetrol, 2007).

2.2 Geología Regional El proyecto se encontraba dentro de la Cuenca Oriental de Venezuela. Según González de Juana (1980), esta cuenca es una depresión topográfica y estructural de aproximadamente 800 km. de longitud en sentido este-oeste y 200 km. de ancho promedio en sentido norte a sur, ubicada en el área centro-este del país en los estados Guárico, Anzoátegui, Monagas, Delta Amacuro y Sucre (figura 2.3). Está limitada hacia el sur por el Cratón de Guayana donde cursa el río Orinoco, al oeste por el surco de El Baúl y hacia el norte por la Serranía del Interior Central y Oriental. Hacia el este la cuenca continúa por debajo del Golfo de Paria.

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En la figura 2.3 se muestra la ubicación de la Cuenca Oriental de Venezuela. Ésta se divide en la Subcuenca de Guárico al oeste y la Subcuenca de Maturín al este (WEC, 1997). El Proyecto San Cristóbal 05G-3D se encontraba en la zona oeste de la subcuenca de Maturín, dentro de la Faja Petrolífera del Orinoco.

Figura 2.3: Ubicación de la Cuenca Oriental de Venezuela. (Modificado del WEC, 1997).

Actualmente esta depresión es asimétrica, el flanco sur está ligeramente inclinado hacia el norte mientras que el flanco norte presenta mayores buzamientos y está más tectonizado. La cuenta presenta un suave declive hacia el este en general. En las zonas más profundas, el espesor sedimentario terciario es de 6 a 8 km. y puede variar a pocas centenas de metros en los bordes meridional y occidental. En ambos flancos se ha hallado petróleo en condiciones estratigráficas y estructurales distintas, convirtiéndola en la cuenca de mayores recursos petrolíferos de América del Sur, si se tiene en cuenta sus reservas. (González de Juana, 1980). La cuenca ha estado apoyada sobre el borde estable del Cratón de Guayana desde el Paleozoico. El basculamiento de ésta debido a suaves movimientos del borde, hizo que se produjeran transgresiones y regresiones extensas. Existen tres ciclos sedimentarios importantes que ocurrieron durante el Paleozoico Medio-Superior y Superior, Cretácico Medio y Terciario Inferior y por último en el Terciario Superior; luego de períodos principales de orogénesis y

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posterior erosión, donde las superficies peniplanadas fueron transgredidas por agua. (González de Juana, 1980). En el cuadro 2.1 se describen los principales eventos de la evolución de la cuenca Oriental de Venezuela. (González de Juana, 1980).

Períodos

Descripción

DevónicoCarbonífero

Sedimentación de las Formaciones transicionales Carrizal y Hato Viejo hacia el sur de la cuenca en posición discordante sobre complejos ígneo-metamórficos precámbricos.

350 – 250 m.a. Orogénesis Herciniana 250 – 200 m.a. Triásico-Jurásico 220 – 160 m.a.

BarremienseAptiense-Albiense 120 – 115 m.a.

CenomanienseConiaciense 100 – 85 m.a. SantonienseMaestrichtiense 85 – 65 m.a. Orogénesis del Final del Cretácico 80 – 65 m.a. Paleoceno-Eoceno Medio

Retirada general de los mares hacia el norte debido al levantamiento vertical del borde cratónico. Comienzo de un extenso período de erosión. Período de erosión sobre la mayor parte de la cuenca. Actividad volcánica en el Macizo de El Baúl. Transgresión cretácica donde los ambientes son más marino hacia el norte y más continentales hacia el sur. Sedimentación de la Formación Barranquín (calizas y areniscas), luego sedimentación de las Formaciones Borracha y Chimana (calizas y lutitas) en el flanco norte y la Formación El Cantil (intercalaciones de lutitas, arenas y calizas) en el flanco sur. Extensión de las aguas hacia el sur donde se sedimentó la Formación Canoa, predominantemente continental. Ambientes euxínicos en el norte debido a la máxima alza del nivel del mar, sedimentación de la Formación Querecual (roca madre). Hacia el sur se extienden ambientes marino-costeros, sedimentación de la Formación Tigre (calizas fosilíferas). Sedimentación de la Formación San Antonio (lutitas marinas, arenas finas, ftanitas silíceas) al norte. Regresión marcada por la Formación San Juan (areniscas masivas) en el sureste. Metamorfismo regional acompañado de intrusiones ácidas debido a fenómenos tecto-termales. Las masas metamórficas se levantaron como arcos de islas y cordilleras. Extensa cuenca hacia el sur delimitada por las masas metamórficas, muestra sedimentación de plataforma y un surco turbidítico profundo al norte de la actual costa venezolana. Movimiento de las masas metamórficas hacia el sur, ocasionando gran parte de la

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65 – 45 m.a. Eoceno SuperiorOligoceno 45 – 25 m.a.

Mioceno 20 m.a.

Mioceno ± 15 m.a. Plioceno ± 5 m.a.

sedimentación alóctona del surco de Guárico. Hiatos y levantamiento en la parte norte de la cuenca. Sedimentación transgresiva en Guárico de las Formaciones La Pascua (areniscas) y Roblecito (cuerpo lutítico). Hacia el este se encuentran las Formaciones Los Jabillos, Areo y Naricual, reunidas en la Formación Merecure. En el norte de Guárico la sedimentación es predominantemente continental. Existe gradación entre las Formaciones CapiricualQuiamare al norte y la Formación Oficina al sur. El tectonismo compresivo afecta el flanco norte de la cuenca, generando el corrimiento de Pirital. El flanco sur muestra efectos tensionales, indicados por fallas normales. La parte nor-oriental de la cuenca continúa levantándose. Hacia el sur se sedimenta la Formación Freites de ambiente marino somero. Al norte se sedimenta la Formación La Pica. Se sedimentó la Formación Las Piedras de ambiente fluvio-deltaico. Luego se sedimentó la Formación Mesa de ambiente continental.

Tabla 2.1: Evolución de la Cuenca Oriental de Venezuela. (González de Juana, 1980).

2.3 Geología Local El proyecto se encontraba ubicado específicamente en la Subcuenca de Maturín, donde se hallan las formaciones Mesa, Las Piedras, Freites, Oficina, Merecure, Tigre, Canoa, Carrizal y Hato Viejo. En la figura 2.4 se muestra un cuadro de correlación donde se aprecia la sedimentación de estas formaciones durante el tiempo, en los diferentes campos de la Cuenca Oriental de Venezuela. (III L.E.V., 2007).

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Figura 2.4: Columna Estratigráfica de la Cuenca Oriental de Venezuela. (Tomado del III L.E.V., 2007).

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La Formación Mesa es de edad Pleistoceno y suprayace de manera concordante y transicional a la Formación Las Piedras. Es producto de una sedimentación fluvio-deltaica y paludal debido a un extenso delta que avanzaba hacia el este. Consiste mayormente de areniscas de grano grueso y gravas, encontrándose también conglomerados y arcillas. Los sedimentos gradan de gruesos a finos de norte a sur al alejarse de las cadenas montañosas y gradan de finos a gruesos desde la parte central de Monagas al Cratón de Guayana. Su espesor en términos generales disminuye de norte (270 metros) a sur (20 metros) y aumenta de oeste a este. Se han encontrado fósiles de agua dulce, relacionados con arcillas ligníticas y restos de madera silicificada. (III L.E.V., 2007). La Formación Las Piedras se sedimentó entre las épocas Mioceno Tardío y Plioceno concordantemente sobre la Formación Freites en el flaco sur de la cuenca, producto de aguas dulces a salobres. Consiste mayormente de areniscas micáceas, friables, de grano fino y colores gris claro a gris verdoso. También se encuentra interlaminación de lutitas y calizas arenosas duras. Existen fósiles como restos de peces y plantas. En la sección tipo, el espesor es de 1005 metros y hacia los flancos disminuye a la mitad aproximadamente. Las arenas de esta formación son productoras de petróleo pesado en el norte del estado Monagas. (III L.E.V., 2007). La Formación Freites es de edad Mioceno Medio a Mioceno Tardío y suprayace concordantemente a la Formación Oficina. Se observan lutitas físiles, con areniscas en el tope y la base, estas últimas de aproximadamente 100 metros de espesor, que permiten dividir a la formación en tres intervalos. El espesor de la unidad varía de 300 a 700 metros. Los fósiles hallados son moluscos de aguas marinas someras, paleo-ambiente que caracteriza la parte inferior y superior de la formación. En la parte media, las aguas fueron algo más profundas. Es considerada el pico máximo de la segunda transgresión mayor del Mioceno. Las lutitas y arcillas de esta formación son los sellos principales de los reservorios petrolíferos de la Formación Oficina dentro del Área Mayor de Oficina, y su parte inferior la constituyen arenas productoras de hidrocarburos. (III L.E.V., 2007). La Formación Oficina se sedimentó entre las épocas Mioceno Temprano y Medio concordante sobre la Formación Merecure. Presenta mayormente lutitas intercaladas con

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areniscas y limolitas, también posee componentes menores de capas delgadas de lignitos y el material carbonoso es común. En la Faja Petrolífera del Orinoco, la formación se puede dividir en tres unidades: Unidad I (Miembro Morichal del área de Cerro Negro; Formación Oficina Inferior en Zuata), caracterizada por areniscas masivas progradantes e intercalación de lutitas y areniscas transgresivas; Unidad II (Miembro Yabo del área de Cerro Negro; Formación Oficina Media en Zuata), representa una secuencia lutítica con intercalaciones ocasionales de areniscas y limolitas; Unidad III ( Jobo y Pilón del área de Cerro Negro; Formación Oficina Superior de Zuata) es una secuencia predominantemente arenosa. Las areniscas se hacen más abundantes, de mayor espesor y de granos más gruesos hacia la base de la formación. El espesor aumenta desde los bordes de la cuenca hacia su eje: 220 a 275 metros en el área de Temblador, de 600 a más de 1400 metros en el Área Mayor de Oficina, más de 2000 metros en Anaco y unos 1000 metros en Anzoátegui nororiental. La sedimentación se inicio bajo condiciones de aguas dulces o salobres, continuando con ambientes marinos someros, salobres y pantanosos; siendo menos marinos hacia el sur y al oeste. En general, la formación Oficina se depositó en un inmenso complejo fluvio-deltaico, donde son comunes las arenas lenticulares y los rellenos de canales de ríos. Los fósiles encontrados son foraminíferos plantónicos. Las arenas de esta formación conforman los principales yacimientos petrolíferos en la Cuenca Oriental de Venezuela, mientras que las lutitas han sido consideradas como posible roca generadora de hidrocarburos. (III L.E.V., 2007). En la figura 2.5 se observa un perfil este-oeste donde se muestran las arenas productoras de la Formación Oficina, la cual infrayace el sello lutítico de la Formación Freites (Campos Hamaca y Cerro Negro).

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Figura 2.5: Perfil Este-Oeste Dentro de la Subcuenca de Maturín. (Modificado del WEC, 1997).

La Formación Merecure, de edad Oligoceno a Mioceno Temprano, se encuentra por encima del Grupo Temblador en forma discordante. Se compone principalmente de areniscas masivas, duras, conglomeráticas, mal estratificadas, muy lenticulares, de grano fino a grueso, con estratificación cruzada y con distintas porosidades y permeabilidades. Están separadas por intervalos delgados de lutitas carbonáceas y lignitos. En ella se encuentran escasos foraminíferos arenáceos y abundantes restos de plantas. Se sedimentó en aguas dulces a salobre, donde los clásticos basales transgresivos fueron depositados por corrientes fluviales entrelazadas y, en posición más distal, por condiciones deltaicas. Su espesor está alrededor de los 500 metros, adelgazándose hacia el sur hasta acuñarse por debajo de la Formación Oficina, en el límite sur del área mayor de Oficina. La Formación Merecure es una de las principales unidades productoras de hidrocarburos en la Cuenca Oriental de Venezuela, su tope constituye un reflector regional debido al contraste acústico entre las areniscas y la alternancia de arenisca-lutita de la Formación Oficina. (III L.E.V., 2007). La Formación Tigre pertenece al Cretácico (Turoniense? – Maastrichtiense) junto con la Formación Canoa. Ambas conforman el Grupo Temblador. Consiste principalmente de areniscas y limolitas glauconíticas de grano fino irregularmente estratificadas. En la región de Guárico, la formación se divide en tres : Miembro La Cruz (inferior), el cual consta de una intercalación de areniscas lenticulares con lutitas negras; el Miembro Infante (medio), constituido por calizas densas, compactas y fosilíferas; y el Miembro Guavinita (superior),

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compuesto por un intervalo basal lutítico e intercalaciones de areniscas, lutitas, margas, calizas y ftanitas. Los fósiles más comunes son amonites, foraminíferos, restos de peces, braquiópodos y linguloides. Su ambiente de sedimentación es profundo y de tipo talud, con el desarrollo de ambientes de plataforma hacia el sur de la región de Guárico. El espesor hacia la Faja Petrolífera del Orinoco es de aproximadamente 170 metros. Su o inferior es diacrónico y transicional sobre la Formación Canoa. (III L.E.V., 2007). La Formación Canoa pertenece al Grupo Temblador, es de edad Cretácico (Aptiense – Albiense?) y se encuentra discordante sobre la Formación Carrizal. Consiste principalmente de conglomerados de grano fino y areniscas conglomeráticas, limolitas y arcilitas, bajo un ambiente sedimentario continental fluvial de clima árido y topografía plana. Se encuentran algunos restos de plantas y palinomorfos. Su espesor es cercano a los 100 metros. (III L.E.V., 2007). La Formación Carrizal pertenece al Paleozoico (Cámbrico Temprano) y suprayace a la Formación Hato Viejo. Está constituida por una secuencia espesa de arcilitas duras y compactas. Posee algunas capas de limonitas y areniscas fuertemente bioturbadas. Los únicos fósiles hallados en esta formación son acritarcos. Su espesor es de alrededor de 1800 metros. Las estructuras sedimentarias sugieren que estas litologías fueron depositadas bajo condiciones de ambiente marino (nerítico), en aguas someras y condiciones de corriente típicas de llanuras de marea. (III L.E.V., 2007). La Formación Hato Viejo pertenece al Paleozoico (Cámbrico) y suprayace discordantemente a las rocas precámbricas del Escudo de Guayana. Se compone principalmente de areniscas de grano fino a grueso, sedimentadas bajo un ambiente continental fluvial. Sus sedimentos representan el relleno de cuenca de una fase erosiva, contemporánea o subsiguiente a un período de intensa actividad tectónica. Su espesor es de alrededor de 100 metros. (III L.E.V., 2007).

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CAPÍTULO III. ADQUISICIÓN Y PROCESAMIENTO DE DATOS DE SÍSMICA DE REFLEXIÓN 3D 3.1 Marco Teórico

3.1.1 Sísmica de Reflexión En un medio homogéneo las ondas se propagan esféricamente desde una fuente puntual. El principio de Huygens sostiene que en cada punto de un frente de onda se origina un nuevo frente de onda que también se propaga en forma esférica. Si el radio de esas ondas esféricas es suficientemente grande, tal que las mismas pueden ser consideradas como planas, las líneas perpendiculares (rayos) a esos frentes de ondas planas, pueden representar a las ondas de un modo más conveniente que los mismos frentes. (Dobrin, 1975). Se puede aplicar el principio de Huygens al caso de una onda plana longitudinal que incide oblicuamente sobre la superficie que separa dos medios elásticos que tienen velocidades longitudinales Vp1 y Vp2, velocidades transversales Vs1 y Vs2, y densidades ρ1 y ρ2, respectivamente (figura 3.1). Si se considera el frente de onda incidente AB, el punto A se convertirá en el centro de una nueva perturbación, de donde ambas ondas longitudinales y esféricas se propagaran semi-esféricamente en cada medio. Considerando sólo las ondas que regresan al medio superior, se observa que cuando el rayo que pasaba por B llega a la interfase en C, a la distancia x de B, la onda esférica longitudinal procedente de A habrá recorrido también la distancia x, y la onda esférica transversal, una distancia (Vs1/Vp1)x. Dibujando una tangente desde C hasta la primera esfera, se obtiene el frente de onda de la onda longitudinal reflejada, cuyo ángulo de reflexión rp (con la perpendicular a la interfase) es igual ángulo de incidencia i. Esto es así porque las ondas longitudinales incidente y reflejada viajan a la misma velocidad. (Dobrin y Savit, 1988).

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Figura 3.1: Reflexión de un Onda Longitudinal Plana en una Interfase. (Modificado de Dobrin y Savit, 1988).

En el caso de incidencia normal (i = 0), la relación entre la energía reflejada de la onda longitudinal Er y la energía incidente Ei es: Er/Ei = (ρ2Vp2 - ρ1Vp1)2/(ρ2Vp2 + ρ1Vp1)2

3.1

La raíz cuadrada de esta relación, conocida como el coeficiente de reflexión R, da las amplitudes relativas de la onda reflejada y la onda incidente. Esto puede ser expresado de la siguiente forma: R = Ar/Ai = (ρ2Vp2 - ρ1Vp1)/(ρ2Vp2 + ρ1Vp1)

3.2

La cantidad de energía reflejada depende del contraste en el producto de la densidad por la velocidad (impedancia acústica) de los dos medios separados por la superficie. Desde el punto de vista práctico, el coeficiente de reflexión depende principalmente del contraste de velocidades entre los medios, puesto que las variaciones de densidad en las diferentes rocas son por lo general pequeñas. (Dobrin y Savit, 1988). La sísmica de reflexión es utilizada como método geofísico en la exploración y producción de hidrocarburos debido a su gran poder de resolución y penetración. La técnica, en forma general, consiste en generar ondas sísmicas utilizando fuentes de energía tales como

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explosivos, vibradores, etc., y en medir, con equipos de grabación muy sofisticados, el tiempo transcurrido desde la generación de la onda hasta que ésta es recibida por los sensores (geófonos) colocados en la superficie. Tomando los tiempos de llegada, y conociendo las velocidades de propagación, se puede reconstruir las trayectorias de las ondas sísmicas. El tiempo de recorrido depende de las propiedades físicas de las rocas, y de las disposiciones de éstas en el subsuelo. El objetivo es reconstruir la disposición de las rocas en el subsuelo (estructura) y sus características físicas (litología, fluidos, etc.) a partir de la información grabada (tiempos, amplitudes, fases, frecuencias, etc.). En la figura 3.2 se muestra un esquema del proceso de adquisición de datos de sísmica de reflexión. (Regueiro, 1997).

Figura 3.2: Esquema del Proceso de Adquisición de Datos de Sísmica de Reflexión. (Tomado de Regueiro, 1997).

3.1.2 Levantamiento Sísmico 3D Ortogonal Los rasgos geológicos dentro del subsuelo que son de interés en la exploración de hidrocarburos (trampas estructurales y estratigráficas), son tridimensionales al igual que la propagación de ondas dentro del mismo. Es por ello, que la mejor manera de obtener una imagen del subsuelo es realizar un levantamiento 3D para adquirir datos de sísmica de reflexión. En áreas terrestres es común llevar a cabo levantamientos sísmicos 3D ortogonales, donde las líneas receptoras son perpendiculares a las líneas de tiro. (Cordsen et al., 2000). 20

Se debe establecer claramente las razones por las cuales se va a realizar un levantamiento sísmico 3D, pueden ser por motivos exploratorios como definición de estructuras, fallas y estratigrafía, o por razones de explotación como caracterización y monitoreo de reservorios, perforación horizontal, etc. Un estudio sísmico debe ser diseñado de acuerdo a la zona de interés; parámetros como cobertura, tamaño del bin y rangos de offsets (distancias fuente-receptor) necesitan ser relacionados con el objetivo principal. Por ejemplo, las direcciones de los principales rasgos geológicos, tales como canales o fallas, pueden influenciar la dirección de las líneas fuentes y receptoras; objetivos poco profundos requieren de offsets cercanos muy cortos. (Cordsen et al., 2000). En la figura 3.3 se muestra un estudio sísmico 3D ortogonal en planta que ilustra la mayor parte de los parámetros empleados. A lo largo de una línea receptora (receiver line) se encuentran estaciones receptoras (cada una compuesta por un grupo de geófonos o ristra) igualmente espaciadas; esta separación es igual al doble de la dimensión del bin en la dirección inline (paralela a las líneas receptoras). La línea de tiro (source line) posee las estaciones fuentes (dinamita o camión vibrador) regularmente espaciadas; esta separación es igual al doble de la dimensión del bin en la dirección crossline (perpendicular a las líneas receptoras). SLI significa source line interval o intervalo entre líneas fuentes y RLI quiere decir receiver line interval o intervalo entre líneas receptoras. (Cordsen et al., 2000).

Figura 3.3: Parámetros Dentro de un Estudio Sísmico 3D Ortogonal. (Modificado de Cordsen et al., 2000).

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El patch se refiere a las estaciones receptoras encendidas que graban la información en el momento en que se detona (en el caso de explosivo) en una sola estación fuente. El patch usualmente forma un rectángulo de líneas receptoras paralelas que se mueve a lo largo del área de estudio y ocupa diferentes posiciones de la plantilla (template) a medida que se mueve el salvo, el cual es el número de fuentes tomadas antes que el patch sea movido. La plantilla o template es la suma del patch más el salvo. (Cordsen et al., 2000). Los datos son grabados en campo utilizando diferentes pares de fuente-receptor, con el fin de muestrear varias veces un mismo punto en el subsuelo. Este punto se denomina CMP (Common Midpoint o Punto Medio Común) en superficie, y en el subsuelo se denomina CDP (Common Depth Point). Esta técnica supone incidencia normal; para casos de buzamientos complejos, los CMPs no corresponden con los CDPs. La figura 3.4 muestra este proceso, a lo largo de una línea sobre una superficie; existen diferentes pares de fuentes-receptores que tienen un mismo punto medio común. (Regueiro, 1997).

Figura 3.4: Método CMP (Common Midpoint). (Modificado de Yilmaz, 1987).

Un bin es un área rectangular pequeña (figura 3.5) que usualmente tiene las dimensiones antes mencionadas (mitad del intervalo entre receptores por mitad del intervalo entre fuentes). Todos los puntos que caen dentro de esta área pertenecen a un mismo CMP. En otras palabras, todas las trazas agrupadas en un mismo bin pertenecen a un CMP y contribuirán a la cobertura de ese bin. (Cordsen et al., 2000). La cobertura (fold) es el número de veces que un punto es muestreado en el subsuelo. Es el número de puntos que son agrupados en un sólo bin por CMP. La cobertura depende de la relación entre la separación de las estaciones receptoras, la separación entre las estaciones

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fuentes y el número de canales de grabación. Generalmente se trabaja con una cobertura promedio dentro de cualquier estudio; sin embargo la cobertura varía de bin a bin y para diferentes offsets. La máxima cobertura estará cerca del centro del proyecto. El fold cae a valores unitarios a lo largo de los bordes del diseño. En la figura 3.5 se observa el número de puntos o trazas que caen dentro de un bin. (Cordsen et al., 2000).

Figura 3.5: Parámetros Caja, Bin, Cobertura y Máximo Offset Mínimo. (Modificado de Cordsen et al., 2000).

La celda unidad (box o caja) se refiere al área limitada por dos líneas fuentes adyacentes y dos líneas receptoras adyacentes como se muestra en las figuras 3.4 y 3.5. Esta celda usualmente representa las estadísticas del estudio (dentro de un área de máxima cobertura). El bin que se encuentra exactamente en el centro de la caja tiene contribuciones de muchos pares de fuentes-receptores; la traza con el offset más corto perteneciente a ese bin tiene el offset mínimo más largo del estudio. Es decir, de todo los offsets mínimos en todos los bines, el que se encuentra en el bin del centro de la caja tiene el mayor Xmin. El offset máximo depende de la estrategia del disparo y del ancho del patch. Generalmente el offset máximo es la mitad de la diagonal del patch. (Cordsen et al., 2000). El swath se refiere al ancho del área sobre la cual las fuentes están siendo disparadas, según la configuración del template y sin avance crossline del patch. A menudo con muchos 23

avances inline se hace un swath. Al final de éste se hace avance crossline para establecer el siguiente swath. (Cordsen et al., 2000).

3.1.3 Periodo de Muestreo de una Señal Digital Una señal sísmica es una función continua en tiempo. Cuando ésta es grabada digitalmente, la señal continua (analógica) es muestreada cada cierto periodo de tiempo (intervalo de muestreo). Generalmente el intervalo de muestreo utilizado en la adquisición varía de 1 a 4 ms. Éste valor va a depender de la resolución que se quiera obtener del subsuelo. Mientras más pequeño es el intervalo de muestreo, la resolución de las capas es mayor. La señal discretizada es una reconstrucción de la señal continua a la que le faltan detalles correspondientes a componentes de altas frecuencias que se perdieron por el muestreo. (Yilmaz, 1987). La mayor frecuencia que se puede obtener es la de Nyquist, la cual es igual a 1/2Δt donde Δt es el intervalo de muestreo. Para un periodo de muestreo de 2ms, la frecuencia de Nyquist es de 250 Hz. A medida que ese intervalo aumenta, la frecuencia disminuye y por ende también el ancho de banda de la señal (se pierden altas frecuencias). Las frecuencias por encima de la frecuencia de Nyquist aparecen dentro del ancho de bandas (espectro de amplitud) como componentes de más bajas frecuencias; éste efecto se denomina Aliasing. Para eliminarlo se utiliza un filtro anti-Aliasing cuando se graban los datos en campo, este filtro es de tipo corte alto, es decir, elimina aquellas altas frecuencias que pudieran haber producido Aliasing durante el muestreo. Generalmente este filtro tiene una frecuencia de corte que es tres cuartos o la mitad de la frecuencia de Nyquist. (Yilmaz, 1987). En la figura 3.6 se muestra a la izquierda una señal continua (a), la señal digitalizada (b) y la reconstrucción de la misma (c), nótese cómo se pierden las frecuencias por arriba de la de Nyquist; a la derecha se muestra como disminuye el ancho de banda de la señal a medida que se aumenta el periodo de muestreo: a 2 ms. la frecuencia de Nyquist es 250 Hz, a 4 ms. es de 125 Hz y a 8 ms. es de 62.5 Hz. (Yilmaz, 1987).

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Figura 3.6: Señal Digitalizada y Diferentes Periodos de Muestreo. (Tomado de Yilmaz, 1987).

3.1.4 Etapas Dentro de un Procesamiento Sísmico Convencional El procesamiento de los datos de sísmica de reflexión consiste de diferentes etapas. El objetivo es generar secciones que muestren una imagen del subsuelo lo más real posible, libre de ruido tanto coherente (por ejemplo Ground Roll) como no coherente (ruido ambiental y cultural), donde se puedan ver estructuras y reflectores claros e interpretables. Para ello, de manera general, se comienza con la carga de los disparos (common shot gathers) y carga de geometría a los mismos; luego se aplican correcciones por pérdidas de amplitud, estáticas de elevación para llevar las fuentes y receptores a un mismo nivel o datum y eliminar la influencia de la capa meteorizada (capa de baja velocidad), filtros para atenuar el ruido (ejemplo filtro pasabanda) y deconvolución (ejemplos: deconvolución spiking y deconvolución predictiva) para mejorar la resolución temporal. Luego se ordenan las trazas por CDP (CDP gathers, suposición de incidencia normal) para mejorar la relación señal-ruido, se define un campo de velocidades haciendo un análisis de velocidad por semblanza, se corrige por NMO (Normal Moveout) para horizontalizar los eventos (utilizando el campo de velocidades), se utiliza un mute para corregir por stretching, se aplican estáticas residuales para corregir los reflectores, y finalmente se suman las trazas en cada CDP gather (apilamiento) para mejorar la relación señal-ruido, obteniendo las secciones en sentido inline y crossline, donde se observan los reflectores y las estructuras. Generalmente se aplica AGC (Automatic Gain Control o Control de Ganancia Automática) para mejorar las amplitudes débiles de las reflexiones. (Yilmaz, 1997).

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La secuencia de procesamiento aplicada depende de los datos de sísmica de reflexión adquiridos. Se deben encontrar los parámetros que aplicados a los datos en cada etapa del procesamiento den los mejores resultados; éstos se escogen haciendo distintas pruebas con diferentes valores. Los tres procesos principales durante el procesamiento sísmico son la deconvolución, el apilamiento y la migración. Los otros son procesos auxiliares que ayudan a mejorar la efectividad de estos procesos principales, como por ejemplo la aplicación de filtros antes de la deconvolución para atenuar el ruido coherente, y la aplicación de correcciones estáticas residuales que ayudan a mejorar la estimación de la velocidad y el apilamiento. (Yilmaz, 1987). Los datos son grabados en campo en modo multiplexado usando un cierto tipo de formato. Multiplexado quiere decir ordenar los datos en forma compacta, lo cual se logra grabando la primera muestra de cada canal, seguida por la segunda muestra de cada canal, y así sucesivamente. El primer paso del pre-procesamiento es cargar los datos y colocarlos en forma de traza secuencial (proceso de demultiplexado). De esa forma se tienen las trazas sísmicas grabadas a diferentes offsets con un punto de tiro común (common shot gathers). Actualmente muchos equipos graban en modo demultiplexado. (Regueiro, 1997). Luego de cargar los disparos se hace la edición de trazas, donde las trazas ruidosas son borradas. Una función variable en tiempo de recuperación de ganancia es aplicada a los datos para corregir las amplitudes debido a la divergencia esférica. A medida que la onda se propaga, la energía se esparce a lo largo de todo el frente de onda como se muestra en la figura 3.7. Esto implica una reducción en la relación energía/unidad de volumen en función de la distancia de propagación. Las amplitudes decrecen de la forma 1/r = 1/vt. Existen también perdidas de amplitud por transmisión y por absorción de energía por parte de las rocas. (Regueiro, 1997). Posteriormente se carga la geometría a los disparos, es decir, se le asignan coordenadas de las estaciones fuentes y receptoras, las cuales se encuentran en los headers de las trazas. Generalmente los cambios en las posiciones de las fuentes y los receptores se encuentran en los reportes del observador. (Yilmaz, 1987).

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Figura 3.7: Divergencia Esférica. (Tomado de Regueiro, 1997).

En esta etapa del pre-procesamiento se aplican estáticas de elevación. Esta corrección tiene como objetivo eliminar los efectos que producen la variación de las elevaciones y los espesores y velocidades de la capa meteorizada (figura 3.8). La idea es determinar cuáles serían los tiempos de llegada si las reflexiones se hubiesen observado en un plano horizontal, sin cambios en la zona meteorizada. Los tiempos diferenciales necesarios para producir este efecto son extraídos de medidas de campo, tanto de tiros de verificación como de estudios de refracción. Conociendo la elevación, velocidad y espesores de la capa meteorizada, se pueden calculas las variaciones de los tiempos de llegada en los puntos a lo largo de la superficie. Las reflexiones observadas pueden corregirse sumando o restando las diferencias en tiempo, es decir, para eliminar el efecto producido por la capa meteorizada, los tiempos deben ser reducidos a un mismo nivel de referencia. (Regueiro, 1997).

Figura 3.8: Estáticas de Elevación. (Modificado de Regueiro, 1997).

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Antes de la deconvolución, se pueden aplicar diferentes filtros a los datos; paso-alto, paso-bajo y/o pasabanda (figura 3.9) para eliminar aquellas frecuencias no deseadas. Los filtros están relacionados con la transformada de Fourier, que es un elemento fundamental dentro del análisis de datos sísmicos y es aplicada en casi todas las etapas del procesamiento. A través de ella se puede descomponer (analizar) espectralmente una señal no periódica de energía finita, como por ejemplo una traza sísmica. En general, la transformada de Fourier permite pasar del dominio del tiempo al dominio de las frecuencias, donde los algoritmos son más sencillos de implementar. Esto es así, debido a que en tiempo, el filtrado involucra la convolución de una señal (traza sísmica) con un filtro u operador, mientras que en frecuencia, la convolución pasa a ser una multiplicación entre las amplitudes de la señal y las del filtro más una suma o diferencia de fases. El espectro de amplitud (amplitud versus frecuencia) permite ver en qué rango de frecuencias se encuentra la información de interés (reflexiones). Un filtro pasabanda o trapezoidal, permite eliminar frecuencias altas y bajas no deseadas de la señal. El ancho de banda de la señal filtrada se definirá por las cuatro frecuencias asignadas a las esquinas del filtro pasabanda. (Yilmaz, 1987).

Figura 3.9: Filtros Pasabanda (a), Paso-Alto (b) y Paso-Bajo (c). (Modificado de Lembang, 2003).

Teóricamente, la manera en como se relaciona la energía que penetra en la Tierra con la información que llega a los receptores, es a través del modelo convolucional de la traza sísmica (figura 3.10), el cual se basa en la convolución de una ondícula fuente (señal de entrada) con la serie de reflectividad (operador o filtro) de la Tierra; esto da como resultado una traza sísmica (señal de salida). Las suposiciones para que se cumpla este modelo son: la Tierra posee capas horizontales de velocidades constantes, la fuente de energía genera una onda plana longitudinal 28

que incide de forma normal en las interfases de las capas (no se generan ondas de cizalla), la forma de la ondícula fuente no cambia en el tiempo mientras viaja por el subsuelo (es estacionaria), no existe la presencia de ruido, la serie de reflectividad es aleatoria implicando que la traza sísmica tiene características de la ondícula fuente (las autocorrelaciones de la traza sísmica y la ondícula fuente muestran espectros de amplitud similares) y por último se supone que la ondícula fuente es fase mínima (en consecuencia su inverso también es fase mínima). (Yilmaz, 1987).

Figura 3.10: Modelo Convolucional de la Traza Sísmica. (Modificado de Lembang, 2003).

Luego del pre-procesamiento se aplica deconvolución a los datos a lo largo del eje del tiempo. El objetivo principal es mejorar la resolución temporal (aumento del ancho de banda de la señal) removiendo la ondícula fuente de la señal de salida para así obtener idealmente la serie de reflectividad. El proceso de deconvolución también puede ser usado para eliminar múltiples de las trazas. En general, la deconvolución es un filtro inverso que remueve el efecto de un filtro ya aplicado a una señal. En adquisición sísmica, la señal generada por la fuente viaja a través de la Tierra, donde es filtrada por esta última antes de llegar a los receptores. La Tierra actúa como un filtro paso-bajo, atenuando las altas frecuencias y por ende disminuyendo el ancho de banda de la señal. Debido a esto, la señal grabada (traza sísmica) posee menor resolución que la señal de entrada (ondícula fuente). (Yilmaz, 1987 y Lembang, 2003). 29

Matemáticamente la deconvolución se basa (en general) en el filtro óptimo Wiener, el cual se obtiene de la ecuación conformada por la matriz de coeficientes de la autocorrelación de la ondícula de entrada (matriz de Toeplitz), que se multiplica por la matriz de los coeficientes del filtro deseado, y este producto es igualado a la matriz de coeficientes de la crosscorrelación de la salida deseada (filtro deseado) con la ondícula de entrada. Dependiendo de la salida deseada se tienen varios tipos de deconvolución, como por ejemplo la spiking y la predictiva. Como en la práctica la ondícula fuente de entrada no se conoce, se utiliza la autocorrelación de las trazas sísmicas en lugar de la autocorrelación de la ondícula fuente, por poseer características similares. (ver suposiciones hechas en el modelo convolucional de la traza sísmica). (Yilmaz, 1987). La deconvolución spiking comprime la ondícula fuente a un spike o impulso con retraso mínimo ((1,0,0,…) es la señal de salida deseada); el operador es estrictamente el inverso de la ondícula de entrada. El objetivo es obtener una señal que contenga todas las frecuencias y que su espectro de amplitud sea uno (spike). El problema de diseñar el operador de deconvolución utilizando la autocorrelación de las trazas sísmicas en vez de la autocorrelación de la ondícula fuente, es que a pesar de que la deconvolución recupera el aspecto grueso de la serie de spikes, las trazas deconvueltas pueden presentar falsos spikes de amplitud pequeña inmersos entre los spikes reales. (Yilmaz, 1987). La deconvolución predictiva supone una señal de entrada x(t) que cambia en el tiempo a x(t + α), donde α es la distancia predictiva (gap). Es decir, esta deconvolución predice el valor de una serie en tiempo x(t) en un tiempo futuro (t + α). El filtro usado para estimar x(t + α) se llama filtro predictivo (salida deseada). Para calcular el error de esta última serie se utiliza el filtro de error de predicción. El proceso de predicción está relacionado a la traza sísmica, debido a que ésta posee componentes predictivos (múltiples). Como la serie de reflectividad se supone aleatoria (impredecible), entonces la serie que representa el error de predicción se considera la serie de reflectividad. (Yilmaz, 1987). En el proceso de deconvolución se debe tener en cuenca diversos parámetros como la ventana de autocorrelación, la longitud del operador, la longitud predictiva (en caso de aplicar deconvolución predictiva) y el porcentaje de pre-blanqueo. El segundo y tercer parámetro se

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escogen en la práctica por medio del autocorrelograma obtenido por medio de la autocorrelación de las trazas sísmicas. El autocorrelograma muestra la energía acumulada en el primer lóbulo central y un mínimo de energía posible en los lóbulos laterales. (Yilmaz, 1987). La ventana de autocorrelación se escoge en la zona del registro que incluya todas las posibles reflexiones (hipérbolas), no incluyendo las primeras llegadas y la última parte ruidosa del registro. La longitud del operador (longitud del lóbulo central en ms.) es estimada de la autocorrelación. La longitud predictiva (gap) se refiere al tiempo de retardo luego del lóbulo central de mayor energía centrado en cero (en la práctica, la longitud predictiva se encuentra en el primer o segundo corte con el cero de la autocorrelación). Este gap se utiliza solamente en caso de aplicar deconvolución predictiva, y ayuda a predecir y suprimir los múltiples. Debido a las características del ancho de banda limitado de la señal sísmica, es necesario añadir una cierta cantidad de ruido blanco (pre-blanqueo) para poder evitar divisiones por cero durante el proceso de deconvolución, de otra forma la señal de salida estará contaminada por ruido de alta frecuencia. Incrementar el porcentaje de pre-blanqueo hace que el proceso de deconvolución sea menos efectivo. En la práctica, el valor de porcentaje de pre-blanqueo varía de 0.1% a 1%. (Lembang, 2003). Luego de la deconvolución, los trazas son ordenadas por CDP (CDP gathers). Esto se hace con el fin de suponer incidencia normal (suposición dentro del modelo convolucional de la traza sísmica), es decir, que la distancia fuente-receptor (offsets) es cero. La trayectoria hiperbólica de las reflexiones (ecuación Tx2 = T02 + (x2/v2)) se preserva en los CDP gathers. El análisis de velocidad se basa en la selección de CDP gathers a lo largo de una línea sísmica. Existen diferentes métodos para hacer el análisis de velocidad, como por ejemplo apilar los eventos con una velocidad constante (Constant Velocity Stack) o hallar un campo de velocidades utilizando semblanza (figura 3.11). Ésta consiste en un mapa de coherencia donde se observa el espectro de velocidad con respecto al tiempo doble de viaje a cero offset. La semblanza representa medidas de la coherencia de la señal a lo largo de las trayectorias hiperbólicas gobernadas por la velocidad, el offset y el tiempo de viaje. Valores de velocidad con respecto al tiempo son seleccionados de la semblanza basándose en selecciones de

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coherencias máximas. Luego los puntos seleccionados son interpolados, generando así una función de velocidad. (Lembang, 2003 y Yilmaz, 1987).

Figura 3.11: Análisis de Velocidad por Semblanza. (Tomado de Regueiro, 1997).

El campo de velocidades generado en el análisis de velocidad es usado para corregir por NMO (Normal Moveout) los CDP gathers, es decir horizontalizar los eventos (hipérbolas), como se observa en la figura 3.12. El NMO hace que las trazas se estiren a medida que la corrección es mayor con respecto al tiempo, causando grandes distorsiones de frecuencias en tiempos superficiales y offsets lejanos. Este fenómeno se denomina stretching y se puede ver en la figura 3.12. La zona distorsionada es borrada (mute) antes del apilamiento. Se puede aplicar un mute automático por medio de una definición cuantificada de stretching dada por la ecuación (Δf)/(f) = (ΔTNMO)/(T0), donde f es la frecuencia dominante y Δf es el cambio en la frecuencia. Dependiendo de la relación señal-ruido de los datos de campo, un stretching de 25% a 50% es aceptable. (Lembang, 2003 y Yilmaz, 1987). 32

Figura 3.12: Corrección NMO. (Tomado de Yilmaz, 1987).

Figura 3.13: Efecto de Stretching al Corregir por NMO y Aplicado de Mute. (Tomado de Yilmaz, 1987).

Luego de aplicar corrección NMO a los datos, donde las reflexiones son alineadas, se suman las trazas dentro de cada CDP gather, obteniendo una traza apilada por cada uno. Esto mejora la relación señal-ruido. Teóricamente, la mejora es de N1/2, donde N es el valor de cobertura. Las hipérbolas que representen múltiples estarán sobre-corregidas, y por la tanto los múltiples serán atenuados al apilar las trazas. (Lembang, 2003). Los valores de estáticas de elevación no son absolutamente correctos; es por ello que las reflexiones, luego de la corrección NMO, no estarán totalmente alineadas (figura 3.14). Para mejorar la calidad del apilado, se calculan las correcciones de estáticas residuales sobre los CDP gathers corregidos por NMO. Los movimientos estáticos van a depender sólo de la posición de las fuentes y los receptores. Estas correcciones son aplicadas en los D gathers originales sin 33

las correcciones NMO. Generalmente se hace un nuevo análisis de velocidad para mejorar la selección de velocidades, luego se aplica la corrección NMO con el nuevo campo de velocidades y posteriormente se apila. (Lembang, 2003).

Figura 3.14: Alineamiento de Trazas Luego de Aplicar Corrección NMO. (Modificado de Regueiro, 1997).

Comúnmente el tipo de ganancia aplicado a las secciones para propósitos de display (despliegue de las secciones) es AGC (Automatic Gain Control), que consiste en aplicar una función de ganancia variante en tiempo a la señal. Escoger una ventana de tiempo para aplicar AGC es importante. En la práctica, son generalmente usadas ventanas de tiempo entre 256 ms. y 1024 ms. (Lembang, 2003). Para propósitos de display también se hace un escalamiento de la amplitud por medio del balanceo o igualamiento de trazas. El factor de balanceo es definido como la relación entre la amplitud rms (root median square) deseada y la amplitud rms calculada de una ventana en tiempo específica. El balanceo de trazas utiliza un factor que no es variante en tiempo contrario al AGC y se aplica comúnmente luego de la deconvolución y en el apilado final empleando una ventana larga. (Yilmaz, 1987).

3.2 Adquisición Sísmica 3D Proyecto San Cristóbal 05G-3D El proyecto San Cristóbal 05G-3D consistió de un levantamiento sísmico 3D ortogonal, que constó de 67 líneas de tiro que ocupaban 1340 km., y que se encontraban en sentido nortesur separadas 300 metros entre sí. Poseía 80 líneas receptoras que ocupaban 1351 km., ubicadas en sentido este-oeste y que estaban separadas entre sí 300 metros. Tuvo un total de 22390 estaciones fuentes (puntos de tiro) separadas cada 60 metros, y 22595 estaciones receptoras colocadas también cada 60 metros. Las líneas de tiro estaban enumeradas de cinco en cinco desde 1000 hasta 1330. Las líneas receptoras se encontraban enumeradas de cinco en cinco desde 2995 hasta 3390. En la figura 3.15 se muestra el proyecto con la ubicación de estas líneas.

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Figura 3.15: Ubicación de las Líneas de Tiro y Líneas Receptoras Dentro del Proyecto. (Modificado de Suelopetrol, 2007).

El patrón de perforación utilizado por Suelopetrol consistió de un pozo de 10 metros de profundidad, centrado en la estaca de tiro, donde se colocó un kilogramo de dinamita biodegradable más dos fulminantes por pozo. En la figura 3.16 se puede observar este patrón. El explosivo usado fue de marca TROJAN BOOSTER de PENTOLITA sísmico de 35.5 cm. de longitud y 55 mm. de diámetro. Los fulminantes eran iniciadores de alta presión TROJAN con un cordón detonante PRIMACORD (cable de cobre) y una cápsula con tubo de aluminio de 55 mm. de longitud. Cada fulminante tenía un cable de 12 metros de largo. En la figura 3.17 se muestra un taco de dinamita y el fulminante.

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Figura 3.16: Patrón de Perforación Dentro del Proyecto. (Tomado de Suelopetrol, 2007).

Figura 3.17: Taco de Dinamita y Fulminante.

El arreglo de receptores escogido por Suelopetrol consistió de una ristra de seis geófonos. La longitud del arreglo fue circular de un metro de radio alrededor de la estaca como se muestra en la figura 3.18. Los geófonos utilizados fueron sensores SG-10 de frecuencia natural de 10 Hz. con un error del 2.5% de acuerdo con su inclinación (entre 0° y 15°). La resistencia de su bobina era de 350 Ω (± 3.5%) y presentaba una sensitividad de 22.8 V/m.s (± 2.5%) a 68% de damping.

Figura 3.18: Arreglo de Geófonos Dentro del Proyecto San Cristóbal 05G-3D (Tomado de Suelopetrol, 2007).

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Para determinar el patrón de perforación y el arreglo de los geófonos, Suelopetrol realizó una línea experimental de 100 canales, que constaba de 50 estaciones con arreglo circular de un metro de radio y 50 estaciones con arreglo lineal con separación de geófonos igual a seis metros. En esta línea experimental se incluyó, para un estudio de offsets cortos y largos, dos puntos fuentes con patrón de 10 metros de profundidad y un kilogramo de explosivo; y dos puntos fuentes con un arreglo de seis pozos de 1,5 metros de profundidad con 150 gramos de explosivo cada uno y separados cada cinco metros. El diagrama de la línea experimental se observa en la figura 3.19. (Suelopetrol, 2007).

Figura 3.19: Diagrama de la Línea Experimental Para Escoger Patrón de Perforación y Arreglo de Geófonos. (Tomado de Suelopetrol, 2007).

Suelopetrol escogió el patrón de perforación de un pozo de 10 metros de profundidad con un kilogramo de explosivo, porque en los registros grabados se observaba una mayor energía, un buen espectro de frecuencias y una mejor resolución o definición de reflectores sísmicos, en comparación con el otro patrón de perforación. (Suelopetrol, 2007). Para el arreglo de los geófonos, Suelopetrol estudió el contenido de frecuencias en los espectros de amplitud y fase de las señales grabadas, utilizando ambos patrones de perforación.

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En la figura 3.20 se muestra los espectros de amplitud y fase de la señal obtenida con ambos arreglos (circular y lineal) y utilizando el patrón de perforación escogido. En general, ambos espectros de amplitud y fase muestran la misma forma para ambos arreglos, sin embargo en el espectro de amplitud de la señal obtenida con arreglo circular, se observa una tendencia más suavizada de la amplitud comparada con el otro espectro de amplitud de la señal obtenida con el arreglo lineal. El cliente (PDVSA) escogió utilizar un arreglo circular de geófonos. (Suelopetrol, 2007). En teoría, en un estudio sísmico 3D, la energía llega a los receptores desde cualquier dirección. La respuesta del arreglo varía drásticamente dependiendo del ángulo entre la fuente y el arreglo de los geófonos. Si este último se coloca linealmente en dirección inline, la respuesta generada por una fuente disparada desde una posición inline será atenuada; mientras que si la fuente se encuentra en otra posición, la señal no será atenuada por el arreglo lineal. Debido a esta variación, muchas compañías no utilizan ningún tipo de arreglo de geófonos en particular, cuando hacen levantamientos sísmicos 3D usando una sola fuente de dinamita (como en este proyecto), y utilizan un arreglo de geófonos omnidireccional como arreglos circulares o geófonos agrupados. (Cordsen et al., 2000).

Figura 3.20: Espectros de Amplitud y Fase de la Señal Grabada Utilizando un Arreglo de Geófonos Circular (Izquierda) y uno Lineal (Derecha) con un Patrón de Perforación de 10 m. de Profundidad y 1Kg. De Explosivo. (Tomado de Suelopetrol, 2007).

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Para realizar el levantamiento, Suelopetrol llevó a cabo una serie de procesos que forman parte de la logística de adquisición en campo de datos de sísmica de reflexión. Estos procesos son los de topografía, perforación y grabación; ellos junto con los procesos de apoyo y el departamento de control de calidad se esquematizan en la figura 3.21.

Figura 3.21: Esquema de los Procesos Medulares y de Apoyo. (Tomado de Suelopetrol, 2007).

3.2.2 Fase de Topografía Las actividades en campo comenzaron con la fase de topografía; este departamento se encargó principalmente de medir las coordenadas de las estaciones receptoras y de tiro, teniendo como base las coordenadas teóricas proporcionadas por el cliente. Durante la pasantía larga se participó en esta fase durante la primera semana. Se estuvo en campo con diferentes cuadrillas de topografía, midiendo (con ayuda del topógrafo) coordenadas geográficas con los distintos equipos y observando el procesamiento de los mismos en oficina, por parte de geodestas y calculistas, dentro del campamento.

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En un principio Suelopetrol estableció la red geodésica local del proyecto (figura 322). Para ello se utilizaron equipos receptores GPS, los cuales se calibraron utilizando tres puntos de la Red Geodésica de Venezuela (REGVEN), ubicados en el área de El Tigre (Estado Anzoátegui). La calibración de las estaciones totales se realizó en el campamento base de El Manguito bajo la supervisión de los representantes de Geodesia de PDVSA.

Figura 3.22: Red Geodésica del Proyecto. (Tomado de Suelopetrol, 2007).

En la tabla 3.1 se mencionan los parámetros con los que se trabajaron dentro del sistema geodésico local del proyecto.

Datum Vertical

Nivel Medio del Mar

Datum Horizontal

PSAD-56 (La Canoa)

Elipsoide de Referencia

Internacional

Semi-eje Mayor

6378388 m.

Excentricidad (1/f)

1/ 297

Proyección

UTM

Huso

20

Latitud de Origen

00º00´00´´N

Longitud de Origen

63º00´00´´O

Falso Este

500000.00 m.

Falso Norte

0.000 m.

40

0.999994891

Factor de Escala

Latitud: 8º 34’ 17.170”N Longitud: 63º 51’ 34.880”O

Punto Principal LA CANOA

Altura = 178.870 m. Parámetros de Transformación

WGS-84 – LA CANOA – REGVEN

Traslaciones

ΔX = -270.93 m. ΔY = 115.6 m. ΔZ = -360.23 m.

Rotaciones

Ωx = -5.27¨ Ωy = -1.24¨ Ωz = 2.38¨

Tabla 3.1: Parámetros Dentro de la Red Geodésica Local del Proyecto. (Tomado de Suelopetrol, 2007).

Para los cortes de líneas y medición de puntos se organizaron cuadrillas de trabajo provistas de dos sistemas de medición. En áreas de vegetación densa, montaña y farallones se utilizó el método clásico convencional (teodolito) y en zonas de vegetación baja, despejadas de montañas, se empleó el método GPS (Global Position System o Sistema de Posicionamiento Global) en su modalidad RTK (Real Time Kinematic o Cinemática en Tiempo Real). Las cuadrillas estaban compuestas por un grupo de seis personas: el topógrafo (operador del equipo) y los obreros: un caporal, un machetero, una persona que manejaba la motosierra y el resto se encargaba de cargar los equipos, trompos y etiquetas. El método convencional consiste en emplear un instrumento de medición mecánicoóptico llamado teodolito, el cual puede calcular distancias y ángulos verticales y horizontales a través de un haz de luz reflejado en un prisma. En el proyecto se emplearon los equipos Topcon GTS 302D, Leica TC403.-1600-1700 y Nicon DTM -652. Por medio de este instrumento se hacen levantamiento de poligonales cerradas en el terreno. En un par de puntos de control se inician las poligonales, dichos puntos son colocados con la técnica GPS Fast Static para tener coordenadas, elevación y acimut de arranque. El teodolito fue colocado por el topógrafo en un punto de control y el prisma fue situado a una distancia determinada en un punto de cambio; la idea era que el haz de luz proveniente del teodolito se reflejara en el prisma sin que hubiese ningun tipo de obstáculo. Los valores medidos fueron transportados mediante la medición de ángulos horizontales, ángulos verticales y distancias inclinadas entre los puntos de cambio establecidos estratégicamente para tal fin, para luego cerrar en otro par de puntos de control. 41

El topógrago realizó observaciones solares continuamente, con cinco series, directa e inversa, para asegurar un mayor control del rumbo de la línea. El control del posicionamiento de las estacas se mantuvo con un programa que contenía los TDS (colectores de datos que poseen las calculadoras de modelo HP-48GX). Éstos generaban un archivo que contenía los datos de campo. Las mediciones fueron grabadas a medida que se iban ejecutando cada una y eran descargadas diariamente en la computadora con el programa GPSeismic. Con este programa también se cargaban los archivos que contenían las coordenadas teóricas de las líneas a levantar y los puntos de control previamente levantados. Los nuevos equipos Nicon no requerían el colector de datos, ya que se accesaba mediante el teclado principal grabando sobre una tarjeta removible interna. La figura 3.23 muestra el uso en campo de un equipo Nicon y un prisma.

Figura 3.23: Método Convencional Empleado en Campo Para Medir Coordenadas.

Para medir con el sistema GPS se requería de áreas despejadas para recibir la señal de los satélites. Inicialmente se centraba la antena sobre el punto de la estación en un trípode y se medía la altura de la misma. Chequeada las conexiones necesarias, se inicializaba el receptor para recibir la señal de los satélites y comenzaba el proceso de medición. Luego, el operador debía supervisar el buen funcionamiento del registro de datos, es decir, que el proceso de recepción y medición se estuviera cumpliendo correctamente. También se deberían hacer mediciones alternas de temperatura, presión y humedad. Terminada la medición se procedía a chequear la altura de la antena. Los equipos utilizados fueron ocho receptores geodésicos de doble frecuencia (L1/L2) marca TRIMBLE modelo 4000ssi y 4000sse, montados en trípodes con bases nivelantes con

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plomada óptica. Estos equipos se muestran en la figura 3.24. Para el procesamiento de las líneas bases se empleó el programa Trimble GPSURVEY V-.2.35 y para los ajustes de red el Trimble Geomatic Office T.G.O. v.1.60.

Figura 3.24: Equipo GPS Empleado en Campo Para Medir Coordenadas.

La materialización física de las líneas se realizó mediante la apertura de una pica, indicando sus parámetros con la colocación de láminas de plástico enumeradas secuencialmente. Estas láminas fueron rotuladas con pintura definiendo así el nombre de la línea, LR si era receptora y LT si era de disparo, seguido del número de la estaca. El corte de las líneas tuvo máximo dos metros de ancho, acondicionando además un área circular de un metro de radio alrededor de las estacas receptoras para el plantado de geófonos. En la figura 3.25 se pueden ver las estacas receptora (blanca) y de tiro (roja). El estacón representa un punto desplazado en offset.

Figura 3.25: Enumeración de Estaciones en Líneas Receptoras y de Tiro.

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Desplazar un punto en offset significa mover la estación fuente o receptora de su posición original a otro lugar. Las razones pueden ser de carácter ambiental o urbano, como presencia de morichales, bosques de galerías, quebradas, nacientes, edificaciones, etc. Estos elementos se pueden ver afectados por el uso de explosivos y por tal motivo existen distancias de seguridad que deben cumplirse al momento de detonar una carga. La tabla 3.2 muestra esas distancias de seguridad.

DISTANCIAS DE SEGURIDAD FUENTE EXPLOSIVO OBSTÁCULO

DISTANCIA

Morichales

300 m.

Manantiales y Nacientes

200 m.

Lagunas Naturales

120 m.

Pozos de Agua

180 m.

Tanques y Cisternas

180 m.

Pozos Petroleros

50 m.

Líneas de Alta Tensión

80 m.

Líneas Eléctricas

20 m.

Plantas y Estaciones

120 m.

Casas de Bloques y/o Madera

160 m.

Casas de Barro

120 m.

Tuberías Enterradas

60 m.

Tuberías Superficiales

30 m.

Carreteras Asfaltadas

40 m.

Puentes

30 m.

Ríos Navegables

50 m.

Bordes de Cárcavas, Mesas o Farallones

300 m.

Quebradas

25 m.

Lagunas Artificiales / Tapones

180 m.

Tabla 3.2: Distancias de Seguridad en el Uso de Explosivos. (Tomado de Suelopetrol, 2007).

Para realizar los desplazamientos en offset, el cliente estableció que desde la posición original del PT (punto de tiro), éste se podía mover en un radio de hasta 15 m. (figura 3.26), de preferencia sobre la línea de disparo, si no 15 m. perpendicular a la línea de disparo, o en último 44

caso, moverse en un radio de 15 m. desde el PT. En este caso, se mantenía la nomenclatura del PT. Era necesario cumplir estos criterios para poder mantener la cobertura.

Figura 3.26: Puntos de Tiro Desplazados en Offset con Respecto a las Líneas de Tiro. (Tomado de PDVSA, 2007).

Si el punto no se podía desplazar con respecto a la línea de tiro, se desplazaba en la dirección de la línea receptora (figura 3.27), hasta un máximo de 120 metros más los 15 m. de coletilla final. Por consiguiente, los desplazamientos paralelos a las líneas receptoras no debían exceder de los 135 metros.

Figura 3.27: Puntos de Tiro Desplazados en Offset con Respecto a las Líneas Receptoras. (Tomado de PDVSA, 2007).

De resultar insuficientes las distancias conseguidas con los dos criterios anteriores, se realizaban movimientos en dirección paralela a las líneas de disparo, en distancias múltiples de 60 m., aplicando al final el criterio de los 15 m. de radio, hasta una distancia máxima de 840 m.; y la distancia máxima de desplazamiento a la línea receptora era de 135 metros. De manera que los puntos desplazados quedaban dentro del salvo del patch. Este tipo de desplazamiento es conocido como desplazamiento en “L” (figura 3.28). Quedaban en skip (no se tomaban en cuenta) aquellos puntos que no podían ubicarse bajo ninguno de los criterios establecidos. 45

Figura 3.28: Desplazamiento en Offset en “L”. (Tomado de PDVSA, 2007).

A los puntos fuentes desplazados en offset se les colocaba una etiqueta azul como señal de que no debían ser perforados, y en el reverso de la etiqueta original se coloca la dirección donde se encontraba el estacón del offset correspondiente. Los estacones eran de madera, de 2 m. de largo, donde se colocaba la identificación de línea y la estaca a la que pertenecía el offset, como también la posición final de éste, desplazamiento y dirección del mismo. (Ver figuras 3.25 y 3.29).

Figura 3.29: Nomenclatura de Estacones en Offset para Puntos de Tiro. (Tomado de PDVSA, 2007).

Debido a obstáculos culturales o naturales que impidieron el plantado normal de geófonos, los desplazamientos de estaciones receptoras se realizaron perpendicularmente a las líneas receptoras, y hasta una distancia máxima que debía ser indicada por control de calidad de sismología y/o por geofísica PDVSA. En caso de no ser posible, los desplazamientos de estaciones receptoras se hacen en dirección este-oeste, no excediendo los 11 metros. 46

3.2.2 Fase de Perforación Durante la segunda semana de la pasantía larga, se participó en la fase de perforación visualizando en campo el trabajo realizado por las cuadrillas, desde la perforación del pozo hasta el taqueo del mismo. Para la perforación, Suelopetrol utilizó taladros portátiles con gatos hidráulicos para las zonas de difícil donde no podían ingresar vehículos. También empleó tractores y cabrias (invención de Suelopetrol) para perforar los pozos en terrenos planos de fácil ; ellos podían trabajar con agua y/o con aire. Los equipos portátiles sólo perforaban con agua. La perforación con agua o con aire dependía del tipo de terreno; en suelos duros y secos era más ventajoso perforar con aire. Al utilizar agua muchas veces la cuadrilla empleaba el compuesto químico Polyplus, el cual permitía solidificar las paredes del pozo. Las brocas que usaban eran de dos y tres alas y las tuberías eran lisas con tres metros de longitud cada una. En la figura 3.30 se observan los diferentes equipos utilizados en la perforación.

Figura 3.30: Equipos Portátil, Cabria y Tractor Utilizados en la Perforación de los Pozos.

Luego que la cuadrilla perforaba el pozo de 10 metros de profundidad, procedía a colocar el explosivo dentro de éste, para luego taparlo. Este proceso se denomina taqueo del pozo (figura 3.31). La persona encargada (taqueador) era alguien entrenado en el uso y manipulación de explosivos. Durante el taqueo del pozo se debía tener una distancia mínima de seguridad de al menos 30 metros. Los detonadores debían estar separados de los tacos de dinamita hasta el momento en que se introdujera la carga en el pozo, por medidas de seguridad. El taqueador 47

utilizó varas de madera de aproximadamente 3 metros de longitud para taquear el pozo. Limpió el hoyo con una vara mocha que poseía un chompín; que quita los restos de material rocoso que lo obstruyen. Luego introdujo la carga con los fulminantes, eran dos para prevenir si uno falla al momento de la detonación. La resistencia de los fulminantes la medía con un galvanómetro luego de tapar el pozo, éste tenía que marcar 1.7Ω. Rellenaba el pozo con grava luego de colocar la carga. Era muy importante que éste quedara bien taqueado, para asegurar un buen acople de la fuente al terreno y evitar, al momento de la detonación, pozos soplados donde la energía se perdiera en la superficie y no penetrara en el subsuelo.

Figura 3.31: Taqueo de un Pozo.

3.2.3 Fase de Grabación Durante la pasantía larga se participó en la fase de grabación por tres semanas, formando parte de la cuadrilla de regado de cables y plantado de geófonos. Se visitó el taller de cables donde la empresa hacía el mantenimiento diario de las componentes del equipo de grabación. También se participó en casa blanca haciendo control de calidad de los registros de datos de reflexión sísmica. En el proyecto San Cristóbal 05G-3D, Suelopetrol hizo la grabación por ventanas (figura 3.32). La razón principal fue proteger el material de grabación de elementos como el ganado, incendios forestales, vandalismo y permisología (acuerdos alcanzados con los propietarios de las fincas). Grabaron 26 swaths, los primeros cuatro los grabó completos (bloque 1), del 5 al 21 los grabó por ventanas (ventana 1-bloque 2 y ventana 2-bloque 4) y los últimos cinco los grabó completos también (bloque 3). 48

Figura 3.32: Grabación por Ventanas. (Modificado de Suelopetrol, 2007).

En la tabla 3.3 se muestran los parámetros de adquisición utilizados en campo en el proyecto San Cristóbal 05G-3D.

Nro. de líneas receptoras por swath

6

Nro. de canales por línea receptora

100 x LR split spread

Nro. total de canales por swath (06 LRs)

600

Solape de LRs x avance crossline

3

Avance de líneas receptoras

3 (900 m.)

Número de disparos salvo del patch

15

Mínimo Offset

42,42 m.

Máximo Offset Mínimo

381,83 m.

Mínimo Offset Máximo

2801,74 m.

Máximo Offset

3192 m. 2 (para fuentes explosivas) aux 1: TB (Time Break)

Nro. Canales auxiliares

aux 2: CTB (Confirmation Time Break) UHT (Up Hole Time)

Tamaño del bin

30 m. por 30 m.

Cobertura inline

10

Cobertura crossline

3

Cobertura

30

Tabla 3.3: Parámetros de Adquisición Dentro del Proyecto. (Suelopetrol, 2007).

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La figura 3.33 muestra el template del proyecto, con un patch de seis líneas receptoras con 100 canales encendidos por cada una y un salvo de 15 puntos de tiro. En la figura 3.34 se observa un mapa de la zona más noroeste del proyecto que muestra la disposición de las líneas de tiro, las líneas receptoras y los swaths.

Figura 3.33: Template del Proyecto. (Tomado de Suelopetrol, 2007).

Figura 3.34: Mapa del Levantamiento Sísmico 3D Ortogonal del Proyecto (Zona Noroeste). (Tomado de Suelopetrol, 2007).

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Suelopetrol utilizó un tendido tipo split-spread simétrico (mismo número de canales encendidos a ambos lados de la fuente), roll-on (se encendían canales al inicio de un swath a medida que el tendido se movía a la derecha) / roll-off (se apagaban canales al finalizar un swath a medida que el tendido se movía a la derecha), con 50 canales a cada lado de la línea de disparo de referencia (salvo del patch), para un total de 100 canales en la modalidad full spread por línea receptora. Para los casos de puntos fuentes desplazados (offsets), no se movió el tendido para compensar la cobertura, sino que se mantuvo fijo para mantener los offsets cercanos. Con los parámetros de adquisición se calcularon teóricamente las coberturas inline, crossline y nominal del proyecto por medio de las siguientes fórmulas (Cordsen et al., 2000): Cobertura Inline = # de canales por LR x intervalo entre receptores/2 x intervalo entre LT Cobertura Inline = 100 x 60m / 2 x 300m = 10 Cobertura Crossline = # de LRs del patch/2 Cobertura Crossline = 6/2 = 3 Cobertura Nominal 3D = Cobertura In-line x Cobertura Cross-line Cobertura Nominal 3D = 10 x 3 = 30 (Cobertura Proyecto San Cristóbal 05G-3D) En la figura 3.35 se observa el mapa de las líneas teóricas del proyecto junto con su mapa de cobertura teórico que realizó Suelopetrol con el programa MESA8.0.

Figura 3.35: Mapa de Líneas Fuentes y Receptoras y Mapa de Cobertura con Coordenadas de Líneas Pre-plot. (Modificado de Suelopetrol, 2007).

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El departamento de sismología, realizó por medio del programa MESA8.0, el solape de cobertura entre los proyectos San Cristóbal 03 G-3D (con coordenadas post-plot o reales) y San Cristóbal 05 G-3D (con coordenadas pre-plot o teóricas). El resultado fue una banda menor de cobertura en dicho solape, debido a que el actual proyecto arrancaba el primer swath con cinco líneas receptoras en vez de seis. Para mantener la continuidad de cobertura en ambos bloques, Suelopetrol agregó la línea receptora 2995 al norte del actual proyecto. En la figura 3.36 se observan los mapas de cobertura de los proyectos solapados; en el de la izquierda, el área de solape posee una cobertura de veinte, mientras que en el de la derecha, la cobertura se mantiene en treinta.

Figura 3.36: Mapas de Cobertura de Proyectos Solapados. (Modificado de Suelopetrol, 2007).

El equipo utilizado por Suelopetrol en la fase de grabación fue la combinación del SERCEL408XL y el SERCEL 428XL. Poseía un completo sistema de auto diagnóstico en tiempo real, que analizaba y evaluaba las pruebas de acuerdo a las tolerancias establecidas por el fabricante, garantizando un mejor control de calidad en la adquisición de datos sísmicos (Manual de Sercel428, 2006). Incluía una unidad de adquisición, dos sistemas de almacenamiento NAS Intellique (375 GB), 1290 unidades de campo FDU LINK (2 FDU por Links o cables), 70 unidades LAUL, 12 unidades de cruce LAUX408, 12 unidades LAUX428, 2500 ristras geófonos, 300 ristras pantaneras, cuatro unidades de disparo SGD SHOOTING SYNC/BLASTER, dos probadores SGT de geófonos SERCEL, 47 cables de batería 408 LAUL/LAUX, 12 cables de fibra óptica transversal 428XL de 550 metros, 24 transversa 408UL de 250 m. WPSR-LR-LONG. En la figura 3.37 se muestra un esquema de las unidades conectadas en campo para la grabación.

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Figura 3.37: Esquema de Unidades Conectadas Para la Grabación. (Tomado del Manual de Sercel428, 2006).

Las unidades de adquisición de línea (LAUL) pertenecían al Sercel408, es decir, su capacidad se reducía a la mitad de la capacidad de las LAUL428. Estas unidades proveían y controlaban la alimentación en las líneas receptoras. También recibían y transmitían estados y datos. Trabajaban con baterías de 12 voltios. Se colocaba una unidad LAUL cada 30 FDUs. En la figura 3.38 se puede observar esta unidad. (Manual de Sercel428, 2006).

Figura 3.38: Unidad de Adquisición de Línea LAUL408. (Tomado del Manual de Sercel428, 2006).

La señal analógica que recibían los geófonos fue digitalizada por las unidades FDUs, que también se encargan de transmitir y recibir esos datos digitalizados. Cada ristra poseía una FDU. En la figura 3.39 se muestra esta unidad. (Manual de Sercel428, 2006).

Figura 3.39: Unidad Digitalizadota de Campo FDU. (Tomado del Manual de Sercel428, 2006).

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Las LAUX408 se utilizaban como unidades de adquisición de línea de cruce; ellas conectaban las líneas receptoras. Las LAUX428 se utilizaron para la línea principal. A estas unidades llegaba toda la información, la cual era transmitida a casa blanca por medio de una fibra óptica TFOI. (figura 3.40). (Manual de Sercel428, 2006).

Figura 3.40: Unidad de Adquisición de Línea de Cruce LAUX y Extensión Transversa TFOI. (Tomado del Manual de Sercel428, 2006).

En la figura 3.41 se pueden apreciar estas unidades conectadas en campo: los cables, los geófonos, las FDUs, las LAUXs y la fibra óptica.

Figura 3.41: Unidades de Campo Empleadas en la Fase de Grabación.

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Los receptores constituyen las unidades primarias fundamentales del sistema de grabación, puesto que reciben la respuesta del subsuelo al estímulo producido por las ondas sísmicas generadas por una fuente de energía en superficie, y dependiendo de la eficiencia para manejar esta respuesta del subsuelo, se tendrán datos de buena o deficiente calidad. Para el proyecto San Cristóbal 05G-3D, Suelopetrol usó un solo tipo de geófono, variando únicamente el tipo de casco o cubierta externa, una para ambientes terrestres y otra para ambientes pantanosos o inundados: ristra de geófono SG10, 10Hz, 3X2, carcasa de tierra y ristra de geófono SG10, 10 Hz, 3x2, carcasa de pantano. Al inicio de la fase de grabación Suelopetrol llevó a cabo las pruebas instrumentales sobre el material de grabación y durante la fase de adquisición. Verificó la calidad del plantado, hizo mantenimiento y rotación a los cables y ristras, realizó pruebas quincenales de blasters y chequeo de geófonos de pozo. El taller de cables se encargó del mantenimiento completo del material (ristras, cables, baterías, etc.). Como rutina ejecutaba las siguientes tareas: chequeo de todos los elementos (bobinas) de las ristras, pruebas de leakage o humedad, mediciones a través de la unidad de diagnóstico de ristras SMT-200 (equipo de medición del funcionamiento de geófonos) o con el Geophone Tester SGT de SERCEL, así como chequeo a los cables links y transversas (continuidad y humedad). El equipo de grabación adquirido por Suelopetrol tenía una capacidad de 8 mbps, lo que significaba una capacidad de 1000 canales a 2 ms. por línea en tiempo real. El sistema SERCEL428XL trabajaba con una estructura Cliente-Servidor. El servidor era un computador con gran capacidad de procesamiento y almacenamiento de datos, en éste se encontraba el programa principal del sistema. El cliente era cualquier computadora con requerimientos mínimos de procesamiento y memoria (Manual de Sercel428, 2006). Los datos eran almacenados inicialmente en el servidor, luego se guardaban en los medios de almacenamiento NAS. En la figura 3.42 se observa el camión de casa blanca donde se encontraba el sistema SERCEL.

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Figura 3.42: Camión de Casa Blanca y Partes del Sistema SERCEL.

La cuadrilla de grabación era responsable del registro de datos sísmicos y estaba dirigida por dos observadores senior, además del personal de apoyo integrado por un observador junior, un sismólogo QC (Control de Calidad) de registro adjunto al sismógrafo, chequeadores de líneas, reparadores de cables, y disparadores. Los sismólogos eran responsables de la información adquirida, mediante la revisión y análisis de los registros sísmicos a través de los monitores de campo (play back) en el sismógrafo, tomando como base para este trabajo la calidad de trazas, nivel de ruido y sus causas, trazas muertas o invertidas etc., verificando además la geometría de los disparos y la correcta identificación de los mismos. El personal de grabación se apoyaba ampliamente en la información entregada por el departamento de sismología, que le suministraba principalmente los archivos SPS, SEG-P1, script files, swath plots, offsets de receptores, áreas con problemas de permisos, etc. El departamento de sismología se encargaba de supervisar todas las actividades del proyecto, como revisar las coordenadas que adquirió topografía, hacer las programaciones diarias de los lugares y la cantidad de offsets que se iban a desplazar y los pozos a perforar. Esto era muy importante, ya que la perforación de pozos no debía hacerse en lugares cercanos a donde se realizaba la grabación, ya que el ruido que generaban los taladros podía introducirse en los datos y dañar su calidad. Los objetivos principales del departamento de sismología eran mantener el control de calidad de los datos adquiridos y la producción diaria.

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Los archivos SPS (Shell Processing ) los generaba el departamento de sismología, luego que topografía le entregaba las coordenadas reales de las estaciones fuentes y receptoras. Dentro de los SPS se encontraban tres archivos; el de extensión RPS, el cual poseía las coordenadas y elevaciones de las estaciones receptoras, así como las posiciones donde se encontraba cada una (número de estaca); el SPS tenía las coordenadas, elevaciones y posiciones de las estaciones fuentes, también contenía la profundidad del pozo y el Up Hole Time o tiempo de pozo, que es el tiempo que tarda en llegar la onda directa al geófono de pozo (ubicado arriba del hoyo) al momento de detonar la carga; y el archivo RPS, en donde se encontraba el patrón de grabación, es decir, las líneas receptoras y canales que estaban encendidos al momento de detonar la carga (seis líneas con tendido full spread, roll on o roll of); también se encontraban los FFID (Field File ID Number), que eran los números de los registros que identifican cada disparo. Dentro de casa blanca, el observador senior se encargaba principalmente de darle instrucciones a los disparadores del momento en que se iba a detonar la carga. Para ello utilizó el programa J del SERCEL428XL. Con éste, el observador podía ver la conexión de las líneas receptoras, el funcionamiento de las FDU, LAUX, LAUL y de los cables. Cuando se dañaba algún equipo o estaba desconectado, el observador mandaba a un chequedor de línea a solucionar el problema. Antes de comenzar la grabación, el observador hacía diferentes pruebas; una de ellas era la prueba de los blasters, en campo los disparadores trabajaban con tres blasters SGD-S (Shooting System for Dynamite Source). Estos equipos, mostrados en la figura 3.43, se conectaban a los cables del fulminante. Casa blanca, por medio de una señal de radio, enviaba un impulso eléctrico a los blasters que hacían detonar la carga (el observador utilizaba un encoder). La prueba de los blasters se hacía para comprobar el buen funcionamiento de la transmisión entre éstos y casa blanca.

Figura 3.43: Blasters con los que se Detonan las Cargas en Campo.

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También el observador hizo pruebas instrumentales a las ristras (conexión eléctrica, prueba de fuga o leakage, continuidad, tilt o inclinación de geófonos, distorsión, ganancia de fase y ruido) y a los cables y extensiones (fuga, continuidad, etc.). Luego de que el observador realizara todas las pruebas, éste procedía a la grabación de los datos. Para ello veía en la pantalla del computador una interfase donde se mostraban las líneas receptoras prendidas, su posición (el camión de casa blanca se movía de posición al culminar de grabar un swath) y la cantidad de ruido aleatorio en dB que había en el ambiente en tiempo real. La ganancia era de 54 dB (aumento de la percepción del ruido ambiental). A través de alcabalas puestas estratégicamente, se disminuía el ruido producido por los carros. Lo más importante al momento de detonar la carga era que el ruido aleatorio fuera lo menor posible; cuando estaba lloviendo la grabación no podía continuar. En la figura 3.44 se observa la interfase del programa J, cómo se veían las líneas receptoras y el ruido que recibían los geófonos.

Figura 3.44: Ruido Aleatorio Dentro de las Líneas Receptoras.

Para el control de calidad del disparo, el sismólogo QC empleaba el programa eSQC-Pro versión 2.2; en él se podían observar los datos sísmicos adquiridos en tiempo real. (Ver figura 3.45). Durante la pasantía larga se hizo control de calidad de los registros durante dos semanas.

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Figura 3.45: Control de Calidad de Datos Sísmicos Dentro de Casa Blanca.

Por medio de un plotter térmico se obtenían los registros en físico (monitores) de los disparos con amplitudes verdaderas (sin ningún tipo de ganancia), por medio de ellos, el sismólogo QC revisaba las trazas con ruido, errores de geometría y de header. Todos los percances los reportaba por escrito. En la figura 3.46 se observa un monitor y la hoja de reporte de QC Casa Blanca.

Figura 3.46: Monitor de un Disparo y Hoja de Reporte QC Casa Blanca.

En la fase de grabación también se encontraba una cuadrilla de re-perforación de pozos. Cuando un pozo no quedaba bien taqueado, existía la posibilidad de que el pozo “soplara” o “respirara”, es decir, que el material rocoso fuera expulsado a la superficie y por ende la energía no penetrara bien en el subsuelo. El cliente o el sismólogo QC tomaba la decisión de si lo reperfora o no, dependiendo de las amplitudes que se observaran en el monitor. Los errores de geometría (cuando las coordenadas de un disparo no correspondían con el que se disparó), también acarreaban re-perforación de pozos. Cuando el registro estaba defectuoso por cualquier

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de estos motivos, entonces el sismólogo QC lo consideraba un void. Los FFID de los void eran colocados en el reporte del observador para evitar su posterior carga en el procesamiento de los datos. Para la grabación de los datos Suelopetrol utilizó el formato IEEE SEG-D tipo 8058 demultiplexado, una ganancia de pre-amplificador de 12 dB, la longitud del registro fue de seis segundos, la tasa de muestreo fue de 2 ms., el filtro anti-Aliasing que usó fue de 0.8 Nyquist fase mínima (208 Hz), no aplicó filtros Notch ni corte bajo. Empleó dos canales auxiliares para el Time Break (auxiliar 1) y para el Confirmation Time Break y Up hole Time (auxiliar 2). Ambos auxiliares tenían que ver con el tiempo de la detonación de la carga, el cual debía ser el mismo al momento de comenzar a grabar. Los datos adquiridos en campo fueron guardados por el observador en los NAS, para llevarlos de casa blanca al campamento el Manguito.

3.2.4 Procesamiento Convencional en Campo Suelopetrol le hacía un procesamiento de campo a los datos; lo cual formaba parte del control de calidad. El objetivo de este procesamiento era generar secciones sísmicas apiladas o brute stack. La empresa contó con el programa Focus5.2 para realizar el control de geometría de los datos y el procesamiento general. La figura 3.47 muestra la estación de trabajo en campo, junto con una lectora de cartuchos 3590 y un plotter. Durante la pasantía larga, se participó en campo en el procesamiento de los datos por dos semanas. No se profundizará en esta parte, ya que en el siguiente punto se explica en detalle el procesamiento hecho durante dos meses a los datos de sísmica de reflexión, de los primeros 4 swaths utilizando el programa PROMAX3.3.

Figura 3.47: Estación de Trabajo para Procesar Datos Sísmicos en Campo.

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La secuencia de procesamiento aplicada por Suelopetrol fue la siguiente: carga de datos, edición de trazas, aplicación de geometría, corrección de ganancia por divergencia esférica, deconvolución spiking, filtro pasabanda, ordenamiento por CDP, análisis de velocidad por Constant Velocity Stack, aplicación de NMO y Mute, aplicación de estáticas de elevación, apilado bruto y post-procesos. El analista de procesamiento hizo la lectura de los datos ejecutando el módulo SEGD. Posteriormente grabó los datos a un cartucho 3590, utilizaba una cinta por swath para las entregas formales a PDVSA. Para la aplicación de geometría, creó previamente una hoja descriptiva del tendido que estaba asociada con la base de datos de Focus. Aquí era importante el manejo de los archivos SPS para la definición de la geometría. Una vez leídos los datos, usó el módulo PROSHOT para aplicar la geometría a los datos y actualizar la información de cada disparo; luego hizo control de calidad de cada uno de ellos. Hizo edición de trazas anómalas por medio del módulo IEDIT. Para el cálculo de las estáticas de elevación usó el módulo DATUM3D que permitió el cálculo de las estáticas para el datum, disparos y receptores. El plano de referencia que utilizó fue de cero metros sobre el nivel del mar y la velocidad de reemplazo fue de 1800 m/s (velocidad promedio de las capas superficiales de la zona de estudio obtenida por Suelopetrol a través de estudios de refracción sísmica). Aplicó deconvolución spiking (módulo DECONA) a los disparos con una longitud de operador de 120 ms., utilizando una ventana de diseño de (186-1818/1014-5866) ms. y una ventana de aplicación de (0-1826/1022-5920) ms. El filtro pasabanda lo aplicó antes y después de la deconvolución a todo el registro por medio del módulo FILTER. Sus parámetros fueron de (08-12/100-120) Hz (antes de la deconvolución) y (09-13/100-120) Hz (después de la deconvolución). Realizó un análisis de velocidades constantes mediante el módulo CVS para estudiar las velocidades de apilamiento de los reflectores a diferentes tiempos. De este análisis obtuvo la curva de velocidades. Aplicó corrección NMO con el archivo de velocidad correspondiente al apilado, mediante el módulo NMO. Definió un mute para eliminar el estiramiento de las trazas generada por dicha corrección a través del módulo MUTE. Hizo un apilado bruto con el módulo STACKING.

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Las estáticas residuales consistentes con superficie las calculó utilizando el módulo STATIC3D, donde el valor máximo de corrección fue de 20 ms. y la ventana de correlación en tiempo iba de 1000 a 1500 ms. Posteriormente aplicó el módulo FXDECON para eliminar el ruido aleatorio. Éste trabajaba con filtros de deconvolución para atenuar señales irregulares. Después del apilado aplicó un filtro pasabanda por ventanas: (10-14/65-80) Hz de (0 a 1000) ms., (10-14/60-75) Hz de (1100 a 2000) ms. y (10-14/40-50) Hz de (2100 a 4000) ms. En las secciones apiladas, el analista observó principalmente reflectores horizontales con poco buzamiento entre 300 ms. y 2200 ms., así como una serie de reflectores alrededor de los 4000 ms. El procesamiento estuvo basado en mantener amplitudes verdaderas, la empresa utilizó AGC sólo para imprimir imágenes. 3.3 Procesamiento Sísmico y Resultados Se procesaron los primeros cuatro swaths del proyecto San Cristóbal 05G-3D, debido a que éstos en esa zona se encontraban grabados completos y no por ventanas, como se observa en la figura 3.32. El área escogida comprendía un rectángulo de alrededor de 15,2 km. de largo por 3,9 km. de ancho, es decir, una zona de aproximadamente 60 km2. En la figura 3.48 se observa, dentro del rectángulo de color verde, el área donde se encontraban esos swaths (parte norte del proyecto).

Figura 3.48: Área Donde se Encuentran los Cuatro Swaths Procesados. (Modificado de Suelopetrol, 2007).

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Los datos fueron procesados en el centro de procesamiento sísmico de la empresa GX Technology ubicada en Caracas (Altamira), la cual estaba asociada con Suelopetrol. El programa utilizado fue ProMAX versión 2003.3.3 que trabajaba bajo ambiente Linux. La interfase de Promax consistía en generar flujos para cada etapa del procesamiento haciendo uso de sus diferentes módulos, proporcionándole unos datos de entrada por medio del módulo Disk Data Input y generando unos datos de salida por medio del módulo Disk Data Output. En la figura 3.49 se observa la manera en que se iban guardando los flujos en Promax para cada etapa del procesamiento.

Figura 3.49: Flujos Guardados Dentro de Promax.

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En la figura 3.50 se muestra un esquema con la secuencia principal que se utilizó en el procesamiento de los datos de sísmica de reflexión. Dentro y entre cada una de estas etapas se realizaron diferentes pruebas y se hicieron varios análisis de velocidad y apilados.

Figura 3.50: Secuencia de Procesamiento Principal.

Inicialmente los cuatro swaths, que consistían en 3176 disparos, fueron grabados en campo en tres cintas tipo 3590 de 10GB cada una. Como cada disparo era un archivo en formato SEG-D de tipo demultiplexado (8058), la carga de los datos se hizo con un módulo llamado SEG-D Input que permitió cargar los mismos de las cintas al programa, guardándolos en una base de datos por medio del módulo Disk Data Output. Luego de cargar las tres cintas, se procedió a leer los disparos por swath ordenándolos por FFID (número de registro), excluyendo los voids que se encontraban en los reportes del observador. En la figura 3.51 se observa el despliegue del disparo crudo 3210 (FFID) con una longitud de registro de seis segundos y con 390 trazas (tendido roll on). Se revisaron los disparos crudos para hacer control de calidad de los mismos. Se encontraron bastante limpios de ruido aleatorio. 64

Figura 3.51: Despliegue del Disparo Crudo 3210 del Swath 04.

Posteriormente se cargó la geometría a los disparos por swath. Para ello se utilizó el módulo 3D Land Geometry Spreadsheet, en donde se introdujeron todos los parámetros de la geometría de adquisición: intervalos entre estaciones fuentes y receptoras (60 m.), acimut entre las líneas de tiro y las receptoras (90°), la unidad en que estaban las distancias (metros), etc. Dentro de este módulo se utilizaron los archivos SPS. Para cargar las coordenadas geográficas, elevación y línea donde se encontraban las estaciones receptoras se cargaron los datos del archivo RPS; para cargar las coordenadas geográficas, elevación, número de línea, FFID, número de estación, Up Hole Time, profundidad del pozo y cantidad de canales encendidos de cada punto de tiro se cargaron los datos del archivo SPS; y para relacionar el disparo con las líneas receptoras y canales encendidos al momento de detonar la carga, se cargó el archivo XPS. El patrón utilizado para relacionar las fuentes con los receptores fue el FFID. Las figuras 3.52, 3.53 y 3.54 muestran la carga de los archivos SPS en el programa. 65

Figura 3.52: Carga de Archivos RPS en Promax.

Figura 3.53: Carga de Archivos SPS en Promax.

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Figura 3.54: Carga de Archivos RPS en Promax.

En ese mismo módulo, ya con los archivos SPS cargados, y colocando juntos los cuatro swaths por medio del módulo Disk Data Insert, se generaron los mapas de ubicación de estaciones fuentes y receptoras que se muestran en las figuras 3.55, 3.56 y 3.57. También se generó el mapa de cobertura (tamaño del bin 30x30); como se observa en la figura 3.58. En el mapa de ubicación de las fuentes (figura 3.55) se observa la distribución no totalmente homogénea de las mismas (puntos de colores). En teoría las fuentes deberían estar ubicadas sobre líneas rectas en sentido norte-sur separadas 300 metros entre sí, como se observa en la figura 3.15. Sin embargo, en la práctica no sucedió así, debido a los desplazamientos en offset de muchas fuentes hechos durante la fase de topografía. Como se explicó antes, estos desplazamientos de fuentes se hicieron debido a la presencia de obstáculos naturales y culturales, los cuales podían ser afectados por la detonación de explosivos (fuente). Los espacios vacíos, como se muestra en el óvalo de color blanco de la figura 3.55, se deben a estos desplazamientos de fuentes y a los skips (fuentes quitadas del tendido); trayendo como consecuencia que la cobertura disminuyera levemente en esa zona, como se observa en el 67

óvalo de color blanco de la figura 3.58. Las fuentes desplazadas se acercaban a otras que no fueron movidas (óvalo de color azul de la figura 3.55), existiendo así zonas donde aumentaba la cobertura (óvalo de color azul de la figura 3.58). El histograma en la parte inferior de la figura 3.55 muestra las elevaciones de las estaciones de tiro.

Figura 3.55: Mapa de Ubicación de Estaciones Fuentes. Swaths 01 al 04.

En el mapa de ubicación de los receptores (figura 3.56), se observa que se distribuyen en líneas en sentido este-oeste, semejante a la ubicación teórica de las líneas receptoras separadas 300 metros entre sí (figura 3.15). Son muy pocas las estaciones receptoras desplazadas (círculos de color rojo en la figura 3.56). En el histograma inferior se aprecia la elevación de estas estaciones receptoras.

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Figura 3.56: Mapa de Ubicación de Estaciones Receptoras. Swaths 01 al 04.

En el mapa donde se ubican las estaciones fuentes y receptoras (figura 3.57) se observa aún más la diferencia entre la alineación de las mismas. Las estaciones receptoras están conformadas por las líneas de color blanco, mientras que los puntos negros representan las fuentes.

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Figura 3.57: Mapa de Ubicación de Estaciones Fuentes y Receptoras. Swaths 01 al 04.

En el mapa de cobertura (figura 3.58), se observa que el valor dominante se encuentra entre 29 y 30 (círculo de color morado), similar al fold teórico calculado (30) mostrado en la figura 3.35. Se obtuvo este valor a pesar de los desplazamientos en offset y los skip de las fuentes; ellos son los responsables de que en algunas zonas haya mayor cobertura (52) como en el área dentro del círculo de color azul de la figura 3.58, o menor cobertura (20) como en la zona dentro del círculo de color blanco de la figura 3.58. En los bordes, el fold se encuentra por debajo de 14 aproximadamente.

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Figura 3.58: Mapa de Cobertura. Swaths 01 al 04.

Al unir los cuatro swaths, se empleó el módulo Extract Database Files para crear una base de datos de la información de geometría existente en los headers de las trazas. Dentro de este módulo se especificó que el tipo de levantamiento era 3D terrestre, donde las fuentes se identificaron por el parámetro Live Source y los receptores por Stations. También se calculó la cantidad de CDPs. Se obtuvieron 131 inlines y 581 crossline como se muestra en la figura 3.59.

Figura 3.59: 131 Inlines y 581 Crosslines Dentro del Área (Swaths 01 al 04).

Luego se cargó la geometría a los disparos crudos con el módulo Inline Geom Header Load, utilizándose el número de fuente como patrón de comparación entre la base de datos de la 71

geometría generada y el header de cada traza. En la figura 3.60 se muestra el disparo 3210 con su geometría cargada; la línea de color anaranjado indica la elevación de cada estación receptora y la línea de color azul índica la geometría (curva predictiva), observándose una imagen especular e invertida del disparo.

Figura 3.60: Carga de Geometría del Disparo 3210 del Swath 04.

Se aplicó a los disparos crudos una corrección por pérdidas de amplitudes. Para ello, se escogieron cinco disparos de diferentes zonas del área; uno hacia el noroeste (FFID 120), uno hacia el noreste (FFID 830), uno central (FFID 1280), uno hacia el sureste (FFID 2550) y uno hacia el suroeste (FFID 3210), con el fin de corregirlos por pérdidas de amplitudes con diferentes parámetros y comparar. El módulo utilizado fue el True Amplitude Recovery. Éste aplica una función de ganancia variante en tiempo a las trazas, para compensar la pérdida de amplitudes debido a divergencia

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esférica y atenuación. Dentro de este módulo se escogió la opción Apply Time Raised to a Power Corrections; ésta consiste en elevar el tiempo a una potencia y luego ese valor constante se multiplica por la muestra de cada traza. Esto hace que las amplitudes sean más o menos constantes en todo el registro, disminuyendo amplitudes en las zonas cercanas a la superficie donde se satura la energía y aumentándolas en áreas más profundas donde se pierde energía. (Referencias de Promax, 2003). El parámetro de prueba introducido fue la constante de potencia en tiempo (Time-Power Constant), la cual tuvo valores de 2 (valor por defecto o default); 1; 0,75 y 0,5. Las figuras 3.61, 3.62, 3.63 y 3.64 muestran uno de esos disparos de prueba (FFID 3210) corregidos por pérdidas de amplitudes utilizando distintas constantes de potencia. El disparo sin corrección se puede ver en la figura 3.51 (arriba). En las imágenes se observa que mientras más grande es el valor de la constante, más aumentan las amplitudes alejadas de la superficie, pero disminuyen las cercanas, donde se encuentra la información de interés (reflexiones). Nótese por ejemplo (comparando con la figura 3.51), que utilizando 2 como constante de potencia (figura 3.61), se pierden casi por completo las amplitudes en las zonas superficiales donde se encuentra la información de interés (recuadro de color azul), mientras que las amplitudes se saturan en las zonas más profundas (recuadro de color rojo). Usando 1 como constante de potencia (figura 3.62), las amplitudes se definen mejor que con 2 (figura 3.61) en la parte superior (recuadro de color azul), pero no lo suficiente (comparando con la figura 3.51). En la parte inferior aún se observa mucha saturación de energía (recuadro de color rojo). Utilizando 0,75 como constante de potencia (figura 3.63), las amplitudes en la zona superior se definen más aún (recuadro de color rojo) que usando 1 (figura 3.62). En zonas de mayor profundidad disminuye la saturación de energía (recuadro de color rojo) comparando con la saturación de energía en las figuras 3.61 y 3.62.

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Con 0,5 como valor de constante de potencia (figura 3.64), las amplitudes en la parte superior se ven mucho mejor (recuadro de color azul) comparando con las figuras 3.61, 3.62 y 3.63 y se observa menor saturación de energía si se compara con el disparo sin ganancia de la figura 3.51. En la zona inferior se observa menor saturación de energía (recuadro de color rojo) que en las figuras 3.61, 3.62 y 3.63. Pero aumenta la ganancia comparando con el disparo de la figura 3.51. Este valor fue el parámetro escogido para corregir por pérdidas de amplitud a todos los disparos ya que conserva mejor las amplitudes en todo el registro.

Figura 3.61: Corrección por Pérdidas de Amplitudes. Constante de Potencia 2. (Disparo 3210).

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Figura3.62: Corrección por Pérdidas de Amplitudes. Constante de Potencia 1. (Disparo 3210).

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Figura 3.63: Corrección por Pérdidas de Amplitudes. Constante de Potencia 0,75. (Disparo 3210).

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Figura 3.64: Corrección por Pérdidas de Amplitudes. Constante de Potencia 0.5. (Disparo 3210).

Luego de aplicar una corrección por pérdidas de amplitudes, se hizo un análisis espectral a los datos. Para ello se utilizó el módulo Interactive Spectral Analysis, que empleaba la transformada de Fourier para calcular el espectro de amplitud promedio. Se seleccionaron dos ventanas (recuadros de color azul) dentro de cada disparo de prueba para hacer el análisis espectral, una dentro del cono de ruido (Ground Roll) (figura 3.65) y otra en el área donde se encontraban las reflexiones (hipérbolas) (figura 3.66). Los espectros de amplitud obtenidos para cada ventana se pueden observar en las figuras 3.65 y 3.66 respectivamente (disparo 3210). En la ventana dentro del cono de ruido las frecuencias dominantes estaban por debajo de 10 Hz y en la ventana dentro de las reflexiones, las frecuencias dominantes estaban entre 10 Hz y 40 Hz.

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Figura 3.65: Ventana Dentro del Cono de Ruido y Espectro de Amplitud. (Disparo 3210).

Figura 3.66: Ventana Dentro del Área de Reflexiones y Espectro de Amplitud. (Disparo 3210).

Se utilizó un filtro llamado GXT_SWDNOISE (creado por la empresa GX Technology), que atenuaba el ruido de altas amplitudes y bajas frecuencias, como por ejemplo el Ground Roll, y ruido ambiental o aleatorio que se caracterizaba por trazas que poseían una sola frecuencia. El filtro transformaba los datos del dominio del tiempo al dominio de frecuencias en donde el ruido era atenuado, luego restituía los datos al dominio del tiempo. (Referencias de Promax, 2003).

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Para aplicar el filtro se tomó una ventana de 300 ms. que se solapaba cada 100 ms. Esta ventana se corrió a lo largo de todo el registro. Como el intervalo de muestreo Δt fue de 2 ms., el ancho de banda era de 0 Hz a 250 Hz, esta última era la frecuencia de Nyquist (fN = 1/(2Δt) = 1/(2x 2.10-3s) = 250 Hz). La transformación a este dominio le permitió al filtro examinar la fase y la amplitud de las frecuencias individuales. Comparaba las amplitudes de todas las trazas del registro a una misma frecuencia, en este caso 2 Hz (ruido). Si la amplitud de alguna de las trazas era mucho mayor que la mediana del resto entonces se podía tratar de la presencia de ruido. La mediana la obtenía reordenando todas las amplitudes de una misma frecuencia y luego escogiendo su valor medio. Si el radio de la mediana (relación entre amplitud mayor y amplitud media) era igual o excedía el límite o threshold, entonces la traza tenía ruido en la frecuencia de 2 Hz (Referencias de Promax, 2003). La comparación de amplitudes se hizo cada 70 trazas (Trace Median Filter Window Size). Las trazas que poseían ruido no fueron eliminadas, sino más bien atenuadas llevando las frecuencias de esas grandes amplitudes por debajo de la media. El parámetro principal para aplicar este filtro era el límite o threshold. A medida que este valor aumentaba, más ruido atenuaba. Para ello se aplicó el módulo Time Varing Threshold, el cual permitía atenuar diferentes cantidades de ruido por ventana. Se seleccionaron ventanas de 01500 ms., 1500-2000 ms. y 2000-6000 ms. El filtro se aplicó inicialmente a los disparos de prueba utilizando diferentes parámetros, se compararon con los disparos de prueba sin filtro, viendo dónde se atenuaba mejor el cono de ruido y dónde se veían mejor las hipérbolas; y por último, se aplicó a todos los disparos. Los threshold que dieron los mejores resultados fueron de 70 a 30, de 30 a 10 y de 10 a 2 en cada ventana respectivamente. En la figura 3.67 se muestra el disparo 3210 con la aplicación de este filtro; en ella se puede observar como se atenuó en gran medida el Ground Roll (recuadro de color azul), comparándola con el disparo sin filtrar de la figura 3.64.

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Figura 3.67: Aplicación del Filtro GXT _SWDNOISE. (Disparo 3210).

Se calcularon estáticas de elevación con el módulo Datum Statics Calculation. Éste usaba las elevaciones de las estaciones fuentes y receptoras, y las profundidades y Up Hole Time de las fuentes para calcular el datum final de las trazas. Se utilizó como valor final de elevación 150 metros sobre el nivel del mar, ya que ninguna estación se encontraba a una altura menor. La velocidad de reemplazo aplicada fue de 1800 m/s (velocidad promedio de las capas más superficiales en el área, basada en estudios de refracción hechos por Suelopetrol) para corregir las trazas al datum final. Se calcularon estáticas de elevación para las fuentes, los receptores y los CDPs. Se hizo un primer análisis de velocidad creando unos Supergather (módulo 3D Supergather Formation). Ellos consistían en un conjunto de CDPs agrupados en supergathers que se encontraban en dirección inline y crossline en un grid. Los datos de entrada para

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formarlos fueron los disparos con ruido atenuado. Se tomaron los inlines del 25 al 100 en rangos de 25 y los crosslines del 50 al 450 en rangos de 100, en cada supergather formado se combinaban 9 crossline y 9 inlines. Se aplicaron las estáticas de elevación calculadas. Se aplicó un NMO para corregir por offsets lejanos (método Al-Chalabi) con un 30% de stretching (mute), se empleó una velocidad guía mínima de 1200 m/s y una velocidad guía máxima de 4500 m/s. El método usado para calcular la función de velocidad fue el de velocidad constante (interpola velocidades constantes entre la mínima y máxima semblanza). En la figura 3.68 se muestra un mapa de semblanza de un CDP, donde se seleccionaron las primeras velocidades. La línea negra es la función guía y la línea blanca representa la selección manual. Nótese como la coherencia es mayor en las zonas someras, que en las zonas profundas. Para la primera selección, las velocidades aumentan de 1100 m/s a 4700 m/s aproximadamente desde 100 ms. hasta 3300 ms.

Figura 3.68: Primer Análisis de Velocidad por Semblanza en un CDP.

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La primera selección de velocidades se hizo con el fin de realizar un apilado de los CDP gathers sin ningún tipo de filtro aplicado y otro apilado con los CDP gathers filtrados por el GXT_ SWDNOISE, con el fin de observar los reflectores en cada uno. Para realizar los apilados se aplicaron estáticas de elevación a los disparos iniciales con y sin filtro ordenados por CDP, corrección NMO (corrección Al-Chalabi para offsets lejanos) con 30% de stretching (mute) utilizando la primera función de velocidad generada con la selección por semblanza. Luego de apilar se aplicó AGC con un factor escalar promedio centrado en una ventana de 1000 ms. En la figura 3.69 se observa el flujo creado en Promax para realizar un apilado.

Figura 3.69: Flujo Creado en Promax Para Generar un Apilado.

Las figuras 3.70 y 3.71 muestran los apilados en el inline 100 con ruido y con atenuación de ruido (Ground Roll y no-coherente) respectivamente, observándose como mejora la definición de los reflectores en las zonas someras, sobre todo en el rango de 1000 a 2000 ms (recuadro de color azul de la figura 3.71). Nótese como al apilar los disparos filtrados (figura 3.71), las altas amplitudes del Ground Roll que cubrían los reflectores en las zonas superficiales debido a sus grandes amplitudes (figura 3.70), desaparecen en gran medida; sin embargo en las zonas más profundas hay que atenuar aún más el ruido. Los reflectores observados son relativamente planos.

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Figura 3.70: Apilado de CDP Gathers Sin Ningún Filtro Aplicado. (Inline 100).

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Figura 3.71: Apilado de CDP Gathers Filtrados con GXT_ SWDNOISE. (Inline 100).

En las figuras 3.72 y 3.73 se muestran los apilados de los CDP gathers filtrados y no filtrados en el crossline 450 respectivamente. En el apilado de los disparos sin filtrar (figura 3.72) se observa cómo el Ground Roll tapa por completo los reflectores debido a sus grandes amplitudes (recuadro de color azul). En el apilado con disparos filtrados (figura 3.73), se observan reflectores hasta 2000 ms. aproximadamente libres de ruido de baja frecuencia y gran amplitud (recuadro de color azul). Estos reflectores son aproximadamente planos. A partir de 2000 ms. no se observan más reflectores y el ruido sigue siendo mayor que la señal de interés.

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Figura 3.72: Apilado de CDP Gathers Sin Ningún Filtro Aplicado. (Crossline 450).

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Figura 3.73: Apilado de CDP Gathers Filtrados con GXT_ SWDNOISE. (Crossline 450).

Para mejorar más aún la relación señal-ruido se aplicó un filtro pasabanda Ormsby simple a los disparos ya filtrados con el GXT_ SWDNOISE. Se aplicaron a los disparos de prueba filtros pasabanda con diferentes frecuencias (tomando en cuenta los análisis espectrales realizados) para observar cuál mejoraba la señal, sobre todo en la parte inferior. Al final las frecuencias empleadas para definir las esquinas del trapecio fueron 8-16-125-250 Hz. Este filtro se aplicó a todo el registro sin ventanas. En la figura 3.74 se observa el disparo 3210 con la aplicación de los filtros GXT_ SWDNOISE y pasabanda. El filtro pasabanda escogido atenúo más que todo las bajas frecuencias. En la figura 3.74 se observa como el cono de ruido se atenúo mucho más (recuadro de color azul), luego de aplicarle el filtro pasabanda a los disparos ya filtrados con el GXT_ SWDNOISE (comparar con cono de ruido de la figura 3.67).

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Figura 3.74: Aplicación de Filtros GXT_ SWDNOISE y Pasabanda. (Disparo 3210).

Posterior a aplicar ambos filtros a los disparos crudos (primero el GXT_SWDNISE y luego el pasabanda), se hizo un apilado de los datos con la finalidad de observar la mejora de la relación señal-ruido, comparándola con la de los apilados de las figuras 3.72 (inline) y 3.73 (crossline). Se apilaron los CDP gathers de los disparos filtrados (ejemplo de un disparo filtrado en la figura 3.74), previamente corregidos por NMO utilizando la primera selección de velocidades. Para realizar el apilado se aplicó un flujo como el de la figura 3.69, donde los datos de entrada eran los disparos con ambos filtros aplicados. En las figuras 3.75 y 3.76 se observa este apilado en el inline 100 y el crossline 450 respectivamente. Nótese como la relación señal-ruido mejoró sobre todo en la parte inferior de 87

ambos registro (recuadros de color rojo) luego de los 2000 ms. debido al filtro pasabanda aplicado que atenúo aún más el Ground Roll, después de aplicar el filtro GXT_SWDNOISE. Mejoró con respecto a los apilados de las figuras 3.72 y 3.73. No se observan reflectores por debajo de 2000 ms. (recuadros rojos) y los que se ven por encima de este valor son muy débiles (recuadros azules). (Ver figuras 3.75 y 3.76).

Figura 3.75: Apilado de CDP Gathers Filtrados con GXT_ SWDNOISE y Pasabanda. (Inline 100).

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Figura 3.76: Apilado de CDP Gathers Filtrados con GXT_ SWDNOISE y Pasabanda. (Crossline 450).

Se hicieron pruebas de deconvolución spiking y predictiva utilizando los disparos de prueba ya filtrados como se explicó anteriormente. Primero se escogió la ventana de aplicación para la autocorrelación y la deconvolución, la cual se muestra en la figura 3.77 enmarcada dentro de la línea de color verde. Ésta abarcaba las reflexiones, sin tomar en cuenta las zonas donde se encontraban las ondas directas y las refracciones, tampoco se tomó en cuenta la última parte del registro después de aproximadamente 4000 ms. El disparo de la figura 3.77 es el 3210 filtrado (GXT_SWDNOISE y pasabanda). Para aplicar deconvolución a los disparos, éstos debían estar lo más libre de ruido posible tanto coherente como no coherente (Según Yilmaz (1987) el modelo convolucional de la traza sísmica supone la no presencia de ruido). Se trató de mejorar la relación señal-ruido lo más que se pudo utilizando los dos filtros anteriormente mencionados aplicados a los disparos crudos.

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Figura 3.77: Ventana de Aplicación Para la Autocorrelación y la Deconvolución Sobre el Disparo Filtrado 3210.

En general, el proceso de deconvolución remueve la ondícula fuente de los disparos, con el fin de incrementar la resolución temporal. Como la ondícula fuente no es conocida, se utilizan las trazas sísmicas grabadas, ya que la autocorrelación de ellas posee características similares a la autocorrelación de la ondícula de entrada (Yilmaz, 1987). En la práctica, la longitud del operador se puede obtener del autocorrelograma, así como también el gap en el caso de aplicarse deconvolución predictiva. La figura 3.78 muestra el autocorrelograma del disparo filtrado 1277. La mayor cantidad de energía se concentraba en el lóbulo central y menores cantidades de energía en los lóbulos laterales (raya de color verde). Del autocorrelograma se obtuvo que la longitud del operador variaba entre 150 a 200 ms. 90

Del autocorrelograma de la figura 3.78 también se obtuvo el gap o distancia predictiva para el caso de la deconvolución predictiva. Este valor se encontraba entre 10 y 30 ms.

Figura 3.78: Autocorrelograma del Disparo Filtrado 1277.

Primero se aplicó deconvolución spiking a los disparos de prueba filtrados, variando la longitud del operador (150, 180 y 200 ms.) y utilizando un pre-blanqueo de 0.1%. El resultado fue (independientemente de la longitud del operador) una distorsión de la señal como se muestra en la figura 3.79 (comparar con la figura 3.74). El problema de diseñar el operador de deconvolución utilizando la autocorrelación de las trazas sísmicas en vez de la autocorrelación de la ondícula fuente, es que a pesar de que la deconvolución recupera el aspecto grueso de la serie de spikes, las trazas deconvueltas pueden presentar falsos spikes de amplitud pequeña inmersos entre los spikes reales. (Yilmaz, 1987).

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Figura 3.79: Aplicación de Deconvolución Spiking a Disparo Filtrado 3210 (Longitud del Operador = 200 ms).

Luego se hicieron las pruebas con deconvolución predictiva variando la longitud del operador (150, 180 y 200 ms.), variando la distancia predictiva (12, 16, 24 y 30 ms.) y utilizando un pre-blanqueo de 0.1%. El mejor resultado, donde se afinaban más las hipérbolas, se observó cuando se utilizaba una longitud de operador de 200 ms. y una distancia predictiva de 16 ms. (figura 3.80). La deconvolución predictiva hizo que las reflexiones se definieran muchísimo mejor sobre todo en la zona entre 1000 y 2000 ms. (recuadro de color rojo de la figura 3.80), además de eliminar los múltiples (comparar figuras 3.74 y 3.80). Luego de realizar diferentes pruebas aplicando deconvolución spiking y deconvolución predictiva, se obtuvo que la que mejor daba resultados era la deconvolución predictiva,

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mejorando la resolución vertical y no distorsionando la señal como lo hacía la deconvolución spiking (comparar figuras 3.79 y 3.80). Se aplicó deconvolución predictiva con los parámetros escogidos (longitud de operador = 200 ms. y distancia predictiva = 16 ms.) a todos los disparos filtrados previamente con el GXT_SWDNOISE y el pasabanda (figura 3.80).

Figura 3.80: Aplicación de Deconvolución Predictiva a Disparo Filtrado 3210 (Longitud del Operador = 200 ms y Distancia Predictiva = 16 ms).

Se hizo un segundo análisis de velocidad, pero esta vez se seleccionaron más CDPs por crossline (de 25 en 25) y la función de velocidad guía utilizada fue la elegida en el primer análisis. En las figura 3.81 se observa la segunda selección de velocidades por semblanza. Este segundo análisis fue mucho más preciso, ya que primero se hizo un acercamiento en la parte superior para ver mejor la coherencia y colocar los puntos en el lugar correcto. Las velocidades

93

aumentan desde 1500 m/s hasta 6000 m/s aproximadamente, comenzando a seleccionar velocidades desde 200 ms. hasta 5900 ms.

Figura 3.81: Segundo Análisis de Velocidad por Semblanza en un CDP.

Se hizo un apilado de los CDP gathers con deconvolución, para comparar los reflectores con los del apilado de las figuras 3.75 y 3.76 (apilado de trazas sin deconvolución). En la corrección NMO se utilizó la segunda selección de velocidades; es decir que los reflectores no sólo estarán más definidos sino que estarán movidos a sus posiciones verdaderas. En la figura 3.82 se observa este apilado en el inline 100. Los reflectores están más definidos en la parte somera (recuadro de color rojo) hasta 1500 ms. (comparar figuras 3.75 y 3.82), en el óvalo de color azul se observa un pequeño reflector a aproximadamente 2500 ms.

94

Figura 3.82: Apilado de CDP Gathers con Deconvolución Predictiva (Inline 100).

Este apilado también se puede ver en el crossline 450 de la figura 3.83. Nótese como el ruido en algunas zonas, sobre todo en la parte inferior se atenuó aún más y cómo los reflectores se afinaron (recuadro de color azul), comparándola con el apilado de la figura 3.76. También se observa en ambos apilados de las figuras 3.82 y 3.83, que los reflectores son muy débiles y que la continuidad de los mismos se pierde.

95

Figura 3.83: Apilado de CDP Gathers con Deconvolución Predictiva (Crossline 450).

Haciendo un acercamiento a la figura 3.82 hasta 3000 ms. se aprecian mejor los reflectores (figura 3.84), los cuales se observan claramente hasta alrededor de los 1300 ms. (recuadro de color rojo) y un pequeño reflector a aproximadamente 2400 ms. no muy bien definido (óvalo de color azul). Existen zonas donde la continuidad de los reflectores se pierde (óvalos de color verde).

96

Figura 3.84: Acercamiento hasta 3000 ms. (Inline 100).

También se hizo un acercamiento a la figura 3.83 hasta 3000 ms. (figura 3.85), donde se aprecian reflectores con muy poco buzamiento hasta alrededor de los 1300 ms. (recuadro de color azul).

97

Figura 3.85: Acercamiento hasta 3000 ms. (Crossline 450).

Posteriormente se aplicó una corrección de amplitud consistente con superficie a los disparos con deconvolución utilizando el módulo Surface Consistent Amplitudes, el cual estima y ajusta las contribuciones de amplitud relativa de las fuentes, los receptores, los offsets de los bin, los CDPs y los canales, sobre la base de una superficie consistente. Posteriormente se hizo un apilado de los CDP gathers que poseían esta corrección. En la figura 3.86 se muestra el inline 100, donde se observa como se realzan las amplitudes (realce de los reflectores en el recuadro de color azul) en comparación con los reflectores de la figura 3.82.

98

Figura 3.86: Apilado de CDPs con una Corrección de Amplitud Consistente con Superficie. (Inline 100).

En la figura 3.87 se observa el apilado del crossline 450, donde se muestra como la amplitud consistente con superficie realza los reflectores (recuadro de color azul) que antes no se distinguían bien en la figura 3.83.

99

Figura 3.87: Apilado de CDPs con una Corrección de Amplitud Consistente con Superficie. (Crossline 450).

Se hizo un tercer análisis de velocidad, seleccionando los CDPs cada 25 crosslines y cada 20 inlines. Se utilizó como función guía el segundo campo de velocidades obtenido anteriormente. Los otros parámetros se mantuvieron iguales. Se aplicaron estáticas residuales a los disparos con deconvolución. Luego se hizo un apilado, utilizando la tercera selección de velocidades por semblanza en la corrección NMO y agregando las estáticas residuales al flujo de apilado. En la figura 3.88 se muestra el inline 100 hasta 3000 ms. Se puede observar como se corrigieron levemente (óvalos de color verde) la posición de los reflectores en algunas zonas (comparar con figura 3.84), luego que las estáticas de elevación fueron aplicadas en una ventana de correlación de trazas ya corregidas por NMO. La idea era ajustar las trazas que no fueron alineadas por completo durante la corrección NMO.

100

Figura 3.88: Aplicación de Primer Pase de Estáticas Residuales. (Inline 100).

En la figura 3.89 se observa el crossline 450 hasta 3000 ms. Si se compara con la sección de la figura 3.85, se aprecia que en algunas áreas la ubicación de los puntos en los reflectores cambia levemente (óvalos de color morado). Las estáticas residuales permiten corregir aquellos puntos que no se encuentran en su posición original debido a que la corrección NMO no alineó perfectamente las trazas.

101

Figura 3.89: Aplicación de Primer Pase de Estáticas Residuales. (Crossline 450).

Se realizó un cuarto análisis de velocidad, aplicándole a los supergather estáticas de elevación y estáticas residuales. La función de velocidad guía utilizada para el picado de velocidades fue el tercer campo de velocidades obtenido anteriormente. Posteriormente se aplicó un segundo pase de estáticas residuales. Finalmente los disparos corregidos por divergencia esférica, filtrados con GXT_ SWDNOISE y pasabanda, con deconvolución predictiva, estáticas de elevación, estáticas residuales (dos pases) y corregidos por amplitud consistente con superficie, se agruparon por CDP gathers. Se corrigió por NMO utilizando el campo de velocidades del cuarto análisis y aplicando un 30% de stretching en el mute. Se apiló y luego se aplicó AGC con un factor escalar promedio centrado en una ventana de 1000 ms. En la figura 3.90 se observa el inline 100 hasta 3000 ms. Existen pocas zonas

102

puntuales (círculos de color rojo) donde el segundo pase de estáticas residuales mejoró la continuidad de los reflectores, con respecto a la figura 3.88 (primer pase de estáticas residuales).

Figura 3.90: Aplicación de Segundo Pase de Estáticas Residuales. (Inline 100).

En la figura 3.91 se aprecia el crossline 450 hasta 3000 ms., donde también se observan zonas puntuales (círculos de color rojo) que fueron movidas ligeramente (figura 3.89) luego del segundo pase de estáticas residuales.

103

Figura 3.91: Aplicación de Segundo Pase de Estáticas Residuales. (Crossline 450).

En general, se observan reflectores relativamente planos hasta alrededor de los 1300 ms. (figuras 3.84 y 3.85) con velocidades características entre los 1800 m/s y 2500 m/s aproximadamente (figura 3.81). Aún existe ruido en algunas zonas que no permite ver la continuidad de los reflectores (figura 3.84). En los inlines se observa un reflector no definido claramente a 2400 m/s inclinado hacia el oeste (figura 3.84). En los crosslines se puede apreciar no muy bien una ligera inclinación de los reflectores hacia el norte (figura 3.91). Esto coincide con el hecho de que la Cuenca Oriental de Venezuela en su flanco sur, donde se llevó a cabo el proyecto (Subcuenca de Maturín), buza levemente hacía el norte. Además los sedimentos que rellenan esta cuenca se depositaron en ambientes relativamente planos y se encuentran poco tectonizados en esa zona. Estas características geológicas se aprecian en las secciones del subsuelo obtenidas a través del procesamiento de los datos de sísmica de reflexión.

104

CAPÍTULO IV. ADQUISICIÓN Y PROCESAMIENTO DE DATOS DE SÍSMICA DE REFRACCIÓN 4.1 Marco Teórico

4.1.1 Sísmica de Refracción La sísmica de refracción es una técnica geofísica que consiste en estudiar las ondas refractadas en el subsuelo, con el fin de determinar velocidades y espesores de las capas más superficiales. Este método se utiliza mayormente en el área de exploración de hidrocarburos, con el propósito de establecer el espesor y la velocidad de la capa meteorizada. (Dobrin y Savit, 1988). La refracción de las ondas sísmicas está fundamentada en la ley de Snell, la cual establece que cuando un frente de ondas, que viaja por un medio a una cierta velocidad, incide sobre una interfase que separa este medio con otro, cada punto del frente de ondas se convierte en una fuente que genera un nuevo frente de ondas (Principio de Huygens), que viaja por el segundo medio con una velocidad distinta a la del primero. En la figura 4.1 se observa que mientras el frente de ondas viaja una distancia AD por el medio inferior, por el medio superior el frente de ondas viaja una distancia x desde C hasta B. La onda refractada resultante hace un ángulo Rp (cuando la onda es longitudinal) con la interfase. (Dobrin y Savit, 1988). De esta figura se obtiene que: y

sen i = BC/AB sen Rp = AD/AB = Vp2BC/Vp1AB

(4.1) (4.2)

Entonces sen i/sen Rp = Vpi/Vp2, siendo esta ecuación la representación de la ley de Snell. Cuando sen i = Vp1/Vp2, sen Rp es igual a uno y Rp se es igual a 90°. Esto quiere decir que la onda refractada no penetra el medio, sino que viaja por la interfase que separa los dos medios. 105

El ángulo ic = sen-1(Vp1/Vp2) es conocido como el ángulo crítico para la refracción de una onda longitudinal. Para cualquier valor de i mayor que el valor crítico, no hay refracción en el segundo medio y la onda es totalmente reflejada. (Dobrin y Savit, 1988).

Figura 4.1: Refracción de una Onda Longitudinal. (Modificado de Dobrin y Savit, 1988).

4.1.2 Refracción Crítica En la figura 4.2 se tienen dos medios, cada uno con propiedades elásticas uniformes, y separados por una interfase horizontal a una profundidad z. La velocidad (longitudinal) de las ondas sísmicas en el medio superior es V0 y en el inferior V1 con V1 > V0. Una onda sísmica es generada en el punto S sobre la superficie, y la energía se dispersa desde él en forma de frentes de ondas esféricos. Un receptor está localizado en el punto D a una distancia x de S. Si x es pequeña, la primera onda en llegar a D será la que viaje horizontalmente a una velocidad V0. A distancias mayores, la onda refractada que viaja por ambos medios llega primero debido a que el tiempo es más corto cuando viaja a través de la capa que posee mayor velocidad. (Dobrin y Savit, 1988). Cuando el frente de ondas incide sobre la interfase donde la velocidad cambia, la energía es refractada en el medio inferior de acuerdo con la ley de Snell. Esto es observado en el frente 106

de ondas designado con el número 7 de la figura 4.2. En un punto A de este frente de onda, la tangente a la esfera en el medio inferior se vuelve perpendicular a la interfase. El rayo que pasa a través de este punto, ahora empieza a viajar a través de la interfase con la velocidad del medio inferior. Entonces, por definición, el rayo SA incide sobre la interfase teniendo un ángulo crítico. A la derecha de A los frentes de ondas debajo de la interfase, viajan más rápido que los que se encuentran por encima. (Dobrin y Savit, 1988).

Figura 4.2: Mecanismo de Transmisión de Ondas Refractadas en un Medio de Dos Capas. (Tomado de Dobrin y Savit, 1988).

El material que se encuentra en el medio superior es sometido a esfuerzos oscilantes cuando las ondas viajan por la interfase, generando nuevas perturbaciones a lo largo de esta última. Estas perturbaciones se dispersan de forma esférica desde la interfase al medio superior con una velocidad V0. La onda que originó el nuevo frente de ondas en el punto B, viajara una distancia BC en el medio inferior, mientras que el frente de ondas nuevo tendrá un radio BE en el medio superior. El frente de ondas resultante sobre la interfase seguirá la línea CE, que hace un ángulo ic con la interfase. (Dobrin y Savit, 1988). De la figura se aprecia que:

sen ic = BE/BC = V0t/V1t = V0/V1

(4.3)

El ángulo que el frente de ondas hace con la horizontal es el mismo que el rayo perpendicular a la interfase hace con la vertical, de esta forma el rayo volverá a la superficie con un ángulo crítico [sen-1(V0/V1)] con respecto a una línea perpendicular a la interfase. (Dobrin y Savit, 1988). 107

4.1.3 Velocidades y Espesores La manera más simple y útil de representar los valores de refracción es graficar el tiempo de las primeras llegadas T versus la distancia x fuente-receptor. En el caso de superficies planas y homogéneas, como en las figura 4.2 y 4.3, este tipo de gráfico es lineal. (Dobrin y Savit, 1988).

Figura 4.3: Curva Tiempo-Distancia Para un Modelo de Dos Capas Planas. (Tomado de Dobrin y Savit, 1988).

La onda directa viaja de la fuente al receptor cercana a la superficie a una velocidad V0, entonces T = x/V0. Esto está representado en el gráfico de T versus x como una línea recta que pasa por el origen y tiene una pendiente de 1/V0. La onda refractada a lo largo de la interfase a una profundidad z, con un ángulo crítico ic cuando entra y sale de ella, recorre tres segmentos: AB, BC y CD. Para determinar el tiempo en términos de la distancia horizontal recorrida, se usan tres relaciones: sen ic = V0/V1

cos ic = (1 – V02/V12)1/2

y

tan ic = sen ic/cos ic = V0/(V12 – V02)1/2

El tiempo total que recorre el rayo refractado a lo largo del segmento ABCD es: T = TAB + TBC + TCD 108

(4.6)

(4.5)

Sustituyendo: T = z/V0cos ic + (x – 2ztan ic)/V1 + z/V0cos ic = 2z/V0cos ic – 2zsen ic/V1cos ic + x/V1 Utilizando trigonometría se obtiene que

T = x/V1 + 2z(V12 – V02)1/2/V1V0

(4.7) (4.8)

En la gráfica T versus x, esta es la ecuación de una línea recta que posee pendiente de 1/V1 y cuya intercepción con el eje T (x = 0) es: Ti = 2z(V12 – V02)1/2/V1V0 donde Ti es el tiempo de intercepción. A una distancia xcros, los dos segmentos lineales se cruzan. En distancias menores a ésta, la onda directa que viaja a lo largo de la capa con velocidad V0, llega al receptor primero que la onda refractada. A distancias mayores que xcros, la onda refractada en la interfase llega antes que la onda directa. (Dobrin y Savit, 1988). La profundidad z de la interfase con respecto a la superficie puede ser calculada utilizando el tiempo de intercepción. De la ecuación anterior se obtiene que: z = TiV1V0/2(V12 – V02)1/2

(4.9)

Ti puede ser determinada gráficamente como se muestra en la figura 4.3 o numéricamente por medio de la relación Ti = T – x/V1. La profundidad también puede ser expresada en términos de xcros (distancia de cruce), basándose en el hecho de que los tiempos T0 = x/V0 y T1 = x/V1 + 2z(V12 – V02)1/2/V1V0 son iguales en xcros. Entonces: x/V0 = x/V1 + 2z(V12 – V02)1/2/V1V0 (4.10) Despajando z y simplificando:

z = xcros(V1 – V0)1/2/2(V1 + V0)1/2

109

(4.11)

Generalmente en los estudios de refracción que se hacen en campo se utilizan fuentes en direcciones opuestas con un incremento progresivo de las distancias fuente-receptor, con el fin de obtener un grupo de curvas tiempo-distancia como se muestra en la figura 4.4. Estas curvas proveen la información de velocidad necesaria para calcular profundidades utilizando los tiempos de refracción. Las curvas opuestas permiten ver si las capas están buzando o no. El gráfico recibe el nombre de dromocrónica. (Dobrin y Savit, 1988).

Figura 4.4: Curvas Tiempo-Distancias (Dromocrónica) con Dos Fuentes en Direcciones Opuestas. (Tomado de Dobrin y Savit, 1988).

En la figura 4.5 se observa el arreglo de varios geófonos en la superficie con respecto a la fuente, la manera en como el rayo viaja por las diferentes interfases que separan las capas que presentan distinta litología (por ende diferentes velocidades), el registro de las trazas y las curva tiempo-distancia.

Figura 4.5: Trazado de Rayos, Registro Esquemático y Curva Tiempo-Distancia. (Tomado de Dobrin y Savit, 1988).

110

4.2 Adquisición de Datos de Sísmica de Refracción En el proyecto San Cristóbal 05G-3D el departamento de métodos potenciales tenía como objetivo principal la adquisición de 1000 estaciones ordinarias de gravimetría, 1000 estaciones de intensidad magnética, 450 registros de sondeos 1D (SEV), 550 registros magneto-telúricos y 400 registros de refracción sísmica. La aplicación de los métodos potenciales en este proyecto estuvo enfocada en alcanzar diferentes objetivos que dependían de cada método en particular. Con el método de refracción se quería conocer la variación de los espesores y velocidades de propagación de las ondas sísmicas en la capa superficial, comúnmente conocida como capa meteorizada. Las 400 refracciones estaban distribuidas de manera uniforme en el área del proyecto, la mayoría de ellas fueron realizadas por Suelopetrol en las intercepciones de las líneas de tiro con las líneas receptoras, a menos que hubiera un obstáculo como una edificación, un farallón, una quebrada o que el terreno fuera muy ondulado. Si esto ocurría, la cuadrilla corría el punto hacia una estaca cercana a la intersección. En la figura 4.6 se aprecia la ubicación de los puntos donde Suelopetrol adquirió refracciones dentro del proyecto, los puntos azules fueron los procesados en el transcurso de la pasantía larga. En campo se adquirieron 42 registros de refracción sísmica durante dos semanas.

Figura 4.6: Mapa de Ubicación de Puntos de Refracción Sísmica Dentro del Proyecto. (Modificado de Suelopetrol, 2007).

111

La cuadrilla de refracción sísmica estaba conformada por un operador del sismógrafo, un caporal de refracciones, un taqueador y siete obreros. Para transportar la cuadrilla y los equipos la empresa utilizó dos vehículos rústicos 4x4. Contaba con dos cámaras de refracción Geometrics StrataVisor NZII, seis cables I-O MRX de 8 pares y sensores SM-4 de 10 Hz (geófonos). En la figura 4.7 se observa la cámara de refracción, los cables y los geófonos empleados.

Figura 4.7: Equipo Empleado en la Adquisición de Datos de Sísmica de Refracción: Cámara, Cables y Geófonos.

Se emplearon 48 canales en la adquisición de los datos. Éstos fueron grabados en formato SEG-2 con una tasa de muestreo de 250 ms.; la longitud del registro fue de 1.0 segundos. No se aplicó ningún filtro durante la adquisición. El tendido del cable tenía una longitud de 325 metros, constaba de tres puntos de tiro (puntos fuente) separados entre sí 162.5 metros, la distancia fuente-receptor más cercana fue de un metro. La figura 4.8 muestra el tendido de refracción, observando la posición de los 48 geófonos y la posición de las tres fuentes. Nótese que en los extremos del tendido los geófonos estaban más cercanos entre sí. Las distancias entre geófonos y fuentes-geófonos se señalan en la tabla 4.1.

Figura 4.8: Arreglo de Geófonos en la Adquisición de las Refracciones. (Tomado de Suelopetrol, 2007).

112

Tabla 4.1: Distribución de Distancias Dentro del Tendido de Refracción.

113

Para elegir el patrón de perforación, Suelopetrol hizo pruebas de carga y profundidad para los pozos de refracción, probando cargas de 600 gramos, 450 gramos y 300 gramos, a profundidades de 1.0 metros y 1.5 metros; el resultado final de estas pruebas fue que la empresa seleccionó 300 gramos de explosivos por pozo de 1.5 metros de profundidad, con los cuales obtuvo una buena señal en los extremos del tendido y a su vez minimizó el impacto ambiental, particularmente sobre terrenos arenosos sueltos o no consolidados. Generalmente los tendidos se hacen paralelos a las líneas receptoras (sentido este-oeste), pero también pueden hacerse perpendiculares, dependiendo de las irregularidades que presente el terreno, se requiere de una zona lo suficientemente plana, ya que sólo se tienen las coordenadas del centro del tendido (no se tienen coordenadas precisas de las fuentes ubicadas en los extremos ni las de los geófonos). Luego de escoger la dirección del tendido, la cuadrilla procedió a la perforación de los pozos donde el taqueador colocó los 300 gramos de explosivo. Para ello usaron un equipo de perforación portátil donde emplearon una tubería helicoidal de 1.5 metros. Posteriormente el taqueador tapó los tres pozos, de la misma manera como se explicó en la adquisición de datos de sísmica de reflexión en la fase de perforación. Al mismo tiempo que perforaron, regaron el cable donde se conectaron los geófonos; éstos fueron plantados en el terreno en su respectiva posición. En la figura 4.9 se observa la perforación de un pozo, su taqueo, la forma en como se riega el cable, el plantado y conexión de un geófono. Cuando todos los geófonos fueron conectados y las fuentes estaban en su sitio, se procedió a la adquisición de los datos. El operador de la cámara de refracción colocaba todos los parámetros requeridos, como tasa de muestreo, longitud del registro, ubicación de la fuente, ubicación de geófonos y número de canales. Luego, éste se aseguraba que todos los canales estuvieran encendidos y que los niveles de ruido fueran muy bajos. Se detonaba con el disparador electrónico HVB-1 (seismic timer, “blaster”) la carga explosiva de 300 gr. (sólo se utilizó un fulminante), la cual generaba un impulso de energía que provocaba un frente de ondas que se propagaba a nivel somero del subsuelo y era recibido en superficie por un arreglo conformado por 48 receptores (geófonos) de 10 Hz. distribuidos a lo largo de un tendido de 323 m.

114

Figura 4.9: Operaciones en Campo para Adquirir Refracciones Sísmicas.

Como consecuencia de este estímulo, se generaban ondas que se refractan en los estratos someros del subsuelo y que eran captadas por los geófonos que se encontraban plantados en superficie, conectados a la cámara de refracción mediante cables de ocho pares. La información era almacenada en el disco duro del equipo en formato SEG-2. La primera carga que se detonaba era para obtener el perfil (cero metros), luego se denotaba la del centro del tendido (162.5 metros) y por último la del contra-perfil (325 metros). Además de guardar los archivos, la cámara imprimía estos registros, los cuales eran archivados con las hojas de campo. En ellas se anotaba el número de refracción, los números de archivos de los perfiles, ubicación por línea receptora y de tiro y cantidad de tacos y fulminantes usados. En la figura 4.10 se observa el manejo de la cámara de refracción y un perfil impreso. En la figura 4.11 se puede ver la hoja de campo empleada para los registros diarios.

115

Figura 4.10: Manejo de la Cámara de Refracción y Contra-perfil Impreso en Campo.

Figura 4.11: Hoja de Registro Utilizada en Campo para las Refracciones Sísmicas.

116

4.3 Procesamiento de Datos de Sísmica de Refracción y Resultados Luego de la adquisición de refracciones en campo, los datos fueron copiados de la cámara a la computadora. Se procesaron 144 refracciones (3 por punto) adquiridas en la misma área a la cual pertenecen los cuatro swaths procesados anteriormente para los datos de sísmica de reflexión. En la figura 4.12 se observa un mapa generado con el programa Surfer8 donde se muestra la ubicación de los 48 puntos de refracción sísmica que fueron procesados.

UBICACIÓN DE PUNTOS DE REFRACCIÓN 1 2

3

5

4

6 7

58000 8

9

10

14

57000

11 15

17

18 24

13

19

20

21

22

23

25

26

27 31

56000

12

16

28

29

30

32

33

34

35

36

37

38

39

55000

40

41

42

43

44

45

46

294000

296000

298000

300000

302000

0

2000

4000

6000

8000

47

304000

48

306000

308000

m.

Figura 4.12: Mapa de Ubicación de los Puntos de Sísmica de Refracción Utilizados en el Procesamiento.

Lo que se buscaba con el procesamiento de las refracciones era hallar las velocidades de la capa meteorizada y de la capa infrayacente, para luego calcular el espesor de la primera. Con estos resultados se generaron mapas de contorno de velocidades y de espesores. Para calcular las velocidades se seleccionaron primeros quiebres a través del módulo Pickwin versión 3.14 (Pick First Breaks or Disparsion Curves) que pertenece al programa SeisImager/2DTM versión 3.1. Para ello se cargaron los archivos SEG-2 que son de extensión .dat (Geometrics Seismograph). En la figura 4.13 se presenta la interfase del programa y la forma en como se seleccionan primeras llegadas.

117

Figura 4.13: Selección de Primeras Llegadas de Ondas Directas y Refractadas.

Se seleccionaron primeras llegadas en 144 registros de refracciones en total (tres por punto: perfil, centro del tendido y contra-perfil), con el fin de generar las dromocrónicas. En las figuras 4.14, 4.15 y 4.16 se muestran las selecciones de las primeras llegadas para el perfil, centro del tendido y contra-perfil del punto cinco. Este programa permitía guardar las curvas de primeros quiebres en archivos con extensión .vs. En el perfil (figura 4.14) se observan dos curvas lineales con diferentes pendientes. La primera pertenece a las ondas directas y la segunda a las ondas refractadas. Las primeras ondas llegaban a los receptores entre un poco más de 0 ms. y 200 ms. aproximadamente.

118

Figura 4.14: Selección de Primeras Llegadas con el Programa Pickwin. (Perfil, Punto 5).

Para el centro del tendido (figura 4.15) se obtuvo un registro simétrico de las refracciones. En él también se observan dos líneas de tendencia con diferentes pendientes a cada lado de donde se encuentra ubicada la fuente.

119

Figura 4.15: Selección de Primeras Llegadas con el Programa Pickwin. (Centro del Tendido, Punto 5).

En el contra-perfil (figura 4.16) también se distinguen dos líneas de tendencia con diferentes pendientes, que indican la presencia de dos capas.

120

Figura 4.16: Selección de Primeras Llegadas con el Programa Pickwin. (Contra-perfil, Punto 5).

Luego de seleccionar las primeras llegadas se construyeron las dromocrónicas. Para ello se utilizó el módulo Plotrefa versión 2.73 (Refraction Analysis) del programa SeisImager/2DTM versión 3.1. Para cada dromocrónica se cargaron las tres curvas de primeros quiebres generadas con el módulo Picwin. En la figura 4.17 se aprecia la dromocrónica del punto cinco, la curva de color rojo pertenece al perfil (fuente a 0 m.), la de color morado al centro del tendido (fuente a 162.5 m.) y la de color verde al contra-perfil (fuente a 325 m.). Los puntos en cada curva representan los 48 geófonos que grabaron la señal. El programa permite hallar las velocidades de las capas por medio del cálculo del inverso de la pendiente de las líneas de tendencias trazadas manualmente (líneas color morado), para las curvas obtenidas a través de la selección de primeros quiebres. En la figura 4.17 se observan ocho valores de velocidad en m/s, los inferiores representan la velocidad de la primera capa (onda directa) y los superiores la velocidad de la segunda (onda refractada). En total se construyeron 48 dromocrónicas, en donde se observan dos capas (meteorizada e inferior). Se trazaron manualmente 384 líneas de tendencia, es decir, se

121

calcularon 384 velocidades (192 para la capa meteorizada y 192 para la capa inferior). El disparo en el centro del tendido permitió calcular cuatro velocidades debido a que los geófonos se encontraban a ambos lados de la fuente; sin embargo la primera capa posee pocos puntos, ya que la separación entre geófonos y geófono-fuente en el centro del tendido era de 15 metros en la adquisición. Muchas veces esta separación hacía que la primera capa no se pudiera definir bien cuando la fuente estaba ubicada en el medio. Se definía mejor cuando la fuente se encontraba en los extremos, donde la separación entre geófonos y geófono-fuente era de un metro. También se observa que las capas son aproximadamente planas (buzamiento irrelevante) debido a que el cambio de pendiente en ambas curvas ocurre al mismo instante de tiempo aproximadamente, entre 35 ms. y 40 ms.

Figura 4.17: Dromocrónica Construida con el Programa Plotrefa. (Punto 5).

122

Luego de obtener las ocho velocidades por dromocrónica, se generaron histogramas de las velocidades con el programa Matlab6.5. En la figura 4.18 se observa el histograma para las velocidades de la capa meteorizada, donde se aprecia que las velocidades que más se repiten están aproximadamente entre 470 m/s y 650 m/s. En la figura 4.19 se aprecia el histograma para las velocidades de la capa infrayacente a la capa meteorizada, donde los valores de velocidad que más se repiten están entre los 1600 m/s y 1700 m/s. Las velocidades en la capa meteorizada varían mucho más que en la capa inferior debido a la menor compactación del suelo.

Figura 4.18: Histograma de Velocidades para la Capa Meteorizada.

Figura 4.19: Histograma de Velocidades para la Capa Infrayacente a la Capa Meteorizada.

Luego de ver gráficamente el rango de velocidades que presentaba cada capa, se procedió a calcular las velocidades promedio y mediana por punto de ambas capas. Como la variación entre la mediana y el promedio era de decenas, se decidió generar los mapas de contornos de velocidades con los valores promedios. En la figura 4.20 se observan los histogramas de las velocidades promedio para ambas capas, observándose que la capa meteorizada tiene velocidades de alrededor de 450 m/s a 500 m/s y 700 m/s, y la capa inferior una velocidad de 1700 m/s. 123

Figura 4.20: Histogramas de Velocidades Promedios en la Capa Meteoriza (Izquierda) y en la Capa Infrayacente (Derecha).

Con los valores de las velocidades promedios en ambas capas se generaron los mapas de contornos de velocidades en la zona de estudio utilizando el programa Surfer8, empleando kriging como método de interpolación. En la figura 4.21 se observa el mapa de curvas de velocidad para la capa meteorizada, las velocidades varían desde aproximadamente 380 m/s hasta 740 m/s. En la zona oeste dominan las velocidades más altas, entre los 640 m/s y 700 m/s, mientras que en las zonas central y este las velocidades son más bajas, entre 400 m/s y 600 m/s. En general, las velocidades en la capa meteorizada aumentan de este a oeste.

m/s 740

MAPA DE VELOCIDADES (CAPA METEORIZADA)

720 700 680 660 640 620

000

600 580

000

560 540

000

520 500

000 294000

296000 0

298000 2000

300000 4000

302000 6000

304000 8000

306000

308000

m.

480 460 440 420 400 380

Figura 4.21: Mapa de Contornos de Velocidades Promedios en la Capa Meteorizada.

124

En la figura 4.22 se muestra el mapa de contornos de velocidades promedio en la capa que se encuentra por debajo de la capa meteorizada. Las velocidades varían aproximadamente de 1480 m/s hasta 1920 m/s. En las zonas este y oeste las velocidades predominantes están entre los 1600 m/s y 1700 m/s, mientras que en el área central las velocidades son más altas, entre los 1800 m/s y 1900 m/s. En general, las velocidades varían menos que en la capa meteorizada debido a la mayor compactación del subsuelo.

m/s

MAPA DE VELOCIDADES (PRIMERA CAPA)

000 000 000 000 294000

296000 0

2000

298000 4000

300000

302000

6000

8000

304000

m.

306000

308000

1920 1900 1880 1860 1840 1820 1800 1780 1760 1740 1720 1700 1680 1660 1640 1620 1600 1580 1560 1540 1520 1500 1480

Figura 4.22: Mapa de Contornos de Velocidades Promedios en la Capa Infrayacente a la Capa Meteorizada.

Se calculó el espesor de la capa meteorizada a partir de los valores de las velocidades de ambas capas y la distancia de intersección, donde empieza a llegar la onda refractada primero que la onda directa (ecuación 4.11). Se realizó el mismo procedimiento que con las velocidades y se calcularon 192 espesores (cuatro por punto). Luego se estimaron la mediana y el promedio de los espesores por punto; como la variación entre ellos es de centímetros, se usó el promedio para generar el mapa de contornos de espesores (utilizando kriging como método de interpolación). Éste se muestra en la figura 4.23, donde se observa que los espesores de capa meteorizada varían de 4 metros a 28 metros aproximadamente. En la zona oeste, el espesor es mayor (15 m. a 27 m.) que en las áreas central y este (9 m. a 5 m.). Comparando el mapa de velocidades y el de espesores de la capa meteorizada, se concluye que a mayor espesor, la velocidad promedio aumenta debido a que hay mayor compactación del subsuelo. 125

m.

MAPA DE ESPESORES (CAPA METEORIZADA)

28 26 24 22 20

000

18 000

16

000

14

000

12 294000

296000 0

298000 2000

300000 4000

302000

304000

306000

308000

8000 m.

6000

10 8 6 4

Figura 4.23: Mapa de Contornos de Espesores Promedios de la Capa Meteorizada.

En la tabla 4.2 se presentan los mayores y menores valores de velocidades y espesores obtenidos en el área de estudio. Capa

Meteorizada

Infrayacente

Velocidad Mayor

892 m/s

2174 m/s

Velocidad Mayor (Mediana)

785 m/s

2031 m/s

Velocidad Mayor (Promedio)

757 m/s

1969 m/s

Velocidad Menor

277 m/s

1246 m/s

Velocidad Menor (Mediana)

358 m/s

1512 m/s

Velocidad Menor (Promedio)

368 m/s

1473 m/s

Espesor Mayor

33 m.

-

Espesor Mayor (Mediana)

29 m.

-

Espesor Mayor (Promedio)

30 m.

-

Espesor Menor

2 m.

-

Espesor Menor (Mediana)

3 m.

-

Espesor Menor (Promedio)

3 m.

-

Tabla 4.2: Estadísticas de Velocidades y Espesores en los Estudios de Refracción.

126

En la figura 4.24 se muestra un mapa en tres dimensiones donde se observa la base de la capa meteorizada. Para ello, se hizo una resta entre la elevación que tenía cada punto donde se adquirió la refracción y el espesor promedio calculado. La elevación está entre los 160 metros y 230 metros aproximadamente. Hacia el oeste las elevaciones son mayores (220 metros) que en el resto; en la zona central se presenta un valle alrededor de los 170 metros.

m. 230

BASE DE LA CAPA METEORIZADA

225 220 215 210 205 200 195 190 185 180 175 170 165

0

2000

4000

6000

8000

m.

Figura 4.24: Mapa 3D de la Elevación de la Base de la Capa Meteorizada.

127

CAPÍTULO V. ADQUISICIÓN Y PROCESAMIENTO DE DATOS GRAVIMÉTRICOS 5.1 Marco Teórico

5.1.1 Ley de Gravitación Universal Las variaciones en el campo gravitacional de la Tierra se pueden estimar a través de la prospección gravimétrica. El objetivo es estudiar las diferencias de densidades en las rocas que se encuentran en el subsuelo. Sin embargo, las anomalías observadas en el campo gravitatorio no sólo se deben a la densidad, también influyen aspectos como: la elevación, las mareas terrestres, la deriva instrumental, la latitud, etc. La geofísica se encarga de determinar las causas de esas variaciones, con el fin de aislar aquellas que son producidas principalmente por las masas presentes en el interior de la Tierra. (Telford, 1990). La fuerza de atracción gravitatoria involucra el movimiento de los cuerpos celestes y la aceleración de las masas que caen sobre la superficie terrestre. La Ley de Gravitación Universal fue deducida por Isaac Newton, ésta anuncia que la fuerza de atracción entre dos partículas de masa m1 y m2 es directamente proporcional al producto de las masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre los centros de masa de las mismas, como se observa en la ecuación 3.1. (Telford, 1990).

F =G

m1 m2 r2

(5.1)

Donde F es la magnitud de la fuerza entre dos cuerpos m1 y m2, r es la distancia entre ellos, y G es la Constante de Gravitación Universal, la cual en el Sistema Internacional tiene un valor de 6,67259x10-11 N.m2/Kg2. (Telford, 1990).

128

La aceleración de m2 debido a la presencia de m1 puede ser hallada por la segunda Ley de Newton, la cual dice que la fuerza es igual a la masa multiplicada por la aceleración. Despejando esta última e igualándola a la ecuación 3.1 se observa que:

g=

m F = G 21 m2 r

(5.2)

Donde la aceleración g es igual al módulo de la fuerza gravitacional por unidad de masa debido a m1. Si m1 es la masa de la Tierra igual a 5,97x1024 kilogramos y r su radio promedio igual a 6,37x106 metros, entonces g se convierte en la aceleración de gravedad:

⇒ g = 6.67259 × 10 −11

m 3 5.97 × 10 24 Kg = 9.82m / s 2 2 6 2 Kg .s (6.37 × 10 m)

(5.3)

Este valor representa la aceleración de la gravedad sobre la superficie terrestre si se considera la Tierra como una esfera perfectamente esférica y homogénea. En honor a Galileo, la unidad de la aceleración de gravedad, 1cm/s2, es llamada Gal. Dado que esta unidad es muy grande en términos de las magnitudes de interés en prospección geofísica, es más común utilizar el miliGal (abreviado mGal), es decir: [1 mGal] = [0.001 Gal] = [0.001 cm/s2]. (Telford, 1990).

5.1.2 Correcciones Gravimétricas Como la Tierra no es perfectamente homogénea y esférica, la aceleración gravitacional no es constante sobre la superficie terrestre. La magnitud de la gravedad depende de cinco factores: latitud, elevación, topografía del terreno, mareas terrestres y variaciones en la densidad del subsuelo. La prospección gravimétrica se relaciona con este último factor, y esas anomalías son mucho más pequeñas que los cambios relacionados con la latitud (puede variar hasta 5Gal) y la elevación (puede variar hasta 0,1Gal), pero son más grandes que las anomalías producidas por las mareas y por la topografía generalmente. En la exploración de hidrocarburos se puede considerar 10mGal una anomalía gravimétrica grande. (Telford, 1990).

129

Por medio de medidas geodésicas e imágenes satelitales se determinó que la forma de la Tierra es cercana a un esferoide, abultada en el ecuador y chata en los polos; es la superficie hipotética que resultaría si la masa de la Tierra se comportara como un fluido perfecto, sin variaciones laterales de densidad. La dirección de la gravedad estaría siempre dirigida perpendicularmente sobre esta superficie. El esferoide de referencia es un elipsoide que se aproxima a la superficie promedio (equipotencial) del nivel del mar o geoide como se observa en la figura 5.1. El geoide está por encima del esferoide en los continentes debido a la fuerza de atracción del material y por debajo en los océanos, debido a la baja densidad del agua. (Telford, 1990).

Figura 5.1: Diferencias Entre el Geoide y el Esferoide.

Las mediciones gravimétricas están generalmente influenciadas por los cinco factores mencionados anteriormente: latitud, elevación, topografía del terreno, mareas terrestres y variaciones en la densidad del subsuelo. Por lo tanto, se deben hacer correcciones que lleven esas mediciones a valores que puedan estar referenciados a un datum de referencia como por ejemplo la superficie equipotencial del geoide. (Telford, 1990). Corrección por Latitud: El abultamiento en el ecuador y la rotación de la Tierra producen un incremento de la gravedad con la latitud. La aceleración centrífuga debido a la rotación de la Tierra es máxima en el ecuador y cero en los polos, en contraste con la aceleración de gravedad, la cual aumenta en los polos haciendo que el geoide se acerca al centro de masa de la Tierra y disminuya en el Ecuador. Por este motivo, la gravedad es función de la latitud. La variación de g con la latitud, también conocida como gravedad teórica, viene dada por la expresión: GTeo = 978031.846(1+0.0053024sen2φ - 0.0000058sen2φ) [mGal]

130

(5.4)

Esta fórmula fue establecida por el Sistema de Referencia Geodésico en el año 1967, donde φ es la latitud. En distancias cortas y preferiblemente perfiles norte-sur, se suele utilizar la expresión: CLat=0.00081 sen 2φ [mGal] (Corrección por latitud) (5.5) Corrección por Aire Libre: Como la gravedad varía inversamente con el cuadrado de la distancia, es necesario corregir por cambios en la elevación en las estaciones medidas para llevarlas a un mismo datum. La corrección por aire libre no toma en cuenta la masa que se encuentra entre la estación y el plano de referencia. Esta corrección es obtenida diferenciando la ecuación 5.2 con respecto a la distancia:

∂gAL/∂r = 2Gm1/r3 = 2g/r

(5.6)

Siendo m1 la masa y r el radio promedio de la Tierra, se tiene que la constante es igual a:

∂gAL/∂r =0.3086 mGal/m

(5.7)

Esta constante se multiplica por la elevación h de la estación donde la gravedad fue medida. La corrección de aire libre se suma a la lectura de campo cuando la estación se encuentra sobre el plano de referencia y restado cuando se encuentra por debajo del mismo. La corrección de aire libre toma en cuenta sólo la altura h de la estación A para el cálculo de la gravedad como se aprecia en la figura 5.2. (Telford, 1990). C AL = 0.3086h [mGal]

(5.8)

Figura 5.2: Corrección de Aire Libre Sólo Toma en Cuenta la Altura.

131

Corrección de Bouguer: La masa entre la estación y el plano de referencia que no ha sido tomada en cuenta por la corrección de aire libre, ejerce una atracción que es tomada en cuenta por la corrección de Bouguer. Si la estación estuviese sobre un bloque de extensión horizontal infinita y de espesor h y densidad ρB uniformes como se ve en la figura 5.3, el valor gravimétrico se incrementa por la atracción de este bloque entre la estación y el datum. (Telford, 1990).

Figura 5.3: Corrección de Bouguer Toma en Cuenta la Densidad.

La corrección de Bouguer viene dada por:

∂gB/∂r =2πGρ = 0,04192 mGal/m

(5.9)

C B = 0.04191ρ B h [mGal]

(5.10)

La corrección de Bouguer es aplicada de manera opuesta a la de aire libre, es decir, es sustraída cuando la estación está sobre el datum y sumada cuando está por debajo del mismo. (Telford, 1990). Corrección Topográfica: Cambios en el terreno o irregularidades topográficas cercanas a la estación donde se tomó la medida afectan los valores de gravedad. Las ondulaciones topográficas como las colinas y los valles cercanos a la estación influyen en el valor de gravedad tomado. (Telford, 1990).

Figura 5.4: Corrección Topográfica Toma en Cuenta las Masas que Están por Encima y por Debajo de una Capa de Espesor h y Densidad ρB.

132

Para calcular la corrección topográfica se emplean la retícula de Hammer que consiste en una serie de círculos concéntricos alrededor de una estación y dividida en sectores, cuya área se incrementa con la distancia y en los cuales se calcula la diferencia de elevación con respecto a la estación. Ver figura 5.5. (Telford, 1990).

Figura 5.5: Retícula de Hammer.

El efecto gravitatorio de un solo sector es calculado con la siguiente fórmula:

δgT(r,θ) = Gρθ{(ro – ri) + (ri2 + Δz2)1/2 – (ro2 + Δz2)1/2} (5.11) Donde θ es el ángulo del sector en radianes, Δz = |zs - za|, zs es la elevación de la estación, za es la elevación promedio en el sector, y ro y ri son los radios de los sectores externo e interno respectivamente. La corrección topográfica CT es la suma de la contribución de todos los sectores: CT = ΣrΣθ δgT(r,θ) (5.12) Las variaciones en la gravedad no sólo se deben a la latitud y elevación de la estación, sino también al tiempo. Se consideran dos tipos de variaciones fundamentales, por efecto de mareas terrestres y por deriva instrumental. (Telford, 1990). Corrección por Mareas Terrestres: Los gravímetros son instrumentos suficientemente sensibles para medir los cambios en la gravedad ocasionados por los movimientos del sol y la luna que dependen de la latitud y el tiempo. El rango es de aproximadamente 0,3mGal. La corrección puede ser calculada si se sabe las posiciones astronómicas del Sol y la Luna. Sin embargo, como las variaciones son suaves y relativamente lentas, usualmente son incluidas en las correcciones por deriva instrumental. (Telford, 1990). 133

Corrección por Deriva Instrumental: Las mediciones gravimétricas pueden variar en una misma estación a través del tiempo por causas instrumentales, debido a la fatiga del sistema de muelles, al efecto de las mareas terrestres o a las variaciones de temperatura. Por estas razones es necesario hacer un estudio de la deriva antes de iniciar un estudio de adquisición, ya que el mismo permitirá construir una curva de deriva del instrumento y de esta manera conocer los lapsos más favorables para realizar las mediciones. Para corregir las lecturas por deriva se necesita realizar el levantamiento por circuitos, es decir, iniciar las mediciones en una estación, proseguir con las siguientes y cerrar en la estación inicial. (Telford, 1990).

5.1.3 Anomalías Gravimétricas Para determinar las posibles anomalías de gravedad se aplican todas las correcciones mencionadas anteriormente a las lecturas gravimétricas, tomando en cuenta que el plano de referencia es el geoide. La gravedad observada corregida se compara con la gravedad teórica para hallar esas posibles anomalías. De esta forma se obtiene lo que se conoce como Anomalía de Bouguer, la cual viene dad por la siguiente expresión: AB = GObs + C AL − C B + CTop − GTeo [mGal]

(5.13)

Donde AB es la Anomalía de Bouguer para una densidad ρB, GObs es la gravedad observada o medida en la estación luego de realizar las correcciones por mareas y deriva, CAL es la corrección de Aire-Libre para una elevación h, CB es la corrección de Bouguer con densidad

ρB, CTop es la corrección topográfica y GTeo es la gravedad teórica, la cual se encuentra en función de la latitud. (Telford, 1990). Si se desea conocer solamente las anomalías sin importar el valor de la densidad, entonces se halla la Anomalía de Aire Libre, la cual permite observar como varía la gravedad cuando sólo se consideran la latitud y la altura de la estación, es usada especialmente en adquisición marina. Por lo tanto, la ecuación anterior queda reducida a:

AAL = GObs + C AL − GTeo [mGal] 134

(5.14)

Si la densidad no variara lateralmente en la Tierra, las lecturas gravimétricas fueran idénticas luego de aplicarles las correcciones. Las Anomalías de Bouguer y Aire Libre resultan de las variaciones laterales en la densidad (Telford, 1990). La gravedad se puede medir de una forma absoluta o relativa. Las medidas absolutas se pueden llevar a cabo con péndulos o estudiando la caída de los cuerpos, mientras que las relativas se pueden realizar con balanza de torsión, péndulos y gravímetro. Este último es el instrumento actualmente usado en prospección. La gravedad absoluta es difícil de medir porque se requiere una precisión de aproximadamente 1mgal, en prospección geofísica se acostumbra a medir la gravedad relativa. (Telford, 1990). En cualquier estudio de prospección gravimétrica se debe considerar en primer lugar, el efecto causado por las mareas terrestres y la deriva instrumental en los datos adquiridos. Es importante realizar un control de la deriva del gravímetro, debido a que las medidas en una estación cambian su valor en función del tiempo a lo largo del día. El objetivo es determinar los lapsos en los cuales el gravímetro presenta un comportamiento lineal, ya que esto permite establecer los intervalos en los cuales se pueden realizar las lecturas de manera confiable. Antes de comenzar un levantamiento gravimétrico es necesario obtener la curva de deriva del gravímetro. (Telford, 1990).

5.2 Adquisición de Datos Gravimétricos En el proyecto San Cristóbal 05G-3D se aplicaron los métodos gravimétricos y magnéticos con el fin de identificar las principales estructuras geológicas presentes en el área, que pudieran tener algún interés socioeconómico desde el punto de vista energético. La gravimetría estudia todos los factores que pueden causar variaciones en la gravedad terrestre, descartando aquellos externos, tales como la rotación terrestre y las mareas luni-solares, entre otras, y considerando sólo los que dependen de la constitución física del subsuelo. Las variaciones de gravedad se reducen a un datum o nivel fijo de gravedad, que comúnmente se asocia al nivel medio del mar. Suelopetrol levantó 1000 estaciones gravimétricas distribuidas uniformemente dentro de los límites del proyecto. La mayoría están ubicadas en las

135

intercepciones entre las líneas de tiro con las líneas receptoras cada 600 metros, a menos que por un obstáculo se halla tenido que reubicar. En la figura 5.6 se aprecia la ubicación de los puntos donde Suelopetrol levantó las estaciones gravimétricas ordinarias, los puntos color azul son las estaciones que fueron procesadas durante la pasantía larga. En campo se levantaron 84 estaciones gravimétricas durante dos semanas.

Figura 5.6: Mapa de Ubicación de Estaciones Gravimétricas Ordinarias Dentro de Proyecto. (Modificado de Suelopetrol, 2007).

Para el levantamiento de las estaciones gravimétricas se utilizó un equipo SCINTREX, modelo CG-5 (figura 5.7) que posee una resolución de 1 microGal, pesa 8 kilogramos con baterías, tiene una memoria de 12 MB, la salida de los datos se puede hacer en forma analógica o digital, posee conexión interna y externa de GPS y hace correcciones automáticas de nivelación, temperatura, mareas, muestreo de ruido y filtro de ruido sísmico.

Figura 5.7: Gravímetro SCINTREX Modelo CG-5 Utilizado en el Proyecto.

136

Antes de dar inicio a las operaciones de la cuadrilla de gravimetría, Suelopetrol llevó a cabo diversas pruebas, las cuales consistían en la determinación instrumental del gradiente gravimétrico (calibración vertical), deriva instrumental y traslado de gravedad absoluta desde un Benchmarck (BM) de referencia ubicado en la ciudad de Anaco hasta el campamento base de Suelopetrol, ubicado en El Manguito (Estado Anzoátegui). En la prueba de calibración vertical Suelopetrol determinó instrumentalmente el gradiente gravimétrico. Para ello realizó tres circuitos dentro del edificio donde se encuentran ubicadas las oficinas de Suelopetrol (Caracas). La prueba consistió en medir la gravedad relativa en los diferentes pisos (18 pisos), con la finalidad de observar la variación de gravedad con la altura y así poder calcular el gradiente gravimétrico y compararlo con el teórico (0,3086 mGal/m). En la figura 5.8 se observa que el valor experimental es de -0.2915 mGal/m. Existe mayor dispersión de los datos a medida que aumenta altura. Sin embargo, al momento en que realizaron esta prueba se encontraba encendido el sistema de ascensores y no era posible que obtuvieran lecturas estables en los pisos más altos. Adicionalmente, se atribuye esta dispersión a las vibraciones propias del edifico como consecuencia de su dilatación y balanceo natural. Se comprueba que existe una dependencia de la gravedad con la altura.

Variación de Gravedad versus Altura para el Gravímetro SCINTREX CG-5 0

10

20

30

40

50

0

Gravedad (mGal)

-5

-10

y = -0.2915x

-15

y = -0.3086x

-20

-25

Gravedad (mgal) Linear (Curva Experimental) Linear (Curva Teórica)

Altura (m)

Figura 5.8: Prueba de Calibración Vertical.

137

60

70

La prueba de deriva instrumental realizada por Suelopetrol, permitió estimar el comportamiento de las variaciones de gravedad en una misma estación. Configuró el gravímetro para que tomara lecturas en modo estación base para estudiar la deriva durante veinte días (no consecutivos). En la figura 5.9 se observa una grafica típica de deriva instrumental obtenida con el autogravímetro CG-5.

Deriva instrumental del Gravímetro SCINTREX CG-5 (Efectuada durante los días 24 y 25 de Abr. 2007 en Campamento Base Suelopetrol El Manguito, Proyecto SC 05G-3D). 2081.0 2081.0 2080.9

Gravedad (mGal)

2080.9 2080.8 2080.8 2080.7 2080.7 2080.6 2080.6

24

24

/0 4/ 20 /0 07 0 4/ 2 0 3: 1 24 2: 07 47 /0 0 4/ p 2 0 3: 4 24 2: .m. 07 52 /0 04 4/ p. m 24 200 :12 . :5 7 /0 2 0 4/ p. 2 0 4: 4 m 24 2 07 . :5 /0 2 0 4/ p 2 0 5: 1 24 2: .m. 07 52 /0 05 4/ p .m 24 200 :42 . :5 7 /0 2 0 4/ p 2 0 6: 1 24 2: .m. 07 52 /0 0 4/ p. 2 0 6: 4 m 24 2 /0 07 0 :52 . 4/ 7: p. 2 12 m 00 24 . :5 7 /0 2 0 4/ p 2 0 7: 4 24 2: .m. 07 /0 08 52 p 4/ .m 24 200 :12 . :5 7 /0 2 0 4/ p. 2 0 8: 4 m 24 2: 07 . 5 /0 2 0 4/ p 2 0 9: 1 24 2: .m. 07 52 /0 09 4/ p. m 24 200 :42 . : 7 /0 10 52 p 4/ 20 :1 .m 24 2 /0 07 1 :52 . 4/ p 2 0 0: 4 24 2: .m. 07 52 /0 11 4/ p. m 25 200 :12 . :5 7 /0 2 11 4/ p 2 .m 00 :42 25 . :5 7 /0 2 1 4/ p 2 0 2: 1 25 2: .m. 07 52 /0 12 4/ a. 2 : 42 m 0 25 /0 07 0 :52 . 4/ a 2 0 1: 1 25 2: .m. 07 /0 01 52 a 4/ .m 25 200 :42 . :5 7 /0 2 02 4/ a. 20 : 1 m 25 2: 07 . 52 /0 0 4/ a 2 0 2: 4 25 2: .m. 07 52 /0 03 4/ a. m 25 200 :12 . :5 7 /0 2 0 4/ a. 2 0 3: 4 m 25 2: 07 . 5 /0 2 0 4/ a 2 0 4: 1 25 2: .m. 07 52 /0 04 4/ a. m 25 200 :42 . :5 7 /0 2 0 4/ a 2 0 5: 1 25 2: .m. 07 5 /0 2 0 4/ a 2 0 5: 4 2: .m. 07 06 52 a :1 2: .m. 52 a. m .

2080.5

Hora Deriva del Gravímetro CG-5

Figura 5.9: Deriva Instrumental del Gravímetro SCINTREX CG-5.

Es necesario que al iniciar el levantamiento se tenga un punto de referencia o BenchMark (BM), cuyo valor de gravedad absoluta y cota se conozcan con mucha precisión, esto para garantizar la confiabilidad de los datos adquiridos. El BM pertenece a alguna red de bases local, regional o internacional. A la red de bases regional de Venezuela se le conoce como Red Gravimétrica Nacional (RGN). Una estación base es aquella donde se conocen con exactitud los valores de gravedad y cota, como los BM. Una estación ordinaria es aquella en la cual sólo se conoce el valor de la gravedad y cota con respecto a una estación base.

138

La estación base local, llamada SC-01, se encontraba ubicada en el campamento base de Suelopetrol en el área de El Manguito (Estado Anzoátegui). La gravedad absoluta de esa estación la calculó Suelopetrol por medio de los circuitos realizados entre esa estación y la estación base o el BM ubicado en la ciudad de Anaco (Aeropuerto Nacional). Se tomaron diferentes lecturas de coordenadas y cotas con el Navegador GPS Garmin en el BM de ANACO, en vista de que no se disponía de información precisa de la misma, estos valores fueron promediados. La gravedad absoluta en el BM es de 978059.180 mGal. La figura 5.10 muestra el monumento y la chapa de Cartografía Nacional que identifica el BM ubicado en el Aeropuerto Nacional de Anaco.

Figura 5.10: BenchMarck Ubicado en el Aeropuerto Nacional de Anaco.

Hicieron múltiples circuitos, cuatro principales y cuatro secundarios de forma simultánea durante cuatro días seguidos, con el fin de mejorar la precisión de la gravedad absoluta en la estación base local SC-01, en cada estación tomaron cinco lecturas cada diez segundos y luego las promediaron. El motivo por el cual la empresa decidió abrir el circuito en esta estación, fue para aprovechar al máximo el tiempo disponible para realizar la mayor cantidad de mediciones en todas las estaciones involucradas, ya que la estación base de Anaco se encontraba a más de dos horas de recorrido y debían realizar dos viajes para poder cerrar completamente el circuito. La gravedad absoluta en la estación base local SC-01 es de 978081.121 mGal. Para obtener los valores de gravedad en una estación ordinaria, se comenzaron y finalizaron las mediciones en una estación base (se realizó un circuito cerrado). Esto permitió llevar un control de la deriva instrumental.

139

La cuadrilla de gravimetría estaba compuesta por el operador del gravímetro y un obrero. Ésta comenzaba su jornada a las 7:00 a.m. abriendo el circuito gravimétrico en la estación base SC-01, posteriormente se dirigía a las estaciones ordinarias en los cruces de línea, siguiendo la programación asignada en la oficina de Métodos Potenciales. Por lo general el a cada una de las estaciones gravimétricas se realizaba caminando con el equipo por las líneas receptoras o de disparo y, en ocasiones cuando las vías de eran buenas era posible alcanzarlas con vehículos 4x4. La cuadrilla regresaba a la estación base respectiva en horas cercanas al mediodía para cerrar el circuito en la estación base y de esta manera disminuir el efecto causado por la deriva. En la figura 5.11 se observa la manipulación del gravímetro en campo.

Figura 5.11: Manipulación del Gravímetro en Campo.

El gravímetro estaba configurado de la siguiente manera: realizaba la corrección por marea utilizando la fórmula de Longman (1959), hacía la corrección topográfica local utilizando la retícula de Hammer, asignándole una densidad promedio a la zona de estudio. En este caso la densidad fue de 2,3 gr/cm3 (densidad promedio de las sedimentos en el área seleccionada por la empresa). Los radios de los círculos concéntricos fueron de 10 metros, 35 metros y 112 metros como se muestra en la figura 5.12. 140

Figura 5.12: Corrección Topográfica Automática Realizada por el Gravímetro SCINTREX CG-5. (Tomado del Manual de Operación Scintrex Autograv System, 2006).

Una vez ubicados en el punto de medición, se colocó el gravímetro sobre el trípode de manera que quedara lo más estable y menos inclinado posible. El equipo se colocó en modo de autogravímetro. Luego se introdujeron las coordenadas (UTM) y elevación (metros) del punto (suministradas por topografía). Para que el gravímetro hiciera la corrección topográfica, se calcularon visualmente las diferencias de elevación entre el punto y los alrededores, utilizando los tres radios mencionados arriba. Estos valores se introdujeron en la pantalla de la figura 5.13. Posteriormente el instrumento se niveló por medio de unas perillas que se encontraban en la parte inferior del mismo y que rotaban en la dirección indicada en los íconos que se encontraban en las esquinas superiores de la pantalla. La orientación era mostrada en arcosegundos en la parte inferior de la pantalla y por los ejes que se movían al mover las perillas. La definición de los ejes de rotación y la convención del signo son mostradas también en la figura 5.13. El objetivo era rotar las perillas hasta que la intercepción entre los dos ejes se encontrara en el centro del círculo pequeño (±10 arcosegundos). Luego se comenzaron a tomar las lecturas.

141

Figura 5.13: Nivelación del Gravímetro Antes de Realizar las Mediciones. (Tomado del Manual de Operación Scintrex Autograv System, 2006).

Al momento de comenzar a medir se debió tener en cuenta el ruido, ya que factores como el viento y las raíces de los árboles afectaban las medidas. Se tomaron como mínimo cinco lecturas por estación, cada una de ellas con una duración de 40 segundos. Si la diferencia entre las medidas era igual o más de 0,005 mGal, se hacían cinco medidas nuevas. Luego en el procesamiento se tomaban las más cercanas. En la figura 5.14 se observa la pantalla que mostraba el gravímetro con las cinco medidas con sus respectivos tiempos.

Figura 5.14: Despliegue de las Lecturas Gravimétricas por Estación. (Tomado del Manual de Operación Scintrex Autograv System, 2006).

Las medidas gravimétricas, con sus tiempos, ubicación de la estación, coordenadas y elevación fueron anotadas en la hoja de registro de campo diariamente, esta se aprecia en la figura 5.15. 142

Figura 5.15: Hoja de Registro de Campo Utilizada en la Adquisición de Datos Gravimétricos.

Para bajar los datos del gravímetro al computador, se utilizó el programa SCTUTIL de Scintrex. Éste genera varios archivos, entre ellos uno con extensión .txt que posee los parámetros utilizados durante la adquisición y las lecturas gravimétricas con sus respectivos tiempos.

5.3 Procesamiento de Datos Gravimétricos y Resultados Para el procesamiento se utilizaron 167 estaciones gravimétricas ordinarias ubicadas en la parte norte del proyecto, un área de aproximadamente 60 km2 en donde se encuentran los datos procesados de sísmica de reflexión y refracción. En la figura 5.16 se observa la ubicación de estas estaciones gravimétricas ordinarias en el área escogida. 143

UBICACIÓN DE ESTACIONES GRAVIMÉTRICAS 1

2

16

44

57000 94

118 143

71

95

96

119 144

48 72

6 20

33

46 47

70

5 19

32 45

69

56000

4 18

31

58000

55000

3 17

7 21

34

8 22

35

36

9 23

37

10 24 25

38

11 26

12 27

39

40

13 28

41

14 29

42

49

50

51

52

53

54

55

56

57

58

59

60

61

62

63

64

65

66

67

75

76

77

78

79

80

81

82

83

84

85

86

87

88

89

90

91

92

109

110

111

112

113

114

115

116

97

98

99

100

101 102

103

104

105

106

107

108

120

121

122

123

124

125

126

127

128

129

130

131

132

133

134

135

136

137

138

139

140

141

145

146

147

148

149

150 151

152

153

154

155

156

157

158

159

160

161

162

163

164

165

166

296000

298000

300000

302000

0

2000

4000

6000

8000

304000

306000

30 43

73 74

294000

15

68 93 117 142 167

308000

m.

Figura 5.16: Mapa de Ubicación de las Estaciones Gravimétricas Ordinarias Utilizadas en el Procesamiento.

Se buscaron y organizaron los circuitos donde se encontraban las 167 estaciones. Se procesaron 38 circuitos en total. En la tabla 5.1 se aprecia el número de estaciones que poseía cada circuito, incluyendo la estación base SC-01 que fue medida al inicio y comienzo de cada circuito (dos veces). Dentro de estos circuitos también se encontraban estaciones que estaban fuera del área de estudio. La razón por la cual se procesaron por circuito fue debido a la corrección por deriva.

Número de Circuitos 15 8 5 5 2 2 1 38 Circuitos en Total

Número de Estaciones por Circuito 7 6 8 5 9 10 4 260 Estaciones Procesadas: 184 estaciones ordinarias 76 veces procesada la estación base.

Tabla 5.1: Número de Estaciones por Circuito.

Todas las estaciones, cada una con sus cinco valores, se ordenaron por circuito en una hoja de cálculo de Excel, donde se hizo todo el procesamiento. Primero se sacó un promedio entre las cinco lecturas gravimétricas y un promedio entre los cinco tiempos por estación. 144

La corrección por marea la realizó el autogravímetro automáticamente cuando se tomaron las lecturas en campo. El efecto de las mareas es muy pequeño y se elimina parcialmente al realizar la corrección por deriva. Cuando se desea mucha precisión, se puede recurrir al empleo de unas tablas de mareas que pueden ser generadas por algoritmos computaciones. Para aplicarle la corrección por deriva instrumental a las lecturas, primero se calculó la diferencia de tiempo (en minutos) entre la lectura de cada estación ordinaria y la estación base al inicio del circuito. También se restó el tiempo entre la medida que se hizo en la estación base al cerrar el circuito y la medida inicial al abrirlo. Seguidamente se calculó las variaciones por minutos o Varmín para cada circuito, donde se restaron los dos valores medidos en la estación base al inicio y al final del circuito y luego se dividió éste valor entre el tiempo transcurrido en minutos entre estos dos eventos: Varmín (mGal/min) = (Lectura (mGal) al inicio-Lectura (mGal) al final)/Tiempo total (min) Para obtener la corrección por deriva, se multiplicó el Varmín por cada diferencia de tiempo calculada anteriormente entre la lectura medida en cada estación ordinaria y la lectura medida en la estación base al inicio del circuito. De esta forma se tiene la corrección por deriva instrumental para cada estación. A cada lectura gravimétrica se le sumó la corrección por deriva que le correspondía. Para corroborar que la corrección estaba bien, se chequeó que el valor de la lectura ya corregida fuese el mismo al inicio y al final del circuito en la estación base. Este valor sólo puede variar debido a la deriva del instrumento ya que es un mismo punto. Sin embargo, los valores de gravedad en la estación base eran diferentes en cada circuito. Para corregir esto, se calcularon las gravedades relativas a la estación base, éstas permitieron conocer la diferencia que existía entre cualquier estación ordinaria y la estación base. Se restó la gravedad en cada estación (incluyendo la estación base) menos la gravedad en la estación base de cada circuito. Finalmente, como se conocía con precisión el valor de la gravedad en la estación base SC_01 (estación base local), se calculó el valor de la gravedad observada o gravedad absoluta de

145

cada estación. Esto se logró sumando algebraicamente la gravedad relativa de cada estación con la gravedad absoluta de la estación base. De esta manera, cada estación ordinaria pasó a formar parte de la Red de Bases de referencia. Posteriormente se tomaron los 167 valores de gravedad absoluta pertenecientes a las estaciones dentro del área escogida. Estas estaciones se ordenaron como se observa en el mapa de la figura 5.16 en otra hoja de cálculo de Excel. Cada estación poseí coordenadas UTM y elevación con respecto al nivel del mar en metros. Para calcular la gravedad teórica en cada estación, se requería la latitud en radianes, la cual se obtuvo por medio del programa GEOPosCalc, el cual convierte coordenadas UTM a latitudes y longitudes en grados. El datum de origen fue Provisional South American 1956 (PRPH)-Venezuela (La Canoa), Elipsoide International 1924 y la zona era la 20 P. Las latitudes en grados se convirtieron a radianes y luego se calculó la gravedad teórica en cada punto utilizando la fórmula de 1967 (ec. 5.4). Se calculó la corrección por aire libre multiplicando las elevaciones (m) por 0.3086 mGal/m. Posteriormente se dedujo la anomalía de aire libre, sumando esta corrección a la gravedad absoluta observada y luego a este último valor se le restó la gravedad teórica. Luego se calculó la corrección de Bouguer multiplicando las elevaciones (m) por la densidad promedio 2.3 gr/cm3 y por la constante 0.04191 mGal.cm3/gr.m. Se procedió a deducir la anomalía de Bouguer, restándole a la anomalía de aire libre la corrección de Bouguer. En la tabla 5.2 se observa en la parte superior las correcciones por deriva realizadas para un circuito y en la parte inferior, las correcciones realizadas para 15 estaciones gravimétricas ordinarias. Luego de obtener las anomalías de aire libre y Bouguer en cada punto, se generaron diferentes mapas de contorno con el programa Surfer8, utilizando el método de interpolación kriging.

146

147

En la figura 5.17 se aprecia el mapa de contornos topográfico de la zona de estudio, donde las elevaciones de las estaciones están entre los 170 metros y 255 metros aproximadamente sobre el nivel del mar. Las zonas más elevadas, entre 255 metros y 215 metros se encuentran al oeste. En la parte central se encuentran las menores elevaciones, entre 170 metros y 200 metros.

m. 255

MAPA TOPOGRÁFICO

250 245 240 235 230 225

000

220 215

000

210 205

000

200 000

195 294000

296000

298000

300000

302000

304000

306000

308000

190 185 180

0

2000

4000

6000

8000

m.

175 170

Figura 5.17: Mapa de Contornos Topográfico.

Se generó un mapa de contornos de anomalías de aire libre mostrado en la figura 5.18. Las anomalías están entre -1.5 mGal y 8.0 mGal. En la zona oeste, las anomalías de aire libre son mayores y positivas, entre 5 mGal y 8 mGal, debido a que los puntos en esa zona son los que están más elevados con respecto al nivel del mar como se muestra en el mapa topográfico. En la zona central se presentan las anomalías más pequeñas, entre -1.5 mGal y 0 mGal, en esta área se encuentran las menores elevaciones, lo que hace que el efecto por altura disminuya.

148

mGal.

MAPA DE ANOMALÍA DE AIRE LIBRE

000 000 000 000 294000

296000

0

298000

300000

302000

304000

2000

4000

6000

8000

306000

m.

308000

8.0 7.5 7.0 6.5 6.0 5.5 5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 -0.5 -1.0 -1.5

Figura 5.18: Mapa de Contornos de Anomalías de Aire Libre.

En la figura 5.19 se aprecia el mapa de contornos de anomalías de Bouguer. Estas anomalías se encuentran entre los -20.0 mGal y -15.0 mGal. Se observa que la anomalía disminuye en general de sur a norte, lo que indica que la cuenca profundiza en ese sentido, particularmente hacia el NNE. Esto es de esperarse, debido a que la subcuenca de Maturín profundiza hacia el noreste. El mapa presenta un comportamiento bastante regional, donde no se observas cambios laterales considerables, debido al contraste de densidades entre el basamento y los sedimentos que se que encuentran por encima.

149

mGal. -15.0

MAPA DE ANOMALÍA DE BOUGUER

-15.5 -16.0 -16.5

000

-17.0

000

-17.5

000

-18.0

000 294000

296000

298000

300000

302000

304000

306000

308000

-18.5 -19.0

0

2000

4000

6000

8000

m.

-19.5 -20.0

Figura 5.19: Mapa de Contornos de Anomalías de Bouguer.

Debido a que los cambios laterales no son considerables en el mapa de anomalías de Bouguer, se generó el mapa de anomalía residual. El cual se obtiene de la diferencia entre el mapa de anomalía de Bouguer y el mapa de anomalía de Bouguer Regional. En Prospección es de interés hacer resaltar el efecto debido a las masas superficiales (mapa residual), reduciendo al mínimo el efecto de las masas profundas (mapa regional). En prospección petrolífera se trata de determinar el tamaño y la profundidad de las trampas. (Telford, 1990). En la figura 5.20 se observa el mapa de Anomalías de Bouguer Regional. Para generarlo, se aplicó una regresión polinomial de primer orden. Se observa como las isolíneas tienen una tendencia recta en sentido aproximadamente este-oeste como era de esperarse.

150

mGal.

MAPA DE ANOMALÍA DE BOUGUER REGIONAL

-15.0 -15.5 -16.0

00

-16.5

00

-17.0

00 -17.5 00 294000

296000

298000

300000

302000

304000

306000

308000

-18.0 -18.5

0

2000

4000

6000

8000

m.

-19.0

Figura 5.20: Mapa de Anomalía Regional de Bouguer.

Con el programa Surfer8 se calculó el valor de anomalía residual de Bouguer para cada estación, restando los valores de anomalía regional menos los valores de anomalía de Bouguer. En la figura 5.21 se observa el mapa de anomalías residuales de Bouguer. Las variaciones están entre los -0.9 mGal y 0.7 mGal aproximadamente. En general, el mapa presenta anomalías muy pequeñas entre los -0.2 mGal y 0.2 mGal. Las anomalías más grandes se encuentran hacia el borde más oeste y en la zona central.

151

mGal. 0.7

ANOMALÍA DE BOUGUER RESIDUAL

0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1

00

-0.0 00

-0.1 -0.2

00

-0.3 00

-0.4 294000

296000

298000

300000

302000

304000

306000

308000

-0.5 -0.6 -0.7

0

2000

4000

6000

8000

m.

-0.8 -0.9

Figura 5.21: Mapa de Anomalías Residuales de Bouguer.

152

CAPÍTULO VI. ADQUISICIÓN DE SONDEOS ELÉCTRICOS VERTICALES 6.1 Marco Teórico Los estudios de resistividades eléctricas se realizan con la finalidad de detectar las variaciones verticales y horizontales de la resistividad eléctrica del subsuelo, para poder inferir a partir de estás las diferentes estructuras presentes y la posible acumulación de aguas subterráneas. (Parasnis, 1986). La resistividad eléctrica (ρ) de un material describe la dificultad que encuentra la corriente a su paso por él. Esta propiedad está íntimamente relacionada con la distribución de minerales y fluidos conductores de electricidad presentes en el interior de las rocas. La unidad de medida de la resistividad eléctrica es el Ohm.metro (Ω.m). Los valores bajos de ρ indican que el material es un buen conductor mientras que los valores altos son reflejo de un mal conductor. (Parasnis, 1986). Las mediciones geoeléctricas se pueden hacer por medio de los sondeos eléctricos verticales (S.E.V.). Con ellos se puede determinar la distribución en profundidad de las resistividades aparentes bajo un punto de referencia ubicado en superficie. La profundidad de penetración de la corriente eléctrica depende de la separación de los electrodos de corriente CA y CB y de las propiedades geoeléctricas de las rocas presentes en el subsuelo. (Parasnis, 1986). El método utilizado para calcular la resistividad eléctrica en un punto del subsuelo (figura 6.1), consiste en la aplicación de corriente eléctrica (IAB), continua o alterna de baja frecuencia, a un par de electrodos (A y B) enterrados en la superficie, esto genera un campo eléctrico que carga el terreno con potenciales eléctricos que se pueden detectar en otro par de electrodos (M y N) y medir la diferencia de potencial eléctrico (VMN) existente entre ellos. (Parasnis, 1986).

153

Figura 6.1: Esquema de un Cuadripolo Para Determinar Resistividades Eléctricas en el Subsuelo. (Tomado de Suelopetrol, 2007).

Conocida la corriente aplicada IAB y la diferencia de potencial medida VMN sobre un arreglo de cuatro electrodos (cuadripolo), al que se pueda determinar su coeficiente geométrico (K), entonces la resistividad aparente del subsuelo (ρa) estará definida por la relación:

ρa = K.VMN / IAB

(6.1)

El coeficiente geométrico que depende de la separación en superficie entre los electrodos “A”, “B”, “M” y “N” esta dado por la relación: K = 2π/(AM-1- AN-1- BM-1+ BN-1)

(6.2)

El dispositivo más conocido y popular es el Wenner-Schlumberger por su versatilidad y profundidad de penetración (figura 6.2).

Figura 6.2: Arreglo Wenner-Schlumberger.

154

6.2 Adquisición de Sondeos Eléctricos Verticales Dentro del proyecto San Cristóbal 05G-3D se aplicaron sondeos eléctrico verticales para conocer como se distribuía el nivel freático en toda el área, con el objetivo de estimar los lugares más propicios para la extracción y aprovechamiento de las aguas subterráneas, y de esta manera poder satisfacer las necesidades básicas de las comunidades cercanas. Éste mismo objetivo se consigue con el uso de los métodos magneto-telúricos. Dentro del área del proyecto se trabajaron con ambos métodos, en la mitad superior se hicieron SEV (450) y en la inferior se emplearon los métodos magneto-telúricos (550). En la figura 6.3 se observa la ubicación de los puntos (color rojo) donde se emplearon ambos métodos. Durante la pasantía larga se hicieron 21 SEV por una semana.

Figura 6.3: Ubicación de las Estaciones Donde se Hicieron S.E.V. y se Emplearon Métodos MagnetoTelúricos. (Modificado de Suelopetrol, 2007).

Para realizar los S.E.V. se contaron con dos unidades de medición de resistividades Syscal Pro SW-72 de Iris Instruments, dos segmentos de cable multi-electródico de 60 metros cada uno, 120 electrodos de hierro galvanizado, 120 cables de conexión con terminales tipo caimán para conexión multi-electródico con los electrodos, 16 cajas de conexión Inter-segmentos Conecting Box SW 72, dos baterías externas de 12 V de 700 A, dos PC portátil Pentium IV (1GHz, 128 MB para descarga de datos y secuencias de adquisición), dos cables de conexión serial para transferencia de datos al PC, cuatro rollos de cable TWG Nº14 de 300 metros cada uno para aplicación de corriente y cuatro rollos de cable TWG Nº14 de 100 metros cada uno para 155

detección de voltaje. En la figura 6.4 se muestra el equipo utilizado en campo para realizar sondeos eléctricos verticales. La cuadrilla de S.E.V. estaba conformada por el operador del equipo que hace las mediciones de resistividades y cuatro obreros.

Figura 6.4: Equipo Para Realizar S.E.V.

La configuración aceptada por PDVSA para los sondeos eléctricos en este proyecto fue la modalidad de Sondeo Eléctrico Vertical en 1D. Para lo cual, Suelopetrol tuvo previsto los siguientes parámetros de adquisición: •

Arreglo: Wenner-Schlumberger.

•

Nº de electrodos: 60.

•

Espaciamiento inter-electródico: 10 metros.

•

Apertura AB/2 empleadas (metros): 15, 25, 35, 45, 55, 65, 75, 85, 95, 105, 115, 125, 135, 145, 165, 175, 185, 195, 205, 215, 225, 234, 245, 265, 275, 285 y 295.

•

Nº total de mediciones por SEV: Hasta 29 resistividades eléctricas, para igual número de cuadripolos. Pudiéndose anexar cuadripolos adicionales para mejorar la cobertura en los niveles que puedan dar problemas por las características geoeléctricas del subsuelo.

•

Longitud total de tendido: 590 metros.

•

Equipo utilizado: Syscal Pro SW-72.

•

Modo de adquisición: Estándar.

•

Stack mínimo: 3.

•

Stack máximo: 5.

156

• Qmáx: 0,5. • Duración de pulso: 1 segundo. La adquisición fue realizada en configuración S.E.V., mediante el empleo del equipo de medición de resistividades eléctricas (Syscal Pro SW-72) que se conectó a 29 cuadripolos, uno por vez. Cada cuadripolo fue configurado para sondear diferentes profundidades partiendo de un arreglo de 60 electrodos igualmente espaciados a 10 m., dispuestos sobre la superficie del suelo a lo largo de una línea receptora con dirección este-oeste. El centro de este arreglo se ubicó sobre la intercepción que definen una línea de tiro y una línea receptora. El aumento gradual de la separación entre los electrodos de corriente CA y CB, permitió obtener medidas de resistividad a mayores profundidades en el centro del tendido. Las lecturas de resistividad que se obtienen de diferentes posiciones de los eléctrodos en superficie son denominadas cuadripolos y se distribuyen en el subsuelo a diferentes niveles de profundidad, de acuerdo al espaciamiento inter-electródico aplicado. En las figuras 6.5, 6.6 y 6.7 se aprecian el tendido de los cables, las conexiones en el equipo y la manipulación del mismo al momento de la adquisición.

Figura 6.5: Tendido de los Cables y Posición de los Electrodos en la Adquisición de S.E.V.

157

Figura 6.6: Conexión de los cables al equipo Syscal Pro SW-72.

Figura 6.7: Manejo del Equipo de S.E.V. Durante la Adquisición.

Realizar un sondeo eléctrico tomó aproximadamente dos horas en condiciones favorables (clima soleado, puntos de sondeos cercanos, suelos que permitieron un buen acople eléctricos con los electrodos, buenas vías de a los sitios programados, etc.), de los cuales se emplearon 30 minutos para el regado, 70 minutos para el registro y 20 minutos para la recogida

158

del tendido. Estos lapsos aumentaron debido a la baja humedad superficial, la dureza del suelo (compuesto por areniscas, lutitas y dunas de arena), las pobres vías de que aumentaron el tiempo de traslado entre las estaciones y que en la mayoría de los casos debieron ser alcanzadas caminando con los equipos, por medio de las líneas de disparo o receptoras. La temporada de lluvia generó algunas limitaciones para la realización de las mediciones, dado que en muchas ocasiones los suelos presentaban mucha saturación superficial de agua, ocasionando que gran parte de la corriente circulara muy cerca de la superficie y no alcanzara grandes profundidades en el subsuelo. Así mismo, como medida de seguridad se evitó realizar sondeos eléctricos en suelos con tales condiciones, ya que el personal que laboró en estas actividades estaba expuesto a recibir descargas eléctricas con flujos de corrientes que tendían a propagarse por las superficies muy húmedas. En estos casos, era necesario esperar que los suelos drenasen suficientemente la humedad para poder realizar los sondeos. En temporada de sequía y sobre suelos poco consolidados (arenosos o conglomeráticos) se presentaron igualmente limitaciones, motivado a que éstos por ser muy secos y de alta porosidad, no presentaron las condiciones físicas necesarias para que existiera un buen acople eléctrico entre los electrodos y la superficie y por ende, la corriente no lograba penetrar lo suficiente en el subsuelo. En estos casos, fue necesario humedecer con abundante agua la localidad en donde se colocaron los electrodos y esperar su filtración para garantizar un buen acople eléctrico entre éstos y la superficie del suelo. Debido al uso diario del equipo en campo, las fallas más frecuentes que se presentaron fueron en los terminales de los cables para operación manual que fueron re-soldados por el personal encargado cada 15 días, en los cables de corriente y potencia que fueron reemplazados cuando presentaban un desgaste mayor, en la fuente de poder por fatiga de los componentes electrónicos y en los cables multi-electródicos por efecto de la alta humedad relativa. Durante el sondeo 1D se realizó control de calidad de los valores de resistividad que se obtuvieron con el equipo, para lo cual se buscó apoyo en la curva de resistividad aparente que se dibujó en campo de manera manual, la representación gráfica se hizo en escala logarítmica (loglog) de “Resistividades Aparentes versus Distancia AB/2”. Ver figura 6.8.

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Figura 6.8: Curva de Resistividad Aparente Dibujada en Campo Durante la Adquisición del S.E.V.

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Adicionalmente se llevó nota de los puntos sondeados al momento de producirse la lectura, asentando en la “Planilla de Registros S.E.V.” los valores de la corriente que circula en el subsuelo, la caída de tensión entre los electrodos de potencial, la desviación estándar y la configuración del cuadripolo activo. Ver figura 6.9.

Figura 6.9: Planilla de Registro de S.E.V. Utilizada en Campo.

La información diaria de los sondeos quedó almacenada en la memoria del SYSCAL PRO SW 72 en formato binario (.bin), estos fueron descargados cada día al finalizar las operaciones. Cada archivo binario contenía la siguiente información: •

El-array: Tipo de arreglo o dispositivo utilizado en la adquisición.

•

Spa.1: Posición horizontal del Electrodo CA.

•

Spa.2: Posición horizontal del Electrodo CB.

•

Spa.3: Posición horizontal del Electrodo CM.

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•

Spa.4: Posición horizontal del Electrodo CN.

•

Rho: Resistividad aparente (ρa) medida en Ohm.m.

•

Dev.: Desviación estándar (en %) del conjunto de muestras tomadas por repetición de lecturas (stacking). Es empleado como factor de calidad de los datos.

•

Sp: Potencial espontáneo en mV, presente entre los electrodos CM y CN.

•

Vp: Potencial en mV presente ente los electrodos CM y CN.

•

In: Intensidad de corriente eléctrica en mA, que circula a través de los electrodos CA y CB.

•

Time: Duración del pulso eléctrico en ms.

•

Stack: Número de repetición de lecturas.

•

Rs-Check: Resistencia en Ohm presente entre los electrodos PA y PB.

•

Vab: Potencial en Voltios presente entre los electrodos CA y CB.

•

Rab: Resistencia eléctrica en Ohm presente entre los electrodos CA y CB.

•

Name: Nombre del registro.

•

Tx-Bat: Porcentaje de carga de la batería transmisora interna.

•

Rx-Bat: Porcentaje de carga de la batería receptora interna.

•

Temp: Temperatura interna del equipo en ºC. La información de los archivos .bin fue transferida a un archivo de texto (.txt, formato

ASCII). Dentro este último archivo se agregaron los parámetros AB/2 (distancia media entre los electrodos CA y CB) y MN/2 (distancia media entre los electrodos PA y PB).

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CAPÍTULO VII. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Luego de la adquisición y procesamiento de datos geofísicos dentro del proyecto San Cristóbal 05G-3D se concluye que: •

En este trabajo se realizó un estudio geofísico, integrando los métodos de reflexión sísmica, refracción sísmica, gravimetría y sondeos eléctricos verticales en la zona norte del proyecto San Cristóbal 05G-3D. Este tipo de estudio permitió una mayor caracterización del área.

•

El levantamiento sísmico 3D ortogonal utilizado facilitó la logística de adquisición.

•

Los datos de sísmica de reflexión adquiridos dentro del proyecto San Cristóbal 05G-3D se consideran de excelente calidad por presentar muy bajo porcentaje de trazas dañadas por ruido ambiental y cultural.

•

El filtro GXT_SWDNOISE con threshold de 70 a 30, 30 a 10 y 10 a 2 aplicados en ventanas de 0-1500 ms., 1500-2000 ms. y 2000-6000 ms. respectivamente, atenuó en gran medida el Ground Roll en los disparos.

•

El filtro pasabanda de frecuencias (8-16-125-250) Hz fue el que dio mejor resultado para atenuar aún más el Ground Roll en los disparos, luego de ser aplicado el filtro GXT_SWDNOISE.

•

La deconvolución predictiva, utilizando una longitud de operador de 200 ms. y una distancia predictiva de 16 ms., fue la que mejoró la resolución temporal de los disparos.

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•

Las imágenes del subsuelo obtenidas luego de realizar un procesamiento sísmico convencional, muestran reflectores relativamente planos hasta alrededor de los 1300 ms., con velocidades entre 1800 m/s y 2500 m/s aproximadamente.

•

Las distancias de 15 metros entre la fuente y los geófonos adyacentes a ella en el centro del tendido durante la adquisición de refracciones sísmicas, no permitió definir claramente la primera capa en la selección de primeras llegadas y por lo tanto en las dromocrónicas. Se recomienda utilizar un espaciamiento equidistante no muy largo (uno o dos metros) entre geófonos y geófono-fuente para definir claramente las capas.

•

Los resultados de los estudios de refracción indican que los espesores de la capa meteorizada disminuyen de 28 metros a 4 metros de oeste a este aproximadamente en el área de estudio. Esta capa presenta velocidades que disminuyen de 740 m/s a 380 m/s también de oeste a este. La velocidad promedio en la capa infrayacente es de alrededor de 1680 m/s.

•

El mapa de contornos de anomalías de Bouguer muestra como el basamento de la cuenca buza levemente hacia el noreste, concordando de esta forma con lo descrito en la geología de la zona (Subcuenca de Maturín inclinada levemente hacia el noreste).

•

En la adquisición de Sondeos Eléctricos Verticales, se requirió de tendidos muy extensos (590 metros) para lograr que la corriente penetrara lo suficiente en el subsuelo, y muchas veces la topografía del terreno no permitía la implementación del método.

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CAPÍTULO VIII. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS •

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