Modelos de Velocidad

Un aspecto importante del monitoreo microsísmico es la creación de modelos de velocidad precisos para la región monitoreada. La roca sedimentaria se forma con el tiempo a través de la deposición. Las capas de roca se crean a partir de diferentes materiales o en diferentes condiciones y, naturalmente, cada capa de roca tendrá diferentes propiedades. Un modelo de velocidad mapea las capas de roca en una región de monitoreo y la velocidad esperada que las ondas sísmicas (ondas P, ondas S, incluyendo efectos anisotrópicos) recorrerán en cada capa.

Microseismic Velocity ModelCuando se considera la ubicación de eventos, la construcción y validación adecuada de los modelos de velocidad es críticamente importante. Información como el tiempo de llegada de las ondas P y S (distancia) y el análisis de hodogramas (dirección) se utiliza conjuntamente con el modelo de velocidad para localizar con precisión los eventos. Las desviaciones de los modelos de velocidad real y asumida resultarán en errores sistemáticos de localización de eventos.

Las correcciones al modelo de velocidad y a las ubicaciones de los eventos se pueden realizar usando varias técnicas de inversión. Esto permite que el procesador tenga en cuenta variaciones de velocidad tales como heterogeneidades, efectos de la trayectoria de rayo e incertidumbres de las posiciones de pozos de observación y de tratamiento.

ESG utiliza una serie de técnicas diferentes para desarrollar modelos de velocidad, pero en todos los casos, un modelo es el producto de la información suministrada por el cliente.

Anisotropía Sísmica

Anisotropía se define como la propiedad de ser direccionalmente dependiente. La anisotropía sísmica es un parámetro reconocido en geofísica que se refiere a la variación de las velocidades de las ondas con la dirección de propagación.

La imagen al lado izquierdo es un ejemplo de una onda que viaja a través de un medio anisotrópico. Observe cómo la onda S se divide en componentes horizontales y verticales una vez entra en el medio anisotrópico, y por lo tanto los componentes horizontales y verticales de las ondas salen del material en diferentes puntos en el tiempo.

Recientemente, la anisotropía sísmica se ha convertido en un tema popular en la industria del petróleo y gas. La naturaleza anisotrópica de las cuencas sedimentarias que contienen depósitos de petróleo y gas puede conducir a mayores errores de localización de eventos microsísmicos si los modelos de velocidad utilizados para el yacimiento no representan con exactitud la anisotropía. La información sobre la velocidad de formación se colecta principalmente en el campo con métodos de registro tales como registros sónicos. Desafortunadamente, estas herramientas miden las velocidades a lo largo del eje de la perforación (es decir, vertical), pero no toman necesariamente en cuenta las velocidades horizontales.

 El fenómeno conocido como "separación por ondas de corte" o "separación de ondas S" se puede observar particularmente en los yacimientos anisotrópicos. Cuando una onda de corte viaja a través de una región anisotrópica, se separa en dos ondas ortogonales, con una onda viajando más rápido que la otra. La onda S que viaja más rápido es la que llega primero a los geófonos. La imagen de la derecha es un ejemplo de una división de onda de corte. Observe cómo la onda S en esta señal rotada muestra dos llegadas claras (ondas azules y verdes).

El enfoque de ESG a la Anisotropía

ESG ha desarrollado una variedad de métodos para abordar los efectos de la anisotropía sísmica en los datos microsísmicos.

Diseño de Red de Sensores

Al involucrar a ESG en el proceso de adquisición de datos o en un análisis de factibilidad del sitio antes de la adquisición de datos, ESG puede recomendar el posicionamiento óptimo de un conjunto de sensores y su configuración para minimizar los efectos de la anisotropía sísmica.  

Algoritmos de Ubicación de Trazado de Rayos Anisotrópico 

Si se dispone de información detallada sobre las velocidades o los parámetros anisotrópicos de roca, éstos pueden incorporarse directamente a los algoritmos de ESG de ubicación de la fuente de trazado de rayos.

Optimización de Enjambre de Partículas

Frecuentemente, no se dispone de información detallada sobre las velocidades anisotrópicas. Por lo tanto, ESG utiliza su rutina de optimización de enjambre de partículas (Particle Swarm Optimization, PSO) para ajustar los modelos de velocidad y mejorar la ubicación de eventos.

El algoritmo PSO de ESG refina las ubicaciones al perturbarlas junto al modelo de velocidad, aumentando la confianza en los resultados. El algoritmo PSO calibra eficazmente los modelos de velocidad usando eventos de control con ubicaciones conocidas (como perforaciones).

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