Método para adquirir imágenes de una zona diana del subsuelo a partir de datos de tipo walkaway.

Método para construir una imagen representativa de una distribución de impedancias acústicas en una zona delsubsuelo,

por medio de mediciones sísmicas adquiridas de acuerdo con una configuración de tipo "walkaway" quecomprende emisiones de ondas sísmicas desde la superficie en el subsuelo y recepciones por receptores situados adiferentes profundidades en al menos un pozo, y a partir de una estimación del campo de velocidad de propagaciónde ondas sísmicas en el subsuelo, caracterizado por que comprende las siguientes etapas:

- se seleccionan p ángulos de iluminación, correspondiendo cada ángulo de iluminación a una dirección depropagación de un frente de onda a nivel de un límite superior de dicha zona;

- se organizan dichas mediciones sísmicas, en datos Dp organizados por ángulo de iluminación p;

- se determina, en el interior de dicha zona, dicha distribución de impedancias acústicas por medio de unainversión, durante la cual se minimiza una diferencia entre dichos datos organizados Dp obtenidos de dichasmediciones sísmicas, y de datos obtenidos de una estimación, por resolución de una ecuación de propagaciónde las ondas a partir de dicho campo de velocidades, de una distribución de impedancia acústica, y de unadistribución de presión a nivel de dicho límite superior de la zona para cada ángulo de iluminación.

Método para adquirir imágenes de una zona diana del subsuelo a partir de datos de tipo walkaway

La presente invención se refiere al ámbito de la exploración del subsuelo a partir de datos sísmicos.

La invención se refiere, particularmente, un procesamiento de datos sísmicos, que permite suministrar una imagen de alta resolución del subsuelo. Dicha imagen se utiliza en el ámbito de la exploración y la producción de petróleo, o el ámbito de la vigilancia de sitios geológicos de almacenamiento de CO2.

Estado de la técnica En la industria petrolífera y para la vigilancia de los sitios de almacenamiento de CO2, es muy importante disponer de imágenes precisas del subsuelo. La precisión se define en términos de resolución. Cuanto mayor es la resolución,

más información contiene la imagen sobre la estructura, e incluso la composición, del subsuelo. Se busca por lo tanto, en estos ámbitos, construir imágenes de «alta resolución» del subsuelo, ya esté considerada como estática (caso de la exploración petrolífera) o dinámica (caso de la monitorización o de la vigilancia de los depósitos subterráneos) .

Para establecer una imagen del subsuelo, se realizan mediciones en éste. Convencionalmente, se utilizan dos grandes tipos de mediciones: mediciones dentro de pozos perforados a través de la formación, y campañas sísmicas. Las primeras permiten definir perfectamente las propiedades del subsuelo, ya sea mediante extracciones de testigos, ya sea mediante diagrafías (mediciones de diferentes propiedades del subsuelo de forma continua a lo largo del pozo) y a continuación interpretaciones de estas diagrafías. La información es precisa, pero muy localizada alrededor del pozo. Por el contrario, los datos sísmicos desempeñan un papel privilegiado al adquirir imágenes de un gran volumen del subsuelo. Pero la información es menos precisa, la resolución es peor.

Sin embargo, se han desarrollado numerosas técnicas para mejorar la precisión de la información obtenida de los datos sísmicos. En particular, los métodos sísmicos de imaginología cuantitativa, que pretenden estimar la distribución de ciertos parámetros en el subsuelo, tales como la impedancia acústica o parámetros vinculados a la impedancia, representan un avance significativo con respecto a la obtención de una imagen sísmica convencional. Por supuesto, la calidad del resultado suministrado por estos métodos es tanto mayor, cuanto mayor sea la resolución de la imagen obtenida directamente de los datos sísmicos.

Entre estos dos grandes tipos de mediciones, existen métodos de adquisición de datos sísmicos de pozos. Se trata de emitir ondas sísmicas en el subsuelo, y de registrar la respuesta (reflexiones particularmente) del subsuelo por medio de receptores colocados en un pozo.

Entre estas técnicas de símica de pozos, se conoce el método de adquisición de tipo «balada sísmica» más 40 conocido con el nombre de "walkaway". Esta técnica se describe, por ejemplo, en los documentos:

Mari, J.L., Glangeaud F., Coppens F., 1997, “Traitement du signal pour géologues et géophysisciens”, ediciones Technip y DELPRAT-JANNAUD, F, LALLY, P., 2005, “A fundamental limitation for the reconstruction of of impedance 45 profiles from seismic data”.

Tal como ilustra la figura 1, un «walkaway» consiste en realizar una adquisición de datos sísmicos disponiendo fuentes sísmicas (S1, S2, ..., SP) en superficie, generalmente de forma rectilínea pasando por el pozo, y disponer receptores sísmicos (R1, R2, ..., Rn) en el pozo, a diferentes profundidades. En esta figura, x representa una dirección 50 geográfica, y z representa la profundidad.

La figura 4 representa datos típicos obtenidos de este tipo de adquisición. Estos datos hacen aparecer un tren de ondas descendentes constituido por numerosas entradas: la primera entrada no domina realmente el conjunto de las siguientes (llamadas «entradas secundarias») . Esta observación suministra la línea directriz del tratamiento estándar

de datos sísmicos de pozos: se basa en una separación de los datos en ondas ascendentes y ondas descendentes, seguida de una deconvolución de la primera por la segunda.

Sin embargo, este enfoque se basa en una visión en 1D de la propagación de las ondas, lo que no es verdaderamente realista, sobre todo para datos donde la fuente no está en vertical con respecto al pozo.

En cuanto se realiza la propagación de las ondas siguiendo direcciones diferentes de la vertical, una estimación de la distribución de velocidad es esencial para realizar el procesamiento. En la hipótesis en la que la tierra se considera como un medio en 1D, se ha propuesto extensiones al procesamiento presentado anteriormente: estas extensiones se basan en la aplicación de correcciones dinámicas (correcciones de desvío, alias NMO) .

Pero este concepto no permite tener en cuenta los acontecimientos sísmicos generados por las entradas secundarias. En efecto, la corrección a aplicar a estos acontecimientos no tiene nada de intrínseca y depende del acontecimiento. Si no hay entradas secundarias y, de forma más general no hay reflexiones múltiples, hipótesis poco realista, la imaginología de los datos sísmicos de pozos podría realizarse mediante una simple migración de los registros, habiéndose estimado previamente la distribución de velocidad. De este modo se obtendría, a poco que se hayan tomado ciertas precauciones, una estimación de la reflectividad (cantidad vinculada a la impedancia) del subsuelo. Sin embargo, la iluminación particular del medio (vinculada a un dispositivo de adquisición localizado en un pozo) hace que el resultado esté contaminado con distorsiones, tal como ilustra la figura 11, mientras que el modelo del subsuelo buscado, ilustrado en la figura 3, es casi en 1D.

El siguiente documento presenta las técnicas conocidas de procesamiento de datos de sísmicos de pozos: Bob A. Hardage, Collection Handbook of geophysical exploration, Geophysical Press, 1985.

De este modo, las técnicas anteriores tienen difícil conciliar que se tengan en cuenta las reflexiones múltiples y la propagación multidimensional, y a fortiori, en medios diferentes de los medios en 1D. Por otro lado, estas técnicas de imaginología utilizan procesos lineales (deconvolución o migración) , que tienen la consecuencia de limitar la resolución de las imágenes sísmicas a la banda de frecuencia de la sísmica (del orden de !/2 si ! es la longitud de onda sísmica) .

El objeto de la presente invención es un método para construir una imagen del subsuelo teniendo en cuenta, tanto las reflexiones múltiples como el carácter multidimensional de la propagación. Además, mediante la utilización de una técnica de imaginología no lineal, la invención permite mejorar sensiblemente la resolución vertical, y particularmente ir mucho más allá de la banda de frecuencia de la sísmica (de !/2 a !/10 en función de la heterogeneidad de los sedimentos) .

Método de acuerdo con la invención El objeto de la invención se refiere a un método para construir una imagen representativa de una distribución de impedancias acústicas en una zona del subsuelo, por medio de mediciones sísmicas adquiridas de acuerdo con una configuración de tipo «walkaway» que comprende una emisión de ondas sísmicas desde la superficie al subsuelo y la recepción por receptores situados a diferentes profundidades en al menos un pozo. El método requiere también una estimación del campo de velocidad de propagación de ondas sísmicas en el subsuelo. El método comprende las siguientes etapas:

- se seleccionan p ángulos de iluminación, correspondiendo cada ángulo de iluminación a una dirección de propagación de un frente de onda a nivel de un límite superior de dicha zona;

-se organizan dichas mediciones sísmicas, en datos Dp organizados por ángulo de iluminación p;

-se determina, en el interior de dicha zona, dicha distribución de impedancias acústicas por medio de una inversión, durante la cual se minimiza una diferencia entre dichos datos organizados Dp obtenidos de dichas mediciones sísmicas, y de datos obtenidos de una estimación por resolución de una ecuación de propagación de las ondas a partir de dicho campo de velocidades, de una distribución de impedancia acústica, y de una distribución de presión a nivel de dicho límite superior de la zona para cada ángulo de iluminación.

Para minimizar la diferencia, puede tenerse en cuenta una información a priori definida por una dirección de buzamiento concerniente a una estructuración de la distribución de impedancia acústica, y una dirección de buzamiento concerniente a una... [Seguir leyendo]

1. Método para construir una imagen representativa de una distribución de impedancias acústicas en una zona del subsuelo, por medio de mediciones sísmicas adquiridas de acuerdo con una configuración de tipo «walkaway» que comprende emisiones de ondas sísmicas desde la superficie en el subsuelo y recepciones por receptores situados a diferentes profundidades en al menos un pozo, y a partir de una estimación del campo de velocidad de propagación de ondas sísmicas en el subsuelo, caracterizado por que comprende las siguientes etapas:

-se seleccionan p ángulos de iluminación, correspondiendo cada ángulo de iluminación a una dirección de

propagación de un frente de onda a nivel de un límite superior de dicha zona; -se organizan dichas mediciones sísmicas, en datos Dp organizados por ángulo de iluminación p; -se determina, en el interior de dicha zona, dicha distribución de impedancias acústicas por medio de una inversión, durante la cual se minimiza una diferencia entre dichos datos organizados Dp obtenidos de dichas mediciones sísmicas, y de datos obtenidos de una estimación, por resolución de una ecuación de propagación de las ondas a partir de dicho campo de velocidades, de una distribución de impedancia acústica, y de una distribución de presión a nivel de dicho límite superior de la zona para cada ángulo de iluminación.

2. Método de acuerdo con la reivindicación 1, donde se minimiza la diferencia, teniendo en cuenta una información a priori definida por una dirección de buzamiento concerniente a una estructuración de la distribución de impedancia 20 acústica, y una dirección de buzamiento concerniente a una estructuración de la distribución de presión.

3. Método de acuerdo con la reivindicación 2, donde se minimiza la diferencia, minimizando una funcional de mínimos cuadrados que comprende un primer término que mide dicha diferencia, un segundo término correspondiente a una derivada direccional concerniente a la estructuración de la distribución de impedancia acústica y ponderado por un peso ∀l, y un tercer término correspondiente a una derivada direccional concerniente a la estructuración de la distribución de presión y ponderado por un peso ∀B, p.

4. Método de acuerdo con la reivindicación 3, donde dichos pesos se determinan mediante una técnica de ensayos

errores. 30

5. Método de acuerdo con la reivindicación 4, donde los pesos se determinan aplicando las siguientes reglas:

-un resultado que presenta residuos correlacionados demasiado fuertes, expresa un valor demasiado fuerte de al menos uno de los dos tipos de peso.

35. un resultado que presenta una distribución de impedancia acústica con variaciones laterales anormalmente débiles, expresa un valor demasiado fuerte asignado al peso ∀l.

6. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, donde se minimiza la diferencia, añadiendo un término a la funcional para tener en cuenta una información a priori determinada a nivel de al menos un pozo perforado a través de dicha zona, definiendo una dirección de buzamiento concerniente a una estructuración de la distribución de impedancia, y definiendo una dirección de buzamiento concerniente a una estructuración de una condición en los límites.

7. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, donde se transforman los datos sísmicos para 45 organizarlos por ángulo de iluminación por medio de una transformada de Radon.

8. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, donde se interpreta dicha imagen en términos litológicos y/o petrofísicos, para vigilar un sitio de almacenamiento geológico de gases ácidos, o para localizar y evaluar depósitos de petróleo.

9. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, donde se utiliza dicha imagen como complemento de otras diagrafías para caracterizar la zona.