Procedimiento de estudio sísmico del subsuelo.

Procedimiento para obtener una imagen volumétrica de una estructura (20) geológica presente en el subsuelo,

comprendiendo el procedimiento las etapas de:

- generar una pluralidad de ondas sísmicas por medio de una pluralidad de fuentes sísmicas (12);

- adquirir una pluralidad de señales o trazas, obtenidas procesando las ondas sísmicas reflejadas por la estructura (20) geológica, para crear un registro sísmico o recopilación de tiros para la misma posición de activación de cada fuente sísmica (12);

- migrar, mediante un tratamiento numérico, las recopilaciones de tiros para crear unas imágenes volumétricas parciales respectivas de la estructura (20) geológica,

caracterizado por que la etapa de migrar las recopilaciones de tiros se obtiene mediante las siguientes etapas: - agrupar las fuentes sísmicas (12) en una pluralidad de grupos (GN) de N fuentes sísmicas (12) cada uno, en el que las N fuentes sísmicas (12) de un grupo genérico (Gk) presentan una distancia recíproca tal que quedan contenidas en una circunferencia que presenta un diámetro (dk) inferior a una distancia máxima predefinida (dmáx);

- agrupar los grupos (GN) de fuentes sísmicas (12) en supergrupos de N grupos (GN) cada uno, en el que cada supergrupo está compuesto por N2 fuentes sísmicas (12) y en el que la distancia recíproca (di,k) entre los baricentros de dos grupos distintos (Gi, Gk) de fuentes sísmicas (12) pertenecientes al mismo supergrupo es superior a una distancia mínima predefinida (dmín);

- realizar N migraciones para cada supergrupo, en el que para cada migración se migra una recopilación de tiros de orden N compuesta, obtenida seleccionando una fuente sísmica (12) de cada grupo (GN), obteniendo así la migración de N2 fuentes sísmicas (12) con N migraciones distintas;

- sumar las imágenes volumétricas parciales individuales así obtenidas para obtener la imagen volumétrica global (Ii) de la estructura (20) geológica.

Procedimiento de estudio sísmico del subsuelo.

La presente invención se refiere a un procedimiento de estudio sísmico del subsuelo y, más específicamente, a un procedimiento de estudio del subsuelo que utiliza unos datos obtenidos a partir de respuestas sísmicas generadas a partir de diversas fuentes sísmicas.

Con el fin de identificar estructuras geológicas en el subsuelo, en particular posibles trampas de hidrocarburos, se conoce realizar las denominadas campañas de adquisición sísmica, en las que se utilizan ondas sísmicas para realizar mediciones de tipo no invasivo. En una campaña de adquisición sísmica, se generan unas ondas sísmicas por medio de fuentes artificiales que se pueden obtener con explosivos, dispositivos mecánicos vibratorios, cañones de aire o con cualquier otro dispositivo adecuado para generar ondas sísmicas.

Se colocan unas fuentes de ondas sísmicas en múltiples posiciones sobre la superficie de la tierra o el mar, encima de la zona que se va a estudiar. Se activan estas fuentes para generar unas ondas sísmicas que se propagan en profundidad, alejándose de las mismas fuentes, hacia unas estructuras geológicas en el subsuelo. Durante la propagación, las ondas también se reflejan parcialmente hacia la superficie por parte de las estructuras que se van a estudiar. Una vez que alcanzan la superficie, se detectan las ondas sísmicas reflejadas y se transforman en señales eléctricas mediante unos sensores específicos (geófonos o hidrófonos) y después se registran. Los sensores están situados sobre la superficie en unas configuraciones adecuadas. La posición de los sensores también puede variar con una variación en la posición de la fuente de ondas sísmicas.

Para campañas de adquisición sísmica en alta mar, se utiliza el denominado "buque sísmico". El buque remolca la fuente sísmica, sumergida en el agua, y una serie de cables, también sumergidos, a lo largo de los cuales se disponen los sensores. Se obtienen posibles variantes de este esquema utilizando diversos buques simultáneamente, lo que conlleva cables y/o fuentes adicionales. Se obtienen diferentes registros activando la fuente de ondas sísmicas en diferentes posiciones a lo largo de la línea de navegación y registrando los datos para todos los sensores y durante un tiempo finito tras cada activación. La línea de navegación se proyecta adecuadamente para garantizar la cobertura de toda la zona que se va a estudiar. La combinación de todos los datos registrados para la misma posición de la fuente forma el denominado registro sísmico o "recopilación de tiros".

Posteriormente se procesan las señales registradas durante la campaña de adquisición sísmica para obtener información referente a la estructura y a las características del subsuelo. La expresión "migración sísmica" se refiere en particular al procedimiento de tratamiento que permite obtener imágenes de profundidad de las superficies de separación entre diferentes capas rocosas partiendo de los datos sísmicos. La migración se aplica a las recopilaciones de tiros individuales, produciendo una imagen volumétrica del subsuelo para cada recopilación de tiros. Por tanto, las recopilaciones de tiros se procesan individualmente y la imagen final se obtiene sumando las imágenes pardales producidas por la migración de cada recopilación de tiros individual.

Una de las desventajas de este tipo de estudio sísmico se debe al hecho de que, con el fin de obtener un estudio del subsuelo preciso mediante la migración de cada recopilación de tiros individual, se deben sumar numerosas imágenes pardales. De esta manera, el coste del estudio sísmico aumenta en proporción al número de recopilaciones de tiros que se deben migrar.

Además, se debe indicar que la complejidad de cálculo debida a la migración de cada recopilación de tiros individual no es despreciable, de modo que, con el fin de disponer de tiempos de operación razonables, considerando la migración de un denominado "conjunto de datos sísmicos" de dimensiones industriales (es decir que contiene decenas o cientos de miles de recopilaciones de tiros), se deben utilizar numerosos superordenadores que ejecutan operaciones en paralelo.

Con el fin de hacer que el procedimiento de estudio sísmico sea más eficaz, se pueden sumar diversas recopilaciones de tiros antes de su migración. Sin embargo, de esta manera se pone en peligro la precisión de la imagen final del subsuelo ya que la operación de migración de la suma de las recopilaciones de tiros es diferente de la operación de suma de las migraciones de cada recopilación de tiros y, además, introduce interferencias en la propia imagen final.

Los documentos US 2006133208 y US n° 6.002.642 describen unos procedimientos de migración sísmica para crear imágenes de la estructura geológica.

Por tanto, un objetivo de la presente invención es proporcionar un procedimiento de estudio del subsuelo y, más específicamente, un procedimiento de estudio del subsuelo que utiliza los datos obtenidos a partir de las respuestas sísmicas generadas por diversas fuentes sísmicas, que puede superar los inconvenientes de la técnica conocida mencionados anteriormente, de una manera extremadamente sencilla, económica y particularmente funcional.

Más específicamente, un objetivo de la presente invención es proporcionar un procedimiento de estudio sísmico del

subsuelo que es particularmente rápido y económico con respecto a procedimientos de estudio sísmico actuales.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un procedimiento de estudio sísmico que, aunque realiza la suma de diversas recopilaciones de tiros antes de su migración, puede proporcionar una imagen volumétrica particularmente precisa del subsuelo, reduciendo la intensidad de las interferencias que se generan con los procedimientos actuales.

Estos objetivos según la presente invención se logran proporcionando un procedimiento de estudio sísmico del subsuelo tal como se especifica en la reivindicación 1.

En las reivindicaciones dependientes, que son una parte integrante de la presente descripción, se indican unas características adicionales de la invención.

Las características y ventajas de un procedimiento de estudio sísmico del subsuelo según la presente invención aparecerán más evidentes a partir de la siguiente descripción ilustrativa y no limitativa, haciendo referencia a los dibujos esquemáticos adjuntos, en los que:

la figura 1 es una vista esquemática de un denominado "buque sísmico" y el equipo relativo que realiza el procedimiento de estudio sísmico del subsuelo según la presente invención;

la figura 2 es una vista esquemática que ilustra las relaciones geométricas entre grupos de fuentes sísmicas basándose en el procedimiento de estudio sísmico del subsuelo según la presente invención;

la figura 3 es un diagrama de bloques que ilustra las etapas principales del procedimiento de estudio sísmico del subsuelo según la presente invención; y

las figuras 4 a 6 son unos diagramas de bloques que ilustran en más detalle algunas subetapas del procedimiento de estudio sísmico del subsuelo según la presente invención.

Con referencia en particular a la figura 1, ésta muestra un buque sísmico y el equipo relativo que permite realizar el procedimiento de estudio sísmico del subsuelo, en particular debajo del fondo del mar, según la presente invención. Durante una adquisición sísmica marina, el buque 10 sísmico remolca detrás del mismo, sumergida en el agua, una fuente sísmica 12, que consiste por ejemplo en un cañón de aire u otros generadores de ondas acústicas, y uno o más cables 14. Se disponen unos sensores sísmicos 16, en particular hidrófonos, a lo largo de cada cable 14. La longitud de los cables 14 y la distancia entre los hidrófonos 16 son unos parámetros establecidos basándose en los objetivos del estudio sísmico.

Los cables 14 se extienden a lo largo de la línea de navegación del buque 10 y se dirigen eventualmente mediante la utilización de dispositivos de direccionamiento adecuados (no mostrados). Durante la misma campaña de adquisición sísmica, también se puede utilizar más de un buque, que se mueven en coordinación, remolcando fuentes sísmicas 12 y/o cables 14 adicionales equipados con sensores 16 relativos. En otros casos, los cables 14 no son remolcados sino que se disponen a lo largo del fondo 18 del mar antes de iniciar la campaña de adquisición sísmica.

La fuente sísmica 12, remolcada por el buque 10, por medio de un dispositivo neumático genera una onda sísmica que se propaga en el agua y, desde ahí, a través del fondo 18 del mar, al interior del subsuelo. Las estructuras 20 geológicas... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para obtener una imagen volumétrica de una estructura (20) geológica presente en el subsuelo, comprendiendo el procedimiento las etapas de:

- generar una pluralidad de ondas sísmicas por medio de una pluralidad de fuentes sísmicas (12);

- adquirir una pluralidad de señales o trazas, obtenidas procesando las ondas sísmicas reflejadas por la estructura (20) geológica, para crear un registro sísmico o recopilación de tiros para la misma posición de activación de cada fuente sísmica (12);

- migrar, mediante un tratamiento numérico, las recopilaciones de tiros para crear unas imágenes volumétricas parciales respectivas de la estructura (20) geológica,

caracterizado por que la etapa de migrar las recopilaciones de tiros se obtiene mediante las siguientes etapas:

- agrupar las fuentes sísmicas (12) en una pluralidad de grupos (Gn) de N fuentes sísmicas (12) cada uno, en el que las N fuentes sísmicas (12) de un grupo genérico (Gk) presentan una distancia recíproca tal que quedan contenidas en una circunferencia que presenta un diámetro (dk) inferior a una distancia máxima predefinida (dmáX);

- agrupar los grupos (Gn) de fuentes sísmicas (12) en supergrupos de N grupos (GN) cada uno, en el que cada supergrupo está compuesto por N2 fuentes sísmicas (12) y en el que la distancia recíproca (d¡,k) entre los baricentros de dos grupos distintos (G¡, Gk) de fuentes sísmicas (12) pertenecientes al mismo supergrupo es superior a una distancia mínima predefinida (dm¡n);

- realizar N migraciones para cada supergrupo, en el que para cada migración se migra una recopilación de tiros de orden N compuesta, obtenida seleccionando una fuente sísmica (12) de cada grupo (Gn), obteniendo así la migración de N2 fuentes sísmicas (12) con N migraciones distintas;

- sumar las imágenes volumétricas pardales individuales así obtenidas para obtener la imagen volumétrica global (l¡) de la estructura (20) geológica.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la migración focaliza cada reflexión registrada en cada recopilación de tiros en el punto correspondiente del subsuelo en el que se originó la reflexión, mediante las siguientes etapas:

- modelar numéricamente la propagación de la onda generada por cada fuente sísmica (12), obteniendo un primer campo de ondas S,(x, t)=S,(t) en cada punto (x) de la imagen, con respecto a la posición (xs¡) de la fuente sísmica (12) y al tiempo (t);

- retropropagar en profundidad las reflexiones registradas, obteniendo un segundo campo de ondas R¡(x, t)=R¡(t) en cada punto (x) de la imagen;

- combinar el primer campo de ondas (S¡) y el segundo campo de ondas (R¡) para generar la imagen volumétrica global (l¡) de la estructura (20) geológica.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, que comprende también la etapa de multiplicación de cada traza de cada recopilación de tiros por un factor o coeficiente de ponderación (q).

4. Procedimiento según la reivindicación 3, en el que se multiplican todas las trazas de la misma recopilación de tiros por el mismo factor o coeficiente de ponderación (q).

5. Procedimiento según la reivindicación 3 o 4, en el que los factores o coeficientes de ponderación (q) se obtienen a partir de los elementos de una matriz (QN) de un orden N ortogonal, es decir, tal que:

QwQ.v =i

6. Procedimiento según la reivindicación 5, en el que, en la migración de un k-ésima recopilación de tiros compuesta de orden N se añaden las recopilaciones de tiros relativas con una suma ponderada, en el que los coeficientes (q¡) aplicados a cada recopilación de tiros se obtienen a partir de la línea k de la matriz (Qn).

7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que, en el cálculo de los baricentros de los grupos (Gn) de fuentes sísmicas (12), se considera cada fuente sísmica (12) como un punto másico unitario.

8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la selección de cada fuente sísmica (12) a partir de cada grupo (Gn) se realiza de tal manera que cada fuente sísmica (12) de cada grupo (GN) pertenece únicamente a una recopilación de tiros compuesta.

9. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que, si tras la construcción de todos los supergrupos posibles que presentan una dimensión N, queda un número coherente de recopilaciones de tiros no agrupadas, se realiza la construcción de supergrupos que presentan una dimensión N = (N - p), siendo 1 Spá(N- 1), comenzando a partir de p = 1.