presentacion en la terminacion de pozos petroleros con respecto a la terminacion y estimulacion

1. INGENIERÍA
PETROLERA

2. TURNO FIN DE SEMANA
9no Semestre
Act1Bloque1
Presentación Refracción y
Reflexión Sísmica
DOCENTE: Dr. Boris Chako Tchamabe
ALUMNO: Carlos Arturo Chávez Rosado.
Exploración
Geofísica

3. • Los métodos sísmicos se enmarcan dentro de los métodos
indirectos, es decir, dentro de aquellos que se realizan sin
necesidad de alterar el terreno y que por lo tanto tampoco
permiten la observación directa de este.
• Actualmente la sísmica de refracción es el método sismico
mas empleado para el análisis de los terrenos, el otro
método existente conocido sísmica de reflexión suele
utilizarse solo en investigaciones a gran profundidad como
por ejemplo en técnicas petroleras

4. Sísmica por Refracción
• La sísmica de refracción es una técnica que se encuadra
dentro de los métodos de exploración geofísica y estudia la
propagación en el terreno de ondas sísmicas producidas
artificialmente, estableciendo su relación con la configuración
geológica del subsuelo. Es un meotod muy útil para la
investigación de la estructura geológica, las propiedades del
terreno, problemas de circulación, asi como el estudio de
capas aluviales.

5. • Este es un método sísmico
muy empleado y consiste en
realizar perfiles longitudinales
con sensores, geófonos,
espaciados entre si en una
distancia permitida. La energía
se libera al disparo mediante
el golpeo con un martillo o la
utilización de explosivos, es
registrada en sensores y
almacenada en un sismógrafo,

6. • La profundidad normal de la investigación oscila entre 10 a 20 m
con la posibilidad de alcanzar profanidades del orden de 100 a
200 m en determinados casos muy favorables. De una forma
general, la profundidad explorada esta comprendida entre el 20 y
40% de la distancia que separa el emisor del receptor.
• Produciendo un impacto mecánico, se propagan en el subsuelo
ondas sísmicas con velocidad diferentes según los terrenos
atravesados. Esta velocidad de las ondas sísmicas depende
esencialmente de la capacidad de las capas consideradas. La
refracción sísmica saca partido de este fenómeno.

7. • En la mayoría de los casos, para el subsuelo próximo, las capas
presentan velocidades crecientes con la profundidad. Se admite
que la onda de choque se propaga en línea recta en un terreno
dado, no cambiando nunca la dirección, excepto cuando penetran
un terreno diferente.

8. Descripción del método
• En la zona de exploración se produce una serie de mini-explosiones
que son recibidas en pequeños aparatos denominados GEÓFONOS,
los que calculan la velocidad de transmisión de las ondas
perturbadoras y a través de una tabla correlativa se determina el
tipo de suelo. Para esto se disponen en superficie una serie de
sensores (geófonos) en línea recta a distancias conocidas, formando
lo que se conoce como tendido sísmico o línea de refracción. A una
distancia conocida del extremo del tendido, en el punto de disparo,
se generan ondas sísmicas con la ayuda de un martillo o por la
detonación de explosivos, las cuales inducen vibraciones en el
terreno que se propagan por el subsuelo y que son detectadas por
cada uno de los sensores en el tendido

9. • Los registros de cada sensor tienen información de la
respuesta del terreno en función del tiempo y son conocidos
como sismogramas. Estas trazas son analizadas en la
refracción sísmica para obtener el tiempo de llegada de las
primeras ondas de cuerpo, tanto onda P como también las
llegadas de la onda S, a cada sensor desde el punto de
disparo. El análisis e interpretación de estos datos permite
calcular las velocidades longitudinales (Vp [m/s]), además de
la determinación de los refractores que se pueden asociar a
interfaces de los materiales del subsuelo en profundidad lo
que a su vez se puede interpretar litológicamente

10. • El método de refracción
sísmica se basa en:
o a) Según la naturaleza del
terreno varía la transmisión –
velocidad de propagación- de
las ondas elásticas.
o b) Los contactos entre los
estratos con diferente velocidad
de transmisión de las ondas
sísmicas, definen superficies de
separación donde las ondas
experimentan fenómenos de
refracción. Esto permitirá
determinar la profundidad a la
que aparecen nuevas capas

11. Realización del Ensayo
• En el terreno a estudiar se realizan perfiles longitudinales
sobre los que se colocan sensores espaciados entre sí una
distancia conocida y generalmente regular. Estos sensores
que se denominan geófonos llevan incorporados sismógrafos
para registrar el movimiento y se pinchan sobre la tierra firme.
• Desde algunos puntos significativos del perfil se realiza un
disparo, habitualmente mediante golpeo con un martillo de
8kg o usando explosivos, y el impulso de éste llega a los
sensores provocando una perturbación que se registra en el
sismógrafo.

12. • La longitud de los perfiles suele situarse habitualmente entre 25
y 100m, con separación entre geófonos que no suele exceder los
5m, con objeto de garantizar el detalle de la investigación. Los
puntos de golpeo suelen ser como mínimo tres en cada perfil,
situados al inicio, mitad y final de éste. Si los perfiles exceden de
longitudes de 60m, el número de puntos de golpeo es
habitualmente de cinco. • La medida de los tiempos de llegada
de las ondas elásticas a los geófonos proporciona el valor de la
velocidad de propagación y el espesor de los distintos materiales
atravesados

13. • Cada punto alcanzado por una onda se puede considerar como
centro emisor de ondas secundarias, habrá una onda secundaria
que llegará a un punto de la superficie y será registrada por uno de
los geófonos.
• Se mide el tiempo transcurrido entre el momento del disparo y la
llegada de la primera perturbación a cada geófono. Las primeras en
llegar son las ondas directas, sin embargo a partir de un punto
(distancia crítica) llegan primero las ondas refractadas, es decir, las que
circulan por los niveles inferiores del subsuelo. La mayor distancia
recorrida por estas ondas es compensada por la mayor velocidad

14. Cálculos
• Se puede observar gráficamente la exploración geofísica por el método
sísmico de refracción
• Sobre un gráfico de coordenadas (Fig. 4 y 5), se colocan en las
abscisas las distancias entre el punto emisor y el geófono, y en las
ordenadas los tiempos medidos, seobtiene una Curva Democrónica,
que normalmente está formada por segmentos de rectas
correspondientes a las distintas capas del subsuelo.

15. • Estos segmentos tienen una gradiente inversamente proporcional
a la velocidad del medio considerado, pudiendo por este
concepto, obtenerse las velocidades buscadas.
• En la gráfica anterior se observa se podrá observar la forma de
determinar la altura H del suelo hasta la roca basal.

16. • El Espesor de los diferentes estratos, se puede calcular con la
siguiente expresión:
Donde:
• H= Espesor de cada estrato
• X=distancia horizontal correspondiente al cambio de velocidad en
la Curva Democrónica.
• V1 y V2 = velocidades de propagación en las diferentes capas de
suelo
𝐻 =
𝑥
2
𝑉2 − 𝑉1
𝑉2 + 𝑉1

17. • Cuando en el gráfico aparecen tres o más velocidades
correspondientes a diferentes estratos, la expresión para
estimar el espesor de los estratos inferiores es usualmente
resuelta con la ayuda de ábacos o, para una primera
aproximación se puede utilizar las siguientes expresiones:
• O también:
𝐻2 =
𝑥2
2
𝑉3 − 𝑉2
𝑉3 + 𝑉2
+ 0.85 = 𝑥1
𝐻2 − 𝐻1 =
𝑥2 − 𝑥1
2
𝑉3 − 𝑉2
𝑉3 + 𝑉2

18. Prospección por refraccion
• La mayor aplicación del método es explorar el subsuelo con
fines geotécnicos o mineros
• a profundidades entre 0 y 100 m .
• Es efectivo para delimitar la interfase entre medios elásticos
con un fuerte contraste de velocidad (mayor que 2:1), tal
como el que existe entre el basamento de roca inalterada y el
material de recubrimiento constituido por aluvión o por roca
meteorizada. No suele ser de utilidad para delimitar estratos
sedimentarios entre si.

19. VSP
• El VSP (Vertical Seismic Profile) o perfil sísmico vertical
• se tiene una fuente sísmica en la superficie con varios detectores
fijos en un pozo.
• Se obtienen registros sísmicos, similares a los de reflexión, para
varias distancias de la fuente al pozo, con los que se construye un
sección sísmica de su entorno.
• Las principales aplicaciones del VSP son: diferenciar entre
reflexiones primarias y múltiples, medir velocidades de onda
compresional y de corte y ayudar en la conversión de tiempo a
profundidad de las secciones sísmicas de reflexión. Este método
aprovecha ondas directas y ondas reflejadas.

20. WST
• El WST (Well Seismic Tool) o tiros de verificación, es una técnica
en la que se tiene un fuente sísmica fija en superficie y una
sonda (WST) con un receptor dentro del pozo.
• Para una profundidad dada de la sonda, se obtiene un registro
sísmico en el cual se mide el tiempo de viaje de las ondas
primarias desde la fuente hasta el receptor.
• El procedimiento se repite para varias profundidades de la
sonda. Sus principales aplicaciones son obtener la función de
conversión de tiempo a profundidad para las secciones sísmicas
de reflexión y calibrar los registros sónicos.

21. Registro sónico
• En esta técnica se utiliza una herramienta de pozo, la cual contiene un emisor
de ondas sísmicas y un par de receptores a distancias fijas del emisor. La
herramienta se introduce por el pozo y a intervalos regulares de profundidad
(por ejemplo 1 pie) se mide el tiempo de tránsito de una señal sísmica desde
el emisor hasta los receptores.
• Esta es una onda cónica producida por refracción crítica en la formación
geológica. El inverso de ese tiempo de tránsito representa la velocidad de
propagación de las ondas sísmicas en el subsuelo a la profundidad donde se
efectuó la medición. El método se caracteriza por su alta resolución para
delimitar estratos y tiene extensa utilidad en estudios de petrofísica,
estratigrafía, producción de yacimientos y correlación de secciones sísmicas
con las formaciones geológicas.
• Es catalogado como un método de testificación petrofísica de pozo como los
registros eléctricos, neutrónicos, gamma ray, SP.

22. Downhole
• Este método es similar al WST, la diferencia estriba en que las aplicaciones
del downhole están más enfocadas a la Geotecnia, las profundidades son
someras (0-100 m) y usualmente se utilizan sondas con detectores de tres
componentes vectoriales: una vertical y dos horizontales en direcciones
ortogonales.
• Se registran las ondas P y S típicamente a intervalos de profundidad de 1
pie. Su finalidad es obtener los parámetros elásticos dinámicos como
función de la profundidad en el entorno del pozo.

23. Crosshole
• Esta técnica para objetivos geotécnicos requiere la perforación de al
menos dos pozos de igual profundidad, preferiblemente tres pozos
alineados, con una separación de unos 3 a 8 m . Igual que en el downhole,
se utiliza una sonda que detecta tres componentes vectoriales de las
ondas sísmicas; la diferencia está en que la fuente no permanece fija en
superficie, sino que se coloca a la misma profundidad que la sonda en un
pozo adyacente.

24. Tomografía
• Al igual que el crosshole requiere la perforación de dos o tres pozos alineados.
También se colocan detectores en uno o dos pozos y la fuente en el tercero. La
variante es que se toman registros de todas las combinaciones posibles de
profundidades de fuentes y detectores.
• De esta forma el subsuelo entre los pozos es atravesado por numerosas y
diferentes trayectorias fuente-receptor, lo cual permite plantear sistemas de
ecuaciones para calcular la distribución de velocidades y calidad de la roca.

25. Aplicaciones del método de prospección por
refracción
• · Obtener perfiles del espesor de sedimentos hasta el basamento
en una cuenca sedimentaria
• · Localizar fallas, paleocauces, zonas de fracturas en el
basamento rocoso somero.
• · Obtener un perfil de espesores y velocidades hasta la roca
fresca, diferenciando suelo, roca meteorizada, roca submeteorizada
y roca inalterada.
• · Calcular volumen de material explotable principalmente en minas
de arena, caliza, oro de aluvión, ocre, caolín.
• · Determinar la continuidad de estratos acuíferos
• · Calcular los tiempos de tránsito de las ondas a través de las
capas de baja velocidad cercanas a la superficie, para corrección
estática de campo en prospección por reflexión.

26. • Recopilación de información y planificación
• En esta etapa se obtienen todos los datos disponibles relevantes
sobre la zona de prospección, ello incluye:
• · mapas e informes de geología de superficie
• · registros e informes geofísicos previos
• · registros e informes de perforaciones geotécnicas
• · informes de pozos de agua
• · mapas topográficos
• · fotografías aéreas

27. • En base al objetivo de la prospección y la información disponible se diseñan los parámetros de
adquisición, en los que se
• cuentan:
• · rumbo de las líneas sísmicas
• · número de líneas sísmicas
• · distancia entre líneas
• · distancia entre tendidos
• · distancia entre receptores
• · distancia fuente-primer receptor
• · duración de registro
• · intervalo de muestreo
• · tipo de fuente sísmica
• · si la fuente son explosivos: profundidad de hueco y cantidad de explosivo

28. Procedimiento de adquisición
• Se ubican las líneas sobre el terreno de acuerdo a los mapas y se abren las picas o
rebaja la vegetación para facilitar el
• movimiento de equipo, cables, detectores, etc.
• · Se clavan estacas en los sitios donde estarán ubicados los detectores y las fuentes
• · Se efectúa un perfil topográfico de las líneas sísmicas sino se dispone de uno adecuado
a partir de los mapas. Suele ser
• suficiente un perfil de nivelación, con valores de cota en los puntos donde estarán
situados las fuentes y los detectores.
• · Se abren los hoyos para las cargas sísmicas en caso de utilizarse explosivos como
fuente de energía.
• · Se extiende el cable de detectores para el primer tendido de la línea sísmica. Cada
toma eléctrica del cable debe caer en
• la estaca que señala la ubicación de un detector.

29. • Se clavan los detectores en el terreno (geófonos). Luego se conectan a
la toma o conexión eléctrica del cable de
• detectores, que lleva la señal al sismógrafo.
• · Se conecta el cable de detectores al sismógrafo.
• · Se verifica desde el sismógrafo que no existan cortocircuitos en el
cable de detectores o circuitos abiertos por geófonos
• estropeados o no conectados. Se verifica el nivel de ruido ambiental.
• · Se colocan las ganancias y filtros adecuados en cada canal del
sismógrafo
• · Se entierran las cargas sísmicas en los puntos fuentes del tendido.
• · Se efectúa la explosión de la carga en uno de los extremos del
tendido y se registran las ondas. Estas quedan almacenadas
• provisionalmente en la memoria electrónica del sismógrafo

30. • Se acomodan las amplitudes de cada traza registrada para facilitar
posteriormente la lectura de los tiempos de primera
• llegada de las ondas
• · Se graban en un medio permanente las trazas. Esto puede ser en
papel, disquete o cinta magnética.
• · Se borra el registro de la memoria del sismógrafo
• · Se efectúa la explosión en el otro punto fuente del tendido y se
repite de forma similar el proceso de registro y grabación
• · Se mueve el cable de detectores y el sismógrafo a la posición del
segundo tendido. Se sacan los detectores de su
• posición actual y se colocan en los puntos de recepción del segundo
tendido, repitiendo el proceso seguido en el primer
• tendido. Esta rutina se extiende a tendidos y líneas sucesivas.

31. Procesamiento
• El procesamiento manual involucra:
• · Leer los tiempos de primeras llegadas en los registros
• · Representar estos tiempos en gráficos tiempo-distancia (dromocrónicas)
• · Agrupar los puntos por alineaciones (ramas) de primeras llegadas. Debe existir una
rama por cada estrato, siempre que
• no ocurran inversiones de velocidad o que las capas sean muy delgadas. La primera rama
debe corresponder a los
• tiempos de llegada de la onda directa y las demás corresponderán a ondas cónicas
provenientes de refractores cada vez
• más profundos.
• · Determinar las pendientes de cada rama, así como los tiempos de intersección de las
rectas de ajuste de cada rama con
• el eje del tiempo. También se pueden determinar el tiempo total y las distancias de cruce
entre ramas.
• · Calcular las velocidades y espesores de cada estrato.

32. Resultados del Ensayo
• La velocidad de transmisión de ondas sísmicas es un
buen indicador de las características geotécnicas de los
materiales. Los resultados obtenidos son las
velocidades de propagación de las ondas de los medios
encontrados, así como los espesores.
• Por comparación con tipos de referencia, es posible
tener una idea de su naturaleza geológica.A medida que
los materiales se degradan y aumenta el grado de
alteración, la velocidad disminuye.

33. • Además proporciona óptimos resultados a la hora de determinar la profundidad del
nivel freático, ya que dicho nivel constituye un refractor muy característico con
velocidad de propagación de 1500m/s (velocidad de propagación del sonido en el
agua).
• No existe una normativa al respecto pero sí se puede encontrar ejemplos de
caracterización del terreno atendiendo a la velocidad de propagación de las ondas
elásticas.
• A continuación se puede leer la siguiente tabla que muestra la correlación existente
entre el tipo de suelo y la velocidad de transmisión de las ondas sísmicas.

34. INTERVALO APROXIMADO DE LA VELOCIDAD DE ONDA LONGITUDINAL PARA
DIVERSOS TIPOS DE MATERIALES REPRESENTATIVOS
MATERIAL VELOCIDAD (m/seg)
Suelo 170 – 500
Arcilla 1000 – 2800
Arcilla Arenosa 975 – 1100
Arcilla Arenosa Cementada 1160 – 1280
Limo 760
Arena Seca 300
Arena Húmeda 610 – 1830
Aluvión 550 – 1000
Aluvión Profundo 1100 – 2360
Depósito Glacial 490 – 1700
Dunas 500
Arenisca 2400 – 4000
Caliza 3000 – 5700
Granito 4000 – 5600
Roca Ígnea de Basamento (BASAL) 5500 - 6600

35. Limitaciones
• Para que exista refracción de las ondas, la velocidad de
propagación de estas debe ser estrictamente creciente
con la profundidad. En el caso de suelos con capas
intermedias de menor velocidad el método no las
visualizará (capa ciega).
• Requiere disponer de zonas con suficiente extensión, ya
que la longitud del tendido en superficie está
directamente relacionada con la profundidad de
investigación que se alcance

36. • Dicha profundidad está condicionada
por el tipo de fuente activa empleada
(entre otros factores como se mencionó
anteriormente). Es así, como mediante
el uso de martillo se puede alcanzar
una profundidad del orden de 30-50
metros.

37. Consideraciones
• La precisión del método requiere el uso de un
levantamiento topográfico de detalle.
• Se considera que las ondas longitudinales se propagan
a velocidades constantes en cada estrato para cada
tendido sísmico (spread), que es la unidad básica de
interpretación.
• Si la longitud del perfil supera la extensión de un spread,
se debe considerar un traslape de geófonos para no
perder información de los rayos.

38. • El contraste de velocidad entre estratos y el espesor de éstos, debe ser
suficientemente alto para que queden representados con claridad en las curvas
camino-tiempo.
• Una fuerte humedad crea generalmente corto circuitos en los aparatos alterando
las medidas.
• El hielo modifica las velocidades falseando los resultados.
• Una fuente de vibraciones próxima (viento violento en los árboles, paso de
trenes, circulación de maquinaria pesada), provocando también ondas parásitas
que pueden también alterar las medidas.
• Si es un terreno de alta velocidad, que se encuentra sobre otro de velocidad
más débil, este último no puede ser prospectado, puesto que la onda profunda
en ningún caso alcanzará la onda superficial.

39. Sismica de reflexion

40. El método sísmico de reflexión se basa en las reflexiones del
frente de ondas sísmico sobre las distintas interfases del
subsuelo.
• Las reflexiones son detectadas por los receptores (geófonos)
que se ubican en superficie y que están alineados con la
fuente emisora.
el dispositivo experimental soporta que se esté operando en
"corto ángulo"; asegurando así la obtención de reflexiones y,
distinguiéndose de la sísmica de refracción o de "gran
ángulo".

41. • número de disparos
mayor y se aumenta
la cantidad de
geófonos
• Se suman todos los
resultados de los
disparos, se orden en
puntos reflectores
comunes CMP

43. • Las trazas de un mismo CMP se suman y se obtiene un la traza
de un CMP
• El conjunto de todos los cmp se le llama sección sísmica de
reflexión

44. procesamiento
• Una vez obtenidos
los registros de
campo
• Transformada de
Fourier que en
sísmica permite
pasar del dominio
del tiempo al
dominio de la
frecuencia

46. Interpretación
• Debería contarse con sísmica de pozos o información alguna
relacionada con el área.
• Existen tantas interpretaciones como interpretes hay
• La certeza de los datos sera mejor si se cuenta con mas datos
u otro tipo de geofisica asociada

47. Interfaces reflectores
1. Representan impedancia acústica
2. Debe tenerse cuidado con el ruido
3. En las cuencas sedimentarias los reflectores tienden a seguir líneas de
tiempo geológico,
4. La continuidad lateral mayor o menor será resultante de cuán estables
lateralmente sean las condiciones sedimentarias en un tiempo geológico
dado
5. Los contrastes verticales, a su vez, serán indicativos de los cambios en las
condiciones de depositación a través del tiempo
6. Los reflectores pueden corresponder a unidades de roca con fuerte
contraste

48. Etapas de la Interpretación Sísmica Estructural
• Evaluación geológica general:
• Resulta de vital importancia determinar la posible existencia
de un control estructural en los procesos sedimentarios.

49. Correlación regional de
pozos:
• Delimitación de bloques principales y correlación de niveles
guía o marcadores (markers) regionales, donde se define la
posición exacta de las fallas
• Confección de cortes (cross-sections) regionales
(longitudinales y transversales a las principales estructuras
reconocidas en el área).

50. Correlación estratigráfica de pozos:
• Elección de bloques a estudiar y secuencias a interpretar
mediante correlación estratigráfica:
• Confección de cortes estructurales cruzados a escala
conveniente
• Cortes estratigráficos de detalle
• Diagramas estratigráficos de paneles

51. Interpretación sísmica:
• partir del punto con mejores datos de correlación sísmico-
geológica
• elegir dos o tres reflectores continuos
• se van interpretando las fallas,

53. Engaños Sísmicos (Pitfalls):
• las imágenes sísmicas que se perciben no son cortes
geológicos, ni los isócronos mapas estructurales, sino sólo
aproximaciones a éstos
• puede tenerse problemas significativos si ésta no ha sido
migrada,
• la sísmica no puede ver nada que se aproxime a la vertical.

55. -Falta de Migración o Migración Inadecuada,

56. Ruidos en general,
• Falta de filtrado
• Genera dobles reflectores o algo que no esta

57. Variaciones laterales de velocidad

58. -Deconvolución, Filtrados o Procesos Cosméticos
variados

59. Zonas poco
iluminadas

60. Interpretación Sismoestratigráfica:

62. ejemplo