Un aspecto importante de la vigilancia microsísmica es la creación de modelos de velocidad precisos para la región de vigilancia. Las rocas sedimentarias se forman por deposición a lo largo del tiempo. Las capas de roca se crean a partir de diferentes materiales o en condiciones variables y, naturalmente, cada capa de roca tendrá propiedades diferentes. Un modelo de velocidad traza un mapa de las capas de roca en una región de vigilancia y de la velocidad esperada de las ondas sísmicas (ondas P, ondas S, incluidos los efectos anisotrópicos) en cada capa.
Cuando se considera la localización de un evento, la construcción y validación adecuadas de los modelos de velocidad son de vital importancia. La información como el tiempo de llegada de las ondas P y S (distancia) y el análisis del hodograma (dirección) se utilizan junto con el modelo de velocidad para localizar con precisión los fenómenos. Las desviaciones de los modelos de velocidad reales y supuestos conducirán a una localización errónea sistemática de los fenómenos.
Las correcciones del modelo de velocidad y de las localizaciones de los eventos pueden realizarse mediante diversas técnicas de inversión. Esto permite al procesador tener en cuenta las variaciones de velocidad, como las heterogeneidades, los efectos de las trayectorias de los rayos y las incertidumbres en las posiciones de los pozos de observación y tratamiento.
ESG utiliza diferentes técnicas para desarrollar modelos de velocidad, pero en todos los casos, el modelo es producto de la información suministrada por el cliente.
Anisotropía sísmica
La 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 de la izquierda ofrece un ejemplo de una forma de onda que viaja a través de un medio anisótropo. Obsérvese cómo la onda S se divide en componentes horizontales y verticales una vez que entra en el medio anisotrópico, y por lo tanto las formas de onda de componentes horizontales y verticales salen del material en diferentes puntos del tiempo.
En los últimos años, la anisotropía sísmica se ha convertido en un tema candente en la industria del petróleo y el gas. La naturaleza anisotrópica de las cuencas sedimentarias que contienen yacimientos de petróleo y gas puede dar lugar a mayores errores de localización de eventos microsísmicos si los modelos de velocidad utilizados para el yacimiento no tienen en cuenta la anisotropía de forma precisa. La información sobre la velocidad de la formación se recoge principalmente en el campo utilizando métodos de registro como los registros sónicos. Lamentablemente, estas herramientas miden las velocidades a lo largo del eje del pozo (es decir, la vertical), pero no tienen necesariamente en cuenta las velocidades horizontales.
En particular, en los yacimientos anisotrópicos puede observarse un fenómeno conocido como división de las ondas de cizalla o división de las ondas S. Cuando una onda de cizalla viaja a través de una región anisotrópica, se separa en dos ondas ortogonales, con una onda que viaja más rápido que la otra. La onda S que viaja más rápido llegará primero a los geófonos. En la imagen de la derecha se muestra un ejemplo de la división de las ondas de cizalla. Obsérvese cómo la onda S en esta señal girada muestra dos llegadas claras (formas de onda azul y verde).
El enfoque de ESG sobre la anisotropía
El ESG ha desarrollado una serie de métodos para abordar los efectos de la anisotropía sísmica en los datos microsísmicos.
Diseño de matrices
Si ESG participa en la adquisición de datos o proporciona un análisis de viabilidad para el sitio antes de la adquisición de datos, ESG puede recomendar el posicionamiento y la configuración óptimos del conjunto para minimizar los efectos de la anisotropía sísmica.
Algoritmos de localización del trazado de rayos anisotrópico
Si se dispone de información detallada sobre los parámetros anisotrópicos de la roca o las velocidades, pueden incorporarse directamente a los algoritmos de localización de fuentes de trazado de rayos propiedad de ESG.
Optimización por enjambre de partículas
La mayoría de las veces no se dispone de información detallada sobre las velocidades anisotrópicas, por lo que ESG utiliza su rutina de optimización de enjambre de partículas (PSO) para ajustar los modelos de velocidad y mejorar la localización de los eventos.
El algoritmo PSO de ESG refina las localizaciones perturbándolas junto con el modelo de velocidad, lo que aumenta la confianza en los resultados. La PSO calibra eficazmente los modelos de velocidad utilizando eventos de control con ubicaciones conocidas (como las perforaciones).
