7_AVO_A

Inversión Sísmica y AVO.

Serie de reflectividad y el modelo convolucional.

El estudio de AVO como indicador directo de hidrocarburos.

Consideraciones básicas de Física de Rocas

Contenido

La variación de los coeficientes de reflexión y transmisióncon ángulo incidente y así la apertura es comúnmenteconocida como la reflectividad dependiente de la apertura.

Las ecuaciones de Zoeppritz (1919) describen loscoeficientes de reflexión y de transmisión como unafunción de ángulo incidente y las propiedades elástica delmedio (densidad, velocidad de la onda P y velocidad de laonda S) de que la ecuación de Zoeppritz para loscoeficientes PP.

Introducción

AVO Introducción

Aplican a una reflexión de ondas planas entre dos semiespacios y no incluye las interferencias de las ondículasdebido a la estratificación. Además, amplitudes sólo es unamedida del coeficiente de la reflexión cuando efectos quecausan las distorsiones de la amplitud se han eliminado.Así, preprocesando para quitar la pérdida de latransmisión, efectos de la fuente y del receptor, divergenciaesférica, los múltiples, y así sucesivamente, son esencialespara la exitosa recuperación de los coeficientes de lareflexión. Los últimos 20 años han visto el uso práctico deAVO efectos como un indicador del directo dehidrocarburo.

donde

P1P2

P1P2pp

ZZ

ZZR

pP V Z

Aproximación del coeficiente de reflexión

Es la impedancia acústica

Coeficiente de reflección

Serie de reflectividad

0 1 0 1/2 0 0 -1 0

0 1/2 1 1/2 1

Ondícula

0

1

-1

Reflectividad (Rpp)

0

1

-1

Convolución

0 1 0 1/2 0 0 -1 0

0 1/2 1 1/2 1 = 0

Convolución

0 1 0 1/2 0 0 -1 0

0 1/2 1 1/2 1 = 0

0 1/2 1 1/2 1 = 1

Convolución

0 1 0 1/2 0 0 -1 0

0 1/2 1 1/2 1 = 0

0 1/2 1 1/2 1 = 1

0 1/2 1 1/2 1 = 1/2

Convolución

0 1 0 1/2 0 0 -1 0

0 1/2 1 1/2 1 = 0

0 1/2 1 1/2 1 = 1

0 1/2 1 1/2 1 = 1/2

0 1/2 1 1/2 1 = 3/2

Convolución

0 1 0 1/2 0 0 -1 0

0 1/2 1 1/2 1 = 0

0 1/2 1 1/2 1 = 1

0 1/2 1 1/2 1 = 1/2

0 1/2 1 1/2 1 = 3/2

0 1/2 1 1/2 1 = 3/4

Convolución

-1 0 10 1 0 1/2 0 0 -1 0

0 1/2 1 1/2 1 = 0

0 1/2 1 1/2 1 = 1

0 1/2 1 1/2 1 = 1/2

0 1/2 1 1/2 1 = 3/2

0 1/2 1 1/2 1 = 3/4

0 1/2 1 1/2 1 = 1/2

0 1/2 1 1/2 1 = - 3/4

0 1/2 1 1/2 1 = - 1/2

0 1/2 1 1/2 1 = - 1

0 1/2 1 1/2 1 = - 1/2

0 1/2 1 1/2 1 = 0

0 1/2 1 1/2 1 = 0

Convolución

TWR

Modelo convolucional de la traza sísmica

La tecnología de Inversión Sísmica Estratigráficaconsiste en obtener la impedancia del subsuelo a partirde datos sísmicos de un ancho de banda limitado.

Permite obtener una imagen del subsuelo de mayorresolución que la sísmica. Complementariamenteofrece una correlación más detallada con los registrosde pozo.

10

fV

10

PROPIEDAD INTERVALICA (valores para cada profundidad)

NO UNICIDAD EN LA SOLUCION(distintas combinaciones de Vp-r producen misma repuesta sísmica)

Inversión sísmica estratigráfica

Inversión sísmica estratigráfica

Medio 1 Vp1, 1

Medio 2 Vp2, 2

I = . VImpedancia densidad velocidad

R = I2 - I1

I2 + I1

COEFICIENTE DE REFLECCION

INCIDENCIA NORMAL

Impedancia y Reflectividad

agua

agua

gas

Respuestas de las interfaces

Respuesta sísmica total

(Sismográma sintético)

Serie de

reflectividad

Ondícula

Amplitud Sísmica

agua

agua

gas

Respuestas de las interfaces

Respuesta sísmica total

(Sismográma sintético)

Serie de

reflectividad

Ondícula

Amplitud Sísmica

Serie de

reflectividad

Ondícula

Consiste en analizar las variaciones de la respuestade amplitud con el offset (distancia fuente-receptor).

Las anomalías de AVO relacionadas a presencia dehidrocarburos pueden mostrar una variación deamplitud que incrementa o decrece con el offset.

En general las anomalías de AVO debeninterpretarse en el contexto de identificardesviaciones con respecto al comportamientoesperado.

CONCEPTO AVO

D R R R

GRUPO DE DISPARO

(disparo común)

CONCEPTO AVO

D R R R

CONCEPTO AVO

D R R R

¿Qué es AVO?

CDP GATHER

(punto de

reflexión

común)

CONCEPTO AVO

Datos antes de apilamiento

Fuentes Receptores

CMP Gather

Offset

tie

mp

o

CMP

CONCEPTO AVO

Am

plitu

d

Offset

Tie

mp

o

Offset

Amplitud vs. Offset

Reflexión en una interface

Onda P

Reflejadaq 1

Onda P

Incidenteq 1

Onda S

Reflejada

j 1

Onda P

Transmitida

q 2

Onda S

Transmitida

j 2

Medio 1: Vp1, Vs1, 1

Medio 2: Vp2, Vs2, 2

Interfase

sen q1 cos j1 -sen q2 cos j2

-cos q1 sen j1 -cos q2 -sen j2

sen 2q1 (Vp1/Vs1) cos 2 j1 (1Vs22Vp1/1Vs1

2Vp2) sen 2q2 -(2Vs2Vp1/1Vs2) cos 2j2

cos 2j1 -(Vs1/Vp1) sen 2j1 -(2Vp2/1Vp1) cos 2j2 -(2Vs2/1Vp1) sen 2j2

ARP

ARS

ATP

ATS

-sen q1

-cos q1

sen 2q1

-cos 2j1

=

Usando las ecuaciones se obtiene la amplitud,

Como pueden observar no es fácil trabajar con ellas.

Ecuaciones de Zoeppritz

AVO Ecuaciones de Zoeppritz

Resumen de las

aproximaciones a

las ecuaciones de

Zoeppritz y el

énfasis petrofísico

que cada autor le

proporciona a cada

una de ellas.

Modificado de

Hilterman 2001.

Asumiendo que:

- El medio es isotrópico

- Los coeficientes de reflexión son pequeños

- Los ángulos de incidencia q son pequeños

Rpp(q) Ro + G sen 2 (q) Amplitud INCIDENTE (P)

Amplitud REFLEJADA (P)

Vp

VpRoA

2

1Intercepto

Vs

Vs

Vp

Vs

Vp

VpGB

22

2

2

Gradiente

Aproximación R(q) - Shuey

A

B

Am

plitu

d

Sen 2 (q)

R(q) = A + B sen 2 (q)

Ro = A = Incidencia Normal

G = B = Gradiente de AVO

relacionado a Ds

Parámetros de AVO

**

**

**

**

*

**

Ip1

Ip2

Ro, G

Ro, G

Ro, G

Ro, G

Ro, G

Ro, G

Ro, G

Ro, G

Ro, G

Ro, G

Ro, G

Parámetros de AVO

Al analizar la respuesta de AVO hay que considerarlos

Factores que afectan la respuesta de amplitud

Energía

de la fuente

Ondícula

inicial

Spreading

loss

Atenuación

Coeficiente

de reflexión

(Geología)

Múltiples

Pérdidas por

transmisión

Efectos de

la superficie

Instrumentos

de medición

Ondícula

final

I1 = V1 1

I2 = V2 2

Fuente

Zona de fresnel

buzamiento

curvatura

Tipos de anomalías de AVO

- Amplitud crece con el offset - ´Bright Spots´

- Amplitud decrece con el offset - ´Dim Spots´

- Cambios en la polaridad

AVO como indicador directo de hidrocarburos

- Amplitud crece con el offset -

´Bright Spots´


- Amplitud decrece con el offset -

´Dim Spots´


Incidencia Normal (A)

Desviaciones de la tendencia en mediciones realizadas

Respuesta

del reflector

Gra

die

nte

de

AV

O (

B)

x

o

x

x

xx

x

x

x

x

x

xx

x

o

o

o

o

oo

o

x

o

oo

o o

o

x

o

Agua

Gas


Identificación de “facies” en el plano de atributos AVO

4000

6000

8000

10000

Ro

G 4000 8000 12000 16000

LUTITASARENAS-AGUA

ARENAS-PETROLEO


Superficies AVO

Intercepto (Ro) Gradiente (G)


Clasificación

Arenas con petróleo

Lutitas

Arenas con agua


Estudia las relaciones entre las propiedades físicas de las rocas y observaciones geofísicas.

The rock physics handbook,

Mavko, Mukerji, Dvorking

Propiedades físicas

de las rocasEj: porosidad

densidad

mineralogía

módulos elásticos

Observaciones geofísicasEj. métodos:

sísmicos

eléctricos

gravimétricos

magnéticos

Física de rocas

Física de Rocas

ESFUERZO: Intensidad de fuerza actuando sobre un cuerpo, en términos de fuerza por unidad de área.

DEFORMACION: Cambio en dimensiones o forma de un cuerpo producido por un esfuerzo.

Encyclopedic dictionary of exploration geophysics,

Robert E. Sheriff

Elasticidad: conceptos básicos

Módulos elásticos

Módulo de COMPRESIBILIDAD Módulo de CIZALLA

AVOLUMETRIC NDEFORMACIO

COHIDROSTATI ESFUERZOK

CIZALLA DE NDEFORMACIO

CIZALLA DE ESFUERZO


Onda Compresional (Onda-P) Animación

Propagación de la deformación. El movimiento

consiste en alternar compresión y dilatación. El

movimiento es paralelo a la dirección de propagación

(longitudinal). El material retorna a su posición original

después que pase la onda.


Onda de Cizalla (Onda-S) Animación

El movimiento consiste de alternando movimiento transversal. El movimiento es perpendicular a la dirección de

propagación (transversal). El movimiento transversal mostrado es vertical pero puede ser cualquier dirección.

Sin embargo, las capas de la Tierra tiende a ser más verticalmente (SV; en el plano vertical) o horizontal (SH) el

movimiento de cizalla. El Material retorna a su forma original después de que pase la onda.


Velocidades:

)3

4(KvP

Sv

Exploration seismology,

Sheriff and Geldart


El módulo de rigidez de una roca es independiente de la porosidad. Provee información acerca de la matriz de la

roca.

2

ssVV


La constante de Lamè () es una función de la incompresibilidad

de la roca y provee información acerca de la porosidad.

2V

2V

2

p

p


Presión

Porosidad

FluidosTemperatura

Mineralogía

Parámetros que afectan la velocidad sísmica

Mineralogía

densidad(gr/cc)

Módulo deCompresibilidad

(GPa)

Módulo deCizalla (GPa)

Vp(km/s)

Vs(km/s)

Cuarzo 2.65 36.6 45.0 6.0376 4.1208

Calcita 2.71 76.8 32.0 6.6395 3.4363

Dolomita 2.87 94.9 45.0 7.3465 3.9597

Arcilla(caolinita)

1.58 1.5 1.4 1.4597 0.9413

Arena(seca)

1.5 - 1.7 0.22 - 1.89 0.015 - 0.43 0.4 - 1.2 0.1 - 0.5

Arena(agua)

1.9 - 2.1 3.87 - 7.39 0.31 - 0.76 1.5 - 2.0 0.4 - 0.6

Lutitas 2.0 -2.4 2.3 - 12.9 0.08 - 1.54 1.1 - 2.5 0.2 - 0.8

Calizas 2.4 - 2.7 16.6 - 78.2 9.6 - 14.3 3.5 - 6.0 2.0 - 3.3

Gas 0.00065 0.00013 0.0 0.4472 0.0

Agua 1.0 2.25 0.0 1.5 0.0

Petróleo 0.8 1.02 0.0 1.1292 0.0

Parámetros que afectan la velocidad sísmica

Estudiar si es posible alcanzar el objetivo planteado:

Clasificar facies y/o estimar propiedades del yacimiento utilizando atributos sísmicos.

Respuesta sísmica = imagen deformada de la respuesta calculada con los registros de pozo

(Vp, Vs, )

Principalmente se usan los registros de pozo

Respuesta “rápida”

Potencial ahorro de tiempo y dinero

Factibilidad

Registros de Pozos

Medida del ERROR en la clasificación y/o estimación

Cálculo de respuesta sísmica (ATRIBUTOS)

EXTENSION de Registros de Pozos

Física de rocas

Factibilidad

FISICA DE ROCAS (modelos):


Simular sustitución de fluidos en los poros de las rocas

» GASSMANN

» BATZLE & WANG

Relaciones (empíricas) para calcular propiedades elásticas de

fluidos

» PROMEDIO DE REUSS

Fórmula (promedio armónico) para combinar fluidos y/o

gases

Factibilidad


Simular sustitución de fluidos en

los poros de las rocas

» GASSMANN

Asunciones:

•Mineral homogéneo

•Espacio poroso isotrópico

•Baja frecuencia

•La matriz de la roca NO cambia

•Uniforme “fluido efectivo”

)()( 2

2

2

2

1

1

1

1

flo

fl

sato

sat

flo

fl

sato

sat

KK

K

KK

K

KK

K

KK

K

Ko = Módulo de compresibilidad del mineral “efectivo” que forma la roca.

Ksat1 = Módulo de compresibilidad de la roca saturada con el fluido inicial.

Ksat2 = Módulo de compresibilidad de la roca saturada con el nuevo fluido.

Kfl1 = Módulo de compresibilidad del fluido inicial.

Kfl1 = Módulo de compresibilidad del nuevo fluido.

= Porosidad de la roca

Factibilidad


Batzle, M., and Wang, Z., 1992. Seismic properties of pore fluids.

Geophysics, 57, 1396-1408.

Mavko, G., Mukerji, T., and Dvorking, J., 1998. The rock physics

handbook: Tools for seismic analysis in porous media. Cambridge

University Press, first edition, 214-220.

» BATZLE & WANGRelaciones (empíricas) para calcular propiedades elásticas de fluidos

Factibilidad


» PROMEDIO DE REUSSFórmula (promedio armónico) para combinar fluidos y/o gases (proporciones)

N

1j j

j

ussRe K

f

K

1

Kreuss = Módulo de compresibilidad de la mezcla (fluidos y/o gases).

Kj = Módulo de compresibilidad del “j” fluido o gas.

fj = Fracción del volumen “j” del gas o fluido.

N = número de distintos gases y/o fluidos a ser combinados

Factibilidad

1. Extraer módulos de las velocidades medidas con el fluído1

2. Transformar los módulos de incompresibilidad usando Gassmann

3. Hallar los módulos de mineral y fluidos usando el promedio de Hill para el mineral y de Reuss

para fluidos

VVK spsat

22

11 34 V s

2

11

)()( 2

2

2

2

1

1

1

1

flo

fl

sato

sat

flo

fl

sato

sat

KK

K

KK

K

KK

K

KK

K

21

N

1j j

j

ussRe K

f

K

1

Pasos para sustitución de fluídos

4. Transformar la densidad

5. Reconstruir las velocidades:

)()1(12122

flflflmin

2

2

Vs

2

22 3/4

KVp

Pasos para sustitución de fluídos

Resumen

Las expresiones analíticas para los coeficientes de

reflexión PP revelan que las curvas de AVO pueden

usarse para distinguir las arenas gas-llenas de

sedimento-salmuera-lleno arenas.

El análisis de AVO aplicado a los datos reales

normalmente es realizado eligiendo los valores de R ()

de los horizontes de interés en los CMP, estimando y

trazando la curva asociada y buscando desviaciones de

puntos de la línea de fluido.

Las desviaciones a veces pueden ser asociado con gas u

otros tipos de litologías. La línea de fluido es encontrada

prediciendo la curva R (ᵨ) de los valores densidad y la

velocidad en un registro de pozo desprovisto de

muestras de gas.

En la práctica el análisis de AVO parece para trabajar

mejor para los sedimentos jóvenes de arena-esquisto y

no trabaja así bien para las rocas consolidadas más

viejas como calizas o las arenas más antiguas.

Resumen

Resumen

Esto es porque la rigidez de la roca es controlada

principalmente por la matriz de rocas dura (como caliza)

y no por el relleno de fluido de sus poros. En este caso,

llenando de los poros con gas o salmuera no deben

cambiar muy significativamente las propiedades de

impedancia.

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