UNIVERSIDAD SIMN BOLVAR INGENIERA GEOFSICA

ADQUISICIN Y PROCESAMIENTO DE DATOS

GEOFSICOS

PROYECTO SAN CRISTOBAL 05G-3D

Por

Br. Adriana Magdalena Justiniano Cisneros

INFORME FINAL DE CURSOS EN COOPERACIN

Presentado Ante la Ilustre Universidad Simn Bolvar

Como Requisito Parcial Para Optar al Ttulo de

Ingeniero Geofsico

Sartenejas, Octubre 2007

UNIVERSIDAD SIMN BOLVAR INGENIERA GEOFSICA

ADQUISICIN Y PROCESAMIENTO DE DATOS

GEOFSICOS

PROYECTO SAN CRISTOBAL 05G-3D

Por

Br. Adriana Magdalena Justiniano Cisneros

INFORME FINAL DE CURSOS EN COOPERACIN Presentado ante la Ilustre Universidad Simn Bolvar

Como Requisito Parcial Para Optar al Ttulo de Ingeniero Geofsico

Realizado con la asesora de: Tutor Acadmico: Dra. Milagrosa Aldana

Tutor Industrial: Lic. Ral Torres (Empresa SUELOPETROL S.A.C.A.)

Sartenejas, Octubre 2007

ii

Este trabajo ha sido aprobado en nombre de la Universidad Simn Bolvar por el siguiente jurado

calificador:

Dr. Carlos Izarra

Jurado

Dra. Milagrosa Aldana

Tutora Acadmica

Lic. Ral Torres

Tutor Industrial

iii

ADQUISICIN Y PROCESAMIENTO DE DATOS GEOFSICOS

PROYECTO SAN CRISTOBAL 05G-3D Por

Adriana Magdalena Justiniano Cisneros

RESUMEN

En el presente informe se describen las fases de adquisicin y procesamiento de datos geofsicos; llevadas a cabo durante la pasanta larga en la empresa SUELOPETROL S.A.C.A., dentro del PROYECTO SAN

CRISTBAL 05G-3D ubicado en el Estado Anzotegui. Los mtodos geofsicos empleados fueron: Ssmica de

reflexin, ssmica de refraccin, gravimetra y sondeos elctricos verticales (S.E.V.).

El proyecto consisti de un levantamiento ssmico 3D ortogonal de aprox. 400Km2 y 26 swaths. La

distancia entre fuentes era igual a la de receptores (60m.), y la separacin entre lneas fuentes era igual a la de

lneas receptoras (300m.). La fuente de energa utilizada fue 1kg. de dinamita biodegradable a 10m. de

profundidad. Se utiliz un tendido full-spread, roll-on y roll-off de 600 canales (patch de 6 canales, salvo de

15 puntos de tiro, cobertura nominal de 30). Se grabaron los datos en formato SEG-D demultiplexado, con un

intervalo de muestreo de 2ms. y una longitud de registro de 6s. Se procesaron los primeros 4 swaths (rea de

aprox. 60km2 en la zona norte del proyecto) con el programa PROMAX3.3, siguiendo una secuencia de

procesamiento convencional. Se emple un filtro llamado GXT_SWDNOISE y un filtro pasabanda de

frecuencias (8-16-125-250)Hz para atenuar el Ground Roll. Se aplic deconvolucin predictiva (longitud de

operador=200ms, gap=16ms y pre-blanqueo=0,1) para mejorar la resolucin temporal. Los anlisis de

velocidad se hicieron por el mtodo de semblanza. Se obtuvieron imgenes del subsuelo que mostraban

reflectores relativamente planos hasta alrededor de 1300ms. con velocidades entre 1800m/s y 2500m/s aprox.

Los puntos donde se adquirieron datos de gravimetra, refraccin ssmica y S.E.V. se encontraban en

las intersecciones entre las lneas receptoras (sentido este-oeste) y las lneas de tiro (sentido norte-sur).

Para las refracciones se utiliz un tendido de 325m. con 48 gefonos no distribuidos uniformemente, y

tres fuentes que consistan de 300gr. de explosivo a 1,5m. de profundidad. Se procesaron 144 refracciones en

el rea de 60km2 con el programa SEISIMAGE3.1, obtenindose espesores de la capa meteorizada de 28m. a

4m. con velocidades entre 740 m/s y 380m/s aprox. La capa infrayacente posea una velocidad de alrededor de

1680m/s.

Se procesaron 166 medidas gravimtricas en la misma zona, generndose as mapas de anomalas de

Bouguer luego de aplicar las correcciones gravimtricas a los datos. El mapa de anomala de Bouguer muestra

como el basamento de la cuenca buza levemente hacia el noreste, concordando con la inclinacin que presenta

la Subcuenca de Maturn.

En los S.E.V. se emple un arreglo Wenner-Schlumberger, con 60 electrodos separados entre si 10m.

El tendido posea una longitud de 590m.

iv

DEDICATORIA

A mi pap Tony. Durante toda mi vida has sido gua, apoyo y motivacin en todo lo que

he hecho, y aunque ya no ests fsicamente, lo seguirs siendo. Espero que donde ests te sientas

orgulloso de m. Te amo mucho pap.

A mi mam Adriana. Admiro tu fuerza y valor en los momentos ms difciles. Siempre

has estado conmigo. Te amo mucho mam.

A mi hermana Alejandra. Eres una de las personas ms sinceras que conozco. Gracias por

eso. Te quiero mucho hermanita.

A mis abuelos Graciela y Julio. Siempre han estado pendientes de m. Gracias por su

dulzura. Los quiero mucho abuelitos.

A mis tos Carlos, Glenda y Cesar. Son personas admirables que forman parte de mi vida.

Gracias por nunca dejarnos solas. Los quiero muchsimo.

A mis mejores amigas Eliana, Alba y Eumar. Ustedes son mis hermanas. Gracias por

todas las locuras, las sonrisas, las palabras de aliento y por siempre estar all. Son nicas y se que

siempre nos vamos a apoyar. Las adoro.

A mi mejor amigo Alejandro. Durante estos aos te convertiste en eso, mi mejor amigo.

Gracias por escucharme, apoyarme y ser cmplice de todo lo que se me ocurra hacer. La

universidad no hubiese sido tan divertida sin ti.

A mi novio Jorge. Las experiencias contigo a lo largo de estos aos me han hecho crecer

como persona y a darme cuanta de que quiero para mi vida. Gracias por la libertad que siempre

me has dado. Te amo ahora y espero que siempre.

A mis amigas del colegio Andreina, Karla, Virginia, ngela, Karina y Michelle. Siempre

las recuerdo. Las quiero muchsimo.

A mis amigos de la USB Elizabeth, Mara, Mariana, Jenny, Isabel, Daniel, Jahon,

Juancho, Federico, Carlos y Felipe. Pas mis primeros aos de universidad con ellos.

A todos mis amigos y compaeros de Geofsica USB, desde la cohorte 99 a la 03. Gracias

a cada uno de ellos por todos los momentos vividos. Me llevo en la memoria las clases, las

exposiciones, los trabajos, los exmenes, las fiestas, las salidas a la playa y las reuniones.

Finalmente, este trabajo de grado lo dedico a todas las personas que en algn momento

influyeron en mi vida durante mis aos de estudio en la Universidad Simn Bolvar.

v

AGRADECIMIENTOS

Principalmente a la Universidad Simn Bolvar (USB). Gracias por proporcionarme las

herramientas necesarias para poder formarme acadmicamente como ingeniero geofsico.

A los profesores de la USB por todos sus conocimientos durante estos seis aos.

A la empresa Suelopetrol S.A.C.A por darme la oportunidad de realizar la pasanta larga

en uno de sus proyectos. Por permitirme hacer uso de sus instalaciones tanto en el interior del

pas (campamento El Manguito, Estado Anzotegui), como en Caracas (Centro de Procesamiento

Ssmico GX_Technology).

A la Profesora Milagrosa Aldana por acceder a ser mi tutora acadmica, y ayudarme en

todo lo necesario con respecto al enfoque de la pasanta larga y la elaboracin del informe final.

Al Licenciado Ral Torres por acceder a ser mi tutor industrial y facilitarme la estada

dentro del campamento y dentro del Centro de Procesamiento Ssmico. As como por permitirme

utilizar los datos geofsicos adquiridos en campo durante el Proyecto San Cristbal 05G-3D.

A los Ingenieros Melwin Gmez, Janckarlos Reyes y Javier Daz (Departamento de

Mtodos Potenciales del campamento) por su apoyo y ayuda en la adquisicin y procesamiento

de los datos de refraccin ssmica, gravimetra y sondeos elctricos verticales. Gracias por

proporcionarme los programas y manuales necesarios para poder llevar a cabo el procesamiento

de los datos. Tambin gracias por su recibimiento y compaa en el campamento.

Al Ingeniero Vicente Oropeza por apoyarme y ayudarme durante mi estada dentro del

campamento. Por ensearme todo lo referente a un levantamiento ssmico 3D en la prctica.

Al Ingeniero Kenny Rondn por ayudarme y supervisarme en el procesamiento de los

datos de ssmica de reflexin 3D en el centro de procesamiento ssmico GX_Technology.

A todo el personal que labor en el Proyecto San Cristbal 05G-3D. A las cuadrillas de

topografa, perforacin, grabacin y mtodos potenciales. Al personal de seguridad, higiene y

ambiente. A las personas que laboraban en taller de cables y al personal de administracin.

A todo el personal que trabaja en el centro de procesamiento ssmico GX_Technology

(Hernando, Marlin, Alejandro, Harol, Carolina, Linauris, Juan Carlos, Jos y Escarlet) por hacer

ms amena mi estada durante ese tiempo.

Finalmente, gracias a todas las personas que de alguna manera participaron en el

desarrollo de esta pasanta larga.

vi

NDICE GENERAL

RESUMEN.. iii

DEDICATORIA. iv

AGRADECIMIENTOS. v

NDICE DE FIGURAS...... viii

NDICE DE TABLAS xiii

CAPTULO I. INTRODUCCIN 1

CAPTULO II. UBICACIN Y GEOLOGA DEL REA DE ESTUDIO. 8

2.1 Ubicacin Geogrfica del rea de Estudio 8

2.2 Geologa Regional.. 9

2.3 Geologa Local... 12

CAPTULO III. ADQUISICIN Y PROCESAMIENTO DE DATOS DE SSMICA

DE REFLEXIN 3D..

18

3.1 Marco Terico 18

3.1.1 Ssmica de Reflexin... 18

3.1.2 Levantamiento Ssmico 3D Ortogonal 20

3.1.3 Periodo de Muestreo de una Seal Digital.. 24

3.1.4 Etapas Dentro de un Procesamiento Ssmico Convencional... 25

3.2 Adquisicin Ssmica 3D Proyecto San Cristbal 05G-3D............. 34

3.2.1 Fase de Topografa.. 39

3.2.2 Fase de Perforacin. 47

3.2.3 Fase de Grabacin... 48

vii

3.2.4 Procesamiento Convencional en Campo......... 60

3.3 Procesamiento Ssmico y Resultados......... 62

CAPTULO IV. ADQUISICIN Y PROCESAMIENTO DE DATOS DE SSMICA

DE REFRACCIN

105

4.1 Marco Terico 105

4.1.1 Ssmica de Refraccin. 105

4.1.2 Refraccin Crtica........... 106

4.1.3 Velocidades y Espesores. 108

4.2 Adquisicin de Datos de Ssmica de Refraccin........... 111

4.3 Procesamiento de Datos de Ssmica de Refraccin y Resultados.............. 117

CAPTULO V. ADQUISICIN Y PROCESAMIENTO DE DATOS

GRAVIMTRICOS...

128

5.1 Marco Terico 128

5.1.1 Ley de Gravitacin Universal. 128

5.1.2 Correcciones Gravimtricas 129

5.1.3 Anomalas Gravimtricas 134

5.2 Adquisicin de Datos Gravimtricos. 135

5.3 Procesamiento de Datos Gravimtricos y Resultados 143

CAPTULO VI. ADQUISICIN DE SONDEOS ELCTRICOS VERTICALES. 153

6.1 Marco Terico 153

6.2 Adquisicin de Sondeos Elctricos Verticales........... 155

CAPTULO VII. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. 163

CAPTULO VIII. REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS. 165

viii

NDICE DE FIGURAS

Figura 1.1: Estructura de la Empresa SUELOPETROL S.A.C.A.... 3

Figura 2.1: Ubicacin Geogrfica del Proyecto San Cristbal 05G-3D.. 8

Figura 2.2: Polgono Irregular que Comprenda el Proyecto San Cristbal 05G-3D.. 9

Figura 2.3: Ubicacin de la Cuenca Oriental de Venezuela 10

Figura 2.4: Columna Estratigrfica de la Cuenca Oriental de Venezuela 13

Figura 2.5: Perfil Este-Oeste Dentro de la Subcuenca de Maturn.. 16

Figura 3.1: Reflexin de una Onda Longitudinal Plana en una Interfase 19

Figura 3.2: Esquema del Proceso de Adquisicin de Datos de Ssmica de Reflexin. 20

Figura 3.3: Parmetros Dentro de un Estudio Ssmico 3D Ortogonal. 21

Figura 3.4: Mtodo CMP (Common Midpoint) 22

Figura 3.5: Parmetros Caja, Bin, Cobertura y Mximo Offset Mnimo. 23

Figura 3.6: Seal Digitalizada y Diferentes Periodos de Muestreo. 25

Figura 3.7: Divergencia Esfrica.. 27

Figura 3.8 Estticas de Elevacin 27

Figura 3.9: Filtros Pasabanda (a), Paso-Alto (b) y Paso-Bajo (c) 28

Figura 3.10: Modelo Convolucional de la Traza Ssmica 29

Figura 3.11: Anlisis de Velocidad por Semblanza. 32

Figura 3.12: Correccin NMO. 33

Figura 3.13: Efecto de Stretching al Corregir por NMO y Aplicado de Mute. 33

Figura 3.14: Alineamiento de Trazas Luego de Aplicar Correccin NMO. 34

Figura 3.15: Ubicacin de las Lneas de Tiro y Lneas Receptoras Dentro del Proyecto 35

Figura 3.16: Patrn de Perforacin Dentro del Proyecto. 36

Figura 3.17: Taco de Dinamita y Fulminante.. 36

Figura 3.18: Arreglo de Gefonos Dentro del Proyecto.. 36

Figura 3.19: Diagrama de la Lnea Experimental 37

Figura 3.20: Espectros de Frecuencias Para Arreglos de Gefonos Lineal y Circular 38

Figura 3.21: Esquema de los Procesos Medulares y de Apoyo.. 39

Figura 3.22: Red Geodsica del Proyecto 40

ix

Figura 3.23: Mtodo Convencional Empleado en Campo Para Medir Coordenadas.............. 42

Figura 3.24: Equipo GPS Empleado en Campo Para Medir Coordenadas.. 43

Figura 3.25: Enumeracin de Estaciones en Lneas Receptoras y de Tiro.. 43

Figura 3.26: Puntos de Tiro Desplazados en Offset con Respecto a las Lneas de Tiro.. 45

Figura 3.27: Puntos de Tiro Desplazados en Offset con Respecto a las Lneas Receptoras 45

Figura 3.28: Desplazamiento en Offset en L 46

Figura 3.29: Nomenclatura de Estacones en Offset para Puntos de Tiro. 46

Figura 3.30: Equipos Porttil, Cabria y Tractor Utilizados en la Perforacin de los Pozos 47

Figura 3.31: Taqueo de un Pozo... 48

Figura 3.32: Grabacin por Ventanas.. 49

Figura 3.33: Template del Proyecto. 50

Figura 3.34: Mapa del Levantamiento Ssmico 3D Ortogonal del Proyecto (Zona Noroeste) 50

Figura 3.35: Mapa de Cobertura con Coordenadas de Lneas Pre-plot... 51

Figura 3.36: Mapas de Cobertura de Proyectos Solapados.. 52

Figura 3.37: Esquema de Unidades Conectadas Para la Grabacin. 53

Figura 3.38: Unidad de Adquisicin de Lnea LAUL408. 53

Figura 3.39: Unidad Digitalizadora de Campo FDU... 53

Figura 3.40: Unidad de Adquisicin de Lnea de Cruce LAUX y Extensin Transversa

TFOI.........................................................................................................................................

54

Figura 3.41: Unidades de Campo Empleadas en la Fase de Grabacin... 54

Figura 3.42: Camin de Casa Blanca y Partes del Sistema SERCEL.. 56

Figura 3.43: Blasters con los que se Detonan las Cargas en Campo... 57

Figura 3.44: Ruido Aleatorio Dentro de las Lneas Receptoras... 58

Figura 3.45: Control de Calidad de Datos Ssmicos Dentro de Casa Blanca... 59

Figura 3.46: Monitor de un Disparo y Hoja de Reporte QC Casa Blanca... 59

Figura 3.47: Estacin de Trabajo para Procesar Datos Ssmicos en Campo 60

Figura 3.48: rea Donde se Encuentran los Cuatro Swaths Procesados..... 62

Figura 3.49: Flujos Guardados Dentro de Promax.. 63

Figura 3.50: Secuencia de Procesamiento Principal 64

Figura 3.51: Despliegue del Disparo Crudo 3210 del Swath 04.. 65

Figura 3.52: Carga de Archivo RPS en Promax.. 66

x

Figura 3.53: Carga de Archivo SPS en Promax... 66

Figura 3.54: Carga de Archivo XPS en Promax.. 67

Figura 3.55: Mapa de Ubicacin de Estaciones Fuentes. Swaths 01 al 04...... 68

Figura 3.56: Mapa de Ubicacin de Estaciones Receptoras. Swaths 01 al 04. 69

Figura 3.57: Mapa de Ubicacin de Estaciones Fuentes y Receptoras. Swaths 01 al 04. 70

Figura 3.58: Mapa de Cobertura. Swaths 01 al 04... 71

Figura 3.59: 131 Inlines y 581 Crosslines Dentro del rea (Swaths 01 al 04) 71

Figura 3.60: Carga de Geometra del Disparo 3210 del Swath 04... 72

Figura 3.61: Correccin por Prdidas de Amplitudes. Constante de Potencia 2. 74

Figura 3.62: Correccin por Prdidas de Amplitudes. Constante de Potencia 1. 75

Figura 3.63: Correccin por Prdidas de Amplitudes. Constante de Potencia 0.75 76

Figura 3.64: Correccin por Prdidas de Amplitudes. Constante de Potencia 0.5.. 77

Figura 3.65: Ventana Dentro del Cono de Ruido y Espectro de Amplitud.. 78

Figura 3.66: Ventana Dentro del rea de Reflexiones y Espectro de amplitud.. 78

Figura 3.67: Aplicacin del Filtro GXT _SWDNOISE. (Disparo 3210). 80

Figura 3.68: Primer Anlisis de Velocidad por Semblanza en un CDP... 81

Figura 3.69: Flujo Creado en Promax Para Generar un Apilado. 82

Figura 3.70: Apilado de CDP Gathers Sin Ningn Filtro Aplicado (Inline 100) 83

Figura 3.71: Apilado de CDP Gathers Filtrados con GXT_ SWDNOISE (Inline 100).. 84

Figura 3.72: Apilado de CDP Gathers Sin Ningn Filtro Aplicado (Crossline 450).. 85

Figura 3.73: Apilado de CDP Gathers Filtrados con GXT_ SWDNOISE (Crossline 450) 86

Figura 3.74: Aplicacin de Filtros GXT_ SWDNOISE y Pasabanda (Disparo 3210) 87

Figura 3.75: Apilado de CDPs Filtrados con GXT_ SWDNOISE y Pasabanda. 88

Figura 3.76: Apilado de CDPs Filtrados con GXT_ SWDNOISE y Pasabanda. 89

Figura 3.77: Ventana de Aplicacin para la Autocorrelacin y la Deconvolucin.. 90

Figura 3.78: Autocorrelograma del Disparo Filtrado 1277.. 91

Figura 3.79: Aplicacin de Deconvolucin Spiking al Disparo Filtrado 3210 92

Figura 3.80: Aplicacin de Deconvolucin Predictiva a Disparo Filtrado 3210. 93

Figura 3.81: Segundo Anlisis de Velocidad por Semblanza en un CDP 94

Figura 3.82: Apilado de CDP Gathers con Deconvolucin Predictiva (Inline 100) 95

Figura 3.83: Apilado de CDP Gathers con Deconvolucin Predictiva (Crossline 450).. 96

xi

Figura 3.84: Acercamiento hasta 3000 ms. (Inline 100).. 97

Figura 3.85: Acercamiento hasta 3000 ms. (Crossline 450) 98

Figura 3.86: Apilado con Correccin de Amplitud Consistente con Superficie. (Inline 100). 99

Figura 3.87: Apilado con Correccin de Amplitud Consistente con Superficie. (Crossline 450). 100

Figura 3.88: Apilado con Primer Pase de Estticas Residuales. (Inline 100)...... 101

Figura 3.89: Apilado con Primer Pase de Estticas Residuales. (Crossline 450) 102

Figura 3.90: Apilado con Segundo Pase de Estticas Residuales. (Inline 100)... 103

Figura 3.91: Apilado con Segundo Pase de Estticas Residuales. (Crossline 450). 104

Figura 4.1: Refraccin de una Onda Longitudinal Plana. 106

Figura 4.2: Mecanismo de Transmisin de Ondas Refractadas en un Medio con Dos Capas. 107

Figura 4.3: Curva Tiempo-Distancia para un Modelo de Dos Capas Planas... 108

Figura 4.4: Curvas Tiempo-Distancias con Dos Fuentes en Direcciones Opuestas 110

Figura 4.5: Trazado de Rayos, Registro Esquemtico y Curva Tiempo-Distancia.. 110

Figura 4.6: Mapa de Ubicacin de Puntos de Refraccin Ssmica Dentro del Proyecto. 111

Figura 4.7: Equipo Empleado en la Adquisicin de Datos de Ssmica de Refraccin 112

Figura 4.8: Arreglo de Gefonos en la Adquisicin de las Refracciones 112

Figura 4.9: Operaciones en Campo para Adquirir Refracciones Ssmicas.. 115

Figura 4.10: Manejo de la Cmara de Refraccin y Contra-perfil Impreso en Campo... 116

Figura 4.11: Hoja de Registro Utilizada en Campo para las Refracciones Ssmicas.. 116

Figura 4.12: Mapa de Ubicacin de Puntos de Refraccin Utilizados en el Procesamiento... 117

Figura 4.13: Seleccin de Primeras Llegadas de Ondas Directas y Refractadas 118

Figura 4.14: Seleccin de Primeras Llegadas (Perfil, Punto 5)....... 119

Figura 4.15: Seleccin de Primeras Llegadas (Centro del Tendido, Punto 5). 120

Figura 4.16: Seleccin de Primeras Llegadas (Contra-Perfil, Punto 5)... 121

Figura 4.17: Dromocrnica Construida en el Programa Plotrefa (Punto 5) 122

Figura 4.18: Histograma de Velocidades para la Capa Meteorizada... 123

Figura 4.19: Histograma de Velocidades para la Capa Infrayacente a la Capa Meteorizada.. 123

Figura 4.20: Histogramas de Velocidades Promedios en las Capas Meteoriza e Infrayacente 124

Figura 4.21: Mapa de Contornos de Velocidades Promedios en la Capa Meteorizada... 124

Figura 4.22: Mapa de Contornos de Velocidades Promedios en la Capa Infrayacente.. 125

Figura 4.23: Mapa de Contornos de Espesores Promedios de la Capa Meteorizada.. 126

xii

Figura 4.24: Mapa 3D de la Elevacin de la Base de la Capa Meteorizada 127

Figura 5.1: Diferencias Entre el Geoide y el Esferoide 130

Figura 5.2: Correccin de Aire Libre... 131

Figura 5.3: Correccin de Bouguer.. 132

Figura 5.4: Correccin Topogrfica. 132

Figura 5.5: Retcula de Hammer.. 133

Figura 5.6: Mapa de Ubicacin de Estaciones Gravimtricas Ordinarias ... 136

Figura 5.7: Gravmetro SCINTREX Modelo CG-5 Utilizado en el Proyecto... 136

Figura 5.8: Prueba de Calibracin Vertical.. 137

Figura 5.9: Deriva Instrumental del Gravmetro SCINTREX CG-5..... 138

Figura 5.10: BenchMarck (BM) Ubicado en el Aeropuerto Nacional de Anaco. 139

Figura 5.11: Manipulacin del Gravmetro en Campo 140

Figura 5.12: Correccin Topogrfica Automtica Realizada por el Gravmetro. 141

Figura 5.13: Nivelacin del Gravmetro Antes de Realizar las Mediciones 142

Figura 5.14: Despliegue de las Lecturas Gravimtricas por Estacin.. 142

Figura 5.15: Hoja de Registro de Campo Utilizada en Adquisicin de Datos Gravimtricos. 143

Figura 5.16: Ubicacin de las Estaciones Gravimtricas Utilizadas en el Procesamiento.. 144

Figura 5.17: Mapa de Contornos Topogrfico. 148

Figura 5.18: Mapa de Contornos de Anomalas de Aire Libre 149

Figura 5.19: Mapa de Contornos de Anomalas de Bouguer... 150

Figura 5.20: Mapa de Anomala Regional de Bouguer 151

Figura 5.21: Mapa de Contornos de Anomalas Residuales de Bouguer. 152

Figura 6.1: Esquema de un Cuadripolo Para Determinar Resistividades Elctricas 154

Figura 6.2: Arreglo Wenner-Schlumberger.. 154

Figura 6.3: Ubicacin de Puntos Donde se Aplicaron S.E.V. y Mtodos Magneto-Telricos 155

Figura 6.4: Equipo Para Realizar S.E.V... 156

Figura 6.5: Tendido de los Cables y Posicin de los Electrodos en la Adquisicin de S.E.V. 157

Figura 6.6: Conexin de los Cables al Equipo Syscal Pro SW-72... 158

Figura 6.7: Manejo del Equipo de S.E.V. Durante la Adquisicin.. 158

Figura 6.8: Curva de Resistividad Aparente Dibujada en Campo... 160

Figura 6.9: Planilla de Registro de S.E.V. Utilizada en Campo.. 161

xiii

NDICE DE TABLAS

Tabla 2.1: Evolucin de la Cuenca Oriental de Venezuela.................. 12

Tabla 3.1: Parmetros Dentro de la Red Geodsica Local del Proyecto.. 41

Tabla 3.2: Distancias de Seguridad en el Uso de Explosivos.. 44

Tabla 3.3: Parmetro de Adquisicin de Datos de Reflexin Ssmica Dentro del Proyecto... 49

Tabla 4.1: Distribucin de Distancias Dentro del Tendido de Refraccin... 113

Tabla 4.2: Estadsticas de Velocidades y Espesores en los Estudios de Refraccin 126

Tabla 5.1: Nmero de Estaciones por Circuito Gravimtrico.. 144

Tabla 5.2: Procesamiento de Datos Gravimtricos.. 147

1

CAPTULO I. INTRODUCCIN

Los hidrocarburos son la fuente de energa no renovable que posee mayor demanda

mundial en la actualidad (Menndez, 2005). A medida que pasa el tiempo, este recurso va

disminuyendo en cantidad, y por lo tanto su hallazgo y explotacin se hacen cada vez ms

complicados. Antes de los aos setenta, el petrleo era encontrado en grandes proporciones cerca

de la superficie terrestre, utilizando slo la geologa del rea. Hoy en da, se necesita explorar el

subsuelo empleando mtodos geofsicos. Estos ltimos permiten medir propiedades fsicas de las

rocas que no pueden ser observadas directamente, utilizando instrumentos apropiados sobre la

superficie. Es decir, la geofsica provee herramientas que permiten estudiar la estructura y

composicin interna de la Tierra. (Dobrin y Savit, 1988).

El mtodo geofsico ms empleado en la prospeccin de hidrocarburos es el de reflexin

ssmica. Utilizando los tiempos de las ondas reflejadas en las interfases de las formaciones

rocosas que poseen diferentes propiedades fsicas, se genera una imagen del subsuelo donde se

pueden estudiar las distintas capas y estructuras que lo conforman. (Dobrin, 1988).

Existen otras tcnicas geofsicas que se utilizan en conjunto con la ssmica de reflexin

dentro de la exploracin de hidrocarburos, como lo son la refraccin ssmica y la gravimetra. La

ssmica de refraccin permite calcular el espesor y las velocidades de las capas meteorizada e

infrayacentes, usando los tiempos de las ondas refractadas en la interfase. La prospeccin

gravimtrica permite observar el comportamiento regional de una cuenca, por medio del estudio

del contraste de densidades en las rocas. Cualquier mtodo geofsico empleado debe ir

acompaado del estudio geolgico de la zona de inters, correlacionando as ambos aspectos.

(Dobrin, 1988).

Los mtodos geofsicos, para la exploracin de hidrocarburos, son empleados

considerablemente en Venezuela (pas petrolero). En el oriente de este pas se encuentra la

importante Faja Petrolfera del Orinoco, la cual posee Formaciones de gran inters como por

2

ejemplo Oficina y Merecure; ellas constituyen las principales arenas productoras de

hidrocarburos en esa zona. Cabe destacar que dentro de esta rea, se han llevado a cabo

numerosos proyectos, que consisten en levantamientos geofsicos para el estudio de estas

Formaciones. (WEC, 1997).

Varios de esos proyectos los ha ejecutado la empresa venezolana SUELOPETROL

S.A.C.A., la cual desde el ao 1984 ofrece servicios integrales a la industria petrolera. Su misin

es explorar y producir hidrocarburos, as como prestar servicios tcnicos especializados,

utilizando tecnologa de punta y con un recurso humano altamente capacitado; todo esto con el

fin de garantizar altos estndares de calidad, seguridad, higiene, ambiente, rentabilidad y

satisfaccin a sus clientes. Su presidente actual es Henrique Rodrguez y sus oficinas estn

ubicadas en la ciudad de Caracas (Urbanizacin Altamira) y en los estados Zulia (Sector La

Misin) y Monagas (Ciudad Maturn). La figura 1.1 muestra un esquema de la forma en como

est estructurada Suelopetrol, sta posee una junta directiva y los sectores de finanzas y

operaciones. (Suelopetrol, 2006).

Durante la pasanta larga realizada en la empresa SUELOPETROL S.A.C.A., se particip

en el PROYECTO SAN CRISTBAL 05G-3D, que se encontraba ubicado dentro de la Faja

Petrolfera del Orinoco, especficamente en el Estado Anzotegui. El proyecto fue realizado en

los aos 2006-2007 por Suelopetrol, contratada por Petrleos de Venezuela (PDVSA). ste

constitua la segunda fase de otro proyecto llamado San Cristbal 03G-3D realizado en el

perodo 2004-2005, caracterizado por ser un levantamiento ssmico ortogonal 3D ubicado al

norte del proyecto ms actual, en los municipios Miranda y Monagas en el estado Anzotegui y

en menor proporcin en el Municipio Santa Mara de Ipire del estado Gurico; tena una

extensin de 147,3 Km2, dentro de la cual se distribuyeron 54 lneas de tiro y 32 lneas

receptoras. El resultado final fue la adquisicin de 8100 registros de reflexin ssmica y 140

registros de refraccin ssmica. (Suelopetrol, 2007).

3

Figura 1.1: Estructura de la Empresa SUELOPETROL S.A.C.A. (Tomado de Suelopetrol, 2006).

4

El proyecto San Cristbal 05G-3D fue ejecutado por la cuadrilla SPT-01 de

SUELOPETROL S.A.C.A. para PDVSA E&P. Consisti principalmente en un levantamiento

ssmico terrestre en tres dimensiones ortogonal, de aproximadamente 400 km2 y que const de

22390 puntos de tiro. Estaba conformado por 26 swaths sobre 80 lneas receptoras de direccin

este-oeste y 67 lneas de tiro en direccin norte-sur. La separacin entre fuentes fue de 60 metros

al igual que la separacin entre receptores. La fuente de energa utilizada fue explosivo

biodegradable, donde se coloc un kilogramo por fuente a 10 metros de profundidad. La

grabacin de los datos ssmicos se hizo por ventanas empleando la combinacin de los sistemas

SERCEL428XL y SERCEL408XL. Para los registros se emple una tasa de muestreo de 2 ms. y

se grab hasta seis segundos en formato SEG-D tipo 8058 demultiplexado.

Dentro del proyecto tambin se levantaron aproximadamente cada 600 metros, estaciones

ubicadas en las intercepciones de las lneas receptoras con las lneas de tiro, donde se realizaron

estudios de ssmica de refraccin (400 registros), gravimtricos (1000 registros), magnticos

(1000 registros), magneto-telricos (500 registros) y de sondeos elctricos verticales (500

registros).

Para adquirir los datos de refraccin se emple un tendido de 325 metros de longitud que

constaba de 48 receptores (no distribuidos uniformemente) y tres fuentes ubicadas al principio,

en el medio y al final del tendido respectivamente. Se utiliz como fuente 300 gramos de

explosivo biodegradable por pozo a 1,5 metros de profundidad. Los datos se grabaron en formato

SEG-2 con un intervalo de muestreo de 250 ms. y una longitud de registro de un segundo.

Los sondeos elctricos verticales (S.E.V.) en 1D se hicieron con el fin de estudiar las

resistividades de las formaciones someras para estimar los lugares ms propicios para la

extraccin y aprovechamiento de las aguas subterrneas. Se utiliz un arreglo Wenner-

Schlumberger de 60 electrodos separados cada 10 metros. La longitud total del tendido fue de

590 metros.

5

El rea donde se realiz el proyecto est conformada por terrenos ondulados y quebrados

asociados a quebradas. En la parte norte existe una depresin topogrfica que alcanza ms de 20

metros de profundidad. Hacia la parte central y sur se encuentran terrenos accidentados con

presencia de farallones de mediana profundidad, y al sur terrenos semi-ondulados y planos con

presencia de sabana. La vegetacin es mediana alta y est conformada por sabanas con pastos

bajos, y sectores con arbustos de chaparro. En las reas aledaas a las quebradas se encuentra

vegetacin montaosa alta y en algunas ocasiones moriches. (Suelopetrol, 2007).

El objetivo principal del proyecto fue adquirir informacin del subsuelo de buena calidad

que permitiera identificar, con el mayor detalle, las posibles estructuras geolgicas y eventos

estratigrficos potencialmente propicios para la acumulacin de hidrocarburos, as como su

cuantificacin volumtrica de reservas, a fin de incrementar las perspectivas de produccin

petrolera en el rea. Para lograr este objetivo PDVSA dise un arreglo fuente-receptor

ajustado a las condiciones prospectivas del subsuelo, conformado por un arreglo rectangular de

lneas ssmicas en modalidad 3D como se mencion anteriormente. (Suelopetrol, 2007).

El objetivo principal de la pasanta larga, realizada en el periodo abril-octubre 2007 en la

empresa SUELOPETROL S.A.C.A., fue adquirir y procesar datos geofsicos obtenidos por los

mtodos de ssmica de reflexin, ssmica de refraccin, gravimetra y sondeos elctricos

verticales en la zona norte del rea donde se llev a cabo el proyecto San Cristbal 05G-3D, con

el fin de tener un estudio integrado que caracterizara mejor la zona.

La pasanta larga consisti en dos etapas; la primera se llev a cabo en campo durante

tres meses, donde se particip en las principales fases del proyecto (topografa, perforacin y

grabacin) para la adquisicin de datos de reflexin ssmica 3D. Se tomaron medidas de

coordenadas de estaciones fuentes y receptoras haciendo uso del mtodo convencional

(Teodolito) y del GPS-RTK durante la primera semana. Se observaron los distintos mtodos

utilizados para perforar pozos, su taqueo (acople de la fuente al terreno) y la manipulacin de

explosivos durante la segunda semana. Se plantaron gefonos con su correspondiente arreglo y

se hizo control de calidad de los registros dentro de casa blanca durante las tres semanas

seguidas. Se particip en el procesamiento en campo de algunos registros, empleando el

6

programa FOCUS5.2 durante dos semanas. Tambin se levantaron 84 estaciones gravimtricas

(dos semanas), se adquirieron 42 registros de ssmica de refraccin (dos semanas) y se hicieron

21 sondeos elctricos verticales (una semana).

La segunda etapa de la pasanta consisti en el procesamiento de los datos geofsicos

adquiridos en campo (reflexin ssmica, refraccin ssmica y gravimetra). Para ello se tom el

bloque uno que se encontraba en el norte del rea del proyecto (figura 3.32), debido a que los

swaths en esa zona estaban grabados completos y no por ventanas. El rea comprende un

rectngulo de alrededor de 15,2 km. de largo por 3,9 km. de ancho, es decir, una zona de

aproximadamente 60 km2.

Se procesaron cuatro swaths de datos de ssmica de reflexin (3176 registros) con el

programa PROMAX3.3 en el centro de procesamiento ssmico GX Technology ubicado en la

ciudad de Caracas (Altamira) durante dos meses. Se realiz una secuencia de procesamiento

convencional que incluy esencialmente carga de datos, carga de geometra, correccin por

prdidas de amplitud, anlisis espectral, filtro GXT _SWDNOISE, filtro pasabanda (8-16-125-250

Hz), deconvolucin predictiva (longitud de operador: 200 ms., distancia predictiva: 16ms., pre-

blanqueo: 0.1%), anlisis de velocidad por semblanza, estticas de elevacin, estticas residuales

(dos pases), correccin de amplitud consistente con superficie, ordenamiento por CDP

(cobertura nominal de 30), correccin NMO, mute (30% de stretching), apilado y AGC (ventana

de 1000 ms.). Se generaron secciones apiladas en sentidos inline y crossline que mostraban

imgenes del subsuelo con reflectores relativamente planos hasta alrededor de 1300 ms. con

velocidades caractersticas entre 1800 m/s y 2500 m/s aproximadamente.

Fueron procesadas 144 refracciones con el programa SEISIMAGER3.1, donde se

seleccionaron primeros quiebres con el fin de construir las dromocrnicas. De estas ltimas se

obtuvieron las velocidades de las capas meteorizada e infrayacente, calculando as el espesor de

la primera. Se generaron mapas de contornos de velocidades y espesores del rea con el

programa SURFER8, donde se observa que la capa meteorizada presenta espesores que

disminuyen desde 28 metros a 4 metros aproximadamente en sentido oeste-este, y velocidades

que disminuyen tambin en ese sentido desde 740 m/s a 380 m/s aproximadamente.

7

Con respecto a los datos gravimtricos, fueron procesadas 167 medidas en una hoja de

clculo de Excel. Se aplicaron correcciones por deriva instrumental, mareas, topogrfica local,

latitud, aire libre y Bouguer (densidad 2,3 gr/cm3). Se calcularon las anomalas de aire libre,

Bouguer, Bouguer regional y Bouguer residual. Con esos valores se generaron mapas de

contornos de estas anomalas con el programa SURFER8. En el mapa de contornos de anomalas

de Bouguer, la gravedad en general disminuye de -20,0 mGal a -15,0 mGal en sentido noreste,

indicando que la cuenca profundiza en esa direccin. Esto coincide geolgicamente con el hecho

de que la subcuenca de Maturn profundiza hacia el noreste (Gonzlez de Juana, 1980).

8

CAPTULO II. UBICACIN Y GEOLOGA DEL REA DE ESTUDIO

2.1 Ubicacin Geogrfica del rea de Estudio

El proyecto San Cristbal 05G-3D se encontraba ubicado en el Municipio Monagas del

Estado Anzotegui (figura 2.1), a aproximadamente 30 km. al suroeste de la poblacin de

Pariagun. El campamento base estaba dentro del casero El Manguito, en la esquina noroeste del

proyecto. La zona de estudio comprenda un polgono irregular de alrededor de 400 Km2 que

abarcaba las poblaciones y comunidades de El Manguito, Arib, Pariagun, San Diego, Santa

Clara, Zuata, Mapire, Uverito y Santa Cruz del Orinoco. (Suelopetrol, 2007).

SAN CRISTOBAL 05G 3DSAN CRISTOBAL 05G 3D Figura 2.1: Ubicacin Geogrfica del Proyecto San Cristbal 05G-3D. (Tomado de Suelopetrol, 2007).

9

En la figura 2.2 se observa el polgono irregular que comprenda el proyecto San

Cristbal 05G-3D. (Suelopetrol, 2007).

Figura 2.2: Polgono Irregular que Comprenda el Proyecto San Cristbal 05G-3D.

(Tomado de Suelopetrol, 2007).

2.2 Geologa Regional

El proyecto se encontraba dentro de la Cuenca Oriental de Venezuela. Segn Gonzlez de

Juana (1980), esta cuenca es una depresin topogrfica y estructural de aproximadamente 800

km. de longitud en sentido este-oeste y 200 km. de ancho promedio en sentido norte a sur,

ubicada en el rea centro-este del pas en los estados Gurico, Anzotegui, Monagas, Delta

Amacuro y Sucre (figura 2.3). Est limitada hacia el sur por el Cratn de Guayana donde cursa

el ro Orinoco, al oeste por el surco de El Bal y hacia el norte por la Serrana del Interior

Central y Oriental. Hacia el este la cuenca contina por debajo del Golfo de Paria.

10

En la figura 2.3 se muestra la ubicacin de la Cuenca Oriental de Venezuela. sta se

divide en la Subcuenca de Gurico al oeste y la Subcuenca de Maturn al este (WEC, 1997). El

Proyecto San Cristbal 05G-3D se encontraba en la zona oeste de la subcuenca de Maturn,

dentro de la Faja Petrolfera del Orinoco.

Figura 2.3: Ubicacin de la Cuenca Oriental de Venezuela. (Modificado del WEC, 1997).

Actualmente esta depresin es asimtrica, el flanco sur est ligeramente inclinado hacia

el norte mientras que el flanco norte presenta mayores buzamientos y est ms tectonizado. La

cuenta presenta un suave declive hacia el este en general. En las zonas ms profundas, el espesor

sedimentario terciario es de 6 a 8 km. y puede variar a pocas centenas de metros en los bordes

meridional y occidental. En ambos flancos se ha hallado petrleo en condiciones estratigrficas y

estructurales distintas, convirtindola en la cuenca de mayores recursos petrolferos de Amrica

del Sur, si se tiene en cuenta sus reservas. (Gonzlez de Juana, 1980).

La cuenca ha estado apoyada sobre el borde estable del Cratn de Guayana desde el

Paleozoico. El basculamiento de sta debido a suaves movimientos del borde, hizo que se

produjeran transgresiones y regresiones extensas. Existen tres ciclos sedimentarios importantes

que ocurrieron durante el Paleozoico Medio-Superior y Superior, Cretcico Medio y Terciario

Inferior y por ltimo en el Terciario Superior; luego de perodos principales de orognesis y

11

posterior erosin, donde las superficies peniplanadas fueron transgredidas por agua. (Gonzlez

de Juana, 1980).

En el cuadro 2.1 se describen los principales eventos de la evolucin de la cuenca

Oriental de Venezuela. (Gonzlez de Juana, 1980).

Perodos Descripcin

Devnico-Carbonfero

350 250 m.a.

Sedimentacin de las Formaciones transicionales Carrizal y Hato Viejo hacia el sur de la cuenca en posicin discordante sobre complejos gneo-metamrficos precmbricos.

Orognesis Herciniana

250 200 m.a.

Retirada general de los mares hacia el norte debido al levantamiento vertical del borde cratnico. Comienzo de un extenso perodo de erosin.

Trisico-Jursico

220 160 m.a. Perodo de erosin sobre la mayor parte de la cuenca. Actividad volcnica en el Macizo de El Bal.

Barremiense-Aptiense-Albiense

120 115 m.a.

Transgresin cretcica donde los ambientes son ms marino hacia el norte y ms continentales hacia el sur. Sedimentacin de la Formacin Barranqun (calizas y areniscas), luego sedimentacin de las Formaciones Borracha y Chimana (calizas y lutitas) en el flanco norte y la Formacin El Cantil (intercalaciones de lutitas, arenas y calizas) en el flanco sur. Extensin de las aguas hacia el sur donde se sediment la Formacin Canoa, predominantemente continental.

Cenomaniense-Coniaciense

100 85 m.a.

Ambientes euxnicos en el norte debido a la mxima alza del nivel del mar, sedimentacin de la Formacin Querecual (roca madre). Hacia el sur se extienden ambientes marino-costeros, sedimentacin de la Formacin Tigre (calizas fosilferas).

Santoniense-Maestrichtiense

85 65 m.a.

Sedimentacin de la Formacin San Antonio (lutitas marinas, arenas finas, ftanitas silceas) al norte. Regresin marcada por la Formacin San Juan (areniscas masivas) en el sureste.

Orognesis del Final del Cretcico

80 65 m.a.

Metamorfismo regional acompaado de intrusiones cidas debido a fenmenos tecto-termales. Las masas metamrficas se levantaron como arcos de islas y cordilleras.

Paleoceno-Eoceno Medio

Extensa cuenca hacia el sur delimitada por las masas metamrficas, muestra sedimentacin de plataforma y un surco turbidtico profundo al norte de la actual costa venezolana. Movimiento de las masas metamrficas hacia el sur, ocasionando gran parte de la

12

65 45 m.a. sedimentacin alctona del surco de Gurico.

Eoceno Superior-Oligoceno

45 25 m.a.

Hiatos y levantamiento en la parte norte de la cuenca. Sedimentacin transgresiva en Gurico de las Formaciones La Pascua (areniscas) y Roblecito (cuerpo luttico). Hacia el este se encuentran las Formaciones Los Jabillos, Areo y Naricual, reunidas en la Formacin Merecure.

Mioceno

20 m.a.

En el norte de Gurico la sedimentacin es predominantemente continental. Existe gradacin entre las Formaciones Capiricual-Quiamare al norte y la Formacin Oficina al sur. El tectonismo compresivo afecta el flanco norte de la cuenca, generando el corrimiento de Pirital. El flanco sur muestra efectos tensionales, indicados por fallas normales.

Mioceno

15 m.a. La parte nor-oriental de la cuenca contina levantndose. Hacia el sur se sedimenta la Formacin Freites de ambiente marino somero. Al norte se sedimenta la Formacin La Pica.

Plioceno

5 m.a. Se sediment la Formacin Las Piedras de ambiente fluvio-deltaico. Luego se sediment la Formacin Mesa de ambiente continental.

Tabla 2.1: Evolucin de la Cuenca Oriental de Venezuela. (Gonzlez de Juana, 1980).

2.3 Geologa Local

El proyecto se encontraba ubicado especficamente en la Subcuenca de Maturn, donde se

hallan las formaciones Mesa, Las Piedras, Freites, Oficina, Merecure, Tigre, Canoa, Carrizal y

Hato Viejo. En la figura 2.4 se muestra un cuadro de correlacin donde se aprecia la

sedimentacin de estas formaciones durante el tiempo, en los diferentes campos de la Cuenca

Oriental de Venezuela. (III L.E.V., 2007).

13

Figura 2.4: Columna Estratigrfica de la Cuenca Oriental de Venezuela. (Tomado del III L.E.V., 2007).

14

La Formacin Mesa es de edad Pleistoceno y suprayace de manera concordante y

transicional a la Formacin Las Piedras. Es producto de una sedimentacin fluvio-deltaica y

paludal debido a un extenso delta que avanzaba hacia el este. Consiste mayormente de areniscas

de grano grueso y gravas, encontrndose tambin conglomerados y arcillas. Los sedimentos

gradan de gruesos a finos de norte a sur al alejarse de las cadenas montaosas y gradan de finos a

gruesos desde la parte central de Monagas al Cratn de Guayana. Su espesor en trminos

generales disminuye de norte (270 metros) a sur (20 metros) y aumenta de oeste a este. Se han

encontrado fsiles de agua dulce, relacionados con arcillas lignticas y restos de madera

silicificada. (III L.E.V., 2007).

La Formacin Las Piedras se sediment entre las pocas Mioceno Tardo y Plioceno

concordantemente sobre la Formacin Freites en el flaco sur de la cuenca, producto de aguas

dulces a salobres. Consiste mayormente de areniscas micceas, friables, de grano fino y colores

gris claro a gris verdoso. Tambin se encuentra interlaminacin de lutitas y calizas arenosas

duras. Existen fsiles como restos de peces y plantas. En la seccin tipo, el espesor es de 1005

metros y hacia los flancos disminuye a la mitad aproximadamente. Las arenas de esta formacin

son productoras de petrleo pesado en el norte del estado Monagas. (III L.E.V., 2007).

La Formacin Freites es de edad Mioceno Medio a Mioceno Tardo y suprayace

concordantemente a la Formacin Oficina. Se observan lutitas fsiles, con areniscas en el tope y

la base, estas ltimas de aproximadamente 100 metros de espesor, que permiten dividir a la

formacin en tres intervalos. El espesor de la unidad vara de 300 a 700 metros. Los fsiles

hallados son moluscos de aguas marinas someras, paleo-ambiente que caracteriza la parte

inferior y superior de la formacin. En la parte media, las aguas fueron algo ms profundas. Es

considerada el pico mximo de la segunda transgresin mayor del Mioceno. Las lutitas y arcillas

de esta formacin son los sellos principales de los reservorios petrolferos de la Formacin

Oficina dentro del rea Mayor de Oficina, y su parte inferior la constituyen arenas productoras

de hidrocarburos. (III L.E.V., 2007).

La Formacin Oficina se sediment entre las pocas Mioceno Temprano y Medio

concordante sobre la Formacin Merecure. Presenta mayormente lutitas intercaladas con

15

areniscas y limolitas, tambin posee componentes menores de capas delgadas de lignitos y el

material carbonoso es comn. En la Faja Petrolfera del Orinoco, la formacin se puede dividir

en tres unidades: Unidad I (Miembro Morichal del rea de Cerro Negro; Formacin Oficina

Inferior en Zuata), caracterizada por areniscas masivas progradantes e intercalacin de lutitas y

areniscas transgresivas; Unidad II (Miembro Yabo del rea de Cerro Negro; Formacin Oficina

Media en Zuata), representa una secuencia luttica con intercalaciones ocasionales de areniscas y

limolitas; Unidad III (miembros Jobo y Piln del rea de Cerro Negro; Formacin Oficina

Superior de Zuata) es una secuencia predominantemente arenosa. Las areniscas se hacen ms

abundantes, de mayor espesor y de granos ms gruesos hacia la base de la formacin. El espesor

aumenta desde los bordes de la cuenca hacia su eje: 220 a 275 metros en el rea de Temblador,

de 600 a ms de 1400 metros en el rea Mayor de Oficina, ms de 2000 metros en Anaco y unos

1000 metros en Anzotegui nororiental. La sedimentacin se inicio bajo condiciones de aguas

dulces o salobres, continuando con ambientes marinos someros, salobres y pantanosos; siendo

menos marinos hacia el sur y al oeste. En general, la formacin Oficina se deposit en un

inmenso complejo fluvio-deltaico, donde son comunes las arenas lenticulares y los rellenos de

canales de ros. Los fsiles encontrados son foraminferos plantnicos. Las arenas de esta

formacin conforman los principales yacimientos petrolferos en la Cuenca Oriental de

Venezuela, mientras que las lutitas han sido consideradas como posible roca generadora de

hidrocarburos. (III L.E.V., 2007).

En la figura 2.5 se observa un perfil este-oeste donde se muestran las arenas productoras

de la Formacin Oficina, la cual infrayace el sello luttico de la Formacin Freites (Campos

Hamaca y Cerro Negro).

16

Figura 2.5: Perfil Este-Oeste Dentro de la Subcuenca de Maturn. (Modificado del WEC, 1997).

La Formacin Merecure, de edad Oligoceno a Mioceno Temprano, se encuentra por

encima del Grupo Temblador en forma discordante. Se compone principalmente de areniscas

masivas, duras, conglomerticas, mal estratificadas, muy lenticulares, de grano fino a grueso, con

estratificacin cruzada y con distintas porosidades y permeabilidades. Estn separadas por

intervalos delgados de lutitas carbonceas y lignitos. En ella se encuentran escasos foraminferos

arenceos y abundantes restos de plantas. Se sediment en aguas dulces a salobre, donde los

clsticos basales transgresivos fueron depositados por corrientes fluviales entrelazadas y, en

posicin ms distal, por condiciones deltaicas. Su espesor est alrededor de los 500 metros,

adelgazndose hacia el sur hasta acuarse por debajo de la Formacin Oficina, en el lmite sur

del rea mayor de Oficina. La Formacin Merecure es una de las principales unidades

productoras de hidrocarburos en la Cuenca Oriental de Venezuela, su tope constituye un reflector

regional debido al contraste acstico entre las areniscas y la alternancia de arenisca-lutita de la

Formacin Oficina. (III L.E.V., 2007).

La Formacin Tigre pertenece al Cretcico (Turoniense? Maastrichtiense) junto con la

Formacin Canoa. Ambas conforman el Grupo Temblador. Consiste principalmente de areniscas

y limolitas glauconticas de grano fino irregularmente estratificadas. En la regin de Gurico, la

formacin se divide en tres miembros: Miembro La Cruz (inferior), el cual consta de una

intercalacin de areniscas lenticulares con lutitas negras; el Miembro Infante (medio),

constituido por calizas densas, compactas y fosilferas; y el Miembro Guavinita (superior),

17

compuesto por un intervalo basal luttico e intercalaciones de areniscas, lutitas, margas, calizas y

ftanitas. Los fsiles ms comunes son amonites, foraminferos, restos de peces, braquipodos y

linguloides. Su ambiente de sedimentacin es profundo y de tipo talud, con el desarrollo de

ambientes de plataforma hacia el sur de la regin de Gurico. El espesor hacia la Faja Petrolfera

del Orinoco es de aproximadamente 170 metros. Su contacto inferior es diacrnico y transicional

sobre la Formacin Canoa. (III L.E.V., 2007).

La Formacin Canoa pertenece al Grupo Temblador, es de edad Cretcico (Aptiense

Albiense?) y se encuentra discordante sobre la Formacin Carrizal. Consiste principalmente de

conglomerados de grano fino y areniscas conglomerticas, limolitas y arcilitas, bajo un ambiente

sedimentario continental fluvial de clima rido y topografa plana. Se encuentran algunos restos

de plantas y palinomorfos. Su espesor es cercano a los 100 metros. (III L.E.V., 2007).

La Formacin Carrizal pertenece al Paleozoico (Cmbrico Temprano) y suprayace a la

Formacin Hato Viejo. Est constituida por una secuencia espesa de arcilitas duras y compactas.

Posee algunas capas de limonitas y areniscas fuertemente bioturbadas. Los nicos fsiles

hallados en esta formacin son acritarcos. Su espesor es de alrededor de 1800 metros. Las

estructuras sedimentarias sugieren que estas litologas fueron depositadas bajo condiciones de

ambiente marino (nertico), en aguas someras y condiciones de corriente tpicas de llanuras de

marea. (III L.E.V., 2007).

La Formacin Hato Viejo pertenece al Paleozoico (Cmbrico) y suprayace

discordantemente a las rocas precmbricas del Escudo de Guayana. Se compone principalmente

de areniscas de grano fino a grueso, sedimentadas bajo un ambiente continental fluvial. Sus

sedimentos representan el relleno de cuenca de una fase erosiva, contempornea o subsiguiente a

un perodo de intensa actividad tectnica. Su espesor es de alrededor de 100 metros. (III L.E.V.,

2007).

18

CAPTULO III. ADQUISICIN Y PROCESAMIENTO DE DATOS DE SSMICA

DE REFLEXIN 3D

3.1 Marco Terico

3.1.1 Ssmica de Reflexin

En un medio homogneo las ondas se propagan esfricamente desde una fuente puntual.

El principio de Huygens sostiene que en cada punto de un frente de onda se origina un nuevo

frente de onda que tambin se propaga en forma esfrica. Si el radio de esas ondas esfricas es

suficientemente grande, tal que las mismas pueden ser consideradas como planas, las lneas

perpendiculares (rayos) a esos frentes de ondas planas, pueden representar a las ondas de un

modo ms conveniente que los mismos frentes. (Dobrin, 1975).

Se puede aplicar el principio de Huygens al caso de una onda plana longitudinal que

incide oblicuamente sobre la superficie que separa dos medios elsticos que tienen velocidades

longitudinales Vp1 y Vp2, velocidades transversales Vs1 y Vs2, y densidades 1 y 2, respectivamente (figura 3.1). Si se considera el frente de onda incidente AB, el punto A se

convertir en el centro de una nueva perturbacin, de donde ambas ondas longitudinales y

esfricas se propagaran semi-esfricamente en cada medio. Considerando slo las ondas que

regresan al medio superior, se observa que cuando el rayo que pasaba por B llega a la interfase

en C, a la distancia x de B, la onda esfrica longitudinal procedente de A habr recorrido tambin

la distancia x, y la onda esfrica transversal, una distancia (Vs1/Vp1)x. Dibujando una tangente

desde C hasta la primera esfera, se obtiene el frente de onda de la onda longitudinal reflejada,

cuyo ngulo de reflexin rp (con la perpendicular a la interfase) es igual ngulo de incidencia i.

Esto es as porque las ondas longitudinales incidente y reflejada viajan a la misma velocidad.

(Dobrin y Savit, 1988).

19

Figura 3.1: Reflexin de un Onda Longitudinal Plana en una Interfase. (Modificado de Dobrin y Savit, 1988).

En el caso de incidencia normal (i = 0), la relacin entre la energa reflejada de la onda longitudinal Er y la energa incidente Ei es:

Er/Ei = (2Vp2 - 1Vp1)2/(2Vp2 + 1Vp1)2 3.1

La raz cuadrada de esta relacin, conocida como el coeficiente de reflexin R, da las

amplitudes relativas de la onda reflejada y la onda incidente. Esto puede ser expresado de la

siguiente forma:

R = Ar/Ai = (2Vp2 - 1Vp1)/(2Vp2 + 1Vp1) 3.2

La cantidad de energa reflejada depende del contraste en el producto de la densidad por

la velocidad (impedancia acstica) de los dos medios separados por la superficie. Desde el punto

de vista prctico, el coeficiente de reflexin depende principalmente del contraste de velocidades

entre los medios, puesto que las variaciones de densidad en las diferentes rocas son por lo

general pequeas. (Dobrin y Savit, 1988).

La ssmica de reflexin es utilizada como mtodo geofsico en la exploracin y

produccin de hidrocarburos debido a su gran poder de resolucin y penetracin. La tcnica, en

forma general, consiste en generar ondas ssmicas utilizando fuentes de energa tales como

20

explosivos, vibradores, etc., y en medir, con equipos de grabacin muy sofisticados, el tiempo

transcurrido desde la generacin de la onda hasta que sta es recibida por los sensores (gefonos)

colocados en la superficie. Tomando los tiempos de llegada, y conociendo las velocidades de

propagacin, se puede reconstruir las trayectorias de las ondas ssmicas. El tiempo de recorrido

depende de las propiedades fsicas de las rocas, y de las disposiciones de stas en el subsuelo. El

objetivo es reconstruir la disposicin de las rocas en el subsuelo (estructura) y sus caractersticas

fsicas (litologa, fluidos, etc.) a partir de la informacin grabada (tiempos, amplitudes, fases,

frecuencias, etc.). En la figura 3.2 se muestra un esquema del proceso de adquisicin de datos de

ssmica de reflexin. (Regueiro, 1997).

Figura 3.2: Esquema del Proceso de Adquisicin de Datos de Ssmica de Reflexin.

(Tomado de Regueiro, 1997).

3.1.2 Levantamiento Ssmico 3D Ortogonal

Los rasgos geolgicos dentro del subsuelo que son de inters en la exploracin de

hidrocarburos (trampas estructurales y estratigrficas), son tridimensionales al igual que la

propagacin de ondas dentro del mismo. Es por ello, que la mejor manera de obtener una imagen

del subsuelo es realizar un levantamiento 3D para adquirir datos de ssmica de reflexin. En

reas terrestres es comn llevar a cabo levantamientos ssmicos 3D ortogonales, donde las lneas

receptoras son perpendiculares a las lneas de tiro. (Cordsen et al., 2000).

21

Se debe establecer claramente las razones por las cuales se va a realizar un levantamiento

ssmico 3D, pueden ser por motivos exploratorios como definicin de estructuras, fallas y

estratigrafa, o por razones de explotacin como caracterizacin y monitoreo de reservorios,

perforacin horizontal, etc. Un estudio ssmico debe ser diseado de acuerdo a la zona de inters;

parmetros como cobertura, tamao del bin y rangos de offsets (distancias fuente-receptor)

necesitan ser relacionados con el objetivo principal. Por ejemplo, las direcciones de los

principales rasgos geolgicos, tales como canales o fallas, pueden influenciar la direccin de las

lneas fuentes y receptoras; objetivos poco profundos requieren de offsets cercanos muy cortos.

(Cordsen et al., 2000).

En la figura 3.3 se muestra un estudio ssmico 3D ortogonal en planta que ilustra la

mayor parte de los parmetros empleados. A lo largo de una lnea receptora (receiver line) se

encuentran estaciones receptoras (cada una compuesta por un grupo de gefonos o ristra)

igualmente espaciadas; esta separacin es igual al doble de la dimensin del bin en la direccin

inline (paralela a las lneas receptoras). La lnea de tiro (source line) posee las estaciones fuentes

(dinamita o camin vibrador) regularmente espaciadas; esta separacin es igual al doble de la

dimensin del bin en la direccin crossline (perpendicular a las lneas receptoras). SLI significa

source line interval o intervalo entre lneas fuentes y RLI quiere decir receiver line interval o

intervalo entre lneas receptoras. (Cordsen et al., 2000).

Figura 3.3: Parmetros Dentro de un Estudio Ssmico 3D Ortogonal. (Modificado de Cordsen et al., 2000).

22

El patch se refiere a las estaciones receptoras encendidas que graban la informacin en el

momento en que se detona (en el caso de explosivo) en una sola estacin fuente. El patch

usualmente forma un rectngulo de lneas receptoras paralelas que se mueve a lo largo del rea

de estudio y ocupa diferentes posiciones de la plantilla (template) a medida que se mueve el

salvo, el cual es el nmero de fuentes tomadas antes que el patch sea movido. La plantilla o

template es la suma del patch ms el salvo. (Cordsen et al., 2000).

Los datos son grabados en campo utilizando diferentes pares de fuente-receptor, con el

fin de muestrear varias veces un mismo punto en el subsuelo. Este punto se denomina CMP

(Common Midpoint o Punto Medio Comn) en superficie, y en el subsuelo se denomina CDP

(Common Depth Point). Esta tcnica supone incidencia normal; para casos de buzamientos

complejos, los CMPs no corresponden con los CDPs. La figura 3.4 muestra este proceso, a lo

largo de una lnea sobre una superficie; existen diferentes pares de fuentes-receptores que tienen

un mismo punto medio comn. (Regueiro, 1997).

Figura 3.4: Mtodo CMP (Common Midpoint). (Modificado de Yilmaz, 1987).

Un bin es un rea rectangular pequea (figura 3.5) que usualmente tiene las dimensiones

antes mencionadas (mitad del intervalo entre receptores por mitad del intervalo entre fuentes).

Todos los puntos que caen dentro de esta rea pertenecen a un mismo CMP. En otras palabras,

todas las trazas agrupadas en un mismo bin pertenecen a un CMP y contribuirn a la cobertura de

ese bin. (Cordsen et al., 2000).

La cobertura (fold) es el nmero de veces que un punto es muestreado en el subsuelo. Es

el nmero de puntos que son agrupados en un slo bin por CMP. La cobertura depende de la

relacin entre la separacin de las estaciones receptoras, la separacin entre las estaciones

23

fuentes y el nmero de canales de grabacin. Generalmente se trabaja con una cobertura

promedio dentro de cualquier estudio; sin embargo la cobertura vara de bin a bin y para

diferentes offsets. La mxima cobertura estar cerca del centro del proyecto. El fold cae a valores

unitarios a lo largo de los bordes del diseo. En la figura 3.5 se observa el nmero de puntos o

trazas que caen dentro de un bin. (Cordsen et al., 2000).

Figura 3.5: Parmetros Caja, Bin, Cobertura y Mximo Offset Mnimo. (Modificado de Cordsen et al., 2000).

La celda unidad (box o caja) se refiere al rea limitada por dos lneas fuentes adyacentes

y dos lneas receptoras adyacentes como se muestra en las figuras 3.4 y 3.5. Esta celda

usualmente representa las estadsticas del estudio (dentro de un rea de mxima cobertura). El

bin que se encuentra exactamente en el centro de la caja tiene contribuciones de muchos pares de

fuentes-receptores; la traza con el offset ms corto perteneciente a ese bin tiene el offset mnimo

ms largo del estudio. Es decir, de todo los offsets mnimos en todos los bines, el que se

encuentra en el bin del centro de la caja tiene el mayor Xmin. El offset mximo depende de la

estrategia del disparo y del ancho del patch. Generalmente el offset mximo es la mitad de la

diagonal del patch. (Cordsen et al., 2000).

El swath se refiere al ancho del rea sobre la cual las fuentes estn siendo disparadas,

segn la configuracin del template y sin avance crossline del patch. A menudo con muchos

24

avances inline se hace un swath. Al final de ste se hace avance crossline para establecer el

siguiente swath. (Cordsen et al., 2000).

3.1.3 Periodo de Muestreo de una Seal Digital

Una seal ssmica es una funcin continua en tiempo. Cuando sta es grabada

digitalmente, la seal continua (analgica) es muestreada cada cierto periodo de tiempo

(intervalo de muestreo). Generalmente el intervalo de muestreo utilizado en la adquisicin vara

de 1 a 4 ms. ste valor va a depender de la resolucin que se quiera obtener del subsuelo.

Mientras ms pequeo es el intervalo de muestreo, la resolucin de las capas es mayor. La seal

discretizada es una reconstruccin de la seal continua a la que le faltan detalles

correspondientes a componentes de altas frecuencias que se perdieron por el muestreo. (Yilmaz,

1987).

La mayor frecuencia que se puede obtener es la de Nyquist, la cual es igual a 1/2t donde t es el intervalo de muestreo. Para un periodo de muestreo de 2ms, la frecuencia de Nyquist es de 250 Hz. A medida que ese intervalo aumenta, la frecuencia disminuye y por ende tambin el

ancho de banda de la seal (se pierden altas frecuencias). Las frecuencias por encima de la

frecuencia de Nyquist aparecen dentro del ancho de bandas (espectro de amplitud) como

componentes de ms bajas frecuencias; ste efecto se denomina Aliasing. Para eliminarlo se

utiliza un filtro anti-Aliasing cuando se graban los datos en campo, este filtro es de tipo corte

alto, es decir, elimina aquellas altas frecuencias que pudieran haber producido Aliasing durante

el muestreo. Generalmente este filtro tiene una frecuencia de corte que es tres cuartos o la mitad

de la frecuencia de Nyquist. (Yilmaz, 1987).

En la figura 3.6 se muestra a la izquierda una seal continua (a), la seal digitalizada (b)

y la reconstruccin de la misma (c), ntese cmo se pierden las frecuencias por arriba de la de

Nyquist; a la derecha se muestra como disminuye el ancho de banda de la seal a medida que se

aumenta el periodo de muestreo: a 2 ms. la frecuencia de Nyquist es 250 Hz, a 4 ms. es de 125

Hz y a 8 ms. es de 62.5 Hz. (Yilmaz, 1987).

25

Figura 3.6: Seal Digitalizada y Diferentes Periodos de Muestreo. (Tomado de Yilmaz, 1987).

3.1.4 Etapas Dentro de un Procesamiento Ssmico Convencional

El procesamiento de los datos de ssmica de reflexin consiste de diferentes etapas. El

objetivo es generar secciones que muestren una imagen del subsuelo lo ms real posible, libre de

ruido tanto coherente (por ejemplo Ground Roll) como no coherente (ruido ambiental y cultural),

donde se puedan ver estructuras y reflectores claros e interpretables. Para ello, de manera

general, se comienza con la carga de los disparos (common shot gathers) y carga de geometra a

los mismos; luego se aplican correcciones por prdidas de amplitud, estticas de elevacin para

llevar las fuentes y receptores a un mismo nivel o datum y eliminar la influencia de la capa

meteorizada (capa de baja velocidad), filtros para atenuar el ruido (ejemplo filtro pasabanda) y

deconvolucin (ejemplos: deconvolucin spiking y deconvolucin predictiva) para mejorar la

resolucin temporal. Luego se ordenan las trazas por CDP (CDP gathers, suposicin de

incidencia normal) para mejorar la relacin seal-ruido, se define un campo de velocidades

haciendo un anlisis de velocidad por semblanza, se corrige por NMO (Normal Moveout) para

horizontalizar los eventos (utilizando el campo de velocidades), se utiliza un mute para corregir

por stretching, se aplican estticas residuales para corregir los reflectores, y finalmente se suman

las trazas en cada CDP gather (apilamiento) para mejorar la relacin seal-ruido, obteniendo las

secciones en sentido inline y crossline, donde se observan los reflectores y las estructuras.

Generalmente se aplica AGC (Automatic Gain Control o Control de Ganancia Automtica) para

mejorar las amplitudes dbiles de las reflexiones. (Yilmaz, 1997).

26

La secuencia de procesamiento aplicada depende de los datos de ssmica de reflexin

adquiridos. Se deben encontrar los parmetros que aplicados a los datos en cada etapa del

procesamiento den los mejores resultados; stos se escogen haciendo distintas pruebas con

diferentes valores. Los tres procesos principales durante el procesamiento ssmico son la

deconvolucin, el apilamiento y la migracin. Los otros son procesos auxiliares que ayudan a

mejorar la efectividad de estos procesos principales, como por ejemplo la aplicacin de filtros

antes de la deconvolucin para atenuar el ruido coherente, y la aplicacin de correcciones

estticas residuales que ayudan a mejorar la estimacin de la velocidad y el apilamiento.

(Yilmaz, 1987).

Los datos son grabados en campo en modo multiplexado usando un cierto tipo de

formato. Multiplexado quiere decir ordenar los datos en forma compacta, lo cual se logra

grabando la primera muestra de cada canal, seguida por la segunda muestra de cada canal, y as

sucesivamente. El primer paso del pre-procesamiento es cargar los datos y colocarlos en forma

de traza secuencial (proceso de demultiplexado). De esa forma se tienen las trazas ssmicas

grabadas a diferentes offsets con un punto de tiro comn (common shot gathers). Actualmente

muchos equipos graban en modo demultiplexado. (Regueiro, 1997).

Luego de cargar los disparos se hace la edicin de trazas, donde las trazas ruidosas son

borradas. Una funcin variable en tiempo de recuperacin de ganancia es aplicada a los datos

para corregir las amplitudes debido a la divergencia esfrica. A medida que la onda se propaga,

la energa se esparce a lo largo de todo el frente de onda como se muestra en la figura 3.7. Esto

implica una reduccin en la relacin energa/unidad de volumen en funcin de la distancia de

propagacin. Las amplitudes decrecen de la forma 1/r = 1/vt. Existen tambin perdidas de

amplitud por transmisin y por absorcin de energa por parte de las rocas. (Regueiro, 1997).

Posteriormente se carga la geometra a los disparos, es decir, se le asignan coordenadas

de las estaciones fuentes y receptoras, las cuales se encuentran en los headers de las trazas.

Generalmente los cambios en las posiciones de las fuentes y los receptores se encuentran en los

reportes del observador. (Yilmaz, 1987).

27

Figura 3.7: Divergencia Esfrica. (Tomado de Regueiro, 1997).

En esta etapa del pre-procesamiento se aplican estticas de elevacin. Esta correccin

tiene como objetivo eliminar los efectos que producen la variacin de las elevaciones y los

espesores y velocidades de la capa meteorizada (figura 3.8). La idea es determinar cules seran

los tiempos de llegada si las reflexiones se hubiesen observado en un plano horizontal, sin

cambios en la zona meteorizada. Los tiempos diferenciales necesarios para producir este efecto

son extrados de medidas de campo, tanto de tiros de verificacin como de estudios de

refraccin. Conociendo la elevacin, velocidad y espesores de la capa meteorizada, se pueden

calculas las variaciones de los tiempos de llegada en los puntos a lo largo de la superficie. Las

reflexiones observadas pueden corregirse sumando o restando las diferencias en tiempo, es decir,

para eliminar el efecto producido por la capa meteorizada, los tiempos deben ser reducidos a un

mismo nivel de referencia. (Regueiro, 1997).

Figura 3.8: Estticas de Elevacin. (Modificado de Regueiro, 1997).

28

Antes de la deconvolucin, se pueden aplicar diferentes filtros a los datos; paso-alto,

paso-bajo y/o pasabanda (figura 3.9) para eliminar aquellas frecuencias no deseadas. Los filtros

estn relacionados con la transformada de Fourier, que es un elemento fundamental dentro del

anlisis de datos ssmicos y es aplicada en casi todas las etapas del procesamiento. A travs de

ella se puede descomponer (analizar) espectralmente una seal no peridica de energa finita,

como por ejemplo una traza ssmica. En general, la transformada de Fourier permite pasar del

dominio del tiempo al dominio de las frecuencias, donde los algoritmos son ms sencillos de

implementar. Esto es as, debido a que en tiempo, el filtrado involucra la convolucin de una

seal (traza ssmica) con un filtro u operador, mientras que en frecuencia, la convolucin pasa a

ser una multiplicacin entre las amplitudes de la seal y las del filtro ms una suma o diferencia

de fases. El espectro de amplitud (amplitud versus frecuencia) permite ver en qu rango de

frecuencias se encuentra la informacin de inters (reflexiones). Un filtro pasabanda o

trapezoidal, permite eliminar frecuencias altas y bajas no deseadas de la seal. El ancho de banda

de la seal filtrada se definir por las cuatro frecuencias asignadas a las esquinas del filtro

pasabanda. (Yilmaz, 1987).

Figura 3.9: Filtros Pasabanda (a), Paso-Alto (b) y Paso-Bajo (c). (Modificado de Lembang, 2003).

Tericamente, la manera en como se relaciona la energa que penetra en la Tierra con la

informacin que llega a los receptores, es a travs del modelo convolucional de la traza ssmica

(figura 3.10), el cual se basa en la convolucin de una ondcula fuente (seal de entrada) con la

serie de reflectividad (operador o filtro) de la Tierra; esto da como resultado una traza ssmica

(seal de salida). Las suposiciones para que se cumpla este modelo son: la Tierra posee capas

horizontales de velocidades constantes, la fuente de energa genera una onda plana longitudinal

29

que incide de forma normal en las interfases de las capas (no se generan ondas de cizalla), la

forma de la ondcula fuente no cambia en el tiempo mientras viaja por el subsuelo (es

estacionaria), no existe la presencia de ruido, la serie de reflectividad es aleatoria implicando que

la traza ssmica tiene caractersticas de la ondcula fuente (las autocorrelaciones de la traza

ssmica y la ondcula fuente muestran espectros de amplitud similares) y por ltimo se supone

que la ondcula fuente es fase mnima (en consecuencia su inverso tambin es fase mnima).

(Yilmaz, 1987).

Figura 3.10: Modelo Convolucional de la Traza Ssmica. (Modificado de Lembang, 2003).

Luego del pre-procesamiento se aplica deconvolucin a los datos a lo largo del eje del

tiempo. El objetivo principal es mejorar la resolucin temporal (aumento del ancho de banda de

la seal) removiendo la ondcula fuente de la seal de salida para as obtener idealmente la serie

de reflectividad. El proceso de deconvolucin tambin puede ser usado para eliminar mltiples

de las trazas. En general, la deconvolucin es un filtro inverso que remueve el efecto de un filtro

ya aplicado a una seal. En adquisicin ssmica, la seal generada por la fuente viaja a travs de

la Tierra, donde es filtrada por esta ltima antes de llegar a los receptores. La Tierra acta como

un filtro paso-bajo, atenuando las altas frecuencias y por ende disminuyendo el ancho de banda

de la seal. Debido a esto, la seal grabada (traza ssmica) posee menor resolucin que la seal

de entrada (ondcula fuente). (Yilmaz, 1987 y Lembang, 2003).

30

Matemticamente la deconvolucin se basa (en general) en el filtro ptimo Wiener, el

cual se obtiene de la ecuacin conformada por la matriz de coeficientes de la autocorrelacin de

la ondcula de entrada (matriz de Toeplitz), que se multiplica por la matriz de los coeficientes del

filtro deseado, y este producto es igualado a la matriz de coeficientes de la crosscorrelacin de la

salida deseada (filtro deseado) con la ondcula de entrada. Dependiendo de la salida deseada se

tienen varios tipos de deconvolucin, como por ejemplo la spiking y la predictiva. Como en la

prctica la ondcula fuente de entrada no se conoce, se utiliza la autocorrelacin de las trazas

ssmicas en lugar de la autocorrelacin de la ondcula fuente, por poseer caractersticas similares.

(ver suposiciones hechas en el modelo convolucional de la traza ssmica). (Yilmaz, 1987).

La deconvolucin spiking comprime la ondcula fuente a un spike o impulso con retraso

mnimo ((1,0,0,) es la seal de salida deseada); el operador es estrictamente el inverso de la

ondcula de entrada. El objetivo es obtener una seal que contenga todas las frecuencias y que su

espectro de amplitud sea uno (spike). El problema de disear el operador de deconvolucin

utilizando la autocorrelacin de las trazas ssmicas en vez de la autocorrelacin de la ondcula

fuente, es que a pesar de que la deconvolucin recupera el aspecto grueso de la serie de spikes,

las trazas deconvueltas pueden presentar falsos spikes de amplitud pequea inmersos entre los

spikes reales. (Yilmaz, 1987).

La deconvolucin predictiva supone una seal de entrada x(t) que cambia en el tiempo a

x(t + ), donde es la distancia predictiva (gap). Es decir, esta deconvolucin predice el valor de

una serie en tiempo x(t) en un tiempo futuro (t + ). El filtro usado para estimar x(t + ) se llama

filtro predictivo (salida deseada). Para calcular el error de esta ltima serie se utiliza el filtro de

error de prediccin. El proceso de prediccin est relacionado a la traza ssmica, debido a que

sta posee componentes predictivos (mltiples). Como la serie de reflectividad se supone

aleatoria (impredecible), entonces la serie que representa el error de prediccin se considera la

serie de reflectividad. (Yilmaz, 1987).

En el proceso de deconvolucin se debe tener en cuenca diversos parmetros como la

ventana de autocorrelacin, la longitud del operador, la longitud predictiva (en caso de aplicar

deconvolucin predictiva) y el porcentaje de pre-blanqueo. El segundo y tercer parmetro se

31

escogen en la prctica por medio del autocorrelograma obtenido por medio de la autocorrelacin

de las trazas ssmicas. El autocorrelograma muestra la energa acumulada en el primer lbulo

central y un mnimo de energa posible en los lbulos laterales. (Yilmaz, 1987).

La ventana de autocorrelacin se escoge en la zona del registro que incluya todas las

posibles reflexiones (hiprbolas), no incluyendo las primeras llegadas y la ltima parte ruidosa

del registro. La longitud del operador (longitud del lbulo central en ms.) es estimada de la

autocorrelacin. La longitud predictiva (gap) se refiere al tiempo de retardo luego del lbulo

central de mayor energa centrado en cero (en la prctica, la longitud predictiva se encuentra en

el primer o segundo corte con el cero de la autocorrelacin). Este gap se utiliza solamente en

caso de aplicar deconvolucin predictiva, y ayuda a predecir y suprimir los mltiples. Debido a

las caractersticas del ancho de banda limitado de la seal ssmica, es necesario aadir una cierta

cantidad de ruido blanco (pre-blanqueo) para poder evitar divisiones por cero durante el proceso

de deconvolucin, de otra forma la seal de salida estar contaminada por ruido de alta

frecuencia. Incrementar el porcentaje de pre-blanqueo hace que el proceso de deconvolucin sea

menos efectivo. En la prctica, el valor de porcentaje de pre-blanqueo vara de 0.1% a 1%.

(Lembang, 2003).

Luego de la deconvolucin, los trazas son ordenadas por CDP (CDP gathers). Esto se

hace con el fin de suponer incidencia normal (suposicin dentro del modelo convolucional de la

traza ssmica), es decir, que la distancia fuente-receptor (offsets) es cero.

La trayectoria hiperblica de las reflexiones (ecuacin Tx2 = T02 + (x2/v2)) se preserva en

los CDP gathers. El anlisis de velocidad se basa en la seleccin de CDP gathers a lo largo de

una lnea ssmica. Existen diferentes mtodos para hacer el anlisis de velocidad, como por

ejemplo apilar los eventos con una velocidad constante (Constant Velocity Stack) o hallar un

campo de velocidades utilizando semblanza (figura 3.11). sta consiste en un mapa de

coherencia donde se observa el espectro de velocidad con respecto al tiempo doble de viaje a

cero offset. La semblanza representa medidas de la coherencia de la seal a lo largo de las

trayectorias hiperblicas gobernadas por la velocidad, el offset y el tiempo de viaje. Valores de

velocidad con respecto al tiempo son seleccionados de la semblanza basndose en selecciones de

32

coherencias mximas. Luego los puntos seleccionados son interpolados, generando as una

funcin de velocidad. (Lembang, 2003 y Yilmaz, 1987).

Figura 3.11: Anlisis de Velocidad por Semblanza. (Tomado de Regueiro, 1997).

El campo de velocidades generado en el anlisis de velocidad es usado para corregir por

NMO (Normal Moveout) los CDP gathers, es decir horizontalizar los eventos (hiprbolas), como

se observa en la figura 3.12. El NMO hace que las trazas se estiren a medida que la correccin

es mayor con respecto al tiempo, causando grandes distorsiones de frecuencias en tiempos

superficiales y offsets lejanos. Este fenmeno se denomina stretching y se puede ver en la figura

3.12. La zona distorsionada es borrada (mute) antes del apilamiento. Se puede aplicar un mute

automtico por medio de una definicin cuantificada de stretching dada por la ecuacin (f)/(f) = (TNMO)/(T0), donde f es la frecuencia dominante y f es el cambio en la frecuencia. Dependiendo de la relacin seal-ruido de los datos de campo, un stretching de 25% a 50% es

aceptable. (Lembang, 2003 y Yilmaz, 1987).

33

Figura 3.12: Correccin NMO. (Tomado de Yilmaz, 1987).

Figura 3.13: Efecto de Stretching al Corregir por NMO y Aplicado de Mute. (Tomado de Yilmaz, 1987).

Luego de aplicar correccin NMO a los datos, donde las reflexiones son alineadas, se

suman las trazas dentro de cada CDP gather, obteniendo una traza apilada por cada uno. Esto

mejora la relacin seal-ruido. Tericamente, la mejora es de N1/2, donde N es el valor de

cobertura. Las hiprbolas que representen mltiples estarn sobre-corregidas, y por la tanto los

mltiples sern atenuados al apilar las trazas. (Lembang, 2003).

Los valores de estticas de elevacin no son absolutamente correctos; es por ello que las

reflexiones, luego de la correccin NMO, no estarn totalmente alineadas (figura 3.14). Para

mejorar la calidad del apilado, se calculan las correcciones de estticas residuales sobre los CDP

gathers corregidos por NMO. Los movimientos estticos van a depender slo de la posicin de

las fuentes y los receptores. Estas correcciones son aplicadas en los CPD gathers originales sin

34

las correcciones NMO. Generalmente se hace un nuevo anlisis de velocidad para mejorar la

seleccin de velocidades, luego se aplica la correccin NMO con el nuevo campo de velocidades

y posteriormente se apila. (Lembang, 2003).

Figura 3.14: Alineamiento de Trazas Luego de Aplicar Correccin NMO. (Modificado de Regueiro, 1997).

Comnmente el tipo de ganancia aplicado a las secciones para propsitos de display

(despliegue de las secciones) es AGC (Automatic Gain Control), que consiste en aplicar una

funcin de ganancia variante en tiempo a la seal. Escoger una ventana de tiempo para aplicar

AGC es importante. En la prctica, son generalmente usadas ventanas de tiempo entre 256 ms. y

1024 ms. (Lembang, 2003).

Para propsitos de display tambin se hace un escalamiento de la amplitud por medio del

balanceo o igualamiento de trazas. El factor de balanceo es definido como la relacin entre la

amplitud rms (root median square) deseada y la amplitud rms calculada de una ventana en

tiempo especfica. El balanceo de trazas utiliza un factor que no es variante en tiempo contrario

al AGC y se aplica comnmente luego de la deconvolucin y en el apilado final empleando una

ventana larga. (Yilmaz, 1987).

3.2 Adquisicin Ssmica 3D Proyecto San Cristbal 05G-3D

El proyecto San Cristbal 05G-3D consisti de un levantamiento ssmico 3D ortogonal,

que const de 67 lneas de tiro que ocupaban 1340 km., y que se encontraban en sentido norte-

sur separadas 300 metros entre s. Posea 80 lneas receptoras que ocupaban 1351 km., ubicadas

en sentido este-oeste y que estaban separadas entre s 300 metros. Tuvo un total de 22390

estaciones fuentes (puntos de tiro) separadas cada 60 metros, y 22595 estaciones receptoras

colocadas tambin cada 60 metros. Las lneas de tiro estaban enumeradas de cinco en cinco

desde 1000 hasta 1330. Las lneas receptoras se encontraban enumeradas de cinco en cinco desde

2995 hasta 3390. En la figura 3.15 se muestra el proyecto con la ubicacin de estas lneas.

35

Figura 3.15: Ubicacin de las Lneas de Tiro y Lneas Receptoras Dentro del Proyecto.

(Modificado de Suelopetrol, 2007).

El patrn de perforacin utilizado por Suelopetrol consisti de un pozo de 10 metros de

profundidad, centrado en la estaca de tiro, donde se coloc un kilogramo de dinamita

biodegradable ms dos fulminantes por pozo. En la figura 3.16 se puede observar este patrn. El

explosivo usado fue de marca TROJAN BOOSTER de PENTOLITA ssmico de 35.5 cm. de

longitud y 55 mm. de dimetro. Los fulminantes eran iniciadores de alta presin TROJAN con

un cordn detonante PRIMACORD (cable de cobre) y una cpsula con tubo de aluminio de 55

mm. de longitud. Cada fulminante tena un cable de 12 metros de largo. En la figura 3.17 se

muestra un taco de dinamita y el fulminante.

36

Figura 3.16: Patrn de Perforacin Dentro del Proyecto. (Tomado de Suelopetrol, 2007).

Figura 3.17: Taco de Dinamita y Fulminante.

El arreglo de receptores escogido por Suelopetrol consisti de una ristra de seis gefonos.

La longitud del arreglo fue circular de un metro de radio alrededor de la estaca como se muestra

en la figura 3.18. Los gefonos utilizados fueron sensores SG-10 de frecuencia natural de 10

Hz. con un error del 2.5% de acuerdo con su inclinacin (entre 0 y 15). La resistencia de su bobina era de 350 ( 3.5%) y presentaba una sensitividad de 22.8 V/m.s ( 2.5%) a 68% de damping.

Figura 3.18: Arreglo de Gefonos Dentro del Proyecto San Cristbal 05G-3D (Tomado de Suelopetrol, 2007).

37

Para determinar el patrn de perforacin y el arreglo de los gefonos, Suelopetrol realiz

una lnea experimental de 100 canales, que constaba de 50 estaciones con arreglo circular de un

metro de radio y 50 estaciones con arreglo lineal con separacin de gefonos igual a seis metros.

En esta lnea experimental se incluy, para un estudio de offsets cortos y largos, dos puntos

fuentes con patrn de 10 metros de profundidad y un kilogramo de explosivo; y dos puntos

fuentes con un arreglo de seis pozos de 1,5 metros de profundidad con 150 gramos de explosivo

cada uno y separados cada cinco metros. El diagrama de la lnea experimental se observa en la

figura 3.19. (Suelopetrol, 2007).

Figura 3.19: Diagrama de la Lnea Experimental Para Escoger Patrn de Perforacin y Arreglo de Gefonos.

(Tomado de Suelopetrol, 2007).

Suelopetrol escogi el patrn de perforacin de un pozo de 10 metros de profundidad con

un kilogramo de explosivo, porque en los registros grabados se observaba una mayor energa, un

buen espectro de frecuencias y una mejor resolucin o definicin de reflectores ssmicos, en

comparacin con el otro patrn de perforacin. (Suelopetrol, 2007).

Para el arreglo de los gefonos, Suelopetrol estudi el contenido de frecuencias en los

espectros de amplitud y fase de las seales grabadas, utilizando ambos patrones de perforacin.

38

En la figura 3.20 se muestra los espectros de amplitud y fase de la seal obtenida con

ambos arreglos (circular y lineal) y utilizando el patrn de perforacin escogido. En general,

ambos espectros de amplitud y fase muestran la misma forma para ambos arreglos, sin embargo

en el espectro de amplitud de la seal obtenida con arreglo circular, se observa una tendencia

ms suavizada de la amplitud comparada con el otro espectro de amplitud de la seal obtenida

con el arreglo lineal. El cliente (PDVSA) escogi utilizar un arreglo circular de gefonos.

(Suelopetrol, 2007).

En teora, en un estudio ssmico 3D, la energa llega a los receptores desde cualquier

direccin. La respuesta del arreglo vara drsticamente dependiendo del ngulo entre la fuente y

el arreglo de los gefonos. Si este ltimo se coloca linealmente en direccin inline, la respuesta

generada por una fuente disparada desde una posicin inline ser atenuada; mientras que si la

fuente se encuentra en otra posicin, la seal no ser atenuada por el arreglo lineal. Debido a esta

variacin, muchas compaas no utilizan ningn tipo de arreglo de gefonos en particular,

cuando hacen levantamientos ssmicos 3D usando una sola fuente de dinamita (como en este

proyecto), y utilizan un arreglo de gefonos omnidireccional como arreglos circulares o

gefonos agrupados. (Cordsen et al., 2000).

Figura 3.20: Espectros de Amplitud y Fase de la Seal Grabada Utilizando un Arreglo de Gefonos Circular

(Izquierda) y uno Lineal (Derecha) con un Patrn de Perforacin de 10 m. de Profundidad y 1Kg. De

Explosivo. (Tomado de Suelopetrol, 2007).

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Para realizar el levantamiento, Sue