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AVO
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
agua
agua
gas
Respuestas de las interfaces
Respuesta sísmica total
(Sismográma sintético)
Serie de
reflectividad
Ondícula
Amplitud Sísmica
Serie de
reflectividad
Ondícula
agua
agua
gas
Respuestas de las interfaces
Respuesta sísmica total
(Sismográma sintético)
Serie de
reflectividad
Ondícula
Amplitud Sísmica
Serie de
reflectividad
Ondícula
agua
agua
gas
Respuestas de las interfaces
Respuesta sísmica total
(Sismográma sintético)
Serie de
reflectividad
Ondícula
Amplitud Sísmica
Serie de
reflectividad
Ondícula
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
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´
AVO como indicador directo de hidrocarburos
- Amplitud decrece con el offset -
´Dim Spots´
AVO como indicador directo de hidrocarburos
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
AVO como indicador directo de hidrocarburos
Identificación de “facies” en el plano de atributos AVO
4000
6000
8000
10000
Ro
G 4000 8000 12000 16000
LUTITASARENAS-AGUA
ARENAS-PETROLEO
AVO como indicador directo de hidrocarburos
Superficies AVO
Intercepto (Ro) Gradiente (G)
AVO como indicador directo de hidrocarburos
Clasificación
Arenas con petróleo
Lutitas
Arenas con agua
AVO como indicador directo de hidrocarburos
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
Elasticidad: conceptos básicos
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.
Elasticidad: conceptos básicos
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.
Elasticidad: conceptos básicos
Velocidades:
)3
4(KvP
Sv
Exploration seismology,
Sheriff and Geldart
Elasticidad: conceptos básicos
El módulo de rigidez de una roca es independiente de la porosidad. Provee información acerca de la matriz de la
roca.
2
ssVV
Elasticidad: conceptos básicos
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
Elasticidad: conceptos básicos
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):
EXTENSION de Registros de Pozos
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
EXTENSION de Registros de Pozos
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
EXTENSION de Registros de Pozos
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
EXTENSION de Registros de Pozos
» 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.
AVO