Servicio de adquisición 3D de cobertura reducida (SPARSE 3D) combinado con la técnica de CRS.

Introducción

La adquisición sísmica 3D ha demostrado poder resolver varios problemas complejos en el subsuelo los cuales no pueden resolverse solo con sísmica 2D. No obstante, la adquisición sísmica 3D, sobre todo en regiones con topografía rugosa como áreas de pie de montaña, por ejemplo, tiene un costo muy elevado. Por esta razón, el diseño y adquisición de “Sparse 3D” es una de las formas más populares para la disminución de costos de operación y adquisición. Sin embargo, en muchos casos este tipo de adquisición con lleva un efecto secundario no deseado, la disminución de la resolución espacial de la imagen sísmica. En el presente documento, se propondrá el utilizar la técnica CRS como herramienta útil de proceso, para aumentar la reducida cobertura resultante en una adquisición de Sparse 3D, sin perder en forma considerable la calidad de la imagen, pretendiendo ser la técnica de CRS, el complemento ideal para el procesado de datos adquiridos con baja cobertura.

Como caso, se mostrará un conjunto de datos determinados, adquirido como servicio normal 3D, en los cuales se simularon diferentes configuraciones de adquisición, disminuyendo la cobertura a la mitad y a un tercio de la original. Al final los resultados obtenidos con CRS se compararán con el procesamiento convencional (apilamiento completo).

El proceso de CRS logra mantener e incluso mejorar la calidad de la imagen sísmica obtenida a partir de la adquisición regular 3D, incluso cuando el grado de cobertura es reducido a un tercio de la original.

Método CRS

En la representación sísmica en el dominio del tiempo, la técnica de apilamiento NMO/DMO ha dominado por muchas décadas. Sin embargo, el modelo simple del subsuelo del apilado NMO, la perdida en resolución por el proceso DMO, y la dependencia en un modelo de velocidad derivado por el usuario ha motivado la búsqueda de métodos alternativos de representación del subsuelo en el dominio del tiempo.

Una técnica alternativa es el representación de un macromodelo independiente en el dominio del tiempo (e.g. Gelchinsky, 1988), el cual utiliza las aproximaciones multiparamétricas del tiempo de viaje, y una estimación basada en los datos de estos parámetros. Siguiendo esta técnica, el método de Superficie Común de Reflexión (CRS) fue establecido por Hubral et al. (1988). Las ventajas del CRS en la representación del subsuelo comprenden una mejora general de la relación señal-ruido y de la continuidad del reflector en las estructuras con echado (e.g. Trappe et al. 2001, Gierse et al. 2003).

El método CRS asume los elementos del subsuelo del reflector con echado y curvatura. El operador correspondiente de apilado CRS no se limita a un CMP individual, sino que colecta la energía de reflexión de un elemento del subsuelo, de todas las trazas contribuyentes, incluyendo CMPs vecinos de la locación de imagen. El apilado CRS resultante de alta cobertura significativamente mejora la representación del subsuelo especialmente en zonas de baja cobertura. Este documento propone utilizar estas ventajas de la técnica CRS para compensar por ruido y problemas de imagen sismica en un adquisición sísmica Sparse 3D.

Pseudo-Sparse 3D

La adquisición sísmica regular 3D, sobre todo en regiones con topografía rugosa como áreas de pie de montaña, tiene un costo muy elevado. Además, la complejidad geológica en el subsuelo impacta en gran medida en el diseño de los parámetros de adquisición y hace necesario evaluar la viabilidad económica de diseños aceptables desde el punto de vista técnico. Aunado a ésto, las dificultades naturales, climatológicas y sociales que afectan el avance diario de la observación, elevan aun más las maniobras operativas.

El diseño de una adquisición sísmica Sparse 3D da como resultado, costos de operación y adquisición que son substancialmente menores que los costos en adquisiciones sísmicas tradicionales 3D y/o una distribución comparables de líneas 2D. La adquisición sísmica Sparse 3D frecuentemente está asociada a una baja cobertura, y se han realizado diversos trabajos, sobre todo en zonas operacionalmente difíciles, con el fin de reducir los costos de operación y adquisición. Aun tomando en cuenta la profundidad del objetivo, la elección del tamaño de bin, el marco geológico, en algunos casos la disminución de la calidad sísmica resultante no permite una buena relación entre ésta y los ahorros en costos.

El ejemplo 3D presentado en este documento fue adquirido de forma regular en un área de pie de montaña al sur de Tabasco, situado cerca de Pichucalco, Chiapas. Este proyecto, fue adquirido de forma ortogonal, con un área de 505 km2 de operación y 259 km² de perforación, contando con 7,677 puntos de tiro y elevaciones que van desde 12 a 1123 m.s.n.m. El tamaño de bin de adquisición fue de 25 x 25 m, el apilamiento nominal fue de 3600% y offsets máximos de 4200 m. El 60.5% del total de puntos de tiro fueron desplazados debido a obstáculos de índole natural.

Figura 1. Mapa de ubicación del proyecto y mapa de geología superficial.

Figura 2. Mapa de cobertura original y graficas de distribución de offsets y azimuths.

Con el motivo de simular una adquisición Sparse 3D, la cobertura fue disminuida hasta un tercio de la original, es decir, se realizaron varias decimaciones de las líneas de tiro del área de operación. Fueron colectados dos conjuntos de datos: el primero con la mitad de la cobertura original que omitía la mitad de las líneas de tiro adquiridas, y el segundo con un tercio de la cobertura original omitiendo dos tercios de las líneas de tiro adquiridas. Esta decimación fue aplicada en la etapa inicial de procesamiento, como si las cintas hubieran sido recibidas desde el campo con menos cantidad de dato.

Figura 3. Mapa de cobertura decimado, una mitad de líneas de tiro (izquierda) y un tercio de las líneas de tiro (derecha).

La secuencia completa de procesamiento fue repetida para cada conjunto de datos decimado, incluyendo nuevas estáticas y análisis de velocidad. Como era de esperarse, un procesamiento sísmico convencional del conjunto de datos decimados no alcanzaba las expectativas esperadas por los resultados del procesamiento de la adquisición original. La disminución de la relación señal-ruido fue palpable.

Figura 4. CMPs gathers con cobertura completa (izquierda), CMPs gathers con la mitad de cobertura (centro), CMPs gathers con el tercio de cobertura (derecha).

Figura 5. Comparación de la calidad de la información sísmica en los diferentes conjuntos de datos. Apilado DMO de referencia (izquierda), Apilado residual con la mitad de cobertura (centro), Apilado residual con el tercio de cobertura (derecha).

Con el objeto de mejorar la relación señal-ruido y reforzar la continuidad de los reflectores, tanto en la parte somera como profunda, se utilizó la técnica CRS. A partir del uso de la técnica CRS se logró mantener e incluso mejorar la calidad de la imagen sísmica obtenida a partir de la adquisición regular 3D. Se aplicó un preproceso detallado, y se realizaron varias pruebas para determinar los óptimos parámetros CRS. Una óptima apertura del operador de apilamiento CRS logró mayor continuidad de los horizontes sobretodo en la parte profunda (figura 6).

Figura 6. DMO Stack de referencia (izquierda), CRS Stack cada dos líneas de tiro (central), CRS Stack cada tres líneas de tiro (derecha).

Conclusiones

El CRS es una herramienta útil para combatir problemas de ruidos en datos con poca cobertura, debido a que utiliza una cobertura mucho mayor que el procesamiento convencional en tiempo. El apilado CRS significativamente mejora la imagen especialmente en zonas de baja cobertura. Las ventajas que se obtienen de la técnica CRS son una mejora en la relación señal-ruido, en la continuidad del reflector y una mejor resolución de las estructuras con echado.

El uso de la técnica CRS como una herramienta útil para aumentar la reducida cobertura, en el procesamiento de una adquisición de Sparse 3D, es el complemento ideal para el procesado de datos adquiridos con baja cobertura.
En el levantamiento sísmico Tobalá Moba 3D Bloque B Oriente, el proceso CRS logra mantener e incluso mejorar la calidad de la imagen sísmica obtenida a partir de la adquisición regular 3D, incluso cuando el grado de cobertura es reducido a un tercio de la original.

La combinación de adquisición Sparse 3D con el procesamiento CRS se puede establecer como una estrategia adecuada para lograr una buena resolución del subsuelo a un menor costo.

Reconocimientos

Los autores agradecen a Pemex Exploración y Producción por el apoyo para publicar el siguiente trabajo.