Un sismograma sintético es el resultado de modelar hacia adelante la respuesta sísmica de un modelo terrestre de entrada, que se define en términos de variaciones 1D, 2D o 3D en las propiedades físicas. En la exploración de hidrocarburos, esto se utiliza para proporcionar un "vínculo" entre los cambios en las propiedades de la roca en un pozo y los datos de reflexión sísmica en la misma ubicación. También se puede utilizar para probar posibles modelos de interpretación para datos sísmicos 2D y 3D o para modelar la respuesta de la geología prevista como una ayuda para planificar un estudio de reflexión sísmica. En el procesamiento de datos de reflexión y refracción de ángulo amplio (WARR), los sismogramas sintéticos se utilizan para restringir aún más los resultados de la tomografía sísmica . [1] En la sismología de terremotos , los sismogramas sintéticos se utilizan para hacer coincidir los efectos previstos de un modelo de falla de fuente de terremoto en particular con los registros sismométricos observados o para ayudar a restringir la estructura de velocidad de la Tierra. [2] Los sismogramas sintéticos se generan utilizando software geofísico especializado.
Los datos de reflexión sísmica inicialmente solo están disponibles en el dominio del tiempo. Para que la geología encontrada en un pozo pueda vincularse con los datos sísmicos, se genera un sismograma sintético 1D. Esto es importante para identificar el origen de las reflexiones sísmicas observadas en los datos sísmicos. Los datos de densidad y velocidad se miden rutinariamente en el pozo utilizando herramientas de registro con cable . Estos registros proporcionan datos con un intervalo de muestreo mucho menor que la resolución vertical de los datos sísmicos. Por lo tanto, los registros a menudo se promedian en intervalos para producir lo que se conoce como un "registro bloqueado". [3] Esta información luego se utiliza para calcular la variación en la impedancia acústica en el pozo utilizando las ecuaciones de Zoeppritz . [4] Este registro de impedancia acústica se combina con los datos de velocidad para generar una serie de coeficientes de reflexión en el tiempo. Esta serie se convoluciona con una ondícula sísmica para producir el sismograma sintético. La ondícula sísmica de entrada se elige para que coincida lo más posible con la producida durante la adquisición sísmica original, prestando especial atención al contenido de fase y frecuencia .
El modelado convolucional 1D produce sismogramas que contienen solo aproximaciones de reflexiones primarias. Para un modelado más preciso que involucre múltiples reflexiones, ondas de cabeza, ondas guiadas y ondas de superficie, así como efectos de transmisión y propagación geométrica, se requiere un modelado de forma de onda completa. Para los modelos elásticos 1D, el enfoque más preciso para el modelado de forma de onda completa se conoce como el método de reflectividad. [5] Este método se basa en el enfoque de transformación integral, mediante el cual el campo de onda (onda cilíndrica o esférica) se representa mediante una suma (integral) de ondas planas armónicas en el tiempo. [6] Los coeficientes de reflexión y transmisión para ondas planas individuales que se propagan en una pila de capas se pueden calcular analíticamente utilizando una variedad de métodos, como el propagador matricial, [7] [8] [9] [10] [11] matriz global [12] o incrustación invariante. [13] Este grupo de métodos se denomina 1.5D porque la Tierra está representada por un modelo 1D (capas planas), mientras que la propagación de las ondas se considera en 2D (ondas cilíndricas) o 3D (ondas esféricas).
Se puede utilizar un enfoque similar para examinar la respuesta sísmica de una sección transversal geológica 2D. Esto se puede utilizar para observar aspectos como la resolución de capas delgadas o las diferentes respuestas de varios fluidos, por ejemplo, petróleo, gas o salmuera en una arena de yacimiento potencial. [14] También se puede utilizar para probar diferentes geometrías de estructuras, como diapiros de sal, para ver cuál ofrece la mejor coincidencia con los datos sísmicos originales. Se construye una sección transversal con densidad y velocidades sísmicas asignadas a cada una de las capas individuales. Estas pueden ser constantes dentro de una capa o variar de manera sistemática a lo largo del modelo tanto horizontal como verticalmente. Luego, el programa de software ejecuta una adquisición sintética a lo largo del modelo para producir un conjunto de "recopilaciones de disparos" que se pueden procesar como si fueran datos sísmicos reales para producir una sección sísmica 2D sintética. El registro sintético se genera utilizando un algoritmo de trazado de rayos o alguna forma de modelado de forma de onda completa, según el propósito del modelado. El trazado de rayos es rápido y suficiente para probar la iluminación de la estructura, [15] pero será necesario un modelado de forma de onda completa para modelar con precisión la respuesta de amplitud. [16]
El enfoque se puede ampliar aún más para modelar la respuesta de un modelo geológico 3D. Esto se utiliza para reducir la incertidumbre en la interpretación modelando la respuesta del modelo 3D a una adquisición sísmica sintética que coincida lo más posible con la utilizada realmente para adquirir los datos que se han interpretado. [17] Los datos sísmicos sintéticos se procesan luego utilizando la misma secuencia que la utilizada para los datos originales. Este método se puede utilizar para modelar datos sísmicos 2D y 3D que se han adquirido sobre el área del modelo geológico. Durante la planificación de un estudio sísmico, el modelado 3D se puede utilizar para probar el efecto de la variación en los parámetros de adquisición sísmica, como la dirección de disparo o el desplazamiento máximo entre la fuente y el receptor, en la formación de imágenes de una estructura geológica particular. [18] [19]
El procesamiento inicial de los modelos WARR ( reflexión y refracción de gran apertura ) se lleva a cabo normalmente mediante un enfoque tomográfico en el que el tiempo de las primeras llegadas observadas se ajusta variando la estructura de velocidad del subsuelo. El modelo se puede refinar aún más mediante el modelado directo para generar sismogramas sintéticos para las acumulaciones de disparos individuales. [1]
En las zonas en las que se conoce bien la estructura de velocidad, es posible utilizar sismogramas sintéticos para comprobar los parámetros estimados de la fuente de un terremoto. Se pueden variar parámetros como el plano de falla, el vector de deslizamiento y la velocidad de ruptura para producir respuestas sísmicas sintéticas en sismómetros individuales para compararlas con los sismogramas observados. [20]
Para eventos sísmicos de tipo y ubicación conocidos, es posible obtener información detallada sobre la estructura de la Tierra, a varias escalas, modelando la respuesta telesísmica del evento. [2]