La migración sísmica es el proceso mediante el cual los eventos sísmicos se reubican geométricamente en el espacio o en el tiempo hasta el lugar donde ocurrió el evento en el subsuelo en lugar del lugar donde se registró en la superficie, creando así una imagen más precisa del subsuelo . Este proceso es necesario para superar las limitaciones de los métodos geofísicos impuestas por áreas de geología compleja, tales como: fallas , cuerpos salinos , plegamientos , etc. [1] [2] [3]
La migración mueve los reflectores sumergidos a sus verdaderas posiciones bajo la superficie y colapsa las difracciones , [4] lo que da como resultado una imagen migrada que normalmente tiene una resolución espacial aumentada y resuelve áreas de geología compleja mucho mejor que las imágenes no migradas. Una forma de migración es una de las técnicas de procesamiento de datos estándar para métodos geofísicos basados en reflexión ( reflexión sísmica y radar de penetración terrestre ).
La necesidad de migración se ha comprendido desde los inicios de la exploración sísmica y se migraron los primeros datos de reflexión sísmica de 1921. [5] Los algoritmos de migración computacional existen desde hace muchos años, pero su uso se ha generalizado recién en los últimos 20 años porque consumen muchos recursos. La migración puede conducir a una mejora espectacular en la calidad de la imagen, por lo que los algoritmos son objeto de intensa investigación, tanto dentro de la industria geofísica como en los círculos académicos.
Las ondas sísmicas son ondas elásticas que se propagan a través de la Tierra con una velocidad finita, regida por las propiedades elásticas de la roca en la que viajan. En una interfaz entre dos tipos de rocas, con diferentes impedancias acústicas , la energía sísmica se refracta , se refleja hacia la superficie o se atenúa por el medio. La energía reflejada llega a la superficie y es registrada por geófonos colocados a una distancia conocida de la fuente de las ondas. Cuando un geofísico ve la energía registrada desde el geófono, conoce tanto el tiempo de viaje como la distancia entre la fuente y el receptor, pero no la distancia hasta el reflector.
En el entorno geológico más simple, con un único reflector horizontal, una velocidad constante y una fuente y un receptor en la misma ubicación (lo que se conoce como desplazamiento cero, donde el desplazamiento es la distancia entre la fuente y el receptor), el geofísico puede determinar la ubicación. del evento de reflexión utilizando la relación:
donde d es la distancia, v es la velocidad sísmica (o tasa de viaje) y t es el tiempo medido desde la fuente hasta el receptor.
En este caso, la distancia se reduce a la mitad porque se puede suponer que sólo tomó la mitad del tiempo total de viaje para llegar al reflector desde la fuente y luego la otra mitad para regresar al receptor.
El resultado nos da un valor escalar único , que en realidad representa una media esfera de distancias, desde la fuente/receptor, desde donde podría haberse originado la reflexión. Es una media esfera, y no una esfera completa, porque podemos ignorar todas las posibilidades que ocurren sobre la superficie como irrazonables. En el caso simple de un reflector horizontal, se puede suponer que la reflexión se encuentra verticalmente debajo del punto fuente/receptor (ver diagrama).
La situación es más compleja en el caso de un reflector de inmersión, ya que la primera reflexión se origina más arriba en la dirección de la inmersión (ver diagrama) y, por lo tanto, el gráfico del tiempo de viaje mostrará una inmersión reducida que se define en la "ecuación del migrador": [5]
donde ξ a es la caída aparente y ξ es la caída verdadera .
Los datos de compensación cero son importantes para un geofísico porque la operación de migración es mucho más simple y puede representarse mediante superficies esféricas. Cuando los datos se adquieren con compensaciones distintas de cero, la esfera se convierte en un elipsoide y es mucho más compleja de representar (tanto geométricamente como computacionalmente).
Para un geofísico, la geología compleja se define como cualquier lugar donde haya un contraste abrupto o agudo en la velocidad lateral y/o vertical (por ejemplo, un cambio repentino en el tipo de roca o litología que causa un cambio brusco en la velocidad de la onda sísmica).
Algunos ejemplos de lo que un geofísico considera geología compleja son: fallas , plegamientos , (algunas) fracturas, cuerpos salinos y discordancias . En estas situaciones se utiliza una forma de migración llamada migración previa a la pila (PreSM), en la que todos los seguimientos se migran antes de pasar al desplazamiento cero. En consecuencia, se utiliza mucha más información, lo que da como resultado una imagen mucho mejor, junto con el hecho de que PreSM respeta los cambios de velocidad con mayor precisión que la migración posterior a la pila.
Dependiendo del presupuesto, las restricciones de tiempo y la geología del subsuelo, los geofísicos pueden emplear 1 de 2 tipos fundamentales de algoritmos de migración, definidos por el dominio en el que se aplican: migración temporal y migración profunda.
La migración temporal se aplica a datos sísmicos en coordenadas temporales . Este tipo de migración supone sólo ligeras variaciones de velocidad lateral y esto se rompe en presencia de las estructuras subterráneas más interesantes y complejas, particularmente sal. [6] Algunos algoritmos de migración de tiempo utilizados popularmente son: migración de Stolt, [7] Gazdag [8] y migración de diferencias finitas. [9]
La migración de profundidad se aplica a datos sísmicos en coordenadas de profundidad ( cartesianas regulares ), que deben calcularse a partir de datos sísmicos en coordenadas de tiempo. Por lo tanto, este método requiere un modelo de velocidad, lo que requiere muchos recursos porque construir un modelo de velocidad sísmica es un proceso largo e iterativo. La ventaja significativa de este método de migración es que se puede utilizar con éxito en áreas con variaciones de velocidad lateral, que tienden a ser las áreas más interesantes para los geólogos petroleros . Algunos de los algoritmos de migración en profundidad más utilizados son la migración en profundidad de Kirchhoff, la migración en tiempo inverso (RTM), [10] la migración de haz gaussiano [11] y la migración por ecuación de onda. [12] [13]
El objetivo de la migración es, en última instancia, aumentar la resolución espacial y una de las suposiciones básicas que se hacen sobre los datos sísmicos es que solo muestran reflexiones primarias y se ha eliminado todo el ruido. [5] Para garantizar la máxima resolución (y, por lo tanto, la máxima mejora en la calidad de la imagen), los datos deben procesarse previamente lo suficiente antes de la migración. El ruido que puede ser fácil de distinguir antes de la migración podría extenderse a lo largo de toda la apertura durante la migración, lo que reduce la nitidez y claridad de la imagen.
Otra consideración básica es si se debe utilizar la migración 2D o 3D. Si los datos sísmicos tienen un elemento de inmersión cruzada (una capa que desciende perpendicular a la línea de adquisición), entonces la reflexión primaria se originará fuera del plano y la migración 2D no podrá devolver la energía a su origen. En este caso, es necesaria la migración 3D para lograr la mejor imagen posible.
Las computadoras modernas de procesamiento sísmico son más capaces de realizar la migración 3D, por lo que la cuestión de si se deben asignar recursos para realizar la migración 3D es menos preocupante.
La forma más simple de migración es la migración gráfica. La migración gráfica supone un mundo de velocidad constante y datos con compensación cero, en el que un geofísico dibuja esferas o círculos desde el receptor hasta la ubicación del evento para todos los eventos. La intersección de los círculos forma entonces la "verdadera" ubicación del reflector en el tiempo o el espacio. Un ejemplo de esto se puede ver en el diagrama.
La migración de datos sísmicos es la corrección del supuesto de capa geológica plana mediante una convolución espacial numérica basada en cuadrículas de los datos sísmicos para tener en cuenta los eventos de buzamiento (donde las capas geológicas no son planas). Hay muchos enfoques, como la popular migración de Kirchhoff, pero generalmente se acepta que procesar grandes secciones espaciales (aberturas) de los datos a la vez introduce menos errores, y que la migración en profundidad es muy superior a la migración en el tiempo con grandes caídas y con cuerpos salinos complejos.
Básicamente, reposiciona/mueve la energía (datos sísmicos) desde las ubicaciones registradas a las ubicaciones con el punto medio común (CMP) correcto. Si bien los datos sísmicos se reciben originalmente en las ubicaciones adecuadas (de acuerdo con las leyes de la naturaleza), estas ubicaciones no se corresponden con el CMP asumido para esa ubicación. Aunque apilar los datos sin las correcciones de migración produce una imagen algo inexacta del subsuelo, la mayoría de los registradores de imágenes prefieren la migración para perforar y mantener campos petrolíferos. Este proceso es un paso central en la creación de una imagen del subsuelo a partir de datos sísmicos de fuente activa recopilados en la superficie, el fondo marino, pozos, etc. y, por lo tanto, las empresas de petróleo y gas y sus proveedores de servicios lo utilizan a escala industrial en formato digital. ordenadores.
Explicado de otra manera, este proceso intenta tener en cuenta la dispersión de las ondas de los reflectores de inmersión y también las variaciones espaciales y direccionales de la velocidad de las ondas sísmicas ( heterogeneidad ), que hacen que los campos de ondas (modelados por trayectorias de rayos) se doblen y los frentes de ondas se crucen ( cáusticos ). , y las ondas se registrarán en posiciones diferentes de las que se esperarían bajo rayos rectos u otros supuestos simplificadores. Finalmente, este proceso a menudo intenta también preservar y extraer la información de reflectividad de la interfaz de formación incrustada en las amplitudes de los datos sísmicos, de modo que puedan usarse para reconstruir las propiedades elásticas de las formaciones geológicas (preservación de amplitud, inversión sísmica ). Existe una variedad de algoritmos de migración, que pueden clasificarse según su dominio de salida en categorías amplias de migración en el tiempo o migración en profundidad, y técnicas de migración previa o posterior a la pila (ortogonales). La migración en profundidad comienza con los datos de tiempo convertidos en datos de profundidad mediante un perfil de velocidad geológica espacial. La migración posterior a la pila comienza con datos sísmicos que ya se han apilado y, por lo tanto, ya han perdido información valiosa sobre el análisis de velocidad.
