¿Qué se interpreta en la información sísmica y qué se obtiene?

¡Saludos cordiales, querido lector, estés donde estés!

El día de hoy, nos sumergiremos en el fascinante mundo de la interpretación sísmica 2D, abordando desde los conceptos fundamentales hasta los procesos más detallados y cruciales para la exploración de hidrocarburos. 

Exploraremos qué se obtiene y qué estamos interpretando en la información sísmica, enfocándonos en elementos clave como trampas petroleras, fallas geológicas, discordancias, y cualquier estructura relevante para el almacenamiento de hidrocarburos.

Además, desglosaremos los entregables básicos generados a partir de estos datos y los modelos estructurales que se producen con softwares especializados. Estos modelos no son solo representaciones visuales, sino herramientas esenciales para la toma de decisiones en el ámbito de la exploración. 

Profundizaremos en cómo integrar la información de pozo con los datos sísmicos para crear un análisis más robusto y preciso, destacando la importancia de seguir un flujo de trabajo riguroso que va desde la interpretación de los datos hasta la evaluación del prospecto.

Nuestro objetivo es brindarte una comprensión clara de cómo cada paso en este proceso, cuando se realiza correctamente, puede marcar la diferencia en la identificación de oportunidades exitosas en la exploración de hidrocarburos. ¡Acompáñanos en este recorrido y descubre cómo se convierten los datos sísmicos en decisiones estratégicas!

Fig. 1 Expertos en la Industria de Petroleo y Gas haciendo uso de un software especializado en sísmica analizando y tomando las mejores decisiones del proyecto. Fuente: Slb

Primero, es esencial comprender teóricamente varios conceptos que nos servirán para aplicar lo que veremos en este blog. En el artículo "Antecedentes y Principios de la Interpretación Sísmica en la Exploración Petrolera," proporcionamos una introducción a la interpretación sísmica. 

El objetivo de este artículo es profundizar en el entendimiento del subsuelo y cómo los expertos en la industria del petróleo y gas pueden identificar áreas clave con potenciales depósitos de hidrocarburos pero explicando de la manera más sencilla posible. Sin más preámbulo, comencemos.

¿Qué es el Sistema Petrolero?

El sistema petrolero es un sistema natural, que incluye todos los elementos y procesos geológicos esenciales para que un yacimiento de hidrocarburos exista en la naturaleza. Los elementos esenciales son: 

• Roca generadora: Roca donde se forma el petróleo o gas.

• Roca almacén: Roca que guarda el petróleo o gas.

• Roca sello: Roca que impide que el petróleo o gas se escape.

Los procesos del sistema son la formación de la trampa y la generación, migración y acumulación del hidrocarburo.

Todos los elementos esenciales deben darse en tiempo y espacio para que puedan ocurrir todos los procesos que dan origen a la acumulación de hidrocarburos, a esto se le llama sincronía. La ausencia de uno solo de los elementos o procesos elimina la posibilidad de tener un yacimiento de petróleo.

Fig. 2 Roca generadora, roca almacén y roca sello.

Correlación de Pozos y Registros Geofísicos de Pozo

La correlación de pozos es el proceso de comparar y conectar datos de diferentes pozos para entender mejor la estructura geológica de una región. Al correlacionar, los geólogos y ingenieros pueden identificar capas de roca similares, determinar la extensión de reservorios y mejorar la precisión en la ubicación de nuevos pozos. 

Esto es esencial para la exploración de hidrocarburos porque ayuda a localizar y evaluar reservorios potenciales con mayor exactitud, reduciendo el riesgo y optimizando la inversión.

Los registros geofísicos de pozo son mediciones realizadas dentro de un pozo para obtener información sobre las características de las rocas y fluidos del subsuelo, siendo los más conocidos: Rayos Gamma (GR), Caliper (CAL), Porosidad Neutrón (NPHI), Densidad (RHOB), Resistividad (Rt) y Sónico (Δt)

Los registros también permiten monitorear cambios en las propiedades del pozo a lo largo del tiempo, lo que es vital para tomar decisiones informadas durante la explotación de un campo.

La sigueinte figura muestra la correlación de los pozos deacuerdo a la información de pozo y como vemos en los colores relacionamos las capas en diferentes pozos.

Fig. 3 Ejemplo de Correlación de Pozos

Además, con estos registros se puede llevar a cabo una evaluación petrofísica de las formaciones geológicas, lo que nos permite identificar las soluciones petrofísicas más importantes, tales como:

• Volumen de Arcilla: Mide la cantidad de arcilla en una roca.

• Porosidad Efectiva: Espacio vacío en una roca que puede contener fluidos, excluyendo la arcilla.

• Saturación de Agua: Porcentaje del espacio poroso ocupado por agua.

• Saturación de Hidrocarburos: Porcentaje del espacio poroso ocupado por hidrocarburos.

• Net-Gross: Relación entre el espesor útil de una formación y su espesor total.

• Net-Pay: Espesor de una formación que realmente contiene hidrocarburos.

Fig. 4 Ejemplo de Evaluación Petrofísica realizada a un pozo

Formaciones Geológicas y Marcadores Geológicos

Como mencionamos anteriormente, la correlación nos ayuda a identificar las capas en nuestra área de estudio. Sin embargo, estas capas deben estar asociadas a una edad geológica específica, por lo que se les asigna nombres de formaciones para facilitar su identificación y referencia.

Las formaciones geológicas son grandes unidades de roca con características similares que se han formado durante períodos específicos de la historia geológica. Estas formaciones pueden incluir diferentes tipos de rocas y son fundamentales para entender la estructura y composición del subsuelo. 

Los marcadores geológicos o Well Tops se utilizan para identificar y correlacionar diferentes formaciones en distintos lugares. Funcionan como referencias para comparar y rastrear formaciones a lo largo de una región, ayudando a mapear y entender la geología de un área.

En la imagen siguiente, observamos los nombres de las formaciones en el área de estudio y su correlación con las edades. Es crucial llevar a cabo una correlación litoestratigráfica utilizando la información de los pozos para vincular correctamente las edades y las formaciones. También contamos con la imagen que muestra nuestros marcadores geológicos sobre la sísmica.

Fig. 5 Columna geológica de la provincia petrolera Salina del Istmo 

Fig. 6 Marcadores Geológicos o Well tops en Sísmica 3D

Amarre Sísmica a Pozo - Sismograma Sintético

Una Relación Tiempo-Profundidad (TDR, por sus siglas en inglés) es crucial antes de comenzar a interpretar la información. Dado que los datos de pozo están en el dominio de la profundidad y la sísmica en el dominio del tiempo, la TDR permite convertir los datos de pozo a tiempo. Con esta conversión, podemos interpretar los reflectores sísmicos en relación con los marcadores geológicos y las formaciones, integrando así la información de pozo y sísmica. 

En la imagen siguiente, se muestra un pozo en el dominio del tiempo sobre la información sísmica, lo que facilita el proceso de interpretación al tener ambos conjuntos de datos en el mismo dominio.

Fig. 7 Ejemplo de Sismograma Sintético Obtenido en un Software Especializado

¿Qué es un Atributo Sísmico?

En pocas palabras un atributo sísmico ayuda a resaltar características importantes en los datos sísmicos, como la presencia de estructuras geológicas o reservorios de hidrocarburos. Básicamente, mejora la claridad de la imagen sísmica para facilitar la interpretación de lo que hay debajo de la superficie.

Existen varios tipos de atributos sísmicos. En este blog, nos enfocaremos en explicar su utilidad y mostrar un ejemplo de cómo pueden mejorar la imagen sísmica.

Fig. 8 Uso de diversos atributos sísmicos para mejorar la imagen sísmica e identificar de manera más precisa estructuras o reflectores. Fuente: SEG

¿Qué es una Falla Geológica?

Las fallas son producto de la deformación de la roca, es decir, son cambios en la forma y/o volumen que pueden experimentar las rocas por fuerzas externas. Como resultado del esfuerzo aplicado, una roca puede fracturarse o deformarse y deslizarse.

¿Qué tipo de Esfuerzos las Causan?

En términos generales, las fallas se originan por los esfuerzos dentro de la Tierra, los cuales son causados por el movimiento de las placas tectónicas. Como muchos saben, estos movimientos provocan fracturas y fallas en la corteza terrestre. Estos esfuerzos se pueden clasificar de la siguiente manera:

• Esfuerzo de compresión:

Este tipo de fuerza se produce a lo largo de los bordes de las placas convergentes. En este caso, las dos placas comienzan a desplazarse y acaban chocando entre ellas. Esto es comparable a cuando chocan dos coches.

Fig. 9 Esfuerzo de Compresión

• Esfuerzo de tensión:

Esta se produce en los bordes de las placas divergentes. Las placas se separan unas de otras.

Fig. 10 Esfuerzo de Tensión

• Esfuerzo de cizallamiento: 

 Esta fuerza se produce con mayor frecuencia en los bordes de las transformaciones. En direcciones opuestas, las placas se deslizan entre sí horizontalmente.

Fig. 11 Esfuerzo de Cizallamiento

¿Cuáles son los tipos de fallas?

• Fallas normales

Se produce un desplazamiento vertical por esfuerzos distensivos cuando el bloque de techo se desplaza hacia abajo con respecto al bloque de muro.

• Fallas inversas

Se produce un desplazamiento vertical por esfuerzos compresivos cuando el bloque de muro se desplaza hacia arriba con respecto al bloque de techo.

Fig. 12 Representación Esquemática de una Falla Inversa y Normal

• Las fallas transcurrentes y transformantes

Son un tipo de fallas horizontales o en dirección que afectan a la litosfera y cortan a las dorsales oceánicas.  

Fig. 13 Falla Transformante

Es importante destacar que existen diversos tipos de fallas, cada una con sus particularidades. Sin embargo, el objetivo de este artículo es proporcionar una comprensión general de las tres fallas más conocidas y comunes que se encuentran en la información sísmica para comprender su interpretación.

¿Qué es una Reflector Sísmico?

Una interfase en donde se puede producir una reflexión sísmica, tal como el contacto entre dos cuerpos de roca con diferencias en términos de velocidad sísmica, densidad, porosidad, contenido de fluidos o todos esos parámetros. Esto quiere decir, el contacto de dos capas con diferentes propiedades. 

Recordemos que estas se visualizan como interfaces o capas que pueden ser interpretadas, y esto será explicado en la siguiente sección.

Ejemplo Práctico

En la imagen siguiente, se muestran las fallas geológicas interpretadas a partir de datos sísmicos, resaltadas en líneas negras. Estas fallas se detectan en la imagen del subsuelo debido al desplazamiento de las trazas. De manera similar, los horizontes sísmicos o reflectores de interés se pueden interpretar utilizando la información de pozos correlacionada con la edad geológica.

Este horizonte, como podemos observar, debe ajustarse al salto de la falla y mostrar el desplazamiento correspondiente, respetando cada uno de los movimientos de las fallas.

Fig. 14 Interpretación de Fallas Geológicas y Reflectores de Interés

Por lo tanto, es crucial tener en cuenta los siguientes criterios al identificar y marcar una falla:

• Desplazamiento de bloques: vertical, horizontal u oblicuo
• Arrastre de las trazas
• ​Cambios de frecuencia
• Cambio sen la amplitud
• Si están con secciones o cubos no migrados aparecerán difracciones
• Ausencia de datos laterales
• Cambio de echado
• Cambio de espesores

Por otro lado, los reflectores de interés se destacan siguiendo el mismo horizonte a lo largo de toda la sección, considerando cómo las fallas pueden afectar estos reflectores. Esto es crucial para definir la configuración del subsuelo, que es relevante para la exploración petrolera.

¿Qué es una Trampa Geológica?

Representa la localización de un obstáculo en el subsuelo que impide la migración de petróleo o gas a la superficie y origina por tanto acumulaciones locales de hidrocarburos. 

Las trampas geológicas son fundamentales para la acumulación y extracción de hidrocarburos. Son estructuras subterráneas donde el petróleo y el gas natural, que se han generado y migrado desde las rocas madre, se acumulan y quedan atrapados debido a las características geológicas.

Clasificación

• Estructurales

Son principalmente el resultado de Anticlinales y Fallas o ambas. Son originadas por procesos tectónicos, diapíricos, gravitacionales y procesos de compactación. Son originadas por procesos tectónicos, diapíricos, gravitacionales y procesos de compactación.

Fig. 15 Trampas Geológicas

• Estratigráficas

Son creadas por cualquier variación en la estratigrafía, que es independiente de la deformación estructural, aunque muchas implican un componente tectónico como la inclinación de los estratos. Las más conocidas de estas trampas son las producidas por cambios de facies o las relacionadas con discordancias, pero también se pueden incluir en este grupo las trampas selladas por niveles horizontales donde se produce el cierre de los poros por petróleo.

Fig. 16 Trampas Estratigráficas

Ejemplo Práctico

En este ejemplo práctico, podemos observar una estructura geológica conocida como anticlinal, que ya se mostró en la imagen anterior. Aquí, se puede ver un pozo perforado en la parte más elevada de la estructura, es decir, en el punto más alto del anticlinal. Además, como se explicó previamente, esta estructura puede actuar como una trampa estructural que facilita la acumulación de hidrocarburos, siguiendo el esquema del sistema petrolero que se discutió.

Fig. 17 Ejemplo de Trampa Estructural en Información Sísmica

¿Qué pasa con la Sal?

La sal puede afectar significativamente la información sísmica debido a sus propiedades físicas y su impacto en las características del medio subterráneo. En términos generales, la sal tiene una velocidad de onda sísmica diferente a la de las rocas circundantes, lo que puede causar anomalías en los datos sísmicos. Esta diferencia en la velocidad puede provocar la distorsión de los perfiles sísmicos y afectar la interpretación de la estructura geológica.

La sal puede actuar como una trampa para hidrocarburos debido a su capacidad para formar estructuras geológicas que bloquean el flujo de estos fluidos. Cuando la sal se encuentra en el subsuelo, puede crear formaciones como domos salinos o diapirismos, que funcionan como barreras naturales que atrapan los hidrocarburos en formaciones rocosas por encima de ellas. Esta propiedad hace que la sal sea un elemento clave en la exploración de hidrocarburos, ya que puede indicar la presencia de reservorios potenciales.

Fig. 18 Ejemplo de Trampa Estructural en Información Sísmica

En el siguiente ejemplo, observamos cómo la sal actúa como una trampa en la información sísmica, causando distorsiones en los datos sísmicos. Esta distorsión puede identificarse mediante la aplicación de atributos sísmicos o visualmente. En la imagen siguiente, la influencia de la sal es claramente visible y encerrada en color rosa.

Fig. 19 Ejemplo de Trampa Estructural en Información Sísmica

Mapas Sísmicos Estructurales

Los mapas sísmicos estructurales permiten identificar y delinear estructuras geológicas como pliegues, fallas y trampas de hidrocarburos. Estas estructuras pueden servir como reservorios potenciales para el petróleo y el gas.

Ayudan a evaluar la extensión y la forma de los yacimientos, así como a entender su configuración. Esto es crucial para la planificación de perforaciones y para optimizar la extracción.

Estos mapas se crean a partir de la interpretación de datos sísmicos en 2D o 3D. El término "picado" se refiere al proceso de delinear los reflectores de interés en los datos sísmicos. Las imágenes a continuación muestran interpretaciones en 2D y 3D. 

La diferencia principal es que la sísmica 3D abarca una mayor área en el estudio, lo que permite una mayor precisión en la representación de la geometría de los yacimientos, en comparación con la sísmica 2D, donde la incertidumbre puede ser mayor.

Fig. 20 Picado y Mapa Sísmico Estructural en Información Sísmica 2D

    

Fig. 21 Picado y Mapa Sísmico Estructural en Información Sísmica 3D

Modelo Estructural

El modelo estructural en la exploración de hidrocarburos es una representación tridimensional que describe la geometría de las estructuras geológicas en el subsuelo. Este modelo es esencial para identificar y entender las trampas estructurales donde se podrían acumular hidrocarburos. Los componentes clave incluyen:

• Trampas Estructurales: Las trampas son configuraciones geológicas que pueden atrapar hidrocarburos, como pliegues, fallas, domos salinos y cuñas. La identificación y mapeo de estas trampas son fundamentales para la exploración exitosa.

• Interpretación Sísmica: Los datos sísmicos se interpretan para delinear las estructuras geológicas subyacentes. Esto incluye la identificación de reflectores y la construcción de mapas estructurales que muestren la distribución espacial de las formaciones rocosas.

• Integración de Datos: Se integran datos de pozos, estudios geológicos y sísmicos para construir un modelo estructural robusto. Este modelo se actualiza continuamente a medida que se adquieren nuevos datos, lo que mejora la precisión y reduce la incertidumbre en la exploración.

En la imagen podemos observar nuestro Modelo Estructural, que incluye superficies o mapas sísmicos estructurales, las fallas geológicas interpretadas y los pozos correlacionados. A medida que se incorpora más información, el modelo se vuelve más consistente y se reduce la incertidumbre.

Fig. 22 Ejemplo Modelo Estructural

Modelo Petrofísico

La distribución de las soluciones petrofísicas derivadas de la evaluación realizada sobre los registros geofísicos de pozo permite asignar propiedades en el modelo. Dado que los pozos proporcionan datos puntuales, la incertidumbre aumenta a medida que nos alejamos de ellos. Por lo tanto, la cantidad de pozos y las soluciones calculadas para cada uno son factores clave para reducir la incertidumbre del Modelo Petrofísico, haciéndolo más consistente.

En este modelo, se pueden distribuir propiedades como el Volumen de Arcilla, la Porosidad Efectiva, la Saturación de Agua, el Net-Gross e incluso el Net-Pay. Esta información es crucial para evaluar prospectos y determinar las zonas de mayor interés o con mayor potencial para almacenar hidrocarburos.

Fig. 23 Ejemplo Modelo Petrofísico - Distribución de Soluciones Petrofísicas

Conclusión

Como puedes ver, la exploración de hidrocarburos no es nada sencilla. Es fundamental comprender varios conceptos para aplicarlos correctamente en un proyecto con datos sísmicos reales. En los próximos artículos del blog, se explicarán estos temas en detalle, incluyendo conversión tiempo a profundidad, la evaluación de prospectos y el cálculo de volumetría. 

Mientras tanto, es crucial que comprendas lo que se requiere para integrar datos sísmicos y registros de pozo. Espero que hayas encontrado útil esta información. Si tienes preguntas, no dudes en hacerlas; estamos aquí para ayudarte. ¡Saludos!

Referencias Bibliográficas:

[1] Slb (Octubre, 2023). New Software Release. Obtenido de Slb

[2] Ingeoexpert (Octubre, 2022). ¿Qué es una falla geológica y cuáles son las más importantes. Obtenido de Ingeoexpert

[3] En 15 días (2024). Las fallas geológicas y sus tipos. Obtenido de En 15 días

[4] Alonso Maturana, Ricardo (s.f.). Estructuras y esfuerzos mecánicos. Obtenido de Picuino

[5] Yolasite (s.f.). TIPOS DE TRAMPAS GEOLÓGICAS. Obtenido de Yolasite

[6] Gobierno de México. Biblioteca Visual del Petróleo (s.f.). Disponible en Documento PDF

[7] C. Dolson, John (Julio, 2019). Obtenido de GEOEXPRO

[8] Lines, Larry (Mayo, 2019). The Effect of Porosity and Fluid Compositional Variation on Compressional and Shear Velocity in the Montney Formation, Alberta: Validation with 3D Seismic attributes Corresponding Author. Obtenido de ResearchGate

[9] IODP (s.f.). Sismograma Sintético. Obtenido de IODP

[10] Lubo Robles, David (Agosto, 2022). Quantifying the sensitivity of seismic facies classification to seismic attribute selection: An explainable machine-learning study. Obtenido de Library SEG

[11] Ferreira Danilo (Julio, 2019). IMPACTS OF HALOKYNESIS IN SEISMIC INTERPRETATION AND GENERATION OF THE TOP SALT SURFACE IN A DISTAL PORTION OF THE SANTOS BASIN. Obtenido de ResearchGate

[12] Wiki SEG (Enero, 2018). Salt imaging techniques. Obtenido de SEG WIKI

[13] Alistair R. Brown. Seismic Interpretation in Petroleum Exploration. SpringerLink. 2011. Disponible en SpringerLink

[14] Sengbush RL. Geophysical Exploration for Hydrocarbons. Petroleum Exploration: A Quantitative Introduction. Springer, Dordrecht. 1986. Disponible en Springer, Dordrecht

[15] Ampilov, Yury (Junio 2009).Genetic Inversion for Reservoir Modeling in the Shtokman Field, Offshore Northern Russia. Obtenido de ResearchGate

[16] GPG SERVICES S.A. Servicios de asesoría en Geología, Petrofísica y Geofísica (s.f.).  Petrofísica. Obtenido de GPG

[17] Yilmaz, O. (2001). Seismic Data Analysis: Processing, Inversion, and Interpretation of Seismic Data. Society of Exploration Geophysicists.

[18] Sheriff, R. E., & Geldart, L. P. (1995). Exploration Seismology. Cambridge University Press.

[19] Linthout, K., Schreurs, M., & Huizinga, T. (2005). Salt Tectonics and Their Impact on Seismic Interpretation. Elsevier.

[20] Schlumberger. (2001). Log Interpretation Principles/Applications. Schlumberger.

[21] Echols, C., & Miskimins, J. (2016). Reservoir Engineering: Principles and Applications. Society of Petroleum Engineers.

[22] Dake, L. (2001). The Practice of Reservoir Engineering. Elsevier.

Publicación realizada por Kevin García 

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