Correcciones NMO, DMO y LMO: Claves para una Sísmica Precisa

Introducción

En el mundo de la exploración geofísica, uno de los retos más importantes es obtener una imagen clara y precisa del subsuelo. Para lograrlo, se utilizan técnicas avanzadas de procesamiento sísmico que permiten corregir las distorsiones naturales que ocurren cuando las ondas sísmicas viajan a través de la Tierra. 

Entre las correcciones más importantes están la NMO (Normal Moveout), DMO (Dip Moveout) y LMO (Linear Moveout), las cuales juegan un papel crucial en el ajuste de los datos sísmicos para que reflejen con mayor exactitud la realidad geológica. 

Estas correcciones, aunque complejas en su ejecución, son esenciales para obtener datos más confiables y ayudar a los geofísicos a interpretar las estructuras que se encuentran bajo la superficie.

Correcciones en el Procesamiento Sísmico: NMO (Normal Moveout), DMO (Dip Moveout) y LMO (Linear Moveout) 

Cuando se habla de procesamiento de datos sísmicos, una parte fundamental del trabajo es asegurarse de que las ondas sísmicas recibidas sean interpretadas de la manera más precisa posible. Este proceso incluye varias correcciones que tienen que ver con la forma en que las ondas se desplazan por la Tierra, lo que conocemos como NMO, DMO y LMO.

Estos términos pueden sonar complicados, pero lo que hacen básicamente es ajustar los datos para reflejar de mejor manera la realidad del subsuelo. A continuación, te explicamos cada uno de estos conceptos de manera sencilla y cómo están relacionados.

¿Qué es NMO (Normal Moveout)?

El NMO (Normal Moveout) es una corrección que se aplica a los datos sísmicos para compensar el hecho de que las ondas sísmicas tardan más en llegar a los geófonos que están más alejados del punto de disparo de la fuente sísmica.

En otras palabras, un registro de disparo que muestra la fuente, los receptores, los rayos, los puntos de reflexión y los puntos medios. El aumento del tiempo de viaje con el desplazamiento (distancia fuente-receptor) es el efecto de desplazamiento normal.

Fig. 1 Distribución de fuentes, receptores y trazos sísmicos en un CMP con efecto de Normal Moveout

Se obtiene una línea sísmica haciendo rodar el tiro y los receptores una cierta distancia hacia adelante. Esto da más de una traza con el mismo punto medio.

Fig. 2 Registro de disparo (2 fuentes) con un Punto Medio Común (CMP) compartido

Imagínate que haces un experimento donde lanzas una piedra a un lago y tienes sensores (geófonos) en diferentes puntos alrededor. Las ondas del agua (equivalentes a las ondas sísmicas) tardan más en llegar a los sensores que están más lejos. En términos sísmicos, esto genera lo que llamamos un "tiempo de llegada tardío" o moveout.

La corrección NMO ajusta ese tiempo adicional que tardan en llegar las ondas a los geófonos más alejados. Es un paso crucial porque nos permite que los tiempos de llegada de las ondas se alineen mejor y así podamos obtener una imagen más precisa del subsuelo.

¿Por qué es importante? Sin esta corrección, los reflejos del subsuelo se verían inclinados o deformados, lo que haría mucho más difícil interpretar las capas de la Tierra correctamente.

Fig. 3 Comparación de la corrección NMO con datos recopilados por CMP ruidosos. (a) La recopilación CMP con ruido limitado por banda gaussiana agregado (Figura 5a) y (b) el resultado de la corrección DTW-NMO.

Fig. 4 Los datos sísmicos se clasifican por punto medio común y luego se corrigen para el desplazamiento normal.

"CMP gather" utilizado para NMO

Todas las trazas que se encuentran en la misma ubicación del CMP se procesarán juntas como una familia. Finalmente, se agregarán (apilarán) para formar una sola traza de pila que se encuentra en esta ubicación. El proceso de "Normal Moveout (NMO)" ayuda a preparar las trazas antes de que se agreguen.

Fig. 5 Los datos sísmicos se clasifican por punto medio común y luego se corrigen para el desplazamiento normal.

Objetivo de NMO

El Normal Moveout (NMO) es un proceso que se aplica a los datos de preapilamiento. Aquí se muestra el efecto en una sola traza con un evento de reflexión (izquierda). NMO supone que la reflexión proviene de una interfaz horizontal en la tierra (centro). Utilizando una función de velocidad suministrada por el procesador, NMO ajusta el tiempo original (rojo) al que se habría observado en el punto medio, marcado como S/R. 

El camino azul es el tiempo de ida y vuelta, que debe ser menor que el tiempo del camino rojo. Por lo tanto, el trabajo de NMO es mover el evento de reflexión hacia arriba en la traza (derecha). Nota: NMO opera en una traza a la vez, lo que lo hace económico.

Fig. 6 Esquema de Normal Moveout (NMO) mostrando trazos de desplazamiento y tiempo para un modelo terrestre con fuente y receptor.

Un Shot Gather es una representación de los datos sismográficos obtenidos en una adquisición sísmica, donde múltiples receptores registran las ondas provenientes de una sola fuente. El objetivo de este análisis es observar cómo cambia la información antes y después de aplicar la corrección de Normal Moveout (NMO).

Antes de aplicar NMO, el Shot Gather muestra las ondas reflejadas en función del tiempo de viaje, que varía dependiendo de la distancia entre la fuente y el receptor (conocida como offset). Este fenómeno genera una curvatura en los eventos reflejados, debido a que los rayos sísmicos tardan más en viajar cuando el offset es mayor.

Una vez aplicada la corrección de NMO, los eventos reflejados son alineados en el tiempo, lo que facilita la identificación de los reflejos correspondientes a las capas geológicas en el subsuelo. NMO ajusta el tiempo de viaje según el desplazamiento (offset), eliminando la curvatura y alineando los eventos a una misma profundidad temporal. 

Esta corrección es esencial para mejorar la resolución y la interpretación en análisis posteriores como el apilamiento sísmico.

Fig.7 Comparación de un Shot Gather antes (izquierda) y después (derecha) de la aplicación de la corrección de NMO. Se observa la alineación de los eventos reflejados después de la corrección, eliminando la curvatura producida por la diferencia en los tiempos de viaje de las ondas sísmicas.

¿Qué es DMO (Dip Moveout)?

La DMO (Dip Moveout) es otra corrección que complementa la NMO. Mientras que NMO corrige el tiempo extra que tardan las ondas en llegar a geófonos alejados, DMO corrige las distorsiones causadas por la inclinación de las capas del subsuelo.

Cuando el reflector se inclina, los puntos medios no están verticalmente por encima de los puntos de reflexión. Compare la diapositiva anterior. El NMO puede manejar este caso, pero falla cuando hay múltiples inclinaciones en el subsuelo.

Fig. 8 Distribución de fuentes, receptores y trazos sísmicos en un CMP con efecto de Dip Moveout

Correción DMO

Dip MoveOut (DMO) es un proceso que se aplica después de NMO. Dado que NMO supone que la reflexión proviene de un lecho horizontal, solo capta una de muchas posibilidades. Para una traza con un evento de reflexión, todas las posibles rutas de viaje tienen la misma longitud, es decir, la distancia desde la fuente hasta el punto de reflexión y el receptor es una constante. 

La forma geométrica con esta propiedad es una elipse (arriba). Algunas de las posibilidades de ruta original se muestran en rojo. NMO reduce el tiempo de viaje en función de un reflector horizontal (ruta azul), mientras que DMO hace todos los demás casos (verde). 

Por lo tanto, la acción de DMO (abajo) es tomar el evento NMO (azul) y transmitirlo a través de varias trazas cercanas (verde). Dado que DMO opera en varias trazas, es costoso.

Fig. 9 Esquema de Dip Moveout (DMO) mostrando trazos de desplazamiento y tiempo para un modelo terrestre con fuente y receptor.

Supongamos que las capas geológicas debajo de la Tierra no son horizontales (lo cual es muy común), sino que están inclinadas. Cuando las ondas sísmicas rebotan en esas capas inclinadas, la información que llega a los geófonos no es tan sencilla de interpretar. La corrección DMO se encarga de ajustar esos datos para tener en cuenta la inclinación (o "dip") de las capas.

¿Por qué es importante? Cuando las capas del subsuelo están inclinadas, los reflejos pueden aparecer fuera de su posición real en los datos sísmicos. DMO corrige esto, mejorando la precisión de la imagen final.

Fig. 10 Análisis de velocidad en los datos brutos y corregidos por Dip Move-Out. Dip Move-Out (DMO) es una migración parcial que intenta compensar la cantidad de asimetría de las hipérbolas de reflexión debido a la presencia de eventos de inclinación. Nótese que la nitidez de las ráfagas de energía en los gráficos de semejanza reduce la incertidumbre en la selección de una velocidad de apilamiento. El análisis de velocidad normalmente no se realiza en cada CMP sino solo en una cuadrícula de 250 por 250 m (modificado después de Veeken 2007).

¿Qué es LMO (Linear Moveout)?

Por ultimo tenemos el Linear Moveout (LMO), el cual se define como un término que se usa de manera similar a Normal Moveout (NMO) porque NMO se ocupa de eventos en el subsuelo que son horizontales o lineales.

Sin embargo, cuando hay eventos no lineales en el subsuelo, como capas que se inclinan (es decir, que no son planas), entonces se usa Dip Moveout (DMO) para corregir esos datos. En resumen:

• NMO y LMO se refieren a situaciones donde las capas son planas.

• DMO se utiliza cuando las capas están inclinadas o tienen forma irregular.

Fig. 11 Comparación de shot gathers antes (parte superior) y después (parte inferior) de la aplicación de la corrección NMO. La alineación de los eventos reflejados en la parte inferior resalta la efectividad de la corrección en la representación de las capas geológicas.

En esta imagen, se observa el perfil de velocidades y la aplicación de la corrección de Normal Moveout (NMO). Esta corrección es fundamental para alinear correctamente los eventos reflejados en los datos sísmicos.

La parte superior de la imagen muestra los shot gathers antes de aplicar la corrección de NMO. En esta etapa, los eventos reflejados presentan una curvatura debido a que los tiempos de viaje de las ondas sísmicas varían según la distancia entre la fuente y los receptores.

En la parte inferior de la imagen, podemos ver los shot gathers después de aplicar la corrección NMO. Aquí, los eventos reflejados están alineados, lo que facilita la interpretación y análisis de las capas geológicas en el subsuelo. La corrección NMO ayuda a eliminar la distorsión causada por las diferencias en los tiempos de viaje, permitiendo una visualización más clara de las características del subsuelo.

Otro Ejemplo

Fig. 12 Comparación de la corrección NMO y el perfil de velocidades, antes (izquierda) y después (derecha).

Con corrección Moveout del conjunto de datos. Esta función de velocidad es apropiada para los eventos de inclinación pronunciada asociados con la reflexión del plano de falla.

¿Cómo están relacionadas estas tres correcciones?

Las correcciones NMO, DMO y LMO trabajan en conjunto para limpiar y alinear los datos sísmicos antes de pasar a etapas más avanzadas de procesamiento.

• NMO se encarga de corregir el tiempo de llegada de las ondas según la distancia entre la fuente sísmica y los geófonos.

• DMO ajusta las distorsiones causadas por las inclinaciones de las capas geológicas.

• LMO se aplica para simplificar algunos movimientos complejos de las ondas en áreas donde el subsuelo tiene características lineales o abruptas.

Al combinarlas, se logra una imagen más clara y precisa del subsuelo, lo cual es vital para interpretar las formaciones geológicas y determinar si hay petróleo, gas o algún otro recurso natural.

Otros Procesos Relacionados

Además de estas tres correcciones, existen otros procesos dentro del procesamiento sísmico que están directamente relacionados, y que pueden influir o complementarse con NMO, DMO y LMO. Uno de ellos es la Migración.

Migración: Después de aplicar NMO y DMO, es común que se use la migración para mejorar aún más la imagen del subsuelo. La migración corrige el hecho de que los reflejos sísmicos no siempre ocurren directamente debajo de donde se registran, sino que pueden estar desplazados lateralmente debido a la inclinación de las capas. Este proceso "mueve" los reflejos a su posición correcta y ayuda a obtener una imagen mucho más precisa.

Otro concepto relacionado es la Corrección Estática, que se aplica para corregir los efectos causados por las variaciones en la topografía y la velocidad en las capas más superficiales de la Tierra. Esto es importante porque estas variaciones pueden distorsionar los tiempos de llegada de las ondas, afectando los resultados de la NMO y la DMO.

¿Qué sucede si no se aplican estas correcciones?

Sin NMO, DMO o LMO, los datos sísmicos serían difíciles de interpretar y podrían dar lugar a errores graves en la identificación de estructuras geológicas, lo que afectaría cualquier estudio de exploración de recursos. Los tiempos de llegada incorrectos, los reflejos inclinados y las distorsiones en los datos harían casi imposible obtener una imagen clara del subsuelo.

Impacto en la Exploración de Hidrocarburos

El procesamiento sísmico y sus correcciones son fundamentales en la exploración de hidrocarburos, donde una interpretación precisa del subsuelo puede ser la diferencia entre encontrar un yacimiento rentable o gastar millones de dólares perforando en un lugar sin recursos.

Por ejemplo, cuando se buscan reservorios de petróleo o gas, las ondas sísmicas reflejan las capas del subsuelo que pueden contener hidrocarburos. Si los datos no están corregidos, es probable que las estructuras geológicas, como anticlinales o fallas, aparezcan distorsionadas o en posiciones incorrectas. Esto podría llevar a una mala interpretación de las trampas estructurales y, en el peor de los casos, a fallar en la identificación de un yacimiento potencial.

Las correcciones como NMO y DMO ayudan a que los reflejos de las capas geológicas sean precisos, lo que facilita identificar si hay una trampa geológica donde se podrían haber acumulado hidrocarburos. Así, la exactitud del procesamiento sísmico afecta directamente las decisiones clave de perforación y la evaluación de recursos naturales.

Desafíos en el Procesamiento Sísmico

El procesamiento sísmico no está exento de desafíos, especialmente en áreas con geologías complejas. Las correcciones NMO, DMO y LMO son más difíciles de aplicar de manera efectiva en escenarios donde las condiciones del subsuelo no son ideales, como en presencia de capas de sal, fallas geológicas importantes o áreas con alta heterogeneidad en las propiedades del subsuelo.

• Formaciones Salinas: En áreas donde hay grandes depósitos de sal, como en el Golfo de México o en ciertas cuencas offshore, las ondas sísmicas pueden verse significativamente distorsionadas, y las correcciones estándar de NMO y DMO no son suficientes. Aquí se requieren ajustes adicionales y técnicas más avanzadas.

• Zonas de Fallas: Cuando se trabaja en zonas con muchas fallas geológicas, las correcciones DMO se vuelven críticas, pero a la vez más complicadas de aplicar. En estas áreas, la migración y las correcciones de velocidad se vuelven esenciales.

Hablar de los desafíos le muestra al lector que el procesamiento sísmico no siempre es sencillo y que hay áreas donde aplicar las correcciones requiere de mayor precisión. Esto también abre la puerta a discutir cómo la tecnología está evolucionando para abordar estos problemas.

Fig. 13 Sección sísmica interpretada del tramo presalino, Campo de Búzios (Dias et al., 2019). Un buen procesamiento releja una facil interpretación de los datos debido a la buena calidad de la imagen del subsuelo.

Tendencias Futuras

El futuro del procesamiento sísmico está avanzando rápidamente hacia la incorporación de nuevas tecnologías como la inteligencia artificial (IA) y el machine learning (ML). Estas tecnologías están comenzando a ser aplicadas para automatizar tareas como las correcciones NMO y DMO, permitiendo que el procesamiento de grandes volúmenes de datos sea más rápido y eficiente.

Por ejemplo, los algoritmos de machine learning pueden identificar patrones en los datos sísmicos que no son evidentes para el ojo humano, lo que podría mejorar la precisión de las correcciones y ayudar a detectar anomalías o estructuras complejas de manera más eficiente.

Además, los avances en la tecnología de adquisición sísmica, como el uso de sísmica de fuentes múltiples o técnicas de adquisición más densas (high-density acquisition), también prometen mejorar la calidad de los datos desde el principio, lo que reducirá la necesidad de aplicar correcciones tan extensas.

Hablar sobre el futuro de estas tecnologías da una perspectiva fresca y moderna a tu artículo. A los lectores les interesará saber hacia dónde va el procesamiento sísmico y cómo las nuevas tecnologías están revolucionando la manera en que se hace exploración geofísica.

Conclusión

Las correcciones NMO, DMO y LMO son fundamentales en el procesamiento sísmico. Cada una se enfoca en corregir diferentes aspectos del movimiento de las ondas sísmicas, desde el tiempo adicional que tardan en llegar a geófonos más alejados (NMO), hasta las distorsiones causadas por inclinaciones en las capas (DMO), y movimientos más complejos que pueden simplificarse con LMO. 

Sin estas correcciones, los datos sísmicos estarían llenos de errores y sería casi imposible obtener imágenes precisas del subsuelo. Es por eso que estas técnicas son esenciales para los geofísicos y otros profesionales que trabajan en la exploración de recursos naturales.

Espero que esta explicación te haya dado una idea clara de cómo funcionan estas correcciones y su importancia en el procesamiento sísmico, saludos lector.

Para complementar la información presentada en este blog, les sugerimos que vean el siguiente video. Este recurso audiovisual ofrece una perspectiva más detallada y visual sobre los temas tratados, ayudando a consolidar su comprensión y enriqueciendo su experiencia de aprendizaje.

Referencias Bibliográficas

[1] Yilmaz Ö. Seismic Data Analysis: Processing, Inversion, and Interpretation of Seismic Data. Tulsa: Society of Exploration Geophysicists; 2001.

[2] Sheriff RE, Geldart LP. Exploration Seismology. 2nd ed. Cambridge: Cambridge University Press; 1995.

[3] Claerbout JF. Imaging the Earth's Interior. Oxford: Blackwell Scientific Publications; 1985.

[4] Taner MT, Koehler F, Sheriff RE. Complex seismic trace analysis. Geophysics. 1979;44(6):1041–1063.

[5] Hale D. Dip Moveout by Fourier Transform. Geophysics. 1984;49(6):741–757.

[6] Black NJ, Brzostowski M, Larner KL. Prestack migration and dip moveout. Geophysics. 1993;58(6):815–829.

[7] Bancroft JC. A Practical Understanding of Pre- and Poststack Migration, DMO, and Inversion. Tulsa: Society of Exploration Geophysicists; 2007.

[8] Margrave GF. Theory of Seismic Imaging. University of Calgary CREWES Research Report. 2003;15:1–12.

[9] Chen Y, Ma J. Applications of Machine Learning in Seismic Data Processing and Interpretation. The Leading Edge. 2018;37(5):451–461.

[10] Dixon P, Cole SW. Seismic Data Processing with Seismic Un*x. Cambridge: Cambridge University Press; 2006.

[11] Chen, Shuangquan; Jin, Song, Xiang-Yang Li (Octubre, 2017). NONSTRETCHING NMO CORRECTION USING A DYNAMIC TIME WARPING ALGORITHM. Obtenido de ResearchGate

[12] Paul C. H. Veeken & Bruno van Moerkerken (Julio, 2018). Introduction to the seismic reflection method. Obtenido de ResearchGate

[13] Wikipedia (March, 2023). Normal moveout. Obtenido de Wikipedia

[14] Geophysics Insight. Movimiento normal (NMO), movimiento de inmersión (DMO) y movimiento lineal (LMO) [Video]. YouTube; 23 nov 2022. Disponible en: Youtube

Publicación realizada por Hugo Olea y Kevin García

Contactos: 

LinkedIn - Hugo Olea y Kevin García

Correo - hugoolea03@gmail.com y kevingarciasce@gmail.com