cap6a_sismica de refracción1.pdf

SISMICA DE

REFRACCION

Rodolfo Ayala Snchez Ph.D.

RAYOS EN MEDIOS

HETEROGENEOS

ONDAS ELASTICAS

EQUIPOS DE GRABACION

001101

0 101101

0 100101

0

001101

0 111101

0

...

GRABACION DIGITAL

Seal Continua

Digitalizacin

Seal Reconstruida

Proceso de Digitalizacin

Cuando se digitaliza, una seal continua pierde las frecuencias por encima

de la Frecuencia de Nyquist,

FORMATOS ESTANDAR DE GRABACION DE DATOS SISMICOS

CAMPO: SEG-D

PROCESAMIENTO: SEG-Y

Definen la estructura en que debe ser grabada, en archivos o medios

magnticos, la informacin relacionada con datos ssmicos.

SISMICA DE REFRACCIN- CONCEPTOS BSICOS A RETENER

Refraccin total. ngulo crtico. Onda de MINTROP. Distancia crtica.

Dromocrona en refractor plano horizontal. Domocrona en varios refractores planos

horizontales.

Dromocrona en refractor plano inclinado. Velocidades aparentes subiendo y bajando. Tiempo interceptado en el origen. Profundidad

del refractor.

Refractores irregulares. Mtodos de interpretacin en refraccin. Campaa de ssmica de refraccin. Puntos a

considerar.

SISMICA de refraccin

Tres mtodos clsicos de interpretacin: Tiempos interceptados. Deduce las velocidades de las ondas en los terrenos y las profundidades de los refractores, de acuerdo con unos grficos y frmulas determinadas.

Sencillo de aplicar e interpretar para estructuras sencillas. Es el que veremos.

Mtodo de los tiempos de retraso (reciprocal methods). Una gran variedad de disposiciones de tiro y gefonos. Ms complejo (depende de las disposiciones) de interpretar. Da ms resolucin en estructuras complejas.

Mtodo de los frentes de ondas (ray tracing methods). Mtodo iterativo basado en un primer modelo geolgico y geofsico del terreno y una previsin de los registros, a comparar con las llegadas reales. A medida que el modelo del terreno es ms complejo, tambin lo son las previsiones de registros, nmero de mediciones a realizar.

Pero hay ms; el desarrollo de programas informticos permite analizar llegadas, tratar miles de datos, filtrar, sumar, etc. Un ejemplo es la tomografa ssmica.


Tiempos interceptados

Estudia las primeras llegadas de las ondas ssmicas producidas en una refraccin total.

En gefonos prximos al punto de disparo las primeras llegadas son de las ondas superficiales. A partir de una determinada distancia, llamada distancia crtica, llegan las ondas refractadas.

Necesita que se produzca una refraccin total, por lo que la velocidad de propagacin en el cuerpo inferior ha de ser mayor que en el superior (v2 > v1). Es una de las limitaciones del mtodo.

Por simple registro de los tiempos de llegada y de la distancia entre gefonos se puede llegar a saber la velocidad de transmisin de la onda ssmica en el cuerpo inferior.


Refraccin total: ngulo de refraccin de 90.

sen i = V1/ V2

El ngulo i para el cual el ngulo de refraccin es de 90 se denomina ngulo crtico.

La onda ssmica refractada en este caso se

desplaza por la superficie de contacto entre

ambos medios, a la velocidad, V2, del segundo.

(Onda de MINTROP).


Refraccin total: ngulo de refraccin de 90. sen r = 1

sen i = V1/ V2


.


ngulo crtico de refraccin. Distancia crtica

SISMICA - Refractor plano horizontal

.


Dromocrona Curva espacio tiempo, que representa en abscisas las distancias del

punto de disparo al gefono, y en ordenadas el tiempo desde el

disparo a la llegada de las primeras ondas.

En el caso ms simple, refractor nico plano:

Dos rectas, una que pasa por el origen (para las ondas directas), y otra para los recorridos refractados

Punto crtico, las ondas superficiales llegan al mismo tiempo que las refractadas (xc)

La inversa de la pendiente nos da la velocidad de las ondas ssmicas correspondientes, en las capas.


Tiempos de llegadas de las ondas


Curvas distancia / tiempo (dromocronas)


.


Recorrido de la onda: PBCC

PB = CC = h/cosi = h v1/(v12- v0

2)1/2, con velocidad v0 (sen i = v1/ v2)

BC, con velocidad v1 Tiempo de llegada: t=2PB/vo+BC/v1


En el punto crtico, BC = 0, el tiempo de llegada tc

es:

2

0

2

10

1

0

22

vvv

hv

v

PBtc


Deduccin de la profundidad del refractor, h

Recorrido de la onda: PBCC

PB = CC = h/cosi = h v1/(v12- v0

2)1/2, con velocidad v0 (sen i = V1/ V2)

BC, con velocidad v1 Tiempo de llegada: t=2PB/vo+BC/v1 V0, inversa de la pendiente primera recta.

V1, inversa de la pendiente de la segunda recta

En el punto crtico, BC = 0, el tiempo de llegada tc es,

donde la nica incgnita es h:

2

0

2

10

1

0

22

vvv

hv

v

PBtc


En el caso general, si el refractor es horizontal,

hay que sumar el recorrido, en la superficie de

refraccin, a una velocidad v1


La frmula general, siendo x la distancia del punto

de disparo al gefono, es (pgina 471):

Donde la nica incgnita es h.

Por otra parte ecuacin de una recta (x,t)

101

2

0

2

12

v

x

vv

vvht


Tiempo interceptado en el origen. Valor de t para x=0 (pgina 472):

Puede servir para calcular la profundidad h, del reflector

01

2

0

2

12

vv

vvhtio

SISMICA Dos refractores planos horizontales

.

SISMICA - Refractores planos horizontales

Tiempos interceptados en el origen. Frmula general (pgina 472):

Puede servir para calcular la profundidad h, de cada reflector

nj

jnn

j

jnivv

vvht

221

1

)( 2

SISMICA Tres refractores planos horizontales

.

SISMICA Refractor plano inclinado

.

SISMICA. Refractores planos inclinados

Se dan dos disparos, en los puntos de emisin y de registro.

Las velocidades de desplazamiento de la onda en la superficie son distintas en un sentido y en el otro

(ley de velocidades aparentes) mayor subiendo, inferior bajando.

Las profundidades determinadas por los tiempos interceptados son las distancias en perpendicular desde el punto a la capa, AA y DD.

Ecuaciones:

DD = V0T1d/2cosi1 AA = V0T1a/2cosi1 cosi1 = (V1

2 V02)1/2/V1

SISMICA. Refractores planos inclinados

La velocidad V1 o el ngulo a1 no

pueden determinarse desde las

curvas de tiempos de llegada.

Puede saberse aproximadamente

a partir de una estimacin del ngulo a1:

V1=2V1dV1a/(V1a+2V1d)cosa1

SISMICA Refractores planos inclinados

SISMICA DE REFRACCIN CAPAS IRREGULARES

SISMICA. Refractores planos inclinados Otros mtodos

Mtodo de los tiempos de retraso (reciprocal methods).

Ms de 20 mtodos diferentes.

Mtodo simple, refractores planos: dos disparos en los extremos, y

gefonos intermedios.

Mtodo generalizado, permite analizar reflectores no planos.

Mtodos de los frentes de onda (ray tracing methods).

SISMICA de refraccin. Mtodo de los tiempos de retraso. Ejemplo

SISMICA de refraccin. Ejemplo dromocronas y perfil ssmico

SISMICA de refraccin. Ejemplos casos especiales

.

PROSPECCION POR REFRACCION A TRAVES DE UNA FALLA

SISMICA de refraccin. Principios bsicos interpretacin

Principios bsicos de interpretacin en refraccin

Son principios aplicados a la refraccin, algunos ya

vistos

1.- Ley de Snell (o de Descartes).

2.- Ley de las velocidades aparentes.

3.- Principio de la reciprocidad.

4.- Principio del tiempo interceptado en el origen.

5.- Principios del paralelismo.

SISMICA de refraccin. Principio de reciprocidad

El tiempo de propagacin de la onda ssmica de un

punto A a otro B, es el mismo que el del punto B al

punto A.

SISMICA de refraccin. Principio del tiempo interceptado en el origen

.

Se dispara en O y se registran llegadas en un sentido y en otro.

Los tiempos interceptados en el origen son los mismos para las dos dromocronas.

Permite reconocer si unas dromocronas pertenecen al mismo refractor.

No se dan directamente en el grfico; se obtienen prolongndose las dromocronas hasta el

origen de tiempos.

SISMICA de refraccin. Principio del paralelismo

.

Suponiendo un refractor inclinado, con pendiente uniforme, si se dispara

desde O y desde O1 las lneas OD y O1H, as como DE y HE son paralelas.

Permite obtener dromocronas de puntos intermedios, sin necesidad de

hacer un disparo

SISMICA de refraccin Reduccin al Datum

Se ha considerado una superficie del terreno horizontal, lo

que no es normal, por lo que es necesario hacer una

traslacin a una superficie de referencia, normalmente

horizontal.

SISMICA Ejemplo de interpretacin

Ejemplo de interpretacin de ssmica de refraccin Perfil ssmico de refraccin, los colores ms fros corresponden a

mayores velocidades de propagacin de las ondas elsticas

SISMICA Realizacin de una campaa

(No todos estos pasos son siempre necesarios)

(Considerarla en conjunto con otros mtodos)

DEFINICIN DEL PROGRAMA

Recopilacin de datos existentes. (geologa, litologa, sondeos mecnicos, etc.)

Modelizaciones previas. (dromocronas, refractores, fallas, velocidades, etc.).

Sismogramas sintticos previos. Diseo previo del programa. Parmetros. Perfiles. Solapes.

Equipos e instrumentacin a utilizar. Calibraciones. Disparo (s) previo (s). Validacin de las tcnicas previstas. Diseo definitivo del programa. Parmetros. Perfiles. Solapes.


Tratamiento y procesado de los datos

Del disparo se aprovecha todo

A considerar, entre otros puntos:

Anlisis directo desde el sismgrafo.

Software, adaptado al mtodo e interactivo.

Simulaciones e iteraciones.

Sismogramas sintticos (previos, o en cualquier momento de la campaa)


Trabajos finales

Sntesis de los resultados de la ssmica. Transformacin de los registros en profundidades. Interpretacin ssmica. Correlacin de la interpretacin con otros mtodos. (grupo interdisciplinar)

Memoria final.

SISMICA DE REFRACCIN- CONCEPTOS BSICOS A RETENER

Refraccin total. ngulo crtico. Onda de MINTROP. Distancia crtica.

Dromocrona en refractor plano horizontal. Domocrona en varios refractores planos

horizontales.

Dromocrona en refractor plano inclinado. Velocidades aparentes subiendo y bajando. Tiempo interceptado en el origen. Profundidad

del refractor.

Refractores irregulares. Mtodos de interpretacin en refraccin. Campaa de ssmica de refraccin. Puntos a

considerar.

SISMICA

Ejemplo de registro ssmico

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