REVISIÓN A LAS TÉCNICAS MODERNAS DEL SISMOGRAFO (*) · ploración de las compañías petroleras debe estar preparada para ajustar ... pues tal parece que en casi todas las cuencas

REVISIÓN A LAS TÉCNICAS MODERNAS DEL SISMOGRAFO (*)

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I N T R O D U C C I Ó N

La industria del petróleo ha dependido por muchos años del sismógrafo como el instrumento geofísico principal en la inacabable tarea de explorar en busca del petróleo. De esto se deriva una correlación directa entre el ritmo de descubrimientos de campos petroleros y el volumen de trabajo geofísico efectuado por la industria. Esta correlación ha sido descrita por muchos autores, e ilustrada por el Dr. E. A. Eckhardt en su informe denominado "Actividades Geofísicas en 1 9 4 9 " , publicado en el número correspondiente a julio de 1 9 5 0 del Boletín "Geophysics".

Existe también una correlación íntima entre las condiciones económicas de la industria del petróleo y el número de pozos de exploración perforados; lo que significa que la dirección de los departamentos de exploración de las compañías petroleras debe estar preparada para ajustar el volumen de sus exploraciones a la condición o variantes de muchos factores, de los cuales solamente muy pocos están bajo su control.

En el esfuerzo exploratorio puede ocurrir una expansión de diversas maneras: ya sea intensificando el esfuerzo exploratorio en áreas que son previamente conocidas desde un punto de vista geológico o geofísico; o extendiéndose a áreas conocidas que han sido por alguna razón u otra, relativamente poco productoras; o bien, extendiendo los trabajos hacia áreas vírgenes donde haya habido poco o ningún desarrollo y los conocimientos geológicos o goefísicos del área sean sumamente limitados. En los últimos años ha tenido gran éxito esta última alternativa, según lo demuestra el gran incremento en la producción de petróleo en el oeste de Canadá, lo que ha sido resultado de una campaña exploratoria muy activa ers un área relativamente virgen. Una situación similar se ha desarrollado en la llamado "Williston Basin" del noroeste de los Estados Unidos. Esta

* Original recibido el 14 de octubre de 1952. ** Vicepres idente de l a G . S . Inc., Da l l a s , T e x a s .

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tendencia de la industria petrolera para extenderse hacia otros territorios vírgenes no está restringida exclusivamente al continente norteamericano, pues tal parece que en casi todas las cuencas sedimentarias del mundo, fuera de la Cortina de Hierro, han sido exploradas en mayor o menor grado.

Los resultados de un estudio de las actividades sismológicas en forma universal para los años de 1948, 1949, 1950 y 1951 quedan demostrados en la tabla N ú m . 1.

T A B L A N o . l

D I S T R I B U C I Ó N EN L O S E S T A D O S U N I D O S DE B R I G A D A S S I S M O L Ó G I C A S

A R E A 1948 1949 1950 1951

Estados Unidos 486 470 446 545

Canadá 35 62 100 123

México •. . 13 8 11 19

Venezuela 24 20 12 14

Argentina 6 7 8 6

Brasil 5 5 5 5

Europa 12 28 39 45

Africa 2 3 7 13

Lejano Oriente 3 10 15 9

Medio Oriente 6 6 7 8

Varios 19 22 7 4

T O T A L 611 641 657 791

Esta tabulación demuestra que el número de años-brigada de sismógrafo en los Estados Unidos cambió relativamente poco durante los años de 1948, 1949 y 1950, pero que en 1951 hubo un gran aumento. Durante el mismo período de cuatro años, sin embargo, el número de años-brigada sismográficos en Canadá aumentó bastante rápidamente de 3 5 a 123, y en Europa de 12 a 45. En M é x i c o , la mayor expansión de trabajo tuvo lugar en los años de 1949, 1950 y 1951. La distribución de las brigadas sismológicas en los Estados Unidos durante estos años se muestra en la Tabla N ú m . 2.

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1948 1949 1950 1951 2 1 2 2 0 9 194 214

8 7 7 6 61 87

22 24 16 12

39 36 23 26

17 17 31 41

13 13 14 21

6 6 11 25

2 4 7 10

1 2 9 14

14 15 15 17

2 3 3 8

54 44 33 31

17 21 2 9 39

4 8 6 4 7 0 4 4 6 545

TÉCNICAS MODERNAS DEL SISMOGRAFO

T A B L A N o . 2

DISTRIBUCIÓN MUNDIAL DE BRIGADAS SISMOLÓGICAS E S T A D O

Texas Louisiana Mississippi • • Wyoming Nuevo México Montana Colorado Dakota del Norte Nebraska California Utah Oklahoma Varios

T O T A L

Se podrá notar a simple vista que la actividad sismológica en Texas y Louisiana ha sido bastante uniforme, mientras que en Mississippi y Oklahoma muestra una marcada disminución. Esta uniformidad y disminución deben compararse con los aumentos registrados en el Estado de Nuevo México (de 17 a 41 años-brigada), en el Estado de Colorado (de 6 a 2 5 ) , en Nebraska (de 1 a 14) y en Dakota del Norte (de 2 a 10 años-brigada'. Del contenido de la Fig, 2 puede concluirse que las actividades sismológicas en los Estadoá mejor conocidos, como los de Mississippi y Oklahoma, Texas y Louisiana, o bien están disminuyendo o se encuentran estáticas, mientras que en las áreas nuevas, vírgenes o menos exploradas van en escala ascendente. La tabla No. 1 , que tiene alcance internacional, igualmente muestra en las áreas mejor conocidas o que se consideran más viejas desde el punto de vista exploratorio con la sismología, una actividad relativamente estable, mientras que las áreas vírgenes o menos conocidas, como es el caso de la República Mexicana, Canadá Europa y Africa, se han vuelto extremadamente activas en esta línea de exploración.

Las gerencias, o direcciones de exploración de la industria petrolera,

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para hacer frente a la necesidad de aumentar las reservas petroleras, parecen estar usando el sismógrafo para ampliar sus esfuerzos en cuencas sedimentarias vírgenes, así como para examinar más detenidamente o con mayor detalle aquellas áreas ya conocidas. La industria sismográfica, a cambio de esto, tiene el problema de mejorar continuamente su; técnica en las áreas más antiguas y, al mismo tiempo, hacer frente al reto que presentan áreas más difíciles y más nuevas o menos conocidas.

Este trabajo tiene por objeto el estudiar los múltiples mejoramientos de los instrumentos, técnicas de campo y técnicas interpretativas que han hecho posible que el geofísico moderno se encuentre y venza las demandas de la industria petrolera siempre en aumento.

T E N D E N C I A S E X P L O R A T O R I A S E N Á R E A S Y A C O N O C I D A S

El geólogos que trabaja en las cuencas sedimentarias conocidas más ampliamente encuentra en su trabajo nuevos y múltiples alicientes a su esfuerzo para encontrar nuevos depósitos petrolíferos. Posiblemente la mejor recompensa a sus esfuerzos para encontrar producción ha sido el descubrir producción en arrecifes, tales como los del Condado de Scurry, al este de Texas. Como resultado de este hallazgo, se incrementó la campaña sísmica y de geología de subsuelo en .todas las áreas del sur y oeste donde se presupone existen condiciones favorables para el desarrollo de arrecifes.

Otra tendencia ha sido la búsqueda de estructuras de gran extensión lateral, aunque sea de escaso relieve topográfico en el subsuelo, como la estructura arenosa Sprayderry, al oeste de Texas.

El estudio de las relaciones entre movimientos afallantes y la acumu-' laciór> de petróleo ha orientado los trabajos a continuar el estudió intenso de las trampas cerradas por afallamientos en toda la zona de la costa del Golfo de México, dentro de los Estados Unidos.

L A E X T E N S I Ó N D E L A E X P L O R A C I Ó N A N U E V A S A R É A S T R A E C O N S I G O N U E V O S P R O B L E M A S

La tabla No. 1 demuestra que ha habido un gran aumento èri fa actividad sismológica fuera de los Estados Unidos. Especialmente én Canadá, México, Europa y Africa, donde el número de años-brigada se ha

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aumentado en más de tres veces en escasos cuatro años. Esta expansión ha traído consigo nuevos problemas de equipo y técnica, debido a las enormes variantes que existen por las condiciones superficiales y del subsuelo.

Un ejemplo de la habilidad del geofísico para hacerse cargo y resolver estos problemas es el que muestran las operaciones que hoy se efectúan en Canadá, en la parte norte de la Provincia de Alberta, y aún en los territorios del noroeste. Hace algunos años apenas, era posible solamente trabajar durante los meses de invierno y aún este trabajo era poco eficiente y muy costoso. Con el desarrollo del vehículo llamado "Weasel" las brigadas pueden trabajar todos los meses del año y el costo por perfil ha mejorado a grado tal que la operación en conjunto es ahora económicamente factible.

R E C I E N T E S MEJORAS E N I N S T R U M E N T O S SÍSMICOS DE C A M P O

Portabiíidad y eficiencia.

En años anteriores la mayor parte de los prospectos sísmicos eran accesibles a camiones o por medio de camiones^ de manera que casi no había necesidad de preocuparse por el peso y el volumen del equipo sísmico. Esta condición ha dejado de existir, y el equipo sísmico moderno es diseñado en forma que ahora es posible usarlo en un área que pueda atravesar el hombre, el animal, los peces o aún los pájaros, si se incluye el magnómetro aéreo.

Como un ejemplo de la versatilidad de estos equipos, pásese revista al trabajo que está haciendo la Geophysical Service Incorporated a la fecha. En los Estados Unidos el ejemplo más importantes de cómo vencer las más severas condiciones de campo es, posiblemente, el trabajo que se está llevando a cabo en los pantanos de la parte sur de Louisiana. En esa área todo el equipo sísmico y los instrumento sestán diseñados en forma que son completamente portátiles, aún para un pequeño grupo de hombres. Los pozos de tiro son perforados con dicho equipo a profundidades mayores de 60 metros.

Para la parte norte de Alberta, Canadá, en las regiones llamadas Muskeg que consisten de terreno sumamente falso y lodoso, se ha diseñado un equipo similar que es también completamente portátil. El trabajo de esta área continúa extendiéndose a tal grado que en este verano.

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la G.S.I. tendrá cinco brigadas trabajando en puntos adyacentes a los territorios del noroeste. Es ciertamente notable que las operaciones sismológicas puedan efectuarse bajo condiciones climatológicas y topográficas tan adversas y en áreas tan lejanas.

Los muchos problemas con que han tenido que enfrentarse los ingenieros que diseñan el equipo sismográfico para vencer el reto que las operaciones de campo en todo el mundo les han lanzado, han sido ya discutidas e ilustradas por el Sr. Hagarty, en ponencia presentada en agosto de 1952(^'. En ella se da especial énfasis a los nuevos tipos de equipo en instrumentos que se han diseñado para dar mayor alcance y mayor calidad al trabajo sismográfico.

G R A D O D E SENSIBILIDAD Y D I N A M I C A

Durante los años recientes ha sido la tendencia en muchas áreas el buscar producción a mayor profundidad, de suerte que el geólogo ahora requiere planos sismológicos de horizontes mucho más profundos que los que se pudieron haber obtenido en los años anteriores. Esta tendencia requiere instrumentos que tengan mayor sensibilidad general y mejor relación señal-ruido. En algunas áreas el aumento en la profundidad de penetración puede obtenerse tirando mayor carga de dinamita,- pero en muchas áreas existe un límite al tamaño de la carga empleada, y con frecuencia la calidad del registro sufre cuando las cargas pasan de cierto límite máximo.

La señal sísmica débil de los reflejos profundos y las señales fuertes provenientes de horizontes someros causada por el tamaño de la carga de dinamita empleada, han hecho necesario diseñar un instrumento sismológico que controle un grado más amplio de potencia en la señal. Las mejoras en la sensibilidad y rango dinámico del equipo sismológico para controlar estos requisitos son verdaderamente asombrosos.

El mayor movimiento terrestre reportado en un registro sismológico sin distorsión ha aumentado en 10 tantos y al mismo tiempo el mínimo de movimiento terrestre ha disminuido en 30 tantos, de tal modo que el rango dinámico del equipo es ahora suficiente para registrar en un solo

•(1) P, £. Haggeríy, "El Diseño del Equipo Sismográfico para hacer frente a las Operaciones en todo el Mundo": presentado en una Conferencia de Exploración Sismica. Petróleos Mexicanos y Geophysical S'eri^ice Incorporated, en la ciudad de México, en agosto de 1952.



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registro sismológico movimientos terrestres variantes sobre el rango de magnitudes de 500,000 a 1. Para conseguir esto, el amplificador opera sobre un rango de .3 millonésimas de Volt a 15 centésimas de Volt.

F I L T R O S

La parte que el filtro eléctrico juega en el registro sismológico ha sido reconocida desde hace mucho tiempo. Recientemente, sin embargo, las características de la red de filtros eléctricos han sido estudiadas en laboratorios geofísicos con mayor detalle debido a que hoy se cuenta con materiales y refacciones para equipos modernos que fueron descubiertos durante la última guerra. Algunas brigadas experimentales, usando la cinta magnética para registrar recientemente descubierta, se han lanzado al campo a observar registros sismológicos que se obtienen generalmente sin filtros bajo condiciones variables. Estos registros en cinta magnética se pasan nuevamente en los laboratorios, de suerte que los efectos de varias redes de filtros experimentales pueden estudiarse al actuar sobre estos registros sismológicos obtenidos sin filtraciones en el campo. Este trabajo añadió enorme cúmulo de información con respecto al carácter de la energía sísmica, y el resultado directo ha sido quq se han podido diseñar bastantes redes de filtros especiales.

La importancia de poder usar el tipo de red filtrante que más se acomode al área en que se tira, ha sido reconocida por la G.S.I. y los amplificadores han sido provistos con conexiones especiales que permitan el intercambio de redes de filtros. Para obtener éste, bastan unos cuantos minutos para que el nuevo juego de filtros quede instalado y listo para trabajar, no obstante ser totalmente distinto que el usado anteriormente.

S I S M O M E T R O S

Las mejoras en los sismómetros los han hecho mucho más fuertes, más pequeños y más livianos. En la mayoría de los casos, ha resultado en una reducción considerable en el voltaje efectivo de salida (output), que en parte ha sido compensado usando mejor número de sismómetros. La aplicación de estos nuevos pequeños "jarros" en arreglos múltiples se discutirá más adelante.

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M E J O R A S E N L A T E C N I C A S I S M I C A D E C A M P O

Los adelantos recientes en la técnica de campo han mejorado los resultados sismológicos, de suerte que muchas áreas que antes se tenían por imposibles pueden ahora explorarse satisfacoriamente. Lina lista de los adelantos más significativos incluiría el de la posición relativa entre los puntos de tiro y los detectores (offset spreads), los sismómetros de tiro miiltiples, los tiros en el aire, y los tiros de refracción. El geofísico debe estar familiarizado con todas estas nuevas técnicas y reconocer todas las funciones que requiere la aplicación de las mismas.

El espacio con que contamos no permite una discusión completa de todas y cada una de estas mejoras, pero sería un error el no mencionar por lo menos uno de los aspectos más importantes de cada una de estas nuevas técnicas. "Jiros des[}la~ndos.

La técnica de tiros desplazados se desarrolló originalmente para el uso en pantanos de la parte sur de Louisiana, en donde fuertes ondas superficiales de baja frecuencia se registran continuamente. En esta área existe una capa gruesa de baja velocidad cerca de la superficie que en ocasiones mide hasta 2 5 0 metros de espesor.

La velocidad vertical de este material varía desde 2 0 0 m hasta 1 , 5 0 0 m por segundo. Las ondas de baja frecuencia, que llegan muy fuertes al aparato registrador obscurecen completamente los reflejos obtenidos en los arreglos normales de sismómetros. Estos reflejos tienen una frecuencia no muy diferente de la de las ondas superficiales, de tal suerte que los filtros pueden usarse sólo en muy contados casos.

Trabajos experimentales han demostrado el hecho que el cuerpo principal de estas ondas superficiales tenía una velocidad aproximada de 3 7 5 m por segundo. Si los sismómetros fuesen colocados a los 3 7 5 m como mínimo, del punto de tiro, pasaría un segundo entre el tiro y la llegada de la fuerte energía deí frente de esta onda de baja frecuencia. U n reflejo que tuviese un tiempo de registro de la índole de 0 . 8 segundos, llegaría antes que el tren de ondas de baja frecuencia, mientras que un reflejo que llegara al aparato por un tiempo de 1 .2 segundos sería obscurecido completamente. Si el sismómetro fuese colocado a 7 2 5 m del punto de tiro, el tren de ondas de baja frecuencia llegaría entonces después del segundo reflejo del subsuelo; es decir, después del de 1 . 2 segundos. En la parte




sur de Louisiana, los planos se obtienen generalmente de horizontes reflejantes de 3,500 a 4,500 m de profundidad. El tiempo de registro de los reflejos que provienen de estas profundidades es aproximadamente 3 y 3.5 segundos, respectivamente. En este caso, sería necesario escoger un arreglo de sismómetros en donde estos estuviesen a más de 1,200 metros distantes del punto de tiro.

El punto de tiro debe ser colocado a un kilómetro o más de un extremo de la línea de detectores, pero se ha demostrado que se logra un arreglo más satisfactorio con un desplamaziento del punto de tiro en una dirección normal a la línea de sismómetros (véase Fig. 3). Este tipo de tiros, conocidos como tiros desplazados (offset shooting) fué inventado y perfeccionado por personal de la Compañía Geophysical Service Incorporated para usarse en la Louisiana del Sur,- pero ha sido utilizado en otras áreas donde existen problemas semejantes. Los arreglos de detectores .«e distinguen según su forma en el terreno. Así se les llama desplazamientos en forma "T", "L" y doble "L".

El valor del sistema de tiros desplazados yace en el hecho de que pueden obtenerse excelentes registros en áreas en que de otra manera los registros no tendrían valor alguno por su mala calidad. También es de utilidad en la determinación del tiempo de viaje vertical a través de las capas cerca de la superficie, esto es, las capas de baja velocidad. Para el obieto se utilizan los primeros quiebres de tiempo en estos registros largos desplazados para poder calcular el tiempo que toma la onda en desplazarse a través de las capas de baja velocidad. Es de sumo interés notar que la penetración obtenida con arreglos de tiro de arreglos convencionales sin desplazamiento es muy somera y de hecho inadecuada. El arreglo de tiros desplazados es único, no sólo por la mejoría que resulta en los registro^ obtenidos, sino porque es muy útil para determinar el tiempo en las capas de intemperismo (weathering time).

Sismómetros múítiples.—Una de las técnicas modernas más interesantes que se ha estado aplicando para áreas en las cuales es difícil obtener mejoría en los registros, es el uso de los sismómetros múltiples.. Este método consiste en el uso de cuatro, nueve o treinta y seis sismómetros conectados en un arreglo de series paralelas. Cada traza usa este arreglo de suerte que si se registran en 16 trazas, el número total de sismómetros usados varía de 64 a 576. Un arreglo común consiste de nueve sismóme-tros por traza con separación de los sismómetros o intervalo entre sí de

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4.5 metros. Se colocan en filas y columnas con arreglo circular o, más generalmente en la línea recta. El arreglo especial que se deba escoger depende de las condiciones locales.

Si el perfil se está tirando en terreno uniforme, relativamente abierto, de suerte que se puedan plantar los sismómetros en condiciones similares, puede usarse el arreglo circular o cuadrado. Cuando el perfil corre a lo largo de una vereda o camino hecho rápidamente con el bulldozer, como ocurre frecuentemente en el Norte de Canadá, las condiciones para' "plantar" los sismómetros son más uniformes a lo largo del camino y entonces el grupo de sismómetros se coloca en línea.

En el oeste de Texas se ha tirado un considerable número de prospectos con treinta y seis sismómetros por traza. U n arreglo común es usar seis en el círculo interior, doce en el que le sigue concéntricamente y dieciséis en el círculo exterior. Huelga decir que aun con los sismómetros pequeños quq están en uso hoy en día, el costo y el tiempo que consume tal operación son realmente de tomarse en consideración; pero frecuentemente ocurre que tal arreglo resulta en una mejoría notable que justifica el costo adicional en lai exploración.

U n ejemplo de las mejorías que pueden obtenerse en los registros por el uso de nueve sismómetros según los emplea la G.S.I. en una área difícil del norte de Canadá se muestra en la Fig. 4. En este ejemplo, el área se trabajó con éxito usando nueve sismómetros por traza donde anteriormente los tiros habían resultado nulos o poco satisfactorios.

La G.S.I. ha usado múltiples sismómetros con ventaja, en áreas ampliamente separadas como son: el norte de Canadá, los Estados de Montana, Nevada, California y oeste de Texas de los Estados Unidos de Norteamérica, y el Brasil. En cada caso se llevaron a cabo experimentos cuidadosamente preparados, para determinar el tipo de energía perturbante presente. Dichos experimentos mostraron la naturaleza de la mejoría que podría esperarse, así como el número y arreglo de los sismómetros a emplear para resolver el problema.

La importancia de ejecutar estos experimentos antes de adoptar un arreglo de sismómetros múltiples, debe tomarse muy en serio. En varios casos se usaron los sismómetros múltiples sin previa experimentación y las mejorías obtenidas fueron prácticamente nulas. Posteriormepte, algunos experimentos demostraron el por qué la mejoría obtenida originalmente era prácticamente nula y subsecuentemente se encontró y aplicó un



arreglo de sismómetros múltiples más adecuado, con resultados favorables. Pozos múltiples de tiro.

La alternativa lógica para el uso de detectores múltiples es el uso de pozos múltiples de tiro. Amplios experimentos se llevan a cabo en muchas áreas para demostrar que un cierto arreglo de pozos de tiro resulta en una mejoría en los registros, según se presenten las áreas de tiro bajo ciertas condiciones :

í°—En área en que los registros son buenos, pero que para ellos se requieren pozos profundos, un cierto número de pozo de tiro someros puede dar resultados comparables a los anteriores. Este método se usa algunas veces cuando el tiempo empleado para perforar profundo o el costo de estos pozos los hace prohibitivos.

2°.—En áreas en que se Usan pozos someros y en la cual la calidad de los registros es pobre, el uso de un cierto número de pozos someros puede mejorar los resultados obtenidos. Este método se usa algunas veces para distribuir la carga de dinamita evitando en tal forma los daños que una sola carga grande podría ocasionar.

3i.—En ciertas áreas en que se necesitan pozos de tiro de profundidad media, pero en las cuales es menester emplear cargas grandes de dinamita para obtener reflejos de horizontes profundos, se ha encontrado que las ondas de la superficie y otras perturbaciones aumentan con el tamaño de la carga mucho rrtás rápidamente que la energía reflejada de la profundidad. En aquellos lugares en que tales condiciones existen, el colocar varias cargas en distintos hoyos puede mejorar la relación señal-ruido.

4".—En áreas de registros pobres o malos, un número grande de pozos de tiro puede resultar algunas veces en la obtención de registros útiles. En el oeste de Texas, por ejemplo, el arreglo de 36 pozos con cargas de dinamita doi 5 a 10 Ibs. en cada uno se ha adoptado, obteniéndose generalmente buenos resultados. En esta área los pozos están a 18 metros el uno del otro y el arreglo es de 108 metros de extremai a extremo. Las cargas totales varían de 85 a 170 kgs. de dinamita, (véase la Fig. No. 5).

En algunos casos se han usado sismómetros múltiples además de los pozos de tiro múltiples. Se cree que esta nueva técnica es una buen ejemplo de lo que el geofísico puede hacer o inventar para vencer dificultades que aparentemente son inconquistables. Hace algunos años hubiese sido imposible "plantar" y tener en buen estado un gran número de sismó-

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metros. Esto ha dejado de ser un problema porque los sismómetros se han hecho hoy en día bastante pequeños; el "pico" en el extremo que se en-tierra facilita su colocación y además son excepcionalmente fuertes para aguantar el mal trato. La perforación de gran número de pozos de tiro someros en años pasados necesitaba bastante tiempo y era un proceso costoso. Con las máquinas perforadoras modernas que usan aire comprimido en vez de líquido, o que usan el excavador en espiral en vez de una herramienta ordinaria para perforar, los pozos pueden perforarse muchísimo más aprisa y a menor costo. Tiros en el aire. (^!Aiéiodo de Poulter').

Hace algunos años, un método que se ha dado en llamar el método Poulter, fué inventado por el doctor del mismo nombre, quien trabajó en este proyecto con el Instituto de Investigaciones Inventivas y con el Instituto de Investigaciones de la Universidad de Stanford. Este método consiste en colocar 7 ó 13 cargas sobre unos polines, aproximadamente de 2.10 metros sobre la superficie del terreno y hacer detonar estas cargas simultáneamente. Como estos tiros se disparan en el aire generan una fuerte onda de sonido cuyo efecto se elimina con el uso de un arreglo de sismómetros desplazados similar al que la G.S.I. ha usado en el Sur de Louisiana.

El método Poulter o de tiros en el aire, se ha usado con variables grados del éxito en muchas áreas que se extiende desde el Antartico hasta el Artico. En algunos casos, la mejoría se ha conseguido principalmente debido al hecho de que el punto de tiro estaba desplazado. En otros casos la mejoría obtenida se debió a las cargas múltiples. Se han efectuado comparaciones entre tirar en el pozo o tirar en el aire y entre tiros en el pozo con distintos arreglos y tiros en el aire con los mismos arreglos y parece ser aparentemente que la energía de refracción de los tiros en el aire tiende a ser mucho más débil de suerte que hay menor interferencia con la energía reflejada. Existe evidencia también de que las características de los registros son más consistentes. Por otra parte, la principal desventaja de tirar con el método Poulter, yace precisamente en que el tiro se ejecuta en el aire^i'. Esto se ha evitado recientemente colocando los tiros en un arreglo de pozos someros, y en la mayor parte de las áreas

( 1 ) Ya que en rruichos casos las ondas de sonido que se transmiten por el aire se registran al mismo tiempo que las ondas reflejadas.



se han obtenido resultados bastante similares con uno y otro método. El método de pozos múltiples de tiro ha logrado substituir al método de tiros en el aire y método Poulter, en gran parte de los lugares que antes se usaba éste.

NUEVAS APLICACIONES DE VIEJOS MÉTODOS

T I R O DE REFRACCIÓN

Durante la guerra se diseñó un método para explorar en áreas difíciles que se denominó "correlación de refracciones". Este nuevo método se usó primeramente en el área del Edwards Plateau del oeste de Texas, que es una gran área cubierta por la caliza Edwards. Este método, aunque muy costoso, se usó en gran escala con un mínimo de experimentos previos. El resultado inevitable fué el haber reportado una serie de estructuras sismológicas falsas o que de hecho no existían, y la campaña que siguió a este intenso y costoso programa de refracción para perforarlas fué de lo más desoladora. Es muy poco el trabajo de refracción que se está efectuando a la fecha en la región de Edwards Plateau.

Recientemente el método de tirar con refracción se ha revivido en forma más convencional. La G.S.I. ha terminado extensas exploraciones con el método de refracción en áreas sumamente complicadas del Valle Imperial del Estado de California, E.U.A.; inmediatamente al N de Mexi-cali, en el extremo N del Golfo de California. Otro prospecto interesante tirado con refracción, fué terminado en una área relativamente virgen, en la parte N del Estado de Nevada, de E.U.A.

Amplios trabajos de refracción se llevaron a cabo recientemente en la Península de Florida. En esta área, el trabajo de refracción se ve complicado debido a que existe una sección calcárea predominante, de suerte quel la teoría convencional de refracción tiene que aplicarse en una forma muy especial. Los datos de refracción, debido a las mejorías recientemente conseguidas en la sensibilidad a frecuencias bajas y en la relación señal-ruido, son muy buenos, y los horizontes a profundidades de 3,3 50 m pueden y están siendo registrados con éxito. Los tiros de refracción de esta interesante área se están llevando a cabo por dos brigadas, el trabajo de las cuales está diseñado para formar parte de un programa de investigación que aumentará los conocimientos concernientes a los caminos de viaje seguidos por energía refractada. Este estudio ha sido uno de los más

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interesantes que la G.S.l . ha comenzado, tanto en su laboratorio como por su personal sismològico, y se espera que ciertas mejorías adicionales están por venir derivadas de este trabajo.

Los tiros de refracción para reconocimiento se están usando extensamente en explorar las pocas cuencas sedimentarias vírgenes que quedan en el mundo. U n programa de importancia de esta índole se está l levando a cabo para el Concelho Nacional D o Petróleo en el inmenso Valle del Amazonas . Los resultados de este trabajo son dados a conocer anualmente en unos volúmenes que se llaman " O Relatorio" publicados por el Gobierno del Brasil y que están al alcance del público.

T É C N I C A S M E J O R A D A S D E I N T E R P R E T A C I Ó N P A R A L A S

D E M A N D A S D E L A I N D U S T R I A P E T R O L E R A

El señor E. J . Stulken ha cubierto el tema de los distintos procedimientos de cálculos para su aplicación en áreas difíciles. Muestra ejemplos de muchos problemas con los que el s ismólogo se encuentra ocasionalmente y ha demostrado así mismo la importancia de contar con hombres especialmente preparados para reconocer estos problemas y aplicar una solución apropiada<^). El geofísico deberá contar con datos adicionales suplementarios para satisfacer los requisitos de un problema moderno de exploración y puede añadirse al trabajo del Sr. Stulken una discusión con algunoá ejemplos de datos que son de suma utilidad al calculista.

Posiblemente del estudio de las correcciones de t iempo cerca de la superficie ha resultado una de las más importantes mejorías en la exactitud del trabajo sismológico.

U n a interesante forma de plantear el problema de determinar el espesor de la zona de intemperismo y el t iempo de viaje a través de la sección de baja velocidad, es el usar una serie de sismómetros que se pueden bajar o introducir al pozo de tiro por medio de un cable. Este método se ilustra con la Fig. N o . 6 . U n cable con ocho pequeños s ismómetros, construido especialmente para que dichos sismómetros estén dentro del cable, se hace descender en el p o z o de tiro y se explota una pequeña cargan el pozo " A " a más o menos 1 0 0 mts. de distancia y en el pozo "B"

( 1 ) E. J. Sulkert "Procedimientos de Cálculo en Áreas DifíaUes" presentado en la Conferencia de Exploración Sísmica, Petróleos Mexicanos. — G.S.I. en la ciudad dé México. — Agosto de 1952.

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que está localizado cerca del pozo de tiro. El registro obtenido del pozo B muestra que los primeros "tiempos de llegada" recibidos en cada uno de los sismómetros, y el cambio del ángulo dej la línea punteada que une estos primeros quiebres en las trazas indica la frontera entre las capas de alta y baja velocidad. Esta frontera entre las zonas de distintas velocidades se muestra en el registro del pozo A por medio de un cambio más pronunciado del ángulo de la línea que une los primeros quiebres en las trazas y por el cambio en la polaridad de los primeros quiebres.

Estos mismos datos pueden obtenerse colocando sismómetros en los pozos "A" y "B" y tirando pequeñas cargas en distintas profundidades en el pozo de tiro, pero este proceso ocupa tiempo muy considerable.

En una área difícil del Estado de Georgia se aplica este método de manera muy especial. Al tirador se le entrega un juego de instrumentos registradores de ocho trazas y un cable que contiene ocho pequeños sismómetros. El tirador acompaña a la unidad perforadora, y tan pronto como el pozo de tiro se ha perforado, toma registros de pozos de tiro someros A y B. El tirador determina la profundidad del contacto entre las capas de alta y baja velocidad, basándose en los dos registros así obtenidos. Entonces carga el pozo colocando la dinamita inmediatamente debajo de la( zona de contacto entre las dos velocidades, y le dice al perforador hasta qué profundidad deberá perforar los pozos de tiro adyacentes. El tirador carga estos pozos cercanos a la profundidad correcta, y vuelve a reunirse con el equipo del perforador hasta el pozo de tiro siguiente. La brigada registradora opera sin tirador, pues el ayudante del registrador es quien conecta las cargas. El único registro útil que se obtiene en esta área es el de aquella carga que está correctamente colocada en la forma descrita, de suerte que esta técnica tan simple es de suma importancia para que la exploración tenga éxito.

Por muchos años, el sismólogo se ha contentado con dar mayor énfasis al hecho de escoger e interpretar los reflejos. El uso de los primeros quiebres en las trazas para determinar la corrección por intemperismo se ejecutaba en forma rutinaria. Cualquier quiebre inusitado o raro pasaba casi inadvertido. Para poder satisfacer las demandas del geólogo en lo que se refiere a más y mayor exactitud para poder mapear estructuras cada vez más pequeñas, el sismólogo ha acumulado en la actualidad una gran cantidad de información respecto a las zonas de baja velocidad cercanas a la superficie, y al hacerlo, ha descubierto una cierta correlación entre

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los primeros quiebres inusitados o raros y las condiciones anormales cerca de la superficie, lo cual le permite interpretar con mayor exactitud.

La figura número 7 muestra los primeros quiebres obtenidos de arreglos de reflexión ordinarios en una área en donde los mapas sismológicos previamente dibujados por un sismólogo inexperto no fueron comprobados subsecuentemente por pozos secos de exploración. En el trabajo original, los cálculos de intemperismo se hicieron usando los primeros quiebres en las trazas cortas, y el significado de los primeros quiebres inusitados o raros no se reconoció. En un trabajo exploratorio posterior de esta misma área, se descubrió que una capa de material que tenía la relativamente baja velocidad de 900 metros por segundo, hasta 60 metros de espesor, se presentaba inmediatamente debajo de la zona sub-intemperizada normal. Los primeros quiebres inusitados o raros coincidían exactamente con el área donde se encontró el material de baja velocidad. Los planos sismológicos corregidos mostraron ser los correctos por medio de perforaciones subsecuentes.

El significado de los registros sísmicos poco comunes no puede determinarse sin la ayuda de una considerable información de subsuelo. Posiblemente, un ejemplo clásico de todos los tiempos será el descubrimiento de la relación entre los arreglos anormales de los reflejos y los arrecifes en el subsuelo. Por muchos años, el sismólogo ha notado unos patrones de energía en el registro sísmico obtenido en algunas porciones del oeste de Texas. En algunos casos se indicaron en los planos como simplemente zonas de "echados raros". En otros, los planos del subsuelo se hicieron con estos datos erráticos y aún en ocasiones estas zonas de "echados raros" fueron simplemente ignoradas. Recientemente, el descubrimiento de los arrecifes en la cuenca pérmicaí del oeste de Texas d i o origen ai que se les diera importancia a estas zonas de echados raros. La figura número 8 muestra posiblemente un ejemplo típico de echados anómalos debidos a una masa arrecifal, ya que dicha figura es reproducción de un registro obtenido en el flanco oriental del mundialmente famoso arrecife Leduc en Alberta, Canadá.

Hoy en día el sismólogo está alerta para justipreciar tales reflejos anómalos o raros y en muchos casos, con la ayuda del geólogo, es posible interpretar el significado de arreglos o patrones de energía poco usuales.



DESARROLLOS EN EL LABORATORIO

LOS laboratorios geofísicos han marcado el paso a los requisitos que de ellos demandan los programas de exploración y así han desarrollado herramientas suplementarias nuevas y útiles. Se ha encontrado un nuevo método para registrar pozos midiendo la velocidad sísmica como función de profundidad en los laboratorios de la Shell Oil Co. en Houston, Тех. Este método ha sido descrito en el magazine Geophysics de Julio de 1952< ). En la misma publicación se ha descrito un instrumento desarrollado por la Magnolia Petroleum Co.<-'. Estos registradores de velocidad registran la velocidad del material en una sección delgada del pozo, de suerte que se obtiene un registro similar al registro eléctrico Schlumberger. Aunque estos instrumentos han sido desarrollados recientemente, se ha demostrado ya su valor para el sismólogo y se han hecho algunos comentarios extra-oficialmente, que indican que el costo de los experimentos para desarrollar este nuevo sistema de pozos ha sido recuperado por medio de barriles de petróleo.

Otro instrumento complementario de suma utilidad, que actualmente se encuentra en proceso de desarrollo, es uh voltímetro logarítmico para usos sismológicos. Este instrumento consiste de un voltímetro calibrado que registra instantáneamente la salida de voltaje del sismómetro en el registro sísmico. Dicho instrumento tendrá multitud de usos; por ejemplo, se cree que ocurre una pérdida de energía cuando la energía reflejada pasa a través de un plano de falla. Las medidas de la energía que se recuperan en la superficie por medio de los reflejos en localizaciones en un lado y otro de un plano de falla pueden demostrar la pérdida de energía y por lo tanto ayudar a detectar dicha falla.

En muchas áreas los reflejos múltiples tienden a constituirse en un problema, y es difícil discriminar entre los reflejos múltiples y los reflejos verdaderos. La energía sísmica que vuelve a la superficie sería diferente debido al incremento por reflejos múltiples, y se cree que las medidas con el voltímetro para evaluar la energía sísmica serían de suma utilidad.

(1) C. B. Vogel. "A Seismic Velocity Logging Method". Geophysics, Vol. XVII No. 3, pp. 586-597

(2) G. C. Sommers and R. A. Eroding, "Continuous Velocity Logging, Ibid. pp. 598-614.


K . E . B U R G

En aquellas áreas en que se presentan ondas fuertes superficiales existe generalmente un máximo de relación entre el tamaño de la carga, la profundidad del pozo y el número de cargas, etc., y en años pasados la mejor combinación se obtenía por métodos empíricos. Con este voltímetro sísmico registrando cuantitativamente la energía, pueden hacerse observaciones directas y obtenerse las mejores condiciones en forma mucho más directa.

C O N C L U S I O N E S

Por último y para concluir, el autor desea expresar su firme creencia de que el geofísico con la íntima cooperación del geólogo, será capaz de hacer frente a los requisitos de un programa de exploración universal cada vez más amplio.

442 BOLETÍN DE " LA A s O C r A C i Q N

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K . E . B U R G

En aquellas áreas en que se presentan ondas fuertes superficiales existe generalmente un máximo de relación entre el tamaño de la caiga, la profundidad del pozo y el número de cargas, etc., y en años pasados la mejor combinación se obtenía por métodos empíricos. Con este voltímetro sísmico registrando cuantitativamente la energía, pueden hacerse observaciones directas y obtenerse las mejores condiciones en forma mucho más directa.

C O N C L U S I O N E S

Por último y para concluir, el autor desea expresar su firme creencia de que el geofísico con la íntima cooperación del geólogo, será capaz de hacer frente a los requisitos de un programa de exploración universal cada vez más amplio.

442 BOLETÍN DE ' LA ASOCIACIÓN

4750 ' " L " OFFSET

30 POUNDS - 1 10 FT.

A

4000 ' " L " OFFSET

10 POUNDS - 7 2 FT

B

2000' " L " OFFSET

50 POUNDS -120 FT.

c 100' OFFSET

iO POUNDS - 9 1 FT

D

M E J O R A M I E N T O D E L O S S I S M O G R A M A S M E D I A N T E E L E M P L E O D E T I R O S EN "L"

F I G . 3

L J Ü <

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M E J O R Í A D E L O S R E F L E J O S C O M O R E S U L T A D O

D E L U S O DE D E T E C T O R E S M Ú L T I P L E S

FIG. 4

E S Q U E M A DE PO.ZOS P A R A TIROS MULTIPLES F I G . 5

P O Z O A P O Z O B

P O Z O DE "IRO

PRIMERAS ENTRADAS

D E L P O Z O B

V

SISMÓMETROS EN EL CABLE

PRIMERAS ENTRADAS

D E L P O Z O A

T

I

/

DETERMINACIÓN EXACTA DE LA PROFUNDIDAD DE INTEMPERISMO

OBTENIDA CON EL USO DE TIROS MULTIPLES AUXILIARES FIG. 5

P R I M E R O S Q U I E B R E S P E C U L I A R E S

I N D I C A T I V O S D E Z O N A S D E V E L O C I D A D I N T E R M E D I A

FIG. 7

R E G I S T R O Q U E M U E S T R A L O S E F E C T O S D E L A R R E C I F E

FIG. 8

Documents

REVISIÓN A LAS TÉCNICAS MODERNAS DEL SISMOGRAFO (*) · ploración de las compañías petroleras debe estar preparada para ajustar ... pues tal parece que en casi todas las cuencas