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SISMICA DE REFRACCION

Rodolfo Ayala Sánchez Ph.D.

RAYOS

RAYOS EN MEDIOS HETEROGENEOS

ONDAS ELASTICAS

EQUIPOS DE GRABACION

GRABACION DIGITAL 001101 001101 0 111101 0 101101 0 0 100101 0 ……. ……..

Proceso de Digitalización

Señal Continua

Digitalización

Señal Reconstruida

Cuando se digitaliza, una señal 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 magnéticos, la información relacionada con datos sísmicos.

SISMICA DE REFRACCIÓN- CONCEPTOS BÁSICOS A RETENER

• Refracción total. Ángulo crítico. Onda de MINTROP. Distancia crítica. • 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. • Métodos de interpretación en refracción. • Campaña de sísmica de refracción. Puntos a considerar.

SISMICA de refracción Tres métodos “clásicos” de interpretación: • Tiempos interceptados. Deduce las velocidades de las ondas en los terrenos y las profundidades de los refractores, de acuerdo con unos gráficos y fórmulas determinadas. Sencillo de aplicar e interpretar para estructuras sencillas. Es el que veremos. • Método de los tiempos de retraso (reciprocal methods). Una gran variedad de disposiciones de tiro y geófonos. Más complejo (depende de las disposiciones) de interpretar. Da más resolución en estructuras complejas. • Método de los frentes de ondas (ray tracing methods). Método iterativo basado en un primer modelo geológico y geofísico del terreno y una previsión de los registros, a comparar con las llegadas reales. A medida que el modelo del terreno es más complejo, también lo son las previsiones de registros, número de mediciones a realizar. •Pero hay más; el desarrollo de programas informáticos permite analizar llegadas, tratar miles de datos, filtrar, sumar, etc. Un ejemplo es la tomografía sísmica.

SISMICA de refracción Tiempos interceptados Estudia las primeras llegadas de las ondas sísmicas producidas en una refracción total. En geófonos próximos al punto de disparo las primeras llegadas son de las ondas superficiales. A partir de una determinada distancia, llamada distancia crítica, llegan las ondas refractadas. Necesita que se produzca una refracción total, por lo que la velocidad de propagación en el cuerpo inferior ha de ser mayor que en el superior (v2 > v1). Es una de las limitaciones del método. Por simple registro de los tiempos de llegada y de la distancia entre geófonos se puede llegar a saber la velocidad de transmisión de la onda sísmica en el cuerpo inferior.

SISMICA de refracción

Refracción total: Ángulo de refracción de 90º. sen i = V1/ V2 El ángulo “i” para el cual el ángulo de refracción es de 90º se denomina ángulo crítico. La onda sísmica refractada en este caso se desplaza por la superficie de contacto entre ambos medios, a la velocidad, V2, del segundo. (Onda de MINTROP).

SISMICA de refracción

Refracción total: Ángulo de refracción de 90º. sen r = 1 sen i = V1/ V2

SISMICA de refracción

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SISMICA de refracción

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SISMICA de refracción

SISMICA de refracción

Ángulo crítico de refracción. Distancia crítica

SISMICA - Refractor plano horizontal .

SISMICA - Refractor plano horizontal .

SISMICA - Refractor plano horizontal

Dromocrona Curva espacio tiempo, que representa en abscisas las distancias del punto de disparo al geófono, y en ordenadas el tiempo desde el disparo a la llegada de las primeras ondas. En el caso más simple, refractor único plano:

– Dos rectas, una que pasa por el origen (para las ondas directas), y otra para los recorridos refractados – Punto crítico, las ondas superficiales llegan al mismo tiempo que las refractadas (xc) – La inversa de la pendiente nos da la velocidad de las ondas sísmicas correspondientes, en las capas.

SISMICA - Refractor plano horizontal Tiempos de llegadas de las ondas

SISMICA - Refractor plano horizontal Curvas distancia / tiempo (dromocronas)

SISMICA - Refractor plano horizontal

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SISMICA - Refractor plano horizontal Recorrido de la onda: PBCC’ • PB = CC’ = h/cosi = h v1/(v12- v02)1/2, con velocidad v0 (sen i = v1/ v2) • BC, con velocidad v1 Tiempo de llegada: t=2PB/vo+BC/v1

SISMICA - Refractor plano horizontal

En el punto crítico, BC = 0, el tiempo de llegada tc es: 2 PB 2hv1 tc 

v0



v0 v12  v02

SISMICA - Refractor plano horizontal Deducción de la profundidad del refractor, h Recorrido de la onda: PBCC’ •PB = CC’ = h/cosi = h v1/(v12- v02)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 crítico, BC = 0, el tiempo de llegada tc es, donde la única incógnita es h:

2 PB 2hv1 tc   2 2 v0 v0 v1  v0

SISMICA - Refractor plano horizontal

En el caso general, si el refractor es horizontal, hay que sumar el recorrido, en la superficie de refracción, a una velocidad v1

SISMICA - Refractor plano horizontal

La fórmula general, siendo x la distancia del punto de “disparo” al geófono, es (página 471):

2h v  v x t  v1v0 v1 2 1

2 0

Donde la única incógnita es h. Por otra parte ecuación de una recta (x,t)

SISMICA - Refractor plano horizontal

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

2h v12  v02 tio  v1v0 Puede servir para calcular la profundidad “h”, del reflector

SISMICA Dos refractores planos horizontales

.

SISMICA - Refractores planos horizontales

Tiempos interceptados en el origen. Fórmula general (página 472):

n 1

v v

j 1

v j vn

ti ( n )  2 h j

2 n

2 j

Puede servir para calcular la profundidad h, de cada reflector

SISMICA Tres refractores planos horizontales

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SISMICA Refractor plano inclinado .

SISMICA. Refractores planos inclinados Se dan dos disparos, en los puntos de emisión 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 = (V12 – V02)1/2/V1

SISMICA. Refractores planos inclinados

La velocidad V1 o el ángulo a1 no pueden determinarse desde las curvas de tiempos de llegada. Puede saberse aproximadamente a partir de una estimación del ángulo a1: V1=2V1dV1a/(V1a+2V1d)cosa1

SISMICA Refractores planos inclinados

SISMICA DE REFRACCIÓN CAPAS IRREGULARES

SISMICA. Refractores planos inclinados – Otros métodos Método de los tiempos de retraso (reciprocal methods). Más de 20 métodos diferentes. Método simple, refractores planos: dos disparos en los extremos, y geófonos intermedios. Método generalizado, permite analizar reflectores no planos. Métodos de los frentes de onda (ray tracing methods).

SISMICA de refracción. Método de los tiempos de retraso. Ejemplo

SISMICA de refracción. Ejemplo dromocronas y perfil sísmico

SISMICA de refracción. Ejemplos casos especiales

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PROSPECCION POR REFRACCION A TRAVES DE UNA FALLA

SISMICA de refracción. Principios básicos interpretación Principios básicos de interpretación en refracción Son principios aplicados a la refracción, 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 refracción. Principio de reciprocidad

El tiempo de propagación de la onda sísmica de un punto A a otro B, es el mismo que el del punto B al punto A.

SISMICA de refracción. 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 gráfico; se obtienen prolongándose las dromocronas hasta el origen de tiempos.

SISMICA de refracción. Principio del paralelismo Suponiendo un refractor inclinado, con pendiente uniforme, si se dispara desde O y desde O1 las líneas OD y O1H, así como DE y HE’ son paralelas. Permite obtener dromocronas de puntos intermedios, sin necesidad de hacer un disparo .

SISMICA de refracción Reducción al Datum Se ha considerado una superficie del terreno horizontal, lo que no es normal, por lo que es necesario hacer una traslación a una superficie de referencia, normalmente horizontal.

SISMICA Ejemplo de interpretación

Ejemplo de interpretación de sísmica de refracción Perfil sísmico de refracción, los colores más fríos corresponden a mayores velocidades de propagación de las ondas elásticas

SISMICA – Realización de una campaña (No todos estos pasos son siempre necesarios) (Considerarla en conjunto con otros métodos)

DEFINICIÓN DEL PROGRAMA

•Recopilación de datos existentes. (geología, litología, sondeos mecánicos, etc.)

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

•Sismogramas sintéticos previos. •Diseño previo del programa. Parámetros. Perfiles. Solapes. •Equipos e instrumentación a utilizar. Calibraciones. •Disparo (s) previo (s). •Validación de las técnicas previstas. •Diseño definitivo del programa. Parámetros. Perfiles. Solapes.

SISMICA – Realización de una campaña Tratamiento y procesado de los datos “Del disparo se aprovecha todo”

A considerar, entre otros puntos: •Análisis directo desde el sismógrafo. •Software, adaptado al método e interactivo. •Simulaciones e iteraciones. •Sismogramas sintéticos momento de la campaña)

(previos,

o

en

cualquier

SISMICA – Realización de una campaña Trabajos finales •Síntesis de los resultados de la sísmica. •Transformación de los registros en profundidades. • Interpretación sísmica. •Correlación de la interpretación con otros métodos. (grupo interdisciplinar)

•Memoria final.

SISMICA DE REFRACCIÓN- CONCEPTOS BÁSICOS A RETENER

• Refracción total. Ángulo crítico. Onda de MINTROP. Distancia crítica. • 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. • Métodos de interpretación en refracción. • Campaña de sísmica de refracción. Puntos a considerar.

SISMICA

Ejemplo de registro sísmico