WO2018070857A1 - Método y sistema de detección y caracterización de ondas inducidas por el flujo de fluidos, los flujos de partículas atómicas, la propagación de fracturas y la activación de fallas geológicas - Google Patents

Método y sistema de detección y caracterización de ondas inducidas por el flujo de fluidos, los flujos de partículas atómicas, la propagación de fracturas y la activación de fallas geológicas Download PDF

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WO2018070857A1
WO2018070857A1 PCT/MX2017/050013 MX2017050013W WO2018070857A1 WO 2018070857 A1 WO2018070857 A1 WO 2018070857A1 MX 2017050013 W MX2017050013 W MX 2017050013W WO 2018070857 A1 WO2018070857 A1 WO 2018070857A1
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waves
seismic
information
wave
anisotropic
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PCT/MX2017/050013
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Inventor
Andrés PECH PÉREZ
Original Assignee
Pech Perez Andres
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting

Definitions

  • This invention is based on the area of modeling-processing of seismic, electromagnetic and ultrasonic waves; A method and system for detecting waves induced by fluid flow, atomic particle fluxes, fracture propagation and geological fault activation are presented.
  • the system and method include: acquisition, modeling-processing and interpretation of waves.
  • a seismic reflection is generated when a wave finds an interface; one part of the energy is reflected and another part is transmitted.
  • the reflectivity of an interface depends on the contrasts of densities and velocities.
  • the product velocity-density is called impedance.
  • impedance contrast When the impedance contrast is significant, reflections can occur.
  • a seismic section is constructed with the reflected waves that are recorded by the sensors. For each sensor, a record or trace is obtained. If the sensors are installed along a line; The traces can be displayed along a horizontal line that defines the position of the sensor. In this case, the vertical axis denotes the propagation time.
  • a seismic section resembles a road cut; in the seismic section, you can see the reflections associated with reflectors that have well-defined impedance contrasts.
  • the seismic data processing consists of a series of complex numerical operations. This process is designed to emphasize reflections, eliminate other waves, increase the signal / noise ratio and generate sections in depth.
  • the method is constituted by three main stages, see Figure 3: Acquisition, processing and interpretation; that can be considered the components of the scientific method; By its generality, this method can be applied to the study of seismic, ultrasonic and electromagnetic waves; as well as the study of the so-called coupled processes, which are presented, for example, when pores, fractures, minerals and fluids interact with seismic and electromagnetic waves giving rise to the seismic-electric phenomenon; in this case, seismic waves induce electromagnetic waves, and electromagnetic waves cause seismic waves. It should be noted that ultrasonic waves can also cause electromagnetic waves, and electromagnetic waves can induce ultrasonic waves.
  • the acquisition of information must be based on the modeling of the information that is intended to be acquired; this allows to optimize the acquisition geometries. S should consider in the design of the acquisition, the type of waves that we want to detect and study.
  • an earthquake contains: P waves, S waves and interface waves (OI); as illustrated Figure 1.
  • the P wave is the first wave detected;
  • the S wave is the secondary wave, which has a greater amplitude than the P wave;
  • the interface waves (OI) have a greater amplitude than the S wave, and a lower frequency.
  • United States Patent US 6,263,284 discloses methods for AVO type analysis in seismic data without stacking, for identify exploration prospects
  • a new method of identifying and displaying modes converted into seismic sections is provided.
  • its use is described to attenuate or eliminate multiples that are not corrected by conventional velocity analysis.
  • a method is described that provides the identification and visualization of only those seismic reflections considered coherent with the usual or expected AVO behavior.
  • the benefits of the adjustment measures such as the coefficient of determination, are illustrated to create a seismic visualization that is indicative of the degree to which each time window adjusts to a proposed AVO model.
  • a method for seismic exploration is described; it is considered the radiation of a wave field originated by a seismic source installed in a first coordinate.
  • a first receiving station is installed at a distance from the source along the first selected azimuth.
  • a first multicomponent receiver detects fast and slow waves, corresponding to the converted shear wave energy, which originates at the conversion point located in an interface located under an anisotropic or birefringent formation.
  • a second wave field is radiated from a source located in a second coordinate.
  • a second multicomponent receiver detects fast and slow waves, corresponding to the converted shear wave energy, which is reflected from the conversion point.
  • the first, second, third and fourth components of the signal are located in a 2x2 matrix.
  • a rotation operator of four elements is used, and it is minimized the energy of the resulting elements that are not located on the diagonal of the matrix; this is done to find the main polarization angle of the shear wave components.
  • the resulting information can be used to define the direction of a deviated well.
  • Another patent, US 2003/0167126 describes a method and apparatus for use in seismic surveying.
  • the method comprises the partition of a group of data corresponding to the converted shear wave resulting from a common event; these data are recorded considering a multi-azimuth and multi-offset geometry; S waves are slow and fast; at least one attribute is derived from at least one of the cut wave fields (separate fast and slow waves); and the derived attribute is analyzed.
  • the apparatus contains an information storage medium, which includes programs that allow the execution of the method.
  • the Mexican patent MX2014005103 discloses a system and method of processing seismic data obtained using a receiver, which is installed on the surface; and that is configured to measure vertical movement of the Earth;
  • the seismic information of a storage device is recovered.
  • the seismic data comprises PP data and shear mode data.
  • the PP data and the shear mode data are recorded by a surface installed receiver configured to measure vertical movement of the Earth.
  • the system and method include seismic information processing to extract the data from shear mode and generate an image with this data.
  • Broglie's theory has important implications in the stimulated emissions of photons.
  • the laser is based on stimulated photon emissions.
  • the method consists of three main stages: Acquisition, Processing and Interpretation.
  • the genuine characteristics of this method make it possible to overcome the disadvantages of other methodologies, thereby obtaining greater certainty in the processing and interpretation of the data acquired by the Acquisition systems currently used by the industry.
  • information is extracted from non-hyperbolic times.
  • the QUARTIC COEFFICIEN is used.
  • Figure 1 shows waves generated by an earthquake.
  • Figure 2 illustrates a model that contains two strata and a Time-Distance diagram (T-X).
  • Figure 3 shows the steps of the detection and characterization method.
  • Figure 4 illustrates a model containing two layers, where the PS and SP wave paths are shown.
  • Figure 5 shows the methodology of acquisition, processing and interpretation.
  • Figure 6 shows the components of the system that performs the acquisition, processing and storage of information.
  • the described modality provides a method that is constituted by three main stages, as shown in figure 3: Acquisition (100), Processing (200) and Interpretation (300); to be applied to the study of seismic, ultrasonic and electromagnetic waves; as well as the study of the so-called coupled processes, which are presented, for example, when pores, fractures, minerals and fluids interact with seismic and electromagnetic waves giving rise to the seismic-electric phenomenon; in this case, seismic waves induce electromagnetic waves, and electromagnetic waves cause seismic waves.
  • ultrasonic waves can also cause electromagnetic waves, and electromagnetic waves can induce ultrasonic waves.
  • Figure 2 shows a Model that contains two layers and a Time-Distance (TX) diagram.
  • TX Time-Distance
  • trajectories of reflected waves are presented (10, 20), trajectories of headwaves (30, 40) and trajectories of diffracted waves (50) are observed.
  • traces corresponding to the sensors denoted by the letters A and B are presented.
  • the source is F.
  • the acquisition system should include: multicomponent sensors, sensors that detect pressures (these can be used in the detection of earthquakes in the Gulf of Mexico), electromagnetic sensors and ultrasonic sensors. Electromagnetic methods allow to differentiate hydrocarbon from water. In the case of the seismic source, vibrosismos and sources that generate S waves can be used.
  • the vertical impact source represents a great opportunity to generate S waves.
  • a type of source used in terrestrial seismic data acquisition applies a vertical displacement force on the surface of the earth.
  • the sources of vertical force are: Weights thrown from a certain height, hammer blows on the surface of the earth, shotgun cartridges or explosives detonated in a well and vertical vibrators.
  • the Full-Azimuth and Long-Offset geometries are optimized using the Quartic Coefficient; which allows us to identify acquisition directions where the reflection pattern is purely hyperbolic.
  • a model that contains an anisotropic stratum with vertical transverse isotropy (VTI), and whose lower limit is a plane that has an inclination angle (dip) of 30 degrees presents only one direction where the The pattern defined by the reflected waves is purely hyperbolic; this address matches the direction of the dip.
  • the Quartic Coefficient shows the directions of acquisition where the anisotropy is relevant; and the combinations of anisotropic parameters that are dominant, and that have implications in field studies of stresses.
  • the Quartic Coefficient is extremely sensitive to the variations that can occur in the speeds of the S waves. The speeds of the S waves change in the presence of fluids and fractures.
  • acquisition geometries are also optimized using physical models, piezoelectric ultrasound, Ground Penetrating Radar and multicomponent laser interferometry.
  • the models are built with different materials.
  • Procurement geometries are modeled on the industry of the Petroleum.
  • the sensors are installed using mechatronic systems and drones. In these models, ultrasonic waves S are recorded and rupture processes are studied. Also, it is experimented with saline domes models.
  • the possibility of detecting fluids in porous materials, using only ultrasonic waves has been studied. From the variations in amplitudes and arrival times (interferometry) of the ultrasonic waves it is possible to identify which porous material contains oil, and which material contains water; it is also possible to differentiate which material contains salt water.
  • Time-Lapse patterns that define the amplitudes and arrival times of the ultrasonic waves that travel through materials where salt water is entering are more coherent. This may be due to the way in which the ions are distributed, when the salt water enters the porous material. It is a kind of "chromatography", which can lead to an ion stratification; a stratification that is a function of the size and weight of the ions.
  • multicomponent seismic information can be acquired using font-type arrangements and Smartphone-type sensors.
  • the acquisition systems should include mechatronic systems and drones, which should serve to install the sensors in an efficient manner.
  • Mechatronic systems and drones can be coupled to wave detection systems that use lasers; like the TEMPO-LITRON system, which is a FULL-NON CONTACT system. A laser beam hits the material and in this way the waves that enter the material are generated; another laser beam registers the reflected, diffracted, interface, headwaves, guided and non-linear waves.
  • the convolutional model is the model that defines the way in which a seismic trace is generated.
  • the seismic source is convoluted with the reflectivity of the place.
  • noise is added. This is illustrated in the following equation:
  • the reflectivity is considered invariant. This is expressed as a function of the impedances (eg, where p is the density and c the propagation velocity of P or S waves of a certain stratum).
  • the reflectivity may change during the wave propagation process; for example, this may vary in the presence of liquefaction or percolation. These variations modify the amplitudes of the seismic trace. In this case, these anomalies are associated with the flow of fluids and the propagation of fractures. These changes in amplitudes modify the variations called Amplitude Variation with Offset and Azimuth (AVOAZ). This generates anomalies in the seismic sections that must be correctly interpreted. These anomalies contain information about fluids and fractures.
  • AVOAZ Amplitude Variation with Offset and Azimuth
  • Figure 2 illustrates seismic traces (these can also represent ultrasonic and electromagnetic traces, these traces, with certain modifications, can represent records of earthquakes or telesismos, or pressure registers) that are generated in a model that contains two strata (this type of geometries is also used in the study of materials).
  • the source F is MULTI-COMPONENT.
  • the propagation velocities of P and S waves of the second stratum are greater than those of the first stratum. It can be seen that in the seismic traces A and B, waves are superposed.
  • the diffracted waves (50) represent non-linear waves, which could have been created by processes of rupture, flow of fluids and activation of geological faults.
  • the reflected waves are generated by the contrasts of impedances. In a reflection, the angle of the incident wave must be equal to the angle of the reflected wave; Snell's first law.
  • "pure" reflected modes are illustrated, which may be referred to as PP (reflected P compression waves, particle movement is parallel to the propagation direction) and SS (reflected S shear waves; particle movement is perpendicular to the direction of propagation).
  • PP reflected P compression waves, particle movement is parallel to the propagation direction
  • SS reflected S shear waves; particle movement is perpendicular to the direction of propagation.
  • the geological formations are constituted by rocks that present laminations and arrangements of minerals that give rise to a phenomenon called ANISOTROP ⁇ A.
  • a medium is anisotropic when the value of a physical property, such as the speed of wave propagation or permeability, changes depending on the direction in which the measurement of said property is made; we can speak of seismic, electrical (resistivity) and magnetic anisotropy (susceptibility).
  • a physical property such as the speed of wave propagation or permeability
  • electrical (resistivity) and magnetic anisotropy susceptibility
  • magnetic anisotropy susceptibility
  • the triangle on the left side corresponds to the position of the source, and the triangle on the right side corresponds to the receiver.
  • the second stratum is an anisotropic medium, which results in the separation of SV and SH waves. These are transformed into a fast S wave, SI, and a slow S wave, S2, respectively. This is illustrated in the second model.
  • wave S2 generates a particle movement perpendicular to the plane of the figure.
  • the waves headwaves are originated when the angle of refraction
  • the guided waves are waves that travel through a stratum, which is usually low speed. These waves are also energetic and can lead to the propagation of fractures.
  • a diffracted wave is generated when an obstacle of finite dimensions is located within an incident wave field.
  • An obstacle can be represented by a crack, cavity or inclusion.
  • a diffracted field can be defined as the difference between the total field and the incident.
  • the diffracted field includes the wave reflected by the illuminated part of the obstacle, and the wave that cancels the incident field in the shadow zone. Ruptures can also be modeled as diffraction.
  • a P wave is reflected as P and S (unlike an acoustic medium, where the P wave does not generate an S wave at the interface where it is reflected); and an S wave is reflected as S and P (see Figure 4).
  • the converted PS waves are extremely sensitive to the degree of anisotropy of the geological formations.
  • the SV and SH waves separate, originating a fast SI wave and a slow S2 wave. To this phenomenon, you called Shear Wave Splitting. Increasing the degree of anisotropy also increases the difference in the arrival time of these waves.
  • the waves PS1 and PS2 must be rotated, by means of an operator of Alford rotation, that is applied to each one of the components of the signal, or variants of this operator.
  • the Shear Wave Splitting can be interpreted more easily from rotated converted waves; by splitting converted wave data sets resulting from a common event, recorded in a multi-azimuth and multi-offset geometry; in other words, as a function of azimuth and offset.
  • the converted PS waves can be rotated in the radial and transverse directions.
  • the converted waves present moveouts with very special characteristics; the hyperbolas are asymmetric and present reversals of polarity. These characteristics make it easier to identify the symmetry of a given stratum. It is possible to estimate arrival times of SS waves from PP and PS waves.
  • AVOAZ theory establishes that there should not be waves converted in the nearest-offset and zero-offset traces (source and receiver located in the same position); however, converted waves with important amplitudes have been observed in these traces. These waves may have been induced by azimuthal anisotropy.
  • a source of vertical impact can generate S waves.
  • the sources of vertical force are: Weights thrown from a certain height, impacts of hammers of several kilograms in weight, shotgun cartridges and explosives detonated in a well and vertical vibrators, said Sources are traditionally seen as sources of P waves only, but they also produce robust S wave fields. This it can explain the presence of PS waves (actually it can be SS waves) in the receivers associated with zero-offset distances.
  • Surface or interface waves are originated in the surface of a material, or in the interface that separates two materials with different properties.
  • the particle movement generated by some of these waves can be extremely non-linear. Most of these waves are very sensitive to the changes that can occur in the speeds of the S waves. These changes can significantly modify the amplitudes of the surface waves.
  • the phenomenon called gyrotrophy rotational movement of particles
  • this phenomenon in principle, can transform a retrograde particle movement into a prograde. It should be mentioned that this type of gyrotrophy can be influenced by liquefaction.
  • the multiples are reverberations generated by different strata, which can hinder the interpretation of genuine reflections.
  • One of these techniques is a method for the automatic identification and extraction or suppression of primary reflections of converted mode and multiple reflections in seismic data.
  • the equations that govern the times of the waves reflected, converted and diffracted, and that control approximately the arrival times of the headwaves, are Taylor series that are expressed in terms of propagation times; for example, for a CMP acquisition geometry (sources and receivers are distributed symmetrically with respect to the center of the array), the equation that governs the times of the reflected waves PP and SS is:
  • Equation 2 is valid for anisotropic and heterogeneous media; and it can be used when the interfaces are irregular. Expressions similar to equation 2 govern the reflected times of the converted waves PS and SP.
  • the Quartic Coefficient must be expressed in terms of the new anisotropic parameters; for example, in the case of media with hexagonal symmetry (VTI) and propagation of primary reflected waves, the new anisotropic parameters are: € - ⁇ (difference epsilon-delta, called Thomsen parameters), Vpo ( P wave velocity along the axis of symmetry), Vso
  • parameters C13 and C33 are elements of the stiffness tensor, which relates stresses to deformations.
  • the speed of S wave changes in the presence of fluids.
  • the geometric dispersion is constructed from Taylor series, which are expressed in terms of the NMO speed and the Quartic Coefficient (for example, equation 2). In a three-dimensional homogeneous medium, the geometric dispersion is 1 / R, where R is the distance traveled by the wave (4).
  • the zero-offset time can be a function of the Q quality factors.
  • Q quality factors can be expressed as a function of frequency.
  • the kinematic signatures of P, S and converted waves can also be a function of frequency.
  • a seismic wave upon entering a medium with different properties is dispersed in the same way that a wave of white light is scattered when passing through a prism.
  • the different wavelengths that constitute the wave of white light separate and give rise to waves of different colors, which are part of the electromagnetic spectrum (4).
  • the deconvolved traces are constructed from the synthetic seismic traces, for example, by dividing in the frequency domain, trace B between trace A; or a window of trace B between a window of trace A. Windows should include waves of interest.
  • Deconvolution (division in the frequency domain) generates virtual sources.
  • the deconvolutions indicated by equations 3 and 4 create virtual sources in the coordinate where the receiver that registers the reference movement is located; in this case, the virtual source is located where receiver A is located.
  • the integral 7 can be defined as the Gabor or Stockwell transform.
  • the Stockwell transformation is one of the most used in the hydrocarbon exploration industry; allows to study high frequency waves. In the case of a stratified medium subject to incidence
  • the location of this virtual microscopy corresponds to the location of the image of receiver A; the interface of interest corresponds to the "lens" from which virtual microsis is constructed.
  • Taylor series it is possible to use Taylor series to define the propagation times of the deconvolved reflected waves.
  • the same concepts can be applied to the converted waves PS and SP; where we can also use Taylor series and the QUARTIC COEFFICIENT.
  • the objective is to detect and characterize waves induced by fluid flow, the propagation of fractures and the activation of geological faults, a careful inspection of the areas in the seismic sections or in the CMP and CSG gathers that could accommodate this type of waves.
  • an azimuth can be selected, later the NMO and Quartic Coefficient corrections can be made (where the new anisotropic parameters must be included) and finally AVO anomalies can be identified in the STACK section.
  • trace B of Figure 2 it can be seen that the non-linear diffracted wave (50) is mixed with the reflected wave and headwave produced by the second interface.
  • the NMO and Quartic Coefficient corrections are applied to a seismic trace, such as trace B, the result always results in an amplitude anomaly in the STACK section and in the migrated sections.
  • the search for non-linear waves can also be carried out by inspecting anomalous amplitudes by deconvolution, before making the NMO and QUARTIC COEFFICIENT corrections.
  • the Quartic Coefficient too, has been applied to orthorhombic media. In order to isolate the wave (50) that is observed in the traces corresponding to the receptors located in A and B ( Figure 2), the reflected waves (20) and headwaves (40) must be eliminated.
  • Reflected waves and headwaves are identified; and they are eliminated from the deconvolved trace, using band-pass filters, FK filters, interferometric filtering and the Hilbert-Huang transform.
  • High frequency waves must be treated with the transform defined by equation 7 or with the Hilbert-Huang transform.
  • FK filters are very useful in the elimination of surface waves and headwaves.
  • the attribute that differentiates the different waves is the slope defined by the arrival times in a T-diagram. X; for example, arrival times of a headwave define a linear pattern (constant slope).
  • the reflected waves PS1, PS2, SS1 and SS2 observed in the deconvolved fields of a CMP or CSG geometry can be decisive for identifying fractured media.
  • These waves can reveal the presence of fractured media through the Shear Wave Splitting and the changes in the amplitudes of the waves SI (SV) and S2 (SH).
  • deconvolved fields can also help identify particle and S-wave rotation; this phenomenon is called gyrotrophy; S waves rotate around the direction of propagation. This phenomenon can occur in extremely fractured media.
  • S waves the particle movement is perpendicular to the direction of propagation. In the direction of particle movement, an electric current is generated that results in a potential difference, which is associated with an electric field.
  • the electric field is amplified just like the current.
  • an electric field induces a magnetic field
  • a magnetic field induces an electric field.
  • the magnetic field must also have a large amplitude.
  • the magnetic field can, in principle, define field lines similar to those observed in a solenoid. If the magnetic field is intense, it can, in principle, favor collisions between atomic particles (as in the Large Hadron Collider). This can happen during an earthquake.
  • a magnetic field is intense when the electric field generates an intense electric current.
  • the rotation of S-waves can induce high-temperature superconductivity. It is possible to induce superconductivity by the rotation of fluids; in this case, the magnetic field generated by the rotation of fluids is expressed as a function of electron associations, which travel through the fluid that is rotating; A well-known association are the Cooper pairs.
  • superconductivity in some cases, is associated with the anisotropy of materials and the presence of caustics (triplications of arrival times).
  • Deconvolved fields are useful for identifying liquefaction and the movement of geological faults; for example, these fields can help identify hypocenters; and probably in the near future the prediction of earthquakes can be carried out from the analysis of the deconvolved fields, and from the study of the waves that appear during the activation of the geological faults.
  • a geological fault can be activated during the injection of fluids; Fluid injection occurs during the Hydraulic Fracture process and the drilling of wells.
  • the Taylor series, the NMO speed and the Quartic Coefficient can be used to study telesismos; earthquakes that are originated, for example, in antipodes; the antipode of Mexico, is located in Oceania. These earthquakes can be determinant to locate hydrocarbon reserves located at great depth.
  • the methodology of the invention can also be used to characterize aluminum, steel, concrete, adobe, plastics, etc.
  • the last part of the ultrasonic signals can also be used; called coda; which is sensitive to the presence of fluids.
  • the synthetic traces and the deconvolved synthetic traces are built, these are compared with the real traces and the real deconvoluted traces. If the difference between the reflected waves (real and synthetic) is lower than a previously defined criterion, the investment process stops; in the event that the difference is greater than the previously defined criterion, the model is modified (which includes physical-ultrasonic modeling), and the synthetic and laboratory information is generated again.
  • the ideal is that the number of equations is equal to the number of unknowns, and that these equations are independent. The problem of local minimums, which is observed in non-linear investment processes, must be mitigated. This is achieved through the implementation of robust optimization techniques.
  • An additional product that is obtained from this inversion process is the detection of waves induced by the flow of fluids, the flows of atomic particles, the propagation of fractures and the activation of geological faults.
  • the methodology of the invention can be used in the detection of hydrocarbon fields, geothermal, mining and water resources. It can be applied to ID, 2D, 3D and 4D information.
  • the strata can be irregular, anisotropic and heterogeneous. INTERPRETATION
  • the interpretation must also include physical and numerical modeling. When the problem is very complex, physical-ultrasonic modeling should be used. This type of modeling should include MUL ICOMPONENT ultrasonic acquisition and MUL ICOMPONENT MULTI-LASER INTERFEROMETRY (3).
  • FIG 5 the elements that constitute the methodology of detection and characterization of waves induced by the flow of fluids, the flows of atomic particles, the propagation of fractures and the activation of geological faults are illustrated; as well as the connections that exist between the different elements that constitute this methodology.
  • PROCESSING and INTERPRETATION are carried out by means of a data processing system, configured to acquire and / or process the received data for its subsequent interpretation.
  • Said device must comprise a digital computing system (3000), such as a personal computer, work stations, cluster or other mobile system or devices.
  • the digital computer system must have sufficient processing power to process large amounts of complex seismic data.
  • the digital processing can be done in the "cloud” (4000) or in a computer equipment located in another place; in another country (5000).
  • the transmission of information to the remote computing equipment must be done with high speed devices (6000). It must have a storage device (2000) coupled to the digital computing system, configured to receive data from the sensors (1000); data that is stored in a digital medium, such as a hard disk or other memory device. As illustrated in Figure 6.
  • the sensors can be installed using mechatronic systems and drones.
  • the methodology of the present invention can be used in the study of: Phonons, Plasmons, SUPERCONDUCTIVITY and SOLAR ENERGY.
  • atomic particles for example, electrons and photons
  • atomic particles are particles and waves at the same time.
  • SUPERCONDUCTIVITY can be improved.
  • the characteristic frequencies associated with the particle groups must be found.
  • the new methodology is planned to be used in the study of electromagnetic waves produced by pain, epilepsy, cancer and mutations. Also, it is planned to be used in the study of CLIMATE CHANGE.

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Abstract

La presente invención, se refiere a un sistema y método constituidos por tres etapas: adquisición, procesado e interpretación; por su generalidad, este método y sistema pueden aplicarse al estudio de ondas sísmicas, ultrasónicas y electromagnéticas; así como al estudio de los procesos denominados acoplados, que se presentan, por ejemplo, cuando poros, fracturas, minerales y fluidos interaccionan con ondas sísmicas y electromagnéticas dando lugar al fenómeno sismo-eléctrico. Cabe destacar que las ondas ultrasónicas también pueden originar ondas electromagnéticas, y las ondas electromagnéticas pueden inducir ondas ultrasónicas. La presente invención, se puede aplicar en la búsqueda de hidrocarburos, minerales, recursos geotérmicos e hídricos. Se extrae información de los tiempos no hiperbólicos. Se utiliza la DECONVOLUCIÓN y el QUARTIC COEFFICIENT.

Description

MÉTODO Y SISTEMA DE DETECCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE ONDAS INDUCIDAS POR EL FLUJO DE FLUIDOS, LOS FLUJOS DE PARTÍCULAS ATÓMICAS, LA PROPAGACIÓN DE FRACTURAS Y LA ACTIVACIÓN DE FALLAS GEOLÓGICAS
CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN
Esta invención está fundamentada en el área del modelado-procesado de ondas sísmicas, electromagnéticas y ultrasónicas; se presentan un método y un sistema para detectar ondas inducidas por el flujo de fluidos, los flujos de partículas atómicas, la propagación de fracturas y la activación de fallas geológicas . El sistema y método incluyen: adquisición, modelado-procesado e interpretación de ondas.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Una reflexión sísmica es generada cuando una onda encuentra una interfaz; una parte de la energía es reflejada y otra parte es transmitida. La reflectividad de una interfaz depende de los contrastes de densidades y velocidades. Al producto velocidad- densidad se le denomina impedancia. Cuando el contraste de impedancias es significativo, se pueden presentar reflexiones. Una sección sísmica es construida con las ondas reflejadas que son registradas por los sensores. Por cada sensor, se obtiene un registro o traza. Si los sensores se instalan a lo largo de una línea; las trazas, se pueden desplegar a lo largo de una línea horizontal que define la posición del sensor. En este caso, el eje vertical denota el tiempo de propagación. Una sección sísmica, se asemeja a un corte de carretera; en la sección sísmica, se pueden observar las reflexiones asociadas a los reflectores que presentan contrastes de impedancia bien definidos. Para obtener velocidades, densidades, factores de calidad Q y profundidades, se utilizan técnicas de inversión, que son similares a las técnicas de optimización. También es posible determinar propiedades físicas a partir de la construcción de sismogramas sintéticos; estos sismogramas, se edifican convolucionando una ondícula con la reflectividad del lugar que se está estudiando.
El procesado de datos sísmicos consiste de una serie de operaciones numéricas complejas. Este proceso está diseñado para enfatizar reflexiones, eliminar otras ondas, incrementar la relación señal/ruido y generar secciones en profundidad.
El método está constituido por tres etapas principales, ver Figura 3: Adquisición, procesado e interpretación; que pueden considerarse los componentes del método científico; por su generalidad, este método puede aplicarse al estudio de ondas sísmicas, ultrasónicas y electromagnéticas; así como al estudio de los procesos denominados acoplados, que se presentan, por ejemplo, cuando poros, fracturas, minerales y fluidos interaccionan con ondas sísmicas y electromagnéticas dando lugar al fenómeno sismo-eléctrico; en este caso, las ondas sísmicas inducen ondas electromagnéticas, y las ondas electromagnéticas originan ondas sísmicas. Cabe destacar que las ondas ultrasónicas también pueden originar ondas electromagnéticas, y las ondas electromagnéticas pueden inducir ondas ultrasónicas. La adquisición de información deb estar fundamentada en el modelado de la información que se pretend adquirir; esto permite optimizar las geometrías de adquisición. S debe considerar en el diseño de la adquisición, el tipo de ondas ue queremos detectar y estudiar.
Para entender la anatomía de una traza sísmica, es necesario describir cada uno de sus elementos principales. En el caso más general podemos decir que un sismo contiene: Ondas P, ondas S y ondas de interfaz (OI); como se ilustra Figura 1. La onda P es la primera onda detectada; la onda S es la onda secundaria, que tiene mayor amplitud que la onda P; las ondas de interfaz (OI) tienen mayor amplitud que la onda S, y una frecuencia menor.
Para poder observar ondas creadas por el flujo de fluidos, los flujos de partículas atómicas, la propagación de fracturas y la activación de fallas geológicas, se debe realizar un procesado especializado. Estas ondas, se encuentran, en la mayoría de los casos, inmersas en la traza sísmica. En general estas ondas tienen frecuencias que no estaban presentes en la señal que fue originada en la fuente; se trata de frecuencias que fueron creadas durante la propagación de las ondas . La tecnología que es utilizada por la industria para identificar ondas no-lineales, se denomina interferometría . En esta tecnología, se utiliza la deconvolución o correlación. La deconvolución genera amplitudes realistas, y puede considerarse una división, cuando ésta se efectúa en el dominio de Fourier.
La patente de los Estados Unidos US 6,263,284 divulga métodos para análisis del tipo AVO en datos sísmicos sin apilamiento, para identificar prospectos de exploración. En particular, se proporciona un nuevo método de identificación y visualización de modos convertidos en secciones sísmicas. Además, se describe su uso para atenuar o eliminar múltiples que no son corregidos por el análisis convencional de velocidades. También, se describe un método que proporciona la identificación y visualización de sólo aquellas reflexiones sísmicas consideradas coherentes con el comportamiento habitual o esperado AVO. Finalmente, se ilustran las bondades de las medidas de ajuste, tales como el coeficiente de determinación, para crear una visualización sísmica que es indicativa del grado en el que cada ventana de tiempo se ajusta a un modelo de AVO propuesto.
En la patente de los Estados Unidos US 5,610,875, se describe un método para la exploración sísmica; se considera la radiación de un campo de ondas originado por una fuente sísmica instalada en una primera coordenada. Una primera estación receptora, se instala a cierta distancia de la fuente a lo largo del primer acimut seleccionado. Un primer receptor multicomponente detecta ondas rápidas y lentas, correspondientes a la energía de onda de corte convertida, que es originada en el punto de conversión que se encuentra en una interfaz ubicada debajo de una formación anisótropa o birrefringente . Un segundo campo de ondas es radiado desde una fuente ubicada en una segunda coordenada. Un segundo receptor multicomponente detecta ondas rápidas y lentas, correspondientes a la energía de onda de corte convertida, que es reflejada desde el punto de conversión. El primero, segundo, tercero y cuarto componentes de la señal, se ubican en una matriz de 2x2. Se utiliza un operador de rotación de cuatro elementos, y se reduce al mínimo la energía de los elementos resultantes que no están ubicados en la diagonal de la matriz; esto se efectúa para encontrar el ángulo de polarización principal de los componentes de la onda de cizalla. La información resultante puede utilizarse para definir la dirección de un pozo desviado.
Otra patente, la US 2003/0167126, describe un método y aparato para uso en la prospección sísmica. El método comprende la partición de un grupo de datos correspondientes a la onda de corte convertida resultante de un evento común; estos datos son grabados considerando una geometría multi-azimuth y multi-offset ; se separan ondas S lentas y rápidas; se deriva al menos un atributo de al menos uno de los campos de ondas de corte (ondas rápidas y lentas separadas); y se analiza el atributo derivado. El aparato contiene un medio de almacenamiento de información, que incluye programas que permiten la ejecución del método.
La patente mexicana MX2014005103 da a conocer un sistema y método de procesamiento de datos sísmicos obtenidos usando un receptor, que se instala en superficie; y que está configurado para medir movimiento vertical de la Tierra; se recupera la información sísmica de un dispositivo de almacenamiento. Los datos sísmicos comprenden datos PP y datos de modo de cizallamiento . Los datos PP y los datos de modo de cizallamiento son registrados por un receptor instalado en superficie configurado para medir movimiento vertical de la Tierra. El sistema y método incluyen procesado de información sísmica para extraer los datos de modo de cizallamiento y generar una imagen con estos datos. Louis de Broglie propuso en 1924 que todas las partículas atómicas poseen propiedades tanto de onda como de partícula. Se ha observado que un fotón con longitud de onda L tiene un momento lineal p=h/L, donde h es la constante de Planck. Las partículas con momento lineal p tienen propiedades semejantes a las ondas. La longitud de una onda de de Broglie es L=h/ (mv) . La frecuencia de estas ondas está dada por f=E/h. En 1927, C. J. Davisson y L. H. Germer midieron la longitud de onda de los electrones. Este hallazgo tuvo que ver con un momento de serendipia. En el experimento usaron un bloque de níquel, que por accidente presentaba una porción oxidada. El óxido, se eliminó mediante un proceso de calentamiento. Al realizar el experimento, después del proceso de calentamiento, observaron que los electrones dispersados exhibían máximos y mínimos en la intensidad, que fue expresada en términos del ángulo en el que eran dispersados los electrones. La razón de esta conducta, se debía a los cristales que se habían formado por el calentamiento, y que funcionaban como una red de difracción. Pilot Wave Theory puede explicar con mayor claridad la dualidad onda-partícula.
La teoría de Broglie tiene implicaciones importantes en las emisiones estimuladas de fotones . El láser se fundamenta en emisiones estimuladas de fotones .
Cabe mencionar que el 90% del presupuesto destinado a la exploración sísmica, se invierte en la adquisición de la información. El procesado de la información es un proceso interpretativo; las ondas deben ser interpretadas correctamente para poder ser procesadas y modeladas con las tecnologías adecuadas . Se debe tomar en cuenta el tipo de información; que información es señal y que información es ruido. En la mayoría de los casos, el ruido también contiene información relevante, y por lo tanto también debe ser procesado.
Hasta ahora, como es bien conocido en el procesamiento de datos sísmicos y en las artes de la interpretación sísmica, ha habido una necesidad de un sistema y método para detectar y caracterizar ondas inducidas por el flujo de fluidos, los flujos de partículas atómicas, la propagación de fracturas y la activación de fallas geológicas . Es necesario mitigar costos y dar certeza del procesado e interpretación de la información. Una forma en la que se pueden mitigar los costos de la adquisición es diseñando todo el sistema de adquisición y los sensores multicomponente .
El método consiste de tres etapas principales: Adquisición, Procesado e Interpretación. Las características genuinas de este método permiten superar las desventajas de otras metodologías, con lo que se obtiene una mayor certeza en el procesado e interpretación de los datos adquiridos por los sistemas de Adquisición utilizados actualmente por la industria. En el procesado-modelado de la información sísmica, ultrasónica y electromagnética, se extrae información de los tiempos no hiperbólicos. Se utiliza el QUARTIC COEFFICIEN .
Antes de proceder a una descripción de la presente invención, debe tenerse en cuenta y recordar que la descripción de la invención que sigue, junto con los dibujos adjuntos, no debe interpretarse como limitantes de la invención a los ejemplos (o formas de realización preferidas) que se muestran y describen. Esto es asi porque los expertos en la técnica a la que pertenece la invención serán capaces de idear otras formas de esta invención dentro del ámbito de las reivindicaciones adjuntas.
DESCRIPCION DE LA INVENCIÓN
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
La Figura 1 muestra ondas generadas por un sismo.
La Figura 2 ilustra un modelo que contiene dos estratos y un diagrama Tiempo-Distancia (T-X) .
La Figura 3 muestra las etapas del método de detección y caracterización.
La Figura 4 ilustra un modelo que contiene dos estratos, en donde se muestran las trayectorias de ondas PS y SP.
La Figura 5 muestra la metodología de adquisición, procesado e interpretación .
La Figura 6 muestra los componentes del sistema que efectúa la adquisición, el procesado y el almacenamiento de la información.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La modalidad descrita provee un método que está constituido por tres etapas principales, como se muestra en la figura 3: Adquisición (100), Procesado (200) e Interpretación (300); para aplicarse al estudio de ondas sísmicas, ultrasónicas y electromagnéticas; así como al estudio de los procesos denominados acoplados, que se presentan, por ejemplo, cuando poros, fracturas, minerales y fluidos interaccionan con ondas sísmicas y electromagnéticas dando lugar al fenómeno sismo-eléctrico; en este caso, las ondas sísmicas inducen ondas electromagnéticas, y las ondas electromagnéticas originan ondas sísmicas. Cabe destacar que las ondas ultrasónicas también pueden originar ondas electromagnéticas, y las ondas electromagnéticas pueden inducir ondas ultrasónicas.
A continuación, se describen los elementos que constituyen la metodología para adquirir, procesar e interpretar información sísmica, ultrasónica y electromagnética.
ADQUISICIÓN
La Figura 2 muestra un Modelo que contiene dos estratos y un diagrama Tiempo-Distancia (T-X) . En el modelo, se presentan trayectorias de ondas reflejadas (10, 20), se observan trayectorias de headwaves (30, 40) y trayectorias de ondas difractadas (50) . En el diagrama T-X, se presentan trazas correspondientes a los sensores denotados por las letras A y B. La fuente es F. El sistema de adquisición debe incluir: sensores multicomponente , sensores que detectan presiones (estos pueden ser utilizados en la detección de sismos en el Golfo de México), sensores electromagnéticos y sensores ultrasónicos. Los métodos electromagnéticos permiten diferenciar hidrocarburo de agua. En el caso de la fuente sísmica, se pueden utilizar vibrosismos y fuentes que generen ondas S. La fuente de impacto vertical representa una gran oportunidad para generar ondas S. Un tipo de fuente usado en adquisición de datos sísmicos terrestres aplica una fuerza de desplazamiento vertical en la superficie de la tierra. Entre las fuentes de fuerza vertical, se encuentran: Pesos arrojados desde una determinada altura, golpes con martillos en la superficie de la tierra, cartuchos de escopeta o explosivos detonados en un pozo y vibradores verticales .
La información debe adquirirse considerando los siguientes elementos ( Figura 5 ) :
1) Se deben utilizar geometrías Full-Azimuth (adquisiciones In-Line y Cross-Line) y Long-Offset (1) .
2) Se debe realizar la optimización de la adquisición con el Quartic Coefficient. Con esto se mitigan costos de la adquisición (1).
3) Se deben registrar frecuencias bajas. Éstas son sensibles a la presencia de fluidos, y pueden ingresar a mayores profundidades. Estas frecuencias se utilizan en el estudio del núcleo y manto; son ideales para detectar reservas de hidrocarburos ubicadas debajo de domos y capas de sal de varios kilómetros de espesor (2) . 4) Se debe realizar una adquisición con un tiempo de registro extendido. La última parte de los sismogramas contiene ondas que han viajado por un mayor tiempo por el subsuelo; y por lo tanto son más sensibles a la presencia de fluidos (2) .
5) Se deben registrar ondas S (2) .
Las geometrías Full-Azimuth y Long-Offset, se optimizan usando el Quartic Coefficient; que permite identificar direcciones de adquisición donde el patrón de reflexión es puramente hiperbólico. Por ejemplo, un modelo que contiene un estrato anisótropo con isotropía transversa vertical (VTI, por sus siglas en inglés), y cuyo límite inferior es un plano que tiene un ángulo de inclinación (dip) de 30 grados, presenta únicamente una dirección donde el patrón definido por las ondas reflejadas es puramente hiperbólico; esta dirección coincide con la dirección del dip. Por otra parte, el Quartic Coefficient muestra las direcciones de adquisición donde la anisotropía es relevante; y las combinaciones de parámetros anisótropos que son dominantes, y que tienen implicaciones en los estudios del campo de esfuerzos. El Quartic Coefficient es extremadamente sensible a las variaciones que pueden presentarse en las velocidades de las ondas S. Las velocidades de las ondas S cambian en presencia de fluidos y fracturas.
Además del modelado sintético, las geometrías de adquisición, también, se optimizan utilizando modelos físicos, ultrasonido piezoeléctrico, Ground Penetrating Radar e interferometría láser multicomponente . Los modelos, se construyen con diversos materiales. Se modelan geometrías de adquisición propias de la industria del petróleo. Se instalan los sensores usando sistemas mecatrónicos y drones. En estos modelos se registran ondas ultrasónicas S y se estudian procesos de ruptura. También, se experimenta con modelos de domos salinos. Se ha estudiado la posibilidad de detectar fluidos en materiales porosos, utilizando únicamente ondas ultrasónicas. A partir de las variaciones en amplitudes y tiempos de arribo ( interferometria) de las ondas ultrasónicas es posible identificar que material poroso contiene aceite, y que material contiene agua; también es posible diferenciar que material contiene agua salada. Los patrones Time-Lapse que definen las amplitudes y tiempos de arribo de las ondas ultrasónicas que viajan por materiales en donde está ingresando agua salada son más coherentes. Esto puede deberse a la manera en la que se distribuyen los iones, cuando el agua de sal ingresa al material poroso. Se trata de una especie de "cromatografía", que puede dar lugar a una estratificación de iones; una estratificación que está en función del tamaño y peso de los iones .
El registro de altas y bajas frecuencias es esencial. También es vital mitigar los costos de la adquisición; esto se puede alcanzar introduciendo sistemas de registro multicomponente de bajo costo. La tecnología para el registro multicomponente de aceleraciones es parte de la vida cotidiana. Un ejemplo es el dispositivo Smartphone que permite registrar aceleraciones en tres direcciones mutuamente ortogonales. Esto convierte a este dispositivo en un acelerómetro de bolsillo. En conclusión, en un futuro próximo, se podrá adquirir información sísmica multicomponente usando arreglos de fuentes y sensores tipo Smartphone. Los sistemas de adquisición deben incluir sistemas mecatrónicos y drones, que deben servir para instalar los sensores de manera eficaz. Los sistemas mecatrónicos y drones pueden estar acoplados a sistemas de detección de ondas que utilizan rayos láser; como el sistema TEMPO-LITRON, que es un sistema FULL-NON CONTAC . Un rayo láser impacta con el material y de esta manera se generan las ondas que ingresan al material; otro rayo láser registra a las ondas reflejadas, difractadas, de interfaz, headwaves, guided y no- lineales .
PROCESADO
El modelo convolucional es el modelo que define la forma en la que se genera una traza sísmica. En este modelo, la fuente sísmica es convolucionada con la reflectividad del lugar. A esta convolución (denotada por el asterisco), se le adiciona ruido. Esto se ilustra en la siguiente ecuación:
Traza=Fuente*Reflectividad+Ruido . ( 1 )
La reflectividad se considera invariante. Ésta está expresada en función de las impedancias ( pe , donde p es la densidad y c la velocidad de propagación de ondas P o S de cierto estrato) . La reflectividad puede cambiar durante el proceso de propagación de ondas; por ejemplo, ésta puede variar en presencia de licuefacción o percolación. Estas variaciones modifican las amplitudes de la traza sísmica. En este caso, dichas anomalías están asociadas al flujo de fluidos y la propagación de fracturas. Estos cambios en amplitudes modifican a las variaciones denominadas Amplitude Variation with Offset and Azimuth (AVOAZ) . Esto genera anomalías en las secciones sísmicas que deben interpretarse correctamente. Estas anomalías contienen información sobre fluidos y fracturas.
La Figura 2 ilustra trazas sísmicas (éstas también pueden representar trazas ultrasónicas y electromagnéticas; estas trazas, con ciertas modificaciones, pueden representar registros de sismos o telesismos, o registros de presiones) que son generadas en un modelo que contiene dos estratos (este tipo de geometrías también se utiliza en el estudio de materiales) . La fuente F es MULTICOMPONENTE . Las velocidades de propagación de ondas P y S del segundo estrato son mayores que las del primer estrato. Se puede observar que en las trazas sísmicas A y B, se presenta superposición de ondas. Las ondas difractadas (50) representan ondas no-lineales, que pudieron haber sido creadas por procesos de ruptura, flujo de fluidos y activación de fallas geológicas.
Las ondas reflejadas son generadas por los contrastes de impedancias . En una reflexión, el ángulo de la onda incidente debe ser igual al ángulo de la onda reflejada; primera ley de Snell. En la Figura 2, se ilustran modos reflejados "puros", que pueden denominarse PP (ondas de compresión P reflejadas; el movimiento de partícula es paralelo a la dirección de propagación) y SS (ondas de cizalla S reflejadas; el movimiento de partícula es perpendicular a la dirección de propagación) . Las formaciones geológicas están constituidas por rocas que presentan laminaciones y arreglos de minerales que dan lugar a un fenómeno denominado ANISOTROPÍA. Un medio es anisótropo cuando el valor de una propiedad física, como es la velocidad de propagación de ondas o la permeabilidad, cambia en función de la dirección en la que se efectúa la medición de dicha propiedad; se puede hablar de anisotropía sísmica, eléctrica (resistividad) y magnética (susceptibilidad). En un medio anisótropo, en términos de las velocidades de propagación de ondas sísmicas, no existen modos "puros". En otras palabras, las ondas P pueden tener ciertos elementos de la onda S y viceversa. Esto tiene implicaciones en la adquisición de información sísmica. Los sensores sísmicos pueden registrar ondas P que pueden tener elementos de una onda S. Como se ilustra en la Figura 4, el modelo que contiene dos estratos, y que ilustra trayectorias de ondas PS y SP. El triángulo del lado izquierdo corresponde a la posición de la fuente, y el triángulo del lado derecho corresponde al receptor. El segundo estrato es un medio anisótropo, que da lugar a la separación de las ondas SV y SH . Éstas se transforman en una onda S rápida, SI, y en una onda S lenta, S2, respectivamente. Esto se ilustra en el segundo modelo. En el primer modelo, la onda S2 genera un movimiento de partícula perpendicular al plano de la figura. Estos modelos son ilustrativos, la metodología de la invención se puede aplicar a estratos irregulares.
Las ondas headwaves son originadas cuando el ángulo de refracción
(segunda ley de Snell) . A este ángulo, se le conoce como ángulo crítico. Es posible representar headwaves de manera aproximada usando expansiones del tiempo de tránsito de las ondas reflejadas. Cabe mencionar que la headwave puede interactuar con fracturas, y puede favorecer la percolación de fluidos. Las headwaves son energéticas. Las headwaves pueden dar lugar a la propagación de fracturas. La energía generada por los procesos de ruptura puede adicionarse a la amplitud de las headwaves; éstas a su vez pueden mezclarse con las ondas reflejadas originando amplitudes anómalas, que pueden detectarse en las secciones sísmicas, y que deben interpretarse correctamente.
Las guided waves son ondas que viajan por un estrato, que por lo general es de baja velocidad. Estas ondas también son energéticas y pueden dar lugar a la propagación de fracturas .
Una onda difractada es generada cuando un obstáculo de dimensiones finitas es ubicado dentro de un campo de ondas incidente. Un obstáculo puede estar representado por una grieta, cavidad o inclusión. Un campo difractado puede definirse como la diferencia entre el campo total y el incidente. En este caso, el campo difractado incluye a la onda reflejada por la parte iluminada del obstáculo, y a la onda que cancela al campo incidente en la zona de sombra. Las rupturas también pueden modelarse como difracciones.
En un medio viscoelástico , una onda P es reflejada como P y S (a diferencia de un medio acústico, donde la onda P no genera una onda S en la interfaz donde es reflejada); y una onda S es reflejada como S y P (ver Figura 4) . Las ondas convertidas PS son extremadamente sensibles al grado de anisotropía de las formaciones geológicas. En un medio con fracturas, las ondas SV y SH, se separan originando una onda SI, rápida, y una onda S2, lenta. A este fenómeno, se le denomina Shear Wave Splitting. Al aumentar el grado de anisotropia también aumenta la diferencia en el tiempo de arribo de estas ondas . Las ondas PS1 y PS2 deben ser rotadas, mediante un operador de rotación Alford, que se aplica a cada uno de los componentes de la señal, o variantes de este operador. El Shear Wave Splitting puede ser interpretado con mayor facilidad a partir de ondas convertidas rotadas; mediante la partición de grupos de datos de onda convertida resultante de un evento común, grabado en una geometría multi- azimuth y multi-offset; en otras palabras, como una función del acimut y offset. Las ondas convertidas PS pueden ser rotadas en las direcciones radial y transversal. Las ondas convertidas presentan moveouts con características muy especiales; las hipérbolas son asimétricas y presentan inversiones de polaridad. Estas características permiten identificar con mayor facilidad la simetría de un determinado estrato. Es posible estimar tiempos de arribo de ondas SS a partir de ondas PP y PS . Cabe resaltar que la teoría AVOAZ establece que no deben existir ondas convertidas en las trazas nearest-offset y zero-offset (fuente y receptor ubicados en la misma posición) ; sin embargo, se han observado ondas convertidas con amplitudes importantes en estas trazas . Estas ondas pueden haber sido inducidas por anisotropia acimutal. Una fuente de impacto vertical puede generar ondas S. Entre las fuentes de fuerza vertical, se encuentran: Pesos arrojados desde una determinada altura, impactos de martillos de varios kilogramos de peso, cartuchos de escopeta y explosivos detonados en un pozo y vibradores verticales, dichas fuentes se ven tradicionalmente como fuentes de ondas P únicamente, pero también producen campos de onda S robustos. Esto puede explicar la presencia de ondas PS (en realidad puede tratarse de ondas SS) en los receptores asociados a distancias zero-offset.
Las ondas superficiales o de interfaz son originadas en la superficie de un material, o en la interfaz que separa a dos materiales con diferentes propiedades. El movimiento de partícula que generan algunas de estas ondas puede ser extremadamente no-lineal. La mayoría de estas ondas son muy sensibles a los cambios que pueden presentarse en las velocidades de las ondas S. Estos cambios pueden modificar de manera importante a las amplitudes de las ondas superficiales. En teoría, el fenómeno denominado gyrotrophy (movimiento rotacional de partículas) puede inducir variaciones importantes en las amplitudes de las ondas superficiales; este fenómeno, en principio, puede transformar un movimiento de partícula retrógrado en prógrado . Cabe mencionar que este tipo de gyrotrophy puede ser influenciado por licuefacción.
Los múltiples son reverberaciones generadas por los diferentes estratos, que pueden dificultar la interpretación de reflexiones genuinas . Existen diversos métodos para eliminar múltiples. Una de estas técnicas, es un método para la identificación automática y la extracción o la supresión de reflexiones primarias de modo convertido y reflexiones múltiples en datos sísmicos .
Las ecuaciones que gobiernan a los tiempos de las ondas reflejadas, convertidas y difractadas, y que controlan aproximadamente a los tiempos de arribo de las headwaves, son series de Taylor que están expresadas en términos de los tiempos de propagación; por ejemplo, para una geometría de adquisición CMP (fuentes y receptores se distribuyen de manera simétrica con respecto al centro del arreglo), la ecuación que gobierna a los tiempos de las ondas reflejadas PP y SS es :
donde to, x, Vnmo , Ai y En son el tiempo zero-offset, el offset, la velocidad NMO, el Quartic Coefficient y el denominador del Quartic Term. Los coeficientes Vnmo , Ai y En pueden expresarse en función de las propiedades físicas de los diferentes estratos; esto se puede realizar utilizando las tecnologías denominadas Time Field Derivatives y Stacking Velocity Tomography. La ecuación 2 es válida para medios anisótropos y heterogéneos; y puede utilizarse cuando las interfaces son irregulares. Expresiones similares a la ecuación 2 gobiernan a los tiempos reflejados de las ondas convertidas PS y SP. El Quartic Coefficient debe expresarse en función de los nuevos parámetros anisótropos; por ejemplo, en el caso de medios con simetría hexagonal (VTI, por sus siglas en inglés) y propagación de ondas reflejadas primarias, los nuevos parámetros anisótropos son: € - δ (diferencia épsilon-delta, denominados parámetros de Thomsen) , Vpo (velocidad de onda P a lo largo del eje de simetría) , Vso
(velocidad de onda S a lo largo del eje de simetría) y ζ =— (también puede utilizarse C13) ; los parámetros C13 y C33 son elementos del tensor stiffness, que relaciona esfuerzos con deformaciones. Los parámetros
Vso y ζ =— (también puede utilizarse C13) son vitales en la búsqueda de hidrocarburos; las variaciones en estos parámetros impactan en las amplitudes y tiempos de arribo de las ondas . La velocidad de onda S cambia en presencia de fluidos. Se puede utilizar el parámetro Vpgo (velocidad de onda P en el plano isótropo de un medio VTI) en lugar de la diferencia épsilon-delta .
Cabe enfatizar que en medios anisótropos no existen modos puros, las ondas P y S se mezclan. Las formaciones geológicas corresponden a medios anisótropos; por lo tanto, en todo momento, debe considerarse el impacto de las velocidades de propagación de las ondas S en las firmas o patrones que definen las ondas P.
La construcción de trazas sísmicas sintéticas, se efectúa de la siguiente manera, se selecciona un offset x (distancia fuente- receptor) (Figura 5):
1) La dispersión geométrica, se construye a partir de series de Taylor, que están expresadas en función de la velocidad NMO y el Quartic Coefficient (por ejemplo, la ecuación 2) . En un medio homogéneo tridimensional, la dispersión geométrica es 1/R, donde R es la distancia recorrida por la onda (4) .
2) Los coeficientes de reflexión y transmisión son edificados a partir de productos y cocientes de los contrastes de impedancias (4) .
3) Construcción de los factores que acompañan a los coeficientes de reflexión y transmisión, y que dependen de la frecuencia. Cabe destacar que el tiempo zero-offset puede estar en función de los factores de calidad Q. Estos factores de calidad Q pueden expresarse en función de la frecuencia. De esta manera, las firmas cinemáticas de las ondas P, S y convertidas también pueden quedar en función de la frecuencia. Una onda sísmica al ingresar a un medio con diferentes propiedades es dispersada de la misma manera en la que una onda de luz blanca es dispersada al pasar por un prisma. Las diferentes longitudes de onda que constituyen a la onda de luz blanca, se separan y dan lugar a ondas de diferentes colores, que forman parte del espectro electromagnético (4) .
4) Construcción del operador atenuación que está en función de los factores de calidad Q (4) .
5) Construcción, a partir de la velocidad NMO y del Quartic Coefficient, de amplitudes y tiempos de arribo de ondas reflejadas, difractadas y headwaves. Las amplitudes contienen: dispersión geométrica, coeficientes de reflexión y transmisión, factores dependientes de la frecuencia y factores de atenuación (4) .
6) Construcción de amplitudes y tiempos de arribo de ondas convertidas a partir de velocidad NMO, Quartic Coefficient y coeficientes que tienen que ver con la asimetría del moveout . Las amplitudes contienen: dispersión geométrica, coeficientes de reflexión y transmisión, factores dependientes de la frecuencia y factores de atenuación (4).
7) Construcción de amplitudes y tiempos de arribo de ondas de interfaz. Esta construcción, se tiene que efectuar combinando campos difractados (que son edificados con velocidad NMO, Quartic Coefficient y coeficientes relacionados con la asimetría del moveout) mediante la solución de sistemas de ecuaciones, que son edificados a partir de la aplicación de condiciones de frontera. Se tienen que usar métodos asintóticos para determinar que campos difractados son dominantes . Uno de estos métodos es el método de la fase estacionaria (4) .
8) Construcción de trazas sísmicas sintéticas (4) .
Las trazas deconvolucionadas , se construyen a partir de las trazas sísmicas sintéticas, por ejemplo, dividiendo en el dominio de la frecuencia, la traza B entre la traza A; o una ventana de la traza B entre una ventana de la traza A. Las ventanas deben incluir a las ondas de interés.
n _ Traza B
Ά° Traza A
Ventana Traza B
Ventana Traza A
La deconvolución (división en el dominio de la frecuencia) genera fuentes virtuales. Las deconvoluciones indicadas por las ecuaciones 3 y 4 crean fuentes virtuales en la coordenada donde se ubica el receptor que registra el movimiento de referencia; en este caso, la fuente virtual está ubicada en donde se localiza el receptor A. Las trazas sintéticas deconvolucionadas, también, se pueden construir edificando amplitudes de ondas deconvolucionadas a partir de la dispersión geométrica deconvolucionada, de los coeficientes de reflexión y transmisión deconvolucionados , factores deconvolucionados que dependen de la frecuencia y operadores de atenuación deconvolucionados . Esta construcción puede resultar más simple. En este caso tenemos que enfocarnos en dos offsets, y en el tipo de onda que queremos estudiar; por ejemplo, si queremos analizar a las ondas reflejadas (10) ilustradas en la Figura 2, primero tenemos que eliminar a las otras ondas de la traza A. De esta manera garantizamos que en el denominador de la deconvolución DAB = Ventana Traza B ,
aparecerá la onda reflenada de ínteres, y evitamos la
Ventana Traza A
creación de patrones de interferencia que pueden dificultar la interpretación .
La transformación al dominio de la frecuencia o al dominio de Fourier, se realiza con la siguiente integral:
F{w) = t)e-iwtdt. (5)
Una vez realizada la deconvolución, en el dominio de la frecuencia, se transforma el resultado al dominio del tiempo usando la siguiente integral :
Figure imgf000025_0001
En el caso de que sea necesario deconvolucionar ondas de alta frecuencia, la transformada de Fourier 5 debe ser modificada. Se debe modificar el kernel de esta integral:
F(w) = ∞K<it,T)f(t)e-™tdt. (7)
De acuerdo al tipo de kernel elegido, la integral 7 puede definirse como la transformada de Gabor o de Stockwell. La transformada de Stockwell es una de las más utilizadas en la industria de la exploración de hidrocarburos; permite estudiar ondas de alta frecuencia . En el caso de un medio estratificado sometido a la incidencia
. , „ Ventana Traza B
vertical de ondas, la deconvolucion UAfí = produce ondas
Ventana Traza A
ascendentes, ondas descendentes y múltiples. Si el número de estratos es n , el número de ondas deconvolucionadas en el último estrato es 2n. Si trasladamos estos conceptos a una geometría CMP o CSG (geometría Common Shot Gather) podemos identificar inmediatamente que el patrón que definen los campos deconvolucionados (se consideran al menos dos offsets) contiene ondas ascendentes (que corresponden a ondas reflejadas), ondas descendentes (que corresponden a ondas reflejadas) y múltiples. Las ondas reflejadas observadas en los campos deconvolucionados pueden ser procesadas utilizando series de Taylor, como la ecuación 2; en donde el Quartic Coefficient y la velocidad NMO están en función de los nuevos parámetros anisótropos . Cabe destacar que un receptor pivote (como el receptor A, donde se ubica la fuente virtual) puede desempeñar el papel de un microsismo virtual. La ubicación de este microsismo virtual corresponde a la localización de la imagen del receptor A; la interfaz de interés corresponde al "lente" desde donde se construye el microsismo virtual. En este caso, también, es posible utilizar series de Taylor para definir a los tiempos de propagación de las ondas reflejadas deconvolucionadas. Los mismos conceptos pueden ser aplicados a las ondas convertidas PS y SP; donde también podemos usar series de Taylor y al QUARTIC COEFFICIENT.
Cuando el objetivo es detectar y caracterizar ondas inducidas por el fluj o de fluidos, la propagación de fracturas y la activación de fallas geológicas, se debe realizar una inspección cuidadosa de las áreas en las secciones sísmicas o en los CMP y CSG gathers que pudieran albergar este tipo de ondas. Como primer paso, se puede seleccionar un acimut, posteriormente se pueden efectuar las correcciones NMO y Quartic Coefficient (en donde se deben incluir los nuevos parámetros anisótropos) y finalmente se pueden identificar anomalías AVO en la sección STACK. Por ejemplo, en la traza B de la Figura 2, se puede visualizar que la onda difractada no-lineal (50) está mezclada con la onda reflejada y headwave producidas por la segunda interfaz . Cuando a una traza sísmica, como la traza B, se le aplican las correcciones NMO y Quartic Coefficient, el resultado siempre da lugar a una anomalía en amplitud en la sección STACK y en las secciones migradas . La búsqueda de ondas no- lineales también se puede llevar a cabo inspeccionando amplitudes anómalas mediante deconvolución, antes de efectuar las correcciones NMO y QUARTIC COEFFICIENT. El Quartic Coefficient, también, se ha aplicado a medios ortorrómbicos . Para poder aislar a la onda (50) que se observa en las trazas correspondientes a los receptores ubicados en A y B (Figura 2) , se debe eliminar a las ondas reflejadas (20) y headwaves (40) . Se identifican las ondas reflejadas y headwaves; y se eliminan de la traza deconvolucionada, usando filtros pasa-bandas, filtros F-K, filtrado interferométrico y la transformada de Hilbert-Huang . Las ondas de alta frecuencia deben ser tratadas con la transformada definida por la ecuación 7 o con la transformada de Hilbert-Huang. Los filtros F-K son muy útiles en la eliminación de ondas superficiales y headwaves . En este tipo de filtrado, el atributo que permite diferenciar a las distintas ondas es la pendiente que definen los tiempos de arribo en un diagrama T- X; por ejemplo, los tiempos de arribo de una headwave definen un patrón lineal (pendiente constante).
Las ondas reflejadas PS1, PS2, SS1 y SS2 observadas en los campos deconvolucionados de una geometría CMP o CSG pueden ser determinantes para identificar medios fracturados. Estas ondas pueden revelar presencia de medios fracturados a través del Shear Wave Splitting y de los cambios en las amplitudes de las ondas SI (SV) y S2 (SH) . En un medio fracturado, los campos deconvolucionados también pueden ayudar a identificar rotación de partículas y de ondas S; este fenómeno, se denomina gyrotrophy; las ondas S rotan alrededor de la dirección de propagación. Este fenómeno puede presentarse en medios extremadamente fracturados . En el caso de las ondas S, el movimiento de partícula es perpendicular a la dirección de propagación. En la dirección del movimiento de partícula, se genera una corriente eléctrica que da lugar a una diferencia de potencial, que está asociada a un campo eléctrico. Si el movimiento de partícula es intenso, el campo eléctrico se amplifica al igual que la corriente. De acuerdo con el fenómeno electromagnético, un campo eléctrico induce un campo magnético, y un campo magnético induce un campo eléctrico. Si el campo eléctrico producido por el movimiento de partícula es extremadamente intenso, el campo magnético también debe presentar gran amplitud. En el caso de que exista rotación de ondas S, el campo magnético puede, en principio, definir líneas de campo similares a las observadas en un solenoide. Si el campo magnético es intenso, éste, en principio, puede favorecer las colisiones entre partículas atómicas (como en el Large Hadron Collider) . Esto puede acontecer durante un sismo. En un sismo se liberan grandes cantidades de energía; mayores a las que son liberadas en el Large Hadron Collider, y por lo tanto es factible que los campos magnéticos generados por las ondas S, durante un sismo, puedan inducir colisiones de partículas atómicas, que den lugar a nuevas partículas nucleares (energía que emerge de otras dimensiones), micro black holes, monopolos magnéticos y nuevos estados de la materia. Con nuestra metodología hemos observado cambios en amplitudes de las ondas S producidos por flujos partículas atómicas; las amplitudes cambian de manera genuina. La forma de estas ondas se asemeja a las olas del mar que son modificadas por el viento y la gravedad. Se puede decir que las partículas atómicas "surfean" a las ondas S. En la parte posterior de las ondas S que son modificadas por flujos de partículas atómicas, se pueden observar perturbaciones genuinas en las amplitudes; que pueden estar asociadas a colisiones de partículas atómicas y a la generación de campos gravitomagnéticos . Estas observaciones, en principio, pueden explicarse con la teoría denominada Pilot Wave Theory y la teoría de la Gravedad Entrópica.
Un campo magnético es intenso cuando el campo eléctrico genera una corriente eléctrica intensa. En otras palabras, se puede especular en la posibilidad de que la rotación de las ondas S pueda inducir superconductividad de alta temperatura. Es posible inducir superconductividad por la rotación de fluidos; en este caso, el campo magnético generado por la rotación de fluidos está expresado en función de las asociaciones de electrones, que viajan por el fluido que está rotando; una asociación muy conocida son los pares de Cooper. En la literatura especializada, se pueden encontrar publicaciones en donde se demuestra teóricamente que la gravedad, se puede manipular mediante la generación de campos magnéticos intensos. Cabe mencionar que la superconductividad, en algunos casos, está asociada a la anisotropia de los materiales y a la presencia de cáusticas (triplicaciones de los tiempos de arribo) . Las cáusticas están asociadas principalmente a las ondas S; en particular a la onda SI, también denominada SV. Las implicaciones de estas observaciones pueden impactar en el desarrollo de celdas solares más eficientes; que pueden estar compuestas por materiales anisótropos superconductores, como las estructuras de grafeno que contienen litio, el grafito o la perovskita. La perovskita es un mineral abundante; que también puede ser fabricado. La metodología de la invención y el Quartic Coefficient (en donde se deben incluir los nuevos parámetros anisótropos) se pueden utilizar para caracterizar materiales anisótropos superconductores.
Los campos deconvolucionados son útiles para identificar licuefacción y el movimiento de fallas geológicas; por ejemplo, estos campos pueden ayudar a identificar hipocentros; y probablemente en un futuro próximo pueda llevarse a cabo la predicción de sismos a partir del análisis de los campos deconvolucionados, y del estudio de las ondas que aparecen durante la activación de las fallas geológicas . Una falla geológica puede activarse durante la inyección de fluidos; la inyección de fluidos acontece durante el proceso de Fractura Hidráulica y la perforación de pozos. Cabe resaltar que las series de Taylor, la velocidad NMO y el Quartic Coefficient pueden utilizarse para estudiar telesismos; sismos que son originados, por ejemplo, en las antipodas; la antipoda de México, se ubica en Oceania. Estos sismos pueden ser determinantes para ubicar reservas de hidrocarburos localizadas a gran profundidad.
La metodología de la invención también puede ser utilizada para caracterizar aluminio, acero, concreto, adobe, plásticos, etc. En este caso también se puede usar la última parte de las señales ultrasónicas; denominada coda; que es sensible a la presencia de fluidos .
Una vez edificadas las trazas sintéticas y las trazas deconvolucionadas sintéticas, éstas se comparan con las trazas reales y las trazas deconvolucionadas reales. Si la diferencia entre las ondas reflejadas (reales y sintéticas) es menor a un criterio previamente definido, se detiene el proceso de inversión; en el caso de que la diferencia sea mayor al criterio previamente definido, se modifica el modelo (que incluye modelado físico-ultrasónico) , y se vuelve a generar la información sintética y de laboratorio. En un proceso de inversión, lo ideal es que el número de ecuaciones sea igual al número de incógnitas, y que estas ecuaciones sean independientes. Se debe mitigar el problema de mínimos locales, que se observa en procesos de inversión no-lineales. Esto se logra mediante la implementación de técnicas de optimización robustas. Un producto adicional que se obtiene de este proceso de inversión es la detección de ondas inducidas por el flujo de fluidos, los flujos de partículas atómicas, la propagación de fracturas y la activación de fallas geológicas.
A continuación, se enumeran los principales elementos de la metodología utilizada para procesar información sísmica, ultrasónica y electromagnética (Figura 5) .
1) Selección de acimut; CMP, CSG, T-X de telesismo o sismo (4) .
2) Identificación e interpretación de ondas reflejadas, convertidas, difractadas, headwaves, guided, superficiales y de interfaz (3).
3) Aplicación P NMO . Pueden incorporarse los nuevos parámetros anisótropos de las diferentes simetrías (4).
4) Aplicación P QUARTIC COEFFICIENT. Pueden incorporarse los nuevos parámetros anisótropos de las diferentes simetrías (4) .
5) Caracterización de medios anisótropos usando firmas cinemáticas de la onda P; se consideran datos apilados y sin apilar (4) .
6) Inversión de ondas P; se consideran datos apilados y sin apilar. Extracción de atributos (5) .
7) Migración de ondas P (6) .
8) Rotación de ondas S usando la técnica Alford Rotation u otras variantes ( 4 ) .
9) Aplicación NMO DE LAS ONDAS SI y S2 (4) .
10) Aplicación QUARTIC COEFFICIENT DE LAS ONDAS SI y S2 (4). 11) Caracterización de medios anisótropos usando firmas cinemáticas de las ondas SI y S2; se consideran datos apilados y sin apilar (4) .
12) Inversión de ondas SI y S2; se consideran datos apilados y sin apilar. Extracción de atributos (5) . 13) Migración de ondas SI y S2 (6) .
14) Rotación de ondas PS usando la técnica Alford Rotation u otras variantes ( 4 ) .
15) Aplicación NMO y FIRST COEFFICIENT DE LAS ONDAS PSl y PS2 (4) .
16) Aplicación THIRD y QUARTIC COEFFICIENTS DE LAS ONDAS PSl y PS2 (4) .
17) Caracterización de medios anisótropos usando firmas cinemáticas de las ondas PSl y PS2; se consideran datos apilados y sin apilar (4) .
18) Inversión de ondas PSl y PS2; se consideran datos apilados y sin apilar. Extracción de atributos (5) .
19) Migración de ondas PSl y PS2 (6) .
20) Aplicación NMO y FIRST COEFFICIENT DE LAS ONDAS SPl y SP2 (4) .
21) Aplicación THIRD y QUARTIC COEFFICIENTS DE LAS ONDAS SPl y SP2 (4) . 22) Caracterización de medios anisótropos usando firmas cinemáticas de las ondas SPl y SP2; se consideran datos apilados y sin apilar (4) . 23) Inversión de ondas SP1 y SP2; se consideran datos apilados y sin apilar. Extracción de atributos (5) .
24) Migración de ondas SP1 y SP2 (6).
25) Downward continuation; interferometric redatuming de las diferentes ondas reflejadas y difractadas (4).
26) Rotación de ondas S y PS usando la técnica Alford Rotation u otras variantes. Esto se efectúa para cada datuming (4) .
27) Ubicación de fuentes virtuales (4).
28) Aplicación de Imaging Conditions (4).
29) Stacking; secciones sísmicas (4).
30) Identificación de anomalías AVO (4) .
31) Selección de grupos de ondas asociados con anomalías AVO (4) .
32) Deconvolución de las ventanas que contienen a los grupos de ondas asociados con anomalías AVO; y modelado de los campos deconvolucionados ; se consideran datos apilados y sin apilar (5) .
33) Identificación de ondas inducidas por el flujo de fluidos, flujos de partículas atómicas, propagación de fracturas y activación de fallas geológicas (5) .
La metodología de la invención, se puede utilizar en la detección de campos de hidrocarburos, recursos geotérmicos, mineros e hídricos. Se puede aplicar a información ID, 2D, 3D y 4D. Los estratos pueden ser irregulares, anisótropos y heterogéneos. INTERPRETACIÓN
Cabe enfatizar que el procesado de información sísmica, ultrasónica y electromagnética es un proceso interpretativo. Es muy importante la experiencia. Los conocimientos geológicos son indispensables para poder conectar las secciones sísmicas-electromagnéticas con la geología, campos de hidrocarburos, campos geotérmicos, campos mineros y acuíferos .
1) La interpretación también debe incluir modelado físico y numérico. Cuando el problema es muy complejo, se debe utilizar modelado físico-ultrasónico. Este tipo de modelado debe incluir adquisición ultrasónica MUL ICOMPONENTE e INTERFEROMETRÍA LÁSER MUL ICOMPONENTE (3) .
2) En el modelado físico y numérico, se debe considerar el modelado del flujo de fluidos, de los procesos difusivos y de los procesos de ruptura ( ) .
La inyección de fluidos y la propagación de fracturas pueden detonar sismos; este mecanismo puede ser un ingrediente esencial en el motor de la TECTÓNICA DE PLACAS.
En la Figura 5, se ilustran los elementos que constituyen la metodología de detección y caracterización de ondas inducidas por el flujo de fluidos, los flujos de partículas atómicas, la propagación de fracturas y la activación de fallas geológicas; así como las conexiones que existen entre los diferentes elementos que constituyen dicha metodología. Finalmente, el PROCESADO e INTERPRETACIÓN se llevan a cabo mediante un sistema de procesamiento de datos, configurado para adquirir y/o procesar los datos recibidos para su posterior interpretación. Dicho dispositivo debe comprender un sistema de cómputo digital (3000), tal como una computadora personal, estaciones de trabajo, cluster u otro sistema o dispositivos móviles. El sistema de cómputo digital debe tener suficiente potencia de procesamiento para procesar grandes cantidades de datos sísmicos complejos. El procesado digital, se puede realizar en la "nube" (4000) o en un equipo de cómputo ubicado en otro lugar; en otro país (5000) . La transmisión de información al equipo de cómputo remoto, se debe efectuar con dispositivos de alta velocidad (6000) . Se debe tener un dispositivo de almacenamiento (2000) acoplado al sistema de cómputo digital, configurado para recibir datos desde los sensores (1000); datos que son almacenados en un medio digital, tal como un disco duro u otro dispositivo de memoria. Como se ilustra en la Figura 6. Los sensores pueden ser instalados usando sistemas mecatrónicos y drones.
APLICACIONES EN OTROS CAMPOS DE LA CIENCIA Y LA INGENIERÍA
La metodología de la presente invención se puede utilizar en el estudio de: Phonons, Plasmons, SUPERCONDUCTIVIDAD y ENERGÍA SOLAR.
La posible detección de campos gravitomagnéticos que pudieron haber sido inducidos por el giro de las ondas S podría tener implicaciones de gran relevancia en la industria aeroespacial . Existen diversas publicaciones en la literatura especializada donde se describen modelos para manipular los campo gravitomagnéticos , y de esta manera diseñar mejores hetes .
De acuerdo con Pilot Wave Theory, las partículas atómicas (por ejemplo, electrones y fotones) son partículas y ondas al mismo tiempo. En teoría es posible crear interferencias de phonons que pueden interactuar con las ondas que producen grupos de partículas (electrones y fotones). Mediante el estudio de estas interacciones, se puede mejorar la SUPERCONDUCTIVIDAD. Se deben encontrar las frecuencias características asociadas a los grupos de partículas.
La nueva metodología se planea utilizar en el estudio de las ondas electromagnéticas producidas por dolor, epilepsia, cáncer y mutaciones. También, se planea usar en el estudio del CAMBIO CLIMÁTICO.
REFERENCIAS
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Claims

REIVI DICACIONES
Habiendo descrito suficientemente mi invención, la considero como una novedad y por lo tanto reclamo de mi exclusiva propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones :
Un método para detectar y caracterizar ondas inducidas por el flujo de fluidos, los flujos de partículas atómicas, la propagación de fracturas y la activación de fallas geológicas, que comprende lo siguiente:
a) Registrar por medio de sensores, información ultrasónica multicomponente , información sismo-eléctrica, información electromagnética, información sísmica multicomponente, datos de sísmica pasiva, datos de terremotos, datos de presiones asociados a ondas sísmicas que pueden colectarse en la superficie del mar;
b) Procesar por medio de un sistema de cómputo digital, información sísmica multicomponente, datos de presiones asociados a ondas sísmicas que pueden colectarse en la superficie del mar, datos de sísmica pasiva, información ultrasónica multicomponente e información electromagnética para identificar y caracterizar ondas inducidas por el flujo de fluidos, los flujos de partículas atómicas, la propagación de fracturas y la activación de fallas geológicas; c) Generar por medio del sistema de cómputo digital, imágenes sísmicas, ultrasónicas y electromagnéticas;
d) Interpretar por medio del sistema de cómputo digital, imágenes sísmicas, ultrasónicas y electromagnéticas.
2. El método de conformidad con la reivindicación 1, en donde la información adquirida corresponde a ondas reflejadas PP y sus múltiples .
3. El método de conformidad con la reivindicación 2, en donde la geometría de adquisición para ondas PP y sus múltiples puede ser: CMP, CSG, FULL-AZIMUTH, LONG-OFFSET, VSP y CROSS-HOLE . Estas geometrías son modeladas y optimizadas usando velocidad NMO, coeficientes Quartic y Sixth. En el procesado anisótropo TI, se toman en cuenta las velocidades de ondas de cizalla. Se incorporan también nuevos parámetros anisótropos. Por ejemplo, en el caso de un sistema hexagonal o VTI, los nuevos parámetros son: C13, C13/C33, la velocidad VSo, la velocidad VPgo, que es la velocidad de ondas P correspondiente al plano de isotropía.
4. El método de conformidad con la reivindicación 3, en donde las ondas reflejadas PP, y sus múltiples, se procesan considerando una geometría multi-azimuth, y aplicando velocidad NMO, coeficientes Quartic y Sixth. En el procesado anisótropo TI, se toman en cuenta las velocidades de ondas de cizalla. Se incorporan también nuevos parámetros anisótropos; por ejemplo, en el caso de un sistema hexagonal o VTI, los nuevos parámetros son: C13, C13/C33, la velocidad VSo y la velocidad VPgo, que es la velocidad de ondas P correspondiente al plano de isotropía.
5. El método de conformidad con la reivindicación 4, en donde los estratos pueden ser anisótropos, heterogéneos e irregulares.
6 . El método de conformidad con la reivindicación 4, en donde se aplican: velocidad NMO, coeficientes Quartic y Sixth, y se efectúa análisis de velocidades. La información corregida se apila generando secciones stack PP .
7 . El método de conformidad con la reivindicación 6, en donde las secciones stack PP son interpretadas para identificar anomalías AVO.
8. El método de conformidad con la reivindicación 7, en donde las anomalías AVO son interpretadas en términos de ondas inducidas por el flujo de fluidos, los flujos de partículas atómicas, la propagación de fracturas y la activación de fallas geológicas usando interferometría sísmica PP y generando interferogramas PP. Se utiliza deconvolución, deconvolución normalizada, correlación, correlación normalizada, cross-coherence y convolución. Se consideran datos apilados y sin apilar.
9 . El método de conformidad con la reivindicación 3, en donde se invierte información sísmica PP para determinar propiedades y geometrías de estratos, en donde se obtienen características de los sistemas anisótropos y fracturados. Se consideran datos apilados y sin apilar.
10. El método de conformidad con la reivindicación 9, en donde se aplica interferometric redatuming para mover los campos de ondas PP a un nivel de adquisición virtual.
11. El método de conformidad con la reivindicación 10, en donde se aplican imaging conditions para migrar la información PP .
12. El método de conformidad con la reivindicación 3, en donde se obtiene la dispersión geométrica de ondas PP a partir del zero- offset traveltime .
13. El método de conformidad con la reivindicación 3, en donde se derivan amplitudes PP a partir de zero-offset traveltimes que dependen del factor de calidad Q, que a su vez depende de la frecuencia .
14. El método de conformidad con la reivindicación 13, en donde se obtienen coeficientes de reflexión y transmisión PP dependientes de la frecuencia; en donde se incorpora el operador atenuación, que también depende de la frecuencia.
15. El método de conformidad con la reivindicación 6, en donde se aplica migración antes y después de apilar, y se obtienen secciones migradas PP .
16. El método de conformidad con la reivindicación 15, en donde se aplica conjuntamente Reverse Time Migration, Marchenko imaging y el sistema propuesto para procesar ondas PP.
17. El método de conformidad con la reivindicación 1, en donde la información adquirida corresponde a ondas reflejadas PS y sus múltiples .
18. El método de conformidad con la reivindicación 17, en donde la geometría de adquisición para ondas PS y sus múltiples puede ser: CMP, CSG, FULL-AZIMUTH, LONG-OFFSET y VSP, en donde estas geometrías son modeladas y optimizadas usando velocidad NMO, coeficientes First, Third, Quartic, Fifth y Sixth.
19. El método de conformidad con la reivindicación 18, en donde las ondas reflejadas PS, y sus múltiples, se procesan considerando geometrías multi-azimuth, y aplicando velocidad NMO, coeficientes First, Third, Quartic, Fifth y Sixth, en donde las ondas PS son rotadas usando Alford rotation o utilizando variantes de esta técnica.
20. El método de conformidad con la reivindicación 19, en donde los estratos pueden ser anisótropos, heterogéneos e irregulares.
21. El método de conformidad con la reivindicación 19, en donde se aplican: velocidad NMO, coeficientes First, Third, Quartic, Fifth y Sixth, y se efectúa análisis de velocidades, en donde la información corregida se apila generando secciones stack PS .
22. El método de conformidad con la reivindicación 21, en donde las secciones stack PS son interpretadas para identificar anomalías AVO.
23. El método de conformidad con la reivindicación 22, en donde las anomalías AVO son interpretadas en términos de ondas inducidas por el flujo de fluidos, los flujos de partículas atómicas, la propagación de fracturas y la activación de fallas geológicas usando interferometría sísmica PS y generando interferogramas PS. Se utiliza deconvolución, deconvolución normalizada, correlación, correlación normalizada, cross-coherence y convolución. Se consideran datos apilados y sin apilar.
24. El método de conformidad con la reivindicación 18, en donde se invierte información sísmica PS para determinar propiedades y geometrías de estratos, en donde se obtienen características de los sistemas anisótropos y fracturados. Se consideran datos apilados y sin apilar.
25. El método de conformidad con la reivindicación 24, en donde se aplica interferometric redatuming para mover los campos de ondas PS a un nivel de adquisición virtual, en donde se determinan ondas de cizalla, rápidas y lentas, y se aplica el shear-wave splitting para cada datuming.
26. El método de conformidad con la reivindicación 25, en donde se aplican imaging conditions para migrar la información PS .
27. El método de conformidad con la reivindicación 18, en donde se obtiene la dispersión geométrica de ondas PS a partir del zero- offset traveltime .
28. El método de conformidad con la reivindicación 18, en donde se derivan amplitudes PS a partir de zero-offset traveltimes que dependen de factores de calidad Q, que a su vez dependen de la frecuencia .
29. El método de conformidad con la reivindicación 28, en donde se obtienen coeficientes de reflexión y transmisión PS dependientes de la frecuencia.
30. El método de conformidad con la reivindicación 19, en donde se aplica migración antes y después de apilar, y se obtienen secciones migradas PS .
31. El método de conformidad con la reivindicación 30, en donde se aplica conjuntamente Reverse Time Migration, Marchenko imaging y el sistema propuesto para procesar ondas PS.
32. El método de conformidad con la reivindicación 1, en donde la información adquirida corresponde a ondas reflejadas SP y sus múltiples .
33. El método de conformidad con la reivindicación 32, en donde la geometría de adquisición para ondas SP y sus múltiples puede ser: CMP, CSG, FULL-AZIMUTH, LONG-OFFSET y VSP, en donde estas geometrías son modeladas y optimizadas usando velocidad NMO, coeficientes First, Third, Quartic, Fifth y Sixth.
34. El método de conformidad con la reivindicación 33, en donde las ondas reflejadas SP, y sus múltiples, se procesan considerando geometrías multi-azimuth, y aplicando velocidad NMO, coeficientes First, Third, Quartic, Fifth y Sixth, en donde en el procesado anisótropo TI, se toman en cuenta las velocidades de ondas de cizalla. Se incorporan también nuevos parámetros anisótropos . Por ejemplo, en el caso de un sistema hexagonal o VTI, los nuevos parámetros son: C13, C13/C33 y la velocidad VPgo , que es la velocidad de ondas P correspondiente al plano de isotropia .
35. El método de conformidad con la reivindicación 34, en donde los estratos pueden ser anisótropos, heterogéneos e irregulares.
36. El método de conformidad con la reivindicación 34, en donde se aplican: velocidad NMO, coeficientes First, Third, Quartic, Fifth y Sixth, en donde la información corregida se apila generando secciones stack SP.
37. El método de conformidad con la reivindicación 36, en donde las secciones stack SP son interpretadas para identificar anomalías AVO.
38. El método de conformidad con la reivindicación 37, en donde las anomalías AVO son interpretadas en términos de ondas inducidas por el flujo de fluidos, los flujos de partículas atómicas, la propagación de fracturas y la activación de fallas geológicas usando interferometría sísmica SP y generando interferogramas SP, en donde se utiliza deconvolución, deconvolución normalizada, correlación, correlación normalizada, cross- coherence y convolución. Se consideran datos apilados y sin apilar .
39. El método de conformidad con la reivindicación 33, en donde se invierte información sísmica SP para determinar propiedades y geometrías de estratos, en donde se obtienen características de los sistemas anisótropos y fracturados. Se consideran datos apilados y sin apilar.
40. El método de conformidad con la reivindicación 39, en donde se aplica interferometric redatuming para mover los campos de ondas SP a un nivel de adquisición virtual.
41. El método de conformidad con la reivindicación 40, en donde se aplican imaging conditions para migrar la información SP.
42. El método de conformidad con la reivindicación 33, en donde se obtiene la dispersión geométrica de ondas SP a partir del zero- offset traveltime .
43. El método de conformidad con la reivindicación 33, en donde se derivan amplitudes SP a partir de zero-offset traveltimes que dependen de factores de calidad Q, que a su vez dependen de la frecuencia .
44. El método de conformidad con la reivindicación 43, en donde se obtienen coeficientes de reflexión y transmisión SP dependientes de la frecuencia.
45. El método de conformidad con la reivindicación 34, en donde se aplica migración antes y después de apilar, y se obtienen secciones migradas SP.
46. El método de conformidad con la reivindicación 45, en donde se aplica conjuntamente Reverse Time Migration, Marchenko imaging y el sistema propuesto para procesar ondas SP.
47. El método de conformidad con la reivindicación 1, en donde la información adquirida corresponde a ondas reflejadas SS y sus múltiples .
48. El método de conformidad con la reivindicación 47, en donde la geometría de adquisición para ondas SS y sus múltiples puede ser: CMP, CSG, FULL-AZIMUTH, LONG-OFFSET, VSP y CROSS-HOLE, en donde estas geometrías son modeladas y optimizadas usando velocidad NMO, coeficientes Quartic y Sixth.
49 . El método de conformidad con la reivindicación 48, en donde las ondas reflejadas SS, y sus múltiples, se procesan considerando geometrías multi-azimuth, y aplicando velocidad NMO, coeficientes Quartic y Sixth, en donde las ondas SS son rotadas usando Alford rotation o utilizando variantes de esta técnica, en donde las ondas SS pueden ser edificadas con la técnica PP+PS=SS; en este caso, se deben utilizar offsets ultra-largos para preservar long-offsets correspondientes a ondas SS.
50. El método de conformidad con la reivindicación 49, en donde los estratos pueden ser anisótropos, heterogéneos e irregulares.
51. El método de conformidad con la reivindicación 49, en donde se aplican: velocidad NMO, coeficientes Quartic y Sixth, y se efectúa análisis de velocidades, en donde la información corregida se apila generando secciones stack SS.
52. El método de conformidad con la reivindicación 51, en donde las secciones stack SS son interpretadas para identificar anomalías AVO.
53. El método de conformidad con la reivindicación 52, en donde las anomalías AVO son interpretadas en términos de ondas inducidas por el flujo de fluidos, los flujos de partículas atómicas, la propagación de fracturas y la activación de fallas geológicas usando interferometría sísmica SS y generando interferogramas SS, en donde se utiliza deconvolución, deconvolución normalizada, correlación, correlación normalizada, cross- coherence y convolución. Se consideran datos apilados y sin apilar .
54. El método de conformidad con la reivindicación 48, en donde se invierte información sísmica SS para determinar propiedades y geometrías de estratos, en donde se obtienen características de los sistemas anisótropos y fracturados. Se consideran datos apilados y sin apilar.
55. El método de conformidad con la reivindicación 54, en donde se aplica interferometric redatuming para mover los campos de ondas SS a un nivel de adquisición virtual, en donde se determinan ondas de cizalla, rápidas y lentas, y el shear-wave splitting para cada datuming.
56. El método de conformidad con la reivindicación 55, en donde se aplican imaging conditions para migrar la información SS.
57. El método de conformidad con la reivindicación 48, en donde se obtiene la dispersión geométrica de ondas SS a partir del zero- offset traveltime .
58. El método de conformidad con la reivindicación 48, en donde se derivan amplitudes SS a partir de zero-offset traveltimes que dependen del factor de calidad Q, que a su vez depende de la frecuencia .
59. El método de conformidad con la reivindicación 58, en donde se obtienen coeficientes de reflexión y transmisión SS dependientes de la frecuencia.
60. El método de conformidad con la reivindicación 49, en donde se aplica migración antes y después de apilar, y se obtienen secciones migradas SS .
61. El método de conformidad con la reivindicación 60, en donde se aplica conjuntamente Reverse Time Migration, Marchenko imaging y el sistema propuesto para procesar ondas SS.
62. El método de conformidad con la reivindicación 1, en donde las ondas reflejadas, convertidas, difractadas, headwaves, guided waves, ondas superficiales y ondas de interfaz son construidas a partir de tiempos zero-offset, tiempos de tránsito mínimos, aplicación de condiciones de frontera, suma de difracciones, método de elementos de frontera y métodos asintóticos, en donde se consideran n-dimensiones .
63. El método de conformidad con la reivindicación 1, en donde las ondas reflejadas, convertidas, difractadas, headwaves, múltiples, guided waves, ondas superficiales y ondas de interfaz son identificadas y filtradas mediante la aplicación de la deconvolución, deconvolución normalizada, correlación, correlación normalizada, cross-coherence , convolución y filtrado no-lineal, en donde los campos reales deconvolucionados , convolucionados y correlacionados son comparados con información sintética.
64. El método de conformidad con la reivindicación 62, en donde los campos deconvolucionados sintéticos son construidos usando al menos dos receptores, en donde se utiliza también deconvolución normalizada, correlación, correlación normalizada, cross- coherence y convolución, en donde se utilizan fuentes virtuales obtenidas a partir de la reflectividad y de eventos sísmicos detectados en la superficie.
65. El método de conformidad con la reivindicación 1, en donde los campos reales y sintéticos, se comparan a través de una función objetivo dando lugar a un proceso iterativo de inversión, que sirve para determinar ondas inducidas por el flujo de fluidos, los flujos de partículas atómicas, la propagación de fracturas y la activación de fallas geológicas; de este proceso iterativo también se obtienen factores de calidad Q y densidades; se utilizan formas explícitas para representar a los campos de ondas deconvolucionados .
El método de conformidad con la reinvindicación 1, en donde se realiza modelado físico y numérico. En el modelado físico, se utilizan: ultrasonido piezoeléctrico , interferómetros láser multicomponente, Ground Penetrating Radar (GPR) , técnicas electromagnéticas, dispositivos para estudiar procesos acoplados, dispositivos para estudiar fenómenos químicos, dispositivos para inyectar fluidos, dispositivos mecánicos para inducir fracturas, sistemas láser para inducir fracturas y modelos físicos que son construidos con diversos materiales (acrílico, fibra de vidrio, polímeros, concreto, adobe, aluminio, rocas, minerales, materiales sintéticos y naturales) . En el modelado numérico, se usan técnicas numéricas para modelar la propagación de ondas en medios anisótropos, heterogéneos y viscoelásticos . También se utilizan métodos numéricos para modelar: el flujo de fluidos, los procesos difusivos y los procesos de ruptura.
El método de conformidad con la reivindicación 1, en donde el ultrasonido piezoeléctrico, la interferometría láser multicomponente y las técnicas electromagnéticas, se usan en la caracterización de materiales como concreto, acero, alimentos, plásticos, cerámicos, vidrios, rocas, minerales y núcleos. Se estudian procesos físicos, químicos y biológicos que acontecen en estos materiales. Las ondas ultrasónicas y electromagnéticas son analizadas utilizando técnicas espectrales, interferometría y técnicas de la industria de la exploración y producción de hidrocarburos .
68. El método de conformidad con la reivindicación 62, en donde las ondas pueden representar phonons, plasmons y energía asociada a partículas atómicas y subatómicas; dualidad onda-partícula. Se utilizan interferómetros láser de alta sensibilidad.
69. El método de conformidad con la reivindicación 1, en donde se puede identificar la influencia de campos gravitomagnéticos .
70. El método de conformidad con la reivindicación 1, en donde se identifican y eliminan múltiples mediante la aplicación de la deconvolución, deconvolución normalizada y el QUARTIC COEFFICIEN .
71. El método de conformidad con la reivindicación 1, en donde se obtienen y modelan receiver functions . Se considera anisotropía.
72. El método de conformidad con la reivindicación 1, en donde se detectan flujos de partículas atómicas mediante sistemas láser.
73. Un sistema para detectar y caracterizar ondas inducidas por el flujo de fluidos, los flujos de partículas atómicas, la propagación de fracturas y la activación de fallas geológicas, que comprende :
Un subsistema para la adquisición de señales;
Un dispositivo de almacenamiento para almacenar información adquirida por el subsistema de adquisición; y
Un subsistema de cómputo digital configurado para procesar e interpretar información según el método de las reivindicaciones 1 a 72.
74. El sistema de conformidad con la reivindicación 73, caracterizado por el subsistema de adquisición que debe incluir: sensores sísmicos multicomponente, sensores que detectan presiones, sensores electromagnéticos, sensores ultrasónicos, sistemas mecatrónicos y drones . Los sistemas mecatrónicos y drones, se utilizan para ubicar a los sensores.
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