U.A.J.M.S.

FACULTAD DE CIENCIAS INTEGRADAS V-MCARRERA: ING. PETROQUIICA

TRABAJO DE INVESTIGACION 2SIGLA: GEO 021MATERIA: GEOLOGIATEMA: LA BRUJULA ESTUDIANTE: PAOLA MADAY MAMANI CORIDOCENTE: ING. CARLOS PAREDESRU: 81150

VILLAMONTES-TARIJA BOLIVIA2015

SISTEMAS DE TIROS EMPLEADAS EN SISMICA DE REFLEXION TERRESTRE

IntroduccinObjetivo: Con los mtodos geofsicos se puede investigar zonas sin acceso para el ser humano, como el interior de la tierra. En la bsqueda de yacimientos metalferos (prospeccin, exploracin) este mtodos geofsicos pueden dar informaciones sin hacer una perforacin de altos costos. Existen varios mtodos geofsicos los cuales aprovechan propiedades fsicas de las rocas. Pero todos los mtodos geofsicos dan solamente informaciones indirectas, es decir nunca sale una muestra de una roca. Los resultados de investigaciones geofsicas son hojas de datos (nmeros) que esperan a una interpretacin

Mtodos ssmicos de exploracin

Los mtodos de exploracin ssmicos se basan en la generacin de ondas ssmicas por ejemplo por medio de una explosin o por medio de un rompedor de cada. Las ondas ssmicas son ondas mecnicas y elsticas, pues que las ondas ssmicas causan deformaciones no permanentes en el medio, en que se propagan. La deformacin se constituye de una alternancia de compresin y de dilatacin de tal manera que las partculas del medio se acercan y se alejan respondiendo a las fuerzas asociadas con las ondas, como por ejemplo en un elstico extendido. Su propagacin se describe por la ecuacin de ondas.

Ssmica de reflexin y refraccinLos mtodos ssmicos aprovechan la reflexin y refraccin de ondas acsticas en el subsuelo, la amplitud de estas es registrada para detectar acuferos, cavidades, depsitos de carbn, grava, arena y mapear lechos rocosos; as como estudiar condiciones de la roca tales como sus parmetros elastomecnicos, fracturabilidad y estratigrafa, importantes a la hora de hacer perforacin con pozos, diseo de vas, estudios geotcnicos y de futuras obras civiles

Estudio delrea Geologa de Superficie, es el Estudio Geolgico exploratorio de una zona determinada de la superficie; mediante recorridos, encaminamientos, recoleccin de muestras, mediciones, etc. con el objetivo de seleccionar las reas ms promisorias, en base a la informacin geolgica existente de la superficie. La evaluacin preliminar de los resultados, obtenidos de la exploracin Geolgica de Superficie, ms la obtenida de estudios anteriores, de mapas, de fotos areas, de imgenes satelitales, etc. permite decidir y definir las reas sobre las cuales se debe realizar las Prospecciones Geofsicas ProspectivaGeofsica,podemos usar esta definicin; La Geofsica es la ciencia cuyo objeto es el estudio cientfico de la Tierra y su aplicacin a la bsqueda de recursos naturales, reduccin de efectos causados por desastres naturales y la preservacin del medio ambiente

La ssmica de reflexin consiste en emitir ondas de sonido en la superficie del terreno (con explosivos enterrados en el suelo o con camiones vibradores en el caso de exploracin en tierra o con caones de aire en el mar, en el caso de exploracin en cuencas marinas), las que se transmiten a travs de las capas del subsuelo y son reflejadas nuevamente hacia la superficie cada vez que haya un cambio importante en el tipo de roca.Las ondas recibidas en superficie se miden por el tiempo que tardan en llegar, de lo que se infiere la posicin en profundidad y la geometra de las distintas capas. El producto final es una imagen del subsuelo.

Ssmica terrestre, usando como fuente de poder explosivos. Este se deposita en hoyos a profundidad, al explotar generan frentes de ondas que sern captadas por gefonos colocados en la superficie y registrados en formatos digitales

SISTEMAS DE TIROS EN SISMICA Los mtodos ssmicos son utilizados para medirvelocidadde propagacin de ondas en el subsuelo permitiendo caracterizar el subsuelo desde la superficie a centenas de metros. Dentro de las aplicaciones podemos mencionar: Determinacin de la profundidad a la roca sana Caracterizacin del basamento rocoso Determinacin de la estratigrafa y geometra del subsueloClculode parmetros elsticos del subsuelo a partir de las velocidades de onda (P y S). Apoyo en la deteccin deaguasubterrnea Evaluacin debancosde material (arena, grava, roca, etc.) Las tcnicas utilizadas para medir estapropiedadson: Ssmica de refraccin Ssmica de Reflexin Ruidossmico (ondas superficiales

SSMICA DE REFLEXINEtapas de la adquisicin ssmica de reflexin

El mtodo o diseo utilizado para la obtencin de datos ssmicos vara dependiendo de factores geolgicos, tales como objetivos, la accesibilidad de la zona, la tierra o medio ambiente marino, y de superficie obstrucciones. La propagacin de un determinado campo describe la disposicin relativa a la ubicacin de las fuentes de los grabadores. Sin embargo, un comn es que los grabadores se colocan de forma lineal con respecto a los dems para asegurar que los cambios se refleja en los datos entre los registradores es atribuible a factores geolgicos y no de modificar las condiciones del campo o de recopilacin de tcnicas de diseo.

Las Etapas de adquisicin ssmica son las siguientes:TopografaPerforacinGrabacin

equiposPersonal: La cantidad de personal que labora en un proyecto ser escogido de acuerdo a las exigencias del trabajo que se va a realizar, considerando tipo de terreno y vegetacin presente en la zona con el objetivo de obtener mayor rendimiento en las operaciones de campo.Equipos: entre los equipos topogrficos que se utilizan en ssmica de cabe destacar los siguientes:

1. Georeceptor (master) (L1) con su antena2. Georeceptor (Rover) (L1,L29 con su antena3. TSCI colector de datos4. Estaciones totales5. Baterias recargables de 12voltios6. Un radio UHF7. Antena de radio UHF8. Bastones cortosy largos9. Bpodes o trpodes10. Cables11. Morrales

La calibracin de los equipos georeceptores se lleva a cabo a partir de tres puntos con coordenadas conocidas bien definidas, la disposicin de los vrtices debe ser que formen un tringulo equiltero en lo posible.

Reconocimiento de la ZonaAntes de llevar a cabo la operacin de campo debe realizarse el reconocimiento de la zona de trabajo, el cual nos permitir determinar las condiciones en las cuales se encuentra dicha rea, con el fin de proceder a elegir la metodologa de medicin ms adecuada a utilizar en el campo. Esto incluye desde su ubicacin geogrfica hasta las caractersticas ms resaltantes de la zona. Control geodsico

El control geodsico se establece mediante la instalacin de una red principal conformada por un nmero de vrtices de primer orden pertenecientes a la densificacin de la red REGVEN (en el caso de Venezuela), diseminados alrededor del rea del proyecto, todos estos puntos de control sern suministrados por el cliente.

Monumentacin de vrticesSe debe realizar la monumentacin de los vrtices scogidos como base del proyecto, los cuales cumplen con una serie de especificaciones Abertura de picasLa metodologa de corte aplicada es la siguiente: partiendo de los puntos de control, se produce a materializar en el campo las lneas ssmicas para su posterior corte, entendindose como corte la apertura de picas en el terreno; cada lnea ssmica est en el centro de un pequeo camino. Las lneas de disparo deben tener un ancho de 2.0 metros y las receptoras 1.5 de ancho, a las cuales se les deben limpiar un radio de 1 metro alrededor de la estaca con la finalidad de realizar una mejor plantacin de gefonos, el mtodo de posicionamiento a utilizar depender de las caractersticas del rea de trabajo, de esta tambin depende, la composicin de las cuadrillas de trabajo, ya que sta va en funcin de los obstculos que se presentan y que impidan la posicin original de la estaca, causando entonces un offset.Se define offset como un punto desplazado de su posicin original, causado por un obstculo en dicha posicin, dicho movimiento debe cumplir ciertos parmetros en funcin del objetivo geolgico Posicionamiento de Estacas en OffsetPara el posicionamiento de offset, se toman en cuenta las distancias de seguridad que son suministradas por el cliente, de igual manera el geofsico supervisor realiza sugerencias sobre la posicin que deben tener algunos de ellos. Los offset pueden ser realizados tanto con GPS como el mtodo convencional, ya que se presentan gran variedad de casos, tales como jageyes, tuberas de oleoductos, lagunas artificiales y naturales, casas, etc. Debe mantenerse una cuadrilla de apoyo para las operaciones de taladro, en caso de ser necesario la realizacin de nuevos offset, re-estacado de lneas, etc.; al igual que varias cuadrillas de reconocimiento apoyando las operaciones de taladro y casa blanca, sobre todo en las zonas ms accidentadas, estas cuadrillas realizaran las tareas de construccin de caminos, limpiezas de lneas, ubicacin de offset y otras clases de apoyo logstico para el buen funcionamiento de las operaciones.Los offsets tienen unos parmetros establecidos para mantener la resolucin del subsuelo, por esto la importancia de respetar los parmetros que se establezcan en cuanto a la distancia mxima permitida para la nueva ubicacin.A continuacin se muestra una tabla de Distancias de Seguridad para operaciones con explosivos (obstculos naturales)1. Tapn de laguna artificial: 200 m2. Lagunas naturales: 100 m3. Nacientes de ros y manantiales: 200 m4. Ros navegables: 50m5. Ros no navegables y quebradas: 25 m6. Morichales: 300 mDistancias de seguridad para operaciones con explosivos (obstculos culturales)1. Tubera enterrada: 50 m2. Tubera Superficial: 30 m3. Lnea telefnica enterrada: 20 m4. Va pavimentada: 25 m5. Lnea de alta tensin: 50 m6. Represa: 100 m7. Puentes: 50 m8. Pozos de agua/ cisterna subterrnea: 100 m9. Construcciones con base de concreto: 100 mTolerancias y CierresPara ajustarse a las especificaciones fijadas por el cliente, se debe realizar un control riguroso para los cierres en los clculos de las mediciones topogrficas de las lneas ssmicas.

Tipos DE TIROS

La perforacin es el proceso donde se realiza excavaciones para la colocacin de fuentes ssmicas como receptores ssmicos, siguiendo dicho proceso una metodologa que depender de la contratista, del cliente y de la finalidad del proyecto. Dentro del programa inicial de perforacin se establece un nmero determinado de puntos de tiro, los cuales son distribuidos sobre un arreglo con una geometra bsica de perforacin, siendo una de las ms usadas en los estudios ssmicos tridimensionales el swath.

Entre las tcnicas de perforacin podemos mencionar: rotacin, persecucin, o mixta. Se utilizan en algunos casos qumicos (espumante bentonita) por la abundancia de arenas y gravas con la finalidad de que el pozo no colapse. Es importante sealar que la perforacin se realizar de acuerdo a los parmetros decididos por el cliente. Durante la perforacin se encuentra suelos caracterizados por presencia de arcilla muy dura, arenisca, gravas de diferente dimetro, sectores con piedras superficiales. Esta situacin complica y retarda las laborales ya que el desplazamiento con la maquinaria y las labores de perforacin se hace ms lento motivando as mismo que se genere un alto ndice de fallas en los equipos, las cuales son solucionadas con el constante envo tanto de repuestos y mecnicos especializados a las cuadrillas de campo.

Tipos de FuentesExisten gran variedad de fuentes generadoras de energa en el rango de frecuencias ssmicas, entre estas podemos mencionar las impulsivas, la cual generas la energa en forma de pulso, y las fuentes de seales codificadas, la cual produce una seal larga en tiempo como un mensaje codificado.

Se denomina tiempo cero el instante en que se activa la fuente ssmica y a partir del cual se calcula el tiempo de llegada de las ondas ssmicas. El sismgrafo requiere conocer el instante de la explosin o tiempo cero para iniciar el registro. Este se le proporciona mediante la apertura o cierre de un circuito elctrico o corriente elctricaLa forma tpica de detonar la carga en fuentes ssmicas es mediante el paso de corriente elctrica la cual activa un fulminante y este a su vez la carga explosiva. En el caso de plvora el bombillo puede ser un bombillo de flash, que al quemarse prende la plvora. Con dinamita es una pequea carga de una sustancia explosiva activada por un filamento elctrico que se pone incandescente al pasar corriente. El fulminante a su vez proporciona la energa de activacin necesaria para la dinamita.Una manera consiste en colocar un gefono de referencia cerca del hoyo donde est la carga. Cuando este explota, el gefono genera una fuerte seal que es enviada mediante un cable elctrico hasta el conecto para tiempo cero en el sismgrafo. La seal es tomada para iniciar la grabacin. La ventaja es su simplicidad. Los inconvenientes son: un ruido ambiental fuerte puede iniciar la grabacin antes de tiempo; el tiempo cero est retrasado porque las ondas deben viajar desde el fondo del hoyo hasta el gefono de referencia, este retraso deber ser corregido.Otra forma consiste en utilizar la seal elctrica generada al cerrar el circuito elctrico para explotar la carga. Esto se realiza mediante una derivacin elctrica en paralelo que se conecta el circuito de tiempo cero del sismgrafo. Tiene inconveniente de que el tiempo cero presenta un adelanto con respecto a la explosin, debido a que el explosivo tarda cierto tiempo en quemarse desde que se cierra un circuito elctrico.Una tercera alternativa es rodear la carga mediante un cable, el cual completa un circuito elctrico hasta la conexin de tiempo cero del sismgrafo. Al ocurrir la explosin, el cable se rompe y el circuito se abre, siendo sta seal para que el sismgrafo empiece el registro. Este mtodo tiene el inconveniente de requerir dos cables que entran al hoyo con la carga: uno para detonarla y el otro para establecer el tiempo cero.De todas formas, sea cual sea el mtodo de establecer el tiempo cero, cuando se utilizan explosivos como fuente de energa, las ondas ssmicas siempre se originan con retraso con respecto al tiempo de detonacin, porque mientras se forma la cavidad explosiva, la deformacin no es elstica.Es importante acotar que el objetivo es lograr la mayor cantidad de ondas elsticas, no volar el suelo. Es mejor la explosin que ocurre sin ningn efecto visible en la superficie que la que genera un chorro de tierra.El uso de cada equipo depender de las especificaciones de perforacin, la comparacin del terreno, del cual depender la seleccin del modelo y material de la mecha, la accesibilidad a la zona, es decir, si la zona es de difcil acceso, las perforaciones sern ejecutadas con equipo balco porttil, siendo estas desplazadas por helicptero, y en otras ocasiones por el mismo personal de perforacin. En zonas de fcil acceso se utilizarn maquinarias cortadas por pequeos tractores.

Parmetros de PerforacinLos parmetros de perforacin estn en funcin del objetivo que se est estudiando. Entre estos parmetros estn: tipo de fuente, nmero de pozos, profundidad del pozo, distancia entre pozos, carga, distancia entre puntos de tiro, distancia entre lneas y pozos por punto de tiro. Resultados de la perforacinEl programa de perforacin para el rea de produccin debe tener un alcance para el nmero determinado de puntos de tiro, de los cuales, en algunos casos no todos se ajustarn, puesto que en algunos se encontrarn en zonas de muy altos niveles de ruido (aunque no en todo los casos) y en los cuales no se observar una buena relacin seal- ruido, es decir, la relacin seal-ruido sera en este caso muy baja.

Con un amortiguamiento pequeo del gefono, cualquier impulso ssmico introducido y causando un movimiento del resorte genera una seal de salida oscilatoria con una frecuencia, que es el recproco del perodo de oscilacin natural. Pero de este modo no se acenta la repuesta a una seal introducida en el gefono como es deseable para la deteccin de ondas ssmicas. Introduciendo un amortiguamiento propio (una friccin interna) se puede aproximar la repuesta del gefono a todas las frecuencias mayores que la frecuencia de resonancia del gefono. En este modo la seal de salida del gefono da una representacin de alta fidelidad con respecto al movimiento de la superficie terrestre. En los gefonos antiguos se realizaron el amortiguamiento del gefono por el arrastre viscoso de una lmina metlica sumergida en aceite para producir un amortiguamiento mecnico viscoso. En los gefonos dinmicos modernos se emplea un amortiguamiento elctrico suprimiendo la oscilacin mecnica por medio de corrientes parsitas. Generalmente los gefonos empleados en la prospeccin ssmica son caracterizados por repuestas de forma somera. En circunstancias, en que la deteccin de un seal distinto (como este por ej., que corresponde a la primera interfase en la refraccin ssmica) es de importancia mayor en comparacin al registro de la forma de onda, y si este seal es superpuesto por un fondo de alto nivel, sharp tuning del detector con respecto a la frecuencia dominante de la seal esperado puede ser la nica manera para observar el seal de mayor importancia.El diagrama fig.4-6 ilustra unas curvas caractersticas para la repuesta de un gefono como una funcin de la frecuencia del movimiento de la superficie terrestre y del amortiguamiento. Estas curvas se obtiene colocando el gefono en una mesa oscilante, que se deja oscilar a varias frecuencias. El eje y del diagrama (fig. 4-6) representa las seales de salida normalizadas (es decir el eje y presenta el cociente: salida de voltaje dividida por la salida, que se obtendra por medio de una excitacin con la misma amplitud de velocidad y con una frecuencia mucho mayor que la frecuencia natural), al eje x corresponde el cociente siguiente: frecuencia de la seal/frecuencia de la oscilacin natural del gefono. Teorticamente la ausencia de amortiguamiento resulta en una repuesta infinita a la resonancia. La curva superior corresponde a un sistema sin amortiguamiento, en los sistemas con amortiguamiento representados por las curvas inferiores del diagrama la altura y la agudeza de los altos de las curvas se disminuyen con el grado de amortiguamiento subiendo. El grado mximo de amortiguamiento que se puede aplicar sin destruir el carcter oscilatorio de la repuesta se denomina amortiguamiento crtico. Un sistema amortiguado por la mitad de su valor critico (curva con h = 0,5) es caracterizado por una curva con un alto, lo cual se produce a una frecuencia ms elevada que la frecuencia natural. Muchos geofsicos consideran este grado de amortiguamiento muy adecuado para los gefonos empleados en las reflexiones ssmicas. Con un amortiguamiento 0,707 veces el valor crtico el alto desaparece y la salida del voltaje aumenta suavemente al aumentar la frecuencia, aproximndose asintticamente a su valor mximo. La curva para un amortiguamiento critico sigue una marcha anloga.

Si se emplease un gefono con frecuencia natural de 6Hz como es comn en las reflexiones ssmicas con frecuencias dominantes alrededor de 30Hz, no habra necesidad de regular el amortiguamiento con tanto cuidado como en un gefono de la misma frecuencia natural de 6Hz empleado en la refraccin ssmica, en la cual se encuentran frecuencias tan bajas como de 5Hz.La frecuencia natural del gefono se puede manipular por medio del resorte de un cierto valor k (= flexibilidad del resorte), que entra en la frmula para calcular la frecuencia. Se elige la frecuencia natural del gefono teniendo en cuenta la frecuencia mnima de la seal a detectar. En los tiempos pasados en las reflexiones ssmicas se han preferido restringir las frecuencias a las partes elevadas de la gama total pasada por la Tierra y suprimir las frecuencias bajas (que podran ser asociadas con el ruido del fondo). De tal modo se ha utilizado el gefono mismo como un filtro de paso alto y las frecuencias naturales comunes de los gefonos se ubicaron a 30Hz o ms. Hoy da se suprime el ruido de fondo colocando los tiros en una forma adecuada y por medio de la configuracin de los gefonos. Por esto se puede utilizar gefonos de frecuencias naturales menores por ej. de 20Hz, de 8 y 6 Hz en las reflexiones ssmicas, que pueden detectar las seales de frecuencias ms bajas procedentes de las formaciones geolgicas de la corteza terrestre ms profundas. El mercado ofrece los gefonos adecuados para las reflexiones ssmicas con una gama de frecuencia natural desde 4,5 y 100Hz.

Los mtodos Geofsicos son en general la forma ms rpida, econmica y de menor impacto ambiental, que debe emplearse para obtener informacin detallada del subsuelo; profundidad, extensin, naturaleza, estructura de las formaciones, etc. Por lo general es necesario emplear ms de un mtodo para obtener informacin confiable.Los mtodos geofsicos tambin sirven para encontrar impactos ambientales negativos no detectados en la superficiey ayuda a mesurar las reas contaminadas por derrames, la contaminacin de los acuferos, ubicar materiales y elementos contaminantes enterrados, etc.