La sísmica durante la perforación se trata de cualquier tipo de vibración mecánica que se introduzca en la Tierra que pueda utilizarse como un campo de ondas sísmicas para ilustrar y conocer la geología del subsuelo. La obtención de imágenes sísmicas puede hacerse con fuentes controladas y sofisticadas, como por ejemplo con arreglos de pistolas de aire comprimido, vibradores o explosivos de agujeros de tiro y también con la metodología SEISBIT ® 3D. 

Una vibración mecánica única que pueda ilustrar el principio de las imágenes sísmicas sin el uso de una fuente sísmica convencional son los impulsos  a los que se somete a la de tierra en repetitivas ocasiones que puede ser creada con los dientes de una broca de cono rotatorio a medida que se está perforando un pozo para alcanzar un objetivo geológico.

La clave del procedimiento de formación de imágenes es posicionar un sensor de referencia en la parte superior del drill string, cerca del pivote. Este sensor de referencia registra cada impacto de cada diente de una broca de cono rotatorio en cada uno de los estratos que están siendo perforados. 

Los impulsos debido a la perforación se propagan a lo largo de trayectos directos a los sensores desplegados en la superficie de la Tierra (o en el lecho marino si el pozo está cerca de la costa). La capacidad de la imagen es creada por los campos de ondas de perforación que se propagan hacia abajo y reflejan hacia arriba desde las interfaces de roca. 

Al correlacionar continuamente la respuesta del sensor de referencia con las respuestas de los sensores de superficie, puede ser creado una secuencia de rastros sísmicos cuando la broca atraviesa intervalos de profundidad igualmente espaciados durante el proceso de perforación. 

Por lo general, esta correlación cruzada entre las respuestas del sensor de referencia y del sensor de campo lejano se realiza continuamente a medida que la broca penetra en un intervalo de profundidad igual a una junta de perforación tubería (30 pies o nueve metros).

Aplicaciones de una broca de cono rotativo como fuente sísmica

El uso de una broca de cono rotativo como fuente sísmica tiene varias   aplicaciones probadas, tales como:

• Información de verificación de disparo y la velocidad de la capa en tiempo real a durante la perforación.
• Guiar el bit a un objetivo visto en datos sísmicos adquiridos en la superficie.
• Imágenes en tiempo real de perforación antes del bit.
• Conversión de profundidad a tiempo del tiempo real de perforación para saber cuándo el bit está alcanzando un intervalo de profundidad importante.
• Posicionar el bit en la parte superior de un intervalo que debe tener un núcleo.

Todas estas aplicaciones, y otras, se lograron con la tecnología en sísmica de perforación en los años ochenta y noventa. La tecnología sísmica de perforación no es tan utilizada hoy en día como lo era hace 15 y 20 años, la razón principal de la desaparición de la tecnología ha sido la conversión a bits de poli-diamante compuesto (PDC) por parte de los contratistas de perforación. 

Ahora se ha incorporado a la escena la tecnología alternativa que permite adquirir datos sísmicos utilizables cuando se utilizan bits PDC. Los bits de  poli-diamante cristalino (PDC) ahora están reemplazando bits de cono rotativo en muchos programas de perforación. 

Los bits de PDC cortan la roca mediante una acción de raspado no por una acción de cincelado axial, como lo hace una broca de cono rotatorio, y debido a su estilo de corte de rocas, una broca PDC no genera una sísmica campo de onda que es adecuado para imágenes sísmicas o para otras aplicaciones sísmicas, a diferencia del campo de ondas robusto producido por un cono rotativo.

Esta la tecnología del sensor sísmico de fondo de pozo permite la implementación de numerosas aplicaciones sísmicas mientras se está perforando un pozo, como por  ejemplo:

• Predecir intervalos de sobrepresión antes del bit.
• Imágenes debajo y lateralmente lejos del pozo.
• Definir la relación entre la profundidad de perforación y el tiempo de imagen sísmica en áreas de velocidad difícil en tiempo real de perforación.
• Dirigir el bit a un objetivo identificado en una imagen sísmica de superficie.
• Colocación de barriles de núcleo al inicio de un intervalo de reflexión sísmica de interés.

Limitaciones durante la perforación 

La sísmica durante la perforación está sujeta a una variedad de limitaciones en su rendimiento. Por ejemplo, mantener estable el drill string es un problema práctico en las estructuras flotantes.  Aunque la tecnología SWD tiene el potencial hasta cientos de metros del pozo, la realidad está limitada por las velocidades locales (velocidad en la roca), la calidad de los datos y las capacidades.

Aunque la herramienta SWD de fondo de pozo puede registrar una cantidad significativa de datos, solo una fracción de esa cantidad puede enviarse a la superficie con la tecnología actual de telemetría de pulsos de lodo. Una vez que la herramienta sale del agujero, el conjunto de datos de cuatro componentes se utiliza para realizar un proceso de perfil sísmico vertical completo equivalente al proceso de evaluación aplicado a los datos sísmicos alámbricos. 

Sin embargo, la fase completa de proceso e interpretación llevará más tiempo, dependiendo de la geometría de la medición y la complejidad de la formación que dependen tanto de los datos en tiempo real como los resultados de la interpretación rápida que contienen información valiosa para las decisiones de perforación.

Metodología SEISBIT ® 3D: la nueva sísmica durante la perforación

La metodología SEISBIT ® usa el ruido producido por una broca en funcionamiento para obtener un pozo monitoreando datos sísmicos. La vibración de la punta es registrada por sensores pilotos en la plataforma y por una línea sísmica que se extendió en la superficie cerca del pozo. 

La correlación cruzada entre los datos adquiridos por la línea sísmica y los sensores piloto en datos sísmicos interpretables, útiles para conducir el plan de perforación y para la investigación geofísica. Esta metodología se aplicó con éxito en muchos estudios SEISBIT ® 2D. 

Las encuestas 3D han requerido mejorar y desarrollar el tradicional Sistema de adquisición 2D de la metodología SEISBIT® (Miranda et al., 1996).

”Mientras se perfora la imagen sísmica” y la investigación de velocidad local mediante el uso de la señal de la broca es un proyecto apoyado por la Comunidad Europea que tiene como objetivo demostrar la aplicación de la metodología del Perfil Sísmico Vertical Inverso (RVSP) en encuestas 3D.

Comparado con las adquisiciones sísmicas tradicionales, el Seismic While Drilling (SWD) presenta problemas específicos con dos aspectos diferentes: uno intrínsecamente geofísico, debido a las condiciones de grabación y una tecnología, debido a las soluciones técnicas adoptadas (Miranda et al., 1996).

El ruido producido por un bit de trabajo es la fuente de la señal para el sistema SWD. Esta Señal, registrada en la superficie, tiene una relación señal / ruido (S / N) muy baja en el rango de profundidad generalmente investigado, por lo que es necesario realizar adquisiciones prolongadas para obtener información. Normalmente se usa un tiempo de grabación promedio de 40 minutos.

Esta vez puede variar dependiendo de la formación geológica perforada por la broca, del tipo de broca y también de las condiciones de perforación tales como la tasa de penetración (ROP), peso sobre el bit (WOB) (Miranda et al., 2000). El tiempo de grabación está limitado por el hecho de que la fuente, el bit de perforación, se mueve durante la adquisición que altera el tiempo de viaje a los geófonos y genera interferencia debido a diferencias de fase.

El conjunto de datos en bruto no es directamente interpretable, porque la información sísmica producida por la broca de perforación se mezcla con diferentes tipos de ruidos ambientales. A fin de que obtener datos sísmicos interpretables es necesario correlacionar de forma cruzada los datos adquiridos por el campo canales y la señal fuente.

Así funciona la metodología SEISBIT ® 3D

Para registrar correctamente la señal de origen, la mejor solución debería ser poner algunos sensores agujero abajo, cerca de la broca mientras está perforando, aunque de esta manera generalmente no es posible. Entonces la señal fuente se adquiere usando diferentes tipos de sensores en el equipo, generalmente piezoeléctrico, sensores nombrados pilotos.

En la fase de procesamiento, las señales piloto grabadas se corrigen, ajustando diferentes respuestas de señal y calcular el tiempo de viaje de la señal a lo largo de la cadena de perforación.

El resultado de la correlación cruzada se puede considerar como una toma tradicional obtenida con la fuente posicionada en el punto medio del intervalo de penetración. El conjunto de datos adquiridos en este intervalo se llama el nivel. El perfil sísmico vertical (VSP) del pozo, actualizado a la profundidad alcanzada, está disponible en tiempo real sin interferir con las operaciones de perforación.

A diferencia de otros sistemas de monitoreo de pozos, el sistema SEISBIT ® SWD usa sensores lejos del pozo Las estaciones de escucha generalmente están ubicadas a lo largo de una dirección dada comenzando desde el pozo a intervalos regulares extendiéndose por algunos kilómetros. Los números de la estación y las distancias desde el pozo requieren un sistema telemétrico como en los estudios sísmicos tradicionales. 

La elección de una línea telemétrica implica que la conversión A / D está cerca del sensor, por lo que todos los datos en formato digital son llevado a la unidad de control a través de un solo cable telemétrico. La solución técnica implementada es basada en las antiguas 348 y 368 Unidades de estación de Sercel (SU) que son ampliamente utilizadas y baratas. En SWD los datos se procesan en tiempo real, por lo que es necesario hacerlos directamente disponible en el disco duro de la computadora servido.

El SWD depende estrictamente del progreso de la perforación, tanto para el tipo de fuente de señal como para la tasa y duración de las adquisiciones.

La conexión de la metodología SEISBIT ® 3D

El sistema SEISBIT® está conectado a través de una serie de datos línea a la cabina de registro de lodo que proporciona los valores de tiempo real de los principales parámetros de perforación.

Entonces, el sistema puede detectar automáticamente cuando la profundidad inicial del próximo nivel programado es alcanzado y puede comenzar a grabar o detenerse si se supera la profundidad final.

Además, durante el nivel de grabación es necesario verificar el estado del equipo. El sistema SEISBIT® permite definir una gama de parámetros de perforación y, en caso de que uno de ellos salga del rango, el sistema detiene adquisición.

En Cotecno nos dedicamos a estudiar las capas de subsuelo y compartimos  investigaciones y metodologías como el sistema SEISBIT ® 3D porque conocemos la importancia de los estudios sísmicos en proyectos de ingeniería no solo en aspectos como la seguridad, sino también en pérdidas de recursos económicos.

Es por ello que nos enfocamos en ofrecer estudios geofísicos de alto nivel que para que nuestros aliados y clientes puedan desarrollar sus proyectos de ingeniería y geofísica. 

Si tu proyecto de ingeniería que requiere estudios geofísicos contáctanos, trabajaremos juntos para lograr el éxito de tu proyecto.