Bob Hardage: uso de tecnologías sísmicas en la exploración de petróleo y gas

Las ondas sísmicas, la misma herramienta que se utiliza para estudiar los terremotos, se utilizan con frecuencia para buscar petróleo y gas natural en las profundidades de la superficie de la Tierra. Estas ondas de energía se mueven a través de la Tierra, al igual que las ondas de sonido se mueven por el aire. En la exploración de petróleo y gas, las ondas sísmicas se envían a las profundidades de la Tierra y se les permite rebotar. Los geofísicos registran las ondas para aprender sobre los depósitos de petróleo y gas ubicados debajo de la superficie de la Tierra. Bob Hardage de la Oficina de Geología Económica de la Universidad de Texas es un experto en el uso de esta tecnología para la exploración de petróleo y gas. Habló con Mike Brennan de ForVM.


Las fuentes de Vibroseis trabajan al unísono para formar una matriz de fuentes sísmicas en un sitio de secuestro de CO2

Dos fuentes de vibroseis trabajando al unísono para formar una matriz de fuentes sísmicas en un sitio de secuestro de CO2.

¿Cómo se utilizan las tecnologías sísmicas para encontrar petróleo y gas en la actualidad?


Lo que usamos para explorar los recursos energéticos de la Tierra se llamasismología de reflexión. Cuando se utilizan ondas sísmicas en el estudio de los terremotos, los terremotos son la fuente de energía, es decir, la fuente de las ondas. Pero, al utilizar la sismología de reflexión para la exploración de petróleo y gas, tenemos que desplegar algún tipo de fuente de energía aceptable en la superficie de la Tierra y luego distribuir un número apropiado de sensores sísmicos a través de la superficie de la Tierra que registrarán las ondas que se reflejan. espalda.

Entonces, ¿estás enviando ondas sísmicas hacia la Tierra, rebotan y luego tienes sensores en la superficie de la Tierra que captan esos reflejos?

Si. Eso es exactamente lo que se hace. Se utilizan diversas fuentes de energía. El más común que se usa en tierra se llamavibroseis. Son vehículos muy grandes y pesados ​​que pesan entre 60.000 y 70.000 libras. Aplican una placa base a la Tierra y tienen un sistema hidráulico integrado en el vehículo que hace vibrar esa placa base en un rango de frecuencia predeterminado. Así que el vibroseis, que es lo que llamaríamos elestación fuente- se convierte en la fuente de energía de las ondas sísmicas.

El campo de ondas generado en la estación fuente se irradia desde ese punto como una onda tridimensional. Baja y se refleja. El campo de ondas reflejado de cada interfaz de roca que se encuentra en la propagación de este campo de ondas descendente se registra en la superficie de la Tierra mediante sensores, que llamamosgeófonos. Están distribuidos en geometrías específicas en la superficie, por encima del área de interés. Usamos las respuestas de esos sensores para obtener imágenes del interior de la Tierra, en lugares donde estamos interesados ​​en obtener una comprensión muy detallada de la geología.




Cuando un campo de ondas reflejado regresa a la superficie de la Tierra, donde se encuentra un geófono, la carcasa del geófono se mueve a medida que la Tierra se mueve. Pero dentro de ese estuche está esta bobina suspendida de alambre de cobre. Hay un imán adherido a la carcasa del geófono, y cuando la Tierra mueve la carcasa y su imán conectado a la carcasa, ese imán se mueve a través de estos cables de cobre y sale un voltaje.

Es un pequeño dispositivo muy simple, pero los geófonos ahora se han vuelto extremadamente sensibles. Para darle una idea de la sensibilidad, tenemos que detener el registro sísmico si los vientos alcanzan, digamos, 20 millas por hora o más. La razón es que el viento sacude la hierba y afecta la señal. Simplemente acumula ruido de fondo en los geófonos que es indeseable.

Un pequeño insecto, incluso una hormiga, puede arrastrarse por la parte superior de un geófono y generará ruido en ese geófono. Entonces son dispositivos realmente extremadamente sensibles.

Se está desplegando un sensor sísmico.

Se está desplegando un sensor sísmico.


¿Se están implementando otras tecnologías sísmicas?

Si. Todavía no he hablado sobre el trabajo sísmico en alta mar, y realmente hay más datos sísmicos adquiridos en alta mar que en tierra. Hay un tipo diferente de tecnología que se utiliza en alta mar. Debido a preocupaciones ambientales muy justificables para los animales marinos, principalmente ballenas, delfines y demás, las pistolas de aire son la única fuente sísmica que se utiliza en alta mar.

Estos son dispositivos que se remolcan detrás de los barcos. Los conjuntos de pistolas de aire, cuando liberan energía comprimida, generan una poderosa onda de presión. La onda de presión viaja a través de la columna de agua, luego ingresa a los estratos del fondo marino y se propaga hacia abajo para iluminar la geología. Los campos de ondas reflejados luego regresan y viajan a través de la columna de agua hasta los cables de hidrófonos que son remolcados por el mismo barco o por un barco compañero separado.

Estos cables de hidrófonos remolcados ahora también están llegando a ser extremadamente grandes. Pueden tener una longitud de, digamos, incluso 15 kilómetros (9 millas). Y podría haber, en algunos de los barcos modernos, quizás unos 20 de esos cables, uno al lado del otro, extendidos lateralmente en una distancia de aproximadamente un kilómetro. Entonces, la variedad de sensores que están en el agua es algo alucinante.


Nuevamente, estos hidrófonos que registran este campo de ondas reflejadas digitalizan los próximos eventos de reflexión sísmica en incrementos de tiempo muy pequeños (intervalos de uno o dos milisegundos) durante largos períodos de tiempo de varios segundos. Entonces obtienes datos muy profundos. Es una maravilla de la tecnología de grabación digital en términos de la masa de datos que se manejan.

Estación de registro sísmica completa desplegada en un prospecto geotérmico. Un solo Superphone recibe la señal de reflexión, que es digitalizada y guardada por el módulo etiquetado GSR 4.

Estación de registro sísmica completa desplegada en un prospecto geotérmico. Un solo Superphone recibe la señal de reflexión, que es digitalizada y guardada por el módulo etiquetado GSR 4.

¿Cómo ha cambiado esta tecnología?

Con el tiempo, resulta que la industria del petróleo y el gas ha sido uno de los mayores impulsores del desarrollo de la tecnología de grabación digital.

Cuando comencé en el negocio, a fines de la década de 1960, la industria del petróleo y el gas estaba pasando de la grabación de datos analógicos a la grabación de datos digitales. Los primeros sistemas digitales eran muy limitados encapacidad del canal de datos. Cuando uso el términocanales de datos, Me refiero a cuántos sensores sísmicos se están registrando. Si está grabando, digamos, 50 canales de datos, está recibiendo respuestas de 50 geófonos. En algunos de los primeros sistemas, estábamos encantados de poder registrar 48 canales de datos o 96 canales de datos.

La antena receptora que pudimos crear en la superficie de la Tierra era bastante limitada en su tamaño y en cómo se podía configurar. Durante toda la década de 1970, hubo un impulso para crear sistemas de registro de datos mejores, más grandes y más rápidos. Eso todavía está sucediendo hoy, por cierto.

En la década de 1970, también había varios contratistas sísmicos, pero una empresa dominaba el negocio. Se parecían mucho al Microsoft de su época en esa profesión. Se llamaron GSI - Geophysical Services, Inc. - y fueron uno de los primeros desarrolladores de tecnología de registro sísmico digital. Estamos, nuevamente, en el período de tiempo en el que la electrónica de estado sólido entró en escena. GSI decidió que necesitaba construir o crear su propia empresa interna para construir los dispositivos de estado sólido necesarios para los registradores sísmicos. Crearon la nueva empresa y la llamaron Texas Instruments. Ahora Texas Instruments, como saben, es grande en la industria digital. Es dominante. Mientras tanto, GSI, el contratista sísmico se ha ido de la escena, lo que nadie pensó que sucedería.

Así que estoy tratando de pintar una imagen sobre la industria del petróleo y el gas. Ha sido el impulsor de grandes cantidades de desarrollo en la industria digital con la que todos viven hoy: los teléfonos celulares que todos usan y todo lo demás.

Dibujo de una operación sísmica marina. Cada cuadrado rojo remolcado por el barco es una serie de cañones de aire.

Dibujo de una operación sísmica marina. Cada cuadrado rojo remolcado por el barco es una serie de cañones de aire.

¿Qué es lo más importante que la gente necesita saber sobre las tecnologías sísmicas utilizadas en la exploración de petróleo y gas?

Bueno, una cosa clave sobre la tecnología sísmica para petróleo y gas es que otras industrias se beneficiarán igualmente de estos avances en sismología de reflexión. Un benefactor sería la geotermia, que es un tipo de energía renovable en el que todos estamos muy interesados ​​ahora.

Otra aplicación sólida e invaluable de la sismología de reflexión, que nos mete en algunas preocupaciones ambientales, es esta conciencia que está surgiendo en todo el mundo sobre la gravedad de las concentraciones de CO2 en la atmósfera. Existe un movimiento para capturar el CO2 creado por el hombre y secuestrarlo donde no contamine el medio ambiente. Ese secuestro de CO2 depende en gran medida de la tecnología de reflexión sísmica. La razón es esta: la industria del petróleo y el gas quiere tecnología sísmica para poder comprender la geología y extraer petróleo y gas. Pero aquellos que quieren secuestrar CO2 necesitan exactamente esa misma información. No importa de qué manera mueva los fluidos, sacándolos del sistema de rocas o colocándolos en el sistema de rocas, necesita la misma tecnología para ayudarlo a decidir qué debe hacer para ser seguro y eficiente en la gestión de la movimiento fluido.

En nuestro grupo de investigación, estamos aplicando tecnología sísmica a problemas de petróleo y gas que ayudan a las empresas a ser más eficientes en la extracción de petróleo y gas de los reservorios. Pero también trabajamos mucho aplicando la misma tecnología a aplicaciones geotérmicas y aplicaciones de secuestro de CO2.

Por tanto, los usos de las tecnologías de reflexión sísmica son bastante amplios. La tecnología seguirá estando dominada por la comunidad del petróleo y el gas en el futuro previsible. Pero, ¿quién hubiera pensado hace solo 10 años que la tecnología de reflexión sísmica jugaría un papel tan importante en el secuestro de CO2? ¡Veremos lo que nos depara el futuro!

Vea este video sobre el uso de tecnología sísmica para la exploración de petróleo y gas.

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