Las ondas sísmicas, el mismo tipo de ondas que se utilizan para estudiar los terremotos, también se utilizan para explorar las profundidades subterráneas en busca de reservas de petróleo y gas natural.
Las ondas sísmicas, la misma herramienta utilizada 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 a través del 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 EarthSky.
Dos fuentes vibroseis trabajando al unísono para formar un conjunto de fuentes sísmicas en un sitio de secuestro de CO2.
P: ¿Cómo se utilizan las tecnologías sísmicas para encontrar petróleo y gas en la actualidad?
R: Lo que usamos para explorar los recursos energéticos de la Tierra se llama sismología de reflexión. Cuando usa ondas sísmicas en el estudio de terremotos, los terremotos son la fuente de energía, es decir, la fuente de las ondas. Pero, al usar tecnologías sísmicas 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 una cantidad apropiada de sensores sísmicos a lo largo de la superficie de la Tierra que registrarán las ondas que son reflejado hacia atrás.
P: Entonces, ¿está enviando ondas sísmicas hacia la Tierra, rebotan y luego tiene sensores en la superficie de la Tierra que captan esos reflejos?
R: Sí. Eso es exactamente lo que se hace. Hay una variedad de fuentes de energía utilizadas. El más común que se usa en tierra se llama vibroseis. 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. Entonces, el vibroseis, que es lo que llamaríamos la estación 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 hacia atrás. El campo de ondas reflejado de cada interfaz de roca que se encuentra en la propagación de este campo de ondas descendente se registra luego en la superficie de la Tierra mediante sensores, a los que llamamos geófonos . Están distribuidos en geometrías específicas en la superficie, por encima del área de interés. Usamos esas respuestas de sensores para obtener imágenes del interior de la Tierra, en lugares donde estamos interesados en obtener una comprensión muy detallada de la geología.
P: Cuando un campo de ondas reflejado regresa a la superficie de la Tierra, donde se encuentra un geófono, la caja del geófono se mueve a medida que se mueve la Tierra. Pero dentro de esa caja está esta bobina suspendida de alambre de cobre. Hay un imán unido a la caja del geófono, y cuando la Tierra mueve la caja y su imán se une a la caja, ese imán se mueve a través de estos cables de cobre y sale un voltaje.
R: 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 la grabación sísmica 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 no es deseable.
Un pequeño insecto, incluso una hormiga, puede arrastrarse por la parte superior de un geófono y generará ruido en ese geófono. Así que son realmente dispositivos extremadamente sensibles.
Sensor sísmico que se está desplegando
P: ¿Se están implementando otras tecnologías sísmicas?
R: Sí. 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 otros, las pistolas de aire son la única fuente sísmica utilizada en alta mar.
Estos son dispositivos que son remolcados 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 lecho 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 acompañante separado.
Estos cables de hidrófono remolcados ahora también se están volviendo extremadamente grandes. Pueden tener hasta, digamos, 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.
Una vez más, estos hidrófonos que registran este campo de ondas reflejado 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 algo así como una maravilla de la tecnología de grabación digital en términos de la gran cantidad de datos que se manejan.
Dibujo de una operación sísmica marina. cada rojo
cuadrado remolcado por la embarcación es una serie de armas de aire comprimido.
P: ¿Cómo ha cambiado esta tecnología?
R: Con el tiempo, resulta que la industria del petróleo y el gas ha sido uno de los principales 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 tenían una capacidad de canal de datos muy limitada. Cuando uso el término canales 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 estaba bastante limitada en cuanto a tamaño y configuración. A lo largo de 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. Eran muy parecidos a los Microsoft de su tiempo en esa profesión. Se llamaban GSI (Geophysical Services, Inc.) y fueron uno de los primeros desarrolladores de tecnología de registro sísmico digital. Estamos, nuevamente, en el momento en que la electrónica de estado sólido estaba entrando 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 de 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.
Estación completa de registro sísmico desplegada en un prospecto geotérmico. Un solo Superphone recibe la señal de reflexión, que es digitalizada y guardada por el módulo etiquetado como GSR 4
P: ¿Qué es lo más importante que la gente necesita saber sobre las tecnologías sísmicas utilizadas en la exploración de petróleo y gas?
R: Bueno, una cosa clave sobre la tecnología sísmica para el petróleo y el gas es que otras industrias se beneficiarán igualmente de estos avances en la sismología de reflexión. Un benefactor sería la geotermia, que es un tipo de energía renovable en la que todos estamos muy interesados ahora.
Otra aplicación sólida e invaluable de la sismología de reflexión, que nos lleva a algunas preocupaciones ambientales, es esta conciencia que está surgiendo en todo el mundo sobre la gravedad de las concentraciones de CO2 en la atmósfera. Hay un movimiento para capturar CO2 hecho 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 la siguiente: 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 esté moviendo 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 el manejo del 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 yacimientos. Pero también hacemos mucho trabajo aplicando la misma tecnología a aplicaciones geotérmicas y aplicaciones de secuestro de CO2.
Por lo 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 la captura de CO2? ¡Veremos qué nos depara el futuro!
Bob Hardage: uso de tecnologías sísmicas en la exploración de petróleo y gas
Citado de: https://earthsky.org/earth/bob-hardage-using-seismic-technologies-in-oil-and-gas-exploration