Atributos Sismicos en tus Facies.

En esta entrega les traemos la traducción al español de artículo: SEISMIC ATTRIBUTES IN YOUR FACIES, el cual explica de manera muy simple la importancia de los atributos sísmicos y su papel para la caracterización de facies sísmicas, el autor aplica un enfoque promisorio y revela ciertos detalles de lo que podemos esperar de los últimos adelantos en materia de atributos sísmicos, espero que disfruten la lectura y por favor dejenos sus comentarios. Atte: M.Sc Dioynés Sanchez Ing. Lenin Ali ATRIBUTOS SISMICOS EN TUS FACIES Arthur E. Barnes Landmark Graphics Corp., Englewood, Colorado, U.S.A.

Introducción Imagine tener un "motor de búsqueda sísmico". Incorporado a su visor de datos sísmicos, este podria localizar rápidamente funciones en sus datos sísmicos, como los motores de búsqueda ayudan a localizar información sobre el World Wide Web. Podría trabajar así. Usted está observando un gran estudio sísmico 3-D por primera vez. Esta estudio abarca un bloque adyacente a uno en la que su compañía tiene un pozo, el Richoil #1, que produce desde turbiditas. Usted pregunta, ¿Dónde están las turbiditas? En cuestión de minutos, el buscador sísmico identifica automáticamente varias turbiditas en sus datos. Animado, a continuación, pregunta, ¿Cuál de estas se asemeja a las turbiditas encontradas en pozo Richoil #1? En cuestión de segundos las turbiedades se clasifican por similitud con esta referencia. Al investigar más, se identifica automáticamente fallas, canales, lutitas marinas profundas, y más. Este cuento fantasioso describe la realidad futura; algunas de estas herramientas estarán disponibles en la próxima década. El reconocimiento de patrónes sísmicos ha estado desarrollandose en silencio, pero de manera constante durante veinte años, y las primeras aplicaciones prácticas están apareciendo ahora. Pero no importa cuan nuevo y sofisticado sea el algoritmo, el reconocimiento de patrones sísmicos se basa en una vieja y simple fundación: atributos sísmicos. Atributos sísmicos Los atributos sísmicos describen datos sísmicos. Estos cuantifican características de datos específicos, por lo que representan subconjuntos de la información total. En efecto, El cálculo de atributos descomponen los datos sísmicos en atributos constituyentes. Esta descomposición es informal en la cual no existen normas que regulen cómo se calculan los atributos o incluso lo que pueden ser. De hecho, cualquier cantidad calculada a partir de datos sísmicos se puede considerar un atributo. En consecuencia, los atributos son de muchos tipos: prestack (pre-apilamiento), de inversión, de velocidad, de horizonte, de componentes múltiples, 4-D, y, el tipo más común sujetos de esta revisión, los atributos derivados de los datos apilados convencionales (Tabla 1). Tabla 1. Métodos para calcular los atributos sísmicos después del apilamiento, con atributos representativos. Muchos atributos, tales como buzamiento y el azimut se pueden calcular de muchas maneras. Cientos de atributos sísmicos se han inventado, calculados por una amplia variedad de métodos, incluyendo el análisis complejo de traza, estadísticas de intervalo, medidas de correlación, análisis de Fourier, análisis tiempo-frecuencia, transformada de ondicula, componentes principales, y diversos métodos empíricos. Sin importar el método, los atributos se utilizan como filtros para revelar las tendencias o patrones, pueden combinarse para predecir una facies sísmicas o una propiedad como la porosidad. Si bien la interpretación cualitativa de los atributos individuales ha dominado análisis de atributos a la fecha, el futuro pertenece al análisis cuantitativo de atributos múltiples para la predicción geológica. El análisis de atributos sísmicos está en transición. Aunque marcada, esta transición no es más que un paso en una larga evolución (Figura 1). Figura 1. La linea de tiempo esbozar el desarrollo de los atributos sísmicos desde 1950 hasta el presente. Atributos clave se muestran en cursiva, y los articulos representativos se muestran en las diagonales. Historia Desde los primeros experimentos prácticos de reflexión sísmica en 1921 hasta principios de 1960, la interpretación de datos de sísmica de reflexión fue en gran medida una cuestión de mapeo de los eventos dependientes del tiempo y conversión de éstos a profundidad para determinar la estructura geológica del subsuelo. Los registros en papel y grabación en cinta magnética analógica carecían de suficiente resolución para ir mucho más allá de esto. La Interpretación estructural gobernó y la interpretación estratigráfica languideció. Algunos visionarios intrépidos reconocieron que el carácter de reflexión sísmica contenía pistas valiosas a la estratigrafía. El más importante de ellos fue Ben Rummerfield. En 1954 publicó su famoso artículo sobre la cartografía titutado "calidad de reflexión" para revelar los cambios estratigráficos sutiles (Rummerfield, 1954). Lindseth (1982, p. 9.2) considera que es un precursor del concepto de punto brillante, pero es un precursor del análisis de atributos sísmicos en general. Rummerfield fue notablemente profético, porque él previó que con las mejoras en la sismología se podría deducir el contenido de fluidos, porosidad y cambios de facies apartir de carácteres de reflexión. Otros visionarios, como Eduardo Merlini, Carl Savit, y Otto Koefoed, exploraron las posibilidades tentadoras de la grabación de energía sísmica y amplitudes verdaderas. Sin embargo, estas excepciones sólo confirman la regla; geofísicos globales prestaron poca atención a la amplitud sismica ó al carácter. El impresionante éxito de la prospección de punto brillante se estableció rápidamente como una herramienta clave de la geofísica de exploración. Su principal contribución, sin embargo, radica en convencer a los geofísicos a observar las variaciones en las características de reflexión y estratigrafía, así como los tiempos de reflexión y la estructura geológica. De esta manera, los puntos brillantes pusieron la primera piedra para el análisis de atributos. Así, el primer atributo sísmico fue reflexión de la amplitud. En numerosas formas, sigue siendo el atributo más importante hoy en día. Con las expectativas infladas por el éxito fácil de puntos brillantes, los investigadores buscaron otros indicadores directos de hidrocarburos. Su búsqueda condujo inmediatamente a la frecuencia. Ellos fueron alentados por la idea de que la atenuación anómala en una señal sísmica que pasa a través de un depósito de gas puede ser detectado como un cambio a frecuencias más bajas . Este efecto es el celebrado "sombra de baja frecuencia." La mayor esperanza era que las sombras podrían permitir la cuantificación de la atenuación, de la cual podría inferirse la propiedades de las rocas Q (Dobrin , 1976 , p289). Investigadores de las compañias petroleras a finales de los años 1950 y 1960 trataron estos cambios de frecuencia y sus medios correspondientes para representarlos en color. AH Balch fue el primero en publicar los resultados (Balch, 1971). El desarrolló el "sonogramas" a color usando un simple banco de filtros para cuantificar la frecuencia media de tiempo variante de datos sísmicos apilados. Su interés radica en la detección de cambios de frecuencia en lugar de la interpretación de su origen, pero para mantener a los buscadores de petróleo esperanzados sugirió que su técnica podría detectar atenuación debida a los arrecifes llenos de gas. El artículo de Balch es principalmente recordado como el primero publicado en Geofísica para mostrar los datos sísmicos en color. El trabajo de Balch fue seguido de cerca por el estudio innovador de Nigel Anstey de atributos sísmicos, publicado en dos informes internos para Seiscom Delta y presentado en la reunión anual 1973 SEG (Anstey, 1972, 1973a, 1973b). Su principal atributo era una medida de la amplitud que llamó fuerza reflexión, que desarrolló para el análisis de punto brillante (Figura 2). Él eligió deliberadamente un nombre descriptivo pero técnicamente impreciso para destacar su significado sobre las matemáticas. Figura 2. Representación isométrica de fuerza reflexión (figura de Anstey, 1972). Esta pantalla se compara bien con las pantallas modernas y era muy superior a su competencia contemporáneo. Por desgracia, una publicación limitada silencia la influencia de la obra de Anstey. La fuerza de Reflexión emite amplitud sísmica en una forma libre de las influencias distorsionantes de la polaridad de reflexión y la fase de onda, lo que permite comparaciones más justas. Anstey también inventó polaridad aparente y frecuencia diferencial, y mostró la velocidad de intervalo, frecuencia cross-dip 2, y la coherencia de atributos apilados. Su técnica de color era costosa, pero mejoraba en gran medida el método para la visualización de Balch. Su método para la visualización de los atributos sísmicos se ha empleado desde entonces: trazar simultáneamente el atributo en el color y los datos sísmicos originales en negro de área variable. Él considera que esta fue su más valiosa contribución al análisis de atributos, ya que permite la información estratigráfica del atributo que se relaciona directamente con la información estructural de los datos sísmicos. Los informes de Anstey permanecen sorprendentemente frescos y profundos. Por desgracia, también son inaccesibles, ya que sólo un puñado de copias fueron hechas debido al gran costo de los graficos a color iniciales. Fueron sus colegas, Turhan Taner, Robert Sheriff, y Fulton Koehler, quien, heredando su obra en su salida de Seiscom Delta 1975, popularizaron sus ideas. En lugar de sus diversos métodos empíricos, introdujeron un solo marco matemático para el cálculo de atributos y análisis de trazas sísmicas compleja. El análisis de trazas sísmicas complejas debutó en el 1976 en la reunión anual de la SEG y se publicó posteriormente en los dos artículos seminales que lanzaron a los atributos sísmicos a la prominencia, Taner y Sheriff (1977), y Taner et al. (1979). El momento era especialmente propicio. En el contexto del auge de la recolección en la exploración impulsado por la crisis energética de la década de 1970, el análisis de trazas sísmicas complejas apareció junto a la estratigrafía sísmica, uno de los grandes avances en la sismología de reflexión. Los primeros plotters de color prácticos seguieron al poco tiempo, y derrepente los graficos de atributos a color se hicieron asequibles. Esta combinación de dinero, ciencia, y el color se hizo irresistible: Los atributos de trazas complejas fueron recibidos con entusiasmo y rápidamente se establecieron como ayuda para la interpretación sísmica. Taner y Sheriff introdujeron cinco atributos: amplitud instantánea, fase instantánea, polaridad instantánea, frecuencia instantánea, y de frecuencia media ponderada. El atributo de amplitud instantánea sigue el modelo de fuerza de reflexión de Anstey y así adoptó su nombre. Polaridad instantánea igualmente siguió el diseño de Anstey. Para estos dos atributos, las matemáticas siguen el mismo principio. En contraste, el atributo de fase instrantanea y frecuencia son nuevos atributos que cayeron fuera del principio matematico de las trazas complejas, Sus principios geologicos tubieron que ser inferidos empiricamente. Estos dos atributos han provado ser muy utiles, pero estos establecieron un presedente infortunado al subordinarse demaciado al principio matematico. No fue casualidad que el análisis de trazas sísmicas complejo apareció por primera vez con la estratigrafía sísmica. Peter Vail y sus colegas de la Exxon, que desarrollaron la estratigrafía sísmica, se enteraron de los nuevos atributos y fueron cautivados por las posibilidades que ofrecían. Esperaban que los atributos adicionales pudieran cuantificar pronto sus parámetros de facies sísmicas. Y así fue que estos dos métodos se publicaron juntos en el famoso AAPG Memoir 26 en 1977. La estratigrafía sísmica impulsada en gran medida por los atributos sísmicos, proporcionándoles un marco científico para la combinación de atributos para predecir la geología , así como dotarlas de un brillo de respetabilidad científica . Nuevos atributos proliferaron en la década de 1980: la frecuencia de cruce por cero, perigram, coseno de la fase, frecuencias dominantes, amplitud media, homogeneidad y muchos otros. La mayoría de los nuevos atributos carecían de clara importancia geológica. Esto no es necesariamente un problema. En la medida en que los atributos revelan patrones significativos en los datos sísmicos, ellos tienen valor. Pero determinar si los patrones son verdaderamente significativos es a menudo problemático. Esto llevó a realizar mayores esfuerzos para dar más sentido a los atributos sísmicos. Varios estudios relacionados con atributos sísmicos de traza compleja apartir de promedios espectrales de Fourier, arrojaron pistas sobre propiedades de las wavelet y llevaron a la "respuesta de atributos" (por ejemplo, Robertson y Nogami, 1984; Bodine, 1986). El trabajo también se inició en el reconocimiento de patrones sísmicos, o "análisis de atributos múltiples" (por ejemplo, de Figueiredo 1982; Sonneland, 1983; Conticini 1984; Justice et al 1985; véase la Figura 3). Mientras que la fuerza impulsora fue para determinar automáticamente facies sísmicas, también surgió la curiosa idea de que los atributos de alguna manera podría tener sentido en combinación incluso si no tienen ningún sentido de forma individual. Estos esfuerzos no pudieron proporcionar los conocimientos geológicos que los intérpretes sísmicos tan agudamente buscaban, ni pudieron evitar la desilusión inevitable de tener de las expectativas demasiado altas. Las dudas crecieron y el entusiasmo se desvaneció; a mediados de la década de 1980, los atributos sísmicos habían perdido su brillo de respetabilidad científica. Extractos de la literatura registraron esta caída con gracia. Roy Lindseth (1982, p. 9.15) observó: "... a excepción de la amplitud, estos nunca han llegado a ser muy populares, ni son ampliamente utilizadas en la interpretación. La razón de esto parece residir en el hecho de que la mayoría de ellos no pueden ser atados directamente a la geología ... " En cuanto a los atributos de traza compleja, Hatton et al. (1986. P 25) opinó: "... este concepto es un poco difícil de entender intuitivamente ..." Figura 3. Diagrama de flujo básico de reconocimiento de patrones sísmicos (análisis de atributos múltiples). Un conjunto de atributos se introducen en un algoritmo de caja negra, que podría contener una red neuronal. La caja negra clasifica los datos de entrada en cada punto de datos. Si se da información adicional, la clasificación es supervisada; de lo contrario es no supervisada. La salida es normalmente una predicción de facies sísmicas o una propiedad física tal como la porosidad. Si bien estas funciones proporcionan pistas alternativas y, a veces valiosas en la interpretación de los datos sísmicos, cf. Taner et al. (1979), "es probablemente justo decir que su uso no ha sido tan generalizado como podría haber sido debido a su carácter un tanto esotérico." Yilmaz (1987, p.484) escribió con cautela: "La frecuencia instantánea puede tener un alto grado de variación, que puede estar relacionado con la estratigrafía . Sin embargo, también puede ser difícil de interpretar toda esta variación" Robertson y Fisher (1988) añadido, "La mezcla de valores significativos y sin sentido es probablemente el principal factor que tiene intérpretes frustrados en busca de significación física en los números actuales en secciones de atributos." Si los expertos no saben qué hacer con los atributos sísmicos, no es de extrañar que el resto de nosotros estemos confundidos? Incluso como los atributos cayeron en el olvido, se continuó trabajando en nuevas técnicas que restablecerían su credibilidad. El principal de ellos fue la discontinuidad en 3-D. Un número de atributos de continuidad en dos dimensiones y de inmersión (dip) aparecieron en la década de 1980 (Conticini, 1984; Scheuer y Oldenburg, 1988; Vossler, 1989). Estos se recibieron con una recepción indiferente. Pero cuando a mediados de la década de 1990 estos fueron de tridimensionales y continuidad fue redifundida como discontinuidad, que tomó al mundo de la exploración por asalto (Bahorich y Farmer, 1995). La emoción era reminiscente (recordada) como la de los puntos brillantes, ya que, al igual que la amplitud, la discontinuidad tuvo un significado claro y permitió a los intérpretes ver algo que no podían ver antes fácilmente. Este éxito dio nueva vida al análisis de atributos. Otros atributos multidimensionales pronto les siguieron, tales como el paralelismo y la divergencia (Oliveros y Radovich, 1997; Randen et al, 1998; Randen et al, 2000; Marfurt y Kirlin, 2000; las Figuras 4 y 5). Figura 4. Reflexión de Paralelismo, un atributo estratigráfico sísmico. Este es cuantificado como el grado de variación local de la reflexión de buzamiento a partir de la media. Reflexiones paralelas indican un ambiente de depósito de baja energía, sugestivo de esquistos; reflexiones no paralelas indican un ambiente de depósito de mayor energía, lo que sugiere arenas. A finales de 1980 y principios de 1990 también se vio la introducción de los atributos de horizonte, intervalo de atributos (Sonneland et al, 1989.; Bahorich y Bridges, 1992) (Dalley et al, 1989.) Y atributos extraídos a lo largo de un horizonte de un volumen (Figura 6). Presentado como mapas y ofreciendo una resolución superior y mejor eficiencia computacional, estos fueron rápida y ampliamente adoptados y se han convertido en el formato más importante para la presentación de los atributos. Los Atributos de intervalo por lo general se calculan como una estadística en un intervalo de aproximadamente un horizonte interpretado. El mapeado de la forma de onda sísmica es una notable excepción, ya que basa en la clasificación no supervisada. Este nuevo y populares atributo registra cambios de facies (Addy, 1997; Figura 6d). Figura 5. Reflexión de Divergencia, un atributo estratigráfico sísmico. Se cuantifica como el grado en que las reflexiones sucesivas divergen Buzamiento a bajo “downdip”. El amarillo indica reflexiones divergentes y azul indica convergente. (a) Vista vertical; (b) Vista de opacidad 3-D. La ventana de análisis capturó sólo divergencias de pequeña escala, tales como las del canal de llenado, revelando de ese modo la medida del canal. El análisis multi-atributo avanzó lentamente a través de los años 1980 y 1990. El atributo de trazo cruzado fue agregado para relacionar visualmente dos o tres atributos (White, 1991) . Se emplearon algoritmos de agrupamiento para clasificar conjuntos de atributos como mapas o volúmenes. Desde mediados de la década de 1990 , las redes neuronales han suplantado en gran parte a la agrupación (Russell et al, 1997; Addy, 1997; De Groot y Bril, 1999; Paredes et al, 1999) . Los nuevos algoritmos de clasificación supervisada integraron automáticamente la información sísmica y no sísmicas en sus soluciones, lo que aumentó su poder de predicción. Durante todo este tiempo, los atributos continuaron multiplicándose en la profusión caótica. Trabajadores valientes trataron de poner orden en el caos mediante la clasificación de los atributos según su función (Brown, 1996; Chen y Sidney, 1997). Pero podría ser que estos nobles esfuerzos fueran más valiosos precisamente porque muchos atributos no son? Los significados geológicos de algunos atributos son tan oscuros que sólo podría adivinar a partir de estos. Otros tres atributos se duplican entre sí; y los atributos de amplitud son especialmente redundante (Figura 7). No necesitamos todos los atributos sísmicos. Figura 6. Mapas de atributos calculados para el mismo horizonte. (a) amplitud RMS calculada en una ventana de 40 ms sobre el horizonte; (b) por inmersión instantánea extraída a lo largo del horizonte; (c) inmersión computada en la dirección de la flecha y se extrae a lo largo del horizonte, de modo que los datos sísmicos se parece a terreno iluminado por la luz desde la parte superior; (d) mapa de la forma de onda producida por agrupamiento difuso con 10 clases, calculadas en una ventana de 40 ms sobre el horizonte. Mapas de Atributo presenta convenientemente una amplia variedad de información. ¿Necesitamos alguno? Futuro Puede que hoy no necesite atributos sísmicos, pero los va a necesitar en el futuro. El futuro verá más atributos multidimensionales con importancia geológica y una mayor dependencia de los análisis de atributos múltiples. Estas tendencias nos están conduciendo a las técnicas de reconocimiento de patrones automáticos para el análisis de facies sísmicas, capaces de caracterizar rápidamente grandes volúmenes de datos o recuperar detalles sutiles ocultos en los datos. En resumen, el futuro verá buscadores sísmicos. Entonces, ¿cómo va a funcionar nuestro motor de búsqueda sísmica? La idea es la simplicidad en sí (el diablo está realmente en los detalles). Una plantilla almacena las características que describen las turbidite referenciadas del Richoil #1 como imagen en nuestros datos sísmicos. Estas características se definen por valores de atributos específicos. Estos atributos se ocultan detrás de las características: nuestra plantilla describe nuestra turbiditas referenciadas como moderadamente no paralelas y las cuantifica en un 63%, pero no nos importa cuanto paralelismo es calculado siempre que sea satisfactorio. La plantilla se almacena en una base de datos de plantilla. En conjunto, las plantillas describen numerosas características geológicas, incluyendo un número de turbiditas. El motor de búsqueda recupera nuestra plantilla de turbiditas de la base de datos y analiza los datos de los patrones que se asemejan a él. Partes de este ya están disponibles (De Groot y Bril , 1999). Para seguir progresando , necesitamos mejores atributos para describir patrones de reflexión con significancia estratigráfica, necesitamos mejores atributos para la descripción de los límites (fallas, secuencias, etc), necesitamos integrar éstos con los registros de pozos, informes de producción, y otra información, y necesitamos construir bases de datos de los patrones sísmicos observados para su uso con algoritmos de reconocimiento de patrones avanzados. Figura 7. Graficos cruzados de atributos de amplitud comunes. Las relaciones lineales y parabólicas simples ilustran que estos atributos contienen todos la misma información. La caracterización automatizada de datos sísmicos - basada en los atributos sísmicos - volverá a escribir las reglas de la interpretación de datos sísmicos. Profetas Geophysicos previeron las posibilidades maravillosas. En 1983 Lars Sonneland pudo escribir (Sonneland , 1983) , "Por último, las técnicas de interpretación automatizadas podrían liberar al intérprete de partes aburridas de la interpretación y de ese modo contribuir a una respuesta más rápida." Volviendo atras aún más a 1973, Nigel Anstey audazmente escribió (Anstey, 1973a), "Estamos diciendo, pues, que estamos entrando en una nueva era de la prospección sísmica - una que da una nueva visión de la geología, que hace al método sísmico mucho más cuantitativo, y una que requiere todo un nuevo arsenal de habilidades de interpretación sísmica". Usted tendrá atributos sísmicos en sus facies - y te gustaran. Agradecimientos Doy las gracias a Nigel Anstey para gentilmente me presentando fotocopias de sus estudios clásicos imposible de encontrar, Seiscom '72 y Seiscom '73, y por sus recuerdos interesantes de la historia temprana de los atributos sísmicos. Doy las gracias a Grant Geophysical por la autorización para reproducir la figura de fuerza la reflexión a partir del informe de Anstey de 1972. También agradezco a Landmark Graphics Corporation por el permiso para presentar las otras pantallas de atributos sísmicos.