Maestría en Geofísica

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Modelado numérico del entrampamiento de CO2 en un medio poroso durante la inyección alternada de agua y gas (WAG)
(Universidad Industrial de Santander, 2025-04-25) Gutiérrez Barrera, Juan Carlos; Sandoval Martínez, María Isabel; Mousalli Díaz, Victoria Eugenia; Marín Cerón, María Isabel; Ortiz Meneses, Andrés Felipe
La inyección alternada de agua y dióxido de carbono (WAG-CO₂) es una técnica prometedora para mitigar la huella de carbono y aumentar la recuperación de hidrocarburos. Este estudio evalúa su aplicación en un sector del Campo Llanito, Formación Mugrosa Zona B, de la Cuenca del Valle Medio del Magdalena, analizando los mecanismos de entrampamiento, su impacto en factor de recobro y capacidad de almacenamiento de CO2. El análisis petrográfico indica estabilidad mineralógica, dominada por silicatos (principalmente cuarzo), limitando el entrampamiento mineral. La evaluación del entrampamiento capilar mediante pruebas de desplazamiento muestra 65.7% de saturación de gas atrapado después de tres ciclos WAG, con efecto de histéresis del 29.6%. A partir de datos sísmicos 2D y registros de pozo (Servicio Geológico Colombiano) se construye un modelo estático, en el cual se evalúa el entrampamiento estructural. La simulación numérica, basada en modelo composicional de ecuación de estado, indica que no se logra miscibilidad al primer contacto crudo-CO2, con una presión mínima de miscibilidad de 3590 psia, siendo la solubilidad el mecanismo de interacción. El modelo dinámico muestra que la inyección WAG bajo condiciones no miscibles reduce la densidad y viscosidad del crudo en ~27%, logra factor de recobro de ~14% y disminuye el corte de agua en ~20% con respecto al escenario de inyección de agua. El sector del Campo Llanito almacena ~0.47 Mton de CO2, siendo el entrampamiento estructural es el mecanismo inicial más importante (70-75% del total), pero su efectividad aumenta significativamente al considerar histéresis (22-25%) y solubilidad (3-5%). El análisis de sensibilidad identifica histéresis, solubilidad y relación Kv/Kh como los factores más influyentes para almacenamiento y recuperación durante un proceso WAG. Se estima un potencial de almacenamiento para el Campo Llanito de 4.788 Mton, un porcentaje de retención de CO2 del 56% y una recuperación incremental de ~5%.
Identification of a Potential Geothermal Resource in Colombia through the Application of Geoelectric Methods at the Aguas de Vichy Spring in the Municipality of San Andrés, Santander
(Universidad Industrial de Santander, 2024-11-18) Mejía Fragoso, Juan Camilo; Sanabria Gómez, José David; Bernal Olaya, Rocío; Mantilla Figuera, Luis Carlos; Aguilera, Pablo
El manantial termal de Aguas de Vichy (SAN-001), identificado por el Servicio Geológico Colombiano (SGC) y situado en Santander, Colombia, representa un recurso geotérmico importante pero poco explorado. Este estudio es el primero en realizar imágenes del subsuelo del sistema geotérmico, empleando métodos de Tomografía de Resistividad Eléctrica (ERT) y Polarización Inducida (IP) para investigar el marco hidrogeológico. Los análisis geoquímicos del agua del manantial indican una alta salinidad y temperaturas elevadas, lo que sugiere una capacidad energética sustancial. El entorno geológico se caracteriza por fallas norte-sur (N-S) y noreste-suroeste (NE-SW), que intersectan formaciones cretácicas y precámbricas, junto con un acuífero cuaternario. Se realizaron tres transectos ERT alrededor de la falla inferida, que se planteó la hipótesis de que fuera el conducto principal de los fluidos geotérmicos. Dos transectos que cruzaban la falla revelaron valores de resistividad eléctrica que oscilaban entre casi cero y más de 1500 Ohm.m, lo que sugiere la presencia de zonas de arcilla, acumulación de aguas subterráneas y fluidos geotérmicos. Las anomalías de alta resistividad a profundidades de 5 a 10 metros indican los límites inferiores de los depósitos cuaternarios. El tercer transecto, localizado dentro del depósito Cuaternario pero lejos de la falla, exhibió resistividades de base elevadas y una prevalencia disminuida de anomalías de resistividad bajas, indicando un posible depósito de arcilla con influencia reducida de agua. Las mediciones de IP validaron la presencia de fluidos geotérmicos e iluminaron áreas con cargabilidad elevada, sugiriendo la presencia de niveles de arcilla dentro del acuífero. Nuestros hallazgos apoyan la existencia de un sistema geotérmico en el que la convección juega un papel importante, junto con notables movimientos advectivos dentro del acuífero. Esto sugiere una compleja interacción de la dinámica de fluidos del subsuelo, que integra tanto el transporte de fluidos mediado por fallas como los procesos de advección, en lugar de estar dominado únicamente por la advección como se sugirió inicialmente. La complejidad observada en estos hallazgos subraya la necesidad de estudios más detallados para mejorar nuestra comprensión de la dinámica y el potencial del sistema geotérmico, que podría hacer una valiosa contribución a los objetivos de Colombia para la sostenibilidad energética.
Sismicidad e implicaciones sismotectónicas de una zona del centro - oriente de la cuenca del Valle Medio del Magdalena (VMM) y Nido Sísmico de Bucaramanga
(Universidad Industrial de Santander, 2024-10-15) Vergara Espinosa, Carlos Andrés; Flórez Torres, Manuel Alberto; Salcedo Hurtado, Elkin de Jesús; Iglesias Mendoza, Arturo; Prieto Gómez, German Andrés
La cuenca del Valle Medio del Magdalena (VMM) y el Nido Sísmico de Bucaramanga (NSB) son áreas de gran interés sismológico debido a su importancia en la comprensión de la sismicidad y la sismotectónica en el extremo noroccidental de Sudamérica. Este trabajo de investigación presenta un análisis sismológico de estas zonas combinando algoritmos y herramientas de programación. Se emplearon técnicas de aprendizaje profundo, como PhaseNet y GrowClust, para la detección automatizada de fases sísmicas y la relocalización relativa de sismos, respectivamente. Estas técnicas permitieron mejorar la resolución espacial de la distribución de eventos sísmicos profundos en la región del VMM y el NSB. Además, se llevó a cabo un análisis de la distribución espacial de la sismicidad mediante mapas de planta, perfiles e imágenes 3D, lo que ayudó a agrupar tendencias de hipocentros y a entender la geometría de la placa de Nazca por debajo de la placa Sudamericana. Se aplicó la ley Gutenberg-Richter haciendo uso de ZMAP en Matlab para clasificar los eventos sísmicos en base a parámetros de sismicidad, identificando cuatro clústeres de sismos profundos en la zona de estudio. Se encontraron diferencias significativas en los parámetros de sismicidad entre clústeres, lo que sugiere una variabilidad en la actividad sísmica a lo largo de la región estudiada. Por último, se propone una geometría para la placa de Nazca en área de interés, considerando un cambio en su rumbo limitado por una línea en dirección W – E. Además, se observa un rompimiento de la placa a 125 km de profundidad, evidenciado por cambios en el ángulo de inclinación, que da origen al NSB. Los hallazgos de este trabajo aportan a una comprensión más completa de la sismotectónica en el extremo noroccidental de Sudamérica y respaldan la necesidad de instalar nuevas estaciones sismológicas en la zona de estudio para obtener información más precisa sobre los eventos sísmicos y el tectonismo regional.
Determinación del espesor del subsuelo inconsolidado en el abanico aluvial de Mogotes Santander utilizando sísmica de refracción
(Universidad Industrial de Santander, 2020) Sánchez Pinto, Johana Katherine; Sanabria Gómez, José David; Bernal Olaya, Rocio del Pilar
Mogotes es un municipio de Santander – Colombia que se encuentra ubicado sobre un abanico aluvial. Cuenta con una extension de 487.86 km2 que abarca en el casco urbano, la planicie que ca- racteriza el abanico. En este trabajo de investigacion se muestran las secciones sısmicas obtenidas a partir de la adquisicion y procesamiento de datos empleando el metodo de refraccion y tomografıa sısmica, con el objetivo de encontrar el espesor del suelo no consolidado en el deposito aluvial. Los perﬁles sısmicos se orientaron sobre las superﬁcies de interes de acuerdo con la geometrıa y posible disposicion espacial de los suelos a estudiar. El espaciamiento entre geofonos de los perﬁles fue de 4 a 6 m, con longitudes entre 100 a 140 m. El estudio se realizo en 6 puntos estrategicos, cada punto conto con 2 lineas ortogonales en direccion NW-SE y SW-NE. La inversion ﬁnal muestra espesores variables entre 18 m y 25 m con velocidades desde 350 m/s aumentando considerablemente hasta los 2400 m/s. Los sismogramas obtenidos durante las campañas de exploracion fueron procesados con el programa SeisImager/2D con ayuda de los modulos de Pickwin y Plotrefa. Los resultados conseguidos, permitieron identiﬁcar y caracterizar los espesores del suelo no consolidado. Estos espesores y velocidades contribuian al desarrollo rural, suburbano y urbano del plan de ordenamiento territorial de esta cabecera municipal en Mogotes - Santander.
Estudio de los efectos de compactación en el análisis de la respuesta sísmica mediante la construcción de tendencias de velocidades de onda p y s contra profundidad
(Universidad Industrial de Santander, 2020) Prada Socha, Luis Carlos; Calle Ochoa, Andres Eduardo
El poder modelar las velocidades de onda en función de factores geológicos tales como la mineralogía, el tamaño de grano o los procesos diagenéticos, es una herramienta útil para poder detectar y explicar anomalías en los datos sísmicos. Además da la ventaja de poder predecir las propiedades elásticas en zonas donde se cuentan con pocos datos. El trabajo de investigación desarrollado combina los efectos de compactación (local) y los modelos de física de rocas, permitiendo así crear tendencias de velocidad de onda P y S contra profundidad, restringiéndola a la geología local. Inicialmente se creó una metodología para la construcción de las tendencias de velocidad vs profundidad, teniendo en cuenta factores diageneticos, geológicos y usando modelos de compactación y física de rocas; calibrados con datos de registros de pozos. Posteriormente fue implementada dicha metodología en dos zonas de interés para un pozo colombiano, en ambas zonas se compararon los resultados con los registros de pozos y los RPDT obtenidos, observando un buen ajuste con los registros de pozo de ambas zonas Además, se analizó la respuesta sísmica en presencia de distintos escenarios de fluidos, para ello se aplicó la sustitución de fluido de Gassman para tres casos de fluidos diferentes y mediante el análisis de gráficas de intercepto y gradiente se determinaron anomalías sísmicas de cada escenario. Finalmente, se realizó un análisis estadístico para ambas zonas de estudio, se aplicaron conceptos de funciones de densidad de probabilidad, creación de espacios muéstrales equiprobables y no equiprobables, probabilidad clásica y probabilidad condicionada, todo esto con el fin de determinar la probabilidad de ocurrencia de un suceso partiendo de valores conocidos de propiedades del yacimiento, cuantificando la incertidumbre para las velocidades de onda P y S asociada a las propiedades del yacimiento que fueron calculadas a partir del modelado de física de rocas. Abstract 1
Identificación y delimitación de recursos de gas mediante el uso de atributos sísmicos en la plataforma continental de Australia
(Universidad Industrial de Santander, 2020) Vásquez Pinto, Mauricio Andrés; García González, Mario
El uso de atributos sísmicos es ampliamente utilizado en la industria energética al momento de identificar yacimientos convencionales de gas, puesto que la respuesta acústica de las saturaciones de este hidrocarburo es de fácil observación en adquisiciones sísmicas de alta calidad. Atributos como la frecuencia instantánea y el análisis de descomposición espectral se usan para identificar lo que se denominan ﬁBright Spotsﬂ que son sencillamente áreas donde existe un fuerte contraste de la velocidad de la onda en el contacto entre una roca saturada en gas con las rocas no saturadas. Dentro de los yacimientos de gas no convencionales se encuentran los yacimientos de hidratos de gas metano, también conocidos como clatratos de metano, que consisten en una estructura cristalina similar al hielo en la cual se encuentran una alta proporción de moléculas de metano (CH4). El gas más común en los hidratos de gas es el metano (>99.9%), y en algunos yacimientos se encuentran en menor cantidad otros gases como el etano, propano y dióxido de carbono Chong et al., (2015). En este estudio se aplicaron atributos sísmicos geométricos e instantáneos, modelamiento geoquímico 1D y análisis petrofísicos para analizar el bloque Poseidón 3D, al noroeste de Australia, en donde se identificó la presencia de gas en yacimientos convencionales asociados a la Formación Plover a 5 km de profundidad, y también en yacimientos no convencionales asociados a hidratos de gas a 0.5 km de profundidad.
Tomografía sísmica en el dominio pos migración utilizando grilla cartesiana regular y evaluación de la tomografía en un modelo parametrizado de velocidades estructural
(Universidad Industrial de Santander, 2020) Lache Salcedo, Andréi; Ramírez Silva, Ana Beatriz; Vivas Mejia, Flor Alba
Para generar una imagen sísmica en profundidad se requiere construir un modelo de velocidad que se aproxime a las velocidades reales en el subsuelo, con el fin de utilizarlo en la migración de los datos adquiridos y de esta manera focalizar la energía y ubicar los reflectores a una posición cercana a la real. La tomografía en el dominio pos migración en profundidad (PSDM) permite la construcción iterativa de este modelo de velocidades, utilizando los residuales RHO calculados a partir de los gathers CRP (Common Reflection Point) obtenidos en la migración. Este proceso se conoce como análisis de velocidades por migración o MVA (de las siglas en inglés Migration Velocity Analysis). En este documento se analiza la teoría, se implementan algoritmos y se propone una nueva estrategia de tomografía en el dominio de la imagen (post migración) con datos de profundidad pre-apilados PSDM, incorporando información de los compartimentos interpretados durante el proceso de construcción del modelo de velocidad VMB (por sus siglas en inglés).}
Modelado de la resistividad del subsuelo a partir de tomografías eléctricas 2d en el sector norte del municipio de Bucaramanga
(Universidad Industrial de Santander, 2020) Gutiérrez Rincón, Eliana Lizeth; Toro Rodriguez, Wilfredo Del
Para el estudio de evaluación de amenaza, vulnerabilidad y riesgo por remoción en masa en el sector norte del Municipio de Bucaramanga, la geofísica es un insumo importante ya que permite identificar niveles freáticos, posibles zonas saturadas que indiquen riesgo de movimientos en masa y contrastes litológicos. En este estudio se tomaron 12 tomografías eléctricas 2D. Se realizaron pruebas sintéticas de tomografías eléctricas empleando diferentes modelos geológicos construidos a partir de la información disponible, con el fin de identificar entre las configuraciones Dipolo-Dipolo, Schlumberger y Wenner-Schlumberger la que mejor reproduce los datos, así como la combinación de parámetros de la inversión para cada una de las tomografías. Se identificó que la configuración Dipolo-Dipolo es la que mejor recupera los modelos sintéticos en 13 casos, adicionalmente el arreglo Wenner-Schlumberger es mejor para estructuras geológicas verticales y los diferentes parámetros a utilizar en el proceso de inversión depende de las características geológicas del área de estudio. Se interpretó las formaciones del basamento, arrojando valores por encima de los 400 Ohm-m. El miembro Órganos hidrogeológicamente presenta zona saturadas con resistividades entre 1 y 18 Ohm-m, este comportamiento hidrogeológico puede corresponder a zonas de posibles movimientos en masa; como también zonas no saturadas con resistividades por encima de 18 Ohm-m, además se identifica clastos de diferentes tamaños y con valores de resistividades muy elevadas por encima de 5623 ohm-m.
Comparación de técnicas de conversión sísmica tiempo a profundidad por ños métodos vertical stretch y rayo imagen frente a la migración en profundidad pre-apilamiento de Kirchhoff en zonas geológicas estructuralmente complejas
(Universidad Industrial de Santander, 2020) Vargas Pabón, Rubén Mauricio; Sanabria, Jose David; Espinola Lopez, Nancy
En este trabajo se presenta la comparación de técnicas de conversión sísmica tiempo a profundidad por los métodos vertical stretch y rayo imagen frente a la migración PSDM utilizando datos sintéticos y reales. Para la industria de los hidrocarburos es de interés obtener imágenes confiables del subsuelo; para esto recurren al método sísmico de reflexión y por medio de un procedimiento de tratamiento de señales se obtiene una imagen del subsuelo en tiempo. Sin embargo, estas imágenes son requeridas en profundidad, para ello se han desarrollado tecnologías que permiten obtenerlas en profundidad. Las herramientas que se emplearon para evaluar el dominio en profundidad fueron migración sísmica antes del apilamiento en profundidad (PSDM), estiramiento vertical (vertical stretch) y rayo imagen. Se generó, imágenes en profundidad para cada una de ellas, partiendo del dominio en tiempo. Se utilizó el modelo sintético de Overthrust (Operto, 2003). Se inició con una imagen en tiempo y un campo de velocidades reverse time migration (RTM) producto de un procesamiento de migración en tiempo pre-apilado de Kirchhoff (PSTM), a partir de los datos obtenidos de esta secuencia se realizó las conversiones a profundidad. Los resultados obtenidos para las técnicas de conversión rayo imagen y estiramiento vertical son rápidos y confiables en sectores con bajos cambios de velocidad lateral, en cuanto a los resultados obtenidos en PSDM se comprobó que hay mayor continuidad de los horizontes en la parte central de los modelos, esta técnica utiliza iteraciones en el procesado y genera migración para obtener la imagen, incluso resuelve el problema de imagen que no estaba solucionado en el procesamiento PSTM, pues la técnica acepta cambios mayores en la velocidad lateral tomando como base velocidades interválicas.
Prospección geo eléctrica para el modelado 2d de la resistividad del subsuelo en el área perimetral del casco urbano del municipio de Málaga (Santander)
(Universidad Industrial de Santander, 2020) Rincón Jaimes, Jesús Leonardo; Rios Reyes, Carlos Alberto; Chacon Avila, Carlos Alberto
La prospección geoeléctrica determina la distribución de la resistividad del subsuelo, realizando mediciones (o toma de datos) en superficie, para a partir de dichas medidas, estimar la resistividad verdadera de las estructuras presentes en el área de estudio. Los métodos de resistividad eléctrica han sido ampliamente utilizados para la descripción y caracterización del subsuelo, siendo implementados en varias ramas de las ciencias (ingeniería, geología y antropología, entre otras). El presente informe corresponde al proyecto de grado para optar al título de Magister en Geofísica, en la modalidad trabajo de investigación, el cual pretende construir, a través de la prospección geofísica aplicada, Sondeo Eléctrico Vertical (VES) y Tomografía de Resistividad Eléctrica (TRE), el modelo 2D de resistividad eléctrica del subsuelo, mediante el procesamiento de datos sintéticos para el tratamiento de información geoeléctrica con fines hidrogeológicos. Los resultados obtenidos contribuyen, mejoran y profundizan el conocimiento y descripción del subsuelo presente en la periferia y bajo el casco urbano del municipio de Málaga y determinan la presencia de un acuífero confinado, aislado de la atmósfera por una capa impermeable constituida por arcilla - limo, materiales altamente meteorizados, localizados en el eje del sinclinal de Málaga, bajo la zona urbana.
Análisis de los arribos de ondas compresionales y de corte en rocas no consolidadas a partir de registros acústicos en la formación Carbonera-Cuenca de los llanos orientales
(Universidad Industrial de Santander, 2018) Vega Yance, Mac Gabriel; Garcia Gonzalez, Mario; Sierra Bueno, Daniel Alfonso
Una de las zonas de mayor incertidumbre del territorio nacional en la producción de Hidrocarburos es la formación carbonera cuenca de los llanos orientales. Esto se debe a la presencia de roca no consolidada originada por canales fluviales. Además, su perforación es un reto dificultando su avance y generando grandes pérdidas en tiempo de no productivos y recursos. En ese sentido para resolver este problema y obtener una producción en forma eficaz y efectiva se requieren conocer las rocas, fluidos presentes, sus formaciones adyacentes y definir un modelo Geomecánico estable para este tipo de formación fluvial, lo cual es posible lograr a partir de mediciones electromagnéticas, nucleares y sónicas. La importancia de las mediciones sónicas revelan una multitud de propiedades de pozo que pueden utilizarse para inferir la porosidad primaria y secundaria, la permeabilidad, la litología, la mineralogía, la presión de poro y el tipo de fluido. Las formas de onda de alta calidad compresionales (P), de corte (S) y las técnicas de procesamiento de avanzada se traducen en estimaciones de la lentitud más precisas que coadyuvan a comprender mejor el cambio de las formaciones e incluso en sedimentos no consolidados, lo que contribuye a la caracterización de las rocas del subsuelo y de las propiedades de los fluidos obteniendo pozos estables, terminaciones más duraderas y mayor producción en nuestros campos. No obstante, esta investigación busca aclarar la incertidumbre o desconocimiento de las ondas de arribo y de corte. Sin embargo cabe resaltar que por muchos años esta zona ha sido estudiada y aún se desconoce el comportamiento de la onda compresional y de corte en la formación Carbonera.
Implementación de una fuente puntual en un sistema de modelado de ondas 2D elástico galerkin discontinuo
(Universidad Industrial de Santander, 2018) Silva Lora, Alberto Luis; Sanabria Gomez, Jose David
La sismología computacional es una herramienta que, por medio del uso de métodos numéricos, permite estudiar el comportamiento de eventos sísmicos en el subsuelo. Existe una gran variedad de métodos numéricos entre los cuales se encuentran los métodos de diferencias finitas, volumen finito y elementos finitos. Existen en la literatura otros métodos que surgen a partir de mejoras de los métodos anteriormente mencionados, entre los cuales se destacan los métodos Galerkin discontinuo. En este trabajo es presentada la implementación de una fuente puntual en un esquema de modelado de onda elástica 2D Galerkin Discontinuo hp-adaptativo, sobre una malla tipo conforme y no estructurada de elementos triangulares, basado en flujos numéricos tipo centrados. Aplicaciones del método desarrollado al problema de Lamb fueron llevadas a cabo, como también comparaciones con el esquema DGCrack2D desarrollado por J. Tago, en donde para este último se implementó un modelo de capa sobre semi-espacio. En ambos casos se hicieron pruebas cambiando el orden de aproximación de los polinomios. Se generaron sismogramas sintéticos variando la posición de la fuente dentro del elemento, en donde se observó mayor dispersión numérica en los resultados a medida que la fuente se aproximaba a un vértice o a la interfaz, por lo que se sugiere implementar un soporte espacial Gaussiano alrededor de la localización de la fuente.
Inversión geofísica a partir de datos de muongrafía volcánica para proyecto MUTE
(Universidad Industrial de Santander, 2018) Vesga Ramirez, Maria Alejandra; Sanabria Gomez, Jose David; Núñez de Villavicencio Martínez, Luis Alberto; Sierra Porta, David
En el marco del proyecto MuTe (Muon Telescope), se presenta la metodología de inversión geofísica utilizando el algoritmo Simulated Annealing para obtener la variación de la densidad de la estructura interna de un volcán a partir de datos de flujo integrado de muones atmosféricos que lo atraviesan. Haciendo uso de un modelo semiempírico del flujo de muones que llegan al volcán, la topografía y un modelo de pérdida de energía de muones en roca, se determinó la energía mínima que necesitan los muones para atravesar las distancias en roca correspondientes a su dirección de arribo y se estimó el flujo integrado de muones emergente del edificio volcánico. Posteriormente, se aplicó el algoritmo de inversión para obtener el mejor modelo de perfil de densidad del volcán. Esta metodología de inversión se implementó en un punto de observación cercano del volcán Cerro Machín (Tolima, Colombia), a partir de datos sintéticos de flujo de muones. Finalmente, con el fin de seleccionar los mejores puntos de observación para realizar la técnica de muongrafía en dos volcanes activos en Colombia, se establecieron criterios técnicos (nivel de observación en sitios donde la base de la estructura volcánica fuera menor a 1.5 km, la topografía circundante no debe cortar la trayectoria de los muones) y logísticos (accesibilidad del sitio, seguridad física del telescopio y del equipo humano, condiciones sociales adecuadas de trabajo con las comunidades). Esta metodología se aplicó en 13 volcanes activos de Colombia (Cerro Negro, Volcán Chiles, Nevado de Santa Isabel, volcán Nevado del Ruiz, Nevado del Tolima, Volcán Cerro Machín, entre otros). Se concluyó que por el momento el único volcán que cumple con todos los criterios para aplicar la técnica de Muongrafía volcánica en Colombia es el volcán Cerro Machín.
Interpretación directa de imágenes en profundidad (psdm) para construcción del modelo de velocidad y ciclo MVA, caso de estudio Campo Petrólea cuenca Catatumbo
(Universidad Industrial de Santander, 2018) Orejuela Parra, Paola Andrea; Jimenez Diaz, Giovanny; Vivas Mejia, Flor Alba
Uno de los mayores desafíos en la industria de hidrocarburos y en la exploración sísmica es la construcción de la mejor imagen posible, ajustada y libre de distorsiones en profundidad de los datos adquiridos en el campo. Para generar una imagen precisa en profundidad, es necesario construir un modelo de velocidad de profundidad, que describa la variación espacial de la velocidad de propagación, incorporando información estructural y litológica. En esta investigación, se desarrolló una metodología basada en la interpretación en profundidad durante la construcción de un modelo de velocidad en profundidad por análisis de velocidad de migración, que involucra dos estados muy importantes: procesamiento (MVA) e interpretación (VMB). Estas etapas trabajan juntas en los resultados de migración de la evaluación para determinar si la interpretación necesita ser modificada, los parámetros de migración necesitan ser ajustados, o ambos. La metodología propuesta se aplicó a un caso de interés en Ecopetrol para una estructura compleja con fuertes variaciones de velocidad en el piedemonte colombiano, teniendo en cuenta la convergencia del campo de velocidad y la tomografía en cada iteración, además de tener una imagen bien enfocada y posicionada. Se generaron dos interpretaciones geológicas de secciones de PSDM, en base a las cuales se construyó el modelo de velocidad de profundidad (VMB) respectivo. Con estas interpretaciones del cubo sísmico 3D, se obtuvieron dos estructuras cerradas del modelo geológico (Framework), sobre este Framework se asignó la velocidad para cada bloque formado. La imagen de profundidad obtenida del modelo de velocidad final se comparó con otras interpretaciones ya hechas en el tiempo, encontrando varias diferencias, con algunas modificaciones evidentes para esta interpretación como anticlinales y estructuras sinclinales, probablemente asociadas con sombras de falla o Pitfalls, que no se evidenciaron en las imágenes PSDM de dos iteraciones de interpretación en profundidad.
Modelamiento numérico de pérdidas de fluido de perforación en zonas fracturadas
(Universidad Industrial de Santander, 2017) Vargas Silva, Diego Armando; Calderon Carrillo, Zuly Himelda; Mateus Tarazona, Darwin
Para garantizar el éxito de una perforación, es fundamental diseñar un modelo geomecánico y establecer una densidad del lodo, que permita evitar problemas tales como: colapso del pozo, influjos, fracturas inducidas, pegas de tubería, entre otros aspectos que contribuyen a aumentar los costos y el tiempo no productivo. Normalmente los modelos convencionales de estabilidad de pozo no incluyen el efecto de las pérdidas de circulación a través de zonas fracturadas, en esta investigación se propone un nuevo algoritmo, que modele el fenómeno de pérdidas de circulación a través de formaciones fracturadas y permeables, mediante un modelo que incluye: deformación de fractura, reología del lodo, flujo a través de fracturas y un acople entre la zona fracturada y permeable, cuando las paredes del plano de fractura no son impermeables, generando que la taza de pérdidas de fluido se mantenga con el tiempo, cuando no se toman medidas correctivas. El algoritmo propuesto, soluciona modelos matemáticos de forma analítica y numérica, mediante diferencias finitas, con el fin de analizar las pérdidas de circulación de forma más robusta. Por lo tanto, se usaron ecuaciones diferenciales para el flujo de fluidos y analíticas para las propiedades de la formación, cuando estas no sean suministradas. Para el comportamiento de la fractura se asumió relación lineal en función de la presión, y la reología del lodo se representó mediante la ley de potencia. El algoritmo mencionado permite determinar anchos de fractura en tiempo real, mediante información de pérdidas de circulación, así mismo, permite calcular el máximo peso del lodo a partir del ancho de fractura. Finalmente se encontró que, cuando las paredes son impermeables y la longitud de la fractura finita, se modela el fenómeno de Ballooning y cuando la fractura tiene longitud infinita o las paredes son permeables caracteriza el fenómeno de pérdidas de circulación.
Análisis de anomalías de trazas sísmicas asociadas a la variación del ángulo de incidencia mediante inversión elástica
(Universidad Industrial de Santander, 2017) Camargo Daza, Jorge Leonardo; Khurama Velasquez, Sait
La industria petrolera centra su base en el método de reflexión sísmica como mecanismo de conocer las condiciones geológicas del subsuelo, tales como: estructuras, litología y propiedades físicas de la roca en tres dimensiones, las cuales permiten al interprete identificar condiciones ideales de un reservorio de hidrocarburos. El volumen de impedancias se constituye como una gran herramienta para estudios con fines exploratorios y de producción, de acuerdo con Ahmad Q., (2013), la inversión es una de las técnicas que mitiga los riesgos de exploración en la predicción de reservorios, un proceso de transformación de impedancias en propiedades cuantitativas de la roca como porosidad, saturación y presión de poro. No obstante, según Russell, (2006), estas predicciones de las propiedades del subsuelo a partir de la inversión acústica resultan en interpretaciones ambiguas al momento de separar los efectos que ocasionan la litología, los fluidos y la porosidad en las anomalías de las amplitudes sísmicas, por lo que se debe mejorar haciendo uso de la inversión elástica. Es por esto, que el objetivo de este trabajo de investigación consistió en determinar la relación existente entre las propiedades físicas-elásticas de la roca y las anomalías en las amplitudes de las trazas sísmicas para diferentes ángulos de incidencia mediante la técnica de inversión elástica. Para ello, el procesamiento de la información contó principalmente de 8 fases; Inventario de información, Modelo Petrofísico & Litotipos, Propiedades 1D, Amarre Sísmica-Pozo, Adecuación del Volumen Sísmico & Atributos, Interpretación Estructural y Estratigráfica, Inversión Sísmica y Generación del Volumen de Propiedades.
Inversión y atributos sísmicos en la clasificación de litotipos
(Universidad Industrial de Santander, 2017) Illidge Araujo, Erick Johan; Pinto Valderrama, Jorge Eduardo
La necesidad de entender mejor los yacimientos de hidrocarburos desde su geometría hasta las variaciones en litología y porosidad que éste presenta ha exigido a la industria del petróleo la generación de nuevas metodologías que permitan suplir dicha necesidad. Así, el uso de información sísmica 3D ha permitido la generación de metodologías para el análisis cualitativo & cuantitativo del yacimiento tanto en la etapa de exploración como en la de desarrollo logrando la construcción de modelos descriptivos que permiten caracterizar las propiedades necesarias para su correcto entendimiento. Ahora, una de las metodologías planteadas para este fin es la inversión sísmica sumada a la integración de atributos sísmicos e información de pozo (Hampson, 2010). La generación de modelos de litotipos comúnmente es realizada a nivel de pozo (modelos 1D), en los cuales perfiles de registros eléctricos, reportes de descripción de muestras de zanja y núcleos representan la información base para el desarrollo de estos modelos (Catuneanu, 2006). Ahora, la limitante de estos modelos es el área de cubrimiento que presentan, debido a que solo cubre el perfil en el cual se encuentra ubicado el pozo. Por otro lado, la inversión sísmica permite la conversión del contenido de amplitudes de las trazas sísmicas a modelos de impedancia acústica que ilustren rasgos geológicos que no son visibles en el dominio de las amplitudes. Ahora, lo anterior integrado con el análisis de atributos sísmicos permite la definición de geocuerpos que pueden ser de interés en la industria de hidrocarburos (Taner et al., 1994). En este orden de ideas, el objetivo principal de esta investigación es la definición de una metodología que permita la conjugación de modelos petrofísicos 1D, información geológica, métodos geoestadísticos, inversión y atributos sísmicos para la iluminación de rasgos litológicos que no son visibles sobre la imagen en el dominio de amplitudes.
Modelado y tratamiento de señales sísmicas basado en la convolución fraccionaria
(Universidad Industrial de Santander, 2017) Torres Amarís, Daniel David; Torres Amarís, Rafael Ángel
Existen una gran variedad de soluciones al problema inverso de recuperar una se˜nal previamente convolucionada con otra y en general mezclada con alg´un ruido aleatorio. Uno de los referentes num´ericos es el filtro de Wiener el cual ha probado ser una herramienta eficaz y de costo computacional admisible para llevar a cabo la tarea de deconvolucionar y filtrar una se˜nal. No obstante, el filtro de Wiener es un filtro estacionario y esto lo convierte en una herramienta dise˜nada para se˜nales estacionarias. Es bien sabido que una buena parte de las se˜nales de inter´es para la ciencia y en general para aplicaciones industriales, son no estacionarias debido a que al propagarse se ven modificadas por diversos fen´omenos como la respuesta del medio de propagaci´on, se˜nales aleatorias externas y dispersi´on entre otros. Las se˜nales s´ısmicas no son la excepci´on, por este motivo el presente trabajo propone una herramienta para deconvoluci´on no estacionaria para resolver el problema inverso a trav´es de la convoluci´on fraccionaria y el filtro de Wiener fraccionario. El procedimiento fue aplicado a una traza s´ısmica perteneciente a la l´ınea 31 de los datos libres USGS Central Alaska, la cual tiene un espectro tiempo frecuencia no estacionario, resultado de un proceso no estacionario entre una ond´ıcula s´ısmica y la respuesta del subsuelo. El tratamiento de los datos permiti´o concluir que la no estacionariedad presente en ellos, aunque peque˜na, debe ser incluida para un correcto filtrado de las se˜nales s´ısmicas.
Correcciones estáticas en zonas con influencia de una capa meteorizada usando las técnicas wave equation datuming y delay time
(Universidad Industrial de Santander, 2016) Perea Pineda, Catalina Alexandra; Sanabria Gomez, Jose David; Martinez Corredor, Robiel
Durante el proceso de adquisición de datos sísmicos, los tiempos de arribo de las ondas captadas por los geófonos, presentan variaciones debido a la presencia de la capa meteorizada y a las condiciones topográficas del terreno donde se realiza la adquisición, dificultando así la correcta interpretación de los datos. Por tal motivo es importante efectuar un adecuado flujo de procesamiento sísmico, en el que se tengan en cuenta las estáticas y se corrijan los tiempos de arribo de las trazas sísmicas. El presente trabajo consistió en comparar dos técnicas para corregir los tiempos de arribo de las ondas sísmicas, una técnica de tipo estático Delay T ime DT y otra de tipo dinámico W ave Equation Datuming (W ED). Para esto se realizaron cuatro modelos sintéticos 2D, que simulan la presencia de la capa meteorizada y un modelo que simula topografía abrupta y capa meteorizada. Después se aplicaron las mismas técnicas de corrección en una línea sísmica de datos reales 2D, que se adquirió en una zona con terreno plano y terreno con topografía. Los resultados obtenidos se presentan a través de las imágenes apiladas y migradas. Se encontró que DT corrige mejor datos con altos contrastes de velocidad entre 900m/s y 2500m/s; mientras que W ED corrige mejor datos con topografía y datos con bajos contrastes de velocidad entre 1200m/s y 2500m/s. Se comprobó que en datos con variaciones en la base de la capa meteorizada y variaciones laterales de velocidad entre 900m/s y 1200m/s, DT y W ED corrigen el problema de manera que la resolución de las imágenes apiladas es similar. También se encontró que en los datos reales 2D, W ED resalta la continuidad de eventos someros en zonas topográficas y algunos reflectores profundos en la zona plana.
Modelo físico para simular las pérdidas de fluido de perforación en zonas de baja presión
(Universidad Industrial de Santander, 2023-11-10) Uribe Joya, Darlin Lorena; Vargas Silva, Diego Armando; Bernal Olaya, Rocío del Pilar; Jiménez Díaz, Giovanny; Saavedra Trujillo, Néstor Fernando
Los problemas de estabilidad, especialmente las pérdidas de circulación causadas por fracturas, constituyen la principal razón detrás de los tiempos no productivos (NPT). Estos eventos imprevistos e indeseados son frecuentes en la industria y pueden dar lugar a interrupciones en las operaciones de perforación o avances marginales en el programa del pozo. Estos retrasos en los proyectos son más comunes en campos maduros, donde la depleción post-producción de hidrocarburos provoca una reducción en la presión del poro de la formación. Esto, a su vez, altera el estado de esfuerzos del campo, disminuyendo el esfuerzo principal mínimo y aumentando los esfuerzos efectivos. Para comprender y cuantificar las pérdidas de fluido en zonas depletadas, se ha desarrollado un modelo físico en el laboratorio que considera las propiedades reológicas de los materiales y sus análogos. Se realizaron ensayos con diferentes espaciamientos de la estructura seleccionada para evaluar la relación de pérdidas de fluido por matriz o por fractura. La validación numérica del modelo físico se llevó a cabo utilizando el modelo reológico de potencia y considerando el régimen de flujo laminar. Esta aproximación matemática demostró un ajuste adecuado entre el modelo físico y el modelo numérico. Los resultados mostraron que los fluidos de perforación tardan un tiempo constante en fluctuar a través de la estructura diseñada, y el volumen ingresado es directamente proporcional al tiempo de fluctuación requerido. Finalmente, la estructura diseñada como falla demostró ser el factor más relevante en la evaluación de las pérdidas de fluido de perforación, la geometría de la falla y la rugosidad asociada a las paredes de la estructura resultaron ser los factores diferenciales. Estos hallazgos proporcionan información valiosa para mejorar la comprensión del comportamiento del fluido y la estabilidad en zonas de baja presión durante las operaciones de perforación. Con un mejor entendimiento de estos fenómenos, se podrán desarrollar estrategias más efectivas para minimizar los tiempos no productivos y optimizar el programa de perforación.

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