Para los exploradores que buscan petróleo y gas, hubo un tiempo en que los estudios gravimétricos y magnéticos se consideraban el primer paso, más tosco y áspero, para localizar las mejores ubicaciones donde instalar el equipo sísmico. Esto ha cambiado en la actualidad. Los métodos gravimétricos y magnéticos (grav/mag) se utilizan cada vez más para complementar y restringir los datos sísmicos tradicionales o, incluso, como única herramienta.
En el Golfo de México, se han registrado buenos resultados aplicando las combinaciones
de inversión, modelado magnético, gradiente de tensor completo y gravitacional en 3D.
Wintermoon Geotechnologies de Denver, Colorado es una consultora que se ha especializado en el campo gravimétrico/magnético, utiliza estas técnicas geofísicas y las combina con sísmicas para lograr un mayor éxito en la exploración de petróleo y gas. ¿Qué hay detrás de este éxito? “La calidad de los datos magnéticos y gravimétricos ha mejorado significativamente desde la década de 1980”, afirma la Dra. Michal Ruder, presidenta de Wintermoon. “Ahora no solo podemos adquirir datos con mayor rapidez, sino que también la resolución de datos es mucho mejor y podemos resolver perturbaciones más sutiles (de menor amplitud y longitud de onda espacial más corta o de alta frecuencia) tanto en el campo magnético como en el campo gravimétrico de la corteza terrestre. Esta resolución mejorada ahora permite imaginar variaciones laterales superficiales y a muy pequeña escala en la densidad y la susceptibilidad magnética”. Según ella suelen estar asociadas con el propio yacimiento de hidrocarburos. “Ahora, los modernos estudios gravimétricos y magnéticos pueden proporcionar un conjunto de observaciones que se asocian más directamente con el carácter del yacimiento de hidrocarburos, además de la información regional ‘tradicional’ para la que hemos utilizado durante mucho tiempo los datos de campo potenciales”, afirma.
Ejemplo de modelado en 2D de datos gravimétricos y magnéticos con Geosoft GM-SYS
en la cuenca de Santos a partir del proyecto no exclusivo de GETECH
“Estudio de geodinámica y geología del petróleo de los márgenes del Atlántico Sur”.
Ahora, es posible explorar en detalle entornos geológicos que antes eran difíciles mediante métodos gravimétricos y magnéticos para situaciones en las que el método sísmico tradicional por sí solo ha tenido menos éxito. Ruder explica por qué. “La calidad de los datos sísmicos no es uniforme en todos los entornos geológicos”, afirma. “Debido a sus propiedades elásticas, algunas litologías de rocas no transmiten fácilmente la energía acústica. Como resultado, las señales sísmicas pueden atenuarse en gran medida, proporcionando poca o ninguna imagen sísmica debajo de estos horizontes acústicamente desafiantes”. Cuando existe una variación de densidad lateral significativa por debajo del horizonte acústico problemático, ella dice que la gravedad puede proporcionar información única sobre estas rocas, principalmente porque la gravedad no se ve afectada negativamente por las propiedades elásticas de las rocas. En general, las técnicas geofísicas independientes vinculadas al mismo modelo litológico responderán a propiedades geofísicas diferentes, como la densidad, la susceptibilidad o la resistividad, por lo que su integración puede resultar valiosa.
Un problema de imagen común para los operadores sísmicos donde los métodos gravimétricos y magnéticos pueden mejorar la imagen geológica es cuando hay una falla o interfaz casi vertical (como un diapiro salino o de lutita). “Estas interfaces suelen dispersar la señal sísmica”, acota Ruder. “Por el contrario, tanto los métodos gravimétricos como los magnéticos obtienen sus mejores imágenes en interfaces verticales a través de las cuales existen contrastes de densidad lateral o susceptibilidad magnética”.
De hecho, a menudo los exploradores de petróleo y gas, se encuentran en situaciones geológicas en las que es casi obligatorio el uso de métodos magnéticos y gravimétricos. Estos métodos pueden convertirse en un impulso indispensable de las exploraciones sísmicas. Un ejemplo es la reducción de la incertidumbre en la interpretación de yacimientos subsalinos complejos. Ruder ha tenido un éxito considerable con este método en las cuencas propensas a la salinidad frente a las costas de África Occidental, Sudamérica, Norteamérica y el norte de Europa. “Los métodos gravimétricos son vitales para confirmar de manera independiente el volumen total y la forma de la sal al investigar el potencial de los hidrocarburos subsalinos”, afirma. “La calidad de los datos sísmicos se puede mejorar significativamente cuando utilizamos los resultados del modelado gravimétrico para mejorar y perfeccionar nuestro modelo de velocidad sísmica de la base de sal. Este resultado se retroalimenta en el procesamiento sísmico de migración en profundidad previo al apilamiento para proporcionar una imagen sísmica mejorada de las geometrías de los horizontes subsalinos”. Añade que, en última instancia, esto conduce a una prospección más exitosa.
Modelado gravimétrico a escala de campo: 3D SE G-Y con interpretación sísmica, más de
1000 pozos con registros de fondo de pozo y tapas de formación registradas.
De hecho, en lo que respecta a interpretaciones subsalinas, los avances y la integración de técnicas han sido, en gran medida, responsables de los grandes descubrimientos de hidrocarburos en alta mar de la última década. Ejemplos procedentes de varias regiones muestran cómo el modelado multidisciplinario en 3D ayudó a delinear distribuciones de sales alóctonas. En muchos casos, por ejemplo, en los que la base de sal no pudo identificarse claramente a partir de datos sísmicos, el enfoque integrado reveló la geometría y el espesor de la sal, un paso importante para obtener mejores imágenes de las estructuras que son el objetivo debajo de la sal.
Se pueden integrar hasta cinco o seis técnicas diferentes para optimizar las interpretaciones de la geometría de la sal. En el Golfo de México, por ejemplo, operadores expertos han obtenido buenos resultados aplicando las combinaciones de inversión, modelado magnético, gradiente de tensor completo y gravitacional en 3D, utilizando fuentes de datos tan restrictivas como los datos sísmicos, magnetotelúricos, gravitacionales y de perforación. Las interpretaciones cualitativas y cuantitativas han proporcionado un buen control de la ubicación y el volumen de la sal. Además, la interpretación de las imágenes de profundidad sísmicas y gravimétricas de alta resolución ha permitido aumentar considerablemente la resolución de las imágenes de geometría compleja de las estructuras salinas. Resulta inestimable el ahorro de tiempo y dinero, al igual que la enorme mejora de las probabilidades de identificar con precisión los objetivos geológicos.
Sin embargo, las técnicas sísmicas siguen siendo indispensables: muy pocos descubrimientos de petróleo y gas se realizan sin el uso de métodos sísmicos. No obstante, otros métodos geofísicos pueden ayudar a realizar evaluaciones más fiables en estos entornos más profundos y difíciles. Los métodos gravimétricos y magnéticos nunca superarán por completo al sísmico; ni lo sustituirán por completo, mas bien seguirán siendo herramientas complementarias. “La gravimetría es correctamente caracterizada como una herramienta de exploración geofísica de ‘baja resolución’”, afirma Ruder. Al recopilar datos geofísicos de manera rentable para limitar la zona de búsqueda dentro de grandes campos, los exploradores de petróleo y gas pueden perfeccionar sus objetivos y aplicar las técnicas sísmicas de forma más productiva. “Sin información restrictiva, un modelo gravimétrico puede modificarse de infinitas maneras para que coincida con la señal gravimétrica observada. Los datos sísmicos, de registros de pozos y otros datos geológicos proporcionan información fundamental para los modelos gravimétricos, dejando poco margen para las modificaciones y permitiendo producir un modelo terrestre significativo y limitado que sea consistente con los conjuntos de datos sísmicos y gravimétricos”.
Esto hace que la interpretación sea más gratificante, pero no exenta de nuevos desafíos. Ruder utiliza un enfoque de interpretación multifacético. “Trabajamos duro para identificar y separar señales ‘regionales’ y ‘residuales’ dentro de los conjuntos de datos magnéticos y gravimétricos observados utilizando nuestras rutinas de filtrado en 2D de última generación basadas en la transformación de Fourier”, explica. “Construimos modelos que incorporan geometrías y propiedades físicas derivadas de todos los datos geológicos y geofísicos disponibles, luego invertimos los datos magnéticos y gravimétricos observados para obtener más información sobre la cuestión geológica que nos ocupa”. Ella dice que ha utilizado este enfoque con éxito en evaluaciones de prospecciones en el Golfo de México y en alta mar de Brasil y África Occidental.
Nada de esto podría lograrse sin un buen conjunto de programas informáticos. La mayoría de los consultores de geociencia prefieren trabajar en múltiples entornos de software, según las necesidades de cada proyecto o las preferencias del cliente. Ruder emplea un conjunto completo y diverso de herramientas para la entrada, procesamiento y mejora de datos, así como el modelado cuantitativo; por lo que una interfaz impecable es fundamental. Ella dice que usar Geosoft como parte importante de su paquete de software hace que esto sea más fácil; por ejemplo, tiene la capacidad de garantizar la compatibilidad con ArcGIS, que ella y otros usan ampliamente. Esto permite la importación directa de sus datos gravimétricos y magnéticos para limitar los sísmicos. A Ruder le gusta que el proceso funcione en ambos sentidos. “Puedo tomar mis productos Geosoft y trasladarlos al mundo ArcGIS o abrir un proyecto de mapa de ArcGIS en Geosoft”.
A medida que avanza el uso de los métodos gravimétricos y magnéticos en la exploración de petróleo y gas, se puede determinar si funcionará o no. Para saber si los métodos gravimétricos y magnéticos pueden ayudar a responder la pregunta de su cliente sobre geología, Ruder utiliza a menudo Geosoft GM-SYS. Irónicamente, son estos métodos los que le indican la viabilidad. “Se puede utilizar en dos fases importantes de nuestros proyectos”, afirma. “El primero es como modelo de sensibilidad. Hay ciertos entornos geológicos donde la gravedad y el magnetismo no funcionan. El uso de GM-SYS para construir un modelo teórico que ponga a prueba la sensibilidad de la herramienta en un entorno geológico concreto nos ayudará a determinar si vale la pena adquirir datos gravimétricos y magnéticos. Eso significa que planteamos una pregunta que la gravedad y el magnetismo pueden responder, es decir, ¿podemos seguir adelante y realizar el proyecto? Suponiendo que los resultados de las pruebas de sensibilidad indiquen que la gravedad y el magnitud proporcionarán la información necesaria y que el proyecto siga adelante, utilizaremos GM-SYS para construir nuestro modelo terrestre restringido a partir de los datos del estudio”.