En un entorno económico complejo, el modelado de yacimientos potenciales puede ser muy útil para la exploración de hidrocarburos. La interpretación de yacimientos potenciales se ha beneficiado con los recientes avances tecnológicos, que no suelen tenerse en cuenta en el sector. Gaud Pouliquen, analista técnico de Geosoft, habló de esta tendencia en una conferencia reciente de la Sociedad de Exploradores de Kuala Lumpur (Kuala Lumpur Explorationists, KLEX) en Malasia.
“La finalidad era demostrarles a nuestros clientes del sector energético cómo pueden complementar con eficiencia los enfoques de modelado tradicionales, como el modelado terrestre por capas con GM-SYS, con el modelado basado en vóxeles con VOXI”, indica Pouliquen. Para ello, se mostró un catálogo de casos prácticos recientes en los que se utilizaron uno o ambos métodos. Con una excepción, todos se completaron en los últimos 12 a 24 meses. Para demostrar la amplitud de la aplicación, los proyectos presentados abarcaban diferentes escalas de exploración, desde la escala de la obra (por ejemplo, Coolabah en Australia) hasta la escala de la cuenca fronteriza de gran tamaño (por ejemplo, la costa de África Oriental), con diversos tipos de datos y plataformas de adquisición. Hay que destacar que muchos de los estudios se basan en fuentes de datos de dominio público, lo que demuestra que el costo puede mantenerse en niveles razonables.
Pouliquen inició la presentación analizando las ventajas y desventajas del enfoque de capas tradicionales de la Tierra mediante el modelado 3D de GM-SYS. “¿Por qué lo utilizamos en la exploración de hidrocarburos?”, preguntó. “Porque, por lo general, introducimos horizontes sísmicos, por ejemplo, el sótano acústico, y utilizamos el modelado potencial para reducir la incertidumbre en los horizontes sísmicos. Así que trabajamos con superficies”. Tiene limitaciones, porque no permite describir las propiedades físicas que varían en XYZ. “Por lo tanto, no hay una integración perfecta con el proceso de creación del modelo de velocidad, por ejemplo, PSDM y la cartografía de la base de sal”.
“Si necesitamos trabajar con geometrías más complejas, como imágenes de sal, volcánicas o cualquier modelo que implique cuerpos aislados, es más flexible crear modelos con VOXI”, indica.
“Las inversiones producen una distribución de propiedades en 3D, ya sea densidad, susceptibilidad o vector de magnetización. Pero no genera una interfaz, por lo que no siempre es un proceso de modelado intuitivo en la exploración de hidrocarburos”.
“VOXI ofrece varios avances técnicos de gran alcance”, afirmó. En la inversión del vector de magnetización (MVI) se utilizan las observaciones del campo magnético para determinar la distribución de la magnetización del subsuelo a pesar de los efectos de distorsión, como remanencia o anisotropía. La célula de corte cartesiano (CCC) permite una representación más precisa de la topografía y, por consiguiente, mejores correcciones del terreno. El enfoque de inversión iterativa de ponderado (IRI) es un método sencillo que permite el ajuste de la estructura de inversión geofísica con un esfuerzo mínimo. Gracias a la gradiometría de gravedad, VOXI permite modelar la densidad utilizando todo el conjunto de datos del gradiómetro de gravedad multicanal.
“IRI, CCC y MVI aportan un alto valor al explorador con poco o ningún esfuerzo adicional”, afirma. “Recomendamos su uso en todas las inversiones para aumentar el éxito de la exploración”.
Pouliquen eligió los siguientes ejemplos para demostrar que estos enfoques antiguos y modernos no son antagónicos, sino que pueden complementarse para generar mayor éxito en la exploración.
Cuenca del Potiguar, Brasil: abordar los aspectos únicos
El primer caso práctico que se presentó fue una de las primeras aplicaciones de VOXI; en la Cuenca Potiguar de Brasil, la tercera zona productora de hidrocarburos más importante del país. La geología de la cuenca de Potiguar incluye una cuenca de fractura con muchas fallas, que consiste en altos y bajos del sótano, lo que es de interés en las imágenes con los yacimientos potenciales, ya que las unidades que contienen hidrocarburos están asociadas con estructuras de falla.
“Primero utilizamos VOXI para calcular una corrección del terreno aprovechando el método CCC”, explicó Pouliquen. Esta diapositiva muestra el resultado de la inversión sin limitaciones de los datos FTG para producir un modelo de densidad. Los datos de la TMI se invirtieron de forma análoga, lo que dio lugar a una susceptibilidad magnética alta, que coincide con la densidad alta (figura 1). “Posteriormente, colocamos de forma transparente la geología cartografiada sobre el Modelo Digital de Elevación, y observamos una buena uniformidad entre la falla cartografiada y el lado norte del sótano de inversión alto”.
Luego, se importó el modelo de densidad 2D controlado sísmicamente en la vista 3D que podía utilizarse para orientar la inversión 3D. La falla interpretada en el modelo 2D se correspondía con la falla evidente en la inversión 3D sin limitaciones. Después, incorporaron una falla en la inversión 3D. Cuando se ejecuta la inversión de la densidad en los datos de FTG con la limitación “deficiente” de la falla, se obtiene una apariencia muy natural de la discontinuidad del material a través de la falla. La misma limitación deficiente se incorporó en los datos de TMI invertidos y un compuesto de la inversión restringida de los datos de TMI y FTG comenzó a revelar la verdadera geología con fallas.
En resumen, “con el modelado basado en vóxeles podemos incorporar limitaciones con facilidad”, dijo Pouliquen. “La importancia de que los resultados de la inversión se parezcan ‘a la geología y no a las masas amorfas’ es que los modelos geológicos son mucho más fáciles de asimilar por los geólogos y gerentes de proyecto”.
Cuenca de Outer Browse, noroeste de Australia: distinción de volcanes a nivel de yacimiento
Esto es un claro ejemplo de cómo la magnetización puede ayudar a la interpretación sísmica. Se trata de un uso típico del magnetismo: una zona poco explorada, unas pocas líneas sísmicas 2D, pero algunos recursos cercanos conocidos interesantes. En este y otros casos, la gravedad y el magnetismo son una forma económica de aprovechar mejor los datos sísmicos y ayudar a tomar decisiones inteligentes sobre dónde explorar.
La cuenca Browse tiene importantes reservas confirmadas de gas. La geología donde se encuentran estas grandes reservas se extiende hacia el oeste, en el Outer Browse, donde el entorno es mucho más difícil, con profundidades de agua superiores a 2000 metros y presencia de materiales volcánicos en los niveles de las posibles reservas.
“La existencia de capas volcánicas máficas de grosor variable a nivel de los yacimientos plantea desafíos importantes para la interpretación de los datos sísmicos”, señaló Pouliquen. Explicó que la interpretación previa de una anomalía particular, la Coolabah, había modelado su fuente como una pila de volcanes muy magnéticos de alrededor de 2 km de espesor a una profundidad de ~3 km. En trabajos más recientes, se ha planteado la posibilidad de una interpretación alternativa: dos capas más finas que delimitan una secuencia de carbonatos. “Así que realizamos una inversión de la susceptibilidad con VOXI y recuperamos la distribución de la susceptibilidad [figura 2 a, figura 2 b] que, efectivamente, sugería una fuente más compleja que la interpretada al inicio”, afirmó.
Si bien aún no tienen una respuesta definitiva, “el modelado ha aportado nueva información que ayudará a avanzar en el proceso de toma de decisiones”, explicó. “En este caso, el enfoque de los vóxeles es más adecuado que el de las capas”.
Inversión de datos de dominio público en el Golfo de México
Para ampliar esta información, los siguientes ejemplos cambian de escala y se centran en grandes estudios regionales. En este trabajo, se destaca la gran cantidad de información útil que puede obtenerse con un enfoque bastante sencillo y eficaz, solo con datos de libre acceso y con limitaciones. Los factores clave son el uso de Gzz, que es mucho menos sensible a los errores en el Moho supuesto o en la profundidad del sótano en comparación con Gz, y una cobertura batimétrica suficiente, independiente de la gravedad. Esta técnica resultó ser bastante sencilla y de muy bajo costo; Pouliquen señaló que es un buen punto de partida para cualquier cuenca sedimentaria nueva, incluso para cuencas bien conocidas como la del Golfo de México (figura 3).
Cuenca oriental del Mar Negro
Este proyecto fue realizado por la empresa de exploración de cuencas marinas Geology Without Limit en colaboración con la Universidad de Southampton. Geosoft ayudó a configurar sus inversiones VOXI (figura 4). La finalidad del proyecto era determinar los tipos de corteza y su geometría en la cuenca oriental del Mar Negro a partir de la interpretación conjunta de los datos sísmicos de reflexión y refracción, y de los yacimientos potenciales. Se integraron todos los resultados (sísmicos, modelado gravimétrico 2D, interpretación magnética y VOXI) para generar un mapa de tipo de corteza.
En esta investigación, no se detectaron indicios de propagación de la corteza oceánica en la cuenca, pero sí se detectó la presencia de una corteza continental delgada. La corteza de esta área se caracteriza por una mayor densidad de rocas con propiedades magnéticas deficientes.
En términos generales, el enfoque fue similar al del ejemplo del Golfo de México, pero evidentemente con más restricciones de datos sísmicos, tanto para crear el modelo de densidad inicial como para la inversión VOXI.
Margen de África Oriental: inversión de datos de dominio público
En este caso, se aprovechó un trabajo que, en principio, comenzó como una evaluación para un cliente de Geosoft. El objetivo era mostrar lo que puede hacerse con datos de dominio público con GM-SYS y VOXI para obtener una interpretación de la profundidad del sótano, los tipos de corteza, el COB, etc.
Al igual que en el caso del Golfo de México, los modelos de densidad elaborados en GM-SYS 2D se compararon con el modelo de densidad producido por VOXI (figura 5). En la interpretación final de la COB se incorporaron los resultados de los modelos 2D, los modelos 3D y la interpretación de las anomalías cuadriculadas, así como el trabajo de autores anteriores en el área de interés.
Mediante el uso de datos de dominio público, el costo bajo fue un factor importante en este caso. La inversión regional fue de gran escala: unos 10 millones de celdas en el modelo. Sin embargo, se trata de un enfoque flexible: son posibles otras opciones de objetivos en función de los datos de entrada (Gz o Gzz) y de las limitaciones. “Optamos por una compensación entre el tiempo de cálculo y la resolución, por lo que una de las limitaciones es el tamaño de la celda del vóxel”, explica Pouliquen.
Sistema del Rift del Okavango: inversión del vector de magnetización regional a gran escala
Todos los ejemplos anteriores se basaban principalmente en la gravedad; sin embargo, un importante avance tecnológico de VOXI es la MVI. Un claro ejemplo es la reciente entrega por parte de Geosoft de una inversión regional de MVI para el Servicio Geológico de Botsuana. Con una gran superficie para invertir (la malla superaba los 35 millones de celdas en volumen) el desafío consistía en comprender el Sistema del Rift del Okavango.
La solución fue utilizar la capacidad de cálculo de alto rendimiento en Microsoft Azure, el servicio de modelado de la Tierra VOXI basado en la nube. Para su modelado se utilizó una malla rectangular con celdas de corte cartesiano en la superficie. El tamaño de este proyecto fue impresionante: tardó 11 horas en ejecutarse, aprovechando 576 núcleos y 4032 GB de RAM. Sin embargo, existe una clara ventaja en el uso de la MVI frente a la inversión de susceptibilidad convencional. En la inversión de susceptibilidad convencional se asume que no hay magnetización remanente y que la magnetización inducida se encuentra en la misma dirección que el yacimiento terrestre. Ambas suposiciones suelen fallar en la geofísica de exploración práctica.
Imágenes de la base de sal: uso de datos gravitacionales
Pouliquen concluyó la presentación con el análisis de otra aplicación muy útil de inversión de datos gravimétricos: definir la base de sal.
Los datos sísmicos suelen definir bien la parte superior de la sal. Y cuando el cuerpo de la sal es delgado y tabular, muchas veces también puede ser imagen de la base de sal. Sin embargo, presenta dificultades para obtener imágenes de la base de sal cuando los límites de la sal no son relativamente bajos. Cuando existe un contraste de densidad suficiente entre la sal y los sedimentos subyacentes, la gravedad, sobre todo la de alta resolución, puede desempeñar un papel importante en la definición de esa interfaz.
Pouliquen describió un enfoque específico desarrollado por Geosoft para abordar la inversión de la base de sal utilizando la gravedad: VALEM, o Modelo de Tierra en Capas Asistido por Voxel. Es un verdadero enfoque híbrido que combina todos los elementos de los modelos de vóxeles y de capas de la Tierra”, señaló. Una de las ventajas es que VALEM está estrechamente integrado en GM-SYS 3D, por lo que funciona todo el tiempo en un único entorno. Aprovecha los flujos de trabajo de GM-SYS para simplificar y acelerar el proceso de modelado de la inversión y utiliza las restricciones de creación previa específicas de la sal en VOXI.
Estos casos y ejemplos recientes muestran “cómo los exploradores de petróleo y gas pueden aprovechar lo mejor de ambos mundos y combinar estos enfoques para optimizar su estrategia de modelado”, resaltó Pouliquen. “Y, finalmente, disminuir la incertidumbre en su flujo de trabajo de exploración”.