Simulating elastic wave propagation in boreholes: Fundamentals of seismic response and quantitative interpretation of well log data

Abstract

Se presenta una formulación analítica orientada al entendimiento de la difracción, dispersión y atenuación de los modos de propagación en pozo. El principal objetivo de este artículo es el de comunicar y promover en la comunidad científica los fundamentos sobre la respuesta sísmica en la vecindad de pozos. Se considera una fuente puntual interna (monopolar y dipolar) y se presentan resultados novedosos de simulaciones comparando con datos reales. Una técnica importante que no ha sido ampliamente explotada en la investigación cuidadosa de la propagación de ondas elásticas en pozos petroleros es el registro de formas de onda sónicas. El tratamiento apropiado y el procesamiento adecuado de los sendos grupos de micro-sismogramas permiten la ex-tracción de información útil en la caracterización y entendimiento de las formaciones de roca, y es crucial en la toma de decisiones dentro de la cadena de producción de hidrocarburos. En este trabajo se estudia la propagación de ondas en el pozo por medio de simulaciones numéricas con el "denominado" método del Número-de-Onda Discreto aplicado a varios casos de pozos representativos en yacimientos mexicanos. Las contribuciones de esta investigación son: (1) evidenciar en los sismogramas el fuerte efecto de difracción y dispersión de ondas elásticas, aún trabajando en el caso homogéneo e isótropo, (2) describir en los dominios del tiempo y la frecuencia, la propagación de ondas generadas por una fuente puntual en un pozo cilíndrico lleno de fluido y (3) comparar resultados de simulaciones controladas con datos reales de registros geofísicos. Para validar nuestros cálculos se comparan historias de tiempo y curvas de dispersión contra formas de onda procesadas en profundidad para varios tipos de litologías. El grupo de resultados que aquí se reportan pueden ser útiles en el entendimiento y predicción de los efectos producidos por la presencia de fracturas y heterogeneidades sobre la propagación de ondas. Se espera que en un futuro cercano se establezca al modelado matemático de registros sónicos de onda completa como una técnica digna de confianza en la simulación e interpretación de datos de campo.