Prospezioni geofisiche - Treccani

ESPLORAZIONE PETROLIFERA
non coincidono con il layout di acquisizione sul terreno
nell’effettuare la misura, è necessario, in fase di elaborazione,
‘ruotare’ i dati registrati in campagna per trovare
le direzioni di massimo e di minimo che sono correlate
con quelle delle strutture geologico-conduttive.
La rotazione si effettua massimalizzando gli elementi
del tensore di impedenza che occupano la diagonale
secondaria (o antidiagonale). In un modello 2D con i
sensori rispettivamente paralleli e ortogonali alle strutture,
il tensore Z avrà infatti valori massimi per gli elementi
dell’antidiagonale. Introducendo variazioni di resistività
nella terza direzione si giunge a un modello 3D
che non presuppone alcuna isotropia.
Per l’interpretazione si inizia con l’inversione delle
curve di resistività apparente in funzione della frequenza.
Il cosiddetto tipper, T|A| 2 |B| 2 (dove A è la costante
di proporzionalità complessa tra H z e H x , B tra H z e
H y ), è usato quale indicatore per ottenere informazioni
sulle strutture geologiche; infatti il campo magnetico
verticale H z è dovuto a una variazione laterale della resistività
ed è anche un buon indicatore delle sorgenti di
rumore. Il cosiddetto skew (o rapporto di disallineamento)
dell’impedenza, a z |(z xx z yy )/(z xy z yx )|, è legato alla
tridimensionalità della struttura in quanto valori grandi
indicano che la struttura non è 2D, almeno nell’intervallo
di frequenza considerato.
La profondità di investigazione d, che coincide con
la profondità di penetrazione d0,5 (rf ) 1/2 km, è ricavata
variando la frequenza e aumenta con la resistività
del mezzo. La distribuzione delle resistività reali è analizzata
mediante modelli e processi di inversione. L’inversione
di tipo Bostick (1977), usata quale punto di partenza
per modelli più complicati, utilizza per calcolare
r la curva TE (r xy ) espressa da rr a [1m(1m)], essendo
m la pendenza della curva di resistività in funzione
della frequenza per ogni intervallo di frequenze considerato,
mentre la profondità è data da d(r a 2pfm) 1/2 .Il
rapporto fra le due resistività a un’interfaccia tra due
mezzi con diversa resistività determina il coefficiente di
riflessione, cioè la parte dell’energia incidente che viene
riflessa rispetto a quella trasmessa.
Il recente sviluppo dei metodi di acquisizione e di
elaborazione ha semplificato le procedure ed evidenziato
la possibilità di usare la magnetotellurica come valido
supporto, integrato con altre metodologie geofisiche, alla
valutazione mineraria dei bacini sedimentari. Per esempio,
la tecnica della stazione di riferimento remota riduce
in modo significativo e sistematico gli errori nella
stima dell’impedenza.
Una volta individuato un modello che riproduce un
certo numero di caratteristiche del campo, rimane la valutazione
della sua univocità, perché le osservazioni su un
intervallo di frequenze finito possono essere soddisfatte
da un numero infinito di distribuzioni di conduttività. La
variabilità del modello può essere accertata proponendo
diverse distribuzioni della conduttività che si accordino
con le osservazioni per poi analizzare le caratteristiche
comuni, anche impiegando metodi avanzati di analisi
statistica. Con l’introduzione della cosiddetta inversione
di Occam (schema particolare di inversione che produce
modelli con minima organizzazione strutturale), il
modello converge comunque verso una soluzione unica
ma semplificata, poco strutturata, che esprime l’informazione
minima contenuta nei dati e contiene tutti i
modelli a interfacce nette equivalenti al modello di convergenza.
Ovviamente l’entità della semplificazione è
in ragione inversa della ridondanza e della qualità dei
dati. In conclusione la procedura matematica di inversione
è basata su alcune ipotesi e vincoli e l’ambiguità
dei suoi risultati può essere ridotta dalla ridondanza delle
misure, dalla qualità dei dati e dalla disponibilità di altre
informazioni geologicamente plausibili.
L’applicazione delle misure magnetotelluriche in mare
permette di ottenere risultati di elevata qualità. L’acqua
di mare è conduttiva e ha un effetto di attenuazione sul
campo MT incidente, agendo come un filtro passa-basso.
La resistività dell’acqua di mare è infatti dell’ordine di
0,3 W·m ed è caratterizzata da una piccola profondità di
penetrazione: meno di 300 m alla frequenza di 1 Hz.
Quindi se la profondità dei fondali è pari o maggiore di
tre volte la profondità di penetrazione, il campo magnetotellurico
incidente sarà completamente attenuato quando
arriva al fondo. Le alte frequenze del campo osservabili
sul fondo risultano strettamente dipendenti dalla
profondità del mare e campi elettromagnetici con frequenze
superiori a 1 Hz sono virtualmente eliminati a
profondità superiori ai 200 m.
Per effettuare misurazioni di interesse petrolifero in
mare (identificazione delle strutture di resistività nei
primi 10 km) occorre predisporre strumenti in grado di
eseguire misure nell’intervallo di frequenze 10 4 -10 Hz
ed elevare la sensibilità per contrastare l’attenuazione
prodotta dall’acqua marina.
La sensibilità dipende dallo sviluppo dei sensori e
dei sistemi di amplificazione ad alte prestazioni e basso
rumore, cioè dall’uso di amplificatori a corrente alternata
invece che a corrente continua, che daranno risposte
con frequenza di taglio (passa-basso) di 10 1 Hz. I
campi elettrici e magnetici sono registrati con strumentazione
separata. Si impiegano magnetometri con bobine
a induzione magnetica e dipoli per il campo elettrico
orizzontale (lunghi circa 10 m), montati in un contenitore
stagno che ospita l’alimentazione, l’elettronica e i
sistemi di affondamento e richiamo e di segnalazione;
questi ultimi sono utilizzati quando si deve recuperare
la strumentazione. In questo modo è possibile usare la
magnetotellurica in mare, alle profondità dei margini
continentali per ricerche petrolifere o a profondità superiori
per ricerche sulla crosta e sul mantello superiore.
Tali sistemi sono stati sviluppati principalmente presso
250 ENCICLOPEDIA DEGLI IDROCARBURI