Prospezioni geofisiche - Treccani

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ESPLORAZIONE PETROLIFERA profondità (m) tempo (ms) 11,6 13,8 della superficie e da banchi di arenarie sottili, alternati, a circa 8 m di profondità. Elaborazione e trattamento dei dati sismici a riflessione Con la rivoluzione digitale, la squadra sismica si è trasformata in gruppo di acquisizione dati ed è stato necessario creare centri di elaborazione dotati di potenti calcolatori. I progressi nel campo dell’elaborazione sono stati immediati e sono andati di pari passo con lo sviluppo degli studi teorici e con il miglioramento delle strumentazioni e delle risorse informatiche. Le società di servizio specializzate nell’elaborazione di dati sismici sono inoltre diventate gli utenti principali dei grandi elaboratori per il calcolo. La potenzialità crescente delle stazioni di lavoro e dei personal computer di nuova generazione ha riportato l’elaborazione a stretto contatto con la squadra di acquisizione per le necessità del controllo di qualità. Nell’ambito dell’elaborazione e del trattamento dei dati sismici, è fondamentale il sismogramma, serie temporale costituita da una sequenza di campioni presi a intervalli di tempo predefiniti (in genere di 2 ms, ma anche di 1 ms, o meno, per l’alta risoluzione). I campioni sono rappresentati dai bit disponibili nel convertitore analogico-digitale (ne sono richiesti generalmente distanza orizzontale (m) 29,6 45,4 61,2 fig. 20. Elaborazione di un profilo a rifrazione mediante modellizzazione tomografica: dromocrone, raggi e velocità rappresentati con un pannello di colori. 24) e per ognuno è indicato il valore dell’amplificazione assegnata in registrazione tramite l’amplificatore a guadagno variabile (l’amplificazione ha la funzione di mantenere tutte le ampiezze del segnale su valori sufficientemente elevati, entro i valori massimi che limitano la linearità degli strumenti di registrazione). Il sismogramma costituisce la traccia sismica, corrispondente all’acquisizione di un gruppo di geofoni. La lunghezza in tempo nella prospezione può andare da 5 a 10 s e la quantità di informazioni dipende dal passo di campionamento, dal numero di bit del convertitore e dal numero di tracce attivate per una data energizzazione. Ogni singola registrazione arriva a utilizzare quindi varie decine di megabyte. Il sismogramma riporta i segnali riflessi (le risposte) dalle interfacce (oggetto della prospezione e i cui tempi di occorrenza non sono prevedibili). Elaborate, interpretate e integrate con altre informazioni disponibili, le risposte sono attribuibili alle variazioni delle proprietà meccaniche del mezzo che danno origine alle riflessioni. Le proprietà del mezzo attraverso cui si propaga l’energia sismica possono variare molto rapidamente e ciò determina un’alterazione dei percorsi dei raggi e una variabilità delle ampiezze del segnale sismico. Queste immagini rappresentano un quadro deformato del sottosuolo e necessitano di un’elaborazione per poter essere analizzate e interpretate. 262 ENCICLOPEDIA DEGLI IDROCARBURI velocità (m/s) 606 726 846 966 1.086 1.206 1.326 1.446 1.566 1.685 1.805 1.925 2.045 2.165 2.285 2.405 2.525
Gli obiettivi dell’elaborazione possono essere ricondotti ai seguenti: attenuazione del rumore, sia generato dalla sorgente sia ambientale (dovuto, per esempio, all’effetto del vento, alle attività umane o al traffico); rimozione degli effetti del condizionamento del segnale a opera del mezzo in cui si propaga e del sistema di registrazione adottato (operazione che si traduce nel recupero delle ampiezze reali degli eventi sismici osservabili sulla registrazione e nell’incremento della risoluzione temporale o verticale); recupero della corretta posizione dell’energia distribuita lungo la traccia sismica con incremento della risoluzione orizzontale. Alcune operazioni possono essere iterate fino al raggiungimento di un risultato soddisfacente. In queste fasi, un analista è chiamato ad affrontare più di dieci interventi di valutazione. L’analista, in particolare, deve: selezionare la sequenza delle elaborazioni più appropriate per i dati sismici presi in considerazione, in funzione degli obiettivi geologici della prospezione, dell’ambiente in cui si è operato, dei parametri di acquisizione, delle sorgenti usate (incremento del rapporto segnalerumore); individuare gli appropriati parametri da definire nell’ambito di ogni processo; valutare il risultato ottenuto e correggere ogni impropria selezione dei parametri. Le fasi principali dell’elaborazione (Yilmaz, 2001) sono tre e riguardano: l’applicazione di filtri inversi o di deconvoluzione (la deconvoluzione è un processo volto a restituire all’onda sismica la forma che aveva prima dell’azione di filtraggio del sottosuolo); la somma delle tracce che hanno illuminato lo stesso elemento in profondità; la migrazione dei dati dalla loro posizione apparente, nelle immagini sismiche registrate, alla posizione reale (nella sezione in dominio tempi o direttamente nella sezione in dominio profondità ottenute dai processi di migrazione precedenti la stratificazione). Gli altri passi dell’elaborazione servono essenzialmente per preparare i dati e per ottenere i migliori risultati dalle tre fasi principali. Mentre sarebbe opportuno utilizzare come segnale ideale un impulso di durata infinitesima, di fatto si fig. 21. Ondine caratterizzanti le sorgenti. VOLUME I / ESPLORAZIONE, PRODUZIONE E TRASPORTO PROSPEZIONI GEOFISICHE impiega un’ondina controllata in ampiezza e nella banda di frequenze che è possibile generare e osservare al ritorno in superficie degli echi. Le alte frequenze, però, anche se sono contenute nel segnale usato come sorgente, vengono rapidamente assorbite a distanza relativamente breve dal punto di energizzazione. In fig. 21 sono illustrate l’ondina di Ricker che simula, per una situazione vicina a quella reale, una sorgente impulsiva e l’ondina di Klauder, che simula una sorgente vibrometrica, confrontata con l’impulso ideale di durata infinitesima. La durata dell’ondina (o la sua lunghezza d’onda in termini spaziali) controlla la risoluzione nella sezione sismica. La risoluzione rappresenta la capacità di distinguere sulla sezione sismica due eventi, separati spazialmente. La separazione verticale è funzione della frequenza dominante nel segnale, cui si associa una lunghezza d’onda l e corrisponde una regola empirica in base alla quale si possono distinguere orizzonti separati di l 4. Considerando, come già si è accennato, che le alte frequenze non penetrano in profondità, si può affermare che la risoluzione diminuisce con la profondità. La separazione orizzontale (r) fra due oggetti da distinguere è controllata dalla spaziatura fra i ricevitori in superficie, ma soprattutto dalla frequenza dominante ( f ) e dalla velocità (V ) dell’ondina segnale sull’obiettivo (posto al tempo di riflessione t); tali grandezze sono legate dalla relazione di Fresnel r(t2 f ) 1/2 . Più in generale il segnale sismico può riconoscere eterogeneità nel mezzo in cui si propaga solo se la sua lunghezza d’onda principale (l) è minore delle dimensioni lineari (lungo x, y, z) dell’oggetto da individuare. Si hanno in tal caso riflessioni dal tetto e dalla base dell’oggetto secondo le leggi di propagazione dei segnali. Se invece l è dello stesso ordine di grandezza delle dimensioni lineari dell’oggetto, questo si comporterà come un punto di diffrazione e disperderà l’onda incidente in tutte le direzioni. Se l è superiore alle dimensioni lineari dell’oggetto, questo non sarà in alcun modo visto e sarà considerato parte di un mezzo omogeneo, privo di discontinuità. ondina Klauder 20 0 1 impulso ideale 20 t (ms) ondina Ricker 263
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