Seismic data acquisition

For land acquisition, different types of sources may be used depending on the acquisition settings.

Las fuentes explosivas como la dinamita son las fuentes sísmicas preferidas en terrenos accidentados, en áreas con alta variabilidad topográfica o en áreas ambientalmente sensibles, por ejemplo, marismas , campos de cultivo, regiones montañosas, etc. ^{[ 4 ]} Este tipo de fuentes necesita ser enterrada (acoplada) en el suelo para maximizar la cantidad de energía sísmica transferida al subsuelo, así como para minimizar los riesgos de seguridad durante su detonación. Una ventaja de las fuentes explosivas es que la señal sísmica (conocida como onda sísmica ) es de fase mínima , es decir, la mayor parte de la energía de la onda se concentra en su inicio y, por lo tanto, durante el procesamiento sísmico, la onda tiene una inversa que es estable y causal y, por lo tanto, puede usarse en intentos de eliminar ( desconvolucionar ) la onda original. ^{[ 1 ]} Una desventaja significativa del uso de fuentes explosivas es que la fuente/onda sísmica no se conoce con exactitud ni es reproducible y, por lo tanto, la superposición vertical de sismogramas o trazas de estos disparos individuales puede conducir a resultados subóptimos (es decir, la relación señal-ruido no es tan alta como se desea). Además, la onda sísmica no se puede eliminar con precisión para obtener picos o impulsos (el objetivo ideal es la función delta de Dirac ) correspondientes a reflexiones en los sismogramas. ^{[ 1 ]} Un factor que contribuye a la naturaleza variable de las ondas sísmicas correspondientes a las fuentes explosivas es el hecho de que con cada explosión en las ubicaciones prescritas, las propiedades físicas del subsuelo cerca de la fuente se alteran; esto, en consecuencia, produce cambios en la onda sísmica a medida que pasa por estas regiones.

Vibratory sources (also known as Vibroseis) are the most commonly used seismic sources in the oil and gas industry. An aspect that sets this type of source apart from explosives or other sources is that it offers direct control over the seismic signal transmitted into the subsurface i.e. energy can be transmitted into the subsurface over a known range of frequencies over a specified period of time.^[5] Vibratory sources typically host trucks that are mounted with heavy plates which repeatedly hit the ground to transmit seismic energy to the subsurface.^[6] The figure on the right shows one such Vibroseis, known as the Nomad 90. Vibratory sources are often employed where vast areas need to be explored and where the acquisition region does not feature densely populated or densely vegetated areas; highly varying topography also inhibits the employment of vibratory sources.^[7] Additionally, wet regions are also suboptimal for vibratory source use since these trucks are extremely heavy and hence tend to damage property in wet terrains.^[7]

Weight Drop sources, such as the hammer source, are simpler seismic sources that are typically employed for near-surface seismic refraction surveys.^[8] This type of source often only involves a weight source (e.g. hammer) and a plate (alongside a trigger to initiate recording on receivers) and hence is logistically feasible at most locations. Its usage mainly being in the near-surface surveys is associated with the smaller amplitudes generated and hence smaller penetration depths compared to vibratory and explosive sources.^[7] As in the case of explosive sources, weight drop sources also utilize an unknown source wavelet which offers difficulty in optimal vertical stacking and deconvolution.

El cañón de aire es la fuente sísmica más utilizada en la adquisición sísmica marina desde la década de 1970. ^{[ 9 ]} El cañón de aire es una cámara que se llena con aire comprimido a alta presión que se libera rápidamente en el agua para generar un pulso acústico (señal). ^{[ 9 ]} Los factores que contribuyen a su uso común incluyen el hecho de que los pulsos generados son predecibles, controlables y, por lo tanto, repetibles. ^{[ 9 ]} Además, utiliza aire para generar la fuente, que es fácilmente disponible y gratuito. Por último, también tiene un impacto ambiental relativamente menor para la vida marina en comparación con otras fuentes sísmicas marinas; un aspecto que disuade el uso de fuentes vibratorias para la adquisición marina. ^{[ 9 ] [ 10 ]} Los cañones de aire se utilizan típicamente en grupos o arreglos (es decir, múltiples cañones de aire de diferentes volúmenes) para maximizar la relación señal-ruido y minimizar la aparición de pulsos de burbujas u oscilaciones en los trazados.

La señal sísmica que deben registrar los receptores es inherentemente continua y, por lo tanto, necesita ser discretizada . ^{[ 15 ]} La frecuencia con la que se discretiza esta señal continua se denomina intervalo de muestreo o frecuencia de muestreo (véase Muestreo (procesamiento de señales) para más detalles). Según el criterio de Nyquist , la frecuencia con la que se debe muestrear la señal sísmica debe ser al menos igual o mayor que el doble de la componente de frecuencia máxima de la señal, es decir, f _muestra ≥ 2f _max,señal . ^{[ 16 ]} El desafío que persiste es que la componente de frecuencia más alta generalmente no se conoce durante la adquisición para poder determinar con precisión la frecuencia de muestreo. Por lo tanto, es necesario realizar estimaciones de las frecuencias más altas posibles contenidas en la señal; por lo general, se prefieren frecuencias de muestreo superiores a estas estimaciones para garantizar que no se produzca aliasing temporal . ^{[ 17 ]}

A pesar del término longitud , la longitud de registro se refiere a la duración (generalmente indicada en milisegundos) durante la cual los receptores están activos, registrando y almacenando la respuesta sísmica del subsuelo. ^{[ 1 ]} Este tiempo de registro generalmente debe comenzar un poco antes de que se inicie la fuente para asegurar que las ondas directas se reciban como las primeras llegadas en los receptores de desplazamiento cercano. ^{[ 2 ]} Además, la longitud de registro debe ser lo suficientemente larga para asegurar que se registren las últimas llegadas esperadas. ^{[ 2 ]} Por lo general, para estudios de exploración más profundos, la longitud de registro se ajusta al orden de varios segundos (6 segundos es común). ^{[ 1 ] [ 18 ]} De 15 a 20 segundos es común para la exploración de la corteza profunda. ^{[ 18 ]} Dado que las trazas registradas siempre se pueden recortar para llegadas posteriores durante el procesamiento de datos, normalmente se prefiere una longitud de registro más larga de lo necesario en lugar de más corta. ^{[ 2 ]}