El método de Downhole es el método de registro PS más utilizado. El receptor es un geófono que contiene tres componentes (2 horizontales y uno vertical) que se encuentran firmemente sujetos al pared del pozo durante cada medición. El martilleo superficial se usa generalmente como la fuente sísmica, en el cual, se obtienen dos registros de los datos de las ondas de corte que golpean la tabla horizontalmente en sentido opuesto. Por lo tanto, los registros de ondas de corte obtenidos se observa que se puede tener una inversión de polaridad. El registro se obtiene midiendo la onda P generada al dejar caer un peso en el suelo de la superficie. A partir de la onda P y la onda S, se registran las velocidades de compresión y de onda de corte. Las propiedades elásticas (relación de Poisson, módulo de Young´s) de la capa pueden ser calculado. La profundidad de medición está limitada a 100 a 200 m, y también cuando una capa suave está cubierto por una capa dura, la capa blanda puede no medirse (Kaneko et al., 1990).
[/vc_column_text][image_with_animation image_url=”55546″ alignment=”center” animation=”Fade In” box_shadow=”none” max_width=”100%”][vc_column_text]Instrumentos utilizados en el método de Downhole.
Aplicaciones de método de Downhole
Las herramientas de registro de pozo y geofísica pueden proporcionar respuestas críticas a una serie de preguntas encontradas en el trabajo de aguas subterráneas, ambientales y geotécnicas, que incluyen:
- Inspección y verificación de la construcción del pozo.
- Evaluación estratigráfica detallada.
- Definición vertical de la pluma contaminante.
- Identificación de acuíferos para el ajuste de pantallas y revestimientos de pozos.
- Identificación de zona de fractura.
- Identificación de zonas de contaminación potencial.
- Evaluación de las condiciones del pozo antes del sellado y el abandono.
Limitaciones
- Las lecturas pueden tener posibles distorsiones por la presencia de fluidos en el sondeo.
- Se debe tener una gran precisión para determinar los tiempos de llegada de las ondas sísmicas.
- Se debe tener suficiente impulso para generar la onda que viaje a una profundidad determinada que es captada por el receptor, y esto puede influir en la calidad de la relación señal/ruido.
- La importancia en que la sonda puede desplazarse a medida que baja o sube por el pozo, y esto podría afectar los tiempo de llegada que son obtenidos mediante el sensor receptor y puede propiciar una mala interpretación con respecto a la isotropía del medio.
Pruebas sísmicas de fondo de pozo (DownHole) para estudios de ingeniería de terremotos.
La prueba sísmica Downhole es una prueba de campo que se usa comúnmente para determinar la onda de compresión (P) y la onda de corte (S) en perfiles de velocidad para investigaciones geotécnicas de ingeniería sísmica. Estos perfiles son obligatorios en las evaluaciones de las respuestas al terremoto de sitios y estructuras geotécnicas en estos sitios. En el pasado, las pruebas tradicionales de Downhole generalmente han involucrado el perfil en el rango de profundidad de 30 a 150 m.
Las mejoras relativas a la prueba tradicional de Downhole utilizada en terremotos en ingeniería geotécnica involucran fuentes mecánicas que se utilizan para generar impulsos transitorios y la llegada de onda, con identificaciones hechas por examen visual de registros de dominio de tiempo. Las mejoras de la prueba consisten en lo siguiente:
Primero, se emplea una fuente sísmica más poderosa. La fuente es una vibroseis triaxial llamada T-Rex que puede generar tanto ondas de compresión como de corte (Stokoe, et al., 2004). En segundo lugar, una forma de onda simple es generada con T-Rex. La forma de onda es una sinusoide que se compone de un número específico de ciclos. La forma de onda se identifica fácilmente y visualmente a profundidades más superficiales sin ningún procesamiento posterior del dominio del tiempo. Sin embargo, los registros en el dominio del tiempo con la forma de onda incrustada en el ruido se procesan fácilmente para aumentar la relación señal / ruido y permitir la identificación visual de la forma de la onda a mayores profundidades. El tercero mejora es este procedimiento de post-procesamiento. La cuarta mejora es el uso de un espectro de ondas corporales técnica de análisis (wavelet response) para análisis de tiempo de viaje para minimizar la interferencia de reflexiones y distorsiones de la señal (Li, 2008)
[/vc_column_text][image_with_animation image_url=”55553″ alignment=”center” animation=”Fade In” box_shadow=”none” max_width=”100%”][vc_column_text]Vibrador Tri-axial T-Rex.Utilizado como una forma de onda controlable de alta energía, fuente de Downhole(de Stokoe et al, 2008)
Arreglo generalizado de campo para pruebas en profundidad de Downhole
La disposición de campo generalizada para las pruebas en profundidad de fondo de pozo se basa en la fuente sísmica, T-Rex,y su salida de fuerza teórica ilustrada en la figura anexa. T-Rex es una vibroseis de alta energía que es capaz de generar movimientos en la dirección vertical y en ambas direcciones horizontales. Cuando se usa como fuente sísmica para pruebas profundas de fondo de pozo, T-Rex se encuentra en la superficie del suelo a unos 7 a 10 m del pozo y está orientado con su eje longitudinal tangente a un círculo imaginario centrado en el pozo. Las ondas compresión se generan moviendo verticalmente la base de la placa. Las ondas de corte se generan moviendo horizontalmente la placa base en una dirección perpendicular a una línea radial desde la fuente hasta el pozo. En cada modo de vibración, la base de la placa se excita por un número dado de ciclos a una frecuencia fija. En general, de cuatro a diez ciclos a una frecuencia en el rango de 20 a 50 Hz funcionan bien. Además, la polaridad del movimiento de la placa base en el corte se invierte y el proceso de excitación de ondas de corte se repite para permitir señales de onda de corte con avance y polaridades inversas a grabar a la misma profundidad de medición. Este proceso de generar ondas P y S típicamente se repite de cinco a diez veces en cada profundidad de medición para que el promediado de la señal en el dominio del tiempo pueda ser realizado.
[/vc_column_text][image_with_animation image_url=”55547″ alignment=”center” animation=”Fade In” box_shadow=”none” max_width=”100%”][vc_column_text]Arreglo de campo generalizado Donwhole para prueba sísmica.
[/vc_column_text][image_with_animation image_url=”55548″ alignment=”center” animation=”Fade In” box_shadow=”none” max_width=”100%”][vc_column_text]Salida de fuerza teórica de T-Rex (de Stokoe et al, 2008).
Descripción del sitio de prueba del estudio
La ubicación del sitio donde se realizaron pruebas de fondo de pozo se encuentra Hanford en el sureste de Estado Washington, EE. UU. Las mediciones de ejemplo en varios pozos en este sitio demuestran los resultados de la prueba. El perfil estratigráfico generalizado del sitio es el siguiente: (1) una capa de relleno de aproximadamente 10 m de espesor, (2) aproximadamente 105 m de aluvión, y (3) capas alternas de basalto e intercalaciones sedimentarias (Barnett et al., 2007; Rohay y Brouns 2007). El aluvión consta de cuatro capas: Hanford Formación H2, Hanford Formación H3, Unidad de Riachuelo y Unidad de Formación Ringold A. Las capas alternas de basalto y los intersticios sedimentarios son caracterizado por fuertes contrastes de velocidad. El propósito de las pruebas profundas de Downhole presentadas fue de medir las velocidades de las ondas P y S en las capas de basalto y las intercalaciones sedimentarias. La profundidad del perfil comenzó en aproximadamente 110 m y se extendió a una profundidad máxima de aproximadamente 430 m, que era la más profunda de tres perforaciones que fueron perforadas para esta investigación. Los intersticios son más delgados que las capas de basalto, con las intercalaciones y capas de basalto que varían en grosores de aproximadamente 7 a 30 my 30 a 60 m, respectivamente. La ola las velocidades de las capas de basalto son aproximadamente de dos a tres veces mayores que las de las capas intermedias.
[/vc_column_text][image_with_animation image_url=”55549″ alignment=”center” animation=”Fade In” box_shadow=”none” max_width=”100%”][vc_column_text]imagen de la señal de fuerza de onda P no filtrada, de suma ponderada y señales de fuerza de onda S directa e inversa (5 ciclos de 50 Hz) de T-Rex.
La serie de tiempo muestreada y grabada de voltajes analógicos de los geófonos y acelerómetros se llama raw registros o registros no filtrados.. Ejemplos de registros no filtrados de la señal fuente, representados por aceleración de masa de reacción, y el receptor vertical (receptor de onda P) en el geófono 3-D a una profundidad de 427 m. En este caso, la señal de entrada de T-Rex fue de 4 ciclos de 30 Hz onda sinusoidal. Claramente, la forma de onda P general se puede asociar l rudo comenzando en un momento alrededor 0.20 seg. Sin embargo, es imposible identificar uno o más puntos específicos en la forma de onda de 30 Hz con él se requiere precisión para evaluar las velocidades de la onda P (o onda S) en las pruebas profundas de fondo de pozo, de modo que los puntos específicos de la forma de onda de 30 Hz puede identificarse, se empleó el filtrado. Señales sin filtro en el tiempo dominio se transformaron en el dominio de la frecuencia utilizando la Transformada de Fourier rápida (FFT) discreta. Un filtro pasa bajo se aplicó a la señal de dominio de frecuencia multiplicando los coeficientes de filtro tanto con real como partes imaginarias de las magnitudes de frecuencia para obtener una respuesta de frecuencia modificada. Luego, el FFT inverso se realizó en la respuesta de frecuencia modificada para obtener una señal filtrada en el dominio del tiempo.
La señal fuente fue de 5 ciclos de una onda sinusoidal de 50 Hz y ambas direcciones de sacudida se trazaron en la misma base de tiempo para mostrar la inversión en la forma de onda de la fuente. Este movimiento se mide a profundidad con los dos receptores horizontales en el geófono 3-D inferior. Debido a que el geófono 3-D está en línea fija, no puede ser orientado Por lo tanto, la orientación de los receptores horizontales con respecto a la dirección de vibración es desconocida y a menudo varía de una profundidad de medición a otra. Para obtener el movimiento de onda S estadísticamente en la dirección más fuerte, de ahí la orientación que se supone que es en la dirección del movimiento del suelo, los componentes direccionales de los dos receptores horizontales se combinan en el tiempo como lo describe Li (2008). La forma de onda resultante se llama la señal en línea girada Se muestran señales en línea no filtradas y sin filtro a cuatro profundidades que van desde 293 hasta 302 m. Al igual que con la profundidades de los registros de ondas P, el proceso de filtrado mejora en gran medida la relación señal / ruido y permite una referencia específica y señalar la forma de onda que se identificará. Este punto de referencia se identifica por los símbolos en los primeros picos principales (para sacudidas hacia adelante) y primeros valles principales (para sacudidas invertidas). Además, la inversión en la forma de onda para sacudir en direcciones opuestas ayuda a identificar la onda de corte y rastrear el mismo punto en la forma de onda con profundidad. Al igual que con las determinaciones del tiempo de recorrido de la onda P, los tiempos de recorrido relativos de la onda S son simplemente los tiempos de viaje incrementales entre el punto de referencia en la señal fuente y el punto de referencia en la señal del receptor para la misma dirección de vibración La complejidad del receptor y las señales causadas por el entorno geológico son evidentes en el estudio, tal como se indica en el registro de la onda.
[/vc_column_text][image_with_animation image_url=”55550″ alignment=”center” animation=”Fade In” box_shadow=”none” max_width=”100%”][vc_column_text]Ejemplos de registros fuente y receptor filtrados y no filtrados para mediciones del tiempo de viaje de la onda P a una profundidad de 427 m con una señal de fuente de 4 ciclos y 30 Hz.
Finalmente se ha desarrollado una prueba mejorada de fondo de pozo para su uso en estudios geotécnicos de ingeniería de terremotos. Con vibroseis triaxial llamada T-Rex que se utiliza como la poderosa fuente sísmica para generar olas de compresión y corte. Se emplea una señal de fuente senoidal fija generada externamente en lugar de un barrido interno de chirp que es comúnmente utilizado en la exploración geofísica. La señal fuente de senoidal fija tiene un número específico de ciclos a una frecuencia específica. Se ha encontrado que cuatro a diez ciclos a 20, 30 o 50 Hz funcionan bien en sitios de varias capas sobre rangos de profundidad de 300 a 600 m. Los registros de dominio de tiempo con la forma de onda sinusoidal incrustada en ruido son fácilmente postprocesado para aumentar la relación señal / ruido y permitir la identificación visual de la forma de onda en mayores profundidades. Los resultados de pruebas profundas Downhole en el sitio de Hanford demuestran las capacidades significativas y la capacidad de resolución de la prueba mejorada.
[/vc_column_text][image_with_animation image_url=”55551″ alignment=”center” animation=”Fade In” box_shadow=”none” max_width=”100%”][vc_column_text]Tiempos relativos de recorrido de la onda P y perfil Vp interpretado.
[/vc_column_text][image_with_animation image_url=”55552″ alignment=”center” animation=”Fade In” box_shadow=”none” max_width=”100%”][vc_column_text]Tiempos de viaje relativos de ondas S y perfil interpretado Vs.
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