Prospezioni geofisiche - Treccani

ESPLORAZIONE PETROLIFERA
la verticale (mezzo trasversalmente isotropo), che porta
a valori di velocità orizzontali superiori a quelli verticali
(trasversali alla stratificazione).
Rilevamento sismico a rifrazione
Il metodo a rifrazione è stato il primo a essere impiegato
nell’esplorazione sismica dei giacimenti petroliferi,
con lo scopo di individuare l’estensione del tetto dei
duomi salini negli Stati meridionali degli USA, ma anche
l’andamento di estese formazioni geologiche costituenti
la copertura di serbatoi di olio in Iran, negli anni Venti
del 20° secolo.
Attualmente viene preferito il metodo a riflessione
perché fornisce una maggiore quantità di informazioni
sotto forma di immagini. L’industria petrolifera utilizza
la sismica a rifrazione unicamente per lo studio degli
strati più superficiali, in particolare nei rilievi terrestri,
al fine di correggere la loro influenza sui tempi di propagazione
degli eventi riflessi a causa dell’estrema variabilità
in spessori e velocità che li caratterizzano e che
possono deformare la rappresentazione in tempo degli
orizzonti profondi nella sezione (x, t). Gran parte della
qualità delle sezioni sismiche dipende infatti dalla buona
valutazione delle correzioni statiche.
Esistono altre situazioni per le quali la sola riflessione
non può fornire risultati univoci: è il caso, per esempio,
di molte prospezioni marine nelle quali si fa uso di
OBS (Ocean Bottom Seismometres) e di riflessioni a
grande angolo e delle rifrazioni collegate. L’interpretazione
si effettua analizzando eventi a riflessione totale,
a distanze dalla sorgente dipendenti dall’angolo critico
di incidenza sull’interfaccia esplorata, e osservando le
rifrazioni dalla stessa interfaccia; questa sarà caratterizzata
dalle ampiezze delle riflessioni a grande angolo e
dalle velocità ottenute dalle dromocrone secondo il metodo
a rifrazione.
La velocità di propagazione delle onde sismiche
all’interno dei corpi rocciosi è dell’ordine di poche centinaia
di ms per gli strati superficiali e di alcune migliaia
di ms per i livelli in profondità, ove i pori sono saturati
in acqua (tavola d’acqua). Nell’acqua la velocità è di
1.500 ms, nei sedimenti compattati sale rapidamente con
la profondità a 2.000 m/s e supera spesso i 3.000 ms.
Le formazioni carbonatiche hanno velocità dell’ordine
dei 5.000 ms: 5.800 per le dolomie e fino a più di 6.000
ms per le anidriti. Il basamento cristallino ha velocità
di circa 6.000 ms, le rocce basiche della crosta inferiore
raggiungono i 7.000 ms, mentre 8.000 ms è la
velocità alla base della crosta inferiore, tetto del mantello
superiore.
Nel metodo sismico a rifrazione si considerano le
onde criticamente rifratte con energia che è trasportata
come onda di testa all’interfaccia fra un mezzo più veloce
e uno strato sovrastante più lento. Ogni punto dell’interfaccia
può ritrasmettere energia al mezzo più lento.
Una spiegazione semplice del meccanismo è data dal
principio di Huygens, che afferma che ogni punto di un
fronte d’onda rappresenta una sorgente secondaria di
onde sferiche e che il successivo fronte d’onda è formato
dall’inviluppo di tutte le onde sferiche così generate.
Si chiamano dromocrone le curve in un diagramma
(x, t), luogo dei punti corrispondenti ai primi arrivi su
sismogrammi distribuiti incrementando la distanza x. Le
dromocrone mettono in evidenza le onde dirette e gli
arrivi rifratti da interfacce che separano sempre strati con
velocità maggiore di quelli sovrastanti.
In fig. 17 è mostrata un’onda P incidente su un’interfaccia
con angolo critico a c . Il punto di impatto diventa
sorgente di una nuova onda che si propaga nel mezzo 1
con velocità V 1 e nel mezzo 2 con velocità V 2 , più elevata.
Nello stesso intervallo di tempo D t i percorsi nei
due mezzi sono diversi ma l’energia generata all’interfaccia
costruisce un fronte d’onda che, rilevato in superficie
da un’appropriata distribuzione di geofoni (G), permette
di valutare la pendenza 1V nel grafico ove sono
tracciate le dromocrone (in figura, quella delle onde dirette
e quella delle onde rifratte dall’interfaccia). L’estrapolazione
dell’onda rifratta fino all’incidenza con l’asse
dei tempi fornisce il parametro t i (tempo intercetto)
con cui si calcola lo spessore h dello strato indagato:
ht i V 1 2cosa c .
Problemi sorgono quando l’interfaccia è pendente e la
velocità misurata sulla dromocrona risulta solo apparente,
oppure quando vi sono più interfacce che si intendono
260 ENCICLOPEDIA DEGLI IDROCARBURI
t
t i
S G
h
z
α c
1
V 2
α c
1
V 1
V 1 • ∆t
V 2 • ∆t
fig. 17. Rifrazione a un’interfaccia.
1
2
x
x