Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal Prospecção Sísmica Aula08/1 76
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- Laís Vilalobos Lemos
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1 Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal 014 Prospecção Sísmica Aula08/1 76
2 Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal 014 Prospecção Sísmica Aula08/ 76
3 Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal Análise de velocidades Que lei de velocidades usar? 014 Prospecção Sísmica Aula08/3 76
4 014 Prospecção Sísmica Aula08/4 76 Geometria das ondas reflectidas 0 V x t t Equação de uma hipérbole Vh x V t x t t t V t x t t x h quando NMO NMO
5 014 Prospecção Sísmica Aula08/5 76 Geometria das ondas reflectidas Velocidade variável com a profundidade, sucessão de camadas 0 0 V rms x t t se tem x N i i N i i i rms t t V V 1 1
6 Análise de velocidades Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal Velocidade média e velocidade quadrática média (RMS) As suas expressões discretas para uma sucessão de camadas 014 Prospecção Sísmica Aula08/6 76
7 Análise de velocidades Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal A fórmula de Dix para a velocidade de intervalo V INT ( n) V RMS ( n) t n V t t n RMS n1 ( n 1) t n1 Mas... A velocidade estimada a partir do stack é muito diferente da que resultaria de um empilhamento de camadas horizontais - camadas inclinadas - reflexões fora do plano da secção - heterogeneidades laterais Prospecção Sísmica Aula08/7 76
8 Geometria das ondas reflectidas Grandes offsets? Aproximações de ordem superior A velocidade de stack, o que é? 014 Prospecção Sísmica Aula08/8 76
9 Análise de velocidades Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal Objectivo: determinar a melhor correcção NMO para fazer o stack É feita habitualmente no domínio CMP Podem-se usar CMP simples ou super-gathers Devem-se escolher os melhores CMP para a análise Havendo inclinações dos reflectores, pode ser necessária uma correcção DMO Procede-se medindo a coerência dos sinais para um leque de correcções NMO ou velocidades NMO Atenção que outros tipos de chegadas coerentes, refracções, múltiplos, difracções, também podem originar máximos na coerência Há várias maneiras de representar e picar as velocidades 014 Prospecção Sísmica Aula08/9 76
10 Análise de velocidades Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal 014 Prospecção Sísmica Aula08/10 76
11 Análise de velocidades Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal 014 Prospecção Sísmica Aula08/11 76
12 Análise de velocidades Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal Atenção aos efeitos da estrutura Eventos B e C têm o mesmo TWT mas NMO muito diferentes Há que controlar a velocidade de intervalo resultante 014 Prospecção Sísmica Aula08/1 76
13 Análise de velocidades Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal Na prática, a análise de velocidades tem de ser feita pelo operador e consome muito tempo Apenas se faz a espaços regulares, deve no entanto haver um forte controlo da geologia O desconhecimento da geologia pode levar a erros sérios de análise e posterior interpretação A análise de velocidades deve ser consistente entre pontos vizinhos (diferentes operadores farão análises distintas...) 014 Prospecção Sísmica Aula08/13 76
14 Análise de velocidades Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal Algumas regras práticas A diminuição da velocidade de stack com a profundidade são pouco prováveis, devem ser analisadas com cuidado O mesmo cuidado se aplica às velocidades de intervalo, embora elas ocorram com mais frequência. Podemos ter um aumento na velocidade de stack e diminuição na velocidade de intervalo. A velocidade no manto é de ~8000 m/s e na crosta de 6000 a 7000 m/s. Velocidades deste valor não se esperam nos sedimentos (mas...). Em sísmica marinha não se devem ter velocidades nos sedimentos inferiores a 1430 m/s (velocidade mínima para a água) Eventos com a mesma velocidade de stack ocorrendo em tempos que são múltiplos de um tempo t0, devem ser considerados como suspeitos. Muito provavelmente serão múltiplos. 014 Prospecção Sísmica Aula08/14 76
15 Análise de velocidades Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal A aplicação da correcção NMO varia com o tempo de chegada, mesmo para a mesma velocidade (NMO stretch ) Este efeito afecta o stack mas também a própria análise de velocidades, nos grandes offsets há um desvio para as baixas frequências Aplica-se um stretch mute, expresso em %, para evitar estes efeitos x x t NMO t V 4 Vh Prospecção Sísmica Aula08/15 76
16 Análise de velocidades Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal CMP 8 CMP 014 Prospecção Sísmica Aula08/16 76
17 Análise de velocidades Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal 1 cada 3 traços apenas near offsets 014 Prospecção Sísmica Aula08/17 76
18 Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal A análise de velocidades é feita em CMP afastados e para tempos discretos. O campo de velocidades é derivado por uma interpolação bilinear nos CMP e no tempo. Podemos ter problemas Prospecção Sísmica Aula08/18 76
19 Análise de velocidades Alguns cuidados: Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal Usar sempre o controlo da geologia Comparar os diagramas de energia (semblance) com os CMP corrigidos do NMO e também com os stacks parciais. Interpretar todos os horizontes com boa qualidade, podemos obter informação geológica interessante pela variação lateral e vertical da velocidade Atenção que a interpretação geológica da velocidade de stack baseia-se no princípio que os reflectores são horizontais ou moderadamente inclinados perpendicularmente à secção Planos reflectores oblíquos à secção sísmica dão origem a velocidades de stack alteradas: 014 Prospecção Sísmica Aula08/19 76
20 Análise de velocidades Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal 014 Prospecção Sísmica Aula08/0 76
21 Análise de velocidades Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal Uma das técnicas de controlo de uma boa análise de velocidades é efectuar uma análise segundo um horizonte com um sinal bem definido. Esta técnica também permite obter análises de velocidade com uma maior resolução As análises são efectuadas segundo uma janela em torno do evento sísmico de controlo. Variações na velocidade de intervalo entre horizontes podem ter um significado estratigráfico importante 014 Prospecção Sísmica Aula08/1 76
22 Análise de velocidades Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal 014 Prospecção Sísmica Aula08/ 76
23 Análise de velocidades 014 Prospecção Sísmica Aula08/3 76
24 Análise de velocidades Melhoria na qualidade do stack após uma análise de velocidades segundo o horizonte A. Pull-up do horizonte é devido a um efeito de velocidade num domo de sal. Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal 014 Prospecção Sísmica Aula08/4 76
25 Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal Preservação das amplitudes 014 Prospecção Sísmica Aula08/5 76
26 Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal Preservação das amplitudes Se pretendermos que a amplitude de uma reflexão sísmica traduza o contraste de impedâncias numa interface, então é necessário corrigir de forma adequada todos os efeitos que condicionam a amplitude de um traço sísmico neste caso temos uma secção sísmica adequada a uma interpretação estratigráfica Muitas vezes apenas estamos interessados na geometria dos reflectores e não tanto no significado das amplitudes neste caso temos uma secção sísmica preparada para uma interpretação estrutural Para interpretação estratigráfica devem-se evitar todos os passos de tratamento que alterem de forma significativa e não controlada as amplitudes A aplicação de um AGC é proibida (Automatic Gain Control) A desconvolução pode ser desaconselhada O conhecimento da verdadeira amplitude dos traços sísmicos, do domínio pre-stack permite a aplicação de técnicas de detecção directa de fluidos, como o AVO ou AVA 014 Prospecção Sísmica Aula08/6 76
27 Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal Preservação das amplitudes Factores principais a corrigir: Divergência esférica Curvatura do raio sísmico Ganho nos sensores e registo Factores secundários, mas importantes para uma alta definição Directividade nas fontes e receptores, em particular para os grandes offsets Factores remanescentes e de efeito menos conhecido (1) Atenuação inelástica do sinal (absorção, espalhamento/scattering, múltiplos peg-leg) () Variação no acoplamento/energia das fontes e sensores Os factores em () podem ser estimados através do grande nível de redundância nos dados, usando um procedimento semelhante ao que se faz nas estáticas residuais 014 Prospecção Sísmica Aula08/7 76
28 Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal Preservação das amplitudes A atenuação inelástica pode ser corrigida usando um modelo simples para a atenuação sísmica, expressa em termos do seu factor de qualidade: A( t) 0 A e ft Q Empiricamente, podemos usar como aproximação a estimativa Q~0.003 V (m/s) 1 Corrigir amplitudes devidas ao sistema de registo Aplicar uma correcção de divergência esférica baseada numa lei de velocidades simples e ad-hoc 3 Aplicar correcções de amplitude consistentes com a superfície (determinar correcções de fonte e receptor) 4 Aplicar uma correcção de divergência esférica baseada na lei de velocidades obtida durante o processamento 5 Opcionalmente pode ser aplicada uma igualização (RMS e janela longa) 014 Prospecção Sísmica Aula08/8 76
29 Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal Filtros de velocidade Quando uma onda plana incide na superfície, a inclinação da frente de onda em relação à horizontal, ou inclinação do raio sísmico em relação à vertical, podem-se exprimir através de uma velocidade aparente V a x t V 0 sin 014 Prospecção Sísmica Aula08/9 76
30 Filtros de velocidade Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal Para um sinal de frequência f, esta velocidade aparente traduz-se igualmente num c.d.o. aparente e num nº de ondas aparente V a f k k a a Uma onda plana incidente na vertical tem k a =0 e V a = Os sinais sísmicos de interesse geológico têm um V a >V min ou seja um k a <k a (max) Podemos assim inferior que sinais com inclinação aparente superior são devidos a ruído coerente, cujas causas podem ser diversas, da aquisição ao processamento Assim, para eliminar este tipo de ruído coerente trabalha-se no espaço f-k Os filtros assim obtidos designam-se por filtros de velocidade 014 Prospecção Sísmica Aula08/30 76
31 Filtros de velocidade Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal Um filtro de velocidade simétrico tem habitualmente a forma O filtro pode ser assimétrico e ter a forma de uma fatia de bolo O filtro pode ser simétrico e ter a forma de uma borboleta Atenção ao falseamento que ocorre para velocidades aparentes mais baixas (reflectores muito inclinados) Este tipo de filtros são habitualmente aplicados no domínio da frequência 014 Prospecção Sísmica Aula08/31 76
32 Filtros de velocidade Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal Filtro em fatia de bolo pie filter 014 Prospecção Sísmica Aula08/3 76
33 Filtros de velocidade Falseamento no domínio f-k Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal 014 Prospecção Sísmica Aula08/33 76
34 Filtros de velocidade Diferentes filtragens no domínio f-k Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal 014 Prospecção Sísmica Aula08/34 76
35 Filtros de velocidade Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal 014 Prospecção Sísmica Aula08/35 76
36 Filtros de velocidade Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal 014 Prospecção Sísmica Aula08/36 76
37 Filtros de velocidade Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal 014 Prospecção Sísmica Aula08/37 76
38 Filtros de velocidade Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal 014 Prospecção Sísmica Aula08/38 76
39 014 Prospecção Sísmica Aula08/39 76
40 Processamento f-k de para dados remoção sísmicos, de reflexão múltiplos, multi canal 1,, 3... Filtros de velocidade 014 Prospecção Sísmica Aula08/40 76
41 Filtros de velocidade Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal Antes Depois 014 Prospecção Sísmica Aula08/41 76
42 Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal Filtros de velocidade filtro f-k pre-stack filtros pre e pos stack aplicados 014 Prospecção Sísmica Aula08/4 76
43 Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal O stack e sua optimização Toda a concepção da técnica de prospecção sísmica multicanal se destina a obter uma secção sísmica simulando um reflector explosivo através da técnica do stack, soma ou empilhamento Todos os traços de um arranjo em ponto médio comum (CMP) são corrigidos do atraso NMO e somados de forma a se obter uma secção sísmica em que os reflectores primários são reforçados e tudo o resto (coerente e incoerente é atenuado) Para optimizar o stack é necessário assegurar, em termos de tempos e amplitudes, que os pressupostos básicos são obedecidos O primeiro problema tem a ver com a correcção NMO que só é válida para reflectores horizontais Para reflectores inclinados, devemos fazer uma correcção DMO (Dip Move Out) A correcção DMO pode ser vista como a transposição dos registos sísmicos para o domínio correcto do CMP (ver figura seguinte) 014 Prospecção Sísmica Aula08/43 76
44 014 Prospecção Sísmica Aula08/44 76 Geometria das ondas reflectidas 0 V x t t Equação de uma hipérbole Vh x V t x t t t V t x t t x h quando NMO NMO
45 014 Prospecção Sísmica Aula08/45 76 Geometria das ondas reflectidas 1 cos sin cos sin 4 4 h h x h t V hx h x t V Hipérbole descentrada Assímptotas têm mesma inclinação 0 4 sin 4 1 h hx x t t x h quando
46 Geometria das ondas reflectidas Comparando pontos opostos t d dip xsin x t0 sin h V td sin moveout x V 014 Prospecção Sísmica Aula08/46 76
47 Geometria das ondas reflectidas Dip moveout Traço original Após dip moveout Correcção dip moveout Como calcular dip moveout? 014 Prospecção Sísmica Aula08/47 76
48 Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal O stack e sua optimização: correcção DMO A inclinação dos reflectores provoca uma distorção na análise de velocidades e uma degradação da qualidade do stack A correcção DMO corrige esse efeito, transformando o registo naquele que teria sido de facto obtido por uma secção de offset zero A correcção DMO trabalha no domínio do tempo (dip moveout) mas também no domínio espacial, deslocando os traços da sua posição Transforma um arranjo CMP num verdadeiro CDP 014 Prospecção Sísmica Aula08/48 76
49 Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal O stack e sua optimização: correcção DMO A correcção DMO é normalmente aplicada como um operador de convolução em arranjos de offset comum A correcção DMO equivale a fazer deslocar o ponto reflector da distância e daí a necessidade de mudar o CMP de uma distância h D cos sin h D sin 014 Prospecção Sísmica Aula08/49 76
50 Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal O stack e sua optimização: correcção DMO Nesta nova posição, a relação entre a distância e o tempo não é hiperbólica mas sim uma elipse O processamento DMO corrige este efeito de forma a tornar a reflexão uma hipérbole O processamento DMO é muito exigente computacionalmente e por isso apenas deve ser feito quando a inclinação dos reflectores assim o exige, por exemplo, quando a correcção DMO exceder metade do período dominante do sinal 014 Prospecção Sísmica Aula08/50 76
51 Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal O stack e sua optimização: correcção DMO Existem vários algoritmos para efectuar a correcção DMO - migração parcial pre-stack - diferenças finitas no domínio do tempo - f-k - antes ou depois da correcção NMO A correcção DMO é a migração pre-stack dos pobres 014 Prospecção Sísmica Aula08/51 76
52 Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal O stack e sua optimização: muting Consiste na eliminação de porções dos traços sísmicos que são reconhecidamente dominados pelo ruído Pode ser aplicada no domínio de fonte comum (ondas refractadas, ondas superficiais) mas também pode ser aplicada noutros domínios Um mute externo elimina a parte exterior de um traço sísmico Um mute interno elimina uma parte interior de um traço sísmico Por exemplo, os traços de menor offset são aqueles em que a separação dos primários e múltiplos por NMO se faz de forma menos eficaz. Para reduzir o peso dos múltiplos num stack e favorecer os maiores offsets, é possível desenhar e aplicar um mute interno Um mute externo pode ser desejável para corrigir os efeitos do NMO (stretching mute) Uma consequência do muting é que o grau de cobertura CMP varia com a profundidade igualização pelo nº de traços na soma Mute cirúrgico quando se aplica a um evento interior bem definido (e.g. ondas superficiais) 014 Prospecção Sísmica Aula08/5 76
53 Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal O stack e sua optimização: muting 014 Prospecção Sísmica Aula08/53 76
54 O stack Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal O objectivo do stack é obter uma secção que possa ser interpretada como sendo gerada por uma fonte e um receptor coincidentes no mesmo ponto (secção zero-offset) No entanto o processo de stack não assegura que as amplitudes finais sejam as mesmas A amplitude varia com o offset A amplitude final é uma média da amplitude dos traços parcela Uma vez que os múltiplos se encontram mais separados dos primários nos grandes offsets, é possível efectuar um stack ponderado (weighted stack) de modo a favorecer os longos offsets em detrimento dos pequenos offsets (exemplo na figura seguinte) Como a amplitude da reflexão varia com o ângulo (offset) se pretendermos recuperar a amplitude a offset zero podemos ajustar as amplitudes de um reflector em CMP com um modelo linear e atribuir a amplitude à intersecção desse ajuste com o offset zero A ponderação pode ser usada para atenuar alguns tipos específicos de ruído 014 Prospecção Sísmica Aula08/54 76
55 O stack Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal Atenuação dos múltiplos com um stack ponderado, mais peso nos grandes offsets 014 Prospecção Sísmica Aula08/55 76
56 O stack Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal Por vezes o ruído ocorre em pulsos, curtos (spikes) ou mais alongados (bursts) Este tipo de ruído que pode ocorrer de forma aleatória num perfil sísmico, pode ser atenuado usando algum tipo de descriminação em amplitude Uma técnica bastante efectiva contra spikes é o filtro de mediana O filtro de mediana com subtracção é também bastante eficaz na remoção de ruído coerente 014 Prospecção Sísmica Aula08/56 76
57 Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal 014 Prospecção Sísmica Aula08/57 76
58 Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal 014 Prospecção Sísmica Aula08/58 76
59 Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal 014 Prospecção Sísmica Aula08/59 76
60 Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal 014 Prospecção Sísmica Aula08/60 76
61 Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal 014 Prospecção Sísmica Aula08/61 76
62 Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal 014 Prospecção Sísmica Aula08/6 76
63 Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal 014 Prospecção Sísmica Aula08/63 76
64 Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal 014 Prospecção Sísmica Aula08/64 76
65 Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal [Sinal processado] = [Sinal original] [Sinal filtrado com mediana] 014 Prospecção Sísmica Aula08/65 76
66 Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal [Sinal processado] = [Sinal original] [Sinal filtrado com mediana] 014 Prospecção Sísmica Aula08/66 76
67 Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal [Sinal processado] = [Sinal original] [Sinal filtrado com mediana] 014 Prospecção Sísmica Aula08/67 76
68 Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal 014 Prospecção Sísmica Aula08/68 76
69 Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal 014 Prospecção Sísmica Aula08/69 76
70 Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal 014 Prospecção Sísmica Aula08/70 76
71 Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal 014 Prospecção Sísmica Aula08/71 76
72 Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal 014 Prospecção Sísmica Aula08/7 76
73 Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal 014 Prospecção Sísmica Aula08/73 76
74 Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal Oceanografia Sísmica 014 Prospecção Sísmica Aula08/74 76
75 Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal 014 Prospecção Sísmica Aula08/75 76
76 Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal 014 Prospecção Sísmica Aula08/76 76
77 Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal 014 Prospecção Sísmica Aula08/77 76
78 Processamento de dados sísmicos, reflexão multi canal 014 Prospecção Sísmica Aula08/78 76
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