Aquisição de dados sísmicos, reflexão multi canal Prospecção Sísmica Aula05/1

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1 2014 Prospecção Sísmica Aula05/1

2 1. Planeamento e Biding 2. Contrato 3. Autorizações (ambiente e segurança) 4. Permiting e posicionamento 5. Aquisição (ambiente e segurança) 6. Processamento em tempo real QC 7. Arquivo 8. Processamento final 2014 Prospecção Sísmica Aula05/2

3 Tipos de dispositivos (spread) 2014 Prospecção Sísmica Aula05/3

4 Tipos de dispositivos (spread) wide-azimuth para obtenção de imagens sub-sal 2014 Prospecção Sísmica Aula05/4

5 Cobertura contínua, simples (single fold) 2014 Prospecção Sísmica Aula05/5

6 Cobertura múltipla CMP Espaçamento de CMP = R/2 Quando a fonte avança 2*R temos um avanço de 4 CMP Cobertura=1/2 R/S x nº de canais 2014 Prospecção Sísmica Aula05/6

7 Cobertura múltipla CMP 2014 Prospecção Sísmica Aula05/7

8 Cobertura múltipla CMP 2014 Prospecção Sísmica Aula05/8

9 Cobertura múltipla CMP 2014 Prospecção Sísmica Aula05/9

10 Cobertura múltipla CMP 1. Grau de cobertura (fold) 2. O que se passa nas extremidades da linha 3. O que se passa nos limites, topo e base, da secção sísmica 2014 Prospecção Sísmica Aula05/10

11 2014 Prospecção Sísmica Aula05/11

12 Cobertura múltipla CMP Intervalos na cobertura (e.g. obstáculos, falhas no equipamento) 2014 Prospecção Sísmica Aula05/12

13 Cobertura múltipla CMP O efeito da direcção da linha: dip lines vs. strike lines 2014 Prospecção Sísmica Aula05/13

14 Cobertura múltipla CMP Aquisição em wide-azimuth 2014 Prospecção Sísmica Aula05/14

15 Cobertura múltipla CMP Linhas retorcidas (crooked lines) 2014 Prospecção Sísmica Aula05/15

16 Resposta de uma rede de sensores ou rede de fontes Um rede de fontes/receptores é um meio muito eficaz para descriminar ondas que se propagam com direcções e velocidades diferentes Ondas propagando-se na vertical adicionam-se construtivamente, noutras direcções podemos ter interferência construtiva ou destrutiva em função da velocidade aparente e frequência: resposta da rede 2014 Prospecção Sísmica Aula05/16

17 Resposta de uma rede a ondas planas harmónicas Sejam n sensores à superfície espaçados de x, numerados de 0 a n-1 Comparando com o tempo de chegada ao 1º sensor, o sinal no sensor r encontra-se atrasado de T ( r) t rt No sensor r um sinal sinusoidal toma a expressão com xsin t r V ( t rt) Asin( t r ) S( r) Asin x x 2 sin 2 a t sin 2014 Prospecção Sísmica Aula05/17 a

18 Resposta de uma rede a ondas planas harmónicas A resposta de uma rede de n sensores é dada pela expressão h( t) Asin( t r ) A resposta da rede está atrasada em relação ao primeiro geofone. Coincide com o geofone médio no caso de um nº ímpar de sensores. A resposta em amplitude depende de n e da ddf n 1 r0 n sin 2 n 1 h( t) na sint 2 sin 2 x 2 sin 2014 Prospecção Sísmica Aula05/18

19 Resposta de uma rede a ondas planas harmónicas f=30 Hz 5 geofones, espaçados de 10m 2014 Prospecção Sísmica Aula05/19

20 Resposta de uma rede a ondas planas harmónicas f=30 Hz 5 geofones, espaçados de 10m Pesos Prospecção Sísmica Aula05/20

21 Resposta de uma rede a ondas planas harmónicas f=30 Hz 9 geofones, espaçados de 5.5m 2014 Prospecção Sísmica Aula05/21

22 Resposta de uma rede a ondas planas harmónicas O comprimento do dispositivo controla a largura do lobo principal O espaçamento controla a posição do 1º lobo lateral Aplicado a um sinal transiente, o efeito de rejeição é atenuado 2014 Prospecção Sísmica Aula05/22

23 Resposta de uma rede a ondas planas harmónicas Escala linear no cdo aparente 2014 Prospecção Sísmica Aula05/23

24 Resposta de uma rede a ondas planas harmónicas Diagrama polar, f=30hz 5 geofones, espaçamento de 50 m e de 10 m (tracejado) 2014 Prospecção Sísmica Aula05/24

25 Resposta de uma rede a ondas planas harmónicas Para atenuar o ruído ambiente incoerente, é preferível adicionar sinais de fontes diferentes, do que usar várias fontes em simultâneo Qualquer tipo de adição (e.g. vertical) pode ser analisado pelo conceito de rede Ponderação dos geofones pode optimizar a resposta de uma rede O conceito de rede pode ser aplicado a distribuições de geofones/fontes em área e volume Um dos principais objectivos do registo por redes de sensores em terra é a de atenuar o ruído coerente gerado por ondas superficiais 2014 Prospecção Sísmica Aula05/25

26 Resposta de uma rede a ondas planas harmónicas Exemplo de uma geometria de aquisição com fontes múltiplas 2014 Prospecção Sísmica Aula05/26

27 Resposta de uma rede a ondas planas harmónicas Exemplos de geometrias em rede 2014 Prospecção Sísmica Aula05/27

28 Resposta de uma rede a ondas planas harmónicas A resposta real nem sempre corresponde à resposta idealizada 12 elementos em linha 2014 Prospecção Sísmica Aula05/28

29 Resposta de uma rede a ondas planas harmónicas Falseamento (aliasing) espacial Teorema da amostragem exige o registo no mínimo de dois pontos por cdo aparente O espaçamento dos sensores deve ser o adequado para registar de forma conveniente os sinais com a maior frequência esperada e com a maior inclinação esperada O declive de um evento pode ser medido em atraso/metro (ms/m) 2014 Prospecção Sísmica Aula05/29

30 Resposta de uma rede a ondas planas harmónicas D max a min min V 2 2sin f 2sin max max max sin max V t x max D max 2 f max 1 t x max D max 3 f max 1 t x max À cautela é usual tentar assegurar 3 pontos por cdo aparente, dadas as incertezas dos parâmetros usados na expressão 2014 Prospecção Sísmica Aula05/30

31 Resposta de uma rede a ondas planas harmónicas Problemas de sincronismo podem limitar o registo das altas frequências (f>60 Hz) com dispositivos de múltiplos geofones A alta resolução beneficia bastante se os geofones forem enterrados (menos ruído ambiente) Lei empírica de Denham (1981), frequência máxima utilizável e tempo duplo f max 150 t Podem ser desenhados dispositivos híbridos, com espaçamentos diferentes nos pequenos e grandes offsets 2014 Prospecção Sísmica Aula05/31

32 Definição dos parâmetros de campo Um tiro de ruído é normalmente efectuado, pequeno espaçamento de geofones simples, pequena extensão Pretendem-se identificar as principais fontes de ruído coerente de forma a permitir o desenho do dispositivo que as atenue de forma mais eficaz 2014 Prospecção Sísmica Aula05/32

33 Definição dos parâmetros de campo 2014 Prospecção Sísmica Aula05/33

34 Definição dos parâmetros de campo 2014 Prospecção Sísmica Aula05/34

35 Definição dos parâmetros de campo 2014 Prospecção Sísmica Aula05/35

36 Definição dos parâmetros de campo Máximo offset, controla a separação das reflexões por NMO Pode ser escolhido da ordem da máxima profundidade do alvo Atenção à mudança nos coeficientes de reflexão, geração de ondas convertidas e refractadas, invalidade do método CMP Mínimo offset, não deve ser maior que a profundidade do alvo mais superficial, mas deve evitar o ruído gerado pela proximidade da fonte Comprimento do dispositivo de registo em cada ponto (receiver array), é determinado pela frequência e inclinação dos alvos esperados (lobo principal da resposta da rede) Espaçamento dos geofones no dispositivo de registo (receiver array), define a banda de rejeição da resposta da rede e depende das características do ruído coerente a atenuar Espaçamento mais curto atenua ruído gerado localmente, espaçamento maior atenua ruído distante 2014 Prospecção Sísmica Aula05/36

37 Definição dos parâmetros de campo Intervalo entre pontos de recepção, controla a resolução horizontal do objectivo Número de pontos de recepção, depende dos parâmetros anteriores Energia da fonte, deve permitir uma boa imagem para o alvo mais profundo Orientação das linhas Espaçamento das linhas Atenção à degradação da qualidade nas extremidades das linhas Adequação em tempo real com QC 2014 Prospecção Sísmica Aula05/37

38 Definição dos parâmetros de campo 2014 Prospecção Sísmica Aula05/38

39 Definição dos parâmetros de campo 2014 Prospecção Sísmica Aula05/39

40 Definição dos parâmetros de campo 2014 Prospecção Sísmica Aula05/40

41 Definição dos parâmetros de campo 2014 Prospecção Sísmica Aula05/41

42 Definição dos parâmetros de campo 2014 Prospecção Sísmica Aula05/42

43 Aquisição marinha Aquisição de dados sísmicos, reflexão multi canal Aquisição processa-se habitualmente a 5 nós Temos de considerar mob-demob, lançamento e recolha dos dispositivos cerca de 60% do tempo de navio é tempo útil A qualidade da aquisição depende das condições do mar Principais limitações na aquisição é o efeito dos fantasmas (ghost) na fonte e no streamer Podem ser atenuadas com: (i) streamer inclinado; (ii) 2 streamers a profundidades diferentes Principal limite nos registos: os múltiplos gerados pelo fundo do mar quando a profundidade é pequena Principais limitações operacionais: mamíferos, pescadores, instalações marinhas e circulação de navios nas rotas comerciais Profiling (alta-resolução) 2014 Prospecção Sísmica Aula05/43

44 Aquisição marinha Aquisição de dados sísmicos, reflexão multi canal 2014 Prospecção Sísmica Aula05/44

45 Aquisição marinha Aquisição de dados sísmicos, reflexão multi canal 2014 Prospecção Sísmica Aula05/45

46 Aquisição marinha Aquisição de dados sísmicos, reflexão multi canal 2014 Prospecção Sísmica Aula05/46

47 Aquisição terrestre: a camada superficial As fontes e receptores estão habitualmente na camada superficial de solo Esta é uma camada de baixa velocidade pequenas variações de espessura dão grandes variações no tempo de percurso das ondas A camada de solo também atenua fortemente a energia Esta camada de LVL é um dos grandes problemas na aquisição em terra Há que reduzir os dados a um meio fictício em que a camada de solo é substituída pela rocha mais competente imediatamente subjacente Várias técnicas para determinar as velocidades relevantes: V W e V H 2014 Prospecção Sísmica Aula05/47

48 Aquisição terrestre: a camada superficial Realização de tiros para determinar a estrutura da camada superficial 2014 Prospecção Sísmica Aula05/48

49 Aquisição terrestre: a camada superficial Exemplos de registos de 1as chegadas 2014 Prospecção Sísmica Aula05/49

50 Aquisição terrestre: a camada superficial Cálculo da correcção que reduz a fonte e geofone ao datum Sabem-se V W e V H A incidência é praticamente vertical A fonte é usada abaixo da camada alterada O geofone está imediatamente acima da fonte (conhece-se o t uh ) 2014 Prospecção Sísmica Aula05/50

51 Aquisição terrestre: a camada superficial B t S E S D V S H E d D S E S t G t S t uh t t t 2 0 S G E S D V S H E D t uh E S D S E d E D Esta correcção (t-t 0 ) coloca a fonte e o geofone ao nível do datum, como se a camada superficial de LVL não existisse 2014 Prospecção Sísmica Aula05/51

52 Aquisição terrestre: a camada superficial Cálculo da correcção que reduz geofones intermédios ao datum Sabem-se V W e V H Sabem-se as 1as chegadas t AG e t BG 2014 Prospecção Sísmica Aula05/52

53 Aquisição terrestre: a camada superficial A' B' AB t AG tbg 2tW 2t V V H H W t W 1 2 t AG t BG AB VH Assumindo incidência vertical Subtraindo t W colocamos o geofone na base da camada alterada t' E G Ed V Subtraindo esta correcção adicional colocamos o geofone no datum t H W V W 2014 Prospecção Sísmica Aula05/53

54 Aquisição terrestre: a camada superficial Podem ser realizados trabalhos de refracção específicos para a caracterização da camada alterada (velocidade e espessura) Exemplo: um tiro realizado imediatamente abaixo da camada alterada Se for C o ângulo de incidência crítica, teremos t x DW V H tan C V W DW cos C x V H D W cosc V W 2014 Prospecção Sísmica Aula05/54

55 Aquisição terrestre: a camada superficial Para conhecer a velocidade da camada alterada e do substrato precisamos de: Tiros realizados em profundidade e medição dos tempos à superfície (tempo up-hole) Tiros à superfície e análise das 1as chegadas Tiros em profundidade e análise das 1as chegadas Campanhas de refracção específicas 2014 Prospecção Sísmica Aula05/55