Sísmica & Sismologia

Sísmica de ReflexãoGSA0308 - Geofísica Aplicada

Prof. Dr. Vinicius Louro

• Divisão

◦ Sismologia◦ Observação da Terra como um todo◦ Fontes naturais

◦ Sismos/Terremotos◦ Ruídos em superfície

Sísmica & Sismologia

https://www.ldeo.columbia.edu/res/pi/sounds-of-seismology/04_eq.source/images/source_waves.jpg https://www.pmfias.com/wp-content/uploads/2015/12/shadow-zone-of-primary-and-secondary-waves.jpg

GSA0308 - GEOFÍSICA APLICADA – SÍSMICA DE REFLEXÃO 2


• Divisão

◦ Sísmica de Refração◦ Observação das primeiras centenas de metros◦ Fontes artificiais

◦ Marreta◦ Rifle◦ Explosivos

http://www.geologicresources.com/seismic_refraction500x374.gif

https://pbs.twimg.com/media/DNaJNZVW4AAzppF.jpg

http://www.apexgeoservices.ie/wp-content/uploads/2014/01/Seismic-Source1.jpg

http://www.alpha-geo.com/wp-content/uploads/2015/10/Seis_Expl_2-e1445984553158.jpg



• Divisão

◦ Sísmica de Reflexão◦ Observação dos primeiros milhares de metros◦ Fontes artificiais

◦ Rifle◦ Airguns (marinho/fluvial)◦ Explosivos◦ Vibroseis

http://www.apexgeoservices.ie/wp-content/uploads/2014/01/Seismic-Source1.jpg

http://www.alpha-geo.com/wp-content/uploads/2015/10/Seis_Ex

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http://verkkolehti.geofoorumi.fi/wp-content/uploads/sites/1/2017/10/2_sodankyla_alakuvat_780x358_092017.jpg

https://cmgds.marine.usgs.gov/publications/of02-002/htmldocs/images/seismic.jpg


Sobre a Sísmica de Reflexão• Método melhor desenvolvido

◦ Altos investimentos do setor de O&G◦ Desenvolvida entre 1920 e 1930

◦ Explorar O&G em bacias sedimentares

• Gera informações com alta resolução◦ Rasas e profundas

◦ Desde a década de 1970 ◦ Usada para investigar a crosta intermediária e inferior

• Mapeia em 2D/3D/“4D” a impedância acústica (Z) das rochas◦ Z = Densidade . Velocidade da Onda

• Permite investigar◦ Porosidade◦ Permeabilidade◦ Reservatórios O&G◦ Estruturas geológicas◦ Recursos hídricos◦ Estratigrafia


Sobre a Sísmica de Reflexão• Altos valores envolvidos

◦ Levantamentos marinhos◦ Entre US$ 500 e US$ 10.000 /km

◦ Levantamentos terrestres◦ Entre US$ 5.000 e US$ 100.000 /km◦ Cerca de 10x mais caro que levantamentos marinhos

◦ Mas ainda mais barata do que furar indiscriminadamente

• Requer logística complexa

• Depende de muito processamento e modelagem para gerar resultados

◦ Aproximadamente 30% do tempo de processamento em CPU’s no planeta ◦ Gasto em processamento sísmico

◦ (http://pangea.stanford.edu/~sklemp/bering_chukchi/reflection.html)


Refração vs. Reflexão

Refração Reflexão

Boa resolução para grandes estruturas na crosta Alta resolução mesmo para camadas finas

Ângulo críticoNecessita grandes gradientes de velocidades

Necessita de um gradientena velocidade ou na densidade

Offset (distância entre fonte e geo/hidrofones) 5 a 10x maior que a profundidade de interesse Offset similar à profundidade de interesse

Processamento relativamente simples Processamento pesado


Como Funciona?• Uma fonte de energia acústica é ativada

◦ Na ou próxima à superfície◦ Onshore ou Offshore

• Ondas acústicas propagam em todas as direções

• 0.1 a 10% da energia das ondas ◦ Refletida em interfaces petrofísicas/litológicas

◦ Contrastes de impedância acústica

• A onda refletida é captada por geofones ou hidrofones

• Tempos e amplitudes gravados das ondas refletidas ◦ Utilizados para interpretar a geologia em subsuperfície

• Processamento + “migração” ◦ Produção da seção ou bloco sísmico adquirido


Equipamento Sísmico Básico

• Fonte◦ Marreta◦ Airgun◦ Explosivo◦ Rifle◦ Vibroseis◦ Etc.

• Sismógrafo

• Geofone/Hidrofone


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https://pixfeeds.com/images/earth-science/1280-474987264-granite-rock.jpg

Princípios Físicos

• Vimos em Geologia Estrutural... (De novo!)

◦ Um corpo sob esforço mecânico

◦ Pode sofrer uma mudança de forma e/ou tamanho

◦ Deformação

◦ Material

◦ Meio em que o material se encontra

◦ Intensidade do esforço

◦ Tempo em que esforço é exercido

http://rusoares65.pbworks.com/f/1293532159/modelos_estrutura_globo_portoeditora.png

https://darkwing.uoregon.edu/~drt/Classes/201_99/Rice/stress_strain2.gif


Princípios Físicos

• Limite de Elasticidade

◦ Quando o limite não é excedido

◦ Deformação Reversível

◦ Deformação Elástica


Kearey, P., Brooks, M., Ian, H., 2009. Geofísica de Exploração. Tradução de Maria Cristina Moreira Coelho. São Paulo: Oficina de Textos, 438 p.

• Ondas internas ou de corpo

◦ Onda Compressional

◦ Longitudinal, Primária ou Onda P

◦ Se propaga por deformação uniaxial

◦ Compressão e dilatação

Ondas Sísmicas


Ondas Sísmicas

• Ondas internas ou de corpo

◦ Onda Cisalhante

◦ Transversal, Secundária ou Onda S

◦ Se propaga por deformação de cisalhamento

◦ Direção perpendicular a da propagação da onda

◦ Onda S Plano-Polarizada

◦ Quando todas as oscilações das partículas são confinadas em um plano


Ondas Sísmicas

• Relação entre vP e vS

◦ A razão vP/vS em qualquer material◦ Sdeterminada a partir de sua Razão de Poisson (σ)

𝑣𝑣𝑃𝑃𝑣𝑣𝑆𝑆

=2 1 − 𝜎𝜎1 − 2𝜎𝜎

◦ Razão de Poisson para rochas consolidadas

σ ≈ 0.25◦ Assim...

vP ≈ 1.7 vS◦ Logo...

vP > vS


Ondas Sísmicas• Ondas Superficiais

◦ Rayleigh◦ Se propagam ao longo da superfície do meio

◦ Ou no limite entre dois meios diferentes

◦ Propagação◦ Elíptica em um plano perpendicular a superfície◦ Direção igual ao da onda.

◦ Movimento das partículas◦ Orbital com direção oposta ao da propagação

◦ Retrógada

◦ Onda positiva-retrógrada

◦ Velocidade da onda Rayleigh◦ vH < vS


Ondas Sísmicas• Ondas Superficiais

◦ Love

◦ Ondas cisalhantes polarizadas

◦ Se o meio possui duas camadas distintas

vS1 < vS2

◦ É gerado um segundo conjunto de ondas superficiais

◦ Causando um movimento paralelo das partículas em superfície◦ Mesma direção da onda sísmica.

◦ Velocidade da onda Love

vS1 < vL < vS2


Reações das ondas em interfaces

• Interface entre duas camadas de rochas

◦ Propriedades físicas diferentes◦ Variação de velocidade

◦ Na interface◦ Energia de incidência do pulso sísmico é dividida

◦ Pulso transmitido◦ Pulso refletido

◦ A amplitude relativa entre pulsos depende◦ Da velocidade◦ Da densidade das duas camadas◦ Do ângulo de incidência na interface


Reações das ondas em interfaces

• Energia total dos raios transmitido e refletido

◦ Deve ser igual a energia do raio incidente (+ perda para o meio)

• Proporção entre a energia transmitida e refletida

◦ Determinada pelo contraste da impedância acústica (Z)

𝑍𝑍 = 𝜌𝜌𝑣𝑣

◦ Em que◦ ρ ≡ densidade◦ v ≡ velocidade


Incidente

Refletido

Transmitido

Refletor

IncidenteTransmitido

Refletido

Reflexão vs. Refração

• Reflexão

◦ Raio incidente “bate” no anteparo◦ Na sísmica será chamado de “Refletor”◦ Raio emergente criado retorna com o mesmo ângulo

• Refração

◦ Raio incidente é transmitido para o outro meio◦ De propriedade física diferente

◦ Se o raio incidente atinge o refletor no ângulo crítico◦ 𝜃𝜃𝐶𝐶 = sin−1 𝑣𝑣1

𝑣𝑣2

◦ Não há transmissão da onda para o outro meio

◦ No caso da sísmica de refração◦ Parte da onda não atinge a interface no ângulo crítico◦ Parte da onda que atinge a interface no ângulo crítico

◦ Refrata de volta para a superfície


Gira 90°

Frentes de Onda – Princípio de Huygens-Fresnel• Enunciado

◦ Dada uma determinada onda em um momento t

◦ Cada ponto da frente de onda comporta-se como nova fonte

• Em um meio homogêneo

◦ Mesmas propriedades (petro)físicas

◦ Frente de onda se desloca mantendo sua forma

◦ Havendo contraste

◦ Frente de onda se altera◦ Reflexão◦ Refração/Transmissão


Relações entre os Ângulos e Velocidades - Lei de Snell


• Com a alteração de propriedade física do meio

◦ Impedância acústica◦ Densidade◦ Velocidade de propagação da onda no meio

• Há alteração do caminho da onda

◦ Ângulo de propagação◦ Lei de Snell

sin 𝜃𝜃1sin𝜃𝜃2

=𝑣𝑣1𝑣𝑣2

• Importância

◦ A onda penetra no solo antes de atingir o refletor◦ Cada camada de propriedade diferente penetrada

◦ Altera o comportamento da onda

Reações das ondas em interfaces• O que é um refletor

◦ Superfície entre duas camadas com impedâncias acústicas diferentes

• Coeficiente de reflexão (R)

◦ Razão da amplitude do raio refletido (A1) e do incidente (A0)

𝑅𝑅 = 𝐴𝐴1𝐴𝐴0

• Para um raio de incidência normal

◦ Coeficiente de reflexão é dado através da impedância acústica (Z)

𝑅𝑅 = 𝑍𝑍2−𝑍𝑍1𝑍𝑍2+𝑍𝑍1

= 𝜌𝜌2𝑣𝑣2−𝜌𝜌1𝑣𝑣1𝜌𝜌2𝑣𝑣2+𝜌𝜌1𝑣𝑣1


Sismograma


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• Cada geofone receberá uma parte da frente de onda

• Sinal registrado pelo geofone◦ Traço Sísmico

• Gráfico de um ou mais traços sísmicos ◦ Sismograma

◦ Resposta obtida por uma série de geofones depois de um tiro

Sismograma

• As ondas no sismograma


Sismograma

• As ondas no sismograma

◦ Onda direta

◦ Onda refratada

◦ Onda refletida

◦ Ondas superficiais

◦ Onda aérea


Sísmica de Reflexão

• Pulso de energia (onda elástica)

◦ Refletida em uma interface em profundidade

◦ Refletor

◦ Registrado em superfície pelos geofones

◦ Tempo de percurso do pulso

◦ Medido e utilizado para estimar a profundidade da interface


Sísmica de Reflexão•Geometria básica

◦ Refletor horizontal simples◦ Profundidade Z◦ Abaixo de uma camada homogênea

◦ Velocidade V

◦ Tempo de percurso (t) do raio refletido◦ Ponto de origem até o detector◦ posicionado a uma distancia x (offset)

𝑡𝑡 =𝑥𝑥2 + 4𝑧𝑧2

𝑉𝑉

◦ Gráfico◦ Tempo de reflexão vs. Distância de offsets (x1, x2,...,xN)

◦ Hipérbole◦ Eixo de simetria ≡ Eixo do tempo

𝑡𝑡0 =2𝑧𝑧𝑉𝑉


Sísmica de Reflexão• Tempo de Percurso

◦ Equação do tempo de percurso pode serreescrita

𝑡𝑡 =𝑥𝑥2 + 4𝑧𝑧2

𝑉𝑉↔ 𝑡𝑡2 =

4𝑧𝑧2

𝑉𝑉2+𝑥𝑥2

𝑉𝑉2

◦ Substituindo

4𝑧𝑧2

𝑉𝑉2=

2𝑧𝑧𝑉𝑉

2

↔ 𝑡𝑡0 =2𝑧𝑧𝑉𝑉

↔4𝑧𝑧2

𝑉𝑉2= 𝑡𝑡02

◦ Plotando t2 em um gráfico em função de x2

◦ Obtém-se uma linha reta com inclinação de 1/V2

𝑡𝑡2 = 𝑡𝑡02 +𝑥𝑥2

𝑉𝑉2

GSA0308 - GEOFÍSICA APLICADA – SÍSMICA DE REFLEXÃO

4𝑧𝑧2

𝑉𝑉2

1𝑉𝑉2

𝑥𝑥2

𝑡𝑡2

28

Sísmica de Reflexão• Tempo de Percurso

◦ Na prática

◦ Valor de “x” limitado◦ Quantidade de offsets

◦ Offset = distância entre fonte e geofone

◦ Ajuste da inclinação da reta apresenta muita incerteza



• Moveout

◦ Método mais preciso para determinar a velocidade

◦ Diferença entre tempos de reflexão em uma superfície plana

◦ Devido à variação do offset

𝑡𝑡 =2𝑧𝑧𝑉𝑉

1 +𝑥𝑥

2𝑧𝑧

2= 𝑡𝑡0 1 +

𝑥𝑥𝑡𝑡0𝑉𝑉

2


Sísmica de Reflexão•Usando a expansão binominal padrão para t

𝑡𝑡 = 𝑡𝑡0 1 + 12


2− 1

8𝑥𝑥𝑡𝑡0𝑉𝑉

4+ ⋯

•Para razões baixas de offset/profundidade (x/z<<1)

◦ Essa equação pode ser truncada após o 1° termo

𝑡𝑡 ≈ 𝑡𝑡0 1 +12


2

≈ 𝑡𝑡0 +𝑥𝑥2

2𝑉𝑉𝑉𝑡𝑡0


Sísmica de Reflexão• Normal moveout (NMO)

◦ Diferença no tempo de percurso (ΔT) de uma onda refletida por um refletor plano

◦ Registrada nos offsets 0 e x

∆𝑡𝑡 = 𝑡𝑡𝑥𝑥 − 𝑡𝑡0 ≈𝑥𝑥2

2𝑉𝑉𝑉𝑡𝑡0

◦ Rearranjando para resolver V

𝑉𝑉 ≈ 𝑥𝑥2𝑡𝑡0∆𝑡𝑡

◦ No entanto...

◦ Só funciona para a 1ª camada



• Múltiplas camadas

◦ No sismograma

◦ Múltiplas hipérboles aparecem

◦ A onda refletida no refletor mais raso◦ Primeira a chegar em t1,0

◦ Próximas serão t2,0 , t3,0 , t4,0 , ... , tn,0

◦ Cada tempo-duplo de ondas refletidas verticalmente e NMO’s◦ Podem ser observadas

◦ Possível calcular o tempo simples da onda (τn)◦ Tempo só de descida


Ruído Sísmico

Onda Direta

Onda Refratada

Onda RefletidaHorizonte 1



0 20 40m


• Múltiplas camadas

◦ As fórmulas anteriores ainda funcionam

◦ Manter em mente

◦ Os pontos no eixo do tempo em que cada reflexão intercepta

◦ Levar em consideração as refrações em cada camada

◦ Reflexão do raio da i-ésima interface

◦ Sofre uma refração mais alta produzindo um complexo percurso


Ruído Sísmico

Onda Direta

Onda Refratada




0 20 40m

34

Sísmica de Reflexão• Múltiplas camadas

◦ As fórmulas anteriores ainda funcionam

◦ Para usá-las

◦ Atribuiremos pesos aos tempos de propagação das ondas◦ Camadas acima do refletor

◦ Root-Mean-Square Velocity – VRMS

𝑉𝑉𝑅𝑅𝑅𝑅𝑆𝑆,𝑛𝑛 =∑𝑖𝑖=1𝑛𝑛 𝑣𝑣𝑖𝑖2𝜏𝜏𝑖𝑖∑𝑖𝑖=1𝑛𝑛 𝜏𝜏𝑖𝑖

◦ Em que◦ vi ≡ velocidade de cada camada◦ τi ≡ tempo simples para reflexão na i-ésima camada

◦ Atenção às variáveis!!!


2a CamadaOffset = 0

Sísmica de Reflexão• Múltiplas camadas – Caso de 2 camadas

◦ 1a camada◦ Determinar a velocidade NMO (vNMO) da camada

𝑣𝑣1 ≈𝑥𝑥

2𝑡𝑡1,0∆𝑡𝑡

◦ 2a camada◦ Determinar a velocidades vi da camada a partir da equação da vNMO

𝑣𝑣2 ≈𝑥𝑥

2𝑡𝑡2,0∆𝑡𝑡

◦ Resolver a velocidade específica da 2ª camada

𝑣𝑣𝑅𝑅𝑅𝑅𝑆𝑆,2 =∑𝑖𝑖=1𝑛𝑛 𝑣𝑣𝑖𝑖2𝜏𝜏𝑖𝑖∑𝑖𝑖=1𝑛𝑛 𝜏𝜏𝑖𝑖

=𝑣𝑣12𝜏𝜏1 + 𝑣𝑣22𝜏𝜏2𝜏𝜏1 + 𝜏𝜏2

◦ Usando os valores de t2,0

◦ Onde as reflexões cortam o eixo do tempo no sismograma

◦ Determinar as espessuras das camadas

𝑡𝑡2,0 − 𝑡𝑡1,0 =2ℎ2𝑣𝑣𝑅𝑅𝑅𝑅𝑆𝑆,2



◦ Caso de n camadas◦ Expandir o caso de 2 camadas para n camadas

◦ Velocidade de uma camada específica◦ Necessário conhecer as características dos refletores

◦ Acima e abaixo da camada

◦ Fórmula de Dix

𝑣𝑣𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 =𝑣𝑣𝑅𝑅𝑅𝑅𝑆𝑆,𝐵𝐵2 𝑡𝑡𝐵𝐵 − 𝑣𝑣𝑅𝑅𝑅𝑅𝑆𝑆,𝑇𝑇

2 𝑡𝑡𝑇𝑇𝑡𝑡𝐵𝐵 + 𝑡𝑡𝑇𝑇

◦ Na qual◦ vRMS,B ≡ Velocidade RMS da camada abaixo◦ vRMS,T ≡ Velocidade RMS da camada acima◦ tB ≡ Tempo-duplo para a camada abaixo◦ tT ≡ Tempo-duplo para a da camada abaixo



◦ Caso de n camadas

◦ Expandir o caso de 2 camadas para n camadas

◦ Espessura de uma camada específica

◦ Usar

◦ Pontos de intersecção das reflexões no eixo t

◦ Velocidades calculadas para cada camada

𝑡𝑡𝑛𝑛,0 − 𝑡𝑡𝑛𝑛−1,0 =2ℎ𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐

𝑣𝑣𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐

◦ Rearranjando para resolver hcamada …

ℎ𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 = 𝑣𝑣𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑡𝑡𝑛𝑛,0 − 𝑡𝑡𝑛𝑛−1,0

2



• Refletores inclinados

◦ Quando refletores estão inclinados

◦ Posição e inclinação mostrado no sinal sísmico ficam deslocados

◦ Sinal obtido pelo geofone

◦ Assumido como uma reflexão vertical

◦ Problema para sistemas monocanais

◦ Resolvido por sistemas multicanais




◦ Adiciona-se à equação de reflexão em camadas o ângulo θ de mergulho

𝑡𝑡 =𝑥𝑥2 + 4𝑧𝑧2 + 4𝑥𝑥𝑧𝑧. sin𝜃𝜃

𝑣𝑣

◦ Que pode ser expandida em um binômio e truncada em

𝑡𝑡 ≈𝑥𝑥2 + 4𝑥𝑥𝑧𝑧. sin𝜃𝜃

2𝑣𝑣2𝑡𝑡0


A BP

40

θ



◦ Utilizando a técnica NMO

◦ Coordenadas para os valores mínimos

◦ Em tempo-duplo de x e t

𝑥𝑥𝑐𝑐 = 2ℎ. sin𝜃𝜃

𝑡𝑡𝑐𝑐 =2ℎ. sin𝜃𝜃

𝑣𝑣


Arranjos• CMP (common mid point)

◦ Registra reflexões originadas num ponto central◦ Obtidas através de diferentes offsets

◦ Para um plano inclinado◦ É amostrada uma faixa do refletor

• CDP (common depth point)◦ Registra reflexões de um mesmo ponto em profundidade

◦ Obtidas através de diferentes offsets


Arranjos• Número de amostragens do mesmo ponto

◦ Sobre o refletor

◦ Cobertura ou multiplicidade (fold of coverage)

cobertura =N2n

. 100

◦ Em que

◦ N ≡ Número de geofones◦ n ≡ Deslocamento da fonte


Levantamento


• Procedimento

◦ Levantamento regional em 2D (perfis)◦ Determinação de áreas de interesse

◦ Levantamentos detalhados em 2D ou 3D

◦ Em casos de monitoramento◦ Levantamentos 3D sequenciais (time-lapse ou 4D)

• Considerações

◦ Levantamentos 2D transversais às direções das estruturas-alvo

◦ Minimizar o número de dados adquiridos

◦ Obter multiplicidade suficiente para determinar o alvo em profundidade

◦ Obter uma cobertura uniforme do alvo

◦ Minimizar aquisições em áreas limítrofes do alvo e em obstáculos

◦ Adquirir resolução e precisão adequadas

◦ Reduzir a interferência sobre o meio levantado

Processamento


• O traço sísmico sofre sobreposição de vários tipos de ruído

◦ Múltiplas reflexões

◦ Onda direta e refratada

◦ Ondas superficiais (ground roll)

◦ Ondas aéreas

◦ Ruídos não necessariamente associados a fonte sísmica

• Necessário fazer o processamento dos dados

45

Reverberações ou Múltiplas Reflexões• No caminho de volta à superfície

◦ Raios refletidos podem refletir novamente na interface acima

◦ Em seguida ser refletida novamente para a superfície

• Um refletor acaba produzindo diversas reflexões

◦ Múltiplas

• O geofone vai simplesmente receber as chegadas

◦ Não discerne o que é reflexão e o que é múltipla

• Características

◦ Tendem a perder amplitude a cada reflexão

◦ Apresentam a mesma geometria da reflexão

◦ Apresentam alternância de polaridade a cada múltipla

◦ Podem ser removidas na etapa de processamento dos dados


Reverberações ou Múltiplas Reflexões


• 2 tipos de múltiplas com amplitude comparável

◦ Camada Fantasma

◦ Reflexão na base da camada intemperizada ou na superfície do solo

◦ Reflexão com pouco tempo a mais da primária

◦ Reverberação nas camadas de água

◦ Fonte marinha

◦ Reflexões repetidas no assoalho oceânico e na superfície do mar

47

Reflexão

Múltiplas

Processamento


• Sequência Básica

◦ 1) Inicialização dos dados◦ Atribuição de parâmetros de levantamento

◦ 2) Correção estática (time-shift)◦ Correção de terreno

◦ 3) Deconvolução◦ Remoção de reverberações

◦ 4) Filtragem◦ Frequência, velocidade e coerência

◦ 5) Supressão de eventos◦ Não relacionados a refletores

◦ 6) Análise de velocidade◦ Conversão de hipérboles em “linhas”◦ Correção de efeitos de offset

◦ 7) Empilhamento◦ Soma de sinais de um mesmo CDP

◦ 8) Migração◦ Correção de tempo e posicionamento para

refletores irregulares

48

Processamento• Inicialização dos dados

◦ Tipo de arquivo

◦ SEG-Y

◦ Tipo de arquivo com dados sísmicos padrão

◦ Informações sobre a aquisição

◦ Offset

◦ Número dos tiros em relação aos dados

◦ Modelo de terreno

◦ Multiplicidade/Cobertura


Processamento


• Em levantamentos terrestres◦ Geofones podem se encontrar a elevações diferentes◦ Camadas mais superficiais intemperizadas

◦ Podem gerar artefatos◦ Baixa velocidade

◦ Um maior tempo de propagação de onda ◦ Pode ser interpretado erroneamente

◦ Camadas mais espessas

• 1) Correção estática◦ Correção Estática de Terreno

◦ Corrige a altitude da superfície da fonte e do geofone◦ Em relação a uma altura de referência (datum)

◦ Correção estática de intemperismo◦ Corrige a heterogeneidade da camada superficial

50

Processamento


• 3) Deconvolução

◦ Comprime a wavelet básica do sismograma

◦ Alongam o pulso sísmico, atenuando◦ Reverberações ◦ Múltiplas de curto período

◦ Aumenta a resolução temporal

◦ Gera uma representação mais clara dos refletores

◦ Pode ser aplicada em diversos estágios do processamento sísmico

51

Sem deconvolução

Com deconvolução

Processamento


• 4) Filtragem dos dados sísmicos

◦ Em qualquer tipo de dado◦ Objetivo da filtragem

◦ Minimizar o que não interessa (ruído) ◦ Maximizar o que interessa (sinal)

◦ Principais tipos de filtragem ◦ Aplicados aos dados sísmicos

◦ Filt. no domínio da frequência ◦ Filtragem inversa

◦ Deconvolução◦ Filtragem de velocidades

• 5) Supressão de eventos ◦ Ruídos com frequência diferente das chegadas podem ser suprimidos

Orig

inal

Low

Pas

s

High

Pas

s

Band

Pas

s

Band

Sto

p52

Resolução vs. Alcance

• Na prática◦ Antes de qualquer levantamento geofísico

◦ Avaliar a resolução do método/tipo de aquisição

• 2 sinais de mesma energia◦ Alta frequência = Menor comprimento de onda

◦ Maior resolução◦ Perda de energia mais rápida

◦ Menor profundidade de investigação

◦ Baixa frequência = Maior Comprimento de onda◦ Menor resolução◦ Perda de energia mais lenta

◦ Maior profundidade de investigação


AltaFrequência

BaixaFrequência

53


• No caso da sísmica◦ Resolução

◦ Dada pela possibilidade de discernir dois refletores finos

•Efeitos de atenuação◦ As frequências de ondas refletidas

◦ Tendem a serem menores

◦ Atenuação do sinal em profundidade◦ A resolução, consequentemente, também cai

• Resolução típica da sísmica◦ Controlada pelas bandas do sinal

◦ f = 30 – 140 Hz


AltaFrequência

BaixaFrequência


• Resolução vertical (δz)

◦ 𝛿𝛿𝑧𝑧 ≈𝜆𝜆4

◦ Em que◦ λ ≡ Comprimento de Onda Dominante

◦ 𝜆𝜆 ≈ 𝑣𝑣𝑓𝑓

◦ Em que◦ v ≡ Velocidade do meio◦ f ≡ Frequência do sinal

◦ Dessa forma ◦ δz varia de 5 a 10 m em levantamentos sísmicos

• Resolução Horizontal (δx)

◦ Diminui também com a profundidade

◦ Dada por

◦ 𝛿𝛿𝑥𝑥 ≈𝑧𝑧𝜆𝜆2

◦ Em que◦ z ≡ Profundidade do refletor

◦ Pode ser melhorada com técnicas de processamento

◦ Migração


Interferência

• Equação do coeficiente de reflexão◦ Pode produzir valores negativos

◦ Camadas de maior impedância acústica◦ Superpostas

◦ Camadas de menores impedâncias

•Resultado◦ Pulso sísmico fora de fase◦ Superposição de sinais

•Dependendo da geometria do refletor◦ Interferências construtivas ou destrutivas

•O valor mínimo ideal de resolução ser δz ≈ λ/4◦ Minimização de efeitos de interferência


• 6) Análise de velocidade

◦ Remove o efeito de “normal moveout”

◦ Numericamente igual a correção NMO

𝑡𝑡2 = 𝑡𝑡02 + 𝑥𝑥2

𝑣𝑣𝑆𝑆𝑆𝑆2

◦ Em que◦ VST ≡ Velocidade de empilhamento

◦ Velocidade que gera a maior amplitude do evento refletivo em uma pilha de traços

◦ Correção em função do offset, da velocidade e da profundidade do refletor◦ Deve ser calculada separadamente para cada aumento do tempo do sinal sísmico

◦ Na prática◦ É calculada para uma estreita janela de tempo e para um determinado intervalo de velocidades

◦ Gera um espectro de velocidade



Processamento• 7) Empilhamento (Stacking)

◦ Não raramente reflexões são fracas◦ Contraste gradual entre camadas◦ Altas profundidades◦ Alto número de refletores

◦ Ruídos◦ Com refletores fracos

◦ Ruídos atrapalham mais

◦ Saída: Empilhamento◦ Somar os sinais referentes a um mesmo ponto

◦ Cobrir o CDP várias vezes◦ Repetir o tiro várias vezes

◦ Aumento da razão Sinal-Ruído


Processamento

• Empilhamento (Stacking) e Análise de Velocidades

◦ Na prática

◦ São realizadas concomitantemente

◦ Registros de uma linha de tiro são adquiridos

◦ A priori, os registros têm de ser corrigidos para o NMO◦ Transformando as hipérboles em linhas

◦ Como o NMO é complexo de ser calculado para chegadas fracas◦ A análise de velocidades e o empilhamento são feitos juntos

◦ O resultado deste processamento já é uma seção sísmica preliminar


Processamento• Empilhamento (Stacking) e Análise de Velocidades

◦ Na prática da análise de velocidades

◦ As velocidades das camadas são inicialmente “chutadas”◦ Baseadas na geologia da região investigada

◦ Se o chute for ruim◦ Registros empilhados terão amplitudes baixas e chegadas inconclusivas

◦ Se o chute for bom◦ As chegadas serão claras e amplitudes mais altas que as vistas nas hipérboles originais


Processamento• Empilhamento (Stacking) e Análise de Velocidades

◦ Na prática da análise de velocidades

◦ Painel NMO

◦ As velocidades poderão ser avaliadas

◦ Incorretas gerarão curvas nos refletores

◦ Corretas gerarão refletores claros e lineares

◦ O resultado deste processamento já é uma seção sísmica preliminar


Processamento


• 8) Migração ◦ Em uma seção sísmica

◦ Cada evento de reflexão ◦ Registrado diretamente abaixo de cada CMP

◦ Entretanto...◦ O ponto de reflexão estará localizado abaixo do CMP

◦ APENAS se o refletor for horizontal◦ Se houver uma inclinação

◦ Ponto de reflexão aparecerá deslocado na seção

◦ A migração reconstrói a seção sísmica ◦ Reposicionando os eventos de reflexão

◦ Abaixo da sua localização superficial ◦ No tempo de reflexão corretos

62

Processamento


Bow-tie effect

Processamento


Representação de dados sísmicos

• Dados sísmicos são usualmente plotados em função do tempo-duplo

◦ Velocidades variam com a profundidade◦ Fica mais difícil converter o tempo em profundidade

• São tipicamente plotados nos formatos◦ Traços simples (Wiggle Traces)

◦ Muito raramente usados

◦ Área variável (Variable Area)◦ Picos sombreados / Vales claros

◦ Densidade variável (Variable Density)◦ Escala de cor variando de acordo com a amplitude


Variable Density

Wiggle Traces Variable Area

Representação de dados sísmicos• Variable Density


Representação de dados sísmicos• Variable Density

◦ Também utilizada em blocos de aquisições

◦ 3D e 4D


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Sísmica & Sismologia