CImaGeo - Central de Imageamento Geofísico

Softwares Próprios

Através de pesquisas no ambiente de trabalho, consultorias, contatos com Universidades e Centros de Pesquisas e melhoramentos de códigos abertos, disponibilizados nas comunidades geofísicas na internet, a CImaGeo desenvolve aplicativos próprios para processamento de dados sísmicos com o objetivo de melhorar o imageamento e atenuar ruídos, dando maior precisão ao produto disponibilizado aos seus clientes.

A CImaGeo já finalizou e tem disponívies os seguintes softwares para processamento ou cálculo de parâmetros de processamento:

Os softwares 1, 2 e 3 são utilizados em conjunto para o cálculo das Correções Estáticas para dados sísmicos terrestres.

A determinação dos tempos das primeiras chegadas dos sinais em cada traço dos sismogramas de reflexão (“picking” das Primeiras Quebras) é realizada através de algoritmos semiautomáticos de busca desses tempos nos traços sísmicos.

O dado sísmico é limitado no tempo e no espaço a uma janela que contenha os sinais das primeiras chegadas nos geofones, podendo ou não ser aplicada uma correção de “Linear Move Out” (LMO) com velocidade representativa da camada abaixo da Zona de Intemperismo, e a partir de uma escolha manual do evento desejado em um dos traços do domínio (família) escolhido (PT comum, Estação comum, Offset comum ...), feito pelo geofísico, o programa realiza a busca automática, utilizando um ou mais algoritmos, em todos os outros traços e, através de uma inspeção visual rápida, o geofísico valida ou não aquela determinação automática:

i) Sendo validada, a próxima família é disponibilizada na tela, já com o “picking” realizado com base no resultado anterior;

ii) Caso o Geofísico considere que a determinação automática não foi satisfatória ele realiza a correção manualmente e repete o processo para aquela família até que o “picking” seja considerado de boa qualidade.

Quando a qualidade das primeiras quebras é boa, o “picking” dos tempos de chegada desses eventos pode ser realizado de maneira rápida e com boa precisão, porém, quando a qualidade é ruim, o esforço para a determinação desses tempos de chegada é muito grande, requerendo boa prática e muito esforço por parte do processador.

“PICKING” DAS PRIMEIRAS QUEBRAS

De posse dos tempos de chegada das primeiras quebras, obtidos na etapa anterior, esses tempos são plotados em uma curva Tempo X Distância e são interpretados utilizando-se as equações da refração, podendo ser interpretadas tantas camadas quanto forem indicadas pela curva Tempo X Distância.

Dessa interpretação, as diversas camadas que compõem a Zona de Baixa Velocidade (ZBV), também conhecida como Zona ou Camada de Intemperismo ou “Weathering Layer”, são calculadas, obtendo-se assim as velocidades e espessuras das diversas camadas e a velocidade da camada não intemperizada, imediatamente abaixo da ZBV.

Esse modelo de ZBV será utilizado como modelo inicial que, juntamente com os tempos das primeiras quebras, a topografia da linha, a geometria de aquisição e o Datum final, serão utilizados para a inversão completa através do Princípio da Tomografia de Refração Sísmica, para o cálculo das correções estáticas, que deverão ser aplicadas aos dados para correção da topografia e da ZBV, simulando um levantamento numa superfície plana-horizontal ao nível do Datum.

CÁLCULO DO MODELO INICIAL DA ZONA DE BAIXA VELOCIDADE

A teoria da Tomografia de Refração Sísmica foi desenvolvida como tema da tese de doutorado pelo geofísico Wander Nogueira de Amorim em 1985 na Universidade Federal da Bahia (UFBA), sob a orientação do Prof. Dr. Peter Hubral.

Os tempos das primeiras quebras dos sismogramas de reflexão, determinados na primeira etapa (software 1), juntamente com o modelo inicial calculado na segunda etapa (software 2), a topografia e a geometria do levantamento e o Datum Final, são organizados matematicamente para formar um sistema de equações do tempo de trânsito de uma refração na base da ZBV.

Assumindo o modelo inicial como verdadeiro, faz-se o modelamento direto das primeiras chegadas nesse modelo e compara o resultado de cada tempo sintético, (ti,j), com o respectivo tempo de “picking” real, (ti,j). Utiliza-se esse erro para modificação do modelo inicial, repetindo o processo de inversão até que o erro final seja considerado aceitável no sentido dos Mínimos Quadrados:

Error = ǀ ti,j – ti,j ǀ = min

Com o modelo assim construído, contendo espessura e velocidade da ZBV, velocidade da camada não intemperizada abaixo da ZBV e o Datum Final, calcula-se as correções estáticas finais para aplicação aos dados. Uma vez que a inversão é feita com o conjunto completo de tempos das primeiras quebras o modelo final consegue resolver os problemas de estáticas de curto e longo períodos, representando uma solução de alta precisão e alta resolução.

A figura abaixo mostra o resultado completo da inversão por Tomográfia de Refração Sísmica, com velocidades e espessuras da ZBV, velocidade da sub-ZBV correções estáticas para tiros e geofones e redundância para os pontos invertidos

INVERSÃO POR TOMOGRAFIA DE REFRAÇÃO SÍSMICA

As figuras abaixo mostram os resultados obtidos com o processamento de uma linha sísmica com correções estáticas de baixa precisão (levantamentos de refração rasa) e a mesma linha processada com correções estáticas calculadas por inversão tomográfica.

O espectro de frequências do sinal sísmico tem banda limitada, tanto nas baixas como nas altas frequências.

Nos levantamentos sísmicos convencionais os sensores (geofones ou hidrofones) não conseguem responder adequadamente para frequências baixas (6 a 8 Hz). Dessa maneira, esses elementos devem ser preparados para lidar com esses sinais, pois nessas frequências haveria uma significativa distorção de fase e as amplitudes seriam muito elevadas e necessitam ser fortemente atenuadas. Para se ter um registro aceitável para frequências abaixo destes valores seriam necessários geofones de tamanho semelhante àqueles utilizados na sismologia (terremotos), impraticáveis para os levantamento sísmicos de exploração.

As baixas frequências são fortemente afetadas pelos ruídos superficiais, muito ricos nesta faixa de frequências. Assim, o sinal deve ser, e é, registrado no campo numa banda espectral não contaminada por esses efeitos.

Através da análise do traço sísmico no domínio do traço complexo é possível realizar a extrapolação das frequências para fora da banda de frequências útil do dado original. Através dessa análise é possível obter informações a respeito das frequências que se quer realçar e introduzi-las no dado sísmico. As frequências calculadas, e inseridas em cada traço, são componentes harmônicas daquelas que já existiam naquele traço. Para a extrapolação das Baixas Frequências as relações de amplitudes preexistentes não se alteram e há um pequeno deslocamento da fase do sinal.

Essa extrapolação pode ser utilizada para melhor interpretação da geometria das rochas, utilizando tanto as baixas quanto as altas frequências recuperadas dos dados originais.

O espectro de frequências do sinal sísmico tem banda limitada, tanto nas baixas como nas altas frequências.

Nas altas frequências a limitação para registro de sinais está associada ao fato de que as rochas sedimentares têm pouca elasticidade e a propagação de ondas sísmicas provoca atrito entre grãos e cristais adjacentes e, rapidamente, a energia sísmica se transforma em calor (efeito de absorção). Este efeito é tanto maior quanto mais altas são as frequências de vibração. Não fossem estas limitações, poderíamos registrar reflexões em alta resolução, reproduzindo as mesmas informações obtidas em um perfil sônico.

Através da análise do traço sísmico no domínio do traço complexo é possível realizar a extrapolação das frequências para fora da banda de frequências útil do dado original. Através dessa análise é possível obter informações a respeito das frequências que se quer realçar e introduzi-las no dado sísmico. As frequências calculadas, e inseridas em cada traço, são componentes harmônicas daquelas que já existiam naquele traço. Para a extrapolação das Altas Frequências as relações de amplitudes preexistentes não se alteram, também não há nenhuma distorção na fase do sinal e as posições dos refletores são preservadas em sua plenitude. Este atributo é confiável, só tem vantagens e não altera as propriedades sísmicas dos refletores da seção sísmica.

Ao introduzir frequências que enriqueçam as reflexões registradas, cria-se um atributo que realça pacotes sismoestratigráficos e auxilia sua correlação ao longo da seção sísmica. Os pacotes, ou sequencias, assim definidos, reúnem conjuntos de reflexões que têm peculiaridades em comum, da impedância acústica do pacote geológico.

Essa extrapolação pode ser utilizada para auxiliar na interpretação dos sistemas deposicionais e geometria das rochas e para melhor identificação de camadas com pequenas espessuras.

Os programas de migração pré-empilhamento de dados sísmicos de reflexão 2D ou 3D são, em geral, escritos para aplicação aos dados sísmicos no Datum Plano Final, porém as velocidades de empilhamento são calculadas com os dados no Datum Flutuante e para a realização da migração é necessário um ajuste nessas velocidades, que muitas vezes ficam muito diferentes das velocidades de empilhamento, a depender da distância entre o Datum Flutuante e o Datum Plano Final, isto é, quanto maior for esta distância, maior a diferença entre as velocidades e mais difícil o ajuste das curvas das reflexões por curvas hiperbólicas, as quais são assumidas na migração dos dados, afetando a qualidade das seções migradas finais.

Dessa maneira. Torna-se necessário programas que sejam capazes de realizar a migração pré-empilhamento no Datum Flutuante e que também tenham a opção de migrar no Datum Plano Final, para os casos de pequena separação entre os dois datums.

A CImaGeo escreveu o seu próprio programa de migração a partir de artigos publicados na literatura geofísica e utilização de parte de códigos fontes disponíveis em bibliotecas abertas à comunidade geofísica mundial. Ele leva em consideração todas as correções de amplitude necessárias à realização de migrações em tempo.

Os testes realizados com dados sintéticos e reais, tanto para linhas retas quanto para geometria “crooked”, mostram que os resultados são de alta qualidade e a confiabilidade com relação à fase e amplitudes é bastante elevada.

A etapa de análise de velocidades, para estaqueamento ou migração, é um dos pontos críticos do processamento sísmico de reflexão, e a sua eficácia e precisão serão responsáveis pela qualidade do estaqueamento dos dados.

Geralmente os pacotes de processamento oferecem programas de análise de velocidades em que os pontos para análise (CDP’s) são escolhidos a priori pelo geofísico e os painéis de velocidades são calculados apenas nas vizinhanças daqueles pontos. Dessa maneira, há uma restrição quanto ao adensamento das analises nas regiões onde a geologia é mais complexa e a distância entre pontos analisados deveria ser menor.

A CImaGeo escreveu um programa de análise de velocidades que utiliza a filosofia CVS (“Constant Velocity Stack”), na qual a seção sísmica completa é empilhada diversas vezes, cada uma delas com uma velocidade constante, com incremento de velocidade definido pelo geofísico e, a partir desses painéis, é possível realizar a análise de velocidades em qualquer ponto (CDP) da seção sísmica, contando com o auxílio do “supergather” e da função “Semblance” naquele ponto.

Dessa maneira, torna-se possível a realização de análise de velocidades em qualquer ponto da seção sísmica, com adensamentos dos pontos nas áreas em que a geologia é mais complexa, seja por motivos estruturais ou por variações laterais de velocidades.

Durante o processo de aplicação da correção de NMO (“Normal Move Out”) os sinais sofrem estiramentos, inerentes ao processo, que devem ser evitados no processo de empilhamento, para que a qualidade do empilhamento não seja prejudicada por essa distorção na “wavelet” registrada.

Em geral, a eliminação desses dados estirados é realizada através de processos automáticos, onde o geofísico informa qual a percentagem máxima de estiramento na “wavelet” será admitida e qualquer dado com distorção maior será eliminado no processo chamado de mute ou silenciamento. Outra maneira é através de uma análise visual dos CDP’s corrigidos de NMO, onde o geofísico define até que faixa de offsets os dados serão aproveitados e faz a eliminação do restante.

Outra maneira, comum nos pacotes de processamento, são os empilhamentos parciais com offsets crescentes, de pequenos trechos em torno dos pontos de análise escolhidos (CDP’s). Dessa maneira, como os pontos são escolhidos, existe uma dificuldade de adensamento em áreas de geologia mais complexa.

A CImaGeo escreveu um programa de análise de mute em que a seção sísmica completa é empilhada com a última análise de velocidades num processo de empilhamentos parciais, onde a primeira seção é empilhada com os offsets curtos e vão sendo acrescidos offsets para as seções seguintes em faixas predefinidas pelo geofísico. Dessa maneira, durante o processo de interpretação o geofísico pode adensar os pontos nas áreas onde a geologia se torna mais complexa estruturalmente ou por variações laterais mais abruptas.

Este processo pode ser repetido iterativamente com as análises anteriores para refinamento do resultado.

Após a definição da geometria do dado sísmico com a utilização dos arquivos de campo e Relatório do Observador, faz-se um plote da linha na imagem de satélite da NASA WorldWind, extrai a elevação advinda dessa imagem e compara visualmente com a topografia de campo da linha em processamento.

Embora a precisão da topografia advinda da imagem do satélite não seja adequada para sua utilização como elevação da linha, ela é utilizada para verificação do posicionamento da mesma. Isto porque em muitos casos de linhas antigas há conflito de informações e até mesmo falta de informações da topografia, e, nesse caso, a elevação de satélite deverá ser utilizada para o processamento daquela linha, ou a linha não será processada e será perdida.

Outras vezes é possível verificar a falta de dados em alguns trechos da linha sísmica pela simples visualização do desenho da linha na imagem de satélite e o geofísico deve investigar o que pode ter ocorrido e consertar o erro.

Para o melhor aproveitamento de toda estrutura computacional do software SeisSpace (ProMax / JavaSeis) e evitar importação e exportação de dados para a estrutura do mesmo, sempre que possível os aplicativos desenvolvidos na CImaGeo são incorporados à estrutura computacional do SeisSpace (ProMax / JavaSeis), tendo como consequência o melhor aproveitamento da performance computacional e economia de tempo no processamento dos dados sísmicos.

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