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Atenuação de multiplas associadas a derrames de diabásio na Bacia do Solimões utilizando a Transformada Radon Parabólica e a Deconvolução Preditiva Multicanal

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Academic year: 2021

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DISSERTAC

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AO DE MESTRADO

ATENUAC

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AO DE M ´

ULTIPLAS

ASSOCIADAS A DERRAMES

DE DIAB ´

ASIO NA BACIA DO

SOLIM ˜

OES UTILIZANDO A

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PARAB ´

OLICA E A

DECONVOLUC

¸ ˜

AO PREDITIVA

MULTICANAL

MISAEL POSSIDONIO DE SOUZA

SALVADOR – BAHIA

MARC

¸ O – 2018

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(4)

a Deconvolu¸

ao Preditiva Multicanal

por

Misael Possidonio de Souza

Geof´ısico (Universidade Federal da Bahia, 2011)

DISSERTAC¸ ˜AO DE MESTRADO

Submetida em satisfa¸c˜ao parcial dos requisitos ao grau de MESTRE EM CI ˆENCIAS

EM GEOF´ISICA

ao

Conselho Acadˆemico de Ensino da

Universidade Federal da Bahia

Comiss˜ao Examinadora

Dr. Milton Jos´e Porsani

Dr. Reynam da Cruz Pestana

Dr. Sergio Adriano Moura de Oliveira

(5)

A presente pesquisa foi desenvolvida no Centro de Pesquisa em Geof´ısica e Geologia da UFBA, com recursos pr´oprios e da CAPES

(6)

Apesar da situa¸c˜ao atual da explora¸c˜ao de petr´oleo, a pesquisa em bacias de nova fronteira, como por exemplo a Bacia do Solim˜oes, ser´a ainda tema de muitas discuss˜oes no futuro, dado o sucesso da explora¸c˜ao nas d´ecadas 1970 com a descoberta de campos de g´as. A geo-logia desta bacia ´e caracterizada por significantes volumes de magma, as soleiras de diab´asio, que podem ser vistas em toda se¸c˜ao empilhada como refletores com forte amplitude e baixa frequˆencia. As soleiras de diab´asio agem como uma barreira para a energia s´ısmica, redu-zindo a qualidade do imageamento. As camadas de diab´asio criam m´ultiplas de superf´ıcie e internas, como tamb´em muitas reverbera¸c˜oes, como consequˆencia da propaga¸c˜ao das ondas, dificultando o processamento de dados. Neste trabalho, para melhorar a qualidade das se¸c˜oes empilhadas, propomos, dentro do fluxograma de processamento, a atenua¸c˜ao de m´ultiplas atrav´es da Deconvolu¸c˜ao Preditiva Multicanal e da Transformada Radon Parab´olica, ambas j´a amplamente utilizadas na ind´ustria. Este estudo foi realizado primeiramente em dados sint´eticos para testar a metodologia, e depois em dados reais cedidos pela Agˆencia Nacional do Petr´oleo (ANP). O fluxograma de processamento convencional foi aplicado utilizando o Seisspace/ProMax para implementar a Transformada Radon Parab´olica, e Seismic Unix jun-tamente com sub-rotinas em Fortran 90 para implementa¸c˜ao da Deconvolu¸c˜ao, dispon´ıveis no CPGG/UFBA. Foram obtidos resultados satisfat´orios com a metodologia utilizada e me-lhorias na qualidade das se¸c˜oes s´ısmicas empilhadas foram tamb´em observadas.

(7)

Abstract

Despite the current unfavorable scenario for oil research, exploration in new basins such as the Solim˜oes basin will still be the subject of many discussions in the future, given the success of exploration in the 1970s, with the discovery of commercial gas fields. The geology of this basin is characterized by significant volumes of magma which are the diabase sills that can be seen in a stacked section associated to reflectors of strong amplitude and low frequency. The diabase sills act as a kind of barrier to seismic energy, reducing the imaging quality underneath the diabase sills. In addition, surface multiple reflections, internal multiples and reverberations are generated, as a consequence of wave propagation phenomena, turning the seismic data processing more difficult. In this work, we propose inside the seismic processing flow, the application of multiple attenuation technique such as Multi-channel Predictive Deconvolution and Parabolic Radon Transform, both techniques are well-known by the industry. This study was firstly performed in synthetic data to test the methodology, and after in real data set provided by the ANP (Petroleum National Agency) as a research support. Conventional seissmic processing flow was performed using the Seisspace/ProMax 2D for Parabolic Radon Filtering and Seismic Unix package and Fortran 90 subrotine for Deconvolution implementation available in UFBA. Good results were obtained with the methodology used and quality in seismic staked sections improvements were also noticed.

(8)

Resumo . . . 3

Abstract . . . 4

´Indice . . . . 5

Introdu¸c˜ao . . . 7

1 Geologia da Bacia do Solim˜oes . . . 10

1.1 Caracter´ısticas Gerais . . . 11

1.2 Origem e Evolu¸c˜ao . . . 12

1.3 Aspectos Estruturais . . . 12

1.4 Estratigrafia e Sistema Petrol´ıfero . . . 14

1.4.1 Diab´asios da sequˆencia paleozoica . . . 15

2 Modelagem s´ısmica da Bacia do Solim˜oes . . . 17

2.1 A equa¸c˜ao ac´ustica da onda . . . 18

2.1.1 O operador de diferen¸cas finitas . . . 18

2.1.2 Resolvendo equa¸c˜ao da onda . . . 19

2.2 Gerando dados sint´eticos . . . 20

3 Processamento S´ısmico Terrestre . . . 24

3.1 Controle de Qualidade . . . 26

3.2 Geometria e edi¸c˜ao de dados . . . 27

3.3 Corre¸c˜oes est´aticas de campo . . . 29

3.4 Ganhos de amplitude e Filtragens . . . 32

3.5 Filtragem SVD . . . 34

3.6 Deconvolu¸c˜ao e Balanceamento espectral . . . 35

3.7 An´alise de velocidades e empilhamento CDP . . . 36

(9)

´

Indice 6

4 T´ecnicas para atenua¸c˜ao de m´ultiplas . . . 42

4.1 De convolu¸c˜ao preditiva . . . 42

4.1.1 Abordagem monocanal de Inerir-Levinson . . . 43

4.1.2 Abordagem multicanal . . . 45

4.1.3 Aplica¸c˜ao em dados s´ısmicos . . . 48

4.2 Transformada Radon Parab´olica . . . 49

4.2.1 Defini¸c˜ao e aspectos b´asicos . . . 49

4.2.2 Transformada Radon Discreta Parab´olica . . . 51

4.2.3 Descri¸c˜ao do parˆametro q . . . 54

4.2.4 Exemplo de CDP sint´etico . . . 55

5 Aplica¸c˜ao em Dados Sint´eticos . . . 58

5.1 Deconvolu¸c˜ao Preditiva Multicanal . . . 58

5.2 Transformada Radon Parab´olica . . . 60

6 Aplica¸c˜ao em Dados Reais . . . 65

6.1 Identificando as reflex˜oes m´ultiplas . . . 65

6.2 Deconvolu¸c˜ao Preditiva Multicanal . . . 69

6.3 Transformada Radon Parab´olica . . . 72

7 Processamento Final . . . 93

7.1 Corre¸c˜ao est´atica residual . . . 93

7.2 Migra¸c˜ao . . . 96

7.3 Migra¸c˜ao Kirchhoff p´os-empilhamento . . . 97

8 Conclus˜oes . . . 102

9 Agradecimentos . . . 104

(10)

2.1 Velocidade das camadas - Campo sint´etico . . . 27

2.2 Descri¸c˜ao da geometria utilizada . . . 27

3.1 Descri¸c˜ao dos Parˆametros de aquisi¸c˜ao: linha 0254-0269 . . . 34

4.1 Descri¸c˜ao dos Parˆametros utilizados: Dom´ınio Radon . . . 61

5.1 Descri¸c˜ao dos Parˆametros utilizados nos dados modelados . . . 65

6.1 Descri¸c˜ao dos Parˆametros utilizados em dados reais . . . 77

(11)

´

Indice de Figuras

1.1 Localiza¸c˜ao espacial da Bacia do Solim˜oes. Fonte Eiras et al. (1994) modifi-cado por BENDER, et al., (2001). . . 17 1.2 Se¸c˜ao geol´ogica da Bacia do Solim˜oes. Fonte: Eiras et al. (1994). . . 19 1.3 Localiza¸c˜ao espacial da Bacia do Solim˜oes. Fonte Eiras et al. (1994)

modifi-cado por (BENDER, et al., 2001). . . 21

2.1 Discretiza¸c˜ao do espa¸co 3-D para aplica¸c˜ao de diferen¸cas finitas. . . 25 2.2 Campo de velocidades sint´etico da Bacia do Solim˜oes. . . 26 2.3 Dados modelados por diferen¸cas finitas da Bacia do Solim˜oes a partir do

modelo de velocidades da Figura 2.2. . . 28 2.4 Principais eventos s´ısmicos indicados nos dados a partir do modelo de

veloci-dades da Figura 2.2. . . 28

3.1 S´ısmica terrestre. Fonte: http://www.kgs.ku.edu.html . . . 30 3.2 Diferen¸ca entre Ponto em profundidade comum e ponto m´edio comum.

Reti-rado de http://www.kgs.ku.edu/Publications/Oil/primer10.html . . . 31 3.3 Display do Seisspace mostrando tiro afetado por descargas el´etricas (`a

es-querda) e tiro bom (`a direita). . . 33 3.4 Bacias sedimentares brasileiras e o programa Jurua Urucu, com destaque, em

preto, na linha 0254-0269. Fonte: http://app.anp.gov.br/webmaps/, 2016. . 34 3.5 Display do Seisspace ilustrando a tabela de receptores para preenchimento da

geometria. . . 34 3.6 Display do Seisspace ilustrando a tabela Pattern para preenchimento da

geo-metria. . . 35 3.7 Display do Seisspace ilustrando a tabela de tiros para preenchimento da

geo-metria. . . 35 3.8 Display do Seisspace ilustrando a registro antes e ap´os a etapa de geometria.

Note as informa¸c˜oes do header preenchidas ap´os a etapa de geometria. . . 36 3.9 Modelo utilizado para corre¸c˜oes est´aticas. Modificado de Rejhane Cunha, 2010. 37 3.10 Display do Seisspace ilustrando a picagem das primeiras quebras, em vermelho. 37

(12)

3.11 Display do Seisspace ilustrando registro antes e ap´os as corre¸c˜oes est´aticas. . 38 3.12 Display do Seisspace ilustrando registro original (a), ap´os a filtragem SVD (b)

e ap´os a deconvolu¸c˜ao e balanceamento espectral combinados em cascata. . . 43 3.13 Exemplo de fam´ılia CDP e corre¸c˜ao de NMO. . . 44 3.14 Display do Seisspace ilustrando an´alise de velocidades no CDP 570. . . 45 3.15 Display do Seisspace ilustrando campo de velocidades preliminar. . . 46 3.16 Display do Seisspace ilustrando se¸c˜ao empilhada com o campo de velocidades

da Figura 3.15 da linha linha 0254-0269 pelo processamento utilizado. . . 47

4.1 Exemplo de tra¸co s´ısmico com reflex˜ao prim´aria e m´ultiplas. . . 54 4.2 Exemplo de CMP antes e ap´os a corre¸c˜ao de MMO. Modificado de Pinho (1999). 55 4.3 Etapas da filtragem Radon. Adaptado de Andrei, 2013. . . 61 4.4 Se¸c˜ao do Seisspace mostrando CDP sint´etico, seu espectro Radon e a

trans-formada inversa. . . 62 4.5 Se¸c˜ao do Seisspace mostrando CDP sint´etico, dom´ınio Radon com mute

apli-cado na regi˜ao da m´ultipla. . . 62

5.1 Display do Seisspace/ProMAX mostrando um CMP em (A), ap´os corre¸c˜ao MMO em (B), ap´os deconvolu¸c˜ao em (C) e o CMP filtrado ap´os corre¸c˜ao inversa de MMO, em (D). . . 64 5.2 Display do Seisspace/ProMAX mostrando se¸c˜ao empilhada dos dados

mode-lados sem filtragens. . . 65 5.3 Display do Seisspace/ProMAX mostrando se¸c˜ao empilhada dos dados

mode-lados ap´os deconvolu¸c˜ao monocanal em (A), com 3 canais em (B) e com 5 canais em (C). . . 67 5.4 Display do Seisspace/ProMAX mostrando se¸c˜ao empilhada dos dados

mode-lados ap´os deconvolu¸c˜ao com 7 canais em (A), com 9 canais em (B) e com 11 canais em (C). . . 68 5.5 Display do Seisspace/ProMAX mostrando o fluxograma da transformada

Ra-don Parab´olica. Um CMP ap´os corre¸c˜ao NMO com velocidade RMS inter-medi´aria em (A), dom´ınio Radon parab´olico em (B), dom´ınio radon parab´olico ap´os o mute na regi˜ao das m´ultiplas em (C) e o CMP filtrado como sa´ıda ap´os a transformada Radon Inversa em (D). As setas vermelhas indicam a reflex˜ao da camada de diab´asio e as setas azuis, as m´ultiplas. . . 69 5.6 Display do Seisspace/ProMAX mostrando a se¸c˜ao empilhada dos dados sint´eticos

(13)

´

Indice de Figuras 10

6.1 Se¸c˜ao empilhada da linha 254-0269 ap´os o fluxograma de processamento des-crito no cap´ıtulo 3. As setas vermelhas indicam a soleira de diab´asio. . . 71 6.2 Se¸c˜ao empilhada da linha 254-0269 com corre¸c˜ao de MMO. A energia das

m´ultiplas est˜ao mais fortes nos CMPs maiores que 600. . . 73 6.3 Figura ilustrando a deconvolu¸c˜ao preditiva com 5 canais no CMP 1323 (a).

Primeiramente o CMP 1323 foi submetido a uma corre¸c˜ao MMO (b), em seguida foi aplicada a deconvolu¸c˜ao (c). Posteriormente, o CMP 1323 recebe corre¸c˜ao MMO inversa e constitui a sa´ıda do procedimento (d). Os demais CMPs foram filtrados seguindo o mesmo fluxograma. . . 75 6.4 Se¸c˜ao empilhada da linha 254-0269 com corre¸c˜ao de MMO ap´os deconvolu¸c˜ao

mono-canal no dom´ınio do CMP. . . 78 6.5 Se¸c˜ao empilhada da linha 254-0269 com corre¸c˜ao de MMO ap´os deconvolu¸c˜ao

multicanal no dom´ınio do CMP com 3 canais. . . 79 6.6 Se¸c˜ao empilhada da linha 254-0269 com corre¸c˜ao de MMO ap´os deconvolu¸c˜ao

multicanal no dom´ınio do CMP com 5 canais. . . 82 6.7 Se¸c˜ao empilhada da linha 254-0269 com corre¸c˜ao de MMO ap´os deconvolu¸c˜ao

multicanal no dom´ınio do CMP com 7 canais. . . 83 6.8 Se¸c˜ao empilhada da linha 254-0269 com corre¸c˜ao de MMO ap´os deconvolu¸c˜ao

multicanal no dom´ınio do CMP com 9 canais. . . 84 6.9 Se¸c˜ao empilhada da linha 254-0269 com corre¸c˜ao de MMO ap´os deconvolu¸c˜ao

multicanal no dom´ınio do CMP com 11 canais. . . 85 6.10 Se¸c˜ao empilhada da linha 254-0269 com corre¸c˜ao de MMO ap´os deconvolu¸c˜ao

mono-canal no dom´ınio do OFFSET. . . 86 6.11 Se¸c˜ao empilhada da linha 254-0269 com corre¸c˜ao de MMO ap´os deconvolu¸c˜ao

multicanal no dom´ınio do OFFSET com 3 canais. . . 87 6.12 Se¸c˜ao empilhada da linha 254-0269 com corre¸c˜ao de MMO ap´os deconvolu¸c˜ao

multicanal no dom´ınio do OFFSET com 5 canais. . . 88 6.13 Se¸c˜ao empilhada da linha 254-0269 com corre¸c˜ao de MMO ap´os deconvolu¸c˜ao

multicanal no dom´ınio do OFFSET com 7 canais. . . 89 6.14 Se¸c˜ao empilhada da linha 254-0269 com corre¸c˜ao de MMO ap´os deconvolu¸c˜ao

multicanal no dom´ınio do OFFSET com 9 canais. . . 90 6.15 Se¸c˜ao empilhada da linha 254-0269 com corre¸c˜ao de MMO ap´os deconvolu¸c˜ao

(14)

6.16 Display do Seisspace/ProMAX mostrando o semblace do CMP 1323 da linha 0254-0269 sem filtragens com velocidade intermedi´aria (a) e velocidade NMO (b). As setas indicam a reflex˜ao do diab´asio e o trem de m´ultiplas geradas. Podemos ver as velocidades selecionadas e o efeito da corre¸c˜ao NMO no CMP gather. . . 92 6.17 Se¸c˜ao empilhada da linha 254-0269 com corre¸c˜ao de MMO ap´os filtragem

Radon parab´olica utilizando velocidade intermedi´aria. . . 93 6.18 Se¸c˜ao empilhada da linha 254-0269 com corre¸c˜ao de MMO ap´os filtragem

Radon parab´olica utilizando velocidade NMO. . . 94 6.19 Display do Seisspace ilustrando a an´alise no dom´ınio Radon parab´olico. O

CMP 1323 regularizado, o dom´ınio Radon parab´olico e sua inversa est˜ao ilus-trados em (a) e em (b) ap´os aplica¸c˜ao do mute na regi˜ao das m´ultiplas. As setas vermelhas indicam as reflex˜oes prim´arias enquanto as setas azuis, as m´ultiplas. . . 95 6.20 Figura ilustrando a filtragem Radon no CMP 1323 (a). Primeiramente o CMP

1323 foi submetido a uma corre¸c˜ao de NMO com velocidade intermedi´aria (b), em seguida filtragem foi realizada (c). Por ´ultimo, o CMP 1323 recebe corre¸c˜ao inversa (d). Os demais CMPs foram filtrados seguindo o mesmo procedimento. 96 6.21 Display do Seisspace/ProMAX mostrando o semblace do CMP 1323 da

li-nha 0254-0269 sem filtragens (a) e ap´os a filtragem Radon com velocidade intermedi´aria (b). . . 97

7.1 Display do Seisspace ilustrando picagem de refletor para corre¸c˜ao est´atica residual. . . 99 7.2 Display do Seisspace ilustrando resultados da corre¸c˜ao est´atica residual na

se¸c˜ao s´ısmica filtrada pela deconvolu¸c˜ao preditiva com 5 canais no dom´ınio CDP. . . 100 7.3 Display do Seisspace ilustrando resultados da corre¸c˜ao est´atica residual na

se¸c˜ao s´ısmica filtrada pela deconvolu¸c˜ao preditiva com 5 canais no dom´ınio OFFSET. . . 100 7.4 Display do Seisspace ilustrando resultados da corre¸c˜ao est´atica residual na

se¸c˜ao s´ısmica filtrada pela transformada Radon. . . 101 7.5 Display do Seisspace ilustrando se¸c˜ao ap´os migra¸c˜ao p´os-empilhamento dos

dados originais. . . 104 7.6 Display do Seisspace ilustrando se¸c˜ao ap´os migra¸c˜ao p´os-empilhamento dos

(15)

´

Indice de Figuras 12

7.7 Display do Seisspace ilustrando se¸c˜ao ap´os migra¸c˜ao p´os-empilhamento dos dados originais ap´os deconvolu¸c˜ao preditiva no dom´ınio do offset com 5 canais. 105 7.8 Display do Seisspace ilustrando se¸c˜ao ap´os migra¸c˜ao p´os-empilhamento dos

dados ap´os filtragem Radon com velocidade intermedi´aria. . . 105 7.9 Display do Seisspace ilustrando se¸c˜ao ap´os migra¸c˜ao p´os-empilhamento dos

(16)

A ind´ustria de petr´oleo utiliza-se largamente do m´etodo s´ısmico de reflex˜ao para localiza¸c˜ao das camadas reservat´orios de hidrocarbonetos. No Amazonas, houve uma intensa explora¸c˜ao em diversas bacias incluindo a Bacia do Solim˜oes, a partir da d´ecada de 1978, principalmente na sub-bacia do Juru´a (Eiras, 1998), onde foram perfurados po¸cos de g´as na prov´ıncia do Urucu. A Bacia do Solim˜oes apresenta altos contrastes de velocidades entre sua sedimenta¸c˜ao e os derrames de diab´asio que geram reflex˜oes m´ultiplas observadas nos dados s´ısmicos desta regi˜ao, que, al´em de outros ru´ıdos comuns em dados s´ısmicos terrestres, dificultam etapas posteriores do processamento e a interpreta¸c˜ao dos dados s´ısmicos adquiridos. Esta problem´atica pode ser tamb´em observada em dados sint´eticos modelados por diferen¸cas finitas como indicado no trabalho de Neto (de A. S. Neto, 2004). At´e o presente momento, h´a v´arios trabalhos de atenua¸c˜ao de m´ultiplas associadas a diab´asio por´em em dados sint´eticos. Aqui, al´em de trabalharmos com dados modelados, iremos processar linhas s´ısmicas reais cedidas pela Agˆencia Nacional do Petr´oleo (ANP) e identificaremos as m´ultiplas pela sua periodicidade (da C. Alves, 2003).

A ideia principal deste trabalho ´e identificar e realizar uma atenua¸c˜ao adequada das m´ultiplas do diab´asio. Entretanto, sabemos que dados s´ısmicos terrestres possuem baixa raz˜ao sinal/ru´ıdo, devido a diversos fatores, e portanto a filtragem de m´ultiplas em dados terrestres n˜ao ser´a uma tarefa f´acil (Alai e Verschuur, 2006). Nestes, incluem-se os ru´ıdos ambientais ou aleat´orios, ru´ıdos coerentes, como por exemplo o ground roll (Yilmaz, 2001) e reflex˜oes m´ultiplas, as quais est˜ao associadas a altos contrastes de velocidades s´ısmicas, como no caso da Bacia do Solim˜oes. H´a tamb´em as reverbera¸c˜oes, ondas a´ereas e refratadas, presentes em dados s´ısmicos terrestres, que podem ser removidas durante o fluxograma de processamento convencional, como por exemplo, a corre¸c˜ao de NMO e empilhamento, e filtragem f-k para remo¸c˜ao de m´ultiplas (da Silva, 2004). Por´em, demonstra-se que os m´etodos convencionais s˜ao insuficientes para remover as reflex˜oes indesej´aveis dos dados s´ısmicos. Assim sendo, prop˜oe-se a aplica¸c˜ao de t´ecnicas mais robustas como, por exemplo, a deconvolu¸c˜ao preditiva multicanal (de Pinho Lima, 1999), o m´etodo SRME (D. J. Verschuur e Wapenaar, 1992) e a transformada Radon (Berkhout, 2006) em dados s´ısmicos terrestres.

(17)

Introdu¸c˜ao 14

O objetivo da deconvolu¸c˜ao ´e convolver o tra¸co s´ısmico com seu filtro inverso com intuito de obter a fun¸c˜ao refletividade, ou a resposta impulsiva da Terra (Silmara L. R. Oliveira e Porsani, 2014). Para remo¸c˜ao das m´ultiplas, adiciona-se uma distˆancia de predi¸c˜ao, onde o filtro ir´a operar apenas ap´os uma janela preestabelecida Este procedimento ´e conhecido como deconvolu¸c˜ao preditiva, bastante conhecida na ind´ustria. Entretanto, vemos na litera-tura que a deconvolu¸c˜ao preditiva realiza a estimativa estat´ıstica do filtro inverso utilizando apenas um tra¸co. A deconvolu¸c˜ao preditiva multicanal utiliza mais de um tra¸co para esti-mar o filtro inverso, sendo portanto um m´etodo de filtragem mais eficiente que o monocanal (de Pinho Lima e Porsani, 2001). Estas t´ecnicas podem ser aplicadas tanto no dom´ınio do CMP ou no OFFSET, sendo mais eficiente neste que naquele (Maciel, 2007). H´a tamb´em a deconvolu¸c˜ao preditiva adaptativa que se baseia em janelas m´oveis ao longo do tempo, j´a que a energia do tra¸co s´ısmico se altera (da Cruz, 2010). Neste trabalho, a deconvolu¸c˜ao preditiva monocanal e multicanal ser˜ao os tipos de deconvolu¸c˜ao que ser˜ao aplicadas nos dados da Bacia do Solim˜oes.

Por outro lado, a transformada Radon, um m´etodo bastante utilizado em grandes em-presas como a Petrobras (Fernandes, 2014), modifica o dom´ınio dos dados s´ısmicos de t − x para τ − p, onde se pode discriminar melhor as reflex˜oes prim´arias e as m´ultiplas, para ent˜ao elimin´a-las e retornar ao dom´ınio original atrav´es da aplica¸c˜ao da transformada Ra-don inversa (Hampson, 1986). Para atenua¸c˜ao de m´ultiplas, aplicam-se as transformadas hiperb´olica e parab´olica, as quais atuam de forma semelhante, diferindo apenas na forma de parametriza¸c˜ao das equa¸c˜oes dos tempos de trˆansito (A. Brahim e Porsani, 2011). No caso da transformada Radon parab´olica, os algor´ıtimos utilizados demonstram ser mais eficientes. Esta t´ecnica exige que os dados s´ısmicos estejam organizados em fam´ılias CMP e corrigidos de NMO, para ent˜ao realizar a filtragem. Esta t´ecnica atua de forma semelhante a filtragem f − k, por´em ´e mais eficiente para os afastamentos curtos, falhando em zonas onde a geologia ´

e complexa (de Oliveira e de Nazare Souza Gomes, 2013). A Transformada Radon constitui em uma excelente t´ecnica de filtragem para o caso de dados reais terrestres, j´a que n˜ao possui limita¸c˜oes e exigˆencias relacionadas com o fundo do mar.

H´a outros m´etodos mais recentes desenvolvidos na ind´ustria, como por exemplo, o m´etodo SRME (Surface-related multiple elimination) o qual foi implementado por Verschuur (Berkhout e Verschuur, 1997b), com a contribui¸c˜ao de v´arios outros. Consiste basicamente na auto-convolu¸c˜ao dos dados s´ısmicos para ent˜ao gerar um sismograma contendo apenas reflex˜oes m´ultiplas, relacionadas `as primarias, para ent˜ao subtra´ı-las dos dados (Berkhout e Verschuur, 1997a). Desta forma, o m´etodo SRME ´e bastante eficaz em locais em que a geologia ´e complexa e quando s˜ao m´ınimas as diferen¸cas de velocidade entre prim´arias e m´ultiplas (Berkhout e Verschuur, 2006). Entretanto, este m´etodo n˜ao ser´a aplicado neste

(18)

trabalho, j´a que foi desenvolvido para m´ultiplas do fundo marinho. Por´em como sugest˜ao para trabalhos posteriores, o SRME pode ser modificado para dados terrestres.

Do exposto, prop˜oe-se o processamento de linhas s´ısmica da Bacia do Solim˜oes utili-zando o pacote de processamento Seisspace, onde ser˜ao realizadas todas as etapas necess´arias para aumentar a raz˜ao sinal ru´ıdo, minimizar outros ru´ıdos coerentes, identificar os eventos m´ultiplos relacionados com os derrames de diab´asio, para ent˜ao adaptar e aplicar os m´etodos de Deconvolu¸c˜ao Preditiva Multicanal e transformada Radon para filtragem das m´ultiplas em dados s´ısmicos terrestres da Regi˜ao Amazˆonica.

(19)

1

Geologia da Bacia do Solim˜

oes

A parte norte do Brasil, mais precisamente a regi˜ao Amazˆonica, abriga uma das mais im-portantes bacias com produ¸c˜ao significativa de ´oleo e g´as, principalmente, que ´e a Bacia do Solim˜oes, sendo respons´avel por aproximadamente 25% de g´as natural. Esta bacia teve uma evolu¸c˜ao tectono-sedimentar comum, sendo representada pelas sequencias paleozoicas, mesozoicas e cenozoicas

O arcabou¸co estratigr´afico desta bacia intracratˆonica pode ser divido em duas grandes sequencias: uma megasequencia do paleozoico cortada pelos derrames de diab´asio, diques e soleiras, e outra do mesozoico e cenozoico (Eiras, 1998). As fei¸c˜oes do paleozoico aqui re-presentam maior importˆancia para explora¸c˜ao de hidrocarbonetos, j´a que abrigam as rochas geradoras, reservat´orios e selantes, al´em das trapas, respons´aveis pelas acumula¸c˜oes de ´oleo e g´as nesta bacia.

Da geologia da Bacia do Solim˜oes, os diques e soleiras de diab´asio, sem d´uvidas, s˜ao as fei¸c˜oes mais intrigantes, pois, por um lado a ocorrˆencia do diab´asio durante a evolu¸c˜ao e tectˆonica foi crucial para a matura¸c˜ao da mat´eria orgˆanica em ´oleo e g´as, por outro lado representam uma barreira para a explora¸c˜ao s´ısmica. Estas fei¸c˜oes podem reduzir a qualidade das imagens s´ısmicas adquiridas, porque absorvem grande parte da energia s´ısmica, gerando reflex˜oes m´ultiplas e reverbera¸c˜oes, al´em de prejudicar a interpreta¸c˜ao dos dados devido aos efeitos do pull-up e pull-down.

Neste cap´ıtulo, iremos abordar de forma sucinta, sobre o arcabou¸co estrutural e estra-tigr´afico da Bacia do Solim˜oes com base na literatura.

(20)

1.1

Caracter´ısticas Gerais

Coberta pela Floresta Amazˆonica, a Bacia do Solim˜oes est´a localizada no estado do Amazo-nas, com uma ´area de aproximadamente 950000 km2, limitada a oeste pelo arco de Iquitos

(localizada no Acre) e a leste pelo arco de purus, onde se inicia a bacia do Amazonas; ´e limitada ao sul com o escudo brasileiro e ao norte com o escudo das Guianas. Estima-se que 480000 km2 da ´area desta bacia correspondem a parte explor´avel para petr´oleo, g´as e

condensando. Seu eixo principal ´e na dire¸c˜ao nordeste sudoeste, sendo dividida pelas sub-bacias de Jandiatuba e Juru´a pelo Alto de Carauari, com seus depocentros na faixa de 3800 km e 3100 km de profundidade, respectivamente. Na Figura 1.1, est´a ilustrada a localiza¸c˜ao espacial desta bacia.

Figura 1.1: Localiza¸c˜ao espacial da Bacia do Solim˜oes. Fonte Eiras et al. (1994) modificado por BENDER, et al., (2001).

A explora¸c˜ao de petr´oleo iniciou-se por meio do Servi¸co Geol´ogico e Mineral´ogico do Bra-sil (SGMB), fundado em 1907, sendo prosseguida pelo Departamento Nacional de Produ¸c˜ao Mineral (DNPM), criado em 1933, e com o Conselho Nacional do Petr´oleo (CNP), institu´ıdo em 1938.

A partir da cria¸c˜ao da Petrobras em 1953, a Bacia do Solim˜oes passou a ser intensamente explorada nas campanhas entre os anos 1958 e 1963 e ap´os o ano de 1976, quando a primeira descoberta de g´as na sub-bacia de Juru´a foi feita em 1978.

Como resultado das demais campanhas de explora¸c˜ao, foram descobertos volumes de ´

oleo e g´as comerci´aveis que atra´ıram os interesses para esta bacia, at´e ent˜ao considerada bacia de nova fronteira.

(21)

Geologia da Bacia do Solim˜oes 18

At´e a presente data, esta bacia conta com 35809 km2 de s´ısmica 2D e 48783 km3 de

s´ısmica 3D, al´em de dados gravim´etricos e magnetom´etricos em 17 blocos, e tamb´em com 206 po¸cos explorat´orios j´a perfurados dos quais 156 s˜ao de desenvolvimento e produ¸c˜ao (ANP/BDEP, 2015).

1.2

Origem e Evolu¸

ao

A Bacia do Solim˜oes desenvolveu-se sobre o cr´aton amazˆonico e seu embasamento ´e composto por rochas ´ıgneas e metam´orficas. Fortes evidencias s´ısmicas indicam um sistema de rifte proterozoico de um ciclo de sedimenta¸c˜ao anterior ao ciclo desta bacia (Eiras, 1998). A evolu¸c˜ao ocorreu durante o Ordoviciano, com a deposi¸c˜ao das rochas da Forma¸c˜ao Benjamin Constant, na sub-bacia do Jandiatuba.

Ap´os esta deposi¸c˜ao instalou-se um hiato erosivo de aproximadamente 20 Ma. Ocorreu em sequˆencia, a segunda transgress˜ao marinha depositando os sedimentos da Forma¸c˜ao Jutai na sub-bacia do Jandiatuba chegando `a parte oeste do Alto de Carauari. Em seguida, ocorreu a terceira transgress˜ao marinha resultando na deposi¸c˜ao do Grupo Marimari, com sedimentos glaciais Houve epis´odios de incurs˜oes marinhas onde o mar ultrapassou a regi˜ao de Carauari cobrindo a sub-bacia de Juru´a e tamb´em a parte oeste do Arco de Purus.

Nesta fase, est˜ao as camadas com alto teor de carbono orgˆanico, dando origem `as rochas geradoras. A quarta transgress˜ao marinha resultou na deposi¸c˜ao do Grupo Tef´e, em clima quente ´arido, o que evidencia a presen¸ca de camadas evapor´ıticas, que constituem os selantes da bacia, al´em de possuir as melhores rochas reservat´orios.

1.3

Aspectos Estruturais

O substrato proterozoico da bacia ´e formado por rochas ´ıgneas e metam´orficas em ambas sub-bacias do Jandiatuba e Juru´a, sendo que nesta ´ultima ocorreu a deposi¸c˜ao de sedimentos acima de um sistema de rifte proterozoico abortado. Os eventos tectˆonicos intra placa ocorridos no Fanerozoico produziram eventos orogˆenicos em grande escala (da bacia) os quais controlaram a tectˆonica na bacia, reativando arcos regionais, invas˜oes marinhas, processos sedimentares e o magmatismo no cenozoico, (Eiras, 1998).

No mesozoico, vale destacar o evento denominado de tectˆonica do Juru´a, transpressivo em essˆencia e bastante intenso, o qual resultou na forma¸c˜ao de dobras anticlinais e falhas reversas, as quais correspondem `as trapas de ´oleo e g´as condensado, nesta bacia.

(22)

A Bacia do Solim˜oes, conforme vimos anteriormente, ´e divida em duas sub-bacias pelo Alto de Carauari. Este representa uma ampla fei¸c˜ao estrutural que exerceu forte controle na sedimenta¸c˜ao no Ordoviciano, no Devoniano e no Permocarbon´ıfero.

A sub-bacia do Jandiatuba ´e situada na parte ocidental da Bacia do Solim˜oes e disp˜oe de poucas informa¸c˜oes geof´ısicas e geol´ogicas em compara¸c˜ao com a sub-bacia do Juru´a, haja vista as quest˜oes ambientais e sociais ligadas `a Floresta Amazˆonica e `as tribos ind´ıgenas em ´areas protegidas por lei. Por outro lado a sub-bacia do Juru´a ocupa a parte oriental da Bacia do Solim˜oes e abriga os principais campos de petr´oleo. Consta na literatura (Eiras, 1998) que as rochas geradoras encontram-se na sequˆencia devoniana, na permocarbon´ıfera s˜ao encontrados os derrames espessos de diab´asio. As melhores rochas reservat´orio podem ser encontradas na sequˆencia carbon´ıfera e as trapas foram formadas durante o evento da tectˆonica de Juru´a no Mesozoico Na Figura 1.2 est´a ilustrada a se¸c˜ao geol´ogica da Bacia do Solim˜oes.

Acredita-se que a espessura das camadas de diab´asio na parte inferior da sub-bacia do Juru´a pode ultrapassar a 1000 m, (Eiras, 1998). ´E razo´avel pensar que estes derrames constitu´ıram uma fonte de calor respons´avel pela transforma¸c˜ao da mat´eria orgˆanica em ´oleo e g´as.

(23)

Geologia da Bacia do Solim˜oes 20

1.4

Estratigrafia e Sistema Petrol´ıfero

A sequˆencia estratigr´afica (Figura 1.3) desta bacia pode ser dividida em uma mega-sequˆencia do paleozoico e outra do mesozoico-cenoz´oico A sequˆencia paleozoica cont´em maior parte dos elementos do sistema petrol´ıfero e por isso recebe maior aten¸c˜ao. Aqui s˜ao encontradas as rochas geradoras, selantes, reservat´orios e tamb´em maioria das trapas estruturais desta bacia. Esta pode ser divida em 4 sequˆencias de segunda ordem, as quais s˜ao:

1. Sequˆencia Eo-Ordoviciana: apresenta rochas cl´asticas continentais e marinhas da Forma¸c˜ao Benjamin Constant, truncadas pela discordˆancia resultada provavelmente pelo soerguimento relacionado `a Orogenia Taconiana.

2. Neo-Siluriano - Eodevoniana: composta por folhelhos intercalados a arenitos finos e siltitos, sobrepondo `a Forma¸c˜ao Benjamin Constant ou sobre o embasamento. Esta sequˆencia e anterior est˜ao restritas apenas `a sub-bacia do Jandiatuba.

3. Meso-devoniano - Eocarbon´ıfera: ´e representada pelo Grupo Marimari com espes-sura sedimentar de quase 300 metros, ultrapassando o Alto de Carauari, fazendo parte das sub-bacias do Jandiatuba e do Juru´a. As rochas s˜ao de origem marinha rasa, com-postas tamb´em por rochas cl´asticas e dep´ositos silicosos ner´ıticos e glaciomarinhos O soerguimento da Orogenia Eo-herciniana foi respons´avel pela discordˆancia que separa esta da seguinte sequˆencia.

4. Neo-carbon´ıfero - Eopermiana: correspondem ao Grupo Tef´e, presente em toda Bacia do Solim˜oes, cujas rochas s˜ao de origem cl´asticas, carbon´aticas e evapor´ıticas marinhas e continentais. A discordˆancia erosiva sobre esta sequˆencia est´a associada `a Orogenia Tardi-heciniana e ao Diastrofismo Juru´a.

A outra mega-sequˆencia, do mesozoico-cenoz´oico, representada pelo Grupo Javari, foi controlada pela deflex˜ao estrutural da placa sul-americana devido `a sobrecarga andina. Pode ser dividade em duas sequˆencias de segunda ordem:

1. Sequˆencia Neo-cret´acea: ´e compostas por rochas cl´asticas depositadas por um sis-tema fluvial, representadas pela Forma¸c˜ao Alter-do-Ch˜ao.

2. Sequˆencia Terci´ario - Quatern´aria: ´e compostas por pelitos e arenitos finos fluvial e lacustre da Forma¸c˜ao Solim˜oes, associado `a atividade Andina que tamb´em originou o sistema fluvial citado acima.

(24)

Figura 1.3: Localiza¸c˜ao espacial da Bacia do Solim˜oes. Fonte Eiras et al. (1994) modificado por (BENDER, et al., 2001).

1.4.1

Diab´

asios da sequˆ

encia paleozoica

O diab´asio ´e uma rocha ´ıgnea hipoabissal, b´asica, composta principalmente por minerais de plagiocl´asio c´alcico (labradorita, bitonita) e piroxˆenios, agregando tamb´em magnetita, biotita e pirita entre outros minerais. Sua granula¸c˜ao ´e intermedi´aria com rela¸c˜ao ao ga-bro (rocha plutˆonica profunda) e ao basalto (rocha vulcˆanica extrusiva), j´a que o mesmo tipo de magma formam estes trˆes tipos de rochas. Os gr˜aos minerais possuem tamanho

(25)

Geologia da Bacia do Solim˜oes 22

aproximadamente da iguais, sendo bem distribu´ıdos. Sua densidade ´e alta e sua colora¸c˜ao ´

e quase preta, ocorrendo principalmente em forma de diques ou soleiras dentro de rochas sedimentares encaixantes, como no caso das bacias paleozoicas brasileiras.

Na sequˆencia paleozoica de primeira ordem da Bacia do Solim˜oes, os diques e soleiras de diab´asio, que est˜ao presentes em toda bacia, foram gerados no Evento Penatecaua, durante a Abertura do Atlˆantico Norte, conforme a literatura. O diab´asio est´a intercalado com rochas das demais forma¸c˜oes, e em alguns pontos da bacia, chegam a ter 900 metros de espessura, caso da Forma¸c˜ao Carauari, e funcionaram como fonte de calor adicional para a transforma¸c˜ao da mat´eria orgˆanica em ´oleo e g´as.

Aqui reside o problema para a s´ısmica: velocidade de propaga¸c˜ao do diab´asio ´e bem superior aos sedimentos intercalados, variando entre 5000 m/s a 6000 m/s. Os refletores correspondentes `as camadas de diab´asio s˜ao facilmente vistos no dom´ınio do tiro, CMP e na se¸c˜ao empilhada pela forte amplitude e baixa frequˆencia. As camadas de diab´asio n˜ao somente geram reflex˜oes m´ultiplas devido ao alto contraste de impedˆancia s´ısmica (densi-dade X veloci(densi-dade), mas tamb´em absorvem grande parte da energia s´ısmica, prejudicando o imageamento das camadas subjacentes. As termina¸c˜oes laterais das soleiras de diab´asio com-prometem mais ainda a imagem s´ısmica gerando difra¸c˜oes e varia¸c˜oes laterais de velocidade e densidade bruscas. Adicionalmente, o espalhamento do sinal compromete a interpreta¸c˜ao s´ısmica, al´em da gera¸c˜ao de falsas estruturas decorrentes dos efeitos de pull-up e pull-down devido `as diferen¸cas de velocidades e espessuras (Eiras, 1998).

V´arios estudos tˆem sido feitos para melhorar a qualidade da explora¸c˜ao s´ısmica nas bacias paleozoicas brasileiras, n˜ao somente as da Regi˜ao Amazˆonica. Os trabalhos realiza-dos geralmente concentraram em modelagens s´ısmicas ac´usticas onde era f´acil identificar os eventos s´ısmicos. Este trabalho, como veremos nos cap´ıtulos posteriores, traz a novidade de se trabalhar com dados reais com o intuito de melhorar a qualidade das se¸c˜oes s´ısmicas adquiridas na regi˜ao.

(26)

2

Modelagem s´ısmica da Bacia do

Solim˜

oes

Antes de aplicar a metodologia de atenua¸c˜ao de m´ultiplas em dados reais, iremos trabalhar com dados sint´eticos realizados atrav´es de uma modelagem ac´ustica por diferen¸cas finitas em um modelo de velocidades simples baseado na geologia da Bacia do Solim˜oes. A importˆancia de se trabalhar com dados sint´eticos reside no fato de que podemos ”calibrar”as t´ecnicas de filtragem em dados que temos total controle.

A modelagem consiste em uma forma de resolu¸c˜ao num´erica da equa¸c˜ao da onda, o qual se baseia no c´alculo aproximado das derivadas parciais temporais e espaciais atrav´es da expans˜ao por s´erie de Taylor. Esta aproxima¸c˜ao pode ser feita escolhendo-se v´arios termos da s´erie, geralmente at´e o d´ecimo termo da expans˜ao. Os problemas mais comuns est˜ao relacionados com a estabilidade do m´etodo e a dispers˜ao num´erica, os quais podem ser contornado fazendo-se uma boa amostragem no modelo e dado.

Neste cap´ıtulo ser´a abordado de forma resumida sobre a modelagem ac´ustica por dife-ren¸cas finitas, bem como seus aspectos te´oricos e pr´aticos. Os dados sint´eticos gerados e o modelo de velocidades constru´ıdos para tal ser˜ao tamb´em utilizados posteriormente para testar a metodologia de filtragem empregada.

(27)

Modelagem s´ısmica da Bacia do Solim˜oes 24

2.1

A equa¸

ao ac´

ustica da onda

A equa¸c˜ao ac´ustica 3D da onda em um meio com velocidade compressional v(x, y, z) ´e dada pela equa¸c˜ao:

∇2P − 1

v2

∂2P

∂t2 = 0 (2.1)

onde P representa o campo de press˜ao, P (x, y, z, t), e ∇2 representa o Laplaciano, que no

caso 3D ´e dado por:

∇2 = ∂2 ∂x2 + ∂2 ∂y2 + ∂2 ∂z2 (2.2)

Esta equa¸c˜ao rege o avan¸co do campo de press˜ao em fun¸c˜ao do tempo e espa¸co. Nota-se que a mesma ´e simplificada j´a que assume a densidade constante, isotropia no meio f´ısico e n˜ao assume a convers˜ao em ondas S, o que n˜ao ocorre na realidade.

2.1.1

O operador de diferen¸

cas finitas

Considerando o campo de press˜ao P (x, y, z, t), sua derivada parcial em rela¸c˜ao a x pode ser encontrada a partir da expans˜ao de Taylor. Logo expandindo P (x + ∆x) (escalar), teremos:

P (x + ∆x) = P (x) + ∂P (x) ∂x ∆x + ∂2P (x) ∂x2 ∆x2 2! + ∂3P (x) ∂x3 ∆x3 3! + . . . (2.3) e, expandindo P (x − ∆x) teremos: P (x − ∆x) = P (x) − ∂P (x) ∂x ∆x + ∂2P (x) ∂x2 ∆x2 2! − ∂3P (x) ∂x3 ∆x3 3! + . . . (2.4) O operador de diferen¸cas finitas de segunda ordem ´e encontrado somando as equa¸c˜oes acima e ignorando os termos de ordem superior a 2. Assim sendo, teremos:

∂2P (x) ∂x2 ≈

P (x + ∆x) − 2P (x) + P (x − ∆x)

(∆x)2 (2.5)

Para os operadores de ordens superiores, o procedimento matem´atico ´e semelhante ao descrito acima. Por´em, para demonstra¸c˜ao feita neste trabalho, iremos nos limitar ao ope-rador de segunda ordem.

(28)

2.1.2

Resolvendo equa¸

ao da onda

Devemos discretizar o tempo e o espa¸co para encontramos uma solu¸c˜ao num´erica da equa¸c˜ao da onda. Logo, para um meio de velocidades com espa¸camentos ∆x,∆y e ∆z, o campo de press˜ao que se propaga a cada tempo ∆t pode ser escrito como:

P (x, y, z, t) = P (l∆x, j∆y, m∆z, n∆t) (2.6) onde j, l, m e n s˜ao os ´ındices em cada dire¸c˜ao. A Figura 2.1 ilustra o esquema de discre-tiza¸c˜ao do meio para aplica¸c˜ao de diferen¸cas finitas.

Figura 2.1: Discretiza¸c˜ao do espa¸co 3-D para aplica¸c˜ao de diferen¸cas finitas.

Utilizando a equa¸c˜ao 2.5 para novo c´alculo da derivada temporal teremos: ∂2P (x) ∂x2 = [P n+1 l,j,m− 2P n l,j,m+ P n−1 l,j,m] 1 (v∆t)2 (2.7)

As derivadas parciais espaciais podem ser calculadas de forma an´aloga `a equa¸c˜ao acima. Substituindo express˜oes das derivadas parciais espaciais e temporais da expans˜ao de segunda ordem da S´erie de Taylor na equa¸c˜ao 2.1, teremos:

[Pl+1,j,mn − 2Pn l,j,m+ Pl−1,j,mn ] 1 (∆x)2 + [P n l,j+1,m− 2Pl,j,mn + Pl,j−1,mn ] 1 (∆y)2 + +[Pl,j,m+1n − 2Pn l,j,m+ P n l,j,m−1] 1 (∆z)2 = [P n+1 l,j,m− 2P n l,j,m+ P n−1 l,j,m] 1 (v∆t)2 (2.8)

A partir da equa¸c˜ao anterior, podemos isolar o campo no tempo futuro em fun¸c˜ao dos campos atuais e passados. Isolando o campo com o termo Pl,j,mn+1, teremos:

Pl,j,mn+1 = 2Pl,j,mn − Pl,j,mn−1 + Ax[Pl+1,j,mn − 2P n l,j,m+ P n l−1,j,m] +Ay[Pl,j+1,mn − 2P n l,j,m+ P n l,j−1,m] + Az[Pl,j,m+1n − 2P n l,j,m+ P n l,j,m−1] (2.9)

(29)

Modelagem s´ısmica da Bacia do Solim˜oes 26

onde os termos Ax, Ay e Az s˜ao dados por, respectivamente:

Ax=  v(x, y, z)∆t ∆x 2 , Ay =  v(x, y, z)∆t ∆y 2 e Az =  v(x, y, z)∆t ∆z 2 (2.10)

2.2

Gerando dados sint´

eticos

A partir do estudo da geologia da Bacia do Solim˜oes, constru´ımos um modelo de velocidades da onda compressional bastante representativo. Este guarda as principais caracter´ısticas da bacia, com as intrus˜oes espessas do diab´asio presentes em toda regi˜ao. O campo de velocidades possui dimens˜oes de 1000 m x 4000 m, discretizado a cada 10 m, totalizando em 400 x 100 pontos. A Figura 2.2 ilustra o modelo de velocidades em quest˜ao.

Figura 2.2: Campo de velocidades sint´etico da Bacia do Solim˜oes.

Neste campo, utilizamos a velocidade de 1800 m/s na primeira camada, para representar a sequencia Terce´ario-Quatern´ario, cujas velocidades variam de 1600 m/s a 2000 m/s (Eiras, 1998). A segunda camada e a terceira representam a sequˆencia do Cret´aceo com velocidades de 2000 m/s e 2200 m/s respectivamente. As quarta e sexta camadas, de cor marrom, representam os derrames de diab´asio, e possuem velocidade de 5000 m/s. As camadas em vermelho (quinta, s´etima e oitava camadas) intercaladas pelo diab´asio e parte superior em vermelho escuro a 500 m de profundidade, representam os sedimentos do Paleozoico, e possuem velocidade de 4000 m/s e 4200 m/s. A nona camada representa as rochas geradoras e tamb´em reservat´orios do Paleozoico com velocidade de 4500 m/s e abaixo (d´ecima camada) encontram-se as rochas do Proterozoico, embasamento da bacia.

(30)

Tabela 2.1: Velocidade das camadas - Campo sint´etico Camadas Velocidades Camada 1 1800 m/s Camada 2 2000 m/s Camada 3 2200 m/s Camadas 4 e 6 5500 m/s e 6000 m/s Camadas 5,7 e 8 4000 m/s - 4500 m/s Camada 9 4200 m/s Camada 10 5000 m/s

O programa de modelagem s´ısmica utilizado foi cedido pelo Laborat´orio de Geof´ısica de Explora¸c˜ao do Petr´oleo (LAGEP/CPGG/UFBA), em linguagem Fortran 90 e funciona em s´erie e em paralelo. A geometria dos dados modelados est´a descrita na Tabela 2.2.

Tabela 2.2: Descri¸c˜ao da geometria utilizada

Parˆametros Valores Raz˜ao de amostragem 2 ms

Lan¸co split-spread sim´etrico 2000-20-x-20-2000 Tempo de registro 5 s

N´umero de tiros 100 N´umero de canais 101 Cobertura CDP 51 Intervalo entre tiros 20 m Intervalo entre receptores 20 m

Na Figura 2.3 est˜ao alguns dos 100 tiros modelados com o campo de velocidades em quest˜ao. Facilmente podemos perceber que os principais eventos de um sismograma de reflex˜ao est˜ao presentes nestes tiros: a onda direta, refratada, reflex˜oes e m´ultiplas com alta amplitude.

Na Figura 2.4, identificamos os eventos s´ısmicos correspondentes com as interfaces do modelo de velocidades. O evento indicado pela letra A representa a onda direta, B corres-ponde `a reflex˜ao na interface entre a primeira e segunda camadas. C ´e a reflex˜ao na interface entre a segunda camada e a terceira. As reflex˜oes das outras interfaces s˜ao muito dif´ıceis de se identificar haja vista os eventos m´ultiplos de forte amplitude devido ao contraste de velocidade entre a camada de diab´asio e a subjacente.

Podemos ver pela forte amplitude do sinal a hip´erbole de reflex˜ao entre a soleira de diab´asio e a terceira camada, representada pela letra D. Nota-se a reflex˜ao do topo e da base da camada de diab´asio. O evento s´ısmico de letra E corresponde `a onda refratada da camada

(31)

Modelagem s´ısmica da Bacia do Solim˜oes 28

Figura 2.3: Dados modelados por diferen¸cas finitas da Bacia do Solim˜oes a partir do modelo de velocidades da Figura 2.2.

de diab´asio. Percebemos que os eventos indicados pela letra M s˜ao as reflex˜oes m´ultiplas da primeira camada de diab´asio. Neste caso, temos dois tipos de m´ultiplas: uma, conhecida como m´ultipla de superf´ıcie, pois a energia se propaga, incide na primeira camada de diab´asio e retorna, reverberando entre a primeira interface e a superf´ıcie; e a outra, tamb´em m´ultipla da mesma natureza, a energia se propaga at´e a camada de diab´asio e retorna para superf´ıcie, retorna para a camada de diab´asio e outra vez para superf´ıcie. Nota-se a periodicidade destes eventos m´ultiplos.

Figura 2.4: Principais eventos s´ısmicos indicados nos dados a partir do modelo de velocidades da Figura 2.2.

(32)
(33)

3

Processamento S´ısmico Terrestre

A s´ısmica de reflex˜ao constitui em uma poderosa ferramenta para imageamento de estru-turas geol´ogicas para a busca de hidrocarbonetos, e tem sido utilizada desde a d´ecada de 1940. Acompanhando as inova¸c˜oes tecnol´ogicas, principalmente na inform´atica, os levan-tamentos s´ısmicos tˆem se desenvolvido de uma pequena linha com 24 canais para grandes levantamentos 3D com navios levando v´arios streamers com 2000 canais ativos. O princ´ıpio f´ısico b´asico consiste na medi¸c˜ao dos tempos de chegada das ondas s´ısmicas refletidas na superf´ıcie, geradas pelo contraste de densidade das camadas geol´ogicas e com as diferentes velocidades de propaga¸c˜ao da onda P, criadas por fontes controladas na superf´ıcie. A Figura 3.1 ilustra esquematicamente um levantamento s´ısmico terrestre.

Figura 3.1: S´ısmica terrestre. Fonte: http://www.kgs.ku.edu.html

Desde a d´ecada de 1960, utiliza-se a t´ecnica do empilhamento CMP, o qual possibilita o

(34)

levantamento redundante das informa¸c˜oes em subsuperf´ıcie em um mesmo ponto: o CMP. A premissa que a onda s´ısmica se propaga em subsuperf´ıcie e incinde no ponto em profundidade cuja proje¸c˜ao na superf´ıcie seja a metade da distˆancia entre fonte e receptor, em um meio plano, homogˆeneo e horizontal. A aquisi¸c˜ao dos dados em campo ´e feita movendo-se um arranjo de canais ativos para uma mesma fonte, para depois organizar os dados em fam´ılias de CMPs, e ap´os a corre¸c˜ao do sobretempo normal normal move out ou NMO, o tra¸co resultante ser´a igual a soma de todos os tra¸cos dentro de uma fam´ılia CMP, resultando em uma se¸c˜ao s´ısmica representativa da subsuperf´ıcie. Por´em, o modelo CMP ´e fisicamente v´alido apenas para um modelo de camadas planas e paralelas, conforme ilustrado na figura abaixo. Temos dois conceitos distintos: ponto m´edio comum e ponto em profundidade comum, os quais coincidem no caso acima, sendo distintos na maioria dos casos, j´a que s˜ao poucos os casos, em que as camadas s˜ao planas.

Figura 3.2: Diferen¸ca entre Ponto em profundidade comum e ponto m´edio comum. Retirado de http://www.kgs.ku.edu/Publications/Oil/primer10.html

O processamento s´ısmico consiste no tratamento dos dados s´ısmicos para obter a melhor imagem de subsuperf´ıcie e pode ser dividido em duas etapas b´asicas (Yilmaz, 2001): o pr´ e-processamento e e-processamento avan¸cado. No pr´e-processamento s˜ao realizadas as etapas de geometria, edi¸c˜ao de tra¸cos, ganhos, corre¸c˜oes de amplitude, filtragem simples e corre¸c˜oes est´aticas, no caso de dados terrestres. O processamento avan¸cado tem trˆes etapas, sempre interligadas, as quais s˜ao a deconvolu¸c˜ao, a an´alise de velocidades e a migra¸c˜ao. Os recursos computacionais e tempo dispon´ıveis e a geologia da regi˜ao estabelecer˜ao o melhor e mais adequado fluxograma de processamento (da Silva, 2004).

Nas pr´oximas p´aginas, ser˜ao descritas as etapas do processamento utilizado e mostrando tamb´em os resultados ap´os cada etapa discutida, em uma linha s´ısmica real da Bacia do Solim˜oes.

(35)

Processamento S´ısmico Terrestre 32

O fluxograma de processamento s´ısmico convencional adotado ´e listado a seguir:

1. Controle de qualidade;

2. Geometria e edi¸c˜ao de dados;

3. Corre¸c˜oes est´aticas de campo;

4. Ganhos de amplitude e filtragens;

5. Filtragem do Ground Roll: SVD, deconvolu¸c˜ao e balanceamento espectral;

6. An´alise de velocidades e empilhamento CMP;

7. Atenua¸c˜ao de m´ultiplas (Bacia do Solim˜oes);

8. Corre¸c˜ao est´atica residual e

9. Migra¸c˜ao Pr´e-empilhamento ou p´os-empilhamento.

Para o processamento realizado neste trabalho, o software utilizado, seguindo o fluxo-grama convencional, ´e o Seisspace/ProMax da Landmark, dispon´ıvel no CPGG/LAGEP/UFBA. Este ´e um dos softwares mais utilizados pela ind´ustria, sendo uma poderosa ferramenta de tratamento de sinal, contendo diversos m´odulos, com v´arias t´ecnicas e ferramentas adicionais e interativas apropriados para an´alise de sinal.

3.1

Controle de Qualidade

O processamento inicia-se com a leitura dos arquivos de campo, geralmente no formato SEG-Y ou SEG-D, e controle de qualidade para verificar informa¸c˜oes b´asicas do levantamento em campo, as quais s˜ao registradas em um documento, chamado relat´orio do observador, no momento da aquisi¸c˜ao de dados s´ısmicos. Juntamente com estes dados, ´e necess´ario a leitura e avalia¸c˜ao dos arquivos de coordenadas, quando estas s˜ao reais, quase sempre no formato UKOOA. O controle de qualidade ´e feito extraindo as informa¸c˜oes do header dos dados s´ısmicos e comparando-os com as informa¸c˜oes existentes no relat´orio do observador e nos arquivos de coordenadas. Nesta etapa, s˜ao identificados os registros com problemas na aquisi¸c˜ao, como por exemplo, dados perdidos devido `a problemas de descargas el´etricas no momento exato da aquisi¸c˜ao, ou falhas no instrumento de registro (Figura 3.3). Dados muito ruidosos e dados corrompidos (muito comum em arquivos SEG-D da d´ecada de 70) dependendo da ´area de levantamento, s˜ao eliminados.

(36)

Figura 3.3: Se¸c˜ao do Seisspace mostrando tiro afetado por descargas el´etricas (`a esquerda) e tiro bom (`a direita).

3.2

Geometria e edi¸

ao de dados

Ap´os o controle de qualidade, inicia-se a etapa mais importante de qualquer fluxograma de processamento, a geometria dos dados, onde localizamos espacialmente as fontes de energia s´ısmica (pontos de tiro) e as esta¸c˜oes de medi¸c˜ao (receptores), bem como a forma do arranjo, intervalo entre as fontes e entre receptores, distˆancia m´ınima e m´axima (offset) da fonte e receptor, entre outros parˆametros. Nesta etapa, s˜ao calculados os pontos em profundidade comum ou CDPs (Common depth point), que s˜ao pontos de imageamento s´ısmico com metade do espa¸camento fonte-receptor.

A linha processada aqui foi levantada em campo com arranjo split-spread sim´etrico, com 240 canais ativos, e com intervalo entre pontos de tiro de 25 metros. As demais informa¸c˜oes da aquisi¸c˜ao da linha est˜ao dispostas na Tabela 3.1. A localiza¸c˜ao espacial da linha est´a ilustrada na Figura seguinte 3.4.

A geometria no Seisspace ´e feita utilizando o m´odulo 2D Land Geometry Spre-adsheet, onde s˜ao preenchidas as tabelas internas do programa com as coordenadas das esta¸c˜oes de tiro, receptores e o padr˜ao utilizado na aquisi¸c˜ao. Nesta parte, o programa simula uma aquisi¸c˜ao e calcula as coordenadas dos CDPs e offsets para cada tra¸co. Se a geometria estiver correta, o programa salva as informa¸c˜oes em sua base de dados interna e logo ap´os ´e feito o carregamento destas informa¸c˜oes nos headers de cada tra¸co. As Figuras 3.5, 3.6, 3.7 e 3.8 ilustram as tabelas a serem preenchidas no database do Seisspace, e a Figura 1.9 ilustra um registro antes e ap´os a etapa de geometria, onde pode-se perceber o preenchimento de todas as informa¸c˜oes nos headers dos dados.

(37)

Processamento S´ısmico Terrestre 34

Tabela 3.1: Descri¸c˜ao dos Parˆametros de aquisi¸c˜ao: linha 0254-0269

Parˆametros Valores Raz˜ao de amostragem 2 ms

Lan¸co split-spread sim´etrico 3025-50-x-50-3025 Instrumento de registro SN-368 Tempo total 4 s N´umero de tiros 600 Extens˜ao da linha 19,000 km N´umero de canais 240 Cobertura CDP 120 Intervalo entre tiros 25 m Intervalo entre receptores 25 m

Figura 3.4: Bacias sedimentares brasileiras e o programa Jurua Urucu, com destaque, em preto, na linha 0254-0269. Fonte: http://app.anp.gov.br/webmaps/, 2016.

Figura 3.5: Se¸c˜ao do Seisspace ilustrando a tabela de receptores para preenchimento da geometria.

(38)

Figura 3.6: Se¸c˜ao do Seisspace ilustrando a tabela Pattern para preenchimento da geometria.

Figura 3.7: Se¸c˜ao do Seisspace ilustrando a tabela de tiros para preenchimento da geometria.

A edi¸c˜ao de dados basicamente consiste em selecionar regi˜oes ruidosas nos dados e apag´ a-las. Esta etapa foi realizada visualmente pois a linha s´ısmica ´e 2D (pequena) e possui boa qualidade nos registros, apresentando baixo n´ıvel de ru´ıdo ambiental e poucos canais ruidosos. Para esta etapa, abre-se o display do programa, e visualiza-se os tra¸cos na busca dos bastante ruidosos ou defeituosos e seleciona-se para posteriormente elimin´a-los dos demais dados. H´a tamb´em o silenciamento de tra¸cos ou mute, onde desenhamos uma janela no display para literalmente zerar na regi˜ao de interesse. A edi¸c˜ao de dados pode ser feita tamb´em de forma autom´atica utilizando ferramentas estat´ısticas que separam os tra¸cos por amplitudes e frequˆencias anˆomalas.

3.3

Corre¸

oes est´

aticas de campo

Os dados terrestres registrados em campo s˜ao afetados pelas diferentes eleva¸c˜oes dos pares fonte e receptor e pela presen¸ca da camada superficial de baixa velocidade, vulgarmente conhecida como ZBV (zona de baixa velocidade), causando diferen¸cas nos tempos de pro-paga¸c˜ao da onda. Para um modelo com uma camada geol´ogica, o efeito do terreno e da zona de baixa velocidade combinados, podem mudar drasticamente a geometria do refletor

(39)

Processamento S´ısmico Terrestre 36

Figura 3.8: Se¸c˜ao do Seisspace ilustrando a registro antes e ap´os a etapa de ge-ometria. Note as informa¸c˜oes do header preenchidas ap´os a etapa de geometria.

na se¸c˜ao empilhada.

Por´em, os levantamentos s´ısmicos s˜ao feitos movendo-se a fonte e o arranjo de receptores, sendo organizadas as fam´ılias de CDP posteriormente, com diferentes afastamentos fonte-receptor e consequentemente tempos afetados pela eleva¸c˜ao e ZBV para um mesmo ponto. Logo, a corre¸c˜ao est´atica ´e indispens´avel no processamento s´ısmico terrestre, e sua ausˆencia pode comprometer todo o fluxograma de processamento. Na pr´atica, a corre¸c˜ao ´e calculada para cada tra¸co subtraindo ou somando ao longo de todo o tra¸co, levando-os para um mesmo datum de referˆencia. Assim o tempo total da corre¸c˜ao est´atica ´e dado por:

∆t = tf onte+ treceptor (3.1)

onde tf onte e treceptor s˜ao dados por:

tf onte = − EZBV f VZBV − EpZBV f VpZBV (3.2) treceptor = − EZBV r VZBV − EpZBV r VpZBV (3.3)

onde EZBV f e EZBV rs˜ao as espessuras da ZBV logo abaixo das fontes e receptores, VZBV

e VpZBV s˜ao as velocidades da ZBV e abaixo da ZBV, EpZBV f e EpZBV r s˜ao as espessuras

da camada abaixo da ZBV at´e o datum de referˆencia, respectivamente. A Figura 3.9 ilustra o modelo utilizado para as equa¸c˜oes acima.

(40)

Figura 3.9: Modelo utilizado para corre¸c˜oes est´aticas. Modificado de Rejhane Cu-nha, 2010.

dos tempos das primeiras chegadas das ondas ´e o mais utilizado pela ind´ustria, j´a que as primeiras chegadas das ondas trazem informa¸c˜oes da ZBV, e podem ser extra´ıdas do pr´oprio conjunto de dados para depois calcular a velocidade utilizando algum algor´ıtimo. Logo, deve-se deve-selecionar os tempos de chegada das primeiras quebras, etapa conhecida como picagem de primeiras quebras. No Seisspace, utilizamos o m´odulo First Break Picking que calcula os tempos das primeiras quebras automaticamente, sendo necess´aria sua edi¸c˜ao manual, em alguns tra¸cos.

A Figura 3.10 ilustra a picagem autom´atica de um registro. Vale ressaltar que a escolha do pulso da onda para picagem ´e facultativa, sendo por´em obrigat´orio uma padroniza¸c˜ao ao longo de todos os tra¸cos. Para este trabalho, a picagem foi realizada escolhendo-se o pico de baixa energia da primeira chegada.

Figura 3.10: Se¸c˜ao do Seisspace ilustrando a picagem das primeiras quebras, em vermelho.

Ap´os a etapa da picagem, o c´alculo das est´aticas ´e feito utilizando o m´odulo Refrac-tion Statics CalculaRefrac-tion. Seu uso ´e relativamente simples, sendo necess´ario informar ao programa os seguintes dados:

(41)

Processamento S´ısmico Terrestre 38

2. Modelo inicial contendo n´umero de camadas desejados; neste trabalho apenas uma camada foi utilizada, gerando bons resultados;

3. Determinar a velocidade estimada m´edia da ZBV, ou calcul´a-la, a qual ser´a do in´ıcio ao topo do primeiro refrator e,

4. Determinar o intervalo de offset em que o programa ir´a trabalhar na identifica¸c˜ao do refrator correspondente `a base da ZBV.

Ap´os fornecer as informa¸c˜oes acima, o programa realiza o c´alculo das velocidades de refra¸c˜ao (velocidade da camada abaixo da ZBV) ao longo de toda a linha, calculando tamb´em os tempos de atraso das fontes e dos receptores e o modelo do refrator em profundidade, saindo com a estimativa dos valores de espessura da ZBV em cada esta¸c˜ao.

Por ´ultimo, os tempos de corre¸c˜ao est´atica para o datum final s˜ao gerados e guardados no database do Seisspace para posterior aplica¸c˜ao. A Figura 3.11 ilustra um registro antes e ap´os aplica¸c˜ao da corre¸c˜ao est´atica.

Figura 3.11: Se¸c˜ao do Seisspace ilustrando registro antes e ap´os as corre¸c˜oes est´aticas.

3.4

Ganhos de amplitude e Filtragens

Na propaga¸c˜ao de ondas s´ısmicas em subsuperf´ıcie, v´arios fenˆomenos s˜ao observados. A energia s´ısmica ´e absorvida pelas camadas geol´ogicas sendo transformada em ondas de calor, fenˆomeno conhecido como absor¸c˜ao (Yilmaz, 2001). Na pr´atica, ocorre a perda de altas frequˆencias em fun¸c˜ao da profundidade, j´a que a Terra funciona como um filtro de altas frequˆencias.

(42)

Por outro lado, ocorre a perda de amplitude em fun¸c˜ao do pr´oprio espalhamento geom´etrico da frente de onda, durante sua propaga¸c˜ao em subsuperf´ıcie. Num meio homogˆeneo, a den-sidade de energia decai proporcionalmente a 1/r2, onde r ´e o raio da frente de onda. A

am-plitude de onda ´e proporcional `a raiz quadrada da densidade de energia e decai a 1/r. Logo, corre¸c˜oes de amplitude para recuperar os efeitos da absor¸c˜ao e espalhamento geom´etrico s˜ao necess´arios.

No Seisspace, o m´odulo Offset Amplitude Recovery foi utilizado em diversas etapas no processamento para recuperar as amplitudes dos sinais. Para sua aplica¸c˜ao, ´e acon-selh´avel possuir um campo de velocidades preliminar, ou, na falta deste, fornecer ao m´odulo velocidades e tempos dos eventos de reflex˜ao mais vis´ıveis.

A filtragem mais simples empregada em diversas etapas no processamento foi a filtragem passa-banda, onde cada tra¸co ´e passado para o dom´ınio da frequˆencia, atrav´es da transfor-mada de Fourier, e depois escolhe-se o intervalo de frequˆencia a ser mantido e os intervalos a serem atenuados. Assim, para um tra¸co cont´ınuo x(t), sua transformada de Fourier F (ω) ´ e dada por: F (ω) = Z +∞ −∞ x(t)e−iωtdt, (3.4)

e para filtrar o sinal no dom´ınio da frequˆencia F (ω), convolve-se com a fun¸c˜ao transferˆencia definida por:

S(ω) = 1 para ω ≤ ωc

0 para demais (3.5) onde ωc ´e a frequˆencia de corte. Ap´os a convolu¸c˜ao Y (ω) = A(ω)F (ω), retorna para o

dom´ınio do tempo atrav´es da transformada inversa de Fourier:

xf ilt(t) =

Z +∞

−∞

A(ω)F (ω)φ(ω)dω. (3.6)

A filtragem passa-banda pode ser realizada em v´aria etapa no processamento. Utilizamos o m´odulo BandPass Filter do Seisspace para filtragens simples. Basta analisar no espectro de amplitudes dos tra¸cos, em que faixa de frequˆencia se concentra as amplitudes dos sinal. Geralmente, ru´ıdos como o Ground-roll, que apresentam baixas frequˆencias, 10 Hz, e alta amplitude.

(43)

Processamento S´ısmico Terrestre 40

3.5

Filtragem SVD

A metodologia SVD consiste em uma ferramenta da ´algebra linear que permite decompor uma matriz em valores singulares, da´ı o nome SVD (Singular Value Decomposition). Uma matriz de dados s´ısmicos D = [d1, d2, d3...dM] pode ser escrita de acordo com a equa¸c˜ao

abaixo (Golub e Loan., 1996):

D = U ΣVT (3.7)

onde U e V s˜ao matrizes ortogonais e unit´arias que possuem a seguinte propriedade: U−1 = UT e V−1 = VT. A matriz Σ ´e uma matriz diagonal dos valores singulares, U representa a

matriz dos autovetores associada `a dimens˜ao do tempo e V representa a matriz associada `a dimens˜ao do espa¸co.

Realizando os devidos c´alculos, o tra¸co s´ısmico filtrado D0(t, xj) pode ser rescrito como

(Ladino, 2011): D0(t, xj) = K X k=1 σkuk(t)vk(xj) (3.8)

A equa¸c˜ao acima mostra que para cada tra¸co, podemos coletar os valores das M amostras vizinhas e efetuar a decomposi¸c˜ao SVD e restituir uma parte dos dados, descartando a parte considerada como ru´ıdo. Observa-se na pr´atica que a filtragem SVD consiste em um m´etodo multicanal que mant´em a coerˆencia lateral dos eventos s´ısmicos nos tra¸cos. Isso ´e poss´ıvel porque os primeiros autovetores guardam informa¸c˜oes de maior correla¸c˜ao espacial nos tra¸cos, o que permite realizar a filtragem do ground-roll, que se apresenta com certo grau de inclina¸c˜ao. Por outro lado, as reflex˜oes, apesar de serem aproximadamente hip´erboles, possuem coerˆencia lateral maior que o ground-roll, ap´os corre¸c˜ao de NMO.

A filtragem SVD pode ser resumida em trˆes etapas (Ladino, 2011):

1. Sele¸c˜ao da janela de amostras M dos tiros;

2. Decomposi¸c˜ao em valores singulares;

3. Reconstitui¸c˜ao parcial do tra¸co D0(t, xj) utilizando apenas K valores singulares.

Neste trabalho, aplicamos a filtragem SVD ap´os a corre¸c˜ao est´atica de campo para atenuar a amplitude do ground-roll. Um programa em Fortran 90 foi disponibilizado para realizar este tratamento nos dados de entrada no dom´ınio do tiro. Na Figura 3.12a e 3.12b vemos a eficiˆencia na atenua¸c˜ao do ground-roll no tiro 122, onde as reflex˜oes est˜ao mais fortes e coerentes ap´os a filtragem.

(44)

3.6

Deconvolu¸

ao e Balanceamento espectral

O modelo convolucional do tra¸co s´ısmico mostra o tra¸co x(t) como a convolu¸c˜ao da assinatura da fonte de fase m´ınima p(t), geralmente conhecida, com a fun¸c˜ao refletividade e(t) mais os ru´ıdos η(t), conforme a equa¸c˜ao abaixo:

x(t) = p(t) ∗ e(t) + η(t). (3.9)

As premissas do modelo convolucional do tra¸co s´ısmico s˜ao descritas abaixo (Yilmaz, 2001):

1. A Terra ´e composta por camadas horizontais de velocidade constante;

2. As ondas geradas s˜ao do tipo ondas compressionais (ondas P) e sua incidˆencia ´e normal `

a camada geol´ogica;

3. Os ru´ıdos aleat´orios tendem `a zero;

4. O pulso s´ısmico ´e conhecido e invariante, ou seja, sua forma n˜ao muda ao longo da propaga¸c˜ao (pulso estacion´ario);

5. A fun¸c˜ao refletividade ´e aleat´oria.

A deconvolu¸c˜ao visa estimar o filtro inverso de forma estat´ıstica a fim de obter a resposta impulsiva da Terra. Pode ser aplicada antes e ap´os do empilhamento, aumentando sempre a resolu¸c˜ao temporal e elevando o conte´udo de frequˆencia dos dados. Esta ferramenta ´e largamente aplicada na ind´ustria sendo um m´etodo de extrema importˆancia para melhor re-solu¸c˜ao temporal, permitindo a identifica¸c˜ao de unidades estratigr´aficas numa se¸c˜ao s´ısmica, al´em de filtrar reflex˜oes m´ultiplas e reverbera¸c˜oes.

Esta etapa ser´a detalhada posteriormente, nesta disserta¸c˜ao. Neste t´opico, ilustraremos os resultados da deconvolu¸c˜ao do pulso em consistˆencia com a superf´ıcie, utilizando o m´odulo do Seisspace, Surface Consistent Decon. Para o c´alculo do operador, ´e feita uma janela nos dados no dom´ınio do tiro, onde selecionamos a regi˜ao de interesse para tamb´em posterior aplica¸c˜ao. Na Figura 3.12, vemos os resultados da deconvolu¸c˜ao do pulso acima descrito. Notar o ganho de frequˆencia nos dados e o aumento da resolu¸c˜ao temporal.

O balanceamento espectral ´e uma t´ecnica amplamente utilizado no fluxograma de pro-cessamento s´ısmico de dados terrestres. Pode ser aplicada antes ou ap´os o empilhamento.

´

E muito ´util na atenua¸c˜ao de ru´ıdos que possuem altas amplitudes, como por exemplo, o ground-roll. Esta filtragem baseia-se na ”divis˜ao”do sinal em v´arias faixas de frequˆencia e aplicando ganhos nos respectivos intervalos de frequˆencia. Constitui das seguintes etapas:

(45)

Processamento S´ısmico Terrestre 42

1. Passa-se o tra¸co de entrada x(t) via Transformada de Fourier 1D para o dom´ınio da frequˆencia X(ω);

2. O espectro de frequˆencia ´e ent˜ao divido em v´arias faixas de frequˆencia ∆X(ω), de acordo com o int´erprete;

3. Cada faixa de frequˆencia ´e separada e convertida para o dom´ınio do tempo via Trans-formada de Fourier Inversa 1D; Assim tem-se que cada tra¸co x(t) gerou outros tra¸cos x(t)0 com conte´udo de frequˆencia definido.

4. Assim, calcula-se uma fun¸c˜ao de ganho para cada tra¸co gerado c(t) e aplica-se ao tra¸co decomposto, c(t) · x(t)0, sendo que o tra¸co filtrado resultante ser´a obtido somando-se os tra¸cos equalizados.

Ap´os a aplica¸c˜ao do balanceamento, nota-se um aumento na amplitude do sinal e uma diminui¸c˜ao da amplitude de alguns tipos de ru´ıdos como o ground roll, onda a´erea, ou ru´ıdos lineares, j´a que as componentes no espectro de frequˆencia s˜ao levadas ao mesmo n´ıvel. No Seisspace, utilizamos a fun¸c˜ao Time Variant Spectral Whitining. A Figura 3.12 ilustra aplica¸c˜ao do balanceamento espectral em fam´ılia de tiros. Notar os efeitos desta filtragem juntamente com a deconvolu¸c˜ao.

3.7

An´

alise de velocidades e empilhamento CDP

No processamento CDP, cada tra¸co de uma fam´ılia CDP possui informa¸c˜oes do mesmo ponto em subsuperf´ıcie, com diferen¸cas nos tempos das chegadas das ondas em virtude do afastamento fonte-receptor. Para um modelo de uma camada geol´ogica com afastamentos pequenos comparados com a profundidade, o gr´afico tempo duplo versus afastamento de uma fam´ılia CDP exibe eventos hiperb´olicos. Define-se como corre¸c˜ao NMO ou de sobretempo normal como sendo o valor em tempo aplicado aos tra¸cos para eliminar o efeito do afasta-mento fonte-receptor, ou seja, trazer os tra¸cos para sua posi¸c˜ao zero-offset, ou afastamento nulo, conforme ilustra a Figura 3.13.

Para um meio horizontalmente estratificado com n camadas, a corre¸c˜ao de NMO ´e dada pela equa¸c˜ao:

∆tN M O = tx,n − t0,n= s  t2 0,n+ x2 v2 rms  − t0,n (3.10)

onde t0,n´e o tempo vertical (zero-offset) da propaga¸c˜ao da onda na n-´esima camada, vrms ´e a

(46)

(a) Tiro original

(b) Ap´os SVD

(c) Ap´os SVD, deconvolu¸c˜ao e balanceamento

Figura 3.12: Se¸c˜ao do Seisspace ilustrando registro original (a), ap´os a filtragem SVD (b) e ap´os a deconvolu¸c˜ao e balanceamento espectral combinados em cascata.

do evento na fam´ılia CDP. Ap´os o core¸c˜ao de NMO, h´a um efeito de redu¸c˜ao de frequˆencia nos tra¸cos pr´oximos `a superf´ıcie e com afastamentos longos, conhecido como estiramento.

(47)

Processamento S´ısmico Terrestre 44

Figura 3.13: Exemplo de fam´ılia CDP e corre¸c˜ao de NMO.

Essa distor¸c˜ao ´e causada devido ao aumento do per´ıodo dominante no pulso, que diminui a frequˆencia. Este estiramento ´e dado pela equa¸c˜ao:

∆f f =

∆tN M O

t0

(3.11)

onde f ´e a frequˆencia dominante e ∆f ´e a varia¸c˜ao da frequˆencia. Para amenizar os efeitos do estiramento no processamento, um mute (ou silenciamento) ´e criteriosamente escolhido e aplicado.

A an´alise de velocidades consiste em selecionar criteriosamente os valores que fornecem a melhor corre¸c˜ao de NMO, ou seja, que horizontalize as hip´erboles de reflex˜ao. O intuito ´e determinar a velocidade que forne¸ca uma se¸c˜ao empilhada com mais coerˆencia. Define-se da´ı a velocidade de empilhamento, a qual ´e igual `a velocidade RMS se o afastamento m´aximo for pequeno. Esta etapa ´e considerada a mais importante do processamento s´ısmico, j´a que o grau de precis˜ao das velocidades escolhidas ter´a como resultado uma se¸c˜ao empilhada com boa qualidade ou n˜ao.

H´a v´arios m´etodos para estimativa das velocidades, e geralmente se faz uso de um ou dois m´etodos combinados e de forma interativa. Para tal, cria-se o chamado espectro de velocidades percorrendo-se os tra¸cos dentro de uma fam´ılia CMP com v´arias hip´erboles dentro de uma janela de tempo, a partir de um valor t0,n, localizado no ´apex da hip´erbole,

as quais s˜ao geradas variando de um valor m´ınimo a um valor m´aximo.

Essas hip´erboles s˜ao corrigidas de NMO e empilhadas para cada velocidade, formando picos no dom´ınio t0 X vrms. Prossegue-se com outro valor de t0,n, percorrendo todo

sis-mograma, gerando o espectro de velocidades. Associado ao espectro, h´a uma medida de coerˆencia para facilitar o reconhecimento das reflex˜oes, as quais s˜ao verificadas visualmente, no padr˜ao de repeti¸c˜ao destes eventos. A medida de coerˆencia mais utilizada pela ind´ustria ´e o semblance, a qual ´e definida como a raz˜ao normalizada entre a energia de sa´ıda e a energia

(48)

de entrada. Os valores da semblance est˜ao no intervalo de 0 ≤ S ≤ 1, sendo que os eventos mais coerentes est˜ao pr´oximos de 1.

Para realizar a an´alise de velocidades, disp˜oe-se na mesma janela o espectro de veloci-dades semblance lado a lado com o painel CMP ou supergather, estes consistem na jun¸c˜ao de v´arios CMPs em um ´unico, combinando-os, o que facilita na visualiza¸c˜ao dos refletores. Quanto maior o n´umero de CMPs na combina¸c˜ao, maior ser˜ao as amplitudes dos refletores no supergather, e quanto menor o n´umero de CMPs, maior continuidade lateral nestes refle-tores. No seisspace, utilizamos o m´odulo do 2D Supergather Formation para cria¸c˜ao de supergathers.

Juntamente com semblance, exibe-se o painel CVS ou Constant Velocity Stack, o qual ´e feito empilhando toda a se¸c˜ao s´ısmica com velocidades constantes previamente escolhidas a fim de se verificar a continuidade dos refletores, ap´os empilhamento com uma determinada velocidade. As velocidades s˜ao ent˜ao escolhidas visualmente atrav´es dos picks e simultanea-mente uma corre¸c˜ao de NMO ´e feita ao lado na fam´ılia CMP (Figura 3.14 e 3.15).

A etapa de an´alise de velocidades pode ser feita v´arias vezes no processamento. Pode ser feita inicialmente ap´os corre¸c˜oes est´aticas, ou ap´os corre¸c˜ao est´atica residual para gerar um campo de velocidades para a migra¸c˜ao pr´e-empilhamento ou p´os-empilhamento.

Figura 3.14: Se¸c˜ao do Seisspace ilustrando an´alise de velocidades no CDP 570.

O empilhamento visa ao aumento da raz˜ao sinal/ru´ıdo dos dados. Ap´os a corre¸c˜ao de NMO, todos os tra¸cos de uma fam´ılia CMP s˜ao somados aritmeticamente resultando em um ´unico tra¸co, que representa uma se¸c˜ao de afastamento nulo, naquela onde as fontes e receptores estariam localizadas em mesmo ponto na superf´ıcie. Nesta etapa, os ru´ıdos aleat´orios, ondas diretas, os eventos com baixa coerˆencia horizontal ou os que n˜ao foram

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