Universidade Federal da Bahia – UFBAElementos de Geofísica

Leonardo Martins Santana

MÉTODOS SÍSMICOS

Salvador, 12 de julho de 2011

•Introdução• O principal objetivo da exploração sísmica é deduzir

informações sobre o comportamento das rochas e como estas estão dispostas na subsuperfície, a partir da observação dos tempos de viagem das ondas sísmicas, além das variações na amplitude, frequência e forma de onda.

Figura – Uma frente de ondas é gerada na subsuperfície por uma fonte e se propaga nas camadas inferiores.

•Introdução

• Nos meios isotrópicos e homogêneos podem se propagar dois tipos de onda: onda P e onda S.

• A onda P é dita onda longitudinal ou compressional.

• A onda S é conhecida como onda transversal, rotacional ou cisalhante

•Introdução

Figura – Movimento das partículas durante a passagem de uma onda. (a) onda P; (b) onda S.

•Introdução

• Ao encontrar uma transição entre duas camadas de rochas com propriedades físicas muito distintas, parte da onda é refletida e a outra parte é transmitida. Lei de Sneel.

Figura – Esquema de partição de energia sísmica.

•Introdução

• A trajetória da onda sísmica baseia-se em dois princípios fundamentais:

1. Principio de Huygens: cada ponto de uma frente de onda funciona como uma fonte de ondas.

2. Principio de Fermat: ao se propagar entre dois pontos a onda ira se propagar pelo percurso de tempo mínimo.

•Introdução

• Parâmetros elásticos:

1. O coeficiente de Poisson: é definido como sendo a relação de deformação de contração lateral e a deformação de expansão longitudinal de um cilindro quando submetido a uma tensão.

2. Modulo de Young/Elasticidade: é a relação entre a tensão normal e a deformação que ocorre na direção desta tensão.

3. Modulo de Cisalhamento: é a relação entre a tensão cisalhante e a deformação cisalhante.

4. Modulo de Volume/Incompressibilidade: é a relação entre a variação da pressão e variação do volume do corpo.

Método Sísmico

• AQUISIÇÃO DE DADOS

• PROCESSAMENTO

• INTERPRETAÇÃO

AQUISIÇÃOUm sistema de aquisição de dados é composto por uma ou mais fontes, um arranjo de receptores e um sistema de armazenamento e pré-processamento.• Fontes terrestres:

1. Fontes explosivas2. Sistema Vibroseis

• Fontes marinhas

1. Aquapulse2. Airgun3. Watergun

• Receptores

1. Receptores terrestres: Geofones

2. Receptores marinhos: Hidrofones

AQUISIÇÃO

Figura - desenhos esquemáticos simplificados de aquisição marinha e terrestre.

•Aquisição de dados sísmicos em terra e em mar.

AQUISIÇÃO• O arranjo mais utilizado é o

CMP (Common Midpoint), pois propicia um melhor um aumento na relação sinal /ruído com relação às ondas refletidas.

• O princípio do método CMP está no registro de diversas reflexões originadas num mesmo ponto em subsuperfície, obtidas através de diferentes offsets.

AQUISIÇÃO• Pode-se distinguir três

trajetórias principais de uma onda emitida

1. A onda direta

2. As ondas refratadas

3. As ondas refletidas

PROCESSAMENTO• Sismograma: convolução de um pulso gerado próximo à superfície e

com uma resposta impulsiva da terra, somado aos ruídos de diversas origens.

• Onde xt é o sismograma (traço sísmico) registrado, pt é o pulso sísmico, et é a função refletividade ou resposta impulsiva da terra, é o sinal de convolução e ηt é o ruído diverso (MELO, 2007).

PROCESSAMENTO

• Reagrupamento das famílias de tiro em famílias CMP ou CDP.

PROCESSAMENTO

• Correção estática: Corrige topografia em levantamentos terrestres, evitando distorções

• Análise de velocidades e Correção NMO.

• A velocidade NMO (normal moveout) é o parâmetro que descreve a linha da reflexão sísmica armazenada para diferentes distâncias de offset. Uma vez que a velocidade NMO é estimada, os tempos de viagem podem ser corrigidos para remover a influência do offset.

PROCESSAMENTO

• As vezes é mais pratico expressar o tempo da onda refletida tx pela seguinte expressão:

• Este intervalo de tempo Δt é denominado tempo do Normal Moveout que pode ser traduzido como sobretempo normal, ou seja, representa como o tempo varia com a variação entre a fonte e o receptor e pode ser determinado pela equação:

PROCESSAMENTO

• Correçao de NMO:

PROCESSAMENTO• Empilhamento: O processo de empilhamento (stack) soma os sinais de

cada família CDP corrigidos de NMO além de retirar do sismograma alguns efeitos indesejados, melhorando a relação sinal/ruído.

Figura - Descrição dos processos citados.

PROCESSAMENTO

• Filtragem: é usada para retirar do sismograma efeito de ondas causam ruídos que ocorrem com uma certa regularidade traço a traço, os denominados ruídos coerentes.

• Deconvolução: calcula-se a resposta que seria obtida caso o pulso fosse ideal, simétrico e com a maior parte da energia concentrada em um só pico. Aplicando-se o método no sinal sísmico com a finalidade de comprimir o pulso que acompanha cada reflexão recupera-se da melhor maneira possível a refletividade.

PROCESSAMENTO

Figura - Deconvolução:

PROCESSAMENTO

• Migração: as seções sísmicas de zero offset apresentam distorções devido ao fato de que as camadas não são planas e paralelas. Como as camadas não são planas elas geram artefatos na seção sísmica. A migração procura corrigir estes efeitos, ou seja, a migração é o processo que “migra” as reflexões para os lugares corretos.

INTERPRETAÇÃO

• A maioria das técnicas de interpretação estratigráfica de seções sísmicas partem da premissa de que os refletores sísmicos possuem significado cronoestratigráfico uma vez que, refletores sísmicos são limites entre corpos de rocha com propriedades acústicas distintas, definidas principalmente pela litologia (além do conteúdo de fluídos).

• Esta interpretação não depende somente do entendimento da seção sísmica, mas também dos estudos estruturais, tectônicos, físicos, químicos, geológicos, etc. da área estudada.

PROCESSAMENTO

Figura :Seção sísmica sem interpretação.

INTERPRETAÇÃO

Figura: Seção sísmica interpretada.

INTERPRETAÇÃO• Diversos tipos de interpretações estratigráficas podem ser realizados a partir

de uma seção sísmica:

1. Avaliação de deformações estruturais pós deposicionais e de modificações de espessuras.

2. Correlações geológicas com fundamento cronológico.3. Definição de unidades deposicionais genéticas.4. Reconhecimento de ambientes deposicionais a partir da topografia

deposicional.5. Paleobatimentria.6. História de soterramento.7. Relevo de discordâncias.8. Paleogeografia e história geológica.

CONCULSÃO

• Vantagens: profundidade de alcance (reflexão), que chega a 10 km, e a resolução que é melhor que a de outros métodos geofísicos.

• Desvantagens: custos de exploração que são maiores e dificuldade pratica em relação a outros métodos.

• A sísmica de reflexão possui alta aplicabilidade e está em alta entre os métodos geofísicos atuais, principalmente devido á sua boa resolução na exploração de regiões petrolíferas.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

• Martins, J. L. 2001- Noções do método sísmico e de resolução sísmica. In: Estratigrafia de Seqüências, métodos e aplicações (Severiano Ribeiro, H. J. P., org.). Editora Unisinos, Porto Alegre.

• YILMAZ, Ordogan, Seismic data processing: processing, inversion, and interpretation of seismic data . Tulsa: Society of Exploration Geophysicists, 2001. Volume 2. (Investigations in Geophysics).

• TELFORD, William Murray; GELDART, L. P.; SHERIFF, Robert E. Applied geophysics. 2ª ed. Cambridge: Cambridge University, 1990.

• MELO, P. E. M. 2007. Novos métodos de filtragem de dados sísmicos de reflexão. Tese de doutorado, Universidade Federal da Bahia, UFBA.