Resumo Método Sísmico Reflexão

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Reflexão Sísmica
No ensaio de sísmica de reflexão, as
ondas são emitidas por uma fonte e
refletidas onde são captadas em
geofones colocados em superfície e o
sinal sísmico é convertido e
transformado em sismograma pelo
sismógrafo. A partir do sismograma, é
feito o processamento sísmico, que
conta com várias etapas até a seção
sísmica ficar pronta para ser
interpretada, onde serão identificados
os vários refletores.
→ Equipe Sísmica:
✿ Levantamento Terrestre: são
realizados levantamento topográfico e
perfurações, onde será feito o
carregamento. Em seguida, há a
denotação e registra-se o retorno das
ondas à superfície.
✿ Levantamento Marinho: é necessário
um navio equipado de canhões de ar
comprimido e hidrofones que vão
registrar o retorno das ondas à
superfície. Este tipo de levantamento
apresenta custo elevado, impacto
ambiental e efeito bolha.
→ Diferenças entre aquisições
terrestres e marítimas:
✿ Terrestres: as fontes são dinamites,
vibroseis, cordel detonante. Os
receptores são os geofones.
✿ Marítimas: as contas são airguns,
water guns, vaporhoc, aquapulse. Os
receptores são os hidrofones.
→ Características das fontes sísmicas:
A escolha do tipo de fonte e de
frequência a utilizar é feita com base
na profundidade e nas dimensões do
alvo.
→ Fontes Terrestres:
✿ Martelo Sísmico: método mais barato
e simples, mais prático que explosivos.
Capaz de registrar reflexões,
refrações, ruídos de terreno e ondas
aéreas.
✿ Choque Forçado: método em que a
queda da massa pode ser acelerada por
um sistema hidráulico ou mecânico, há
impactos repetidos permitindo
empilhamento vertical. É uma fonte de
baixa energia relativa, boa para alvos
rasos.
✿ Explosivos: possuem a mais alta
energia entre as fontes terrestres,
consiste no soterramento de dinamites
ou nitrato de amônia em pequenos
poços. As suas desvantagens consistem
em: uso restrito quanto ao manuseio,
distância mínima de residências, pontes,
dutos, necessária permissão das Forças
Armadas, necessária reabilitação do
terreno, furos demorados e caros,
impossibilidade de repetição do tiro na
mesma posição e perigoso.
✿ Rifle Sísmico: dispara balas de calibre
12mm em pequenos furos de cerca de 1
metro de profundidade. Bom para alvos
rasos. Possui mais energia e
frequências mais altas do que martelo
ou choque forçado, não gera onda
aérea e tem ruído reduzido.
✿ Vibroseis: caminhões vibradores são
utilizados para gerar ondas acústicas.
Possuem fonte mecânica de vibração,
sendo as vibrações geradas de baixa
amplitude com frequência continuamente
variável (sweep). Varrem um intervalo
de frequências de 10 a 100 Hz com
duração de 1 a 10 segundos. São usados
na investigação de alvos profundos
(>5km) com os vibradores trabalhando
em uníssono. Os caminhões são
interligados por rádio para sincronizar
as vibrações. Suas vantagens consistem
em empregabilidade em áreas urbanas,
apresentam uma razão sinal/ruído muito
boa, grande repetibilidade, duração
ajustável de pulso.
✿ Compactadores: podem ser usados
no solo como fontes de vibração em
trabalhos de investigação rasa. Possuem
frequência fixa entre 20 e 600 Hz e
podem ser usados em arranjos
sincronizados.
✿ Centelhadores: a descarga de 2000
a 10000 Volts em um furo que contém
água salgada gera um impulso de baixa
energia. São apropriados para
investigação rasa, com alvos a menos de
100 m de profundidade.
→ Tipos de Geofones (terrestres)
✿ Ponteira mais longa: para bom
contato com o terreno.
✿ Geofones para pântano: invólucro à
prova d'água
✿ Geofones multi-componentes:
registram as três componentes (x, y, z)
das ondas.
✿ Geofones modernos: não possuem
transmissão analógica nem tomadas,
sistema pequeno e leve, baixo consumo
de energia e três componentes.
→ Como funciona um geofone
Um ímã cilíndrico contém uma bobina
suspensa por uma mola muito sensível e
calibrada, as vibrações no terreno
geram pulsos elétricos na bobina e
deslocamentos de 10-8 a 10-10m são
detectáveis.
✿ Streamers terrestres: são cabos
com geofones conectados que podem
ser arrastados por um veículo.
✿ Sismógrafo: instrumento para
gravação e display de dados sísmicos,
multi-canal, amplificador de sinal,
demultiplexador, conversor de sinal
analógica/digital, possui memória para
gravação de dados e tela display e
impressora.
→ Tipos de Geometria de Aquisição
Os tipos mais comuns são:
✿ Split-Spread simétrico
✿ Split-Spread assimétrico
Em um arranjo split-spread, o tiro é
posicionado no meio, sendo a curvatura
hiperbólica mais evidente. Este arranjo
fornece informação sobre o mergulho
dos refletores. (figura a)
✿ End-on empurrando
✿ End-on puxando
A energia é reorganizada por arranjos
de curvatura hiperbólica, com o end-on
shooting, somente um lado da curva
hiperbólica é mostrado. (figura b)
✿ Reflexões primárias: raio retorna
para a superfície depois da reflexão em
uma simples interface.
✿ Múltiplas: o raio reflete mais de uma
vez na interface e depois retorna a
superfície.
Shot gather: coleção de traços
associados com a locação do single shot
→ Cobertura Simples
Técnica convencional, 100% cobertura,
registro analógico, bidirecional. Tem-se
que garantir as hipérboles, caso
contrário efetua-se o mesmo tiro. É um
método caro e de baixa produção.
→ CDP (common Depth point)
Técnica unidirecional, 600 a 12000% de
cobertura digital. Sua vantagem é
eliminar os múltiplos do fundo mar e
apresentar baixo custo.
Dados refletidos são coletados usando
duas aproximações principais:
✿ Common midpoint method (CMP):
multi-channel, a redundância aumenta a
qualidade do sinal em relação ao ruído
✿ Common offset method (COM): single
channel
Sísmica em Furos de Sondagem
Os ensaios sísmicos em furos de
sondagem possibilitam a determinação
precisa das velocidades das ondas de
compressão (P) e cisalhantes (S) e,
assim, o cálculo dos parâmetros
dinâmicos dos solos.
Esses ensaios são denominados
cross-hole, down-hole e up-hole em
função da posição da fonte no furo.
São ensaios não destrutivos, de rápida
execução, abrangendo grandes volumes
de maciço.
Down-hole e up-hole são realizados em
apenas um furo e emprega uma sonda
com um geofone ou acelerômetro,
localizada no interior desse furo.
✿ Cross-hole: mais eficazes para
determinação dos parâmetros dinâmicos
dos solos e consiste na colocação de
uma fonte mecânica geradora de ondas
elásticas num furo e no mínimo dois
geofones em outros dois furos
alinhados como o primeiro, todos no
mesmo nível. A fonte mecânica irá
produzir ondas P e ondas S. (figura a)
✿ Down-hole: a fonte geradora de
ondas sísmicas fica localizada na
superfície do terreno. Na fonte há um
dispositivo de contato, que envia um sinal
para o sismógrafo no instante do golpe.
Nesse instante, o sismógrafo começa a
registrar as ondas captadas pelos
geofones. (figura b)
✿ Up-hole: a fonte fica dentro do furo
e o receptor na superfície do terreno.
A interpretação dos resultados desse
ensaio é semelhante àquela realizada pela
técnica down-hole. É mais difícil gerar
ondas do tipo desejado. (figura c)
→ Tomografia Sísmica
Fornece uma descrição detalhada ou
uma interpretação mais acurada das
variações nas propriedades e
heterogeneidades do reservatório.
Consiste em um levantamento sísmico no
qual fontes sísmicas são detonadas
dentro dos poços, enquanto os
receptores são colocados dentro de
outro poço. As trajetórias das ondas
recobrem o reservatório
proporcionando uma redundância de
informações.
→ Os dois registros, ondas ascendentes
e ondas descendentes, quando
agrupadas as suas informações,
obtém-se uma resposta de alta qualidade
das reflexões próximas ao poço, que
permite:
✿ Amarrar as seções sísmicas com
dados do poço
✿ Avaliar o efeito da absorção de
energia sísmica
✿ Posicionar o fundo do poço com
relação às rochas subjacentes
✿ Verificar o mergulho dos refletores
na vizinhança
Aplicações mais específicas são obtidas
quando os tiros na superfície são
detonados em posições mais distantes
da boca do poço. Neste caso,
denomina-se VSP com afastamento ou
walkaway VSP que permite rastrear
zonas de interesse com precisão em
posições afastadas do poço.
→Sísmica de alta resolução
Posicionamento e assentamento de
equipamentos de perfuração e
produção.
Os vários métodos de sísmica rasa,
fonte de alta frequência, fornecem as
seguintes informações sobre o fundo
do mar:
✿ Mapas batimétricos de precisão
✿ Estratigrafia dos sedimentos do
fundo
✿ Falhamentos
✿ Presença de gás nos sedimentos
✿ Exsudação de gás
Tais informações são fundamentais
para a segurança no posicionamento de
plataformas de perfuração e para o
planejamento (assentamento dos
equipamentos de produção)
Sistema de Controle da Fonte
→ Detonação dos airguns do arranjo
comandada pela navegação
→ Controle do sincronismo dos canhões
dos arranjos
→ Controle da alimentação de ar dos
canhões
→ Registro do tempo do tiro
(fornecido pelos transducers dos
canhões)
A aquisição de dados sísmicos marítimos
para melhorar a eficiência, reduzir os
custos e obter dados melhores faz uso
do CLO, que aproveita o tempo de
percurso longo em áreas de águas
profundas.
✿ Navio sísmico: fonte, streamer e
registro
✿ Navio fonte: somente fonte,
localizado a 1 comprimento do streamer
a frente do navio sísmico
Processamento de Dados Sísmicos
Processamento → Interpretação
Processamento sísmico é o conjunto de
tratamentos aplicados aos dados
coletados pela aquisição, com o objetivo
de gerar a imagem das estruturas
geológicas de subsuperfície.
Em termos gerais, o fluxo dos módulos
têm a finalidade de minimizar efeitos que
degradam os dados e amplificar a
resposta das estruturas subterrâneas.
→ Ruídos
✿ Coerentes: onda Rayleigh, reflexões
de alto ângulo de incidência
✿ Ondas aéreas: ruído da explosão
✿ Muito incoerente: sem alinhamento
(aleatórios: tráfego)
✿ Reverberações: pequeno período
com ressonância
→ Critérios para Atenuação de Ruídos
O tempo de propagação: grava-se o
sinal e desliga-se durante o ruído. Já a
direção de propagação: filtros especiais
e de velocidade.
Durante o processamento, a meta é
remover os ruídos e reforçar o sinal.
Sequência Convencional de
Processamento de Dados Sísmicos
→ Pré-processamento
✿ Edição: geração dos gráficos
distância x tempo da reflexão para
obtenção da velocidade dos meios e o
sinal sísmico (amplitude) para determinar
o traço sísmico
✿ Correção primária: correções das
distorções do equipamento (receptores
e gravação)
✿ Correções estatísticas: correção de
anomalias superficiais e topográficas
em relação a referência (nível do mar)
→ Deconvolução
Aumento da resolução → Atenuação de
múltiplos
✿ Filtro matemático: remove as
reverberações (reflexões internas das
rochas e múltiplas no fundo do mar)
✿ Algoritmos: construídos pelos
geofísicos para analisar os traços
sísmicos com parâmetros já definidos.
São responsáveis pela construção de
operadores matemáticos de filtragem.
✿ Balanceamento: após a deconvolução
para recuperação da energia que foi
perdida pelo sinal sísmico (assinatura da
fonte) durante a propagação. Essa
perda de energia provoca um
decréscimo exponencial na amplitude do
registro em função da profundidade
→ Reagrupamento
✿ Ordenação das famílias CDP:
agrupamento dos pontos em comum em
famílias de uma mesma característica
geológica. Após os agrupamentos, os
traços de uma mesma família são
somados.
✿ Análises de velocidade: para
interpretação e correções dinâmicas
→ Correções Dinâmicas: consistem em
corrigir a posição do tempo em relação
à distância dos receptores. Após isso,
colocam-se todos os traços sísmicos de
um sismograma com offset igual a zero,
isto é, com afastamento entre a fonte
e o receptor nulo.
✿ Empilhamento: somatória dos traços
sísmicos
✿ Somatório horizontal dos traços
✿ Seção bruta: após o somatório e o
empilhamento, é obtida sem as
correções das inclinações dos
refletores em sub-superfície.
→ Filtragem
✿ Após, são aplicados filtros especiais
para melhorar a imagem das seções.
→ Trajetória das Ondas
✿ Ondas diretas
O raio aproxima-se de uma reta. O
aumento linear do offset causa um
aumento praticamente linear do tempo
de ida e volta da onda.
✿ Ondas Refratadas
O raio percorre um trecho paralelo ao
refletor. O aumento linear do offset
causa um aumento praticamente linear
do tempo de ida e volta da onda.
✿ Ondas Refletidas
O raio percorre uma trajetória em
ângulos mais abertos em função do
aumento do offset. O aumento linear do
offset causa um aumento
progressivamente menor no tempo de
ida e volta da onda.
→ Processamento
A primeira etapa do processamento
convencional é o reagrupamento das
famílias de tiro em famílias CDP.
✿ Famílias CDP: a aquisição dos dados é
realizada através de um arranjo de
receptores, normalmente alinhados, e
que se deslocam paralelamente a este
alinhamento, com o deslocamento e a
repetição da emissão do pulso, um
mesmo ponto reflete o pulso várias
vezes, e é recebido por receptores a
diferentes distâncias da fonte (offset).
Portanto, família CDP é o conjunto de
informações derivadas de um mesmo
ponto por diferentes refletores.
✿ Correção NMO: segunda etapa do
processamento, consiste no cálculo
para cada sinal, a resposta
correspondente a uma onda
perpendicular ao refletor, ou seja, cuja
trajetória de ida e volta coincidem.
✿ Análise de velocidades: a correção
NMO depende do conhecimento da
velocidade de cada trecho entre
refletores.
✿ Empilhamento: soma de todos os
sinais de uma família CDP. Gera a seção
sísmica bruta. O número de traços
somados varia com a profundidade
devido ao mute.
✿ Correção estática: corrige a
topografia em levantamentos
terrestres, evitando distorções
(exemplo de levantamento em vale
resultando em falso anticlinal). São,
portanto, correções dos efeitos da
topografia e da camada de
intemperismo, ou seja, da camada de
baixa velocidade.
Mas como se calcula o deslocamento
estático?
Mapeando-se a Zona de Baixa
Velocidade, obtendo sua velocidade (vo
em m/s), calculando sua espessura e
estimando a velocidade da rocha fresca
V1.
→ Migração
Por fim, após a obtenção da seção
sísmica bruta, há uma última correção a
ser feita. Como os CDPs são os pontos
em que a onda vai e volta na mesma
trajetória, camadas inclinadas são
posicionadas, na seção bruta, deslocadas
em relação a sua posição real. Pode-se
fazer migração pré-empilhamento e
migração em profundidade.
As camadas não são planas, gerando
artefatos na seção sísmica. Migração é
o processo que migra as reflexões
para os lugares corretos. Há vários
tipos de migração com diferentes graus
de dificuldade (tempo de
processamento) e resultados.
✿ Colapso de hipérboles
✿ Sorrisos
Quando existem eventos geológicos
como falhas, dobras, inclinação de
camadas e etc. faz-se necessário um
processamento especial. A migração em
tempo tem finalidade de deslocar a
reflexão da onda para locais ajustados a
profundidades do terreno.