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Tomografia sísmica poço a poço e poço a superfície utilizando ondas diretas

1997; Brazilian Society of Geophysics; Volume: 15; Issue: 1 Linguagem: Português

10.1590/s0102-261x1997000100022

1809-4511

Heron Schots,

Advanced X-ray and CT Imaging

A tomografia e uma nova tecnica que vem sendo utilizada na reconstrucao de velocidades sismicas e para inferir estruturas geologicas correspondentes. A tomografia poco a poco e poco a superficie aqui tratada utiliza somente as ondas diretas. O metodo se desenvolve reduzindo as diferencas entre os tempos lidos em sismogramas e aqueles calculados em cada iteracao de um algoritmo de inversao. As fontes sao colocadas em um poco e os receptores no outro, ou na superficie do terreno. No processo de inversao a area em estudo e dividida em retângulos iguais e a cada retângulo e associada uma velocidade. As trajetorias dos raios sao representadas por uma serie de equacoes lineares (t = As), onde t e o vetor contendo os tempos de trânsito e s a distribuicao de vagarosidade do meio. Cada elemento de A corresponde a distância percorrida pelo raio em cada retângulo. A matriz e obtida atraves do tracado de raios curvos na distribuicao de vagarosidade fornecida ou invertida. O numero de elementos da matriz e normalmente acima de 105, mas menos de 5% sao diferentes de zero. Os algoritmos iterativos utilizados (Algebraic Reconstruction Technique - ART, Simultaneous Iterative Reconstruction Technique - SIRT e Gradiente Conjugado) utilizam a vantagem do fato da matriz ser esparsa. Neste trabalho sao feitas comparacoes entre os algoritmos de inversao. Primeiramente, o tracado de raios retos foi usado na geracao de dados sinteticos e na reconstrucao. Foi observado que as reconstrucoes do ART e Gradiente Conjugado sao superiores ao algoritmo SIRT e suas variacoes. Segundo, usando raios curvos, o SIRT com peso diferenciado, baseado na diferenca de velocidades ao longo do raio, proposto neste trabalho, mostrou ser superior aos demais algoritmos para modelos com camadas planas e camadas planas deslocadas por falhamento normal. Finalmente, o programa de reconstrucao tomografica desenvolvida foi aplicado em dados reais, um de alta resolucao realizado em Lawrence, no estado de Kansas (EUA), e o outro na mina de sal Taquari/Vassouras no estado de Sergipe, nordeste do Brasil. E importante salientar que, apesar da cobertura incompleta dos raios e a geometria adversa, com respeito a geologia, a reconstrucao tomografia dos dados reais foi satisfatoria. ABSTRACT Well-to-well and well-to-surface seismic tomography using direct waves - Tomography is a new technique that has recently been used in seismic velocities reconstruction and the corresponding estimation of geological structures. Well-to-well and well-to-surface tomography treated here makes use only of direct waves. The method works to reduce the differences between the time of the first breaks in seismograms and those computed in each iteration of one inversion algorithm. Sources are placed in one well. The receivers are placed in the other well or on the surface. In the process of inversion the studied area is divided into pixels each with an estimated velocity. The raypaths are represented by a set of linear equations (t = As), where t is the arrival time vector and s the distribution of slownesses in the medium. Each component of A corresponds to the length of the raypath inside each pixel. The matrix is obtained by tracing curved raypaths in the medium with the given or obtained slownesses distribution. The number of components in the matrix is often greater than 105 but less than 5% of these are different from zero. The iterative algorithms that are used here (Algebraic Reconstruction Technique - ART, Simultaneous Iterative Reconstruction Technique - SIRT and Conjugate Gradient) take advantage of the fact that the matrix is sparse. In this thesis, comparisons are made between the inversion algorithms. First, straight raypaths are used to generate synthetic data and to make the reconstruction. It was observed a relative superiority of the ART and Conjugate Gradient algorithm to the SIRT and its variations. Second, using curved rays, SIRT, with differentiated weight based on the differences between the velocities along the ray suggested here, shows the best results for models of plane layers or plane layers displaced by normal fault. Finally, tomographic reconstruction program developed in this thesis was applied to high resolution real data acquired in Lawrence, Kansas (U.S.A.), and to real data, acquired at the salt mine Taquari/Vassouras in the State of Sergipe, Braziliam Northeast. It is important to mention that, despite the fact that incomplete ray coverage and adverse (in the respect to geology) ray path geometry were used, the tomographic reconstruction of real data, remained rather good.