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Autor |
Almeida, Marcos do A. de (1992)
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Título |
Investigação da resolução horizontal no método sísmico utilizando o método do traçado do raio.
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Data
da aprovação |
18.12.1992
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Banca
examinadora |
Dr. Vlastislav Cervený (Orientador), Dr. Marco A. B. Botelho, Dr. Wander N. Amorim.
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Resumo |
Na investigação da resolução
lateral no método sísmico,
uma definição importante é o tamanho da zona de
Fresnel
correspondente à onda que está sendo considerada. Para
um meio
homogêneo com uma interface plana, o tamanho da zona de Fresnel
pode ser avaliado analiticamente. Então, é
possível calcular
algumas quantidades relativas à resolução
horizontal. Para um
meio com variação lateral com interfaces curvas, a
avaliação
analítica não é possível, sendo que o
problema deve ser
tratado numericamente. Recentemente, foi proposto por Cervený
um método
simples para se calcular a zona de Fresnel em meios acamados com
variação
lateral, sendo denominado Volume de Fresnel através do
traçado do raio.
Este método pode ser utilizado para se estimar a
resolução lateral mesmo
para estruturas 2-D bastante complexas.
As dimensães da elipse de Fresnel, denominação
genérica para zona de
Fresnel, que foi definida por Sheriff, estão diretamente ligadas
às
dimensães da resolução horizontal. Diz-se que as
dimensães da elipse
de Fresnel são as mesmas que as dimensães da
resolução horizontal no
método sísmico.
O propósito deste trabalho foi investigar como os
parâmetros estruturais
do meio influenciam a resolução horizontal no
método sísmico. Os
parâmetros que possuem influência estão discutidos a
seguir: (a)
Curvatura da interface - pode ser positiva ou negativa, quanto maior em
módulo, menor será
as dimensães da elipse de Fresnel. No entanto, para os valores
positivos de
curvatura da interface, existe uma anormalidade, pois conforme se
aumenta
os valores de
curvatura da interface o eixo paralelo da elipse de Fresnel atinge um
ponto de
máximo absoluto, onde ele é infinito; (b)
Inclinação da
interface -
seu aumento provoca a diminuição das dimensães da
elipse de Fresnel para
o caso em que a inclinação seja positiva. Para
inclinação negativa
seu aumento causa, de uma maneira geral, o aumento das dimensães
da elipse
de Fresnel;
(c) Distância fonte-receptor - quanto maior, maior será as
dimensães da
elipse e Fresnel; (d) Profundidade da interface - quando o ângulo
de
incidência é mantido constante - com o seu aumento as
dimensães da
elipse de Fresnel também ficam maiores. Para o caso onde a
distância
fonte-receptor é considerada constante, observa-se que as
dimensães da
elipse de Fresnel são grandes para pequenas profundidades,
diminuem
(anormalidade) até atingir um ponto de mínimo absoluto
com o aumento da
profundidade e torna a aumentar para valores grandes de profundidade;
(e)
Gradiente horizontal e (f) Vertical de
velocidade - quanto maiores, maiores as dimensães da elipse de
Fresnel; e
(g) Velocidade da primeira camada - se aumentada provoca o aumento das
dimensães da elipse de Fresnel.
As anormalidades na dimensão do eixo paralelo, discutidas no
parágrafo
anterior, fez com que fosse desenvolvido um equacionamento
analítico.
Criou-se um modelo
com uma interface plana e com velocidade constante, onde as
dimensães
da elipse de Fresnel foram calculadas usando o procedimento
analítico
e o numérico (através do traçado de raios). Os
resultados foram
comparados e chegou-se a conclusão que são semelhantes,
tendo uma
excelente aproximação. A discussão acima ajuda a
comprovar a validade da
teoria do raio, devido a compatibilidade dos resultados
analíticos e
numéricos.
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Abstract |
In the investigation of lateral resolution of seismic methods, an
important role is played by the size of Fresnel zones corresponding
to the wave under consideration. In a homogeneous medium with one
plane interface, the size of Fresnel zone can be evaluated
analytically. Then, it is possible to find some quantitative estimates
related to the resolution. In laterally varying media with
curved interfaces, such analytic estimates are not available; the
problem must be treated numerically. Recently, a simple method to
evaluate the Fresnel volumes in general types of laterally varying
layered media, called Fresnel volume ray tracing, has been proposed.
This method can be used to find estimates of lateral resolution even
in more complex 2-D strutures.
The dimensions of the Fresnel ellipse, generic denomination for Fresnel
zone
defined by Sheriff, are directlly connected with the dimension of the
horizontal resolution. In the seismic method, the dimensions of the
Fresnel
ellipse are the same as of the dimensions of the horizontal resolution.
The proposal of this thesis was to investigate the influence of the
structural
parameters of
the media on the horizontal resolution in the seismic method.
The parameters that influence are discussed below: (a) Interface's
curvature -
can be positive or negative. The higher the absolute value of the
curvature,
the smaller will be the
Fresnel ellipse dimensions. However, for the positive values of the
interfaces' curvatures, there is one anomalous situation: as the
value of the interface's curvature is increased, the parallel axis of
the
Fresnel ellipse reach an absolute maximum point, where it is
infinite; (b) Interface's inclination - its increase causes the
decrease of
the Fresnel ellipse dimensions for the case of positive inclination.
For the negative's inclination its increase, in general case, increases
the
dimensions of the Fresnel ellipse; (c) Source-receiver distance - the
bigger,
the bigger will be the Fresnel ellipse dimensions; (d) Interface's depth
- when the incidence angle is considered constant - with
its increase the Fresnel ellipse dimensions increase too. In the case
where
the source-receiver distance is considered constant, it is possible to
see
the Fresnel ellipse dimensions are big for small depth, they diminish
(anomaly) until reach an absolute minimum point and then become big for
big
values of depth; (e) Horizontal
and (f) Vertical velocity gradients - the bigger, the bigger will be the
Fresnel
ellipse dimensions; and (g) Velocity in the first layer - if it is
increased,
it causes the increase of the Fresnel ellipse dimensions.
The anomalies of the parallel axis dimension, discussed in the above
paragraph, caused an analytical investigation.
A model was created with plane interface and constant velocity, where de
Fresnel ellipse
dimensions were calculated using an analytical and a numerical procedure
(the ray tracing method). The results were compared and it
was concluded that they are very similar, having an excelent
approximation. The previous discussion helps to prove the validity of
the
ray tracing method, due to the compatibility of the analytical and
numerical
results.
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