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Autor |
Celedon, Julian Hermógenes Quezada (1997)
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Título |
Máxima entropia aplicada à tomografia de tempos de trânsito.
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Data
da aprovação |
30.10.1997
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Banca
examinadora |
Dr. Amin Bassrei (Orientador),
Dr. Raimundo Mesquita Luna Freire,
Dr. Roberto Fernandes Silva Andrade.
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Resumo |
Nas últimas décadas a tomografia sísmica tem tido uma crescente
aplicação no imageamente da subsuperfície, em particular na
caracterização e no monitoramento de reservatórios. Apesar dos
recentes trabalhos de tomografia de difração, as técnicas
de tomografia baseadas na teoria do raio ainda são as mais empregadas.
Dentro da tomografia de raio tem-se a abordagem dinâmica, onde lida-se
por exemplo com amplitude ou atenuação de uma onda, e a abordagem cinemática,
objeto desse trabalho, onde os dados de entrada são os tempos
de trânsito percorridos pelas ondas compressionais (P) entre fontes
e receptores; e o que se deseja é a distribuição de velocidades no meio de interesse.
Dentro deste contexto utilizaremos a geometria de
aquisiçãao mais usual em tomografia sísmica, no caso a geometria
poço-a-poço.
Os problemas inversos na geofísica são em geral mal-postos.
A tomografia sísmica, seja de raio ou de difração, é um exemplo
de problema mal-posto por insuficiência de dados, o que implica
na prática que os os problemas são subdeterminados. Esta
insuficiência se origina na própria geometria de aquisição dos
dados, que é limitada. Com a necessidade de contornar estas
dificuldades várias técnicas têm sido desenvolvidas,
como por exemplo o método da máxima entropia (ME). O escopo deste
trabalho é utilizar o método ME aplicado à inversão
tomográfica de tempos de trânsito.
Bassrei (1990) desenvolveu um método de entropia, baseado
no princípio da entropia relativa mínima, onde a
informação a priori tem um papel importante.
Já o método ME não faz uso de informação a priori,
e parte da premissa que a estimativa cuja entropia é máxima
é justamente a menos tendenciosa (Jaynes, 1957).
As técnicas de entropia já são consagradas dentro da
literatura geofísica, em particular a entropia de Burg (1975),
dentro do contexto da análise espectral. A entropia de
Shannon (1948) tem encontrado menos aplicações em geofísica,
muito embora já tenha sido aplicado por Bassrei (1993), justamente
em tomografia de tempos de trânsito, numa abordagem
pouco diferente em relação à apresentada nessa dissertação.
A ênfase é dada à entropia de Shannon, muito embora
também utilizamos a entropia de Burg, para efeitos de comparação,
assim como a recente entropia de Tsallis (1988), que inclusive mostrou uma
convergência mais rápida em relação às entropias de Shannon
e Burg, dentro de certas condições.
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Abstract |
In the last decades seismic tomography has had
an increasing application in
the subsurface imaging, in particular in the characterization
and monitoring of reservoirs. Despite the recent
works using diffraction tomography in geophysics, the
vast majority of applications
of tomography in geophysics are related to ray tomography.
In ray tomography we have the dynamic approach where
one deals for example with amplitude or attenuation of a wave, and
the kinematic approach,
object of this work,
where the input data are the
traveltimes of compressional waves (P)
between sources and receivers, and the we want the velocity distribution
in the media of interest.
In this context
we use the most usual acquisition geometry in seismic tomography
which is the cross hole geometry.
Inverse problems in geophysics are in general ill-posed.
Seismic tomography, either traveltime
or diffraction, is an example of ill-posed problem
due to the insufficient data, which in practice implies in an
underdetermined problem.
This insufficience is originated in the acquisition geometry,
which is limited.
Several tecnhiques have been proposed in order to avoid
or at least to diminish such difficulties, like the maximum entropy (ME)
method. Our
objective here is to apply ME in the tomographic
inversion of traveltime data.
Bassrei (1990) developed an entropy technique
based on the minimum relative entropy principle, where
the prior information has a key role. ME by its turn makes
no use of prior information, and departs from the condition
that the estimate which entropy is maximum is the least biased one
(Jaynes, 1957).
Entropy methods are already common in the geophysical
literature, in particular the Burg (1975) entropy, within the
spectral analysis framework. Shannon's entropy is used less frequently in geophysics, although it was
already applied by Bassrei (1993), in traveltime tomography, but
in a slightly different approach than the presented in this
dissertation.
Enphasis is given to Shannon's entropy, although we will
use also the Burg's one, for the sake of comparison, as
well as the recent entropy of Tsallis (1988), which
in fact showed a faster convergence in relation to
Burg's and Shannon's entropies, whithin certain conditions.
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