Autor
de Paiva, Reinaldo Nunes (1997)
Título
Deconvolução de dados sísmicos com filtros de fase mista.
Data da aprovação
27.11.1997
Banca examinadora
Dr. Milton José Porsani (Orientador), Dr. Reynam da Cruz Pestana, M.Sc. André Luiz Romanelli Rosa.
Resumo

O objetivo principal da deconvolução é o aumento da resolução temporal dos dados sísmicos. O sismograma pode ser visto como a convolução entre o pulso sísmico e a resposta impulsiva da Terra. A deconvolução obj etiva a compressão do pulso de forma a rest ar no traço sísmico somente a função refletividade (Yilmaz, 1987), ou seja, o sinal que seria registrado se o pulso sísmico fosse um impulso único.

O método convencional, denominado de deconvolução Wiener-Levinson (WL), é uma das etapas básicas utilizada para o processamento de dados sísmicos na indústria do petroóleo. Uma limitação deste método é o fato de que o filtro, computado a partir dos coeficientes estimados da função de autocorrelação (FAC) do pulso básico, é sempre de fase mínima. Assim, quando o pulso sísmico não for de fase mínima, o filtro não o reduzirá a um impulso e o resultado final da deconvolução estará sempre prejudicado.

Nesta dissertação, aplica-se um novo método de deconvolução da assinatura da fonte (Porsani e Ursin, 1997) que utiliza filtros com o mesmo espectro de amplitude do filtro de fase mínima de WL e diferentes características de fase. O principal objetivo foi investigar quais são os benefícios efetivos decorrentes da aplicação deste novo método de deconvolução, quando comparado ao método convencional.

O método, denominado de deconvolução de fase mist a, não requer o conhecimento do pulso sísmico mas apenas o dos coeficientes da FAC. Na geração dos filtros de fase mista são utilizadas as soluções de sistemas Toeplitz não simétricos, denominados de equações estendidas de Yule-Walker (EYW) e cada filtro gerado é testado sobre uma ou mais famílias de pontos comuns em profundidade (CDPs), tendo seu desempenho medido com base na norma Lp dos dados deconvolvidos. O filtro de melhor desempenho é aplicado sobre toda a linha sísmica.

Empregou-se o novo método na deconvolução pré-empilhamento, pós-empilhamento e na análise de velocidades de dados sísmicos marítimos e terrestres. Verificou-se, através de inúmeros exemplos, que a deconvolução com os filtros de fase mista aumenta, de forma significativa, a resolução das reflexões sísmicas nas famílias CDPs e, por conseguinte, das seções empilhadas finais. Vários exemplos ilustram o aumento de resolução e de continuidade lateral dos refletores, comparando-se ao método WL. O aumento de resolução é evidenciado nos gráficos de semblance dos CDPs deconvolvidos, permitindo uma melhor definição das velocidades de empilhamento.

O novo método de deconvolução de fase mista é numericamente estável e de fácil im-plementação computacional. Na forma como foi utilizado no presente trabalho, seu custo computacional é praticamente igual ao do método convencional, uma vez que um único filtro é aplicado em toda a seção. Os resultados apresentados sugerem o emprego do método de deconvolução de fase mista nas etapas rotineiras do processamento de dados sísmicos da indústria do petróleo.

Abstract

The task of deconvolution is to improve the temporal resolution of seismic traces. The seismogram can be understood as the convolution of a seismic wavelet with the earth's impulse response. The deconvolution tries to compress the wavelet in order to leave only the earth's reflectivity in the seismic trace (Yilmaz, 1987).

The Wiener-Levinson deconvolution is one of the basic steps of seismic data processing. The filter, computed from the estimated auto-correlation coefficients of the basic wavelet, is mininum-phase which presents a limitation. Therefore, when the wavelet is not mininum-phase, the filter will not be able to reduce it to a spike and deconvolution will not reach its goal.

A new wavelet deconvolution method developed by Porsani and Ursin (1997) is used in this work. This method generates filters with the same amplitude spectrum of the mininum-phase Wiener-Levinson filter and different phase caractheristics. A comparative study of this method with the conventional one was the main goal of this work.

The new method, called mixed-phase deconvolution, doesn't need wavelet's knowledge but only an estimate of its auto-correlation coefficients. In order to obtain the mixed-phase filters the solutions of nonsymmetric Tooplitz systems are used. These systems are called extended Yule-Walker systems of equations. Each filter is apllied in one or more CDP's gather. The best filter is found based on the maximum of the Lp norm of the deconvolved data. The best filter is applied in the whole seimic line.

The mixed-phase deconvolution method was applied in pre-stacking, post-stacking and velocity analysis of land and marine seismic data. As several numerical examples show, mixed-phase deconvolution improves the seismic reflection resolution in CDP's gathers and in the stacked sections. Several examples show~improvement of temporal and spatial reso-lution of the seismic reflections, when compared with the minimum-phase Wiener-Levinson deconvolution method. Semblance graphics of deconvolved CDP's gathers show this improve-ment and allow for good definition of stacking velocities. The new method of mixed-phase deconvolution is numerically stable and of easy implementation. As it was used in this work, with only one filter applied in the whole section, its computational cost is basically equal to the conventional method.