Aplicação de métodos de inversão em oceanografia sísmica considerando dados pré-processados para imageamento geológico: um estudo de caso na região da Bacia de Santos

Abstract

A técnica de inversão Full Waveform Inversion objetiva a recuperação de propriedades físicas do ambiente de propagação acústica a partir de sucessivas inimizações de resíduos entre dados gerados por um modelo sintético e dados de levantamentos sísmicos reais. Entretanto, dada a não linearidade do problema inverso, a técnica acaba tornando-se bastante dependente do modelo inicial de velocidades e de ruídos presentes no sinal sísmico. No caso particular de reconstrução das estruturas oceânicas a partir de dados sísmicos (Oceanografia Sísmica), cuidados adicionais são necessários em função da baixa razão sinal-ruído típica das reflexões causadas pelas variações termohalinas do ambiente marinho. Uma situação particular, e ainda pouco explorada, consiste na aplicação desta técnica com dados sísmicos previamente processados com o propósito de imagear estruturas geológicas, as quais acabam introduzindo artefatos de processamento justamente na região da coluna d?água que passa agora a ser de maior interesse. Neste trabalho, um fluxograma funcional de processamento destes dados sísmicos já processados é desenvolvido, visando um melhor condicionamento desses dados como entrada do problema inverso para recuperação das propriedades do oceano. Serão apresentados os resultados obtidos pelo condicionamento dos dados sísmicos, aplicação no FWI e método iterativo para solução de um problema mal-posto para obtenção da temperatura e salinidade utilizando o campo de velocidade de propagação sonora e um diagrama que relaciona as propriedades por medições in situ em faixas definidas pela profundidade. Os resultados em dados reais mostraram-se promissores na redução da função objetivo e aparecimento de estruturas condizentes com o dado sísmico condicionado. Além dos resultados a partir de dados reais, serão apresentados testes em dados sintéticos para investigação das limitações do método.

Abstract: The Full Waveform Inversion inversion technique aims to recover physical properties of the acoustic propagation environment from successive minimizations of residuals between data generated by a synthetic model and real data from seismic surveys. However, given the nonlinearity of the inverse problem, the technique becomes quite dependent on the initial velocity and noise model present in the seismic signal. In the particular case of ocean structures reconstruction from seismic data (Seismic Oceanography), additional care is needed due to the low signal-to-noise ratio typical of reflections caused by thermohaline variations in the marine environment. A particular situation, and still little explored, consists in the application of this technique with seismic data previously processed with the purpose of imaging geological structures, which end up introducing processing artifacts precisely in the region of the water column that is now of most interest. In this work, a functional flowchart for processing this already processed seismic data is developed, aiming at a better conditioning of these data as input to the inverse problem for the recovery of ocean properties. The results obtained by seismic data conditioning, application in the FWI and iterative method for solving a ill-posed problem for obtaining temperature and salinity using the sound propagation velocity field and a diagram that relates the properties by in situ measurements in ranges defined by depth. The results on real data showed promise in reducing the objective function and appearing structures consistent with the conditioned seismic data. In addition to the results from real data, tests on synthetic data will be presented to investigate the limitations of the method.