Extrair informações litológicas da subsuperfície através de dados sísmicos constitui-se num grande desafio à prospecção sísmica, pois a hipótese de estratificações formadas por camadas isotrópicas se mostra insuficiente para representar o comportamento do campo elástico em levantamentos com grandes afastamentos entre fonte e receptor, geofones multicomponentes, medidas de VSP tridimensional, entre outros. Sob este panorama, a prospecção sísmica passa a considerar modelos anisotrópicos de subsuperfície para, por exemplo, caracterizar reservatórios. O objetivo deste texto é apresentar um formalismo para modelar o espalhamento de pulsos a partir de ondas planas incidentes em interfaces planas horizontais que separam meios anisotrópicos. Este espalhamento é obtido primeiramente, através da formulação explícita dos campos de deformação e tração como função das matrizes propagadoras, de polarização e de impedância do meio. Em seguidaeste formalismo é usado para a obtenção das matrizes dos coeficientes de reflexão e transmissão através de uma interface plana horizontal para posteriormente, ser generalizado para o espalhamento através de múltiplas camadas. Finalmente, inserem-se ao campo da onda incidente as amplitudes de um pulso analítico para calcular o espalhamento do pulso através de estratificações.

Extracting subsurface lithological information from seismic data has become a great challenge to seismic exploration, as the hypotheses of stratification made by isotropic layers has been insufficient to represent the behavior of elastic field in surveys with great offset between source and receiver, multicomponent geophones, three-dimensional Vertical Seismic Profile (VSP) measures and so forth. Due to this reason, a more realistic model of subsurface is demanded. As a result, the seismic prospecting starts to consider the anisotropic models of subsurface to characterize reservoirs, for example. This paper aims at showing formalism to model the scattering of pulses from incident plane waves in horizontal plain interfaces which separate anisotropic media. This scattering is obtained primarily through the explicit formulation of traction and deformation fields as a function of propagator, polarization and impedance matrices of media. After that, this formalism is used to obtain the reflection and transmission coefficients matrices through a horizontal plain interface to be, subsequently generalized to a scattering through multiple layers. Finally, the amplitude of an analytical pulse is inserted in the incident wave to calculate the scattering of the pulse through stratifications.

Propomos um novo método de migração em profundidade baseado na solução da equação da onda com densidade constante no domínio da freqüência. Uma aproximação de Padé complexa é usada para aproximar o operador de evolução aplicado na extrapolação do campo de ondas. Esse método reduz as imprecisões e instabilidades devido às ondas evanescentes e produz imagens com menos ruídos numéricos que aquelas obtidas usando-se a aproximação de Padé real para o operador exponencial, principalmente em meios com fortes variações de velocidades. Testes em dados de afastamento nulo do modelo de sal SEG/EAGE e nos dados de tiro comum 2-D Marmousi foram realizados. Os resultados obtidos mostram que o método de migração proposto consegue lidar com fortes variações laterais e também tem uma boa resposta para refletores com mergulhos íngremes. Os resultados foram comparados àqueles resultados obtidos com os métodos split-step Fourier (SSF), phase shift plus interpolarion (PSPI) e Fourier diferenças-finitas (FFD).

We propose a new method of depth migration based on a constant density variable velocity wave equation in the space-frequency domain. A complex Padé approximation of the wave equation evolution operator is used for wavefield extrapolation. This method mitigates the inaccuracies and instabilities due to evanescent waves and produces images with fewer numerical artifacts than those obtained with a real Padé approximation of the exponential operator, mainly in media with strong velocity variations. Tests on zero-offset data from the SEG/EAGE salt model and the 2D Marmousi prestack dataset show that the proposed migration method can handle strong lateral variations and also has a good steep dip response. We compare the results of the proposed method with those obtained using split-step Fourier (SSF), phase shift plus interpolation (PSPI) and Fourier finite-difference (FFD) methods.

O raio conectando dois pontos em um meio anisotrópico, homogêneo por partes e com variação lateral, é calculado utilizando-se técnicas de continuação em 3D. Se combinado com algoritmos para solução do problema de valor inicial, o método pode ser estendido para o cálculo de eventos qS1 e qS2. O algoritmo apresenta a mesma eficiência e robustez que implementações de técnicas de continuação em meios isotrópicos. Rotinas baseadas neste algoritmo têm várias aplicações de interesse. Primeiramente, na modelagem e inversão de parâmetros elásticos na presença de anisotropia. Em segundo lugar, as iterações de Newton-Raphson produzem atributos da frente de onda como vetor vagarosidade e a matrix hessiana do tempo de trânsito, quantidades que permitem determinar o espalhamento geométrico e aproximações de segunda ordem para o tempo de trânsito. Estes atributos permitem calcular as amplitudes ao longo do raio e investigar os efeitos da anisotropia no empilhamento CRS em modelos de velocidade simples.

Two-point raytracing problem is solved for events in a piecewise homogeneous and laterally varying 3D anisotropic media by continuation techniques. In conjunction with the shooting method the algorithm can be used for computation of qP, qS1, and qS2 events. The algorithm has the same performance and robustness as previous implementations of the continuation method for tracing rays in isotropic models. Routines based on our algorithm have several useful applications. First, an efficient forward problem solver for traveltime inversion of elastic parameters in the presence of anisotropy. Second, Newton-Raphson iterations during two-point raytracing produce wavefront attributes, slowness and wavefront curvature. These attributes allows the computation of geometrical spreading and second order approximations for traveltimes. Therefore it can be used to investigate the effects of anisotropy on CRS, in simple velocity models.

Investigamos a estimativa da orientação de fratura; mergulho e direção, através da análise de AVO multiazimutal de ondas qP e de suas convertidas qS1 e qS2. Assumimos fraco contraste de impedância, fraca anisotropia e ainda que, o meio fraturado comporta-se efetivamente como um meio transversalmente isotrópico (TI). Dentro destas hipóteses, a estimativa da orientação de fratura reduz-se a estimativa da orientação do eixo de simetria a partir de dados de refletividade de ondas qP. Aproximações lineares da refletividade da onda qP são utilizadas na inversão.

We investigate the estimation of fractures orientation, strike and dip, through multiazimuthal AVO analysis of qP and its converted waves qS1 and qS2. We assume weak impedance contrast, weak anisotropy and that the fractured medium behaves as an effective transversally isotropic (TI) medium. Under these assumptions, the estimation of fractures orientation is reduced to the estimation of the orientation of an axis of symmetry from qP reflectivity data. Linearized approximations of qP reflectivity are used for inversion.

Os coeficientes de reflexão de onda qP em uma interface plana que separa dois meios anisotrópicos dependem dos parâmetros elásticos dos meios envolvidos de maneira não linear. Aproximações lineares para a refletividade de ondas qP pressupondo fraco contraste de impedância e fraca anisotropia levam a uma forma simples para se fazer à análise de AVO/AVD. Neste trabalho a solução das equações de Zoeppritz é rescrita explicitamente em função de matrizes de impedância e polarização. Além disso, utilizando-se esta abordagem, é apresentada uma metodologia geral mais simples para se obter as formas linearizadas. Estas formas linearizadas para os coeficientes de reflexão da onda qP e das ondas convertidas para uma onda qP incidente apresentam resultados muito próximos da formulação exata para ângulos de incidência menores que 30(0) considerando-se um contraste de impedância moderado e anisotropia em limites geologicamente aceitáveis.

The reflection coefficients at a planar interface separating two anisotropic media have a nonlinear dependence on the elastic parameters and densities of both media. Linear approximations on the elastic parameters for the qP wave reflectivity are more convenient for AVO/AVD analysis. We present the solution of the Zoeppritz equations in terms of impedance and polarization matrices. Using this approach and assuming weak impedance contrast and weak anisotropy, a simple derivation of linearized approximations for qP the reflectivity is presented for general anisotropy. The linear approximations of reflection coefficients, qP and converted waves, for qP incidence are very close to the exact results for incidence angles up to 30 degrees considering moderate impedance contrast and anisotropy.