Inversión espectral prestack simultánea de ondas PP y PS para la caracterización cuantitativa de capas delgadas

Abstract

En este trabajo extendemos un método de inversión espectral para determinar las propiedades de una capa delgada y de los medios que se encuentran por encima y por debajo de la misma, a partir del espectro de amplitud de la respuesta sísmica prestack, con aplicación a la caracterización de reservorios asociados a estructuras con espesores por debajo del tunning. Estas propiedades incluyen el espesor de la capa delgada como así también las velocidades de las ondas compresionales y de corte, y las densidades de cada uno de los tres medios. Se presentan numerosos ejemplos utilizando datos sintéticos con ruido gaussiano generados a partir de diversos modelos de capas delgadas representativos de reservorios de gas de unos pocos metros de espesor. Se demuestra que, bajo ciertas condiciones, es posible obtener estimaciones razonables de los diversos parámetros involucrados utilizando el dato sísmico prestack convencional (ondas PP). Se analiza asimismo el impacto del uso de la información adicional provista por las ondas de corte convertidas (ondas PS), demostrándose que éstas contribuyen a mejorar significativamente las calidad de los resultados y a relajar las condiciones requeridas por el uso de las ondas PP solamente. Por último, y con el objetivo de reducir los problemas de no-unicidad inherentes a este tipo de problema inverso, las soluciones son forzadas a satisfacer, dentro de cierta tolerancia, la posible correlación existente entre las velocidades de las ondas P y S, y entre la velocidad de la onda P y la densidad, información a priori con frecuencia disponible a partir de datos de pozo. Como consecuencia, la incerteza en la estimación del espesor, velocidades y densidad de la capa delgada se reduce significativamente, lo que permite obtener soluciones más precisas y confiables.

In this work, we extend a spectral inversion method for determining the properties of a thin bed and those of the media lying above and below it from prestack seismic data. These properties include the thickness of the thin layer as well as the compressional- and shear-wave velocities and densities of the three media. The estimation of the model parameters is carried out in the frequency domain, and can be applied to the characterization of geological formations with thicknesses below tuning. We apply the methodology to noisy synthetic data generated by considering different thin layers representative of gas reservoirs and having thicknesses of only a few meters. The corresponding results indicate that, under certain conditions, reasonable solutions can be obtained when using conventional prestack seismic data (PP waves). Moreover, we show that the additional information provided by the converted shear waves (PS waves) allows us to improve the quality of the results and, at the same time, it enables us to relax the constraints required when using PP waves only. Finally, in order to reduce the nonuniqueness difficulties typically arising in this kind of inverse problem, the solutions are forced to honor, within a certain tolerance, the potential correlations between P- and S-wave velocities, as well as between P-wave velocity and density, which constitutes valuable information often available from well log data. As a consequence, the uncertainties associated with the estimates of the thickness, wave velocities and density of the thin layer are significantly reduced, therefore allowing to obtain more accurate and reliable solutions.