Imagen sísmica en profundidad: comparación de migración poststack por ecuación de onda en frecuencia y migración de Kirchhoff

Abstract

La migración sísmica es un proceso primordial para obtener una imagen del subsuelo fidedigna en áreas geológicamente complejas con estratos buzantes, fallas y/o pliegues estructurales. Dos de las técnicas más utilizadas en la industria para migrar datos sísmicos son la migración por ecuación de onda y el método de Kirchhoff. En este trabajo comparamos dos algoritmos de migración en profundidad aplicados sobre conjuntos de datos poststack. Uno de estos algoritmos es el método de split-step, basado en la continuación descendente del campo de propagaciones contemplando variaciones laterales de velocidad. El segundo algoritmo es la migración de Kirchhoff, que, aunque parte de la ecuación de onda, se enfoca en sumar las amplitudes observadas a lo largo de los arribos dados por las curvas de difracción. El método de split-step se implementa mediante un código propio en Julia, mientras que la migración de Kirchhoff se realiza a través del software comercial EPOS™. La motivación del estudio es analizar en qué escenarios resulta más conveniente utilizar un método u otro. Para ello, se procesan tres conjuntos de datos poststack mediante ambos métodos: (1) un conjunto de datos sintéticos generados a partir de un modelo de velocidad realista que incluye pliegues, zonas con buzamiento y una falla estructural; (2) un conjunto de datos reales de la Cuenca Austral, Tierra del Fuego; y (3) un conjunto de datos reales de la zona de Faja Plegada en la Cuenca Huallaga, Perú, caracterizada por grandes buzamientos. Los resultados muestran que, en general, ambos métodos generan una imagen correcta de las secciones sísmicas para los conjuntos de datos utilizados. No obstante, dada la naturaleza de los métodos, split-step reconstruye de forma más nítida los estratos con mayores buzamientos mientras que Kirchhoff resuelve mejor los problemas de borde y produce un resultado levemente superior en presencia de fallas.

Seismic migration is a key process for obtaining reliable subsurface images in geologically complex areas containing dipping layers, faults, and structural folds. Two of the most commonly used techniques in the industry for migrating seismic data are wave-equation migration and Kirchhoff migration. There is a large number of methods and variants for both techniques. In this study, we analyze and compare two depth migration algorithms applied to poststack data sets. The first algorithm is the split-step method, which is based on downward continuation of the wavefield while accounting for lateral velocity variations. The second algorithm is Kirchhoff migration, which, although also derived from the wave equation, focuses on summing observed amplitudes along arrivals defined by diffraction curves. The split-step method is implemented using a self-developed code in Julia, while Kirchhoff migration is implemented through the commercial software EPOS. This study aims to analyze in which scenarios it is more convenient to use one method over the other. For this purpose, three poststack data sets are processed using both methods: (1) a synthetic data set generated from a realistic velocity model that includes folds, areas with significant dips, and a structural fault; (2) a real data set from the Austral Basin acquired in Tierra del Fuego; and (3) a second real data set from the Fold and Thrust Belt in the Huallaga Basin, Peru, characterized by large dips. The results show that, overall, both methods successfully generate reliable images of the seismic sections for the three poststack data sets. However, given the nature and approach of each method, the split-step method reconstructs steeper-dipping layers more sharply. Meanwhile, the Kirchhoff method better addresses edge effects and produces slightly superior results in areas with faults.