The Importance of Locally Converted Waves on the Elastic Inversion of Compressional Data

Abstract

ABSTRACT. Seismic inversion is routinely used in oil and gas exploration to estimate the elastic properties of the subsurface. However, most of the inversion methodsused in the industry disregard an inherent phenomenon of wave propagation in elastic media: the conversion of compressional waves into shear waves and vice versa.In this paper we analyze the importance of the locally converted seismic waves in the results of compressional wave based elastic inversion. For this, the reflectivitymethod is used to model the seismic response of a layered elastic media and also as the base of a nonlinear inversion method. We show that the compressional wavesgenerated by local conversion can hardly be identified and eliminated by moveout filters once their transit time are very close to that of primary reflections. To assess theimpact of the locally converted waves, two versions of the inversion method were implemented: in the first one, all seismic events generated in a stratified medium weretaken into account, including the effects of transmission, internal multiples and converted waves. In the second version, the converted waves were ignored. A series ofsynthetic data were generated using full reflectivity modeling and submitted to the two versions of the inversion methods, what allow us to evaluate the error made whenthese waves are ignored. We conclude that this error is proportional to the degree of contrast in elastic properties between layers and is greatly affected by the presenceof thin layers.Keywords: waveform inversion, reflectivity, seismic. RESUMO. A inversão de dados sísmicos é utilizada rotineiramente na exploração de hidrocarbonetos e na caracterização de reservatórios, com o objetivo de estimaras propriedades elásticas do interior da terra. No entanto, a maioria dos algoritmos de inversão elástica desconsidera um fenômeno inerente à propagação de ondas emmeios elásticos: a conversão de ondas compressionais em cisalhantes e vice-versa. Neste artigo analisamos o impacto das ondas convertidas localmente nos resultadosde inversão elástica de dados compressionais. O método da refletividade é utilizado de duas maneiras na análise das ondas convertidas: como método de modelagem ecomo base para algoritmos de inversão. A modelagem mostra que as ondas convertidas localmente são de difícil identificação em um sismograma, confundindo-se comeventos de origem puramente compressional, o que torna inviável sua filtragem com os métodos de processamento baseados na diferença de tempo de trânsito entreeventos compressionais e convertidos. Para avaliar a influência das ondas convertidas nos resultados da inversão elástica de dados compressionais foram desenvolvidasduas estratégias de inversão baseadas no método da refletividade: na primeira, foram considerados todos os efeitos de propagação em meios elásticos estratificados,enquanto na segunda foram desconsideradas as conversões de modo que ocorrem entre as camadas. As estratégias foram testadas em dados sintéticos, e os resultadospermitiram avaliar a influência das ondas convertidas na inversão elástica de dados compressionais. De uma maneira geral, a inversão de forma de onda considerandotodos os efeitos de propagação apresentou resultados superiores aos da inversão que desconsideram as conversões de modo. Entretanto, em situações onde não ocorram camadas delgadas com grandes contrastes nas propriedades em relação às camadas adjacentes, as duas estratégias apresentaram resultados similares.Palavras-chave: inversão de forma de onda, refletividade, sísmica.

Prestack Full-Waveform Elastic Inversion versus Linearized AVO Inversion - Real Data Example from the North Viking Open Data Set

“…The consequence of not taking into account the locally converted waves on elastic inversions can be significant, as pointed out by Hounie and Oliveira (2014), whose conclusion is supported by an investigation involving synthetic data. In this work we show that this fact is also confirmed in a real data example using the the North Viking Graben open data set were we compare linearized AVO inversion based on Aki and Richards approximation and a prestack elastic FWI method.…”

Uncertainty Analysis of Multicomponent Elastic Inversion of Thin-Layers

“…For these reasons, AVO analyses based in such approximations should be restricted to angles not greater than 30 degrees, as shown, for example, in the study of Mallick (2007), that compares the prestack waveequation modeling with the convolutional modeling using exactly Zoeppritz and Aki & Richards approximation. The influence of the local PS converted waves in elastic modeling and inversion for layered media can be found in Hounie & Oliveira (2014).…”