Procesamiento digital itneractivo

Digital Imaging and Deconvolution: The ABCs of Seismic Exploration and Processing

Series	Geophysical References Series
Title	Digital Imaging and Deconvolution: The ABCs of Seismic Exploration and Processing
Author	Enders A. Robinson and Sven Treitel
Chapter	11
DOI	http://dx.doi.org/10.1190/1.9781560801610
ISBN	9781560801481
Store	SEG Online Store

El método de diseño interactivo tierra-digital se puede utilizar para aumentar la resolución sísmica. Este método se basa en el uso de la tierra como una computadora en conjunción con una computadora digital. Robinson (1967, p. xix) escribe:

La propia Tierra puede utilizarse como ordenador. Mediante el uso de vibradores electromecánicos de alta potencia, se pueden imprimir en ella señales de tipos específicos. Mediante el uso de detectores direccionales, se pueden captar señales y, a continuación, enviarlas de nuevo a la Tierra, bajo el control de un ordenador digital situado en la superficie, en tiempo real. De este modo, la propia Tierra se convierte en una máquina de computación que puede afectar al proceso de deconvolución a medida que se registran las series temporales. De este modo, podemos utilizar la propia Tierra para analizar los datos que nos proporciona. De este modo, podemos utilizar los sistemas de registro sísmico de forma más eficiente; nuestro equipo no estará inactivo durante gran parte del tiempo como ocurre ahora, sino que se utilizará con gran eficiencia al incorporar el propio entorno a nuestro sistema informático.

Pongamos una analogía con la fotografía. En el siglo XIX, un fotógrafo utilizaba una cámara analógica para tomar una fotografía de una persona. La fotografía era la imagen final. En la época predigital de la prospección sísmica (desde 1930 hasta aproximadamente 1965), un geofísico registraba los registros sísmicos en papel fotográfico en el campo. Los registros en papel constituían la imagen final que se utilizaba para la interpretación. Con la introducción de la grabación analógica en cinta magnética a mediados de la década de 1950, se hicieron posibles algunos procesos analógicos, como el filtrado analógico eléctrico y los desplazamientos temporales estáticos de los trazos. Sin embargo, este desarrollo analógico pronto fue eclipsado por la grabación y el procesamiento digitales, que se hicieron frecuentes en la década de 1960.

¿Cómo utiliza hoy un fotógrafo una cámara digital? Puede tomar una fotografía espontánea, como una fotografía de una persona tomada informalmente en la calle, especialmente sin el conocimiento del sujeto. Supongamos que un fotógrafo independiente que persigue a una celebridad puede obtener solo una fotografía en una circunstancia particular. Desafortunadamente, la fotografía está llena de elementos extraños. Una vez que está de regreso en su estudio, el fotógrafo usa su computadora digital para eliminar los elementos extraños y mejorar la fotografía. El fotógrafo elige una configuración de parámetros de mejora y realiza una ejecución inicial en la computadora. Observa el resultado. Si no está satisfecho con la fotografía, ajusta la configuración de los parámetros y realiza otra ejecución en la computadora. Continúa utilizando este algoritmo de mejora iterativo hasta que está satisfecho con el resultado.

¿Cómo produce un geofísico una imagen del subsuelo? En el campo, el geofísico registra un conjunto de datos sísmicos digitales. Desafortunadamente, el conjunto de datos sísmicos está lleno de elementos extraños. La situación es análoga a la del fotógrafo independiente. Una vez que regresa a la oficina, el geofísico utiliza su computadora digital para eliminar los elementos extraños y mejorar el conjunto de datos. (Véase la Figura 16a.) Al igual que un fotógrafo independiente, el geofísico utiliza la mejora iterativa para obtener una imagen final satisfactoria del subsuelo. En el caso del fotógrafo independiente o del geofísico, se utiliza un conjunto fijo de datos en un algoritmo de mejora iterativa en la computadora para obtener la imagen final.

Figure 16.  (a) Procesamiento digital convencional, en el que se utiliza un conjunto fijo de datos de campo junto con un algoritmo de mejora iterativo para obtener la imagen final. (b) Procesamiento interactivo tierra-digital en el que se utilizan conjuntos de datos de campo refinados sucesivamente junto con un algoritmo de mejora iterativo para obtener la imagen final.

En otra situación, un fotógrafo artístico toma formalmente en su estudio una fotografía de una persona en pose. Coloca a la persona en una determinada actitud o posición para fotografiarla de la forma más favorecedora. El fotógrafo artístico toma una fotografía con su cámara digital y observa el resultado en la pantalla. Si no está satisfecho, ajusta la cámara y también la pose del sujeto. Toma una segunda fotografía. El fotógrafo artístico repite este proceso hasta obtener una fotografía satisfactoria. Ahora, el algoritmo de mejora iterativa involucra no solo al equipo digital sino también al sujeto. Se toma otra fotografía del sujeto en cada iteración. El fotógrafo independiente tiene una fotografía con la que trabajar; el fotógrafo artístico tiene tantas fotografías como desee, todas a su elección. Huelga decir que el fotógrafo artístico obtiene una fotografía final de mucha mejor calidad que el fotógrafo independiente.

Los grandes avances logrados en instrumentación y computadoras abren las posibilidades de usar la tierra como una computadora (Robinson, 2008). Un geofísico ahora, por así decirlo, puede emular la destreza del fotógrafo artístico al incluir el tema (es decir, la tierra) dentro del ciclo de retroalimentación del algoritmo de mejora iterativa (Figura 16b). En el procesamiento interactivo tierra-digital, una firma de fuente vibratoria se codificaría óptimamente tanto en el tiempo como en el espacio (Tyapkin y Robinson, 2001, 2003a, 2003b). Esta firma codificada se utiliza para registrar un conjunto de datos de campo sísmico. Los datos de campo se ejecutan directamente en una computadora en el lugar. La computadora analiza el conjunto de datos de campo y forma una imagen. Si la imagen no es satisfactoria, se ajustan tanto la configuración de los parámetros como la firma codificada. Estas operaciones de retroalimentación ocurren en tiempo real. Se toma un segundo conjunto de datos de campo sísmico. El proceso se repite de manera iterativa hasta que se produce una imagen satisfactoria de la tierra. La esencia del diseño interactivo en fotografía y en geofísica es el uso de conjuntos sucesivos de datos producidos por el propio objeto (es decir, la persona fotografiada o la tierra sondeada, según sea el caso) para refinar la imagen y obtener una mejor resolución.

La sismología implica la detección remota. La fotografía y la holografía crean una imagen únicamente de lo que se puede ver a simple vista. La holografía puede crear una imagen en 3D de una casa, pero no puede ver a través de las paredes para crear una imagen del interior de la casa. La sismología puede mirar dentro de la tierra para crear una imagen en 3D de toda la estructura, por dentro y por fuera. Para lograr este fin, la sismología requiere un análisis (como el que se proporciona mediante la descomposición o la deconvolución) para eliminar múltiples reflexiones. En el procesamiento sísmico convencional, la deconvolución se realiza en el conjunto de datos sísmicos registrados dentro de la computadora. En el procesamiento interactivo tierra-digital, se engaña a la propia tierra para que realice la deconvolución.

Como ejemplo, supongamos que se coloca un receptor en la profundidad de un pozo de perforación. La fuente se coloca por encima del receptor. El receptor es un detector direccional, que capta tanto la onda descendente como la ascendente. En la deconvolución de Einstein (Capítulo 9), la onda ascendente es deconvolucionada por la onda descendente. El proceso de deconvolución de Einstein elimina no solo la firma de la fuente de los datos, sino también la interferencia causada por reverberaciones y reflexiones múltiples que se originan en las capas geológicas por encima del receptor. Debido a que este tipo de interferencia es la más dañina en el sismograma, el método de deconvolución de Einstein ofrece la posibilidad de una aplicación generalizada. La deconvolución de Einstein, con su demanda de datos extremadamente precisos, por lo general no es factible. El proceso de incluir la propia Tierra dentro del bucle de iteración mejora la probabilidad de que se pueda obtener dicha precisión.

El resultado de la deconvolución de Einstein es la respuesta de reflexión de impulso unitario del sistema de la tierra profunda (es decir, de las capas de roca debajo del receptor). En el procesamiento digital convencional, la deconvolución de Einstein se realizaría en un conjunto fijo de datos sísmicos recibidos. En el procesamiento digital interactivo de la tierra, se obtiene un nuevo conjunto de datos del campo sísmico en cada iteración. Tomamos la onda descendente registrada en el receptor y la invertimos en la computadora para obtener la onda descendente inversa. Ahora usamos esta onda descendente inversa como la nueva señal de firma codificada enviada al suelo en la siguiente iteración. Las iteraciones continuarían hasta que la onda descendente registrada en el receptor se convierta aproximadamente en un impulso. En tal caso, la onda ascendente registrada en el receptor sería la respuesta de impulso requerida del sistema de la tierra profunda. De esta manera, se eliminarían todas las interferencias causadas por reverberaciones y reflexiones múltiples que se originan en las capas geológicas superiores. Una imagen clara de las capas inferiores surgiría como la onda ascendente en el receptor. La propia Tierra se utiliza para realizar la deconvolución de Einstein.

Pongamos una analogía. Un telescopio terrestre sufre los efectos de interferencia causados ​​por las capas de la atmósfera terrestre. El telescopio Hubble se colocó en el espacio por encima de la atmósfera. Una imagen de las estrellas tomada por el telescopio Hubble, al estar libre de estos efectos de interferencia, es mucho más clara que la misma imagen producida por un telescopio terrestre. De manera similar, un estudio sísmico sufre los efectos de interferencia causados ​​por las capas superficiales superiores de la Tierra. Podemos perforar un agujero en la tierra para el receptor. Perforar agujeros para el receptor es costoso, por lo que habría que hacer una elección juiciosa en cuanto al número y la ubicación de dichos agujeros. Desafortunadamente, todavía tenemos la limitación física de que la fuente de tipo vibroseis no se puede colocar bajo tierra. La deconvolución de Einstein se puede utilizar para superar esta limitación, por lo que todavía podemos obtener el mismo efecto beneficioso que el obtenido por el telescopio Hubble. El procesamiento digital terrestre nos ayuda a obtener la precisión necesaria para llevar a cabo con éxito la deconvolución de Einstein.

El mismo razonamiento que se utilizó para la deconvolución de Einstein se puede utilizar para la deconvolución dinámica y para otros métodos de inversión (Stoffa et al., 1998; Sen, 2001; Hong y Sen, 2006). Para utilizar métodos de deconvolución tan exigentes, la Tierra debe incorporarse al bucle de retroalimentación. De esta manera, se generan datos sísmicos nuevos en cada iteración. La sucesión de conjuntos de datos sísmicos proporciona los medios para garantizar que el proceso esté funcionando correctamente.

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Deconvolución consiste en superficie	Apéndice K: Ejercicios
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Deconvolución	Atributos
Tabla de contenido

También en este capítulo

• Filtros error-predicción
• Reverberaciones en agua
• Deconvolución Gap de un ondícula de retardo mixto
• Preblanqueo
• Distancia de predicción
• Deconvolución predictiva de un modelo guiado
• Modelo convolucional en el dominio de las frecuencias
• Blanqueo espectral variable en tiempo
• Deconvolución basada en modelos
• Deconvolución consiste en superficie
• Apéndice K: Ejercicios

Vínculos externos

find literature about Interactive earth-digital processing/es