Na exploração e no monitoramento de reservatórios de petróleo, o processamento dos dados sísmicos desempenha uma função primordial, pois seu principal objetivo é produzir imagens de áreas de interesse em subsuperfície. Essas imagens permitem uma melhor interpretação das estruturas geológicas, gerando também, estimativas das propriedades petrofísicas.

O imageamento sísmico pode ser em tempo ou em profundidade. Devido a seu baixo custo computacional, o imageamento em tempo tem sido aplicado mais rotineiramente pela indústria de petróleo. Entretanto, em áreas complexas, por exemplo, em áreas onde as velocidades sísmicas variam fortemente, devido à presença de falhas ou uma intrusão de corpo salino, o imageamento em tempo não consegue produzir resultados de boa qualidade. Já o imageamento em profundidade, quando aplicado nessas áreas (geologicamente complexas), apesar do seu alto custo computacional, tem conseguido definir melhor o posicionamento e a geometria de corpos alvos em subsuperfície. Vários exemplos, presentes na literatura geofísica aplicada à exploração de petróleo, mostram a superioridade dos imageamentos em profundidade com uma melhor definição de corpos salinos em comparação aos resultados obtidos com o imageamento em tempo.

Em áreas associadas com alto risco exploratório, o imageamento sísmico em profundidade tem mostrado resultados de boa qualidade, principalmente em áreas de pré-sal. Os resultados levaram a descobertas de novos prospectos, que antes não haviam sido considerados com o emprego do imageamento em tempo.

Vários outros exemplos bem sucedidos têm também atestado a eficiência do imageamento sísmico em profundidade e, assim, demonstrando que esta ferramenta permite um ganho bem maior em áreas estruturalmente complexas e com alto risco exploratório. De uma forma geral, podemos afirmar que esta etapa do processamento é vital para a diminuição do risco exploratório, para avaliar melhor as novas descobertas e também possibilitar o posicionamento correto das estruturas e, conseqüentemente, dos poços de exploração.

Entre as técnicas de imageamento sísmico se destacam os métodos de migração, que possuem dois extremos: a migração Kirchhoff e a migração reversa no tempo. Migração Kirchhoff é eficiente porque emprega uma aproximação de alta freqüência, mas somente pode resolver as variações de velocidades com comprimento de onda maior do que os da fonte sísmica. Por outro lado, a migração reversa no tempo é precisa, mas exige um alto custo computacional, pois não requer nenhuma suposição de alta freqüência sobre os dados e também por este método considerar todos os tempos de chegada.

A migração reversa no tempo resolve diretamente a equação da onda, que é uma equação hiperbólica. Ela tem várias vantagens sobre os métodos de migração baseados nas equações unidirecionais e não possuem nenhuma limitação quanto ao mergulho dos refletores, podendo imagear corretamente os eventos sísmicos com alto ângulo de mergulho – flanco de corpos salinos. Porém, devido ao seu alto custo computacional, a migração reversa no tempo, usando algoritmos em paralelo, tem sido aplicada, mais recentemente, somente em alguns projetos especiais de imageamento sísmico 3D.

Um algoritmo padrão de migração reversa no tempo é usualmente descrito como a posição “zero” da cross-correlação da propagação reversa dos dados registrados com o campo de ondas da fonte (propagação direta). Esses dados são propagados reversamente no tempo por algoritmos de diferenças-finitas, enquanto as derivadas espaciais podem ser calculadas através da transformada de Fourier. Assim, nesse processo de propagação reversa, cada traço sísmico atua como uma fonte pontual, com uma história no tempo, aplicado na posição do geofone.

Todos esses métodos de migração em profundidade exigem um conhecimento bem detalhado do campo de velocidades de propagação de ondas. A construção do campo de velocidades em profundidade também pode ser feita com técnicas de análise de velocidade por migração. A aplicação da migração, apesar do seu alto custo computacional, também pode ser usada com uma ferramenta que possibilite a obtenção do campo de velocidades em profundidade ou mesmo para a validação do campo de velocidade em profundidade utilizado, através das análises das famílias de imagem comum (CIG).

Mais recentemente, os métodos de migração para dados sísmicos decompostos em ondas planas têm sido bastante empregados pela indústria do petróleo. A migração de ondas planas tem se mostrado uma alternativa de grande potencialidade para a migração em profundidade. Esses métodos de ondas planas são rápidos e precisos e no CPGG-UFBA teses de mestrado/doutorado têm sido desenvolvidas neste tema. Os métodos operam no domínio da freqüência e número de onda e os algoritmos gerados podem ser facilmente paralelizados.

Essa linha de pesquisa vem sendo desenvolvida com sucesso no CPGG-UFBA e IMECCUNICAMP. Alunos dos cursos de graduação e pós-graduação vêm participando ativamente no desenvolvendo e na implementação de algoritmos de imageamento sísmicos em profundidade para áreas estruturalmente complexas, em máquinas paralelas (Cluster de PC’s). O nosso maior desafio neste projeto de pesquisa é desenvolver algoritmos de imageamento sísmico em profundidade, computacionalmente eficientes, para uso em dados sísmicos 3-D reais.