Assessment of Two Refraction Traveltime Tomography Methods Applied for Statics Corrections of Land Data

Abstract

ABSTRACT. Many refraction tomography algorithms for statics corrections have model parameterization, forward modeling, and inversion limitations. For instance, most traditional methods use a regular grid to parameterize the model and only invert one parameter, either velocity or thickness of the layer. Generally, these conventional techniques do not allow the simultaneous inversion of traveltimes of turning-rays and head-waves either. In this study, for the first time, we applied and evaluated the well-known 2D refraction tomography algorithm Rayinvr, which is widely used to study deep crustal models, to estimate near-surface layered velocity models and static corrections from real seismic reflection data collected for oil exploration. Here, the Rayinvr and its results are compared with another refraction tomography algorithm widely used in the petroleum industry. It employs the concept of generalized linear inversion and uses a simplified earth model composed of a layer over a half-space, which is parameterized by vertical rectangles of constant velocity. The results of both methods were applied and evaluated on two real datasets of seismic lines located in Brazilian onshore basins. The Rayinvr tomography algorithm provides precise measurement statics corrections, better velocity models, and more reliable geological structures than the standard tomography algorithm.

Keywords: refraction, seismic tomography, traveltimes, near-surface geophysics.

Avaliação de dois métodos de tomografia de tempos de trânsito de refração aplicados para correções estáticas de dados terrestres

RESUMO. Muitos algoritmos de tomografia de refração para correções estáticas têm limitações em re- lação à parametrização do modelo, da modelagem direta e da inversão. Por exemplo, a maioria dos méto- dos tradicionais usa uma malha regular para parametrizar o modelo e apenas invertem um parâmetro, seja a velocidade ou a espessura da camada. Geralmente essas técnicas convencionais também não permitem a inversão simultânea dos tempos de trânsito de turning-rays e head-waves. Neste estudo, pela primeira vez, aplicamos e avaliamos o conhecido algoritmo de tomografia de refração 2D Rayinvr, que é amplamente usado no estudo de modelos crustais profundos, na estimativa de modelos de veloci- dade em camadas próximas à superfície e nas correções estáticas de dados reais de reflexão sísmica coletados para exploração de petróleo. Aqui, o Rayinvr e os resultados são comparados com outro al- goritmo de tomografia de refração, amplamente utilizado na indústria petrolífera. Ele emprega o conceito de inversão linear generalizada e usa um modelo terrestre simplificado composto por uma camada sobre um meio-espaço, que é parametrizado por retângulos verticais de velocidade constante. Os resultados de ambos os métodos foram aplicados e avaliados em dois conjuntos de dados reais de linhas sísmicas localizadas em bacias terrestres brasileiras. O algoritmo de tomografia Rayinvr forneceu correções es- táticas mais precisas, melhores modelos de velocidade e estruturas geológicas mais confiáveis do que o algoritmo padrão de tomografia.

Palavras-chave: refração sísmica, tomografia sísmica, tempos de trânsito, geofísica rasa.