Utilização de ferramentas de IA na aplicação de técnicas de FWI a dados sísmicos com topografia variável.
FWI; WECI; GCN; Processamento sísmico
Dados sísmicos terrestres e dados de OBN sempre foram adquiridos em locais com topografia variável. Fazer inversão com estes dados usando FWI (Full Waveform Inversion) sempre foi um desafio, tendo a necessidade de fazer correção estática para tornar os dados sísmicos como se fossem adquiridos em uma topografia plana, removendo o efeito topográfico. Então, neste trabalho, aplicamos ferramentas de inteligência artificial, em particular a diferenciação automática disponível no framework PyTorch, à inversão de dados sísmicos com topografia variável, sem a necessidade de correção estática. Para tornar isso possível, aplicamos diversas técnicas de inversão, zerando o gradiente da função-objetivo acima da topografia em cada iteração da otimização. O método de inversão utilizado é o FWI , uma técnica avançada de processamento sísmico que consiste em ajustar iterativamente um modelo de velocidade inicial até que o dado sintético se assemelhe ao observado. Devido à alta não linearidade do FWI, o processo de otimização pode ficar preso em mínimos locais, fenômeno conhecido como cycle skipping. Para mitigar esse problema, quatro estratégias foram avaliadas e comparadas: FWI convencional, FWI com suavização do gradiente, ECI (Envelope Correlation Inversion), GCN (Global Correlation Norm) e WECI (Weighted Envelope-Correlation Inversion). Os experimentos foram realizados sobre o modelo de velocidade sintético 1994 BP com topografia variável, utilizando uma wavelet Ricker de 2,5 Hz como fonte sísmica e um arranjo de 795 receptores distribuídos ao longo da superfície topográfica. O propagador de ondas utilizado foi o DeepWave, integrado ao PyTorch, o que possibilitou o cálculo automático do gradiente da função objetivo para a atualização do modelo de velocidade ao longo de 250 iterações. Os resultados mostram que as técnicas baseadas em envelope (ECI e WECI) e em correlação global (GCN) apresentam menor sensibilidade ao problema de cycle skipping em comparação com o FWI convencional, o que demonstra o potencial dessas abordagens para a inversão sísmica em cenários com topografia complexa.