Produção Científica
Tese de Doutorado
| Análise da inversão da forma de onda completa pelo método do lagrangiano aumentado Neste trabalho estudamos a Inversão da Forma de Onda Completa (FWI da sigla em inglês, Full Waveform Inversion) como um problema de otimização não linear com restrições através de um método de Lagrangiano Aumentado, sendo que o modelo de velocidade é parametrizado por combinações lineares usando funções bases. Essa não é uma abordagem tradicional, uma vez que o problema vem sendo modelado como um problema não linear sem restrições usando métodos quase-Newton com estratégias de regularizações. As restrições estudadas são perfis de velocidades que podem ser conhecidos a partir de dados de poços. O sucesso da FWI para obter um modelo de velocidade de alta resolução somente é garantido por um bom chute inicial do modelo de velocidade, uma vez que a função objetivo do problema tem muitos desafios para alcançar a bacia de atração, em particular, o mau condicionamento como foi observado nos experimentos. Nesse sentido, as principais técnicas usadas para estimar um modelo de velocidade razoável são métodos de tomografia e estereotomografia sÃsmica. Nosso estudo mostra que os modelos estimados pelo algoritmo Algencan podem ser bons modelos iniciais para o método convencional. Assim, propomos uma abordagem denominada de método Duas Fases. Na Fase I, usamos o Algencan para encontrar a solução do problema com restrições, em geral, com o modelo inicial homogêneo dependendo da parametrização escolhida. Na Fase II, o modelo estimado no Algencan, torna-se o modelo inicial para o método convencional. |
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Tese de Doutorado
| Development of integral representations for the coupled one-way wave equations and strategies for parameter estimation based on joint migration inversion Neste trabalho, nós investigamos as equações de onda unidirecionais acopladas e estratégias para a estimativa de parâmetros da subsuperfÃcie a partir de dados sÃsmicos de reflexão medidos próximo à superfÃcie terrestre. Na primeira parte, desenvolvemos em detalhe as equações de onda unidirecionais a partir da equação de movimento e da derivada temporal da lei de Hooke. Então, definimos as funções de Green unidirecionais de maneira consistente com a função equivalente para o caso completo. Na sequência, deduzimos originalmente as representações integrais das equações de onda unidirecionais. As expressões integrais formam a base conceitual do algoritmo de modelagem direta adotado. Na segunda parte, desenvolvemos e discutimos em detalhe formas de obter uma estimativa da imagem sÃsmica e o aprimoramento de um modelo de velocidades inicial, sempre aplicando o método de quadrados mÃnimos não-linear para o ajuste de dados. Considerando que o modelo de velocidades tem precisão suficiente para o imageamento, revisitamos a parametrização deste problema em função dos coeficientes de reflexão e obtemos uma expressão para o gradiente da função objetivo que sugere a modificação da condição de imagem convencional. Além disso, ainda neste contexto de modelo de velocidades suficiente para imagear, propomos a parametrização do problema de imageamento em profundidade em função da impedância. Então, a partir de uma seção de impedância homogênea inicial, estimamos as variações de impedância. Finalmente, incluÃmos atualizações do modelo de velocidades no procedimento de inversão, o que caracteriza o método de migração e inversão conjuntas que inspirou este trabalho. Propomos duas regularizações baseadas na imagem de forma que as atualizações do modelo de velocidades possam se beneficiar da informação de alta-frequência espacial da imagem. Os testes numéricos indicam que as metodologias investigadas são promissoras |
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Tese de Doutorado
| Improving apparent conductivity and inversion of magnetic dipoles data Neste trabalho apresentamos um estudo sobre a condutividade aparente e a inversão de dados de dipolos magnéticos. Em ambos, utilizamos a mesma ferramenta matemática, a inversão, a fim de obter uma estimativa da distribuição da condutividade em subsuperfÃcie. No primeiro capÃtulo apresentamos uma nova abordagem para obter a condutividade aparente de um terreno. A condutividade aparente convencional se utiliza de uma aproximação linear quando o campo é medido no regime de baixo número de indução. Essa aproximação trunca a série de Taylor que representa o campo Magnético para o semiespaço. Nossa proposta é utilizar a resposta do campo Magnético completa para estimar a condutividade aparente do terreno. Tendo em vista que a relação entre campo e condutividade é não linear, nós tratamos o problema de estimar a condutividade a partir do campo Magnético como um problema inverso não linear. Utilizamos o método de Newton para resolver esse problema iterativamente. Assim, alcançamos uma melhor estimativa da condutividade aparente em poucas iterações, principalmente, quando o regime de baixo número de indução não é obedecido. No segundo capÃtulo apresentamos a inversão 1D e 2D de dados de dipolos magnéticos. Para esse caso, utilizamos o método de GaussNewton para resolver o problema inverso iterativamente. Nesse trabalho destacamos, em ordem de apresentação, as contribuições inéditas: i) derivada espacial semi-analÃtica para a modelagem 2D via método de Elementos Finitos; ii) derivada semi-analÃtica em relação a condutividade para a modelagem 1D; iii) cálculo da matriz sensibilidade para a modelagem 2D das componentes que dependem da derivada espacial. |
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Tese de Doutorado
| On the well-to-seismic-tie analysis: effects of the borehole geometry and assumptions on wavelet estimation A amarração de dados de poço aos dados sÃsmicos - well tie - constitui uma etapa importante do processamento e interpretação sÃsmica uma vez que possibilita a conexão do dado sÃsmico com a geologia da subsuperfÃcie. No entanto, no procedimento convencional de well tie, possÃveis erros na aquisição dos dados de poço devido ao alargamento do diâmetro do poço não são levados em consideração e a modelagem do traço sÃsmico sintético é baseada nas premissas clássicas do modelo convolucional. Esta tese apresenta algumas ferramentas para melhorar a qualidade da amarração do well tie propondo 1) uma metodologia para corrigir os perfis de poço do efeito do alargamento do seu diâmetro durante a aquisição e uma abordagem para reduzir o ruÃdo na refletividade através da distribuição de Benford 2) métodos de estimativa da wavelet sÃsmica que não supõe a refletividade como um processo aleatório e que não fazem suposições sobre a fase da wavelet. O foco deste trabalho é fornecer ferramentas que contornem algumas das objeções atualmente existentes no procedimento convencional de amarração de dados sÃsmicos aos dados de poço, possibilitando assim uma estimativa confiável das propriedades fÃsicas da terra, etapa crucial da caracterização de reservatórios. |
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Tese de Doutorado
| Regularização multidimensional de dados sÃsmicos utilizando aproximações de posto reduzido Os dados sÃsmicos pré-empilhamento costumam ser espacialmente irregulares por limitações fÃsicas, ambientais ou financeiras. Métodos de interpolação do sinal baseados no posto de matrizes ou tensores têm sido amplamente usados para lidar com estas deficiências de amostragem. Compreender seu funcionamento torna-se fundamental para superar suas limitações. Neste trabalho, descrevemos estes métodos utilizando as semelhanças entre amostragens irregulares e ruÃdos, em termos de suas representações em autoimagens. Ao considerar a reconstrução dos dados como uma filtragem iterativa, a origem das amostras recuperadas e o papel do posto tornam-se mais claros. Com o intuito de enfatizar a recuperação do sinal ou a redução dos ruÃdos, ao longo das iterações, exploramos versões não lineares do parâmetro que controla a reinserção das amostras originais. Esses métodos de interpolação assumem que dados completos e livres de ruÃdo podem ser representados como matrizes ou tensores de baixo posto. Portanto, eles requerem uma aproximação de posto reduzido. Como as representações tensoriais capturam a natureza multidimensional dos dados sÃsmicos, propomos uma decomposição de tensores dependente da orientação espacial, como uma alternativa à s estratégias multilineares, que não faz matricizações explÃcitas, exigindo apenas o cálculo da matriz de covariância. Seus elementos são os produtos internos entre os tensores de ordem inferior ao longo de uma direção espacial conveniente. A decomposição em autovalores dessa matriz de covariância fornece, então, os vetores singulares para a aproximação do tensor de dados. Também exploramos decomposições matriciais denominadas CUR, que usam as próprias colunas e linhas da matriz de dados, ao invés dos vetores singulares. A sobreamostragem de colunas e linhas faz com que o valor exato do posto não seja necessário, o que é uma vantagem significativa. Nós propomos e avaliamos diferentes estratégias de seleção aleatória de colunas e linhas para a obtenção das decomposições CUR. Exemplos numéricos sintéticos são usados para ilustrar o funcionamento desses métodos de interpolação e suas respostas aos diferentes parâmetros. Adicionalmente, exemplos de aplicações em dados sÃsmicos reais demonstram sua alta robustez. |
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Trabalho de Graduação
| Análise de permeabilidade e porosidade em modelo 3D a partir de simulação numérica Os reservatórios de recursos naturais costumam apresentar alto grau de heterogenia morfológica. O risco destrutivo durante análise laboratorial, bem como a dificuldade logÃstica e financeira em obter e repor amostras destes reservatórios, fomentam a comunidade cientÃfica a investir em técnicas de análises menos invasivas e de melhor custo-benefÃcio. Visando suprir estes desafios, a petrofÃsica computacional surge com técnica de processamento e análise digital de imagens e simulação de propriedades fÃsicas em sistemas porosos, para estimar parâmetros e preservar a integridade das amostras analisadas. O presente trabalho tem como objetivo a simulação do escoamento de fluido em uma rocha artificial e a estimativa da porosidade e permeabilidade a partir de imagens de microtomografia de raios-X em seu sistema poroso. O trabalho inicia-se com a segmentação da sequência de imagens de raios-X de uma amostra cilÃndrica, constituÃda pela sinterização de esferas de vidro, com resolução de voxel de 0,019751 mm por meio do software Simpleware. Visando reduzir o tempo de computação, a amostra foi recortada no formato de paralelepÃpedo com dimensões de 13,8257x13,8257x0,217261 mm3. Foi adotado um valor de threshold usando o método de Otsu, para efetuar a segmentação das imagens para separação das fases poro e grão. Elaborou-se a malha no tamanho grosso, contendo no total 27.482 nós. Em seguida, importou-se o arquivo em formato malha no software Comsol Multiphysics, onde adotou-se o método dos elementos finitos (M.E.F) para efetuar seus cálculos de simulação numérica. O fluido monofásico utilizado esteve em regime laminar e possui caracterÃsticas semelhantes à s da água, com densidade e viscosidade dinâmica respectivamente iguais a 1000 kg/m³ e 0,001 Pa.s. A diferença de pressão de fluido aplicada na amostra foi de 0,005 Pa. Os resultados de porosidade absoluta e permeabilidade alcançaram, respectivamente, os valores de 9,67% e 8,16 x 10-10 m², consistentes com medidas laboratoriais petrofÃsicas e demonstrando que a técnica pode ser promissora para o desenvolvimento de futuros trabalhos envolvendo segmentações e simulações aplicadas em rochas reais. |
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Trabalho de Graduação
| Processamento sÃsmico de reflexão: exemplo utilizando dado com baixa razão sinal ruÃdo O método sÃsmico de reflexão possui aplicabilidade multidisciplinar (estudos geológicos, ambientais, engenharia civil, etc), permite mapear as estruturas geológicas presentes na subsuperfÃcie e destaca-se quanto aos objetivos devido ao seu custo/benefÃcio. Neste trabalho, aplica-se um fluxo de processamento convencional atual (processado pelo software da Landmark/Halliburton: o ProMAX/SeisSpace) num trecho de um dado relativamente antigo (1979), com baixa razão sinal ruÃdo, na tentativa de mostrar a imagem da seção sÃsmica com ganho de resolução. Para este fim, envolve-se três etapas (concomitantes com o conhecimento geológico): aquisição, processamento e interpretação. A aquisição do dado fez parte de uma série de perfis de reflexão sÃsmica do projeto IPOD ( International Phase Ocean Drilling ) no Oceano Atlântico, e está localizada nas proximidades da costa do Rio de Janeiro e nas proximidades do Alto do Rio Grande, com geologia composta por uma sucessão de carbonatos pelágicos intercalados com sedimentos vulcanogênicos e basaltos, tÃpicos de fundo de oceano. O processamento sÃsmico é complemento ao trabalho proveniente da aquisição e trata o dado para facilitar sua interpretação tem como objetivo uma seção sÃsmica que, através da integração de dados, é passÃvel de identificação de interfaces geológicas. Este trabalho mostra como o re-processamento de dados, usando diferentes fluxos de processamento, pode gerar informações adicionais acerca das estruturas e feições geológicas de interesse exploratório para o local, pois de etapa por etapa, considerando as pequenas mudanças relativas ao ganho de resolução entre elas, atinge-se o objetivo do fluxo de processamento aplicado. |
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Trabalho de Graduação
| Processamento pós-estaqueamento e interpretação de dados sÃsmicos de reflexão aplicados na exploração de hidrocarbonetos Os dados sÃsmicos de reflexão são os produtos dos métodos geofÃsicos mais amplamente empregados na exploração de hidrocarbonetos. Isso se dá, fundamentalmente, em função da sua boa relação custo-benefÃcio no que diz respeito à profundidade de investigação do alvo a ser prospectado e das resoluções horizontal e espacial associadas ao método. Para tanto, é necessário que o dado sÃsmico seja confiável quanto à imagem final, a qual, não basta ter feito uma boa aquisição e um processamento adequado, pois ainda apresenta um certo nÃvel de ruÃdo embutido, bem como, em diversos casos, ainda não enfatiza de forma especÃfica o alvo. Neste contexto, o presente trabalho aborda o pós-processamento, que normalmente melhora o caráter sÃsmico, e a utilização de atributos sÃsmicos, que tem como principal objetivo enfatizar/realçar feições importantes para a interpretação. Os atributos utilizados foram: Similaridade, decomposição espectral, amplitude instantânea e frequência instantânea. Os resultados obtidos confirmam a aplicabilidade de atributos sÃsmicos como uma poderosa ferramenta no auxÃlio à interpretação sÃsmica. |
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Trabalho de Graduação
| Aplicação da deconvolução preditiva multicanal em dados sÃsmicos da Bacia de Camamu-Almada Na indústria do petróleo o processamento dos dados sÃsmicos é muito importante pois a partir de sua realização é obtida uma imagem representativa da subsuperfÃcie. No presente trabalho é apresentado o processamento da linha sÃsmica marinha 0247-5519 pertencente à Bacia de Camamu-Almada. Os dados sÃsmicos foram adquiridos pela Petrobras em 1995 e permitiram um entendimento geológico, fÃsico e matemático das bacias classificadas como de Margem Continental Passiva. Nesse trabalho foi tratada a problemática das múltiplas de longo perÃodo que acometeram dados sÃsmicos de natureza marinha. É apresentada a origem desse ruÃdo, seus tipos e suas principais caracterÃsticas de acordo com a literatura existente. Também é feita uma breve descrição teórica sobre a deconvolução preditiva monocanal e multicanal. A linha sÃsmica marinha processada foi pré-condicionada para aplicação da deconvolução preditiva multicanal, e os resultados obtidos comprovaram a efetividade do método para atenuação das múltiplas de longo perÃodo. Com o processamento sÃsmico realizado foi obtida uma seção sÃsmica que possui uma melhor razão sinal-ruÃdo e boa resolução temporal. |
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Trabalho de Graduação
| Processamento sÃsmico e uso de atributos em dados de reflexão da porção central da Bacia do Recôncavo Neste trabalho foi realizado o processamento e a interpretação sÃsmica das estruturas geológicas existentes na subsuperfÃcie da porção central da Bacia do Recôncavo com o uso de atributos sÃsmicos extraÃdos de seções empilhadas. A área de estudo está localizada na porção central da Bacia do Recôncavo, a qual faz parte do sistema de riftes abortados Recôncavo-Tucano-Jatobá, desenvolvido no Eocretáceo sob o campo de tensões que formou o oceano Atlântico Sul. Foram utilizados dados sÃsmicos 2D fornecidos pela ANP. A região em que se encontram os dados sÃsmicos está inserida a leste do Baixo de Alagoinhas e a noroeste do Baixo de Miranga, e compreende sete linhas sÃsmicas de reflexão empilhadas e uma pré-empilhada. Foi realizado o precessamento da linha sÃsmica de reflexão 0227-0018 e definido um fluxograma de processamento. O uso do método ST-SVD na etapa de filtragem permitiu a atenuação do ruÃdo groundroll e a melhoria da continuidade espacial dos eventos hiperbólicos existentes nos sismogramas de ponto médio comum e possibilitou uma melhor estimativa do campo de velocidades. A seção sÃsmica obtida após o processamento da linha 0227-0018 apresenta uma boa resolução e maior razão sinal-ruÃdo. Após o processamento, foram calculados os atributos sÃsmicos do traço complexo, o tecVA e o de similaridade das linhas sÃsmicas da área de estudo. Esses atributos foram usados para auxiliar a interpretação sÃsmica. A interpretação estrutural das linhas sÃsmicas, em conjunto com a análise das seções obtidas após o cálculo dos atributos, permitiram a identificação e mapeamento com maior confiabilidade da grande falha (F1) e fraturas existentes em subsuperfÃcie, e a definição dos horizontes sÃsmicos relacionados ao embasamento e ao pré-rifte da área de estudo. Foram gerados os mapas de superfÃcie do pré-rifte e embasamento, e o plano da F1. Foram utilizados os softwares comerciais OpendTect e SeisSpace para interpretação e processamento sÃsmico, respectivamente. |
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