Produção Científica



Dissertação de Mestrado
16/03/2022

Redes Adversárias Generativas para Remoção de Ruídos em Dados Sísmicos
Dados s√≠smicos fornecem informa√ß√Ķes das caracter√≠sticas do ambiente geol√≥gico, que,ap√≥s serem processados, s√£o utilizados na interpreta√ß√£o para identificar e localizar as caracter√≠sticas do subsolo. O n√≠vel de complexidade desta tarefa √© diretamente influenciado pela presen√ßa de ru√≠dos, artefatos e/ou imprecis√Ķes em dados s√≠smicos. Logo, a remo√ß√£o de ru√≠dos e o aumento da qualidade destes dados s√£o etapas essenciais no processamento s√≠smico. Para atenuar estes problemas, propomos abordagens baseadas em redes advers-rias generativas (generative adversarial networks, GANs) para melhorar os dados s√≠smicos atrav√©s da remo√ß√£o de ru√≠dos e aumento de altas frequ√™ncias nos dados. Nesse contexto,mapeamos o problema de remo√ß√£o de ru√≠do como um problema de tradu√ß√£o de imagem para imagem. Ou seja, utilizamos as GANs para aprender a mapear dados s√≠smicos com ru√≠dos em dados sem ru√≠dos, mantendo a integridade dos dados. Entretanto, o treinamento de redes neurais profundas (como as GANs) tem um problema inerente de escassez de dados rotulados. Para resolver esse problema, desenvolvemos um gerador de dados s√≠smicos sint√©ticos rotulados. Com esses dados, criamos nossos modelos baseados nas arquiteturas da Pix2Pix, Pix2PixHD e SPADE e utilizamos estes modelos para realizar a predi√ß√£o de dados s√≠smicos sint√©ticos e dados s√≠smicos reais. Nossos resultados, tanto em dados s√≠smicos sint√©ticos quanto em reais, sugerem que as abordagens propostas s√£o promissoras, apresentando melhorias significativas na rela√ß√£o sinal-ru√≠do e no ganho de altas frequ√™ncias. A acur√°cia do nosso melhor modelo atingiu aproximadamente 87%, sendo este resultado considerado satisfat√≥rio para a utiliza√ß√£o em cen√°rios reais, de acordo com os especialistas. Com isso, √© poss√≠vel utilizar as GANs como ferramentas de apoio para os especialistas de s√≠smica, de modo a auxiliar as an√°lises s√≠smicas e tomadas de decis√Ķes de forma mais r√°pida e assertiva

Dissertação de Mestrado
16/03/2022

Continuação da velocidade em família de ponto imagem comum em profundidade
Comparamos duas abordagens iterativas para an√°lise de velocidade por migra√ß√£o em profundidade atrav√©s da continua√ß√£o da onda-imagem em fam√≠lias de ponto imagem comum (Common-Image Gathers - CIGs). Sendo elas, a Atualiza√ß√£o Global, que visa atualizar todo o modelo de uma vez em cada itera√ß√£o e o Layer Stripping, que atualiza o modelo uma camada por vez, de cima para baixo. Investiga√ß√Ķes anteriores mostraram que a atualiza√ß√£o global das velocidades produz um modelo de velocidade razo√°vel na primeira itera√ß√£o, mas apresenta problemas de converg√™ncia nas itera√ß√Ķes subsequentes. Por este motivo implementamos a abordagem Layer Stripping. Comparamos as duas abordagens iterativas numericamente, testando as implementa√ß√Ķes em dados sint√©ticos, a partir de um modelo bastante simples (mas representativo), que simula duas camadas sedimentares entre uma camada de √°gua no topo e uma camada de sal no fundo. Nossos exemplos num√©ricos demonstram que a abordagem Layer Stripping melhora consideravelmente a converg√™ncia, tanto com, como sem o silenciamento dos afastamentos longos nos CIGs continuados. Sendo este um procedimento barato, que come√ßa sem nenhum conhecimento a priori do meio, ele pode ser usado para construir modelos iniciais para t√©cnicas de invers√£o mais sofisticadas.

Dissertação de Mestrado
16/03/2022

Invers√£o de Marchenko em uma dimens√£o.
A fun√ß√£o de Green focada em um ponto arbitr√°rio pode ser obtida por meio da solu√ß√£o da equa√ß√£o integral de Marchenko ou das equa√ß√Ķes acopladas de Marchenko, utlizando-se m√©todos iterativos. A equa√ß√£o integral de Marchenko √© uma equa√ß√£o integral unidimensional que relaciona a amplitude de espalhamento e o coeficiente de reflex√£o que deu origem ao campo espalhado, sendo assim, um problema de espalhamento inverso. As equa√ß√Ķes acopladas de Marchenko s√£o oriundas da rela√ß√£o entre o dado s??smico (fun√ß√£o de Green) e uma solu√ß√£o fundamental de um problema de propaga√ß√£o (equa√ß√£o de Helmholtz homog√™nea com perturba√ß√£o na velocidade). Este trabalho de disserta√ß√£o visa reunir as dedu√ß√Ķes te√≥ricas da equa√ß√£o integral de Marchenko e das equa√ß√Ķes acopladas de Marchenko, bem como apresentar o resultado da implementa√ß√£o dos dois esquemas iterativos e a compara√ß√£o entre eles. Al√©m disso, prop√Ķe uma aplica√ß√£o para detec√ß√£o de camadas utilizando as fun√ß√Ķes de Green unidirecionais redatumadas

Dissertação de Mestrado
16/03/2022

Uma compara√ß√£o de m√©todos para transforma√ß√£o de se√ß√Ķes s√≠smicas de afastamento comum em se√ß√Ķes de afastamento nulo
Nesta disserta√ß√£o fazemos uma compara√ß√£o entre os primeiros m√©todos que surgiram com o objetivo de transformar se√ß√Ķes s√≠smicas de afastamento comum em se√ß√Ķes s√≠smicas de afastamento nulo (TZO). Os primeiro m√©todos que surgiram na literatura consideravam um meio isotr√≥pico, velocidade e densidade constantes, e apenas tinham o objetivo de que a cinem√°tica da transforma√ß√£o estivesse correta. Posteriormente com os conceitos de amplitude verdadeira, surgem m√©todos TZO de amplitude verdadeira. Com exce√ß√£o do primeiro m√©todo apresentado (Yilmaz and Claerbout, 1980), os demais m√©todos fazem uma transforma√ß√£o cinem√°tica perfeita. Para comparar a qualidade dos resultados obtidos por m√©todos de TZO de amplitude verdadeira, s√£o feitos experimentos num√©ricos em tr√™s dos seis m√©todos apresentados. O primeiro √© um m√©todo que leva em conta apenas a transforma√ß√£o cinem√°tica, o segundo √© um dos primeiros a trazer o conceito de amplitude verdadeira em TZO na literatura, mas considera que o refletor seja plano no c√īmputo do filtro de empilhamento do m√©todo, e o √ļltimo m√©todo usa o mesmo conceito de amplitude verdadeira do segundo, entretanto considera o efeito da curvatura do refletor na amplitude, al√©m de ser o √ļnico dos m√©todos apresentados que pode ser aplicado em um meio de velocidade n√£o constante. Como era esperado, os experimentos num√©ricos mostram que cinematicamente os tr√™s m√©todos de TZO s√£o id√™nticos, mas com rela√ß√£o √† amplitude, os que utilizam do conceito de amplitude verdadeira s√£o melhores. Curiosamente, mesmo que o segundo m√©todo n√£o leve em conta a curvatura do refletor no efeito da amplitude, os resultados obtidos pelo mesmo e o terceiro m√©todo s√£o praticamente iguais. Foi matematicamente provado que, de fato, o segundo e o terceiro m√©todos s√£o assintoticamente equivalentes quando aplicados em um dado s√≠smico de conte√ļdo de alta frequ√™ncia e em um meio de velocidade constante, inclusive, foi feito um experimento num√©rico mostrando que em situa√ß√Ķes que tanto o segundo quanto o terceiro m√©todo apresentam um maior erro de amplitude, o uso de um dado de mais alta frequ√™ncia resulta em um erro menor ainda. Por √ļltimo, foi feito um experimento num√©rico com o terceiro m√©todo em um modelo de velocidade com gradiente vertical constante. O experimento mostrou que a acur√°cia na amplitude atingida √© t√£o boa quanto a obtida na aplica√ß√£o do m√©todo em modelos de velocidade constante

Dissertação de Mestrado
16/03/2022

Redatumação utilizando retropropagação dos campos de onda
A redatumação consiste em mover fontes e receptores para um novo nível de profundidade. Esse objetivo pode ser alcançado por diferentes metodologias, como as que usam as técnicas interferométricas, ou por continuação dos campos de onda. Nesse trabalho, propomos usar a redatumação com base na retropropagação dos dados sísmicos. Para aplicar essa técnica, é necessário o conhecimento do modelo de velocidade da superfície de aquisição ao datum. Para validar a teoria, realizamos testes em dado sintéticos de diferentes complexidades e comparamos os resultados com testes usando a redatumação por correlação. Foi possível observar que a técninca de redatumação por retropropagação apresentou resultados bastante similar aos obtidos usando redatumação por correlação, tanto no posicionamento dos eventos, quanto na adição de artefatos ao resultado final. Também observamos que as técnicas apre- sentam a mesma sensibilidade quando se usa um modelo de velocidade inexato. Apesar das semelhanças, a técnica baseada na continuação dos campos de onda apresentou um tempo computacional muito menor, quando comparado a técnica interferométrica

Dissertação de Mestrado
16/03/2022

Caracterização de ruído sísmico ambiente em um campo de petróleo
Utilizamos um experimento de 5 horas de dura√ß√£o com 182 sensores verticais de 2 Hz implantados na superf√≠cie para caracterizar o ru√≠do antes e durante um monitoramento de fraturamento hidr√°ulico na Bacia Potiguar, Brasil. Observamos que o ru√≠do s√≠smico √© principalmente de indu√ß√Ķes eletromagn√©ticas e de vibra√ß√£o de m√°quinas perto da cabe√ßa do po√ßo, e de fontes localizadas a 2 km do centro da rede s√≠smica como as bombas de vareta de suc√ß√£o, tubula√ß√Ķes, estradas e instala√ß√Ķes industriais. Tamb√©m relatamos uma resson√Ęncia composta por ondas de corpo provenientes da √°rea tratada, que s√≥ est√° presente quando a inje√ß√£o ocorre. Interpretamos essa resson√Ęncia resultante de fraturas cheias de fluido na subsuperf√≠cie, mantendo ondas que reverberam nas fraturas. Diferentes estrat√©gias foram empregadas para correlacionar e empilhar os dados para a Interferometria S√≠smica de Ru√≠do Ambiente: correla√ß√£o cruzada normalizada geom√©trica (CCGN), correla√ß√£o cruzada de fase (PCC), empilhamento linear e empilhamento ponderado de fase (PWS). PCC e PWS s√£o baseados na coer√™ncia instant√Ęnea de fase dos sinais anal√≠ticos. Por causa da distribui√ß√£o inadequada da fonte de ru√≠do e da geometria da aquisi√ß√£o, artefatos surgem nos correlogramas. N√≥s propusemos uma metodologia simples para atenuar esses efeitos indesejados, que consiste em aplicar a corre√ß√£o est√°tica (Linear Moveout - LMO), empilhar os dados no dom√≠nio do tiro e filtro f-k. As curvas de dispers√£o ap√≥s esse processamento s√£o aprimoradas e os resultados da an√°lise de velocidade de fase s√£o consistentes com os dados da literatura.

Dissertação de Mestrado
16/03/2022

Evidências geofísicas de domeamento na estruturação profunda da porção central da Faixa Seridó (NE-Brasil)
A Faixa Serid√≥ (FS) √© um cintur√£o de rochas metassedimentares localizado na Prov√≠ncia Borborema (NE do Brasil). Ela foi deformada e metamorfizada no contexto da Orog√™nese Pan-Africana/Brasiliana. Neste evento tect√īnico, a crosta foi parcialmente fundida, particularmente na conex√£o da zona de cisalhamento Patos com a FS, alterando suas propriedades reol√≥gicas e, consequentemente, sua deforma√ß√£o. O domo anat√©tico de Santa Luzia (~ 575 Ma) se destaca dentre as ocorr√™ncias de rochas associadas √† fus√£o parcial. O mapa aeromagn√©tico da FS mostra uma expressiva anomalia regional de longo comprimento de onda (> 25 km) em sua por√ß√£o centro-sul. Esta anomalia apresenta forma sigmoidal e seu eixo central rotaciona de NNE-SSW para E-W pr√≥ximo a zona de cisalhamento Patos. Anomalias de curto comprimento (< 25 km) e de grande amplitude (at√© 2.200 nT) se sobrep√Ķem a anomalia regional. Os limites das anomalias magn√©ticas, frequentemente, coincidem com zonas de cisalhamento regionais, revelando que estas estruturas exercem importante controle tectono-estrutural sobre as fontes das anomalias. A compara√ß√£o com dados gravim√©tricos evidencia que ambos os tipos de anomalias compartilham das mesmas fontes an√īmalas, sendo estas mais magn√©ticas e menos densas que a crosta circundante. Por outro lado, a correla√ß√£o com a geologia de superf√≠cie mostra que as anomalias geof√≠sicas muitas vezes ocorrem associadas com migmatitos e granitos ricos em magnetita. N√≥s realizamos duas abordagens de modelagem para os dados geof√≠sicos: a primeira foi uma invers√£o autom√°tica 3D dos dados magn√©ticos e a segunda foi uma modelagem conjunta 2.5D, guiada pelo interprete, dos dados magn√©ticos e gravim√©tricos ao longo de tr√™s perfis. Como resultado da an√°lise integrada dos dados geof√≠sicos e geol√≥gicos e da modelagem, n√≥s evidenciamos a exist√™ncia de uma estrutura d√īmica regional na por√ß√£o centro-sul da FS. Este domo gn√°issico em grande escala √© composto por quatro estruturas internas alongadas, geofisicamente modeladas como quatro corpos an√īmalos, al√©m do material circundante. Em conjunto, eles formam uma estrutura crustal com eixo principal na dire√ß√£o NE-SW que rotaciona para E-W, seguindo a zona de cisalhamento Patos. O domo de Santa Luzia √© apenas um domo local em pequena escala dessa estrutura. Os metassedimentos do Grupo Serid√≥ ocorrem em sinformes em torno das estruturas que comp√Ķem o domo regional. Em particular, devido ao not√°vel papel da zona de cisalhamento Patos na forma√ß√£o da grande estrutura crustal, √© refor√ßada a concep√ß√£o de que este lineamento foi um limite tect√īnico importante durante a Orog√™nese Pan-Africana/Brasiliana.

Dissertação de Mestrado
16/03/2022

Monitoramento de mudanças de velocidade no Arquipélago São Pedro São Paulo com interferometria de ruído sísmico
O Sistema Transformante S√£o Paulo (STSP) est√° localizado na Dorsal Meso-Atl√Ęntica (MAR), Atl√Ęntico Equatorial e √© formado por um complexo sistema de falhas, no qual suas intera√ß√Ķes provocam a ocorr√™ncia de eventos s√≠smicos com magnitudes pequenas a moderadas. A aus√™ncia de uma rede de esta√ß√Ķes sismogr√°ficas permanentes na regi√£o dificulta a caracteriza√ß√£o da sismicidade neste local. Como resultado, os efeitos da sismicidade, de falhamento e de intera√ß√£o de fluidos na massa rochosa permanece pobremente amostrada. Nesta disserta√ß√£o, n√≥s quantificamos as perturba√ß√Ķes de velocidade associadas √† atividade s√≠smica no Arquip√©lago S√£o Pedro S√£o Paulo (ASPSP) usando uma esta√ß√£o sismogr√°fica instalada na ilha Belmonte. Foram calculadas fun√ß√Ķes de autocorrela√ß√£o (ACFs) de ru√≠do a partir dos registros cont√≠nuos dessa esta√ß√£o ao longo do ano de 2012. As ACFs foram obtidas por duas abordagens diferentes: autocorrela√ß√£o cl√°ssica normalizada geometricamente (ACGN) e autocorrela√ß√£o por fase (PAC). Ambas as abordagens forneceram resultados similares e fomos capazes de estimar varia√ß√Ķes de velocidades devido a sismos com 3.0 ‚ȧ ML ‚ȧ 4.7. As mudan√ßas no meio foram investigadas atrav√©s da an√°lise conjunta de curvas de decorrela√ß√£o e de varia√ß√Ķes de velocidade, esta √ļltima sendo obtida pelo m√©todo de Moving Window Cross Spectral (MWCS). Nossas an√°lises mostram que as varia√ß√Ķes de velocidade s√£o possivelmente associadas ao acoplamento hidromec√Ęnico, no qual os aumentos de velocidade observados podem ser controlados por mudan√ßas no esfor√ßo est√°tico e intera√ß√Ķes rocha-fluido s√£o respons√°veis pelas quedas de velocidade observadas. Esses comportamentos s√£o qualitativamente explicados pela natureza do complexo sistema de multi-falhas do STSP, onde intera√ß√Ķes rocha-fluido exercem um importante papel nas varia√ß√Ķes de velocidade observadas.

Dissertação de Mestrado
16/03/2022

Sismicidade do sistema transformante de S√£o Paulo, no Atl√Ęntico Equatorial, de janeiro - julho de 2013
O Atl√Ęntico Equatorial √© formado por diversas dorsais e falhas transformantes de escorregamento lento. Entre elas, o Sistema Transformante de S√£o Paulo (STSP) √© um complexo transformante, que se estende por 630 km, formado por m√ļltiplas transformantes sendo quatro falhas e tr√™s segmentos intra-transformante. Na parte norte do STSP, a Zona da Serra do Atob√° (ZSA) com 200 km de comprimento e 30 km de largura, √© uma importante forma√ß√£o que atinge o n√≠vel do mar formando o Arquip√©lago de S√£o Pedro e S√£o Paulo (ASPSP). Foi realizado a localiza√ß√£o hipocentral de 62 tremores do STSP. Eles ocorreram no ano de 2013, e foram registrados por um sism√īmetro instalado no ASPSP e tr√™s hidrofones implantados durante o cruzeiro COLMEIA. Usando os hipocentros, foi identificado uma zona sismog√™nica com profunda de transi√ß√£o fr√°gil-d√ļctil √† 18 km abaixo do oceano. Observamos que essa estrutura litosf√©rica apresenta rela√ß√£o com a idade de deslocamento da transformante, na qual pode controlar as profundidades hipocentrais nas falhas transformantes do oceano. Al√©m disso, os terremotos indicaram a exist√™ncia de uma ampla extens√£o na profundidade da √°rea de serpentiniza√ß√£o, atingindo at√© 18 km abaixo da ZSA. N√≥s interpretamos isso como um efeito da percola√ß√£o de √°guas em falhas e que possibilitam que elas atinjam at√© o manto abaixo do STSP, o que causa uma intera√ß√£o de rochas fluido-manto e o crescimento das falhas at√© o manto. Alguns hipocentros estavam localizados no segmento da Zona de Fratura Central (ZFC) e com profundidades que atingiam 8,8 km abaixo do fundo do mar. N√≥s interpretamos isso como a reativa√ß√£o de uma zona de fraqueza existente na ZFC, na qual ocorreu devido estresse induzido pela carga transpressiva da ZSA.

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16/03/2022

A inversão da forma de onda completa pode compensar a falta de iluminação na tomografia poço-a-poço?
A ilumina√ß√£o s√≠smica em cada ponto da regi√£o interpo√ßos pode ser definida como o √Ęngulo m√°ximo entre os raios que passam por esse ponto. Interfaces completamente contidas nas aberturas angulares podem ser imageadas com a tomografia de tempo de tr√Ęnsito da primeira chegada (first arrival travel time tomography, ou FATTT). N√≥s investigamos se a invers√£o de forma de onda (full waveform inversion, ou FWI) 2D ac√ļstica pode compensar a falta de ilumina√ß√£o. N√≥s usamos dados sint√©ticos gerados com fontes de forma Ricker com frequ√™ncias de pico de 100 ou 500 Hz, resultando em superposi√ß√£o pequena das bandas de frequ√™ncia, de tal forma que uma abordagem de FWI multiescala √© aplicada, em que os resultados com o conjunto de dados de 100 Hz s√£o usados como entrada para o conjunto de 500 Hz. N√≥s investigamos dois casos: no primeiro (FWI T), somente as ondas registradas no po√ßo oposto s√£o usadas enquanto, no segundo caso (FWI T+R), as ondas registradas em ambos os po√ßos s√£o usadas. Para uma √ļnica interface separando dois meios, a forma da onda transmitida varia significantemente apenas quando a interface est√° contida dentro das aberturas angulares. Portanto, fam√≠lias de tiro comum para modelos de camadas com interfaces fora das aberturas angulares podem ser aproximadamente reproduzidas com um meio homog√™neo equivalente. Dessa forma, em compara√ß√£o com FATTT, ambos os casos de FWI resultam em uma melhoria moderada para modelos com interfaces dentro da cobertura angular, mas n√£o conseguem compensar a falta de ilumina√ß√£o. Nessa situa√ß√£o, pequenos aumentos de resolu√ß√£o s√£o obtidos tanto com FWI T como com FWI T+R. Contudo, para modelos na condi√ß√£o mista em que camadas com interfaces contidas na abertura angular s√£o cortadas por uma falha, a FWI oferece melhorias substanciais sobre a FATTT, mesmo se o plano de falha est√° fora da cobertura angular e a FWI T √© aplicada. Nessa situa√ß√£o mista, a resolu√ß√£o tamb√©m aumenta quando FWI T+R e fontes de maior conte√ļdo de frequ√™ncia s√£o usadas.

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