Produção Científica



Tese de Doutorado
21/03/2022

Estudo de escoamentos bif√°sicos em meios porosos atrav√©s de simula√ß√Ķes num√©ricas para a otimiza√ß√£o da recupera√ß√£o de petr√≥leo
Apesar de um cenário de investimentos crescentes em energias renováveis, o petróleo se mantem como um combustível fundamental para as principais economias do planeta. No entanto, para permanecer nessa condição, sua exploração precisa ser cada vez mais otimizada com o objetivo de aumentar sua produção e diminuir seus custos, mantendo-o competitivo dentre todas alternativas energéticas. Diante desse cenário, pesquisas com
o uso do CFD (din√Ęmica de fluidos computacional) surgem como uma alternativa barata e eficaz. O avan√ßo na capacidade de processamento gerada com o uso dos HPC‚Äôs
(computadores de alta performance) intensificou, nas √ļltimas d√©cadas, essa modalidade de investiga√ß√£o em din√Ęmica dos fluidos, uma vez que simula√ß√Ķes computacionais nessa √°rea geralmente tem um alto custo computacional. Estamos particularmente interessados em estudar fluxos laminares, que s√£o aqueles presentes nas din√Ęmicas em meios porosos. Portanto, criar um modelo computacional, eficaz e barato, tem relev√Ęncia inovadora uma vez que as alternativas do mercado s√£o muitas vezes caras. Nesse sentido, o uso de um modelo que se utiliza de um software de costumiza√ß√£o pr√≥pria com uma ferramenta de
c√≥digo aberto como o OpenFOAM, nos fornece um instrumento √ļtil √† ind√ļstria pelas suas caracter√≠sticas de efic√°cia e baixo custo.

Tese de Doutorado
21/03/2022

Simula√ß√Ķes num√©ricas em dutos obstru√≠dos para an√°lise da influ√™ncia da turbul√™ncia em padr√Ķes de fluxo
A partir de estudos sobre Din√Ęmica dos Fluidos e simula√ß√Ķes computacionais realizadas com OpenFOAM (plataforma computacional para solu√ß√£o num√©rica das equa√ß√Ķes de
Navier-Stokes), esta pesquisa tem como objetivo principal estudar escoamentos internos turbulentos, encontrando ferramentas que relatem padr√Ķes de turbul√™ncia e vorticidade. A ideia central √© utilizar a matem√°tica, a computa√ß√£o e a f√≠sica para investigar e avaliar caracter√≠sticas da turbul√™ncia induzida por obstru√ß√Ķes em escoamentos confinados.
O modelo ¬īe baseado em uma estrutura tipo pipeline parcialmente obstru¬īńĪdo na entrada.
Os resultados foram avaliados atrav¬īes de correla¬łcňúao cruzada e pelos c¬īalculos dos momentos das distribui¬łcňúoes de velocidades. Acredita-se que o entendimento dessa categoria de
sistemas complexos trar¬īa grandes contribui¬łcňúoes para a ¬īarea acadňÜemica evidenciando um
grande potencial de aplica¬łcňúao na ¬īarea de tecnologias industriais, como por exemplo, na
ind¬īustria de petr¬īoleo e g¬īas, bem como no transporte de fluidos em dutos.

Tese de Doutorado
21/03/2022

Desenvolvimento de códigos computacionais em openFOAM para simulação de reservatório de petróleo. Exemplos de aplicação.
Esta pesquisa tem por objetivo estudar e desenvolver, utilizando a ferramenta OpenFOAM de código aberto, um simulador, o qual utilizando um modelo tipo sandbox, possa
aproximar apropriadamente e representar o escoamento que ocorre em um reservat√≥rio de petr√≥leo. A ferramenta OpenFOAM √© um software desenvolvido em linguagem C++, e implementado com os operadores matem√°ticos cl√°ssicos necess√°rios para a resolu√ß√£o num√©rica, atrav√©s do m¬īm√©todo dos Volumes Finitos, dos complexos e n√£o lineares sistemas
de equa√ß√Ķes diferenciais que s√£o necess√°rios para descrever esse tipo de escoamento. O reservat√≥rio de petr√≥leo √© ent√£o aproximado a um meio poroso, onde s√£o conhecidos seus
par√Ęmetros geof√≠sicos m√©dios, como por exemplo, permeabilidades relativas e press√Ķes capilares. As t√©cnicas de Din√Ęmica de Fluidos Computacional (CFD na sigla em ingl√™s - Computational Fluid Dynamics) fornecem o embasamento necess√°rio para a elabora√ß√£o das equa√ß√Ķes que governam o fen√īmeno, enquanto o OpenFOAM, por ser de c√≥digo aberto, oferece a oportunidade de se customizar, realizar ajustes e aproxima√ß√Ķes adequadas, proporcionando um melhor entendimento no sentido de se buscar melhorar a precis√£o dos resultados e a otimiza√ß√£o dos recursos computacionais. Considerando a complexidade do dom√≠nio estudado, foi necess√°rio realizar a simula√ß√£o em um sistema de maior capacidade computacional do tipo High Processing Computing (HPC). Nossos resultados obtidos n√£o podem ser diretamente comparados com aqueles obtidos atrav√©s de reservat√≥rios reais encontrados na literatura. Dentro do poss√≠vel, estudos podem ser realizados empregando a ferramenta desenvolvida e, guardadas as devidas propor√ß√Ķes, respeitando o n√≠vel de aproxima√ß√£o implementado, alguma base de compara√ß√£o pode ser estabelecida, indicando em
linhas gerais e predizendo o que ocorre em um reservatório real.

Tese de Doutorado
16/03/2022

Análise da inversão da forma de onda completa pelo método do lagrangiano aumentado
Neste trabalho estudamos a Invers√£o da Forma de Onda Completa (FWI da sigla em ingl√™s, Full Waveform Inversion) como um problema de otimiza√ß√£o n√£o linear com restri√ß√Ķes atrav√©s de um m√©todo de Lagrangiano Aumentado, sendo que o modelo de velocidade √© parametrizado por combina√ß√Ķes lineares usando fun√ß√Ķes bases. Essa n√£o √© uma abordagem tradicional, uma vez que o problema vem sendo modelado como um problema n√£o linear sem restri√ß√Ķes usando m√©todos quase-Newton com estrat√©gias de regulariza√ß√Ķes. As restri√ß√Ķes estudadas s√£o perfis de velocidades que podem ser conhecidos a partir de dados de po√ßos. O sucesso da FWI para obter um modelo de velocidade de alta resolu√ß√£o somente √© garantido por um bom chute inicial do modelo de velocidade, uma vez que a fun√ß√£o objetivo do problema tem muitos desafios para alcan√ßar a bacia de atra√ß√£o, em particular, o mau condicionamento como foi observado nos experimentos. Nesse sentido, as principais t√©cnicas usadas para estimar um modelo de velocidade razo√°vel s√£o m√©todos de tomografia e estereotomografia s√≠smica. Nosso estudo mostra que os modelos estimados pelo algoritmo Algencan podem ser bons modelos iniciais para o m√©todo convencional. Assim, propomos uma abordagem denominada de m√©todo Duas Fases. Na Fase I, usamos o Algencan para encontrar a solu√ß√£o do problema com restri√ß√Ķes, em geral, com o modelo inicial homog√™neo dependendo da parametriza√ß√£o escolhida. Na Fase II, o modelo estimado no Algencan, torna-se o modelo inicial para o m√©todo convencional.

Tese de Doutorado
16/03/2022

Development of integral representations for the coupled one-way wave equations and strategies for parameter estimation based on joint migration inversion
Neste trabalho, n√≥s investigamos as equa√ß√Ķes de onda unidirecionais acopladas e estrat√©gias para a estimativa de par√Ęmetros da subsuperf√≠cie a partir de dados s√≠smicos de reflex√£o medidos pr√≥ximo √† superf√≠cie terrestre. Na primeira parte, desenvolvemos em detalhe as equa√ß√Ķes de onda unidirecionais a partir da equa√ß√£o de movimento e da derivada temporal da lei de Hooke. Ent√£o, definimos as fun√ß√Ķes de Green unidirecionais de maneira consistente com a fun√ß√£o equivalente para o caso completo. Na sequ√™ncia, deduzimos originalmente as representa√ß√Ķes integrais das equa√ß√Ķes de onda unidirecionais. As express√Ķes 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 s√≠smica e o aprimoramento de um modelo de velocidades inicial, sempre aplicando o m√©todo de quadrados m√≠nimos n√£o-linear para o ajuste de dados. Considerando que o modelo de velocidades tem precis√£o suficiente para o imageamento, revisitamos a parametriza√ß√£o deste problema em fun√ß√£o dos coeficientes de reflex√£o e obtemos uma express√£o para o gradiente da fun√ß√£o objetivo que sugere a modifica√ß√£o da condi√ß√£o de imagem convencional. Al√©m disso, ainda neste contexto de modelo de velocidades suficiente para imagear, propomos a parametriza√ß√£o do problema de imageamento em profundidade em fun√ß√£o da imped√Ęncia. Ent√£o, a partir de uma se√ß√£o de imped√Ęncia homog√™nea inicial, estimamos as varia√ß√Ķes de imped√Ęncia. Finalmente, inclu√≠mos atualiza√ß√Ķes do modelo de velocidades no procedimento de invers√£o, o que caracteriza o m√©todo de migra√ß√£o e invers√£o conjuntas que inspirou este trabalho. Propomos duas regulariza√ß√Ķes baseadas na imagem de forma que as atualiza√ß√Ķes do modelo de velocidades possam se beneficiar da informa√ß√£o de alta-frequ√™ncia espacial da imagem. Os testes num√©ricos indicam que as metodologias investigadas s√£o promissoras

Tese de Doutorado
16/03/2022

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 subsuperfície. No primeiro capítulo apresentamos uma nova abordagem para obter a condutividade
aparente de um terreno. A condutividade aparente convencional se utiliza de uma aproxima√ß√£o linear quando o campo √© medido no regime de baixo n√ļmero de indu√ß√£o. 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 itera√ß√Ķes, principalmente, quando o regime de baixo n√ļmero de indu√ß√£o n√£o √© obedecido. No segundo cap√≠tulo apresentamos a invers√£o 1D e 2D de dados de dipolos magn√©ticos. Para esse caso, utilizamos o m√©todo de GaussNewton para resolver o problema inverso iterativamente. Nesse trabalho destacamos, em ordem de apresenta√ß√£o, as contribui√ß√Ķes in√©ditas: i) derivada espacial semi-anal√≠tica para a modelagem 2D via m√©todo de Elementos Finitos; ii) derivada semi-anal√≠tica em rela√ß√£o a condutividade para a modelagem 1D; iii) c√°lculo da matriz sensibilidade para a modelagem 2D das componentes que dependem da derivada espacial.

Tese de Doutorado
16/03/2022

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 sísmicos - well tie - constitui uma etapa importante do processamento e interpretação sísmica uma vez que possibilita a conexão
do dado s√≠smico com a geologia da subsuperf√≠cie. No entanto, no procedimento convencional de well tie, poss√≠veis erros na aquisi√ß√£o dos dados de po√ßo devido ao alargamento do di√Ęmetro do po√ßo n√£o s√£o levados em considera√ß√£o e a modelagem do tra√ßo s√≠smico sint√©tico √© baseada nas premissas cl√°ssicas do modelo convolucional. Esta tese apresenta algumas ferramentas para melhorar a qualidade da amarra√ß√£o do well tie propondo 1)
uma metodologia para corrigir os perfis de po√ßo do efeito do alargamento do seu di√Ęmetro durante a aquisi√ß√£o e uma abordagem para reduzir o ru√≠do na refletividade atrav√©s da
distribui√ß√£o de Benford 2) m√©todos de estimativa da wavelet s√≠smica que n√£o sup√Ķe a refletividade como um processo aleat√≥rio e que n√£o fazem suposi√ß√Ķes sobre a fase da wavelet.
O foco deste trabalho √© fornecer ferramentas que contornem algumas das obje√ß√Ķes atualmente existentes no procedimento convencional de amarra√ß√£o de dados s√≠smicos aos dados
de poço, possibilitando assim uma estimativa confiável das propriedades físicas da terra, etapa crucial da caracterização de reservatórios.

Tese de Doutorado
16/03/2022

Regulariza√ß√£o multidimensional de dados s√≠smicos utilizando aproxima√ß√Ķes de posto reduzido
Os dados s√≠smicos pr√©-empilhamento costumam ser espacialmente irregulares por limita√ß√Ķes f√≠sicas, ambientais ou financeiras. M√©todos de interpola√ß√£o do sinal baseados no posto de matrizes ou tensores t√™m sido amplamente usados para lidar com estas defici√™ncias de amostragem. Compreender seu funcionamento torna-se fundamental para superar suas limita√ß√Ķes. Neste trabalho, descrevemos estes m√©todos utilizando as semelhan√ßas entre amostragens irregulares e ru√≠dos, em termos de suas representa√ß√Ķes em autoimagens. Ao considerar a reconstru√ß√£o 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 recupera√ß√£o do sinal ou a redu√ß√£o dos ru√≠dos, ao longo das itera√ß√Ķes, exploramos vers√Ķes n√£o lineares do par√Ęmetro que controla a reinser√ß√£o das amostras originais. Esses m√©todos de interpola√ß√£o assumem que dados completos e livres de ru√≠do podem ser representados como matrizes ou tensores de baixo posto. Portanto, eles requerem uma aproxima√ß√£o de posto reduzido. Como as representa√ß√Ķes tensoriais capturam a natureza multidimensional dos dados s√≠smicos, propomos uma decomposi√ß√£o de tensores dependente da orienta√ß√£o espacial, como uma alternativa √†s estrat√©gias multilineares, que n√£o faz matriciza√ß√Ķes expl√≠citas, exigindo apenas o c√°lculo da matriz de covari√Ęncia. Seus elementos s√£o os produtos internos entre os tensores de ordem inferior ao longo de uma dire√ß√£o espacial conveniente. A decomposi√ß√£o em autovalores dessa matriz de covari√Ęncia fornece, ent√£o, os vetores singulares para a aproxima√ß√£o do tensor de dados. Tamb√©m exploramos decomposi√ß√Ķes matriciais denominadas CUR, que usam as pr√≥prias colunas e linhas da matriz de dados, ao inv√©s dos vetores singulares. A sobreamostragem de colunas e linhas faz com que o valor exato do posto n√£o seja necess√°rio, o que √© uma vantagem significativa. N√≥s propomos e avaliamos diferentes estrat√©gias de sele√ß√£o aleat√≥ria de colunas e linhas para a obten√ß√£o das decomposi√ß√Ķes CUR. Exemplos num√©ricos sint√©ticos s√£o usados para ilustrar o funcionamento desses m√©todos de interpola√ß√£o e suas respostas aos diferentes par√Ęmetros. Adicionalmente, exemplos de aplica√ß√Ķes em dados s√≠smicos reais demonstram sua alta robustez.

Trabalho de Graduação
16/03/2022

Análise de permeabilidade e porosidade em modelo 3D a partir de simulação numérica
Os reservat√≥rios de recursos naturais costumam apresentar alto grau de heterogenia morfol√≥gica. O risco destrutivo durante an√°lise laboratorial, bem como a dificuldade log√≠stica e financeira em obter e repor amostras destes reservat√≥rios, fomentam a comunidade cient√≠fica a investir em t√©cnicas de an√°lises menos invasivas e de melhor custo-benef√≠cio. Visando suprir estes desafios, a petrof√≠sica computacional surge com t√©cnica de processamento e an√°lise digital de imagens e simula√ß√£o de propriedades f√≠sicas em sistemas porosos, para estimar par√Ęmetros e preservar a integridade das amostras analisadas. O presente trabalho tem como objetivo a simula√ß√£o 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 segmenta√ß√£o da sequ√™ncia de imagens de raios-X de uma amostra cil√≠ndrica, constitu√≠da pela sinteriza√ß√£o de esferas de vidro, com resolu√ß√£o de voxel de 0,019751 mm por meio do software Simpleware. Visando reduzir o tempo de computa√ß√£o, a amostra foi recortada no formato de paralelep√≠pedo com dimens√Ķes de 13,8257x13,8257x0,217261 mm3. Foi adotado um valor de threshold usando o m√©todo de Otsu, para efetuar a segmenta√ß√£o das imagens para separa√ß√£o das fases poro e gr√£o. Elaborou-se a malha no tamanho grosso, contendo no total 27.482 n√≥s. Em seguida, importou-se o arquivo em formato malha no software Comsol Multiphysics, onde adotou-se o m√©todo dos elementos finitos (M.E.F) para efetuar seus c√°lculos de simula√ß√£o num√©rica. O fluido monof√°sico utilizado esteve em regime laminar e possui caracter√≠sticas semelhantes √†s da √°gua, com densidade e viscosidade din√Ęmica respectivamente iguais a 1000 kg/m¬≥ e 0,001 Pa.s. A diferen√ßa de press√£o de fluido aplicada na amostra foi de 0,005 Pa. Os resultados de porosidade absoluta e permeabilidade alcan√ßaram, respectivamente, os valores de 9,67% e 8,16 x 10-10 m¬≤, consistentes com medidas laboratoriais petrof√≠sicas e demonstrando que a t√©cnica pode ser promissora para o desenvolvimento de futuros trabalhos envolvendo segmenta√ß√Ķes e simula√ß√Ķes aplicadas em rochas reais.

Trabalho de Graduação
16/03/2022

Processamento sísmico de reflexão: exemplo utilizando dado com baixa razão sinal ruído
O m√©todo s√≠smico de reflex√£o possui aplicabilidade multidisciplinar (estudos geol√≥gicos, ambientais, engenharia civil, etc), permite mapear as estruturas geol√≥gicas presentes na subsuperf√≠cie e destaca-se quanto aos objetivos devido ao seu custo/benef√≠cio. 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 raz√£o sinal ru√≠do, na tentativa de mostrar a imagem da se√ß√£o s√≠smica com ganho de resolu√ß√£o. Para este fim, envolve-se tr√™s etapas (concomitantes com o conhecimento geol√≥gico): aquisi√ß√£o, processamento e interpreta√ß√£o. A aquisi√ß√£o do dado fez parte de uma s√©rie de perfis de reflex√£o s√≠smica do projeto IPOD ( International Phase Ocean Drilling ) no Oceano Atl√Ęntico, e est√° localizada nas proximidades da costa do Rio de Janeiro e nas proximidades do Alto do Rio Grande, com geologia composta por uma sucess√£o de carbonatos pel√°gicos intercalados com sedimentos vulcanog√™nicos e basaltos, t√≠picos de fundo de oceano. O processamento s√≠smico √© complemento ao trabalho proveniente da aquisi√ß√£o e trata o dado para facilitar sua interpreta√ß√£o tem como objetivo uma se√ß√£o s√≠smica que, atrav√©s da integra√ß√£o de dados, √© pass√≠vel de identifica√ß√£o de interfaces geol√≥gicas. Este trabalho mostra como o re-processamento de dados, usando diferentes fluxos de processamento, pode gerar informa√ß√Ķes adicionais acerca das estruturas e fei√ß√Ķes geol√≥gicas de interesse explorat√≥rio para o local, pois de etapa por etapa, considerando as pequenas mudan√ßas relativas ao ganho de resolu√ß√£o entre elas, atinge-se o objetivo do fluxo de processamento aplicado.

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29/05/2023

 

IX SEMANA DE INVERNO DE GEOF√ćSICA 03-05 de Julho, UNICAMP, Campinas-SP

A Semana de Inverno de Geofísica é um evento regular do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Geofísica do Petróleo (INCT-GP/CNPq), organizado pelo Grupo de Geofísica Computacional (GGC) do IMECC/UNICAMP.O evento é direcionado a estudantes em fim de graduação e início de pós-graduação interessados na área de Geofísica Aplicada, principalmente nos temas ligados à exploração de petróleo. A Semana presta-se a divulgar a carreira de Geofísica, franqueando aos alunos de pós-graduação o acesso a temas atuais de pesquisa em Geofísica, por meio de especialistas renomados na área.

Maiores informa√ß√Ķes: https://www.lgc.ime.unicamp.br/sig/