Produção Científica



Tese de Doutorado
01/06/2022

ADVANCED TECHNIQUES FOR 3D RESERVOIR CHARACTERIZATION: MODELS FOR THE BUZIOS FIELD, SANTOS BASIN
This thesis aims to build workflows using innovative 3D reservoir characterization techniques that have the capacity of provide robust, automatized, and with fair predictability lithological facies and petrophysical properties models from well data and secondary data can honor the heterogeneities for complex reservoirs, such as the presalt Aptian carbonates in the Brazilian
marginal basins. First, I applied for the first-time an integrated approach between 4D sedimentary modeling and geostatistical modeling for facies reconstruction for presalt reservoirs from Barra Velha Formation within the Buzios Field located in the Santos Basin. The results from this first study demonstrate that this methodology makes it possible for the geomodeler to incorporate its conceptual geological knowledge about the facies paleoenvironment to be modeled in a more precise manner and the integration with geostatistics allows proper matching of the facies model with well data. For the second study, I used of a
neural network algorithm for a multi-attribute unsupervised seismic facies classification. My results from this study showed that this technique allows the automatized creation of a 3D seismic facies model that can be further associated with the porosity and permeability distributions from well data for a qualitative inference of the reservoir properties. The third study present in this thesis approaches also for the first-time the use of a pre-commercial and innovative machine learning methodology that implements geostatistical concepts for supervised estimation of petrophysical reservoir properties from multiple secondary variables called EMBER. The results from this study allowed the quantitative evaluation of the reservoirs from Barra Velha Formation through the creation of effective porosity and permeability 3D models also helping to address the uncertainties related to effective porosity distribution. Before this research, two of those methodologies had never been applied for carbonate rocks
characterization or presalt Aptian reservoir modeling. Finally, I hope that those standardized methodologies and the results discussions from this thesis can help the presalt studies to build a better understanding of these reservoirs origins diminishing complexity and provide
alternatives for the classical reservoir characterization approaches which not always can properly provide robust results impacting the future of oil and gas exploration and production.

Tese de Doutorado
21/03/2022

CRP Tomography
Resumo: As informa√ß√Ķes de subsuperf√≠cie extra√≠das de dados s√≠smicos de reflex√£o desempenham um papel crucial para a explora√ß√£o e produ√ß√£o de reservat√≥rios de petr√≥leo e g√°s. Desta forma, t√©cnicas de imageamento e invers√£o que fornecem essas informa√ß√Ķes est√£o sempre em demanda. Devido √† sua import√Ęncia, os modelos de velocidade t√™m sido os principais par√Ęmetros para invers√£o s√≠smica. Por essa raz√£o, o termo constru√ß√£o de modelos de velocidade √© bastante popular em s√≠smica. De fato, essa terminologia √© conhecida como invers√Ķes de, n√£o apenas modelos de velocidade, mas tamb√©m par√Ęmetros gerais que descrevem os modelos geol√≥gicos de interesse. Modelos de velocidade confi√°veis s√£o essenciais para m√©todos de imageamento s√≠smico, particularmente migra√ß√£o. De fato, os avan√ßos cient√≠ficos e tecnol√≥gicos em migra√ß√£o est√£o diretamente relacionados com os avan√ßos correspondentes na constru√ß√£o de modelos de velocidade. O foco principal dessa tese √© a constru√ß√£o tomogr√°fica de modelos de velocidade. Essa tese prop√Ķe um novo m√©todo de tomografia s√≠smica, denominado tomografia CRP. Baseado na estereotomografia, com a qual compartilha v√°rias similaridades, a tomografia CRP tem, contudo, diferen√ßas significantes na quantidade e natureza dos par√Ęmetros envolvidos no processo de invers√£o. Ao contr√°rio da estereotomografia, no qual os par√Ęmetros observados s√£o coletados/extra√≠dos individualmente do dado de entrada, a tomografia CRP faz uso das se√ß√Ķes CRP, extra√≠das e estimadas do dado de entrada. Mais especificamente, cada se√ß√£o CRP consiste em pares fonte-receptor dentro dos dados de entrada para os quais os raios de reflex√£o prim√°ria para uma determinada interface t√™m o mesmo ponto de reflex√£o comum. Da mesma forma que na estereotomografia, alguns pontos individuais s√£o de fato coletados na tomografia CRP. Chamados de pontos de refer√™ncia CRP, esses pontos s√£o estendidos para as correspondentes se√ß√Ķes CRP, extra√≠das do dado de entrada por meio de an√°lise de coer√™ncia performadas com tempos de tr√Ęnsito param√©tricos adequados. De fato, a tomografia CRP leva o nome de tais tempos de tr√Ęnsito, tamb√©m chamados de tempo de tr√Ęnsito CRP. Essa tese mostra como a adi√ß√£o de mais informa√ß√Ķes relacionadas a um mesmo ponto em profundidade, previamente desconhecido, ajuda na invers√£o de diferentes tipos de modelos de velocidade. Todas as informa√ß√Ķes relacionadas a um mesmo ponto de reflex√£o comum s√£o trabalhadas simultaneamente durante a invers√£o para melhor inverter a localiza√ß√£o do respectivo ponto de modelo em profundidade. Testes num√©ricos que ilustram essa tese sugerem que o uso conjunto de par√Ęmetros provenientes de se√ß√Ķes CRP atua como uma restri√ß√£o natural incorporada ao problema tomogr√°fico. As se√ß√Ķes CRP permitem que mais partes do modelo de velocidade sejam analisados, uma vez que mais pares de raios s√£o tra√ßados e usados, trazendo mais informa√ß√Ķes internas para o problema inverso. Resultados encorajadores fornecidos por alguns testes sint√©ticos confirmam as boas expe

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.

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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/