Programa de Pós-Graduação em Geofísica - CPGF/IG
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O Programa de Pós-Graduação em Geofísica da UFPA (CPGF) do Instituto de Geociências (IG) da Universidade Federal do Pará (UFPA). Foi o segundo no Brasil a formar recursos humanos em Geofísica em nível de pós-graduação stricto sensu. Criado em 1972, funcionou até 1992 junto com os Cursos de Pós-Graduação em Geoquímica e Geologia.
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Dissertação Acesso aberto (Open Access) Análise de resolução em tomografia interpoços em 3-D(Universidade Federal do Pará, 2000-12-15) SOUZA, Syme Regina de Deus; COSTA, Jessé Carvalho; http://lattes.cnpq.br/7294174204296739A aplicação de métodos de inversão aos dados de múltiplos levantamentos sísmicos interpoços permite a reconstrução de modelos de vagarosidade em 3-D de alta resolução adequados para monitoramento de processos de recuperação avançada de petróleo e caracterização de reservatórios. Entretanto, a falta de cobertura volumétrica uniforme de raios de levantamentos interpoços exige informação adicional ao sistema tomográfico para obtenção de soluções estáveis. A discretização do modelo em uma malha 3-D com células prismáticas triangulares e a decomposição em valores singulares são utilizadas para avaliar a reconstrução tomográfica em 3-D. O ângulo da projeção de modelos-alvo no subespaço ortogonal ao espaço nulo efetivo da matriz tomográfica é um critério adequado para se otimizar a malha de discretização do modelo interpretativo e a geometria de aquisição dos dados de modo a melhorar o condicionamento da reconstrução tomográfica. Esta abordagem pode ser utilizada durante as iterações lineares para redefinir a malha ou avaliar a necessidade de informação a priori adicional ao sistema tomográfico.Dissertação Acesso aberto (Open Access) Análise de sensibilidade para estereotomografia em meios elípticos e anelípticos(Universidade Federal do Pará, 2005-12) BARBOSA, Brenda Silvana de Souza; COSTA, Jessé Carvalho; http://lattes.cnpq.br/7294174204296739O método de estereotomografia é estendido para meios com anisotropia arbitrária e implementado para meios com anisotropia elíptica e anelíptica. Os modelos elípticos e anelípticos apresentam somente três parâmetros. Isto faz com que eles sejam menos sensíveis a ambiguidade, causada pela cobertura limitada dos raios em experimentos sísmicos de superfície e VSP, do que modelos transversalmente isotrópicos ou ortorrômbicos. As correspondentes aproximações para superfície de vagarosidade limita a validade desta implementação para eventos qP com anisotropia suave. Experimentos numéricos mostram o potencial e as limitações da estereotomografia para estimar macro modelos de velocidade adequados para o imageamento na presença de anisotropia e a importância dos eventos de transmissão de experimentos VSP de multiplo afastamento modelo para o sucesso desta abordagem.Dissertação Acesso aberto (Open Access) Avaliação de algoritmos para conversão de modelos de velocidade de tempo para profundidade(Universidade Federal do Pará, 2013-03-26) VALENTE, Leandro da Silva Sadala; COSTA, Jessé Carvalho; http://lattes.cnpq.br/7294174204296739Ainda hoje, a migração em tempo é o processo de imageamento substancialmente empregado na indústria do petróleo. Tal popularidade é devida ao seu alto grau de eficiência e robustez, além de sua habilidade em focalizar refletores nos mais variados ambientes geológicos. Entretanto, em áreas de alta complexidade geológica a migração em tempo falha de tal forma que a migração em profundidade e um campo de velocidade em profundidade são indispensáveis. Esse campo é geralmente obtido através de processos tomográficos partindo de um campo de velocidade inicial. A conversão de campos de velocidade de tempo para profundidade é uma forma rápida de se obter um campo inicial mais consistente geologicamente para tais processos. Alguns algoritmos de conversão tempo-profundidade recentemente desenvolvidos baseados no traçamento de raios-imagem são revistos e um algoritmo alternativo baseado na propagação da frente de onda-imagem é proposto. Os algoritmos são aplicados a dados sintéticos bidimensionais e avaliados de acordo com suas eficiência e acurácia, destacando suas vantagens, desvantagens e limitações na obtenção de campos de velocidade em profundidade.Dissertação Acesso aberto (Open Access) Implementações alternativas de tomografia do tempo de trânsito utilizando a equação da onda(Universidade Federal do Pará, 2014-04-23) CARDOSO FILHO, Josafat Lopes; COSTA, Jessé Carvalho; http://lattes.cnpq.br/7294174204296739A tomografia do tempo de trânsito utilizando a equação acústica é uma alternativa robusta para se estimar modelos de velocidade com fortes variações. Aplicaçoes desta metodologia a dados sísmico inter poços, auxiliam no monitoramento e caracterização de reservatórios. A escolha da função objetivo, estratégias de precondicionamento do gradiente e funcionais regularizadores, quando da implementação deste tipo de tomografia, influênciam a robustez, eficiência e qualidade das estimativas do modelo de velocidade. Estes três aspectos da implementação da tomografia através da equação de onda são investigados. Duas propostas de funções objetivo são utilizadas neste trabalho; a primeira é sensível a diferenças de fase entre os pulsos e a outra é proposta para ser menos sensível a fase do pulso fonte. Ambas não necessitam de marcações dos eventos e se mostram muito robustas em experimentos numéricos utilizando modelos com forte variação de velocidade. Uma estratégia de precondicionamento do gradiente da função objetivo, adaptada da literatura em processamento de imagens, permitiu acelerar a convergência do algoritmo ao eliminar eventos espúrios causados pela inevitável abertura limitada da geometria de aquisição dos dados, ruídos aleatórios e efeitos causados pelas fontes e receptores. A adição de funcionais regularizadores penalizando o desvio do modelo de velocidade de informação a priori a partir de perfis de poços suavizados, contribui adicionalmente para a estimativa de um modelo de velocidade mais consistente e com maior resolução.Tese Acesso aberto (Open Access) Inversão da forma de onda orientada ao alvo(Universidade Federal do Pará, 2016-09-16) COSTA, Carlos Alexandre Nascimento da; COSTA, Jessé Carvalho; http://lattes.cnpq.br/7294174204296739Propomos uma nova metodologia de inversão da forma de onda orientada ao alvo para estimar os parâmetros físicos de uma área alvo em subsuperfície para dados sísmicos adquiridos com aquisição VSP-desviado ou com aquisição com fontes e receptores localizados na superfície. Além disso, investigamos a importância de eventos de múltiplos espalhamentos no conjunto de dados usados como inputs para estimar as respostas ao impulso da área alvo em subsuperfície iterativamente através de um esquema de inversão esparso para as mesma geometria de aquisição anteriormente citadas. Essas metodologias são baseadas no ajuste entre os campos de onda ascendente observado e modelado em um específico nível em profundidade próximo da área alvo, onde o campo de onda ascendente modelado é estimado através da representação tipo-convolução para função de Green. A principal característica de nossa metodologia de inversão da forma de onda orientada ao alvo é usar como inputs os campos de onda descendente e ascendente para estimar os parâmetros físicos locais sem necessitar que estes campos de onda sejam locais, dessa maneira evitamos adotar qualquer metodologia de redatumação para estimar as respostas ao impulso locais. Mostramos através de exemplos numéricos que podemos relaxar a necessidade de uma densa amostragem de fontes e receptores, característicos de esquemas de redatumação baseados em interferometria, para estimar as respostas ao impulso da área alvo através do esquema de inversão esparso usando como inputs os campos de onda com eventos de múltiplos espalhamentos. Estas metodologia são atraentes para dados sísmicos de aquisição VSP-desviado, pois para este tipo de dado não é necessário conhecer a região localizada acima da área alvo para estimar os campos de onda ascendente e descendente usados como inputs em ambas as metodologias. No entanto, para dados sísmicos adquiridos com fontes e receptores localizados na superfície, em princípio é necessário conhecer um modelo de velocidade a priori para estimar os campos de onda ascendente e descendente próximo da área alvo. Para ambas as metodologias investigadas, usamos a inversão da forma de onda baseada em migração para estimar os campos de onda ascendente e descendente próximo da área alvo a partir de dados sísmicos adquiridos com fontes e receptores na superfície.Dissertação Acesso aberto (Open Access) Medidas de coerência para análise de velocidade na migração em tempo(Universidade Federal do Pará, 2011) MACIEL, Jonathas da Silva; COSTA, Jessé Carvalho; http://lattes.cnpq.br/7294174204296739Métodos iterativos para a análise de velocidade com migração dependem das funções objetivo medirem a horizontalização dos eventos de reflexão em famílias de ponto imagem comum (CIG). A migração em tempo é um método simples de imageamento para avaliar essas funções objetivo. Usando migração em tempo, estudamos a influência da função objetivo nos resultados da análise de velocidade com migração. Propomos duas novas funções objetivo para a análise velocidade com migração: Semblance Diferencial Estendido e o produto do Semblance Clássico com o Semblance Diferencial Estendido. Experimentos numéricos, utilizando os dados Marmousoft, mostram a eficácia das novas funções objetivo em estimar modelos velocidade produzindo eventos horizontalmente alinhados nas famílias de ponto imagem comum.Dissertação Acesso aberto (Open Access) Migração FD 3D em profundidade usando aproximação de Padé complexa(Universidade Federal do Pará, 2011-06-21) COSTA, Carlos Alexandre Nascimento da; COSTA, Jessé Carvalho; http://lattes.cnpq.br/7294174204296739A implementação convencional do método de migração por diferenças finitas 3D, usa a técnica de splitting inline e crossline para melhorar a eficiência computacional deste algoritmo. Esta abordagem torna o algoritmo eficiente computacionalmente, porém cria anisotropia numérica. Esta anisotropia numérica por sua vez, pode levar a falsos posicionamentos de refletores inclinados, especialmente refletores com grandes ângulos de mergulho. Neste trabalho, como objetivo de evitar o surgimento da anisotropia numérica, implementamos o operador de extrapolação do campo de onda para baixo sem usar a técnica splitting inline e crossline no domínio frequência-espaço via método de diferenças finitas implícito, usando a aproximação de Padé complexa. Comparamos a performance do algoritmo iterativo Bi-gradiente conjugado estabilizado (Bi-CGSTAB) com o multifrontal massively parallel solver (MUMPS) para resolver o sistema linear oriundo do método de migração por diferenças finitas. Verifica-se que usando a expansão de Padé complexa ao invés da expansão de Padé real, o algoritmo iterativo Bi-CGSTAB fica mais eficientes computacionalmente, ou seja, a expansão de Padé complexa atua como um precondicionador para este algoritmo iterativo. Como consequência, o algoritmo iterativo Bi-CGSTAB é bem mais eficiente computacionalmente que o MUMPS para resolver o sistema linear quando usado apenas um termo da expansão de Padé complexa. Para aproximações de grandes ângulos, métodos diretos são necessários. Para validar e avaliar as propriedades desses algoritmos de migração, usamos o modelo de sal SEG/EAGE para calcular a sua resposta ao impulso.Dissertação Acesso aberto (Open Access) Migração FD e FFD com aproximações de grande abertura angular(Universidade Federal do Pará, 2007) AMAZONAS, Daniela Rêgo; COSTA, Jessé Carvalho; http://lattes.cnpq.br/7294174204296739Métodos de migração baseados na equação da onda unidirecional apresentam limitações no imageamento de refletores com forte mergulho e no tratamento de ondas evanescentes. Utilizando a expansão de Padé complexa na solução da equação da onda unidirecional para imageamento em geofísica é possível tratar ondas evanescentes, estabilizando a migração e dispensando um tratamento especial para absorção nas fronteiras do domínio. Utilizando várias parcelas na expansão de Padé, refletores com forte mergulho podem ser corretamente migrados. Nesta dissertação aplicamos a equação da onda unidirecional com expansão de Padé complexa para implementar dois algoritmos de migração em profundidade pré e pós empilhamento: a migração por diferenças finitas (FD) e a migração por diferenças finitas e Fourier (FFD). O estudo das curvas de dispersão e da resposta impulsiva dos operadores de migração nos permitiu escolher o número adequado de parcelas na expansão de Padé e os coeficientes da expansão que garantem estabilidade à continuação do campo de onda para um ângulo de mergulho máximo prescrito. As implementações foram validadas nos dados Marmousi e no modelo de domo de sal da SEG/EAGE mostrando que refletores com forte mergulho foram corretamente migrados, mesmo na presença de forte variação lateral de velocidade. Esses resultados são comparados com outros métodos de migração baseados na equação da onda unidirecional ressaltando a qualidade da aproximação estudada neste trabalho.Dissertação Acesso aberto (Open Access) Migração FFD 3D em profundidade usando aproximação de Padé complexa(Universidade Federal do Pará, 2011) CAMPOS, Itamara do Socorro da Silveira; COSTA, Jessé Carvalho; http://lattes.cnpq.br/7294174204296739Implementações dos métodos de migração diferença finita e Fourier (FFD) usam fatoração direcional para acelerar a performance e economizar custo computacional. Entretanto essa técnica introduz anisotropia numérica que podem erroneamente posicionar os refletores em mergulho ao longo das direções em que o não foi aplicado a fatoração no operador de migração. Implementamos a migração FFD 3D, sem usar a técnica do fatoração direcional, no domínio da frequência usando aproximação de Padé complexa. Essa aproximação elimina a anisotropia numérica ao preço de maior custo computacional buscando a solução do campo de onda para um sistema linear de banda larga. Experimentos numéricos, tanto no modelo homogêneo e heterogêneo, mostram que a técnica da fatoração direcional produz notáveis erros de posicionamento dos refletores em meios com forte variação lateral de velocidade. Comparamos a performance de resolução do algoritmo de FFD usando o método iterativo gradiente biconjugado estabilizado (BICGSTAB) e o multifrontal massively parallel direct solver (MUMPS). Mostrando que a aproximação de Padé complexa é um eficiente precondicionador para o BICGSTAB, reduzindo o número de iterações em relação a aproximação de Padé real. O método iterativo BICGSTAB é mais eficiente que o método direto MUMPS, quando usamos apenas um termo da expansão de Padé complexa. Para maior ângulo de abertura do operador, mais termos da série são requeridos no operador de migração, e neste caso, a performance do método direto é mais eficiente. A validação do algoritmo e as propriedades da evolução computacional foram avaliadas para a resposta ao impulso do modelo de sal SEG/EAGE.Tese Acesso aberto (Open Access) Migração por equação de onda em meios anisotrópicos com correção de amplitude(Universidade Federal do Pará, 2010) AMAZONAS, Daniela Rêgo; SCHLEICHER, Jörg; COSTA, Jessé Carvalho; http://lattes.cnpq.br/7294174204296739Este trabalho discute dois aspectos da migração em profundidade através da continuação para baixo dos campos de onda: o tratamento de modos evanescentes e a correção da amplitude dos eventos migrados. Estes dois aspectos são discutidos em meios isotrópicos e para uma classe de meios anisotrópicos. Migrações por diferenças finitas (FD) e por diferenças finitas e Fourier (FFD) podem ser instáveis em meios com forte variação lateral de velocidade. Estes métodos utilizam aproximações de Padé reais para representar o operador que descreve a propagação de ondas descendentes. Estas abordagens não são capazes de tratar corretamente os modos evanescentes, o que pode levar à instabilidades numéricas em meios com forte variação lateral de velocidade. Uma solução possível para esse problema é utilizar aproximação de Padé complexa, que consegue melhor representar os modos evanescentes associados às reflexões pós-críticas, e neste trabalho esta aproximação é utilizada para obter algoritmos FD e híbrido FD/FFD estáveis para migração em meios transversalmente isotrópicos com eixo de simetria vertical (VTI), mesmo na presença de forte variação nas propriedades elásticas do meio. A estabilidade dos algoritmos propostos para meios VTI foi validada através da resposta ao impulso do operador de migração e pela sua aplicação na migração de dados sintéticos, em meios fortemente heterogêneos. Métodos de migração por equação de onda em meios heterogêneos não tratam corretamente a amplitude dos eventos durante a propagação. As equações de onda unidirecionais tradicionais descrevem corretamente apenas a parte cinemática da propagação do campo de onda. Assim, para uma descrição correta das amplitudes deve-se usar as equações de onda unidirecionais de amplitude verdadeira. Em meios verticalmente heterogêneos, as equações de onda unidirecionais de amplitude verdadeira podem ser resolvidas analiticamente. Em meios lateralmente heterogêneos, essas equações não possuem uma solução analítica. Mesmo soluções numéricas tendem a ser instáveis. Para melhorar a compensação de amplitude na migração, em meios com variação lateral de velocidade, é proposto uma aproximação estável para solução da equação de onda unidirecional de amplitude verdadeira. Esta nova aproximação é implementada nas migrações split-step e diferenças finitas e Fourier (FFD). O algoritmo split-step com correção de amplitude foi estendido para meios VTI. A migração pré e pós-empilhamento de dados sintéticos, em meios isotrópicos e anisotrópicos, confirmam o melhor tratamento das amplitudes e estabilidade dos algoritmos propostos.Dissertação Acesso aberto (Open Access) Migração usando equação da onda unidirecional de abertura arbitrária(Universidade Federal do Pará, 2007) COSTA, Lúcio Alan Pires da; COSTA, Jessé Carvalho; http://lattes.cnpq.br/7294174204296739Neste trabalho avaliamos uma classe de operadores de continuação de campos de onda, baseados em equações unidirecionais e com aplicação direta à migração sísmica. O método de representação de equações de onda unidirecionais, desenvolvido neste trabalho, é válido para abertura angular arbitrária, baseia-se no conceito de rigidez de um semiespaço, na transformação Dirichlet-Neumann e em sua discretização por elementos finitos. O método de construção dos operadores de continuação requer a introdução de variáveis auxiliares cujo número cresce em função da maior abertura angular desejada para o operador. Efetuamos a implementação no domínio do espaço e da frequência o que permite sua imediata paralelização. Baseados em experimentos numéricos, que avaliam a relação de dispersão e a resposta ao impulso do operador, propomos prescrições que permitem especificar o número de variáveis auxiliares e o passo de continuação para o operador de migração. A aplicação do algoritmo nos dados do modelo de domo salino da SEG-EAGE demonstra a capacidade do algoritmo em migrar refletores com forte mergulho em meios com forte variação lateral de velocidade.Dissertação Acesso aberto (Open Access) Modelagem acústica por diferenças finitas e elementos finitos em 2-D e 2,5-D(Universidade Federal do Pará, 2004-10-26) SILVA NETO, Francisco de Assis; COSTA, Jessé Carvalho; http://lattes.cnpq.br/7294174204296739A modelagem acústica fornece dados úteis para avaliação de metodologias de processamento e imageamento sísmico, em modelos com estrutura geológica complexa. Esquemas de diferenças finitas (DF) e elementos finitos (EF) foram implementados e avaliados em modelos homogêneos e heterogêneos. O algoritmo de diferenças finitas foi estendido para o caso 2,5-D em modelos com densidade variável. Foi apresentada a modelagem de alvos geológicos de interesse exploratório existentes na Bacia Paleozóica do Solimões na Amazônia. Reflexões múltiplas de longo período produzidas entre a superfície livre e a discordância Cretáceo-Paleozóica, a baixa resolução da onda sísmica nas proximidades do reservatório e as fracas reflexões na interface entre as rochas reservatório e as rochas selantes são as principais características dos dados sintéticos obtidos, os quais representam um grande desafio ao imageamento sísmico.Tese Acesso aberto (Open Access) Modelagem e imageamento 2.5D no domínio do tempo através de diferenças finitas(Universidade Federal do Pará, 2010) SILVA NETO, Francisco de Assis; SCHLEICHER, Maria Amélia Novais; http://lattes.cnpq.br/4767998352165705; COSTA, Jessé Carvalho; http://lattes.cnpq.br/7294174204296739A modelagem 2.5D consiste em simular a propagação do campo de ondas em 3D em meios com simetria de translação em uma direção. Nesta tese esta abordagem é formulada para meios elásticos e anisotrópicos com classe de simetria arbitrária e a geometria de aquisição não precisa coincidir com um plano de simetria do meio. A migração por reversão no tempo do campo de ondas é formulada e implementada através de diferenças finitas 2.5D. Para reduzir os efeitos de retro-espalhamento e melhorar a recuperação da amplitude dos eventos migrados, propomos uma nova condição de imagem para migração reversa no tempo baseada na análise assintótica da condição de imagem clássica por correlação cruzada. Experimentos numéricos indicam que a migração reversa no tempo 2.5D com a nova condição de imagem proposta, melhora a resolução da imagem em relação à migração reversa no tempo 2D e reduz acentuadamente os ruídos causados por retro-espalhamento.Dissertação Acesso aberto (Open Access) Regularização em estereotomografia(Universidade Federal do Pará, 2009) MELO, Luiz André Veloso; COSTA, Jessé Carvalho; http://lattes.cnpq.br/7294174204296739A obtenção de um modelo de velocidade é uma parte essencial do imageamento de estruturas complexas. Em um ambiente complexo, métodos convencionais não alcançam resultados satisfatórios. A estereotomografis é uma ferramenta efetiva para a melhora da estimativa da velocidade. Este método usa componentes de vagarosidade e tempo de trânsito selecionados nos eventos de reflexão ou difração na construção do modelo de velocidade. Por outro lado, devido as informações dos dados não serem completas é necessário informações adicionais para assegurar a estabilidade da inversão. Um vínculo natural da tomografia é o modelo de velocidade suave. Este estudo propõe avaliar os reguladores de suavização para a estereotomografia os quais requerem a o cálculo das derivadas parciais do modelo de velocidade em relação as coordenadas espaciais. Um dos reguladores avaliados é um novo tipo de vínculo de suavização baseado no ângulo de reflexão. Eu avaliei os resultados com ajustes dos dados, modelos de velocidade resultantes e recuperação dos pontos espalhadores após a inversão nos dados sintéticos. Nos testes numéricos, o novo vínculo conduz a modelos geologicamente consistentes.Tese Acesso aberto (Open Access) Structural constraints for image-based inversion methods(Universidade Federal do Pará, 2016-04-22) MACIEL, Jonathas da Silva; COSTA, Jessé Carvalho; http://lattes.cnpq.br/7294174204296739Esta tese apresenta duas metodologias de regularização estrutural para os métodos de análise de velocidade com migração e inversão conjunta com migração: regularização gradiente cruzado e filtragem com operadores morfológicos. Na análise de velocidade com migração, a regularização de gradiente cruzado tem como objetivo vincular os contrates de velocidade com o mapa de refletividade, através da paralelização dos vetores gradiente de velocidade com os vetores gradiente da imagem. Propõe-se uma versão com gradiente cruzado das funções objeto de minimização: Differential Semblance, Stack Power e Partial Stack Power. Combina-se a função Partial Stack Power com sua versão de gradiente cruzados, com o objetivo de aumentar gradativamente a resolução do modelo de velocidade, sem comprometer o ajuste das componentes de longo comprimento de onda do modelo de velocidade. Na inversão conjunta com migração propõe-se aplicar os operadores morfológicos de erosão e dilatação, no pré-condicionamento do modelo de velocidade em cada iteração. Os operadores usam o mapa de refletividade para delimitar as regiões com mesmo valor de propriedade física. Eles homogenizam a camada geológica e acentuam o contraste de velocidade nas bordas. Os vínculos estruturais não apenas irão reduzir a ambiguidade na estimativa do modelo de velocidade, mas tornará os métodos de inversão com migração mais estáveis, reduzindo artefatos, delineando soluções geologicamente plausíveis e acelerando a convergência da função objeto de minimização.