Teses em Geofísica (Doutorado) - CPGF/IG

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O Doutorado Acadêmico pertente a o Programa de Pós-Graduação em Geofísica (CPGF) do Instituto de Geociências (IG) da Universidade Federal do Pará (UFPA).

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Acesso aberto (Open Access)
Análise de processos oceanográficos no estuário do rio Pará
(Universidade Federal do Pará, 2016-11-04) ROSÁRIO, Renan Peixoto; ROLLNIC, Marcelo; http://lattes.cnpq.br/6585442266149471
Esta pesquisa de doutorado investigou processos oceanográficos físicos no estuário do Rio Pará, com foco no processo de intrusão salina e hidrodinâmica. A escolha desse tema surgiu a partir da necessidade de se consolidar o entendimento dos aspectos hidrodinâmicos e hidrográficos no estuário do Rio Pará, já que esta região da Zona Costeira Amazônica ainda se apresenta como um desafio à pesquisa. Um dos desafios consistiu em definir métodos e parâmetros para resolver diferentes escalas de espaço e tempo. Neste contexto, observações diretas no ambiente estuarino foram realizadas através de medições de intensidade e direção de correntes, perfis verticais e longitudinais de salinidade e temperatura, durante um período considerado de baixa descarga fluvial e outro de alta descarga fluvial. Além disso, de forma inédita, foi realizado durante um ano e dez meses o monitoramento da salinidade e nível de água (maré) em pontos estratégicos do estuário. As principais conclusões que esta pesquisa obteve a partir desse conjunto de dados foi a identificação da intrusão salina no estuário do Rio Pará, adentrando cerca de 100 km da foz. A sensibilidade da frente de salinidade está sujeita a variabilidade sazonal, devido a descarga fluvial, e variabilidade diária, devido à grande energia das marés na região. O transporte de Stokes, gerado pela propagação da onda de maré no estuário foi a parcela responsável pelo transporte de sal estuário acima, intensificando essa intrusão salina. A porção mais interna do estuário (mais de 60 km da foz) não existe circulação gravitacional e o transporte de sal estuário acima é realizado totalmente por difusão turbulenta; e na porção externa o fluxo resultante reverte com a profundidade e os processos advectivo e difusivos são importantes para contribuir para o transporte de sal no estuário.
Acesso aberto (Open Access)
Aplicação de redes neuronais artificiais ao tratamento e interpretação de perfis geofísicos de poço aberto
(Universidade Federal do Pará, 1997-02-13) ANDRADE, André José Neves; LUTHI, Stefan Moritz
A análise dos perfis petrofísicos de poço aberto possui um papel de fundamental importância para os estudos geológicos e geofísicos, no que se refere a obtenção de um maior conhecimento da subsuperfície, bem como para a identificação e exploração de depósitos minerais e petrolíferos. Alguns tópicos importantes da interpretação geológica dos perfis como a determinação de interfaces, a identificação mineralógica e a correlação poço-a-poço são extremamente tediosos e dispendem na sua execução uma grande carga horária. A automação destes procedimentos é em princípio bastante complicada, mas necessária, pois permitirá um melhor aproveitamento do tempo de trabalho do geólogo de produção e do intérprete de perfis. As redes neuronais artificiais apresentam uma boa performance para a solução destes tipos de problema, inclusive nos casos nos quais os algoritmos sequenciais apresentam dificuldades. Mostrar-se-á nesta tese que as redes neuronais artificiais podem ser utilizadas eficientemente para a automação desses procedimentos da interpretação geológica dos perfis. Apresentamos detalhadamente as novas arquiteturas e as aplicações sobre dados sintéticos e perfis reais.
Acesso aberto (Open Access)
Atenuação de múltiplas e compressão do pulso fonte em dados de sísmica de reflexão utilizando o filtro Kalman-Bucy
(Universidade Federal do Pará, 2003-01-24) ROCHA, Marcus Pinto da Costa da; LEITE, Lourenildo Williame Barbosa; http://lattes.cnpq.br/8588738536047617
O objetivo central deste trabalho é o estudo e a aplicação do método Kalman-Bucy no processo de deconvolução ao impulso e de deconvolução com predição, onde é considerado que os dados observados são classificados como não-estacionários. Os dados utilizados neste trabalho são sintéticos e, com isto, esta Tese tem características de um exercício numérico e investigativo. O operador de deconvolução ao impulso é obtido a partir da teoria de CRUMP (1974) fazendo uso das soluções das equações Wiener-Hopf apresentadas por KALMAN-BUCY (1961) nas formas contínuas e discretas considerando o processo como não estacionário. O operador de predição (KBCP) está baseado nas teorias de CRUMP (1974) e MENDEL ET AL (1979). Sua estrutura assemelha-se ao filtro Wiener-Hopf onde os coeficientes do operador (WHLP) são obtidos através da autocorrelação, e no caso (KBCP) são obtidos a partir da função bi(k). o problema é definido em duas etapas: a primeira consta da geração do sinal, e a segunda da sua avaliação. A deconvolução realizada aqui é classificada como estatística, e é um modelo fortemente baseado nas propriedades do sinal registrado e de sua representação. Os métodos foram aplicados apenas em dados sintéticos de seção fonte-comum obtida a partir dos modelos com interfaces contínuas e camadas homogêneas.
Acesso aberto (Open Access)
Atenuação de múltiplas pelo método WHLP-CRS
(Universidade Federal do Pará, 2003-01-28) ALVES, Fábio José da Costa; LEITE, Lourenildo Williame Barbosa; http://lattes.cnpq.br/8588738536047617
Nas bacias sedimentares da região Amazônica, a geração e o acúmulo de hidrocarboneto estão relacionados com a presença das soleiras de diabásio. Estas rochas magmáticas intrusivas possuem grandes contrastes de impedância com as rochas sedimentares encaixantes, resultando em múltiplas externas e internas, com amplitudes semelhantes às das reflexões sísmicas primárias. Estas múltiplas podem predominar sobre as informações oriundas de interfaces mais profundas, dificultando o processamento, a interpretação e o imageamento da seção de sísmica. O objetivo da presente tese é realizar a atenuação de múltiplas em seções sintéticas fontecomum (CS), através da combinação dos métodos Wiener-Hopf-Levinson de predição (WHLP) e o do empilhamento superfície-de-reflexão-comum (CRS), aqui denominando pela sigla WHLPCRS. O operador de deconvolução é calculado com as amplitudes reais do sinal sísmico e traço-a-traço, o que consideramos como uma melhor eficiência para a operação de atenuação. A identificação das múltiplas é feita na seção de afastamento-nulo (AN) simulada com o empilhamento CRS, utilizando o critério da periodicidade entre primária e suas múltiplas. Os atributos da frente de onda, obtidos através do empilhamento CRS, são utilizados na definição de janelas móveis no domínio tempo-espaço, e usados para calcular o operador WHLP-CRS. No desenvolvimento do presente trabalho, visamos evitar a inconveniência da seção processada ZO; desenhar e aplicar operadores na configuração CS; e estender o método WHL para camadas curvas.
Acesso aberto (Open Access)
Avaliação de métodos eletromagnéticos aplicando campos polarizados e focalizados
(Universidade Federal do Pará, 2006-01-17) BARBOSA, Antônio Vinícius Corrêa; VERMA, Om Prakash; http://lattes.cnpq.br/2723609019309173
Em investigações geofísicas rasas que empregam os métodos eletromagnéticos indutivos mais avançados, alvos com baixo número de indução (Low Induction Number – LIN) produzem anomalias eletromagnéticas muito baixas e de difícil interpretação. Para suprir esta deficiência, neste trabalho são estudados a aplicabilidade de campos eletromagnéticos polarizados e focalizados – POLFOCEM como fonte primária de indução. Os campos E.M. focalizados e polarizados, vertical e horizontalmente, são obtidos pelas combinações vetoriais de pares de dipolos transmissores e, ocorrem na região central entre eles. A focalização é observada nesta região na profundidade de 0,25 do espaçamento entre esses transmissores – L. Portanto, máximos acoplamentos podem ser obtidos através da seleção da polarização de acordo com a geometria do alvo, ocorrendo um aumento na densidade de fluxo magnético sobre ele e, máximas anomalias produzidas. É utilizada uma metodologia numérica para o cômputo dessas anomalias por meio da técnica dos elementos finitos para solução do problema 2,5-D. Em todos os experimentos numéricos são realizadas comparações qualitativas e quantitativas entre as respostas obtidas pelos sistemas POLFOCEM e convencional, o qual emprega um único dipolo como transmissor (dipolo-dipolo). As anomalias produzidas pelo sistema POLFOCEM, em que os dipolos transmissores são acionados simultaneamente, correspondem à soma das anomalias produzidas por cada um desses dipolos independentes, caracterizando, desta forma, a linearidade dos campos eletromagnéticos. Os experimentos numéricos são realizados para alvos prismáticos bidimensionais com três diferentes inclinações, inseridos num semi-espaço resistivo, e para as freqüências das fontes na faixa das ondas de rádio. As anomalias assimétricas no sistema convencional, que se tornam simétricas no sistema POLFOCEM, apresentam valores menores em amplitude. Contudo, aquelas anomalias tanto assimétricas quanto simétricas que se tornam anti-simétricas apresentam valores maiores. Em decorrência dessas diminuições e aumentos nas amplitudes ocorrem rotações nos diagramas de Argand, no sentido horário e anti-horário para alvos com baixos valores de condutividade, respectivamente. Em experimentos de identificação de presença de dois alvos próximos, o sistema convencional é capaz de identificá-los primeiramente, prevalecendo o seu uso.
Acesso aberto (Open Access)
Caracterização de fraturas em imagens de amplitude acústica utilizando morfologia matemática
(Universidade Federal do Pará, 2013) XAVIER, Aldenize Ruela; GUERRA, Carlos Eduardo; http://lattes.cnpq.br/7633019987920516; ANDRADE, André José Neves; http://lattes.cnpq.br/8388930487104926
As análises de fraturas na caracterização de reservatórios carbonáticos são de particular interesse, uma vez que as fraturas constituem o mais importante ambiente de armazenamento e produção de hidrocarbonetos nesses reservatórios. Particularmente, no Brasil cresce o interesse na caracterização dos reservatórios carbonáticos, com as recentes descobertas do pré-sal. As ferramentas de imageamento acústico fornecem informações valiosas sobre a amplitude das ondas refletida na parede do poço que, podem ser interpretadas de modo a possibilitar a caracterização das fraturas presentes. No entanto, surgem alguns problemas em função da natureza qualitativa da interpretação destas imagens, que são, basicamente, realizadas com a utilização da visão e da experiência do intérprete. Este trabalho apresenta uma metodologia para a realização da análise de fraturas nas imagens acústicas que pode ser dividida em três fases. Na primeira é apresentado o modelamento das imagens, que permite inferir o comportamento das fraturas nos diversos ambientes geológicos. Na segunda etapa é utilizada a morfologia matemática, que atua na forma de um detector de borda e realiza a identificação das fraturas na imagem acústica. A última etapa trata com a extração dos atributos geométricos ou da determinação da atitude das fraturas com a adoção de um polinômio interpolador de 4º grau segundo o critério dos mínimos quadrados. A avaliação desta metodologia é realizada com imagens geradas pelo modelo apresentado que corrobora a caracterização das fraturas realizadas em imagens reais.
Acesso aberto (Open Access)
DesG: uma nova metodologia para intervenção e coleta de dados magnetotelúricos
(Universidade Federal do Pará, 2006-08-29) SILVA, Lúcia Maria da Costa e; SILVA, João Batista Corrêa da; http://lattes.cnpq.br/1870725463184491
Esta tese apresenta duas contribuições para a interpretação geofísica, voltadas ao Método Magnetotelúrico. A primeira trata de uma nova abordagem para a interpretação MT, denominada MÉTODO DESCRITIVO-GEOLÓGICO (DesG), em alusão à incorporação explícita de informação a priori de correlação fácil com a descrição geológica tradicional. O intérprete define por meio de elementos geométricos (pontos e linhas) o arcabouço de feições geológicas bem como fornece valores de resistividade aos corpos geológicos presumidos. O método estima a distribuição de resistividade subsuperficial em termos de fontes anômalas próximas aos elementos geométricos, ajustando as respostas produzidas por estes corpos às medidas de campo. A solução obtida fornece então informações que podem auxiliar na modificação de algumas informações a priori imprecisas, permitindo que sucessivas inversões sejam realizadas até que a solução ajuste os dados e faça sentido geológico. Entre as características relevantes do método destacam-se: (i) os corpos podem apresentar resistividade maior ou menor do que a resistividade do meio encaixante, (ii) vários meios encaixantes contendo ou não corpos anômalos podem ser cortados pelo perfil e (iii) o contraste de resistividade entre corpo e encaixante pode ser abrupto ou gradativo. A aplicação do método a dados sintéticos evidencia, entre outras vantagens, a sua potencialidade para estimar o mergulho de falhas com inclinação variável, que merece especial interesse em Tectônica, e delinear soleiras de diabásio em bacias sedimentares, um sério problema para a prospecção de petróleo. O método permite ainda a interpretação conjunta das causas do efeito estático e das fontes de interesse. A aplicação a dados reais é ilustrada tomando-se como exemplo dados do COPROD2, cuja inversão produziu soluções compatíveis com o conhecimento geológico sobre a área. A segunda contribuição refere-se a desenho de experimento geofísico. Por meio de indicadores diversos, em especial a matriz densidade de informação, é mostrado que a resolução teórica dos dados pode ser estudada, que guia o planejamento da prospecção. A otimização do levantamento permite determinar os períodos e as posições das estações de medida mais adequados ao delineamento mais preciso de corpos cujas localizações são conhecidas aproximadamente.
Acesso aberto (Open Access)
Determinação das velocidades intervalares usando a teoria paraxial do raio: aproximação de segunda ordem dos tempos de trânsito
(Universidade Federal do Pará, 1998) MONTES VIDES, Luis Alfredo; SÖLLNER, Walter Franz
Neste trabalho foi desenvolvido um método de solução ao problema inverso para modelos sísmicos compostos por camadas homogêneas e isotrópicas separadas por superfícies suaves, que determina as velocidades intervalares em profundidade e calcula a geometria das interfaces. O tempo de trânsito é expresso como uma função de parâmetros referidos a um sistema de coordenadas fixo no raio central, que é determinada numericamente na superfície superior do modelo. Essa função é posteriormente calculada na interface anterior que limita a camada não conhecida, através de um processo que determina a função característica em profundidade. A partir da função avaliada na interface anterior se calculam sua velocidade intervalar e a geometria da superfície posterior onde tem lugar a reflexão do raio. O procedimento se repete de uma forma recursiva nas camadas mais profundas obtendo assim a solução completa do modelo, não precisando em nenhum passo informação diferente à das camadas superiores. O método foi expresso num algoritmo e se desenvolveram programas de computador, os quais foram testados com dados sintéticos de modelos que representam feições estruturais comuns nas seções geológicas, fornecendo as velocidades em profundidade e permitindo a reconstrução das interfaces. Uma análise de sensibilidade sobre os programas mostrou que a determinação da função característica e a estimação das velocidades intervalares e geometria das interfaces são feitos por métodos considerados estáveis. O intervalo empírico de aplicabilidade das correções dinâmicas hiperbólicas foi tomado como uma estimativa da ordem de magnitude do intervalo válido para a aplicação do método.
Acesso aberto (Open Access)
Empilhamento pelo método superfície de reflexão comum 2-D com topografia e introdução ao caso 3-D
(Universidade Federal do Pará, 2003-01-27) OLIVA, Pedro Andrés Chira; CRUZ, João Carlos Ribeiro; http://lattes.cnpq.br/8498743497664023; HUBRAL, Peter; http://lattes.cnpq.br/7703430139551941
O método de empilhamento sísmico CRS simula seções sísmicas ZO a partir de dados de cobertura múltipla, independente do macro-modelo de velocidades. Para meios 2-D, a função tempo de trânsito de empilhamento depende de três parâmetros, a saber: do ângulo de emergência do raio de reflexão normal (em relação à normal da superfície) e das curvaturas das frentes de onda relacionadas às ondas hipotéticas, denominadas NIP e Normal. O empilhamento CRS consiste na soma das amplitudes dos traços sísmicos em dados de múltipla cobertura, ao longo da superfície definida pela função tempo de trânsito do empilhamento CRS, que melhor se ajusta aos dados. O resultado do empilhamento CRS é assinalado a pontos de uma malha pré-definida na seção ZO. Como resultado tem-se a simulação de uma seção sísmica ZO. Isto significa que para cada ponto da seção ZO deve-se estimar o trio de parâmetros ótimos que produz a máxima coerência entre os eventos de reflexão sísmica. Nesta Tese apresenta-se fórmulas para o método CRS 2-D e para a velocidade NMO, que consideram a topografia da superfície de medição. O algoritmo é baseado na estratégia de otimização dos parâmetros de fórmula CRS através de um processo em três etapas: 1) Busca dos parâmetros, o ângulo de emergência e a curvatura da onda NIP, aplicando uma otimização global, 2) busca de um parâmetro, a curvatura da onda N, aplicando uma otimização global, e 3) busca de três parâmetros aplicando uma otimização local para refinar os parâmetros estimados nas etapas anteriores. Na primeira e segunda etapas é usado o algoritmo Simulated Annealing (SA) e na terceira etapa é usado o algoritmo Variable Metric (VM). Para o caso de uma superfície de medição com variações topográficas suaves, foi considerada a curvatura desta superfície no algoritmo do método de empilhamento CRS 2-D, com aplicação a dados sintéticos. O resultado foi uma seção ZO simulada, de alta qualidade ao ser comparada com a seção ZO obtida por modelamento direto, com uma alta razão sinal-ruído, além da estimativa do trio de parâmetros da função tempo de trânsito. Foi realizada uma nálise de sensibilidade para a nova função de tempo de trânsito CRS em relação à curvatura da superfície de medição. Os resultados demonstraram que a função tempo de trânsito CRS é mais sensível nos pontos-médios afastados do ponto central e para grandes afastamentos. As expressões da velocidade NMO apresentadas foram aplicadas para estimar as velocidades e as profundidades dos refletores para um modelo 2-D com topografia suave. Para a inversão destas velocidades e profundidades dos refletores, foi considerado o algoritmo de inversão tipo Dix. A velocidade NMO para uma superfície de medição curva, permite estimar muito melhor estas velocidades e profundidades dos refletores, que as velocidades NMO referidas as superfícies planas. Também apresenta-se uma abordagem do empilhamento CRS no caso 3-D. neste caso a função tempo de trânsito depende de oito parâmetros. São abordadas cinco estratégias de busca destes parâmetros. A combinação de duas destas estratégias (estratégias das três aproximações dos tempos de trânsito e a estratégia das configurações e curvaturas arbitrárias) foi aplicada exitosamente no empilhamento CRS 3-D de dados sintéticos e reais.
Acesso aberto (Open Access)
Empilhamento sísmico por superfície de reflexão comum: um novo algoritmo usando otimização global e local
(Universidade Federal do Pará, 2001-10-25) GARABITO CALLAPINO, German; CRUZ, João Carlos Ribeiro; http://lattes.cnpq.br/8498743497664023; HUBRAL, Peter; http://lattes.cnpq.br/7703430139551941
O método de empilhamento sísmico por Superfície de Reflexão Comum (ou empilhamento SRC) produz a simulação de seções com afastamento nulo (NA) a partir dos dados de cobertura múltipla. Para meios 2D, o operador de empilhamento SRC depende de três parâmetros que são: o ângulo de emergência do raio central com fonte-receptor nulo (β0), o raio de curvatura da onda ponto de incidência normal (RNIP) e o raio de curvatura da onda normal (RN). O problema crucial para a implementação do método de empilhamento SRC consiste na determinação, a partir dos dados sísmicos, dos três parâmetros ótimos associados a cada ponto de amostragem da seção AN a ser simulada. No presente trabalho foi desenvolvido uma nova sequência de processamento para a simulação de seções AN por meio do método de empilhamento SRC. Neste novo algoritmo, a determinação dos três parâmetros ótimos que definem o operador de empilhamento SRC é realizada em três etapas: na primeira etapa são estimados dois parâmetros (β°0 e R°NIP) por meio de uma busca global bidimensional nos dados de cobertura múltipla. Na segunda etapa é usado o valor de β°0 estimado para determinar-se o terceiro parâmetro (R°N) através de uma busca global unidimensional na seção AN resultante da primeira etapa. Em ambas etapas as buscas globais são realizadas aplicando o método de otimização Simulated Annealing (SA). Na terceira etapa são determinados os três parâmetros finais (β0, RNIP e RN) através uma busca local tridimensional aplicando o método de otimização Variable Metric (VM) nos dados de cobertura múltipla. Nesta última etapa é usado o trio de parâmetros (β°0, R°NIP, R°N) estimado nas duas etapas anteriores como aproximação inicial. Com o propósito de simular corretamente os eventos com mergulhos conflitantes, este novo algoritmo prevê a determinação de dois trios de parâmetros associados a pontos de amostragem da seção AN onde há intersecção de eventos. Em outras palavras, nos pontos da seção AN onde dois eventos sísmicos se cruzam são determinados dois trios de parâmetros SRC, os quais serão usados conjuntamente na simulação dos eventos com mergulhos conflitantes. Para avaliar a precisão e eficiência do novo algoritmo, este foi aplicado em dados sintéticos de dois modelos: um com interfaces contínuas e outro com uma interface descontinua. As seções AN simuladas têm elevada razão sinal-ruído e mostram uma clara definição dos eventos refletidos e difratados. A comparação das seções AN simuladas com as suas similares obtidas por modelamento direto mostra uma correta simulação de reflexões e difrações. Além disso, a comparação dos valores dos três parâmetros otimizados com os seus correspondentes valores exatos calculados por modelamento direto revela também um alto grau de precisão. Usando a aproximação hiperbólica dos tempos de trânsito, porém sob a condição de RNIP = RN, foi desenvolvido um novo algoritmo para a simulação de seções AN contendo predominantemente campos de ondas difratados. De forma similar ao algoritmo de empilhamento SRC, este algoritmo denominado empilhamento por Superfícies de Difração Comum (SDC) também usa os métodos de otimização SA e VM para determinar a dupla de parâmetros ótimos (β0, RNIP) que definem o melhor operador de empilhamento SDC. Na primeira etapa utiliza-se o método de otimização SA para determinar os parâmetros iniciais β°0 e R°NIP usando o operador de empilhamento com grande abertura. Na segunda etapa, usando os valores estimados de β°0 e R°NIP, são melhorados as estimativas do parâmetro RNIP por meio da aplicação do algoritmo VM na seção AN resultante da primeira etapa. Na terceira etapa são determinados os melhores valores de β°0 e R°NIP por meio da aplicação do algoritmo VM nos dados de cobertura múltipla. Vale salientar que a aparente repetição de processos tem como efeito a atenuação progressiva dos eventos refletidos. A aplicação do algoritmo de empilhamento SDC em dados sintéticos contendo campos de ondas refletidos e difratados, produz como resultado principal uma seção AN simulada contendo eventos difratados claramente definidos. Como uma aplicação direta deste resultado na interpretação de dados sísmicos, a migração pós-empilhamento em profundidade da seção AN simulada produz uma seção com a localização correta dos pontos difratores associados às descontinuidades do modelo.

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