Linhas de Pesquisas

 

Petróleo e Gás

 

Modelagem de propagação de ondas

 

Os métodos geofísicos são baseados no conhecimento do modelo físico-matemático que rege um determinado fenômeno e na construção de equipamentos que consigam produzir e medir determinados efeitos na Terra. Com isto, torna-se possível identificar propriedades físicas da crosta em certas regiões antes mesmo de perfurá-la. Um exemplo de método geofísico é a sísmica, muito utilizada pela indústria do petróleo na busca por hidrocarbonetos. No mar, bombas de ar comprimido são disparadas gerando uma energia que se espalha pelo meio e cujo efeito pode ser percebido e gravado por estações receptoras. Este sinal é utilizado para reconstruir a estrutura abaixo do solo marinho. Isto só é possível pois o fenômeno físico envolvido,apropagação de ondas em um meio contínuo, é bem conhecido. Tal fenômeno pode ser modelado matematicamente considerando diferentes graus de simplificação por meio de uma (ou mais) equação diferencial parcial. Esta, por sua vez, pode ser resolvida computacionalmente utilizando diferentes métodos numéricos e arquiteturas computacionais. Assim, as técnicas de processamento dos dados gravados, que transformam o sinal em alguma imagem da subsuperfície que seja mais fácil de ser interpretada pelo homem, dependem do desenvolvimento de esquemas numéricos de modelagem para que o custo computacional e qualidade destas simulações sejam adequadas ao seu objetivo. Ao longo dos anos, o LAMEMO tem desenvolvido novas formulações do Método dos Elementos de Contorno, Método dos Elementos Finitos e diferentes esquemas do Método das Diferenças Finitas para o problema da propagação de ondas, contribuindo para o desenvolvimento das técnicas geofísicas.

 

cortesia: Cid da Silva Garcia Monteiro

 

Iluminação

 

Uma vez realizado um levantamento sísmico, os sinais gravados são processados para que uma imagem da subsuperfície seja reconstruída. Nesta fase, pode ocorrer que a imagem recuperada não tenha a qualidade e/ou a resolução desejada para uma interpretação adequada. Em alguns casos, é possível que outras técnicas de processamento dos mesmos dados resultem em imagens melhores. Em outros casos, não, indicando que a informação necessária para a reconstrução não está presente nos dados. A baixa qualidade de dados sísmicos pode se dar pela escolha inadequada de parâmetros da aquisição ou pela complexidade geológica da área pesquisada. Desta forma, a otimização dos parâmetros de aquisição deve ser realizada por meio de estudos de iluminação. Os estudos de iluminação tentam prever qual o arranjo do levantamento permite que a energia
proveniente da propagação das ondas incidentes e refletidas se distribua por toda a área pesquisada evitando a formação de regiões de sombra. As regiões de sombra são regiões com pouca energia. O sinal gravado de ondas provenientes de reflexões destas regiões são de baixa amplitude o que torna impossível recuperar uma imagem de boa qualidade destas áreas. A otimização dos parâmetros de um levantamento sísmico pode ser realizada através de simulações computacionais, permitindo que o mesmo atenda aos objetivos com significativa economia de recursos. O LAMEMO tem realizado pesquisas envolvendo diferentes metodologias para estudos de iluminação.

 

cortesia: Viviane Ferreira

 

 

Migração

Uma vez realizado o processamento dos dados, estes podem ser empilhados de forma a facilitar a relação entre os eventos sísmicos e a estrutura geológica. Entretanto, tal imagem pode ser ainda melhorada por meio da migração, possibilitando corrigir mergulhos e dimensões de refletores e colapsar difrações. Existem diferentes tipos de migração que devem ser escolhidos de acordo com as características geológicas da região em estudo como variação lateral de velocidades, presença de mergulhos cruzados, entre outras. A migração pode ser realizada antes ou depois do empilhamento dos dados, em tempo ou em profundidade, no domínio do tempo ou da frequência e envolvendo diferentes modelos matemáticos de propagação. Alguns métodos de migração são: Kirchhoff, Stolt, Phase-Shift, Split-step, Phase Shift Plus Interpolation e Reverse Time Migration. Ao longo dos anos, o LAMEMO tem contribuído para o estudo e desenvolvimento dos métodos de migração, especialmente com foco na Migração Reversa no Tempo, fortemente baseada em modelagem numérica da propagação da onda, buscando melhorar as características de precisão e desempenho computacional.

 

cortesia: Cid da Silva Garcia Monteiro

 

 

Tomografia de difração

A principal ferramenta geofísica empregada na exploração e produção de campos petrolíferos é a sísmica de reflexão. Durante o processamento sísmico, um dos principais insumos para a geração de imagens acuradas de subsuperfície é o campo de velocidades, estimado através de métodos tomográficos baseado em dados de reflexão. Através da tomografia de reflexão são estimados campos de velocidade suaves e desprovidos de detalhes. Contudo, as difrações contidas no conjunto de dados sísmicos de reflexão são subutilizadas durante o processamento. Sempre que o comprimento de onda dominante for capaz de identificar (enxergar) estruturas com pequeno raio de curvatura, ocorrerá uma difração. As difrações expressam complexidades estruturais como falhas, dobras apertadas e acunhamentos de camadas. Neste sentido as difrações apontam os loci de detalhes estruturais. Adicionalmente, as difrações não migradas constituem importante insumo para
estimativa do campo de velocidades e detalhes, informações de mais alta frequência espacial, tal como evidenciado por uma série de trabalhos desde os anos 1980 até hoje.Há, portanto, uma série de desafios tecnológicos que estimulam o foco no estudo das difrações e seu emprego no imageamento sísmico, entre elas, o isolamento das difrações verdadeiras dos demais dados coerentes; a automação deste isolamento e; a escolha de condições de imagem adequadas para o emprego de difrações. Estas questões constituem linhas de pesquisa promissoras tanto na academia omo em resposta aos anseios da indústria petrolífera.

 

cortesia: Luiz Alberto Santos

 

Tomografia baseada em equações integrais

Formas alternativas para recuperação de propriedades são os métodos baseados na equação completa do espalhamento, também conhecida como equação de Lippmann-Schwinger, uma equação integral que se origina da equação completa da onda. Pode-se linearizar tal equação integral por meio da aproximação de Born e utilizá-la para processos de inversão de dados sísmicos. Atualmente, diferentes metodologias de imageamento baseadas na equação integral do espalhamento estão em desenvolvimento no LAMEMO.

 

cortesia: Raul Flores da Fonseca

 

Inversão

A inversão de dados sísmicos para recuperação de propriedades físicas em subsuperfície tem tido grande atenção por parte da indústria do petróleo. De forma especial, a inversão do campo completo da onda, que considera amplitudes e tempos de trânsito do sinal gravado, tem grande potencial para imageamento de alta resolução, permitindo recuperar propriedades como velocidade de propagação da onda primária, secundária e densidade. Existe uma grande variedade de métodos de inversão de dados sísmicos relatados na literatura, mas a popularização destes métodos depende de seu contínuo desenvolvimento para que modelos matemáticos mais complexos e precisos possam ser empregados com custo computacional viável. Além disso, a estabilidade dos procedimentos de inversão é um ponto crítico para que o uso destas técnicas de imageamento pela indústria se amplie. Neste sentido, o LAMEMO tem desenvolvido algoritmos de modelagem mais adequados para os métodos de inversão e metodologias mais robustas que garantam maior estabilidade dos processos de imageamento.

 

cortesia: Franciane C. Peters

Emissão Acústica

Descontinuidades como fissuras e trincas no meio que sofre solicitação mecânica são regiões de concentração de tensões. Quando estas regiões são solicitadas, as tensões precisam se redistribuir, fazendo com que uma onda seja liberada. O processamento do sinal gravado referente a esta onda permite recuperar importantes informações e pode ser utilizado em ensaios não destrutivos para avaliação da integridade da estrutura em estudo. Para a indústria do petróleo, a emissão acústica desperta especial interesse devido à necessidade atual
de produção de petróleo e gás em reservatórios não convencionais, que precisam ser sistematicamente fraturados. Os estudos baseados na emissão acústica dos processos de faturamento auxiliam na otimização (planejamento) e também no monitoramento do processo, uma vez que trata-se de atividade que envolve riscos.