Produção Científica
Dissertação de Mestrado
| Inversão de Marchenko em uma dimensão. A função de Green focada em um ponto arbitrário pode ser obtida por meio da solução da equação integral de Marchenko ou das equações acopladas de Marchenko, utlizando-se métodos iterativos. A equação integral de Marchenko é uma equação integral unidimensional que relaciona a amplitude de espalhamento e o coeficiente de reflexão que deu origem ao campo espalhado, sendo assim, um problema de espalhamento inverso. As equações acopladas de Marchenko são oriundas da relação entre o dado s??smico (função de Green) e uma solução fundamental de um problema de propagação (equação de Helmholtz homogênea com perturbação na velocidade). Este trabalho de dissertação visa reunir as deduções teóricas da equação integral de Marchenko e das equações acopladas de Marchenko, bem como apresentar o resultado da implementação dos dois esquemas iterativos e a comparação entre eles. Além disso, propõe uma aplicação para detecção de camadas utilizando as funções de Green unidirecionais redatumadas |
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Dissertação de Mestrado
| Uma comparação de métodos para transformação de seções sÃsmicas de afastamento comum em seções de afastamento nulo Nesta dissertação fazemos uma comparação entre os primeiros métodos que surgiram com o objetivo de transformar seções sÃsmicas de afastamento comum em seções sÃsmicas de afastamento nulo (TZO). Os primeiro métodos que surgiram na literatura consideravam um meio isotrópico, velocidade e densidade constantes, e apenas tinham o objetivo de que a cinemática da transformação estivesse correta. Posteriormente com os conceitos de amplitude verdadeira, surgem métodos TZO de amplitude verdadeira. Com exceção do primeiro método apresentado (Yilmaz and Claerbout, 1980), os demais métodos fazem uma transformação cinemática perfeita. Para comparar a qualidade dos resultados obtidos por métodos de TZO de amplitude verdadeira, são feitos experimentos numéricos em três dos seis métodos apresentados. O primeiro é um método que leva em conta apenas a transformação cinemática, o segundo é um dos primeiros a trazer o conceito de amplitude verdadeira em TZO na literatura, mas considera que o refletor seja plano no cômputo do filtro de empilhamento do método, e o último método usa o mesmo conceito de amplitude verdadeira do segundo, entretanto considera o efeito da curvatura do refletor na amplitude, além de ser o único dos métodos apresentados que pode ser aplicado em um meio de velocidade não constante. Como era esperado, os experimentos numéricos mostram que cinematicamente os três métodos de TZO são idênticos, mas com relação à amplitude, os que utilizam do conceito de amplitude verdadeira são melhores. Curiosamente, mesmo que o segundo método não leve em conta a curvatura do refletor no efeito da amplitude, os resultados obtidos pelo mesmo e o terceiro método são praticamente iguais. Foi matematicamente provado que, de fato, o segundo e o terceiro métodos são assintoticamente equivalentes quando aplicados em um dado sÃsmico de conteúdo de alta frequência e em um meio de velocidade constante, inclusive, foi feito um experimento numérico mostrando que em situações que tanto o segundo quanto o terceiro método apresentam um maior erro de amplitude, o uso de um dado de mais alta frequência resulta em um erro menor ainda. Por último, foi feito um experimento numérico com o terceiro método em um modelo de velocidade com gradiente vertical constante. O experimento mostrou que a acurácia na amplitude atingida é tão boa quanto a obtida na aplicação do método em modelos de velocidade constante |
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Dissertação de Mestrado
| Redatumação utilizando retropropagação dos campos de onda A redatumação consiste em mover fontes e receptores para um novo nÃvel de profundidade. Esse objetivo pode ser alcançado por diferentes metodologias, como as que usam as técnicas interferométricas, ou por continuação dos campos de onda. Nesse trabalho, propomos usar a redatumação com base na retropropagação dos dados sÃsmicos. Para aplicar essa técnica, é necessário o conhecimento do modelo de velocidade da superfÃcie de aquisição ao datum. Para validar a teoria, realizamos testes em dado sintéticos de diferentes complexidades e comparamos os resultados com testes usando a redatumação por correlação. Foi possÃvel observar que a técninca de redatumação por retropropagação apresentou resultados bastante similar aos obtidos usando redatumação por correlação, tanto no posicionamento dos eventos, quanto na adição de artefatos ao resultado final. Também observamos que as técnicas apre- sentam a mesma sensibilidade quando se usa um modelo de velocidade inexato. Apesar das semelhanças, a técnica baseada na continuação dos campos de onda apresentou um tempo computacional muito menor, quando comparado a técnica interferométrica |
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Dissertação de Mestrado
| Caracterização de ruÃdo sÃsmico ambiente em um campo de petróleo Utilizamos um experimento de 5 horas de duração com 182 sensores verticais de 2 Hz implantados na superfÃcie para caracterizar o ruÃdo antes e durante um monitoramento de fraturamento hidráulico na Bacia Potiguar, Brasil. Observamos que o ruÃdo sÃsmico é principalmente de induções eletromagnéticas e de vibração de máquinas perto da cabeça do poço, e de fontes localizadas a 2 km do centro da rede sÃsmica como as bombas de vareta de sucção, tubulações, estradas e instalações industriais. Também relatamos uma ressonância composta por ondas de corpo provenientes da área tratada, que só está presente quando a injeção ocorre. Interpretamos essa ressonância resultante de fraturas cheias de fluido na subsuperfÃcie, mantendo ondas que reverberam nas fraturas. Diferentes estratégias foram empregadas para correlacionar e empilhar os dados para a Interferometria SÃsmica de RuÃdo Ambiente: correlação cruzada normalizada geométrica (CCGN), correlação cruzada de fase (PCC), empilhamento linear e empilhamento ponderado de fase (PWS). PCC e PWS são baseados na coerência instantânea de fase dos sinais analÃticos. Por causa da distribuição inadequada da fonte de ruÃdo e da geometria da aquisição, artefatos surgem nos correlogramas. Nós propusemos uma metodologia simples para atenuar esses efeitos indesejados, que consiste em aplicar a correção estática (Linear Moveout - LMO), empilhar os dados no domÃnio do tiro e filtro f-k. As curvas de dispersão após esse processamento são aprimoradas e os resultados da análise de velocidade de fase são consistentes com os dados da literatura. |
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Dissertação de Mestrado
| Evidências geofÃsicas de domeamento na estruturação profunda da porção central da Faixa Seridó (NE-Brasil) A Faixa Seridó (FS) é um cinturão de rochas metassedimentares localizado na ProvÃncia Borborema (NE do Brasil). Ela foi deformada e metamorfizada no contexto da Orogênese Pan-Africana/Brasiliana. Neste evento tectônico, a crosta foi parcialmente fundida, particularmente na conexão da zona de cisalhamento Patos com a FS, alterando suas propriedades reológicas e, consequentemente, sua deformação. O domo anatético de Santa Luzia (~ 575 Ma) se destaca dentre as ocorrências de rochas associadas à fusão parcial. O mapa aeromagnético da FS mostra uma expressiva anomalia regional de longo comprimento de onda (> 25 km) em sua porção centro-sul. Esta anomalia apresenta forma sigmoidal e seu eixo central rotaciona de NNE-SSW para E-W próximo a zona de cisalhamento Patos. Anomalias de curto comprimento (< 25 km) e de grande amplitude (até 2.200 nT) se sobrepõem a anomalia regional. Os limites das anomalias magnéticas, frequentemente, coincidem com zonas de cisalhamento regionais, revelando que estas estruturas exercem importante controle tectono-estrutural sobre as fontes das anomalias. A comparação com dados gravimétricos evidencia que ambos os tipos de anomalias compartilham das mesmas fontes anômalas, sendo estas mais magnéticas e menos densas que a crosta circundante. Por outro lado, a correlação com a geologia de superfÃcie mostra que as anomalias geofÃsicas muitas vezes ocorrem associadas com migmatitos e granitos ricos em magnetita. Nós realizamos duas abordagens de modelagem para os dados geofÃsicos: a primeira foi uma inversão automática 3D dos dados magnéticos e a segunda foi uma modelagem conjunta 2.5D, guiada pelo interprete, dos dados magnéticos e gravimétricos ao longo de três perfis. Como resultado da análise integrada dos dados geofÃsicos e geológicos e da modelagem, nós evidenciamos a existência de uma estrutura dômica regional na porção centro-sul da FS. Este domo gnáissico em grande escala é composto por quatro estruturas internas alongadas, geofisicamente modeladas como quatro corpos anômalos, além do material circundante. Em conjunto, eles formam uma estrutura crustal com eixo principal na direção NE-SW que rotaciona para E-W, seguindo a zona de cisalhamento Patos. O domo de Santa Luzia é apenas um domo local em pequena escala dessa estrutura. Os metassedimentos do Grupo Seridó ocorrem em sinformes em torno das estruturas que compõem o domo regional. Em particular, devido ao notável papel da zona de cisalhamento Patos na formação da grande estrutura crustal, é reforçada a concepção de que este lineamento foi um limite tectônico importante durante a Orogênese Pan-Africana/Brasiliana. |
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Dissertação de Mestrado
| Monitoramento de mudanças de velocidade no Arquipélago São Pedro São Paulo com interferometria de ruÃdo sÃsmico O Sistema Transformante São Paulo (STSP) está localizado na Dorsal Meso-Atlântica (MAR), Atlântico Equatorial e é formado por um complexo sistema de falhas, no qual suas interações provocam a ocorrência de eventos sÃsmicos com magnitudes pequenas a moderadas. A ausência de uma rede de estações sismográficas permanentes na região dificulta a caracterização da sismicidade neste local. Como resultado, os efeitos da sismicidade, de falhamento e de interação de fluidos na massa rochosa permanece pobremente amostrada. Nesta dissertação, nós quantificamos as perturbações de velocidade associadas à atividade sÃsmica no Arquipélago São Pedro São Paulo (ASPSP) usando uma estação sismográfica instalada na ilha Belmonte. Foram calculadas funções de autocorrelação (ACFs) de ruÃdo a partir dos registros contÃnuos dessa estação ao longo do ano de 2012. As ACFs foram obtidas por duas abordagens diferentes: autocorrelação clássica normalizada geometricamente (ACGN) e autocorrelação por fase (PAC). Ambas as abordagens forneceram resultados similares e fomos capazes de estimar variações de velocidades devido a sismos com 3.0 ≤ ML ≤ 4.7. As mudanças no meio foram investigadas através da análise conjunta de curvas de decorrelação e de variações de velocidade, esta última sendo obtida pelo método de Moving Window Cross Spectral (MWCS). Nossas análises mostram que as variações de velocidade são possivelmente associadas ao acoplamento hidromecânico, no qual os aumentos de velocidade observados podem ser controlados por mudanças no esforço estático e interações rocha-fluido são responsáveis pelas quedas de velocidade observadas. Esses comportamentos são qualitativamente explicados pela natureza do complexo sistema de multi-falhas do STSP, onde interações rocha-fluido exercem um importante papel nas variações de velocidade observadas. |
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Dissertação de Mestrado
| Sismicidade do sistema transformante de São Paulo, no Atlântico Equatorial, de janeiro - julho de 2013 O Atlântico Equatorial é formado por diversas dorsais e falhas transformantes de escorregamento lento. Entre elas, o Sistema Transformante de São Paulo (STSP) é um complexo transformante, que se estende por 630 km, formado por múltiplas transformantes sendo quatro falhas e três segmentos intra-transformante. Na parte norte do STSP, a Zona da Serra do Atobá (ZSA) com 200 km de comprimento e 30 km de largura, é uma importante formação que atinge o nÃvel do mar formando o Arquipélago de São Pedro e São Paulo (ASPSP). Foi realizado a localização hipocentral de 62 tremores do STSP. Eles ocorreram no ano de 2013, e foram registrados por um sismômetro instalado no ASPSP e três hidrofones implantados durante o cruzeiro COLMEIA. Usando os hipocentros, foi identificado uma zona sismogênica com profunda de transição frágil-dúctil à 18 km abaixo do oceano. Observamos que essa estrutura litosférica apresenta relação com a idade de deslocamento da transformante, na qual pode controlar as profundidades hipocentrais nas falhas transformantes do oceano. Além disso, os terremotos indicaram a existência de uma ampla extensão na profundidade da área de serpentinização, atingindo até 18 km abaixo da ZSA. Nós interpretamos isso como um efeito da percolação de águas em falhas e que possibilitam que elas atinjam até o manto abaixo do STSP, o que causa uma interação de rochas fluido-manto e o crescimento das falhas até o manto. Alguns hipocentros estavam localizados no segmento da Zona de Fratura Central (ZFC) e com profundidades que atingiam 8,8 km abaixo do fundo do mar. Nós interpretamos isso como a reativação de uma zona de fraqueza existente na ZFC, na qual ocorreu devido estresse induzido pela carga transpressiva da ZSA. |
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| A inversão da forma de onda completa pode compensar a falta de iluminação na tomografia poço-a-poço? A iluminação sÃsmica em cada ponto da região interpoços pode ser definida como o ângulo máximo entre os raios que passam por esse ponto. Interfaces completamente contidas nas aberturas angulares podem ser imageadas com a tomografia de tempo de trânsito da primeira chegada (first arrival travel time tomography, ou FATTT). Nós investigamos se a inversão de forma de onda (full waveform inversion, ou FWI) 2D acústica pode compensar a falta de iluminação. Nós usamos dados sintéticos gerados com fontes de forma Ricker com frequências de pico de 100 ou 500 Hz, resultando em superposição pequena das bandas de frequência, de tal forma que uma abordagem de FWI multiescala é aplicada, em que os resultados com o conjunto de dados de 100 Hz são usados como entrada para o conjunto de 500 Hz. Nós investigamos dois casos: no primeiro (FWI T), somente as ondas registradas no poço oposto são usadas enquanto, no segundo caso (FWI T+R), as ondas registradas em ambos os poços são usadas. Para uma única interface separando dois meios, a forma da onda transmitida varia significantemente apenas quando a interface está contida dentro das aberturas angulares. Portanto, famÃlias de tiro comum para modelos de camadas com interfaces fora das aberturas angulares podem ser aproximadamente reproduzidas com um meio homogêneo equivalente. Dessa forma, em comparação com FATTT, ambos os casos de FWI resultam em uma melhoria moderada para modelos com interfaces dentro da cobertura angular, mas não conseguem compensar a falta de iluminação. Nessa situação, pequenos aumentos de resolução são obtidos tanto com FWI T como com FWI T+R. Contudo, para modelos na condição mista em que camadas com interfaces contidas na abertura angular são cortadas por uma falha, a FWI oferece melhorias substanciais sobre a FATTT, mesmo se o plano de falha está fora da cobertura angular e a FWI T é aplicada. Nessa situação mista, a resolução também aumenta quando FWI T+R e fontes de maior conteúdo de frequência são usadas. |
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| Inversão conjunta de dados MCSEM e MT 3D Neste trabalho aplicamos a inversão conjunta nos conjuntos de dados MMT e MCSEM simultaneamente e comparamos com as inversões para cada dado separadamente. Estes dois métodos fornecem informações complementares, enquanto o MMT fornece conhecimento sobre estruturas profundas, o MCSEM identifica corpos resistivos delgados. Além de compartilharem o mesmo parâmetro fÃsico, na prática os dados poderem ser coletados pelos mesmos receptores. O método de inversão usado foi o de Gauss-Newton com a estratégia de Marquardt. Para introduzir informações a priori, aplicamos os regularizadores de suavidade global e variação total. Testamos dois modelos distintos para verificar a eficácia da técnica de inversão conjunta. Os resultados mostraram-se satisfatórios e os dados MMT e o MCSEM são capazes de gerarm uma estimativa com maior acurácia nos dados do que cada método separadamente, atenuando as ambiguidades. |
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| A study on 1D joint and laterally constrained inversion of 2D EMMF, CSAMT and MT data using analytical derivatives Embora as inversões convencionais de dados separados possam gerar modelos úteis, resultados melhores podem ser obtidos através de inversão conjunta uma vez que essa informação extra adicionada reduz a ambiguidade ou a não-unicidade do problema. Foi avaliado um esquema de inversão conjunta aplicado a três diferentes métodos eletromagnéticos: Audiomagnetotelúrico de Fonte Controlada (CSAMT), Método Eletromagnético a Multi-frequência (EMMF) e Magnetotelúrico (MT). Estes múltiplos conjuntos de dados são combinados e invertidos dois a dois, a fim de estimar um modelo comum de parâmetros (condutividades) que ajustam simultaneamente ambos os conjuntos de dados. Utilizamos uma técnica de inversão com vÃnculos na lateral para estimar modelos pseudo-2D e aplicamos o método de Marquardt para resolver os problemas de inversão conjunta 1D, regularizados com Suavidade Global ou Variação Total. Exemplos com dados sintéticos 1D e 2D demonstraram que os modelos derivados da inversão conjunta dos métodos EMMF+CSAMT e CSAMT+MT resolvem melhor as variações de resistividade da subsuperfÃcie terrestre já que esses métodos fornecem informações complementares. |
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