Orientador: Dietrich Wilhelm Schleicher / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica, Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-26T05:18:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Macedo_DanielLeal_D.pdf: 16481305 bytes, checksum: 3d47b0427882ec03cc38bd035feee293 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A inversão de onda completa (FWI, do inglês ''full waveform inversion'') nãolinear baseada em gradientes (métodos de descida) é, a princípio, capaz de levar em conta todos os aspectos da propagação de onda contida nos dados síismicos. Porém, FWI baseada em gradientes é limitada pela sua bem conhecida sensibilidade no que diz respeito à escolha do modelo inicial. Com o intuito de melhor entender algumas questões relacionadas à convergência do modelo na FWI, nós estudamos uma decomposição baseada na teoria de espalhamento que permite dividir os núcleos de sensibilidade dos campos de onda acústica em função dos parâmetros do modelo em duas partes: uma relativa ao componente de fundo, outra relativa à componente singular do modelo. Estimativas para a perturbação de fundo, bem como para a perturbação da parte singular do modelo obtidas com os adjuntos destes subnúcleos são componentes da estimativa obtida com o adjunto do núcleo total de sensibilidade. Os experimentos numéricos suportam a tese de que a decomposiçao em subnúcleos permite que se retroprojete somente os resíduos do campo de onda espalhado de modo a obter estimativas razoáveis da perturbação de fundo do modelo. Em um experimento com geometria de aquisição restrita (dados de reflexão com afastamento curto), os subnúcleos baseados em espalhamento múltiplo se aproveitam da autoiluminacão do meio devido às ondas multiplamente espalhadas. A autoiluminação fornece estimativas melhores com conteúdo espectral mais rico nas baixas frequências / Abstract: While in principle nonlinear gradient-based full-waveform inversion (FWI) is capable of handling all aspects of wave propagation contained in the data, including full nonlinearity, in practice, it is limited due to its notorious sensitivity to the choice of the starting model. To help addressing model-convergence issues in FWI, we study a decomposition based on the scattering theory that allows to break the acoustic-wavefield sensitivity kernels with respect to model parameters into background and singular parts. The estimates for both background perturbation and/or singular-part perturbation obtained with the subkernels' adjoints are components of the estimate obtained with the total kernel's adjoint. Our numerical experiments shows the feasibility of our main claim: the decomposition into subkernels allows to backproject the scattered-wavefield residuals only so as to obtain reasonable background-model perturbation estimates. In an experiment with restricted acquisition geometry (reflection data, narrow offset), the multiple-scattering subkernels take advantage of medium self-illumination provided by the scattered wavefields. This self-illumination provides better estimates, with longer wavelengh content / Doutorado / Reservatórios e Gestão / Doutor em Ciências e Engenharia de Petróleo

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-06-05T13:45:51Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_AnaliseComparativaTres.pdf: 6132554 bytes, checksum: 3f873423cc9d66ad912a70a0cf13c3b9 (MD5) / Rejected by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br), reason: Definir palavras-chave on 2014-08-06T16:17:46Z (GMT) / Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-08-29T13:39:59Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_AnaliseComparativaTres.pdf: 6132554 bytes, checksum: 3f873423cc9d66ad912a70a0cf13c3b9 (MD5) / Approved for entry into archive by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2014-09-09T14:38:20Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_AnaliseComparativaTres.pdf: 6132554 bytes, checksum: 3f873423cc9d66ad912a70a0cf13c3b9 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-09-09T14:38:20Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_AnaliseComparativaTres.pdf: 6132554 bytes, checksum: 3f873423cc9d66ad912a70a0cf13c3b9 (MD5) Previous issue date: 1985 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / FADESP - Fundação de Amparo e Desenvolvimento da Pesquisa / FINEP - Financiadora de Estudos e Projetos / Tradicionalmente, o método dos mínimos quadrados tem sido empregado na inversão não linear de dados de campo potencial. No caso em que as observações dos campos gravimétrico ou magnético contém apenas ruído Gaussiano. O método dos mínimos quadrados não apresenta problemas. Entretanto, quando as observações são perturbadas por ruído não Gaussiano, ou mesmo por ruído não aleatório, como é o caso de muitos ruídos geológicos, o método dos mínimos quadrados torna-se bastante ineficiente, e métodos alternativos devem ser empregados a fim de produzir interpretações realísticas. Neste trabalho, uma comparação é feita entre os métodos dos mínimos quadrados, dos mínimos absolutos e do ajuste-M, aplicados à inversão não linear de dados de campo potencial. A comparação é efetuada usando-se dados teóricos, onde diversas situações geológicas são simuladas. Os resultados mostram que na presença de ruído geológico, caracterizado por pequeno corpo raso acima do corpo principal, ou por corpo grande, adjacente ao corpo principal, o ajuste-M apresenta desempenho muito superior ao dos mínimos quadrados e dos mínimos absolutos. Na presença de ruído Gaussiano, entretanto, o ajuste-M tem um desempenho inferior aos outros dois métodos. Como o ruído Gaussiano é um ruído branco, parte dele pode ser removido por um filtro passa baixa adequado, sem muita perda do sinal, o que não ocorre com o ruído geológico que contém componentes importantes de baixo número de onda. Desse modo o ajuste-M se torna uma ferramenta importante na interpretação de áreas geologicamente complexas, onde é comum a contaminação das anomalias por ruído geológico. Os três métodos em estudo são aplicados a uma anomalia magnética real causada por uma intrusão de diabásio em forma de dique, em sedimentos arenosos da formação Piauí na Bacia do Parnaíba. Os três métodos apresentaram resultados semelhantes indicando que tanto o nível de ruído Gaussiano como geológico são baixos nesta anomalia. / Nonlinear inversion of potential field data has been traditionally accomplished by the least squares method. As far as the anomalous field is corrupted by Gaussian random noise. Least squares inversion has a good performance. However, when the data are contaminated by non Gaussian noise, which is the case of most geological noise, the least squares method presents an extremely poor performance. As a result, alternative methods must be employed in this case in order to produce realistic and meaningful interpretations. This paper presents a comparison among the least squares method, the minimum absolute error and M-fitting applied to non linear inversion of potential field data. The analysis is performed using theoretical data generated by synthetic models simulating several geological settings. The results show that in the presence of geological noise represented either by small shallow bodies above the main body, or by large interfering bodies adjacent to the main body, M-fitting presents a much batter performance as compared with the least squares or the minimun absolute error methods. In the presence of Gaussian random noise, however M-fitting has a poor performance. Since a Gaussian noise is a white noise, a law pass filter applied to the observed data would remove part of the Gaussian noise with a minimum loss of the low wavenumber signal. On the other hand, most geological noise have important low wavenumber spectral components so that this noise cannot be eliminated without a significant loss of signal. Therefore, the M-fitting method may become an important interpretation tool when applied to complex areas (where anomalies are usually contaminated by geological noise) provided the data have been previously filtered by a suitable law pass filter. All three methods analysed in the paper are applied to a real magnetic anomaly due to a dike of diabasic rock intruded in sandstones and shales from the Piauí Formation, in Parnaíba Basin, Brazil. All three methods yielded similar interpretations which are consistent with the available a priori geological information. The fact that all methods produced similar results indicates a low level of geological and Gaussian random noise in the data.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-05-26T12:49:54Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Tese_ImageamentoHomeomorficoRefletores.pdf: 21596438 bytes, checksum: f55e0802039a072693fa618437a54300 (MD5) / Rejected by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br), reason: Indexar os assuntos on 2014-08-07T16:14:41Z (GMT) / Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-09-04T16:32:56Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Tese_ImageamentoHomeomorficoRefletores.pdf: 21596438 bytes, checksum: f55e0802039a072693fa618437a54300 (MD5) / Approved for entry into archive by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2014-09-16T14:44:09Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Tese_ImageamentoHomeomorficoRefletores.pdf: 21596438 bytes, checksum: f55e0802039a072693fa618437a54300 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-09-16T14:44:09Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Tese_ImageamentoHomeomorficoRefletores.pdf: 21596438 bytes, checksum: f55e0802039a072693fa618437a54300 (MD5) Previous issue date: 1994 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / DAAD - Serviço Alemão de Intercâmbio Acadêmico / Deutscher Akademischer Austauschdiens / Neste trabalho é apresentada uma nova técnica para a realização do empilhamento sísmico, aplicada ao problema do imageamento de refletores fixos em um meio bidimensional, suavemente heterogêneo, isotrópico, a partir de dados de reflexão. Esta nova técnica chamada de imageamento homeomórfico tem como base a aproximação geométrica do raio e propriedades topológicas dos refletores. São utilizados, portanto, os conceitos de frente de onda, ângulo de incidência, raio de curvatura da frente de onda, cáustica e definição da trajetória do raio; de tal modo que a imagem obtida mantém relações de homeomorfismo com o objeto que se deseja imagear. O empilhamento sísmico é feito, nesta nova técnica de imageamento, aplicando-se uma correção local do tempo, ∆ t, ao tempo de trânsito, t, do raio que parte da fonte sísmica localizada em xo, reflete-se em um ponto de reflexão, Co, sendo registrado como uma reflexão primária em um geofone localizado em xg, em relação ao tempo de referência to no sismograma, correspondente ao tempo de trânsito de um raio central. A fórmula utilizada nesta correção temporal tem como parâmetros o raio de curvatura Ro, o ângulo de emergência βo da frente de onda, no instante em que a mesma atinge a superfície de observação, e a velocidade vo considerada constante nas proximidades da linha sísmica. Considerando-se uma aproximação geométrica seguido um círculo para a frente de onda, pode-se estabelecer diferentes métodos de imageamento homeomórfico dependendo da configuração de processamento. Sendo assim tem-se: 1) Método Elemento de Fonte (Receptor) Comum (EF(R)C). Utiliza-se uma configuração onde se tem um conjunto de sismogramas relacionado com uma única fonte (receptor), e considera-se uma frente de onda real (de reflexão); 2) Método Elemento de Reflexão Comum (ERC). Utiliza-se uma configuração onde um conjunto de sismogramas é relacionado com um único ponto de reflexão, e considera-se uma frente de onda hipoteticamente originada neste ponto; 3) Método Elemento de Evoluta Comum (EEC). Utiliza-se uma configuração onde cada sismograma está relacionado com um par de fonte e geofone coincidentemente posicionados na linha sísmica, e considera-se uma frente de onda hipoteticamente originada no centro de curvatura do refletor. Em cada um desses métodos tem-se como resultados uma seção sísmica empilhada, u(xo, to); e outras duas seções denominadas de radiusgrama, Ro (xo, to), e angulograma, βo(xo, to), onde estão os valores de raios de curvatura e ângulos de emergência da frente de onda considerada no instante em que a mesma atinge a superfície de observação, respectivamente. No caso do método denominado elemento refletor comum (ERC), a seção sísmica resultante do empilhamento corresponde a seção afastamento nulo. Pode-se mostrar que o sinal sísmico não sofre efeitos de alongamento como consequência da correção temporal, nem tão pouco apresenta problemas de dispersão de pontos de reflexão como consequência da inclinação do refletor, ao contrário do que acontece com as técnicas de empilhamento que tem por base a correção NMO. Além disto, por não necessitar de um macro modelo de velocidades a técnica de imageamento homeomórfico, de um modo geral, pode também ser aplicada a modelos heterogêneos, sem perder o rigor em sua formulação. Aqui também são apresentados exemplos de aplicação dos métodos elemento de fonte comum (EFC) (KEYDAR, 1993), e elemento refletor comum (ERC) (STEENTOFT, 1993), ambos os casos com dados sintéticos. No primeiro caso, (EFC), onde o empilhamento é feito tendo como referência um raio central arbitrário, pode-se observar um alto nível de exatidão no imageamento obtido, além do que é dada uma interpretação para as seções de radiusgrama e angulograma, de modo a se caracterizar aspectos geométricos do model geofísico em questão. No segundo caso, (ERC), o método é aplicado a série de dados Marmousi, gerados pelo método das diferenças finitas, e o resultado é comparado com aquele obtido por métodos convecionais (NMO/DMO) aplicados aos mesmos dados. Como consequência, observa-se que através do método ERC pode-se melhor detectar a continuidade de refletores, enquanto que através dos métodos convencionais caracterizam-se melhor a ocorrência de difrações. Por sua vez, as seções de radiusgrama e angulograma, no método (ERC), apresentam um baixo poder de resolução nas regiões do modelo onde se tem um alto grau de complexidade das estruturas. Finalmente, apresenta-se uma formulação unificada que abrange os diferentes métodos de imageamento homeomórfico citados anteriormente, e também situações mais gerais onde a frente de onda não se aproxima a um círculo, mas a uma curva quadrática qualquer. / This thesis presents a new technique for seismic stacking called homeomorphic imaging, which is applicable to the imaging of seismic reflectors in a bidimensional, inhomogeneous and isotropic medium. This new technique is based on ray geometrical approximation and topological properties of reflection surfaces. For this purpose the concepts of wavefront, incidence angle, radius and caustic of wavefront and ray trajetory are used. Considering a circle as the geometrical approximation of the wavefront in propagation, it is possible to define diferent homeomorphic imaging methods, depending on processing configuration. In this way, the following methods are possible: 1) Common Source (Receiver) Element (CS(R)E), which relate to a set of seismograms with a single source (receiver) and a real reflected wavefront is considered; 2) Common-Reflecting-Element (CRE), which relate to a set of seismograms with a single reflection point and a wavefront hipotetically generated in the same reflection point is considered; 3) Common Evolute Element (CEE), which relate to a set of seismograms with each pair of source and geophone located in the same point on the seismic line and a wavefront hipothetically generated in the curvature center of the reflector is considered. In the first method is obtained a stacked seismic section using arbitrary central rays. In the last two methods the result is a zero-offset seismic section. These methods give also other two sections called radiusgram and anglegram, the latter being emergence angles and the former radii of wavefront in the moment that it reaches the observational surface. The seismic stacking is made using a local correction-time applied to the travel time of a ray that leaves the source, and after reflection, is registered as a primary reflection at a geophone, in relation to the reference time which is the travel time of the central ray. The formula used for the temporal correction depends on the radius, the emergence angle of the wavefront and the velocity which is considered constant near the seismic line. It is possible to show that in this new technique the registered signal is not submitted to stretch effects as a consequence of the temporal correction, furthermore there is no problem with reflector point dispersal as a consequence of dip reflectors, in contrast with the techniques that are based on NMO/DMO. In addition, considering that no a prori knowledge of a macromodel is necessary but the velocity near the seismic line, the homeomorphic imaging can be applied to inhomogeneous models without losing the strictness of the formulation.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-06-02T16:15:35Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Tese_TomografiaEletromagneticaCaracterizacao.pdf: 73173380 bytes, checksum: ff9f17b265bec8a1ce1cb29847599a18 (MD5) / Rejected by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br), reason: Indexar as palavras-chave on 2014-08-07T13:40:56Z (GMT) / Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-08-18T14:18:12Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Tese_TomografiaEletromagneticaCaracterizacao.pdf: 73173380 bytes, checksum: ff9f17b265bec8a1ce1cb29847599a18 (MD5) / Approved for entry into archive by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-08-18T14:45:18Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Tese_TomografiaEletromagneticaCaracterizacao.pdf: 73173380 bytes, checksum: ff9f17b265bec8a1ce1cb29847599a18 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2014-09-18T12:59:53Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Tese_TomografiaEletromagneticaCaracterizacao.pdf: 73173380 bytes, checksum: ff9f17b265bec8a1ce1cb29847599a18 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-09-18T12:59:53Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Tese_TomografiaEletromagneticaCaracterizacao.pdf: 73173380 bytes, checksum: ff9f17b265bec8a1ce1cb29847599a18 (MD5) Previous issue date: 2003 / ANP - Agência Nacional do Petróleo / FINEP - Financiadora de Estudos e Projetos / Na produção de petróleo é importante o monitoramento dos parâmetros do reservatório (permeabilidade, porosidade, saturação, pressão, etc) para o seu posterior gerenciamento. A variação dos parâmetros dinâmicos do reservatório induz variações na dinâmica do fluxo no reservatório, como por exemplo, perdas na pressão, dificultando o processo de extração do óleo. A injeção de fluidos aumenta a energia interna do reservatório e incrementa a pressão, estimulando o movimento do óleo em direção aos poços de extração. A tomografia eletromagnética poço-a-poço pode se tomar em uma técnica bastante eficaz no monitoramento dos processos de injeção, considerando-se o fato de ser altamente detectável a percolação de fluidos condutivos através das rochas. Esta tese apresenta o resultado de um algoritmo de tomografia eletromagnética bastante eficaz aplicado a dados sintéticos. O esquema de imageamento assume uma simetria cilíndrica em torno de uma fonte constituída por um dipolo magnético. Durante o processo de imageamento foram usados 21 transmissores e 21 receptores distribuídos em dois poços distanciados de 100 metros. O problema direto foi resolvido pelo método dos elementos finitos aplicado à equação de Helmhotz do campo elétrico secundário. O algoritmo resultante é válido para qualquer situação, não estando sujeito às restrições impostas aos algoritmos baseados nas aproximações de Born e Rytov. Por isso, pode ser aplicado eficientemente em qualquer situação, como em meios com contrastes de condutividade elétrica variando de 2 a 100, freqüências de 0.1 a 1000.0 kHz e heterogeneidades de qualquer dimensão. O problema inverso foi resolvido por intermédio do algoritmo de Marquardt estabilizado. A solução é obtida iterativamente. Os dados invertidos, com ruído Gaussiano aditivo, são as componentes em fase e em quadratura do campo magnético vertical. Sem o uso de vínculos o problema é totalmente instável, resultando em imagens completamente borradas. Duas categorias de vínculos foram usadas: vínculos relativos, do tipo suavidade, e vínculos absolutos. Os resultados obtidos mostram a eficiência desses dois tipos de vínculos através de imagens nítidas de alta resolução. Os tomogramas mostram que a resolução é melhor na direção vertical do que na horizontal e que é também função da freqüência. A posição e a atitude da heterogeneidade é bem recuperada. Ficou também demonstrado que a baixa resolução horizontal pode ser atenuada ou até mesmo eliminada por intermédio dos vínculos. / In the oil production it important the monitoring of the reservoir parameters (permeability, porosity, saturation, pressure, etc) for its management. Changes in the reservoir dynamic parameters induce variations in reservoir flow, as for example, losses in the pressure, making it difficult the process of extraction of the oil. The fluid injection increases the internal energy and pressure of the reservoir, stimulating the movement of the oil in the direction of the extracting wells. The crosswell electromagnetic method can become in efficient technique in monitoring the injection processes, considering the fact that the percolation of conductive fluid through the sediment is a very sensitive. This thesis presents the results of a very efficient algorithm of electromagnetic tomography applied to synthetic data. The imaging scheme assumes a cylindrical symmetry around a source consisting of a magnetic dipole. During the process of imaging we used 21 transmitters and 21 receivers distributed within two wells 100 meters apart. For the forward problem solution it was used the finite element method applied to the Helmholtz equation for the secondary electric field. It will be demonstrated that the algorithm obtained is not under restrictions imposed by Born and Rytov approximations, therefore, the algorithm can be efficiently applied for any situation as a electric conductivity contrasts as large as 2 to 100, frequencies as 0.1 to 1000.0 kHz and scatterers of any dimensions. The inverse problem was solved using the stabilized Marquardt scheme. This scheme employs a technique that seeks the solution iteratively. The inverted synthetic data, with added Gaussian noise, are the magnetic vertical component, separated in its respective real (in-phase) and imaginary (quadrature) parts. Without constrains, the inverse tomography problem is totally unstable. To stabilize the inverse solution, absolute and relative constraints have been used. The use of these constraints allows producing high definition images. The results show that the resolution is better in the vertical direction than the horizontal and it is also a function of source operating frequency. The position and attitude of the target are recovered well. These results show that constraints can attenuate or eliminate the poor resolution.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-07-09T16:19:06Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_EstudoMetodoInversao.pdf: 6449611 bytes, checksum: fb08c6d600df18e726054ead8c8a3047 (MD5) / Rejected by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br), reason: Indexar os assuntos on 2014-08-07T16:05:28Z (GMT) / Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-09-11T12:17:31Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_EstudoMetodoInversao.pdf: 6449611 bytes, checksum: fb08c6d600df18e726054ead8c8a3047 (MD5) / Approved for entry into archive by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2014-09-15T16:01:19Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_EstudoMetodoInversao.pdf: 6449611 bytes, checksum: fb08c6d600df18e726054ead8c8a3047 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-09-15T16:01:19Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_EstudoMetodoInversao.pdf: 6449611 bytes, checksum: fb08c6d600df18e726054ead8c8a3047 (MD5) Previous issue date: 2007 / Neste trabalho, estuda-se um novo método de inversão tomográfica de reflexão para a determinação de um modelo isotrópico e suave de velocidade por meio da aplicação, em dados sintéticos e reais, do programa Niptomo que é uma implementação do método de inversão tomográfica dos atributos cinemáticos da onda hipotética do ponto de incidência normal (PIN). Os dados de entrada para a inversão tomográfica, isto é, o tempo de trânsito e os atributos da onda PIN (raio de curvatura da frente de onda emergente e ângulo de emergência), são retirados de uma série de pontos escolhidos na seção afastamento nulo (AN) simulada, obtida pelo método de empilhamento por superfícies de reflexão comum (SRC). Normalmente, a escolha destes pontos na seção AN é realizada utilizando-se programas de picking automático, que identificam eventos localmente coerentes na seção sísmica com base nos parâmetros fornecidos pelo usuário. O picking é um dos processos mais críticos dos métodos de inversão tomográfica, pois a inclusão de dados de eventos que não sejam de reflexões primárias podem ser incluídos neste processo, prejudicando assim o modelo de velocidades a ser obtido pela inversão tomográfica. Este trabalho tem por objetivo de construir um programa de picking interativo para fornecer ao usuário o controle da escolha dos pontos de reflexões sísmicas primárias, cujos dados serão utilizados na inversão tomográfica. Os processos de picking e inversão tomográfica são aplicados nos dados sintéticos Marmousi e nos dados da linha sísmica 50-RL-90 da Bacia do Tacutu. Os resultados obtidos mostraram que o picking interativo para a escolha de pontos sobre eventos de reflexões primárias favorece na obtenção de um modelo de velocidade mais preciso. / In this work, a new tomographic reflection inversion method is studied, with the objective of determining smooth and isotropic velocity models for real and synthetic seismic data. The velocity model is obtained by the program NIPTOMO, which is an implementation of a tomographic inversion method of the kinematic attributes of the hypothetical waves NIP (normal incidence point). The input data for the tomographic inversion, e. g., traveltime tables and NIP attributes (wavefront curvature radius and emergence angle) are obtained through a set of picked points on a simulated zero-offset (ZO) section, previously obtained by the common-reflection surface (CRS) method. The choice of picked points in a ZO section is normally made using automatic picking programs that identify locally coherent events in a seismic section, based in user-defined parameters. The picking process is one of the most critical steps in this new method, since the choice of non primary reflection events, such as diffractions and multiples, may lead to errors in the velocity model obtained by the tomographic inversion. This work has as main objective develop an interative picking program to give to the user the control of the choice of primary reflection points that are used as input for the tomographic inversion. The present picking program was tested on the synthetic Marmousi dataset and on a real data from the Tacutu Basin, Brazil (seismic line 50-RL-90). The results obtained show that the interative picking process for the choice of primary reflection events points favors the determination of a precise velocity model.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-09-22T11:48:06Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_InversaoDadosSismica.pdf: 8701396 bytes, checksum: fc7545f05ce8a804dffbb9bc1f30b455 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2014-09-22T12:24:00Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_InversaoDadosSismica.pdf: 8701396 bytes, checksum: fc7545f05ce8a804dffbb9bc1f30b455 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-09-22T12:24:00Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_InversaoDadosSismica.pdf: 8701396 bytes, checksum: fc7545f05ce8a804dffbb9bc1f30b455 (MD5) Previous issue date: 1990 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O trabalho em pauta tem como objetivo o modelamento da crosta, através da inversão de dados de refração sísmica profunda, segundo camadas planas horizontais lateralmente homogêneas, sobre um semi-espaço. O modelo direto é dado pela expressão analítica da curva tempo-distância como uma função que depende da distância fonte-estação e do vetor de parâmetros velocidades e espessuras de cada camada, calculado segundo as trajetórias do raio sísmico, regidas pela Lei de Snell. O cálculo dos tempos de chegada por este procedimento, exige a utilização de um modelo cujas velocidades sejam crescentes com a profundidade, de modo que a ocorrência das camadas de baixa velocidade (CBV) é contornada pela reparametrização do modelo, levando-se em conta o fato de que o topo da CBV funciona apenas como um refletor do raio sísmico, e não como refrator. A metodologia de inversão utilizada tem em vista não só a determinação das soluções possíveis, mas também a realização de uma análise sobre as causas responsáveis pela ambiguidade do problema. A região de pesquisa das prováveis soluções é vinculada segundo limites superiores e inferiores para cada parâmetro procurado, e pelo estabelecimento de limites superiores para os valores de distâncias críticas, calculadas a partir do vetor de parâmetros. O processo de inversão é feito utilizando-se uma técnica de otimização do ajuste de curvas através da busca direta no espaço dos parâmetros, denominado COMPLEX. Esta técnica apresenta a vantagem de poder ser utilizada com qualquer função objeto, e ser bastante prática na obtenção de múltiplas soluções do problema. Devido a curva tempo-distância corresponder ao caso de uma multi-função, o algoritmo foi adaptado de modo a minimizar simultaneamente várias funções objetos, com vínculos nos parâmetros. A inversão é feita de modo a se obter um conjunto de soluções representativas do universo existente. Por sua vez, a análise da ambiguidade é realizada pela análise fatorial modo-Q, através da qual é possível se caracterizar as propriedades comuns existentes no elenco das soluções analisadas. Os testes com dados sintéticos e reais foram feitos tendo como aproximação inicial ao processo de inversão, os valores de velocidades e espessuras calculados diretamente da interpretação visual do sismograma. Para a realização dos primeiros, utilizou-se sismogramas calculados pelo método da refletividade, segundo diferentes modelos. Por sua vez, os testes com dados reais foram realizados utilizando-se dados extraídos de um dos sismogramas coletados pelo projeto Lithospheric Seismic Profile in Britain (LISPB), na região norte da Grã-Bretanha. Em todos os testes foi verificado que a geometria do modelo possui um maior peso na ambiguidade do problema, enquanto os parâmetros físicos apresentam apenas suaves variações, no conjunto das soluções obtidas. / The aim of this thesis is to obtain crustal model through the inversion of deep seismic refraction data, considering lateraly homogenous horizontal plain layers over a half-space. The direct model is given by analitic expression for the travel-time curve, as a function that depends on the source-station distance and on the array of parameters, formed by velocity and thickness of each layer. The expression is obtained from the trajectory of the seismic ray by Snell's Law. The calculation of the arrivel time for seismic refraction by this method, takes into account a model with velocities increasing with depth. The occurrence of low velocity layers (LVL) are solved as a model reparametrization, taking into account the fact that top boundary of the low velocity layer is only a reflector, and not a refractor of seismic waves. The inversion method is used to solve for the possible solutions, and also to perform an analysis about the ambiguity of the problem. The search region of probable solutions is constrainted by high and lower limits of each parameter considered, and by high limits of each critical distance, calculated using the array of parameters. The inversion process used is an optimization technique for curve fitting corresponding to a direct search in the parameter space, called COMPLEX. This technique presents the advantage of using any objective function, and as being practical in obtaining diferent solutions for the problem. As the travel-time curve is a multi-function, the algorithm was adaptaded to minimize several objective funtions simultaneously, with constraints. The inversion process is formulated to obtain a representative group of solutions of the problem. Afterwards, the analysis of ambiguity is made by Q-mode factor analysis, through which is possible to find the commom properties of the group of solutions. Tests with synthetic and real data were made having as initial aproximation to the inversion process, the velocity and thickness values calculated by the straightforward visual interpretation of the seismograms. For the synthetics, it was used seismograms calculated by the refletivity method, with diferent models. For test with real data, it was used seismograms colected by the Lithospheric Seismic Profile in Britain (LISPB), in the northern region of Britain. It was verified in all tests that geometry of the model has most importance for the ambiguity of the problem, while the physical parameters present only smaller changes into the group of solutions obtained.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-09-22T12:10:25Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_InversaoConjuntaDados.pdf: 10126809 bytes, checksum: d6aaf5b59cdf153453891f7a6aa81aa6 (MD5) / Approved for entry into archive by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2014-09-30T12:55:30Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_InversaoConjuntaDados.pdf: 10126809 bytes, checksum: d6aaf5b59cdf153453891f7a6aa81aa6 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-09-30T12:55:30Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_InversaoConjuntaDados.pdf: 10126809 bytes, checksum: d6aaf5b59cdf153453891f7a6aa81aa6 (MD5) Previous issue date: 1986 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / FADESP - Fundação de Amparo e Desenvolvimento da Pesquisa / FINEP - Financiadora de Estudos e Projetos / Apesar das grandes vantagens decorrentes da interpretação conjunta de dados geofísicos, a aplicação da inversão simultânea destes dados tem sido pouco estudada, principalmente a nível de simulação. Este trabalho foi desenvolvido com intuito de cobrir parte desta deficiência. Neste trabalho, foi utilizado o método dos mínimos quadrados para comparar os resultados obtidos a partir de: a) inversão dos grupos de dados gravimétricos, magnéticos e resistivos tomados separadamente; b) inversão simultânea destes grupos de dados combinados dois a dois; c) inversão simultânea dos três grupos de dados. O trabalho é desenvolvido a partir de dados teóricos onde são simuladas diversas situações geológicas. A comparação dos resultados é efetuada a partir das estimativas dos parâmetros obtidos por cada inversão, pelos desvios padrões de cada parâmetro (inversão gravimetria-magnetometria para o ruído Gaussiano) e pela redução da ambiguidade, manifestada pela dependência das estimativas em relação a aproximação inicial dos parâmetros. Na maioria dos casos estudados as inversões conjuntas dos dados combinados dois a dois apresentam resultados bem superiores àqueles obtidos usando-se apenas um dos grupos de dados isoladamente, seja nas estimativas dos parâmetros, seja na redução da ambiguidade. Por sua vez, a inversão conjunta dos três grupos de dados apresentam resultados semelhantes às inversões dos grupos de dados combinados dois a dois, contudo em alguns casos a inversão conjunta dos três grupos de dados é a única totalmente independente da aproximação inicial. Dados gravimétricos e magnéticos de duas anomalias reais foram invertidos, produzindo sempre curvas estimadas bem ajustadas aos valores observados. / Despite its advantages, the application of joint inversion to real data is not a current practice. One of the difficulties involving joint interpretation of geophysical data is the lack of systematic studies designed to assess its performance in a variety of simulated geological settings. This thesis is a contribution to this kind of study. This thesis compares the inversion of three sets of geophysical data: gravity, magnetic, and resistivity. The standard inversions of each set are compared with the 3 possible joint inversions of two sets of data, and also with the joint inversion involving the three sets. The comparison is performed using sinthetic data produced by a two-dimensional rectangular prism with finite thickness, and the least squares method is employed in the solution of the standard nonlinear problem of determining the prism parameters. The criteria adopted for the comparison were the parameter estimates themselves, the parameter standard deviations (for gravity and magnetic inversion of noise corrupted data), and also the reduction of ambiguity detected by the dependence of the parameter estimates on the initial guess. We found that, in general, the joint inversion using two sets of data produces better results than the inversion of each individual set. On the other hand, the results of the joint inversion employing all three sets are similar to the results of the joint inversions using two sets of data. In some cases, however, the joint inversion using all three sets is the only one virtually independent of the initial guess. Applications to real anomalies are presented.

A caracterização geológica e geotécnica dos locais de implantação de aterros sanitários é fundamental, tanto para fornecer subsídios adequados ao projeto de instalação das células de deposição dos resíduos sólidos urbanos (RSU), quanto para que se conheçam as características da área antes de ser modificada pela obra. Neste sentido, o presente trabalho visou mostrar a contribuição que a geofísica, com o uso da técnica da eletrorresistividade e do potencial espontâneo, associado a informações de investigação geotécnica direta pode dar para o estabelecimento de um background da área de instalação do aterro sanitário da cidade de São Carlos-SP. Foram realizados 7 caminhamentos elétricos (CE) com o arranjo dipolo-dipolo com eletrodos espaçados de 10 metros e três sondagens elétricas verticais (SEV), utilizando o arranjo Schlumberger, com profundidade de investigação de até 100 metros. Para processamento dos modelos bidimensionais dos CE utilizou-se o programa RES2DINV, e enquanto que para as SEV foi utilizado o modelo unidimensional. A interpretação dos modelos geoelétricos foi aperfeiçoada pela confrontação com informações geológico-geotécnicas prévias da área, obtidas nos estudos de impacto ambiental (EIA/RIMA) e resultados de sondagens de simples reconhecimento (SPT), realizadas na fase de estudo para implantação do aterro sanitário. Com isso foi possível definir com clareza a profundidade do topo rochoso e das zonas de maior umidade nos CE e SEV. O conjunto de seções de CE foi georeferenciada com o auxílio de GPS de precisão, o que permitiu o tratamento espacial das informações e o estabelecimento dos mapas da superfície do topo rochoso, das zonas de fluxo de água subterrânea e da espessura dos materiais inconsolidados. O conjunto de informações obtido permitiu identificar locais possíveis para a instalação futura de poços de monitoramento, assim como os dados geoelétricos das várias camadas servirá como padrão para identificar eventuais contaminações do solo ou da água subterrânea no futuro. A identificação da presença do topo rochoso em pequena profundidade, em algumas áreas do aterro, permite o melhor planejamento das escavações para instalação das células de deposição do RSU. / The geological and geotechnical characterization of landfill implantation areas is crucial; even to provide appropriate subsidies of urban solid residues (USR) installation project of deposition cells and for knowing the characteristics of the area before being modified by the work. In this sense, the present work aimed to show the contribution that the geophysics, with the use of electrical resistivity technique and the spontaneous potential, associated with direct geotechnical investigation information can give to the establishment of a background of landfill installation area from São Carlos-SP city. Were performed 7 electrical imaging (EI) with the dipole-dipole array with electrodes spaced by 10 meters and three vertical electrical sounding (VES), using the Schlumberger array with depth research up to 100 meters. For processing of two-dimensional models of the EI was used the RES2DINV program and while for the vertical electrical sounding (VES)-was used one-dimensional model. Interpretation of geoelectric models was enhanced by the confrontation with geological and geotechnical information of prior area, obtained in the environmental impact assessment (EIA) and results of a simple reconnaissance probes, performed in the study phase for the landfill implementation. It was possible to clearly define the depth of the bedrock and the higher humidity areas in the EI and VES. The set of sections electrical Imaging (EI) was georeferenced with the aid of GPS accuracy that allowed the spatial treatment of Information and the setting maps of the bedrock surface, the groundwater flow zones and the thickness of the unconsolidated materials. The obtained set of information enabling identification of possible locations for the wells future monitoring installation, as well as the geoelectrical data from several layers will be use as a standard to identify possible contamination of the soil or groundwater in the future. The identification of bedrock presence in small depth, in some areas of landfill, allows better planning of excavation for installation of MSW deposition cells.

Submitted by Cássio da Cruz Nogueira (cassionogueirakk@gmail.com) on 2017-08-31T16:35:28Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_InversaoVelocidadesOtimizacao.pdf: 16170706 bytes, checksum: 1d10f311dfa0d1972ce89dfbef3c1907 (MD5) / Approved for entry into archive by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2017-09-11T15:52:36Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_InversaoVelocidadesOtimizacao.pdf: 16170706 bytes, checksum: 1d10f311dfa0d1972ce89dfbef3c1907 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-11T15:52:36Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_InversaoVelocidadesOtimizacao.pdf: 16170706 bytes, checksum: 1d10f311dfa0d1972ce89dfbef3c1907 (MD5) Previous issue date: 2016-08-25 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A literatura geofísica recente tem mostrado que a construção de um modelo inicial mais realístico possível é a forma mais apropriada de se reduzir complicações do problema mal posto da inversão da forma da onda completa, e de fornecer as condições necessárias de convergência da função objetivo em direção ao mínimo global. Modelos otimizados são úteis como estimativas iniciais para métodos mais sofisticados de inversão e migração. Desenvolvo um método de inversão de velocidade da onda P usando dados sísmicos pré-empilhados para grandes afastamentos e baseado em medidas de coerência. A estratégia de inversão proposta é totalmente automática, baseada no cálculo do semblance e regida pela aproximação de tempo de trânsito paraxial, o chamado método da Superfície de Reflexão Comum com Afastamento Finito. Ela é realizada em dois passos, a princípio, usando raios imagens e o conhecimento de um modelo de velocidades conhecido a priori, determino as interfaces refletoras em profundidade a partir de seção migrada em tempo. A seguir, o modelo em profundidade gerado é usado como entrada na parametrização do modelo de velocidades, o qual é feito camada por camada. A estratégia de inversão é baseada na análise dos semblances calculados em cada ponto médio comum pelo método da Superfície de Reflexão Comum com Afastamento Finito. Para iniciar a inversão no segundo passo, a aproximação paraxial é feita pelo traçamento de raios no modelo de velocidades em profundidade obtido no primeiro passo. Usando a média aritmética dos semblances calculados em todos os pontos médios comuns como função objetivo, camada após camada, o algoritmo de otimização global Very Fast Simulated Annealing é aplicado para obter a convergência da função objetivo em direção ao máximo global. Ao aplicar a estratégia de inversão em dados sintéticos e reais, mostro a robustez do algoritmo de inversão proposto, produzindo modelos de velocidades da onda P otimizados a partir de dados pré-empilhados. / The recent geophysical literature has shown the building of an accurate initial model is the more appropriate way to reduce the ill-posedness of the Full Waveform Inversion, providing the necessary convergence of the misfit function toward the global minimum. Optimized models are useful as initial guess for more sophisticated velocity inversion and migration methods. I developed an automatic P-wave velocity inversion methodology using pre-stack two-dimensional seismic data. The proposed inversion strategy is fully automatic, based on the semblance measurements and guided by the paraxial traveltime approximation, so-called Finite-Offset Common-Reflection-Surface. It is performed in two steps, at first using image rays and an a priori known initial velocity model we determine the reflector interfaces in depth from time migrated section. The generated depth macro-model is used as input at the second step, where the parametrization of the velocity model is made layer by layer. Each layer is separated from each other by smoothed interfaces. The inversion strategy is based on the scan of semblance measurements in each common-midpoint gather guided by the Finite-Offset Common-Reflection-Surface traveltime paraxial approximations. For beginning the inversion in the second step, the finite-offset common-midpoint central rays is built by ray tracing from the velocity macro-model obtained in the first step. By using the arithmetic mean of total semblance calculated from the whole common-midpoint gathers as objective function, layer after layer, a global optimization method called Very Fast Simulated Annealing algorithm is applied in order to obtain the convergence of the objective function toward the global maximum. By applying to synthetic and real data, I showed the robustness of the inversion algorithm for yielding an optimized P-wave velocity macro-model from pre-stack seismic data.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-09-23T11:59:37Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_InversaoGeofisicaPoco.pdf: 3653462 bytes, checksum: 3efea581c8401ce08249c7dd407ca585 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2014-09-24T14:21:23Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_InversaoGeofisicaPoco.pdf: 3653462 bytes, checksum: 3efea581c8401ce08249c7dd407ca585 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-09-24T14:21:23Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_InversaoGeofisicaPoco.pdf: 3653462 bytes, checksum: 3efea581c8401ce08249c7dd407ca585 (MD5) Previous issue date: 1990 / A ambiguidade na inversão de dados de geofísica de poço é estudada através da análise fatorial Q-modal. Este método é baseado na análise de um número finito de soluções aceitáveis, que são ordenadas, no espaço de soluções, segundo a direção de maior ambiguidade. A análise da variação dos parâmetros ao longo dessas soluções ordenadas permite caracterizar aqueles que são mais influentes na ambiguidade. Como a análise Q-modal é baseada na determinação de uma região de ambiguidade, obtida de modo empírico a partir de um número finito de soluções aceitáveis, é possível analisar a ambiguidade devida não só a erros nas observações, como também a pequenos erros no modelo interpretativo. Além disso, a análise pode ser aplicada mesmo quando os modelos interpretativos ou a relação entre os parâmetros não são lineares. A análise fatorial é feita utilizando-se dados sintéticos, e então comparada com a análise por decomposição em valores singulares, mostrando-se mais eficaz, uma vez que requer premissas menos restritivas, permitindo, desse modo, caracterizar a ambiguidade de modo mais realístico. A partir da determinação dos parâmetros com maior influência na ambiguidade do modelo é possível reparametrizá-lo, agrupando-os em um único parâmetro, redefinindo assim o modelo interpretativo. Apesar desta reparametrização incorrer na perda de resolução dos parâmetros agrupados, o novo modelo tem sua ambiguidade bastante reduzida. / The ambiguity in the inversion of well-logging data is studied using the Q-mode factor analysis. This method is based on the analysis of a finite number of acceptable solutions, which are ordered, in the solution space, along the greatest direction of ambiguity. The analysis of the parameters variation along these ordered solutions provides an objective way to characterize the parameters playing a major role in the problem ambiguity. Because the Q-mode analysis is based on the geometry of an ambiguity region, empirically estimated by a finite number of alternate solutions, it is possible to analyse the ambiguity due not only to errors in the observations, but also to small discrepancies between the interpretation model and the true sources. Moreover, the analysis can be applied even in the cases of nonlinear interpretation models or nonlinear parameter dependence. The factor analysis was performed with synthetic data, and compared with the analysis using singular value decomposition, proving to be more efficient because of the less restrictive assumptions required in its application. As a result, it provides a more realistic way to characterize the ambiguity. Following the determination of the most influential parameters in the model ambiguity, a reparametrization is possible by grouping these parameters into a single parameter. Despite the inevitable loss of resolution this reparametrization leads to a drastic reduction in the model ambiguity.