BR102016024241B1

BR102016024241B1 - Método para modelar um sistema geofísico e método para determinar propriedades físicas

Info

Publication number: BR102016024241B1
Application number: BR102016024241-0A
Authority: BR
Inventors: Lars Erik Magnus Bjornemo; Carl Joel Gustav Skogman
Original assignee: Pgs Geophysical As
Priority date: 2015-10-20
Filing date: 2016-10-18
Publication date: 2022-01-25
Also published as: BR102016024241A2; SG10201608632WA; US10520643B2; EP3159718A1; MY192525A; MX2016013748A; AU2016247039B9; AU2016247039A1; AU2016247039B2; EP3159718B1; MX370805B; US20170108619A1

Abstract

INVERSÃO GEOFÍSICA USANDO MODELAGEM ESPARSA. Métodos de modelagem geofísica e inversão são descritos. Um domínio esparso é definido por um modelo geofísico, sobre o qual um resultado de modelo esparso é computado. Um resultado de modelo completo é então resolvido por interpolação sobre o domínio esparso. O resultado de modelo completo pode ser usado como o resultado de modelagem avançada em um processo de inversão geofísica. O erro de reconstrução, ou erro de modelo, ou ambos podem ser usados para ajustar o domínio esparso, o modelo, ou a base geofísica do modelo.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS

[0001] Este pedido reivindica o benefício do Pedido de PatenteProvisório dos estados Unidos Número de série 62/243.8349, depositado em 20 de outubro de 2015, intitulado “Modeling and Inversion Using Optimized Sparse Points in Frequency, Offset and Position”, que é incorporado aqui por referência.

ANTECEDENTES

[0002] Certos aspectos da presente invenção em geral se referemao campo de pesquisa geofísica e pode ter aplicabilidade particular para componentes usados em instalações marinhas.

[0003] Inversão é um processo amplamente usado para reconstruirpropriedades geológicas de uma estrutura de subsolo de emanação de energia registradas e reflexões da estrutura. A estrutura é modelada baseada em propriedades geofísicas estimadas, e o retorno de energia é previsto e comparado com dados de pesquisa reais para determinar a precisão das propriedades estimadas.

[0004]A fim de entender as propriedades dos materiais e estruturas na terra, um modelo é tipicamente usado para derivar as propriedades dos dados registrados. No caso de pesquisa eletromagnética, os dados registrados são tipicamente voltagens, e estas voltagens, relacionadas a características da radiação da fonte e a geometria da fonte e dispositivo de receptor, indicam a transformação da radiação pelas estruturas e materiais na terra. A transformação, por sua vez, indica propriedades físicas dos materiais tais como resistividade, permeabilidade magnética, densidade e outras propriedades físicas. Usando um modelo físico que se refere a tais propriedades para transformações em radiação eletromagnética, os parâmetros físicos podem ser iterativamente determinados computando os resultados do modelo baseado em uma representação da radiação de fonte conhecida, a geometria da pesquisa, e estimativas das propriedades físicas. A concordância dos resultados do modelo com a radiação detectada indica a precisão da estimativa, e se tal precisão é inadequada, a estimativa é refinada até que a precisão desejada seja alcançada. Este processo é tipicamente chamado de inversão. O subprocesso de calcular resultados do modelo, como parte do processo de inversão, é tipicamente referido como “modelagem avençada”.

[0005] Em um processo de pesquisa geofísica típica que empregainversão, uma grande quantidade de dados é coletada sobre uma área geográfica ampla. Para propósitos de inverter os dados, o volume sob a área geográfica pesquisada é representado como uma “grade” ou matriz de “células”, cada uma representando um pequeno volume da área pesquisada. Cada célula pode ser modelada como tendo propriedades físicas uniformes, de modo que um valor de uma propriedade física se aplica na célula inteira. A propriedade física é estimada, e o modelo avançado é computado para fornecer uma estimativa dos dados registrados. A estimativa é comparada com os dados registrados, e a qualidade do encaixe é julgada e comparada com um ou mais critérios. Se a qualidade do encaixe é insuficiente, a estimativa da propriedade física de cada célula é ajustada, e o modelo avançado computado novamente. Este processo iterativo continua até que os critérios de encaixe são satisfeitos, em cujo ponto a inversão é dita ter “convergido”.

[0006] Computar o modelo de resistividade avançado e computarum ajuste para a estimativa são as duas partes intensivas de recurso do processo de inversão. Técnicas para reduzir o tempo computacional e exigências de recursão destas duas partes são necessárias.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0007] Para que a maneira em que os aspectos da presenteinvenção possam ser entendidos em detalhe, uma descrição da invenção pode ser apreciada por referência aos aspectos, alguns dos quais são ilustrados nos desenhos anexos. Deve ser notado, no entanto, que os desenhos anexos ilustram somente aspectos típicos desta invenção e, portanto, não devem ser considerados limitantes de seu escopo, para a invenção poder admitir outros aspectos igualmente efetivos.

[0008] A figura 1 é um diagrama de atividade exemplar mostrandoum esquema de aquisição de dados em um contexto marinho.

[0009] A figura 2 é um diagrama de processo ilustrando umprocesso de acordo com uma modalidade.

[0010] A figura 3 é um diagrama de fluxo de um processo demodelagem de acordo com outra modalidade.

[0011] A figura 4 é um diagrama de fluxo de um processo deinversão geofísica de acordo com outra modalidade.

[0012] Para facilitar a compreensão, numerais de referênciaidênticos foram usados, onde possível, para designar elementos idênticos que são comuns nas figuras. É considerado que os elementos descritos em um aspecto podem ser utilizados de modo benéfico em outros aspectos sem recitação específica.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0013] Deve ser entendido que a presente invenção não é limitadaa dispositivos particulares ou métodos, que pode variar, é claro. Também deve ser entendido que a terminologia usada aqui é para o propósito de descrever aspectos particulares somente, e não é destinada a ser limitante. Como usado aqui, as formas singulares “um”, “uma”, e “o”, “a”, incluem referentes singular e plural, a menos que o contexto dite claramente de outro modo. Além do mais, a palavra “pode” é usada por toda esta aplicação em um sentido permissivo (isto é, tendo o potencial para, sendo capaz de), não em um sentido obrigatório (isto é, deve) O termo “incluir” e derivações do mesmo, significa “incluindo, mas não limitado a”. Os termos tais como “acoplado”, “acoplamento”, e “acoplável” se referem a ser conectado direta ou indiretamente.

[0014] Esta invenção pode ter aplicações em pesquisa marinha, emque uma ou mais fontes de energia são usadas para gerar campos de onda, e sensores - tanto rebocados ou no fundo do oceano - recebem energia gerada pelas fontes e afetada pela interação com a formação de subsolo. Igualmente, esta descrição pode ter aplicações em pesquisa eletromagnética (EM) marrinha, em que um ou mais fontes de campo EM são usadas para gerar campos EM, e sensores EM - tanto rebocados quanto no fundo do oceano - recebem energia EM gerada pelas fontes EM e afetadas peça interação com as formações de subsolo.

[0015]A figura 1 é um exemplo de um diagrama de atividade exemplar mostrado um esquema de aquisição de dados 100 em um contexto marinho. Uma embarcação 102 tipicamente reboca uma ou mais montagens 104 que são usadas para pesquisar uma área da terra 106 abaixo de um corpo de água 108. Uma montagem de dispositivo 104 pode ter vários dispositivos diversos para realizar a pesquisa. Uma ou mais fontes de campo eletromagnético 110, receptores eletromagnéticos 112, e receptores acústicos 114 podem ser incluídos. Como mostrado na figura 1, uma montagem de dispositivo 104 pode incluir todos os três tipos de dispositivos. Uma montagem de dispositivo 104 pode também incluir dispositivos de posicionamento tais como dispositivos de monitoramento de localização e dispositivos de direção, dispositivos de gerenciamento de energia, dados, térmico e flutuabilidade, e similares. Uma ou mais fontes de energia 116, tais como pistolas de ar ou vibradores marinhos, podem ser fixadas no recipiente ou incluídas em uma montagem de dispositivos rebocada da embarcação.

[0016] As fontes 110 e 116, eletromagnética e acústica respectivamente, emitem energia de sonda 118 no ambiente que se desloca na área 106 sendo pesquisada. A terra emite energia de resposta 120, que pode ser eletromagnética ou acústica. A energia de resposta 120 é registrada pelos receptores 112, 114. A energia de resposta é representada como dados, tais como dados de pressão e voltagem, coletados do ambiente que circunda imediatamente os vários receptores. Os dados são transmitidos para um dispositivo de armazenamento de dados 122, que pode estar localizado fisicamente na embarcação 102 como mostrado na figura 1, ou pode estar remoto se os dados são transmitidos sem fio. O dispositivo de armazenamento de dados 122 pode ser um servidor de dados incluindo um computador e meio de armazenamento eletrônico configurados para gerenciar o armazenamento de dados, ou o dispositivo de armazenamento de dados 122 pode ser um processador de dados, incluindo um computador com software de processamento de dados para transformar os dados em qualquer maneira conveniente.

[0017] O objetivo da pesquisa é usar os dados coletados pelosreceptores para predizer as propriedades físicas da área 105, que por sua vez pode ser usada para prever a localização de depósitos de recurso na área 106. A área 106 é representada por um domínio celular 124 compreendendo uma série de células 126 tendo propriedades homogenias. Cada célula representa uma certa localização e vizinhança da área 106, e é modelada como um ponto em um domínio matemático. Um sistema de processamento de computador 128 é usado para determinar as propriedades físicas das células 126 que correspondem melhor com os dados coletados. As propriedades físicas resultantes podem ser armazenadas em um meio legível por computador não transitório 130 para uso em qualquer localização conveniente. O meio 130 também pode incluir instruções para produzir as propriedades físicas a partir dos dados, instruções ou códigos para interpretar as propriedades físicas para um dispositivo de interpretação, tal como um monitor ou impressora, e similar.

[0018] Uma técnica amplamente utilizada para prever as propriedades físicas dos dados coletados é inversão. A figura 2 é um diagrama de processo de um processo 200 para modelar um sistema geofísico usando inversão. O domínio celular 124 é usado para formar um conjunto de dados 202 representando as propriedades físicas das células 126, e assim a área pesquisada 106. O conjunto de dados 202 é fornecido para um sistema de computador 204 que contém uma implementação de um modelo 206 de um sistema geofísico representando a área de pesquisa 106. O conjunto de dados 202 abastece a base geofísica para o modelo geofísico 206, e o domínio celular 124 serve como parte do domínio do modelo matemático subjacente ao modelo geofísico 206. O modelo 206 é inicializado com uma entrada 208, que representa uma energia de sonda distribuída para a área pesquisada 106. A energia de sonda pode ser parametrizada por um ou mais parâmetros P, que podem ser distintos ou contínuos, e podem incluir, por exemplo, frequência, desvio, e posição de fonte/receptor. O sistema de computador 204, e o modelo 206, são usados para computar um resultado de modelo 210, onde cada célula se refere a uma leitura prevista de um sensor na pesquisa. O resultado de modelo 210 em geral tem o mesmo domínio que o modelo 206, e representa uma energia de resposta prevista que seria recebida da área pesquisada 106, baseada na energia de sonda 118. O resultado do modelo 210 pode também ser parametrizado pelo parâmetro(s) P, como mostrado ilustrando os resultados de modelo 210A, B e C em três valores diferentes do parâmetro(s) P.

[0019] Computar este modelo avançado, como o modelo em geralconhecido, é frequentemente de recurso muito intensivo, algumas vezes exigindo computadores muito grandes e muito tempo de computação para completar. A exigência de recurso e tempo para computar o modelo avançado pode ser reduzida computando o modelo avançado somente por um subconjunto do domínio inteiro e interpolando as células entre as células computadas. Na figura 2, o resultado do modelo 210 contém partes 210A e 210C que foram computadas usando o modelo 206, e pelo menos uma parte 210B que foi interpolada das partes 210A e 210C. As partes 210A e 210C que foram computadas usando o modelo 206 são baseadas em um domínio esparso, e os resultados para aquelas células são um resultado de modelo esparso. O resultado de modelo 210, incluindo as células computadas 210A e 210C como o resultado de modelo esparso e as células interpoladas 210B, representa uma resposta prevista da área 106 para a energia de sonda 118. Embora, para propósitos de ilustração, somente duas partes computadas e uma parte interpolada são mostradas na figura 2, muito mais partes computadas e interpoladas são tipicamente usadas.

[0020] Os dados registrados 216, que são dados reais dos sensoresrepresentando a energia realmente emitida pela área de pesquisa 106, incluindo a energia de resposta emitida em resposta à energia de sonda distribuída para a área pesquisada em valores diferentes do parâme- tro(s) P, são comparados com o resultado de modelo 210. Um sistema de computador 218 é tipicamente usado para a comparação, que produz um erro 220. O erro 220 é então usado para refinar o conjunto de dados 202 como uma base geofísica aperfeiçoada para o modelo 206, e o ciclo é repetido até que o erro 220 seja suficientemente pequeno para indicar convergência.

[0021] O processo da figura 2 produz uma versão final do conjuntode dados 202 que pode ser usada para prever não somente as propriedades físicas da área 106, mas também a presença de recursos que poderiam ser de interesse para a recuperação a partir da terra.

[0022] A figura 3 é um diagrama de fluxo de um método de modelagem 300. O método de modelagem 300 pode ser usado como um método de modelar um sistema geofísico, e pode ser incluído em um processo de inversão geofísica. Em 302, o modelo M(b(x), μ(z)) de um sistema geodésico é obtido. O modelo é tipicamente uma função matemática que resolve uma resposta modelada baseada em alguma condição geofísica. Por exemplo, o modelo pode ser uma equação ou sistema de equações, ou implementação do mesmo, que mapeia uma representação matemática de energia de sonda μ(z) = μ(x, a), tal como a energia eletromagnética incidente, baseado em uma base geofísica b(x) incluindo, por exemplo, resistividade elétrica e/ou densidade, para uma energia de resposta modelada tal como a radiação eletromagnética de saída. O modelo pode ser linear, não linear, ou linearizado. O modelo é em geral obtido por um geofísico aplicando os princípios geofísicos para uma área particular de interesse e resolvendo equações ou relações descrevendo parâmetros geofísicos de interesse como uma função de outros parâmetros tal como espaço, tempo, localização de receptor e fonte, frequência, e similar.

[0023] O modelo é tipicamente aplicado em uma área da terraexpressando a energia de sonda, tal como energia acústica ou eletromagnética, matemática ou numericamente, definindo a base geofísica b da área da terra, e computando uma resposta prevista da área da terra para obter o resultado de modelo. Um domínio z do modelo é definido em 304 que pode incluir um domínio físico x e um domínio de parâmetro a. O domínio físico x = {x1...xn} do modelo representa a área da terra, onde cada xi é um conjunto de pontos que define a extensão do domínio x na i-ésima dimensão. O domínio físico pode ter qualquer dimensionalidade n, por exemplo, duas, três, quatro ou mais dimensões, que podem representar qualquer combinação, base, construção, ou manifestação de espaço e tempo, incluindo espaços de transformação tal como frequência e número de onda. Em alguns casos, o domínio físico contém duas dimensões espaciais e uma dimensão de tempo. Em outros casos, o domínio físico contém três dimensões espaciais e uma dimensão de tempo. O domínio físico x é tipicamente dividido em células, uma célula representando uma localização do domínio. A energia incidente μ é também baseada em um domínio de parâmetro a que pode incluir frequência, desvio e posição de recepção e fonte. O domínio de parâmetro pode também ter qualquer dimensão desejada incluindo qualquer número de parâmetros geométricos, parâmetros de construção de pesquisa, parâmetros de energia, e similar, que podem ser diretos ou derivados. O domínio de parâmetro pode também ser dividido em células, cada célula representando uma “localização” ou valor particular ou vizinhança, do espaço de parâmetro. Junto, o domínio físico x e o domínio de parâmetro a definem o domínio z do modelo M.

[0024] Os inventores descobriram que o uso de computar recursospara obter o resultado de modelo pode ser reduzido computando o modelo em somente um subconjunto do domínio de parâmetro a. Para modelos que podem ser abastecido com domínios de parâmetro de resolução suficiente que a granularidade do modelo é pequena, ou se um modelo pode prever o efeito de um parâmetro sobre alguma faixa adequada, um resultado de modelo seguro pode ser obtido computando o modelo em somente um subconjunto do domínio de parâmetro. Alguma precisão de modelo pode ser sacrificada em tal processo, e a redução em precisão do modelo é justaposta com o aperfeiçoamento em velocidade de processamento e recursos exigidos para obter um resultado particular.

[0025] Assim, em 306, é definido um domínio esparso z* que é umsubconjunto do domínio z e é esparsa no domínio de parâmetro a. O domínio esparso z* é assim feito de domínio físico x e um domínio de parâmetro esparso a*, que é um subconjunto do parâmetro de domínio a. O domínio esparso z* pode ter uma amostragem regular do domínio de parâmetro a, o domínio esparso z* pode ter uma amostragem não uniforme do domínio de parâmetro a.

[0026] O domínio esparso z* inclui um domínio de parâmetro esparso a*, que pode ter qualquer densidade desejada, uniformidade, e periodicidade, que pode variar através do domínio de parâmetro esparso a*. Por exemplo, uma primeira região do domínio de parâmetro esparso a* pode ter uma primeira densidade, uma segunda região do domínio de parâmetro esparso a* pode ter uma segunda densidade, e as primeira e segunda densidades podem ser desiguais de modo que o domínio de parâmetro esparso a* tem densidade não uniforme. Neste respeito, a densidade 8(a*, é) do domínio de parâmetro esparso a*é definido como o número de pontos do domínio de parâmetro esparso a* dividido pelo número de pontos do domínio de parâmetro a em um dado intervalo é. A densidade δ é uma quantidade de vetor, na medida em que a densidade pode ter magnitude diferente em dimensões diferentes, e pode ter magnitude diferente dependendo do intervalo é. A localização e densidade de pontos no domínio de parâmetro esparso a* podem ser definidas baseadas em princípios e/ou propriedades geofísicas, tais como gradientes geofísicos conhecidos a priori, ou valores dos parâmetros propriamente ditos, tal como a distância da fonte/receptor. Por exemplo, é sabido que a variação em campo elétrico declina com a distância de uma fonte de campo eletromagnético. Assim, a densidade do domínio de parâmetro esparso a* pode declinar com a distância de fonte/receptor com apenas um aumento menor em erro de modelagem, também chamado de erro de reconstrução. Consequentemente, a densidade do domínio de parâmetro esparso a* pode variar com a profundidade de água, também. Em outro exemplo, é sabido que a amostragem de frequência ótima está perto do logarítmico, com amostragem mais densa em frequências menores. Este tipo de distribuição de frequência é difícil de obter em uma fonte de energia real, mas pode ser implementado através de uma amostragem de domínio esparso em um processo de modelagem.

[0027] Em 308, uma base geofísica b é definida para o modelo.Como discutido acima, a base geofísica pode ser uma propriedade física tal como resistividade elétrica ou densidade estimada para cada célula no domínio, e pode incluir condições limite em bordas ou superfícies internas do domínio. A base geofísica pode também incluir condições a serem impostos nas propriedades físicas, tais como faixas e gradientes máximo ou mínimo. A base geofísica b é definida para o domínio físico x e pode incluir aspectos que seguem as condições geofísicas conhecidas a priori.

[0028] Em 310, um resultado de modelo esparso m*(z*) = M(b, μ) écomputado baseado no domínio esparso z* e a base geofísica b. O resultado do modelo esparso é uma previsão da energia de resposta a partir das localizações de terra correspondendo com o domínio esparso.

[0029] Em 312, um resultado de modelo m(z) é resolvido doresultado de modelo esparso m*(z*) por interpolação. Em um aspecto, a interpolação pode ser uma interpolação linear com adoção forçada do resultado de modelo esparso.

[0030] A interpolação acima é representada como uma operaçãoescalar, mas na maioria dos casos, a interpolação será multidimensional. Para uma interpolação linear multidimensional para encontrar um valor particular de m na localização zj, um interpolador é definido para a dimensão p, do domínio z como segue:

[0031] Aqui, foi usada a notação “estrela” para se referir ao domínioesparso, como definido acima, Definindo um vetor de interpolador, e transposição do mesmo, usando o interpolador acima,

e, para uma interpolação tridimensional exemplar, definido intermediários

[0032] A interpolação pode ser realizada através de todas asdimensões do domínio de parâmetro, ou somente algumas dimensões. Assim, o domínio tem uma primeira dimensionalidade, e a interpolação tem uma segunda dimensionalidade, onde as primeira e segunda dimensionalidades podem ser iguais ou desiguais.

[0033] A baixa densidade do domínio esparso reduz o tempo decomputação para o modelo esparso, mas aumenta o erro de reconstrução do modelo. Erro de reconstrução é definido como o erro no modelo quando completamente reconstruído a partir do resultado de modelo esparso. Assim se um resultado de modelo de comparação completamente computado mc(z) = M(b (x), μ(z)) é comparado com o modelo reconstruído, o erro de reconstrução er = mc - m. Em muitos casos, a magnitude do vetor de densidade de dados ||δl I é inversamente relacionado com o erro de reconstrução er. Isto é, a densidade de dados maior no domínio esparso resulta em erro de reconstrução menor. O erro de reconstrução pode ser computada como parte do método 300. Se o erro de reconstrução er, excede um limite, qualquer um ou todo o domínio esparso, a base geofísica, e a interpolação, ou método de interpolação, podem ser repetidos ou ajustados, e um domínio esparso particular que resulta em um erro de reconstrução particular e tempo de processamento pode ser selecionado. Mudar o domínio esparso pode incluir mudar qualquer umaou todas da densidade, uniformidade, e periodicidade do domínio esparso.

[0034] A interpolação pode ser ponderada ou ajustada em qualquermaneira conveniente aplicando um fator de ponderação para o interpolador, por exemplo:

onde ap é um fator de ponderação para a dimensão p. O fator de ponderação pode ser baseado em qualquer fator desejado, tal como uma métrica de ruído ou função de alisamento. A ponderar o interpolador tem o efeito de deslocar a interpolação de uma relação linear, por exemplo, em uma maneira sublinear (ap<1) ou super linear (ap>1). A interpolação pode também ser escalonada de acordo com qualquer incremento desejado. Por exemplo, um interpolador em direção p com a etapa s pode ser definida como:

e s é um inteiro que é 1 ou mais. O fator de ponderação ap pode também ser incluído se desejad0. Os intermediários correspondentes (para três dimensões) então são definidos como:

[0035] Usar interpolador de etapa maior que 1 pode ser útil parareduzir o efeito de grandes gradientes na base geofísica, por exemplo. Interpoladores de etapas diferentes podem também ser usados em combinação. Estimativas podem ser computadas, baseadas em interpoladores de etapas diferentes, e combinadas para produzir o resultado de modelo final. Por exemplo, um primeiro resultado de modelo esparso pode ser obtido usando interpolação em um primeiro valor de etapa, um resultado de segundo modelo esparso pode ser obtido usando interpolação em um segundo valor de etapa, e os resultados combinados de acordo com uma combinação linear, que pode ser ponderada, para produzir um resultado de modelo.

[0036] Diferentes interpolações podem ser usadas em partesdiferentes do domínio esparso. Por exemplo, uma primeira interpolação pode ser realizada em uma primeira parte do domínio esparso, e uma segunda interpolação, diferente da primeira interpolação, pode ser realizada em uma segunda parte do domínio esparso. As interpolações podem ser diferentes de acordo com fatores de ponderação e valores de etapas. Por exemplo, em alguns casos valores de etapa maiores podem ser usados onde a densidade do domínio esparso é alta, e valores de etapa menores podem ser usados onde a densidade do domínio esparso é baixa. Valores de etapa e fatores de ponderação podem também ser ajustados baseados em erro de reconstrução do modelo. Por exemplo, um primeiro resultado de modelo pode ser computado por interpolação, e um primeiro erro de reconstrução determinado. Então, qualquer um ou todos os fatores de ponderação, valores de etapa, densidade de domínio esparso, e base geofísica podem ser mudados, e um segundo resultado de modelo computado. Um segundo erro de reconstrução pode então ser determinado e comparado com o primeiro erro de reconstrução. Baseado na comparação, o primeiro resultado de modelo ou segundo resultado de modelo pode ser selecionado, e a base para o resultado selecionado pode ser empregada para realizar a modelagem avançada, tal como um processo de inversão geofísica. O processo de inversão geofísica pode ser usado para resolver um conjunto de dados representando propriedades físicas da área pesquisada da terra, que por sua vez pode ser usado para prever a localização de depósitos de recurso na área pesquisada.

[0037] A figura 4 é um diagrama de fluxo resumindo um processode inversão geofísica 400 de acordo com outra modalidade. O processo 400 pode ser usado com o método de modelagem 300 para determinar propriedades geofísicas de uma área da terra. Em 402, uma pesquisa geofísica de uma área da terra é obtida. Uma aquisição geofísica é realizada, e a pesquisa geofísica obtida contendo dados que representam uma resposta de energia da área da terra para a energia de sonda usada durante a aquisição. A energia de sonda pode em geral ser energia sísmica/acústica ou energia eletromagnética, ou ambas. Os dados da pesquisa geofísica são tipicamente registrados em um meio legível por computador não transitório, tal como o meio legível por computador 130 da figura 1, que pode ser facilmente transportado de um lugar para outro.

[0038] Em 404, um modelo geofísico M(b(x), μ(z)) da área da terraé definido. O modelo geofísico é usado para modelar a resposta da área da terra para energia de sonda μ(z) baseado em alguma base geofísica b(x). Como notado acima com relação à operação 302, o modelo pode ser linear, não linear ou linearizado. Similar à operação 304 acima, o domínio z é definido para o modelo geofísico em 406, o domínio incluindo um domínio físico x representando uma área da terra que correspondem de alguma maneira com a área da pesquisa geofísica obtida em 402, e um domínio de parâmetro a que pode incluir frequência, desvio, e posições de fontes e receptores. Assim, z = x u a. O domínio físico x pode corresponder exatamente com a área pesquisada, pode incluir a área pesquisada, ou pode ser um subconjunto da área pesquisada. Similar à operação 306, um domínio esparso z* é definido em 408 que é um subconjunto do domínio z e inclui um domínio de parâmetro esparso a* Como notado acima, o domínio esparso pode ter uma amostragem do domínio de parâmetro e pode ser definido de acordo com princípios geofísicos ou condições.

[0039] A base geofísica b(x) é definida em 410. A base geofísicab(x) pode incluir propriedades geofísicas tal como resistividade e/ou densidade, é definida para cada localização do domínio físico x, e pode ser definido, em parte, baseado em condições geofísicas conhecidas a priori. A base geofísica definida em 410 pode ser uma base inicial ou uma base mudada a ser discutida adicionalmente abaixo. A base geofísica produz um resultado final do processo de inversão 400 quando um critério de convergência é alcançado.

[0040] Similar à operação 310, em 412 um resultado de modeloesparso m*(z*) = M(b(x*), μ(z*)) é computado usando o modelo e base geofísicos. Em 414, um resultado de modelo m(z) é computado a partir do resultado de modelo esparso por interpolação de acordo com qualquer uma das modalidades descritas acima em conexão com a operação 312. Como definido acima, um erro de reconstrução pode também ser computado para determinar a qualidade e/ou usabilidade do resultado de modelo. Se o erro de reconstrução excede um limite, o domínio esparso pode ser redefinido com uma densidade de dados diferente, padrão ou distribuição para melhorar o erro de reconstrução. Como notado acima, uma medida do erro de reconstrução é a diferença entre o resultado de modelo esparso e um resultado de modelo completamente computado sobre o domínio inteiro z. Uma métrica escalar única pode ser realizada por uma norma ou quase-norma do conjunto er (quase norma referindo-se a uma norma de uma versão regularizada do conjunto er, se o conjunto é de outro modo irregular e não tem normas definidas), ou realizando alguma outra operação escalar no conjunto er, por exemplo, somando os elementos de er.

[0041] Em alguns casos, o domínio esparso, método de interpolação,e/ou padrão de interpolação, que podem ser referidos como a base de modelo, podem ser ajustados para reduzir o tempo de processamento em um dado erro de reconstrução. Em um exemplo, um dado modelo e a base geofísica podem ser usados para encontrar uma base de modelo que resulta em tempo de processamento minimizado com erro de reconstrução em ou abaixo de um dado limite. A base de modelo pode ser ajustada iterativamente para aumentar o erro de reconstrução de reduzir o tempo de processamento até que o valor limite de erro de reconstrução seja atingido. Tais métodos podem ser usados com ajustes para a base geofísica, incluindo padrões de energia de sonda (isto é, frequência e shotpoints) para encontrar uma combinação de desenho de aquisição e base de modelo que resulta em tempo de processamento mínimo para um erro de reconstrução selecionado. A base de modelo pode ser ajustada em maneiras que inclui ajustar a densidade, uniformidade, e periodicidade do domínio esparso baseado no erro de modelo.

[0042] O sistema geofísico é perturbado para obter dados depesquisa geofísica d(z) representando uma resposta de perturbação do sistema. Em 416, o resultado de modelo é comparado com a resposta de perturbação definida pelos dados de pesquisa geofísica d(z) para definir um erro de modelo em, por exemplo, em = m - d. Em 418, o erro de modelo é usado para refinar a base geofísica. O erro de reconstrução de modelo pode também ser usado para refinar a base geofísica. O erro de modelo pode também ser usado para refinar a base de modelo. Por exemplo, em localizações onde o erro de modelo e erro de reconstrução são relativamente grandes (isto é, maiores que alguma métrica representativa do erro de modelo ou erro de reconstrução total, tal como uma média, por alguma margem selecionada, tal como um desvio padrão ou múltiplo do mesmo), a base de modelo pode ser ajustada sem ajustar a base de modelo. Igualmente, onde o erro de modelo é relativamente grande e o erro de reconstrução é relativamente pequeno, a base geofísica pode ser ajustada sem ajustar a base de modelo. Onde o erro de modelo é relativamente pequeno e o erro de reconstrução é relativamente grande, a densidade de dados, um componente da base de modelo, pode ser ajustada sem ajustar a base geofísica. Em outras modalidades, o ajuste feito na base geofísica pode ser ponderado usando o erro de reconstrução, onde o erro de reconstrução grande pode ser usado para diminuir a magnitude do ajuste de base geofísica.

[0043] O método 400 pode ser realizado iterativamente, com as basesde modelo e geofísica ajustadas sendo usadas na iteração seguinte do método, até que um critério de convergência, que pode ser definido baseado no erro de modelo, é atingido. Em tais casos, o erro de reconstrução pode ser computado em cada iteração do método 400, ou somente em iterações selecionadas ou frequências, por exemplo, a cada 5 ou 10 iterações do método. Em qualquer ponto onde o erro de reconstrução é computado, se o erro de reconstrução excede a tolerância, a base de modelo pode ser ajustada e o resultado de modelo computado novamente. Alternadamente, a base de modelo pode ser ajustada se computar novamente o resultado de modelo, e o modelo completamente computado mc pode ser usado para o resultado de modelo.

[0044] Depois que a convergência é alcançada, a base geofísicacontém informação que pode ser usada para prever a presença de recursos, tais como depósitos de hidrocarbonetos, na área pesquisada da terra. A base geofísica pode ser usada como um produto de dados geofísicos representando a resistividade elétrica da área pesquisada.

[0045] Enquanto o precedente é direcionado aos aspectos dapresente invenção, outros aspectos e adicionais da invenção podem ser concebidas sem se afastar do escopo básico da mesma, e o escopo da mesma é determinado pelas reivindicações que seguem.

Claims

1. Método para modelar um sistema geofísico, caracterizado pelo fato de que compreende:definir um modelo geofísico (206) de uma área (106) da terra;definir um domínio para o modelo geofísico (206), incluindo um domínio físico e um domínio de parâmetro, em que o domínio de parâmetro compreende frequência, deslocamento e posição de fonte (110) e posição de receptor (112);definir um domínio esparso para o modelo geofísico (206), em que o domínio esparso tem um domínio de parâmetro esparso que é um subconjunto do domínio de parâmetro, em que uma densidade de pontos no domínio de parâmetro esparso diminui com uma distância entre a posição de fonte (110) e a posição do receptor (112);determinar uma base geofísica do sistema geofísico;computar um resultado de modelo esparso com base no domínio esparso e na base geofísica; eresolver um resultado do modelo a partir do resultado do modelo esparso por interpolação.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a determinação de um erro de reconstrução do resultado do modelo calculando um resultado do modelo de comparação com base no domínio e comparando o resultado do modelo com o resultado do modelo de comparação.

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a alteração do domínio esparso com base no erro de reconstrução.

4. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a alteração do domínio esparso compreende a alteração de um ou mais de uma densidade, uniformidade e periodicidade do domínio esparso.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda obter uma resposta de perturbação do sistema geofísico e definir um erro de modelo comparando o resultado do modelo com a resposta de perturbação.

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a alteração de uma ou mais de uma densidade, uniformidade e periodicidade do domínio esparso com base no erro do modelo.

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a base geofísica inclui resistividade elétrica.

8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o domínio tem uma primeira dimensionalidade, a interpolação tem uma segunda dimensionalidade e a primeira dimensio-nalidade é igual à segunda dimensionalidade.

9. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a realização de um processo de inversão geofísica usando o resultado do modelo para formar um conjunto de dados representando propriedades físicas da área da terra (106); e usando o conjunto de dados para prever a localização dos depósitos de recursos na área (106) da terra.

10. Método para determinar propriedades físicas de uma área (106) da terra, caracterizado pelo fato de que compreende:obtenção de um levantamento geofísico de uma área (106) da terra;definir um modelo geofísico (206) da área (106) da terra;definir um domínio do modelo geofísico (206), incluindo um domínio físico e um domínio de parâmetro, em que o domínio de parâmetro compreende frequência, deslocamento e posição de fonte (110) e posição de receptor (112);definir um domínio esparso incluindo o domínio físico e um domínio de parâmetro esparso que é um subconjunto do domínio de parâmetro, em que uma densidade de pontos no domínio de parâmetro esparso diminui com uma distância entre a posição de fonte (110) e a posição do receptor (112),definir uma base geofísica para a área (106) da terra;computar um resultado de modelo esparso com base no domínio esparso usando o modelo geofísico (206);resolver um resultado do modelo a partir do resultado do modelo esparso por interpolação;definir um erro de modelo comparando o resultado do modelo com o levantamento geofísico; ealterando a base geofísica com base no erro do modelo.

11. Método (400), de acordo com a reivindicação 10, carac-terizado pelo fato de que compreende ainda:determinar um erro de reconstrução do modelo geofísico (206) resolvendo um resultado do modelo de comparação da área (106) da terra com base no domínio e comparando o resultado do modelo com o resultado do modelo de comparação; ealterando o domínio esparso com base no erro de recons-trução.

12. Método (400), de acordo com a reivindicação 11, carac-terizado pelo fato de que a alteração do domínio esparso compreende a alteração de uma densidade, uniformidade e periodicidade do domínio esparso.

13. Método (400), de acordo com a reivindicação 12, carac-terizado pelo fato de que compreende ainda:definir um critério de convergência com base no erro do modelo; erepetindo a computação do resultado do modelo esparso, resolvendo o resultado do modelo e definindo o erro do modelo até que o critério de convergência atinja um limite.

14. Método (400), de acordo com a reivindicação 13, carac-terizado pelo fato de que a determinação do erro de reconstrução é realizada cada vez que o resultado do modelo é concluído.

15. Método (400), de acordo com a reivindicação 13, carac-terizado pelo fato de que compreende ainda a resolução de uma indicação de depósitos de hidrocarbonetos a partir da base geofísica após o critério de convergência atingir o limiar.

16. Método (400), de acordo com a reivindicação 10, carac-terizado pelo fato de que a base geofísica inclui resistividade elétrica.

17. Método para modelar um sistema geofísico, caracterizado pelo fato de que compreende:definir um modelo geofísico (206) de uma área (106) da terra;definir um domínio para o modelo geofísico (206), incluindo um domínio físico e um domínio de parâmetro, em que o domínio de parâmetro compreende frequência, deslocamento e posição de fonte (110) e posição de receptor (112);definir um domínio esparso para o modelo geofísico (206), em que o domínio esparso tem um domínio de parâmetro esparso que é um subconjunto do domínio de parâmetro, em que uma densidade de pontos no domínio de parâmetro esparso varia com a profundidade da água em função da posição da fonte (110) e do posição do receptor (112);determinar uma base geofísica do sistema geofísico;computar um resultado de modelo esparso com base no domínio esparso e na base geofísica; eresolver um resultado do modelo a partir do resultado do modelo esparso por interpolação.

18. Método para determinar propriedades físicas de uma área (106) da terra, caracterizado pelo fato de que compreende: obtenção de um levantamento geofísico de uma área (106) da terra;definir um modelo geofísico (206) da área (106) da terra;definir um domínio do modelo geofísico (206), incluindo um domínio físico e um domínio de parâmetro, em que o domínio de parâmetro compreende frequência, deslocamento e posição de fonte (110) e posição de receptor (112);definir um domínio esparso incluindo o domínio físico e um domínio de parâmetro esparso que é um subconjunto do domínio de parâmetro, em que uma densidade de pontos no domínio de parâmetro esparso varia com a profundidade da água em função da posição da fonte (110) e da posição do receptor (112);definir uma base geofísica para a área (106) da terra;computar um resultado de modelo esparso com base no domínio esparso usando o modelo geofísico (206);resolver um resultado do modelo a partir do resultado do modelo esparso por interpolação;definir um erro de modelo comparando o resultado do modelo com o levantamento geofísico; ealterando a base geofísica com base no erro do modelo.