BR112018016655B1

BR112018016655B1 - Método compreendendo calcular a produção de calor radiogênica de uma estrutura geofísica e meio legível por computador

Info

Publication number: BR112018016655B1
Application number: BR112018016655-3A
Authority: BR
Inventors: Ketil Hokstad; Kenneth Duffaut; Christine Fichler; Rune Kyrkjebø; Zuzana ALASONATI TASAROVA
Original assignee: Equinor Energy As
Priority date: 2016-02-19
Filing date: 2017-02-20
Publication date: 2022-12-06
Also published as: US11333791B2; EP3417321A4; CA3014747A1; AU2017219462A1; JP2019507347A; EP3417321B1; EP3417321A1; GB201602935D0; AU2017219462B2; AU2017219462B8; EA201891718A1; MX2018009691A; WO2017142422A1; EA038781B1; JP6912487B2; AU2017219462A8; GB2547464B; US20190041546A1; GB2547464A; CN108700675A

Abstract

Trata-se de um método para calcular a produção de calor radiogênica (RHP) de uma estrutura geofísica, em que é fornecido pelo menos um parâmetro geofísico da estrutura geofísica, em que o método compreende inverter o pelo menos um parâmetro geofísico para estimar a RHP da estrutura geofísica.

Description

[0001] A presente invenção fornece um método para calcular a produção de calor radiogênica de uma estrutura geofísica, o fluxo de calor basal e o fluxo de calor de superfície.

[0002] A variação de temperatura de subsuperfície através do tempo geológico é de suma importância para a exploração de petróleo de uma bacia sedimentar. O histórico térmico controla a maturação de rochas-fonte e a qualidade de rochas de reservatório. A perda de porosidade associada à cementação de quartzo é diretamente dependente da temperatura. O regime térmico de uma bacia sedimentar é controlado por dois fatores principais: fluxo de calor basal com contribuições do manto e crosta da Terra; e o perfil de condutividade de calor da sequência sedimentar.

[0003] A distribuição de temperatura com profundidade, e através do tempo geológico, é determinada principalmente pela interação entre esses efeitos de primeira ordem. A modelagem térmica é parte da modelagem de bacia (Allen e Allen, 2005). A modelagem de bacia convencional é acionada por entrada das disciplinas geológicas e geoquímica. Entretanto, o presente método é vantajosamente acionado por dados geofísicos.

[0004] Na técnica anterior, a produção de calor radiogênica (RHP) é tipicamente encontrada estimando-se a quantidade de elementos radioativos como urânio, tório e potássio (que são contribuidores principais para a RHP) com o uso de registros de raios gama espectrais. Por exemplo, no 14° Congresso Internacional da Sociedade Geofísica Brasileira, 2015, Oliveira et al, “Radiometric and thermal signatures of turbidite flows in Namorado oil field”, páginas 799 a 803, o método ensinado calcula RHP com o uso de uma medição direta de degradação radioativa. O método é baseado em registros de raios gama espectrais medidos em furos de poço. Essa é uma abordagem-padrão e usa as equações empíricas apresentadas por Rybach (1986). Nesse método, para obter informações separadas a respeito de contribuições do Urânio, Tório e Potássio, as gravações espectrais (dependente de frequência) de raios gama são necessárias, visto que os elementos diferentes radiam em bandas de frequência diferentes.

[0005] Alternativamente, é conhecido o ajuste manual de valores de RHP para adaptar os dados de temperatura durante a modelagem de bacia. Esses métodos tendem a ser imprecisos e exigem que os dados sejam reunidos com o propósito específico de calcular a RHP.

[0006] Como outro exemplo da técnica anterior, Geoquímica Internacional "Geochemistry International", volume 44, n° 10, 2006, Kronrod et al, “Determining heat flows and radiogenic heat generation in the crust and lithosphere based on seismic data and surface heat flows”, páginas 1.035 a 1.040, ensina o uso de velocidades sísmicas para estimar a temperatura da crosta (com o uso de uma suposição de que a pressão é conhecida e com o uso de uma equação de estado que liga pressão e temperatura à velocidade sísmica). Em seguida, uma equação de condução de calor é solucionada para relacionar a temperatura da crosta ao fluxo de calor de superfície e RHP na crosta. A física da terra sólida, volume 43, n° 1, 2007, Kronrod et al, “Modeling of the thermal structure of continental lithosphere”, páginas 91 a 101, ensina um método amplamente similar.

[0007] Em um aspecto, a invenção fornece um método para calcular a produção de calor radiogênica (RHP) de uma estrutura geofísica, em que é fornecido pelo menos um parâmetro geofísico da estrutura geofísica, em que o método compreende: inverter o pelo menos um parâmetro geofísico para estimar a RHP da estrutura geofísica.

[0008] Os inventores constataram que a RHP de uma estrutura geofísica pode ser encontrada invertendo-se pelo menos um parâmetro geofísico da estrutura geofísica, como densidade, velocidade sísmica (preferencialmente velocidade de onda p sísmica) ou suscetibilidade magnética. O método é vantajoso visto que não exige amostragem detalhada da estrutura geofísica para encontrar a RHP ao longo da estrutura geofísica. Em vez disso, visto que os valores de parâmetro geofísico podem ser obtidos ao longo de uma estrutura geofísica por medições de superfície e observações, o método da presente invenção permite que a RHP seja calculada com o uso de medições de superfície e observações.

[0009] Diferentemente dos métodos da técnica anterior mencionados acima (como Oliveira et al. mencionado acima), que exigem o uso de registros de raios gama, a presente invenção pode depender simplesmente em valores de parâmetro geofísico (que podem já estar/estar prontamente disponíveis, e que podem ser obtido a partir da superfície da Terra em vez de dentro de um furo de poço) para calcular a RHP. Adicionalmente, diferente da técnica anterior de Kronrod et al mencionada acima, que envolve inúmeras etapas intermediárias na conversão de velocidades sísmicas em estimativas de RHP, o presente método usa inversão para calcular a RHP diretamente do parâmetro (ou parâmetros) geofísico.

[0010] A RHP calculada pelo presente método pode ser preferencialmente a RHP do dia atual. Esse pode ser o caso quando um valor do dia atual do parâmetro geofísico é usado. Obviamente, se for desejado valores de histórico poderiam ser usados para RHP calculada de histórico. A estrutura geofísica pode ser preferencialmente a crosta ou litosfera da Terra. A crosta da Terra é a camada entre o manto e a superfície ou camada de sedimento. A litosfera da Terra é a camada entre o manto dúctil e a superfície ou camada de sedimento (isto é, a litosfera inclui a crosta e o manto superior (principalmente) quebradiço). É particularmente útil calcular a RHP da crosta ou litosfera, visto que esse valor de RHP pode ser usado para calcular o fluxo de calor de superfície, como é discutido adicionalmente abaixo. Calcular o fluxo de calor de superfície pode ser usado para calcular as distribuições de temperatura, que são importantes na avaliação da possibilidade de as condições corretas para formação de hidrocarboneto existirem ou terem existido, na camada ou crosta sedimentar.

[0011] Inverter ou inversão é um termo bem conhecido na técnica. O mesmo descreve o processo de calcular, a partir de pelo menos um parâmetro observado/medido, a causa do parâmetro (ou pelo menos uma dentre as causas do parâmetro). Dessa forma, no presente caso, falando fisicamente, a RHP afeta o parâmetro geofísico. Entretanto, é o parâmetro geofísico que é medido, e não a RHP. O cálculo da RHP a partir do parâmetro geofísico pode, portanto, ser descrito como inversão. A inversão pode ser considerada como um cálculo que usa um ou mais modelos (como modelo (ou modelos) de física de rocha, como o modelo de avanço discutido abaixo, que relaciona os um ou mais parâmetros geofísicos à RHP) para calcular o valor de RHP diretamente a partir dos um ou mais parâmetros geofísicos.

[0012] Ao longo do relatório descritivo, termos como “calcular” e “estimar” são usados. Os mesmos não se destinam a ser limitantes; em vez disso, são meramente destinados a significarem determinar ou obter um valor para um valor físico real, como RHP (ou pelo menos uma aproximação (perto) do valor físico).

[0013] Um parâmetro geofísico pode ser qualquer propriedade da estrutura geofísica, como densidade, suscetibilidade magnética, velocidade sísmica (preferencialmente velocidade de onda p sísmica), condutividade elétrica, resistividade ou remanência magnética. Particularmente, o parâmetro geofísico pode ser um valor (ou valores) que descreve tal propriedade. Particularmente, o parâmetro geofísico pode ser qualquer uma dentre tais propriedades que seja afetada pela RHP.

[0014] A etapa de inversão pode compreender selecionar um modelo de avanço que define uma relação entre o pelo menos um parâmetro geofísico e a RHP da estrutura geofísica.

[0015] Nos cálculos de inversão, um modelo de avanço é uma relação entre o parâmetro conhecido/medido (o parâmetro geofísico nesse caso) e a quantidade desconhecida (a RHP nesse caso).

[0016] O modelo de avanço pode ser selecionado com base em tendências esperadas que relacionam o parâmetro geofísico relevante à RHP. Por exemplo, o parâmetro geofísico pode aumentar ou diminuir, em geral, (dependendo do parâmetro geofísico) com a RHP crescente. Quando o parâmetro geofísico é a densidade ou velocidade sísmica (preferencialmente a velocidade de onda p sísmica) ou condutividade, o parâmetro geofísico pode diminuir com o aumento de RHP. Quando o parâmetro geofísico é a suscetibilidade magnética, o parâmetro geofísico pode aumentar com a RHP crescente. O modelo de avanço específico usado não é essencial para a presente invenção, em que vários de tais modelos de avanço são conhecidos na técnica, e a pessoa versada estaria ciente de qual modelo (ou modelos) poderia ser usado. De fato, diferentes modelos de avanço pode ser usado para alcançar resultados similares, desde que o modelo de avanço possa modelar a tendência geral entre o parâmetro geofísico e a RHP.

[0017] Quando o parâmetro geofísico diminui com a RHP crescente, o modelo pode ser qualquer função de degradação. Por exemplo, o parâmetro geofísico pode ser proporcional ao inverso da RHP (x) ou o logaritmo (natural) do inverso da RHP, isto é, the geophysical parameter

, ou

, em que a é uma constante. Quando o parâmetro geofísico aumenta com a RHP crescente, o modelo pode ser qualquer função sigmoide.

[0018] Como um exemplo ilustrativo de uma relação entre um parâmetro geofísico e RHP, Rybach 1978 propõe uma relação exponencial entre a RHP e a velocidade de onda p sísmica (A(vp) = αe-b-vp), em que A é RHP, vp é a velocidade de onda p sísmica e a e b são constantes. Obviamente, esse é apenas um exemplo ilustrativo, e outras relações entre a RHP e a velocidade sísmica poderiam ser usadas.

[0019] Dessa forma, como pode ser entendido a partir do supracitado, o modelo de avanço preciso pode ser selecionado pela pessoa versada com base no conhecimento de relações de física de rocha.

[0020] Preferencialmente, a relação de modelo entre RHP e o parâmetro geofísico não é dependente de qualquer outra variável, como quaisquer outros parâmetros geofísicos. Obviamente, outros fatores constantes podem estar presentes, porém, preferencialmente há apenas uma variável. Por exemplo, observando-se novamente a relação de Rybach 1978 exemplificativa entre RHP e velocidade de onda p sísmica, a única variável de que a RHP depende é a velocidade de onda p sísmica. Os outros fatores (a e h) na equação acima de Rybach 1978 são meramente constantes. Como é discutido abaixo, os fatores constantes podem ser encontrados por calibração com dados.

[0021] Deve-se entender que o modelo (ou modelos) pode não mostrar a complexidade total do sistema, isto é, o modelo pode ser intencionalmente simplificado, de modo que o parâmetro geofísico seja dependente apenas da RHP. Na realidade, o parâmetro (ou parâmetros) geofísico geralmente depende de muitas variáveis. Entretanto, no modelo (ou modelos) usado no presente método, o parâmetro (ou parâmetros) geofísico pode depender apenas da variável de interesse; nesse caso, a RHP.

[0022] Podem ser fornecidos dados de calibração que compreendem pelo menos uma medição do pelo menos um parâmetro geofísico e da RHP da estrutura geofísica a partir de uma amostra da estrutura geofísica. O método pode compreender adicionalmente obter os dados de calibração. A calibração pode conter preferencialmente uma pluralidade de medições do pelo menos um parâmetro geofísico e da RHP da estrutura geofísica a partir de uma amostra da estrutura geofísica. A pelo menos uma medição do pelo menos um parâmetro geofísico e a medição da RHP podem ter sido preferencialmente adquiridas substancialmente a partir do mesmo local na amostra, ou podem ser uma medição geral/média da amostra como um todo.

[0023] A etapa de inversão do método pode compreender otimizar o modelo de avanço com base nos dados de calibração. Essa otimização pode compreender o uso dos dados de calibração para encontrar os valores ideais dos fatores constantes no modelo de avanço. Tipicamente, quanto maior for a quantidade dos dados de calibração, melhor será a otimização.

[0024] Novamente, observando-se a relação exemplificativa entre um parâmetro geofísico e a RHP estabelecida em Rybach 1978, são os fatores a e b que podem ser encontrados com o uso dos dados de calibração.

[0025] A fim de otimizar o modelo de avanço, pode-se supor que o modelo de avanço (que calcula um parâmetro geofísico a partir de uma dada RHP), em relação ao parâmetro geofísico fornecido, tem uma certa distribuição de erro (isto é, a diferença entre o parâmetro geofísico fornecido/observado e o parâmetro geofísico calculado pelo respectivo modelo de avanço fornece uma distribuição de erro). Preferencialmente, supõe-se que a distribuição de erro seja uma distribuição de erro Gaussiana, preferencialmente com média zero. O modelo de avanço é otimizado através da redução da distribuição de erro, de modo que seja tão pequena quanto possível, como apresentando-se uma média da distribuição de erro tão próximo quanto possível de zero e apresentando-se uma variância da distribuição de erro tão pequena quanto possível. A otimização pode ser alcançada encontrando-se o valor (ou valores) do fator (ou fatores) constante (como a e b na relação de Rybach 1978) no modelo de avanço que otimiza o modelo de avanço.

[0026] O modelo de avanço otimizado, então, pode ser usado na inversão para produzir uma inversão mais precisa.

[0027] O modelo de avanço pode ser usado na inversão para calcular a distribuição de probabilidade (e/ou os valores de média e/ou variância (diretamente)) do parâmetro geofísico, considerando-se um valor particular de RHP (consultar a equação 13 abaixo). A função de distribuição de probabilidade pode ser usada para calcular a distribuição de probabilidade de RHP (e/ou os valores de média e/ou variância (diretamente)), considerando-se os valores particulares do parâmetro geofísico (consultar as equações 4 a 7 abaixo).

[0028] Podem ser fornecidos pelo menos dois parâmetros geofísicos da estrutura geofísica. Nesse caso, o método pode compreender inverter os pelo menos dois parâmetros geofísicos para estimar a RHP da estrutura geofísica.

[0029] O uso de pelo menos dois parâmetros geofísicos é preferencial visto que o mesmo pode restringir significativamente a inversão dos parâmetros geofísicos para RHP. O uso de apenas um parâmetro geofísico para estimar a RHP pode deixar grandes erros e incertezas na RHP calculada. Entretanto, assim que outros parâmetros geofísicos forem usados na mesma inversão para calcular a mesma RHP, as incertezas são drasticamente reduzidas. De fato, quanto mais parâmetros geofísicos forem usados, mais precisa a RHP calculada pode se tornar. Dessa forma, pelo menos três, quatro ou cinco parâmetros geofísicos podem ser usados na inversão. Pode haver apenas um, dois, três, quatro ou cinco parâmetros geofísicos usados.

[0030] A etapa de inversão pode compreender o uso de um modelo em que há independência estatística (condicional) entre os pelo menos dois (ou três, quatro, cinco, etc.) parâmetros geofísicos e dependência estatística entre cada parâmetro geofísico respectivo e a RHP da estrutura geofísica.

[0031] O termo “modelo” no presente documento pode significar simplesmente as relações matemáticas usadas na inversão, como o modelo (ou modelos) de avanço.

[0032] A dependência estatística da RHP nos diferentes parâmetros geofísicos e a independência estatística (condicional) de diferentes parâmetros geofísicos um no outro é um conceito importante que os inventores descobriram. Modelando-se o problema de inversão dessa forma, é possível que os parâmetros geofísicos e a RHP sejam visualizados como uma rede, em que o uso de múltiplos parâmetros geofísicos restringe os valores encontrados para a RHP e, portanto, reduz os erros/incertezas na RHP.

[0033] Com o uso dessa suposição e o uso de tal modelo a relação entre os parâmetros geofísicos e a RHP pode ser descrita em termos de uma rede Bayesiana, que pode ser mostrada em um gráfico acíclico direcionado (DAG), como a Figura 1. Dessa forma, a presente inversão pode ser uma formulação Bayesiana do problema de inversão. A inversão pode ser realizada em uma configuração estatística Bayesiana.

[0034] Expressadas diferentemente, as relações matemáticas que são usadas na inversão podem ser selecionadas com base na suposição de que a probabilidade da RHP é separadamente condicional em cada um dentre os respectivos parâmetros geofísicos, e não há probabilidade condicional entre os parâmetros geofísicos.

[0035] É um fato conhecido em aplicações geofísicas o uso de uma abordagem Bayesiana ao problema de inversão. Por exemplo, Afonso 2013a, 2013b ensina o uso de uma abordagem Bayesiana. Entretanto, não há ensinamento do uso de uma abordagem Bayesiana para calcular a RHP. Por exemplo, Afonso 2013a, 2013b, na realidade, usar a RHP como uma entrada para um cálculo de inversão para estimar a temperatura e a composição do manto. O valor de entrada da RHP no documento Afonso 2013a, 2013b é meramente encontrado pela estimativa da composição da estrutura geofísica e a relação da composição estimada com o valor publicado esperado da RHP para tal composição. Nos métodos tradicionais, não há ensinamento ou sugestão do cálculo da RHP a partir de parâmetros geofísicos, ainda menos com o uso de múltiplos parâmetros geofísicos em uma rede estatística como descrito acima.

[0036] Os pelo menos dois parâmetros geofísicos podem compreender pelo menos um parâmetro geofísico eletromagnético (como a suscetibilidade magnética, condutividade elétrica ou resistividade ou remanência magnética) e pelo menos um parâmetro geofísico mecânico (como densidade ou velocidade sísmica (preferencialmente a velocidade de onda p sísmica)). Preferencialmente, pelo menos a suscetibilidade magnética e a densidade são usadas, visto que a gravidade e os dados geofísicos magnéticos (dos quais a suscetibilidade magnética e a densidade podem ser calculados) são comumente disponíveis/fáceis de se obter com cobertura em 3D ao longo de grandes áreas da Terra. Obviamente, qualquer combinação de suscetibilidade magnética, condutividade elétrica, resistividade, remanência magnética, densidade ou velocidade sísmica, preferencialmente a velocidade de onda p sísmica (ou qualquer outro parâmetro geofísico do qual a RHP seja dependente) pode ser usada.

[0037] De modo similar ao caso em que apenas um parâmetro geofísico pode ser usado na inversão, quando pelo menos dois parâmetros geofísicos são usados, a etapa de inversão pode compreender selecionar um modelo de avanço para cada parâmetro geofísico respectivo, em que os modelos de avanço, cada um, definem uma relação entre o parâmetro geofísico respectivo e a RHP da estrutura geofísica.

[0038] Os modelos de avanço podem ser selecionados com base em tendências esperadas que relacionam o parâmetro geofísico relevante à RHP. Por exemplo, os parâmetros geofísico podem aumentar ou diminuir, em geral, (dependendo do parâmetro geofísico) com a RHP crescente. Quando um dentre os parâmetros geofísicos é a densidade ou a velocidade sísmica (preferencialmente a velocidade de onda p sísmica), o parâmetro geofísico pode diminuir com o a RHP crescente. Quanto um dentre os parâmetros geofísicos é a suscetibilidade magnética, o parâmetro geofísico pode aumentar com a RHP crescente. O modelo de avanço exato não é essencial para a presente invenção, e a pessoa versada estaria ciente dos modelos potenciais que poderiam ser usados para modelar as relações entre o parâmetro (ou parâmetros) geofísico e a RHP. De fato, diferentes modelos de avanço podem ser usados para alcançar resultados similares, desde que os modelos de avanço possam modelar a tendência geral entre os parâmetros geofísicos e a RHP. Como um exemplo ilustrativo de uma relação entre um parâmetro geofísico e RHP, Rybach 1978 propõe uma relação exponencial entre a RHP e a velocidade de onda p sísmica (A(vp) = ae-b.vp), em que A é RHP, é a velocidade de onda p sísmica e a e b são constantes. Obviamente, esse é apenas um exemplo ilustrativo, e outras relações entre a RHP e a velocidade sísmica poderiam ser usadas. Dessa forma, como pode ser entendido a partir do supracitado, o modelo de avanço preciso pode ser selecionado pela pessoa versada com base no conhecimento de relações de física de rocha.

[0039] Além disso, como foi discutido acima, a relação entre a RHP e cada parâmetro geofísico preferencialmente não é dependente de qualquer outra variável, como qualquer outro parâmetro (ou parâmetros) geofísico. Obviamente, outros fatores constantes podem estar presentes, porém, preferencialmente há apenas uma variável. Por exemplo, observando-se novamente a relação de Rybach 1978 exemplificativa entre RHP e velocidade de onda p sísmica, a única variável de que a RHP depende é a velocidade de onda p sísmica. Os outros fatores (a e h) na equação acima de Rybach 1978 são meramente constantes. A relação de Rybach 1978 exemplificativa é, portanto, estatisticamente (condicionalmente) independente de outros parâmetros geofísicos, como a densidade ou a suscetibilidade magnética. Portanto, é adequada para o uso na rede Bayesiana discutida acima. Expressado de outro modo, a única variável em cada um dentre tais respectivos modelos de avanço é a RHP da estrutura geofísica.

[0040] Deve-se entender que os modelos podem não mostrar a complexidade total do sistema, isto é, o modelo pode ser intencionalmente simplificado, de modo que o parâmetro geofísico seja dependente apenas da RHP. Na realidade, os parâmetros geofísicos geralmente dependem de muitas variáveis. Entretanto, nos modelos usados no presente método, os parâmetros geofísicos podem depender apenas da variável de interesse; nesse caso, a RHP.

[0041] Podem ser fornecidos dados de calibração que compreendem pelo menos uma medição de cada um dentre os pelo menos dois parâmetros geofísicos e a RHP da estrutura geofísica a partir de uma amostra da estrutura geofísica. O método pode compreender obter os dados de calibração. A calibração pode conter preferencialmente uma pluralidade de medições de cada um dentre os parâmetros geofísicos e a RHP da estrutura geofísica a partir de uma amostra da estrutura geofísica.

[0042] A etapa de inversão pode compreender otimizar o respectivo modelo (ou modelos) de avanço com base nos dados de calibração. Essa otimização pode compreender o uso dos dados de calibração para encontrar os valores ideais dos fatores constantes no modelo de avanço. Tipicamente, quanto maior for a quantidade dos dados de calibração, melhor será a otimização.

[0043] Novamente, observando-se a relação exemplificativa entre um parâmetro geofísico e a RHP estabelecida em Rybach 1978, são os fatores a e b que podem ser encontrados com o uso dos dados de calibração.

[0044] Para otimizar os modelos de avanço, pode ser suposto que cada um dentre os modelos de avanço (que calculam um parâmetro geofísico respectivo de uma dada RHP), em relação ao respectivo parâmetro geofísico fornecido, tem uma certa distribuição de erro (isto é, a diferença entre cada parâmetro geofísico fornecido e cada parâmetro geofísico respectivo calculado pelo respectivo modelo de avanço fornece uma distribuição de erro). Preferencialmente, supõe-se que a distribuição de erro para cada modelo de avanço seja uma distribuição de erro Gaussiana, preferencialmente, com média zero. Os modelos de avanço podem ser otimizados através da redução da distribuição de erro, de modo que seja tão pequena quanto possível, como apresentando-se uma média da distribuição de erro tão próximo quanto possível de zero e apresentando-se uma variância da distribuição de erro tão pequena quanto possível. A otimização pode ser alcançada encontrando-se o valor (ou valores) do fator (ou fatores) constante (como a e b na relação de Rybach 1978) no modelo de avanço que otimiza os modelos de avanço.

[0045] O modelo (ou modelos) de avanço otimizado, então, pode ser usado na inversão para produzir uma inversão mais precisa.

[0046] Modelos de avanço diferentes podem ser usados para cada parâmetro geofísico.

[0047] Os modelos de avanço podem ser usados na inversão para calcular a distribuição de probabilidade de cada um dos parâmetros geofísicos (e/ou os valores de média e/ou variância (diretamente)), considerando-se um valor particular de RHP (consultar a equação 13 abaixo). Essas funções de distribuição de probabilidade podem ser combinadas para calcular a distribuição de probabilidade da RHP (e/ou os valores de média e/ou variância (diretamente)), considerando-se valores particulares dos parâmetros geofísicos (consultar equações 4 a 7 abaixo).

[0048] Pode ser fornecido pelo menos um tipo de dados geofísicos da estrutura geofísica, em que o método compreende inverter o pelo menos um tipo de dados geofísicos para calcular o pelo menos um parâmetro geofísico. De modo semelhante, podem ser fornecidos pelo menos dois tipos de dados geofísicos da estrutura geofísica, em que o método compreende inverter os pelo menos dois, três, quatro ou cinco tipos de dados geofísicos para calcular os pelo menos dois, três, quatro ou cinco parâmetros geofísicos.

[0049] Quando o parâmetro geofísico é a densidade, a velocidade sísmica (preferencialmente a velocidade de onda p sísmica), a suscetibilidade magnética, condutividade elétrica, resistividade elétrica ou remanência magnética, o tipo de dados geofísicos pode consistir em dados de gravidade, dados sísmicos, dados magnéticos ou dados magnetotelúricos respectivamente. Os dados podem ser reunidos com o uso de técnicas conhecidas, como reunião de dados sísmicos, etc. O método pode compreender reunir/obter os dados geofísicos.

[0050] A inversão de dados geofísicos para calcular o pelo menos um parâmetro geofísico pode ser realizada com o uso de técnicas conhecidas, como inversão de domínio único ou inversão conjunta, que podem ser inversão em 2D ou 3D. Por exemplo, quando os dados de gravidade e os dados magnéticos devem ser invertidos para densidade e suscetibilidade magnética, uma técnica de inversão de Gravmag padrão pode ser usada, como aquela fornecida pelo software Geosoft. A pessoa versada conhece inúmeros métodos de inversão para inverter dados geofísicos em parâmetros geofísicos, e os mesmos não precisam ser discutidos no presente pedido.

[0051] Como foi discutido acima, o pelo menos um parâmetro geofísico pode ser qualquer parâmetro geofísico que seja dependente da RHP, porém, é preferencialmente independente de, ou pode ser modelado como condicionalmente independente de outros parâmetros geofísicos, como a densidade, a velocidade sísmica (preferencialmente a velocidade de onda p sísmica), a suscetibilidade magnética, a condutividade elétrica, a resistividade elétrica ou a remanência magnética. Qualquer outra propriedade da estrutura geofísica que possa ser expressada como um parâmetro e que seja dependente da RHP (e preferencialmente possa ser expressada como dependente da RHP enquanto é independente de qualquer outro parâmetro geofísico/variável) pode ser usada. Qualquer combinação de qualquer quantidade de tais parâmetros pode ser usada.

[0052] Deve-se observar que os métodos acima podem calcular a RHP para um ponto/local/volume/espaço específico da estrutura geofísica, em que o dito ponto/local/volume/espaço corresponde ao ponto/local/volume/espaço do parâmetro geofísico usado na etapa de inversão (o parâmetro (ou parâmetros) geofísico usado nesses métodos pode ser o valor de tal parâmetro em um dado ponto/local/volume/espaço na estrutura geofísica). Portanto, para obter a função de RHP espacialmente dependente A(x,y,z), o método de inversão acima pode ser realizado em relação aos pontos para cada ponto/local/volume/espaço na estrutura geofísica. Como pode ser observado, o parâmetro (ou parâmetros) geofísico pode variar ao longo do espaço da estrutura geofísica, e isso pode corresponder a uma RHP espacialmente variável.

[0053] Dessa forma, o método pode compreender construir uma função de RHP espacialmente dependente, A(x,y,z). Essa função pode ser construída calculando-se a RHP para cada ponto/local/volume/espaço na estrutura geofísica. A RHP pode ser calculada substancialmente ao longo da totalidade da estrutura geofísica, ou ao longo de uma área (xy) e profundidade (z) particulares. (Como é padronizado na técnica, os eixos geométricos x e y são direções horizontais mutuamente perpendiculares e o eixo geométrico z é uma direção vertical.)

[0054] Em outro aspecto, a invenção fornece um método para calcular o fluxo de calor basal em uma estrutura geofísica, em que é fornecida uma contribuição de fluxo de calor a partir do manto, em que o método compreende: calcular a RHP da estrutura geofísica com o uso de qualquer um dentre os métodos discutidos acima ao longo de um espaço da estrutura geofísica; somar a RHP de pelo menos uma parte do espaço da estrutura geofísica; e adicionar a soma da RHP à contribuição de fluxo de calor a partir do manto.

[0055] A RHP ao longo de um espaço da estrutura geofísica pode ser a função espacial A(x,y,z) discutida acima.

[0056] Somar a RHP pode compreender somar a RHP ao longo de uma certa faixa de profundidade. A faixa de profundidade pode ser a profundidade a partir da base da crosta (isto é, a profundidade do topo do manto) ou a base da litosfera (isto é, a profundidade do topo do manto líquido) a uma profundidade acima da base da crosta ou litosfera. A profundidade acima da base da crosta ou litosfera pode ser preferencialmente o topo da crosta ou litosfera. Dessa forma, a soma da RHP pode somar a RHP ao longo da totalidade da crosta ou litosfera. A soma pode ser alcançada através da integração de A(x,y,z) sobre z entre as duas profundidades.

[0057] Tal soma da RHP fornece uma distribuição de fluxo de calor em 2D na profundidade superior da soma (por exemplo, o topo da crosta ou litosfera). A distribuição de fluxo de calor em 2D pode ser dependente de x e y.

[0058] O método pode compreender obter a contribuição de manto para o fluxo de calor basal. A contribuição de manto pode surgir a partir da convecção do manto. A contribuição de manto pode ser calculada com o uso de técnicas conhecidas e/ou pacotes de software conhecidos.

[0059] O fluxo de calor basal pode ser o fluxo de calor basal do dia atual.

[0060] Em outro aspecto, a invenção fornece um método para calcular o fluxo de calor de superfície na superfície da Terra, em que é fornecida uma contribuição de sedimento ao fluxo de calor de superfície, em que o método compreende: calcular o fluxo de calor basal com o uso de qualquer um dentre o método (ou métodos) descrito acima, em que a estrutura geofísica é a crosta ou litosfera e o fluxo de calor basal é calculado no topo da crosta ou litosfera; e adicionar a contribuição de sedimento ao fluxo de calor basal.

[0061] O sedimento é uma camada que pode estar ou não estar presente na superfície da Terra, no topo da crosta/litosfera. Se a camada de sedimento não estiver presente, então, o método para calcular o fluxo de calor basal pode calcular o fluxo de calor de superfície, sem a necessidade de considerar qualquer contribuição de sedimento (ou alternativamente, pode ser considerado que, nesse caso, a contribuição de sedimento é zero).

[0062] A camada de sedimento pode produzir calor devido aos elementos radioativos no sedimento. A contribuição de sedimento é tipicamente considerada como aproximadamente 1 μWm~3. O método pode compreender calcular a contribuição de sedimento. A contribuição para o fluxo de calor de superfície em uma dada superfície local pode ser encontrada multiplicando-se a profundidade da camada sedimentar em uma superfície local por 1 μWm~3.

[0063] O fluxo de calor de superfície pode ser preferencialmente fluxo de calor de superfície do dia atual (se os dados do dia atual forem usados no cálculo), porém, também pode ser o fluxo de calor de histórico (se dados de histórico forem usados).

[0064] O fluxo de calor de superfície pode ser usado para obter uma estimativa da distribuição de temperatura do dia atual e a paleotemperatura máxima da estrutura geofísica, preferencialmente na aproximação de estado estável. A pessoa versada conhece as técnicas para realizar esse cálculo.

[0065] A aproximação de estado estável é uma suposição de que o estado térmico (fluxo de calor e distribuição de temperatura) não é alterado com o tempo. Na aproximação de estado estável, a temperatura é dada pela lei de Fourier, q = k dT/dz no caso de 1D. Então, considerando-se a condutividade térmica (fc) e o fluxo de calor (q), a temperatura como função de profundidade pode ser computada por integração da lei de Fourier.

[0066] Se o sistema for dependente de tempo (isto é, não de estado estável), em geral, o mesmo está fora do equilíbrio térmico, e a distribuição de temperatura pode ser computada solucionando-se uma equação de difusão dependente de tempo (que pode ser derivada da combinação da lei de Fourier com o princípio de conservação de energia).

[0067] O método também pode compreender modelar o histórico térmico da estrutura geofísica. Para a modelagem de histórico térmico, o fluxo de calor do dia atual pode ser usado como um ponto-alvo para restauração cinemática e modelagem de histórico de fluxo de calor.

[0068] Em outro aspecto, a invenção fornece um método para produzir um modelo de calor e/ou temperatura de uma estrutura geofísica que compreende o método de qualquer uma das reivindicações anteriores.

[0069] Como pode ser observado, os métodos acima podem ser usados na exploração de hidrocarbonetos, por exemplo, ao planejar e realizar operações de perfuração (prospectivas). O método pode compreender adicionalmente o uso da RHP calculada, do fluxo de calor de superfície, da temperatura ou modelo de calor/temperatura para buscar hidrocarbonetos.

[0070] Em outro aspecto, a invenção fornece um produto de programa de computador que compreende instruções legíveis por computador que, quando executado em um computador, é configurado para fazer com que um processador realize qualquer um dentre os métodos acima.

[0071] As modalidades preferenciais da invenção serão discutidas agora, apenas a título de exemplo, com referência aos desenhos anexos, em que:

[0072] A Figura 1 mostra uma rede Bayesiana (uma DAG) que representa a relação de modelo entre a produção de calor radiogênica A e parâmetros geofísicos {x,P,vp}. Como mostrado no lado direito da Figura 1, os parâmetros geofísicos também podem depender de outros parâmetros, como dados geofísicos (como dados de gravidade (mz), dados magnéticos (gz) e dados sísmicos (P)) que podem ser incluídos em uma rede Bayesiana estendida. No método estabelecido abaixo, apenas o modelo estatístico mais simples é considerado. Adicionalmente, a Figura 1 mostra que a RHP, A, é dependente de elementos radioativos como Th, U e K.

[0073] A Figura 2 mostra um modelo de avanço de física de rocha e dados de calibração. O modelo de avanço é o modelo logarítmico da equação 10 (a linha mostrada na Figura 2) que relaciona a velocidade sísmica vp à RHP A, e foi calibrado com o uso dos dados de calibração (os pontos de dados mostrados na Figura 2).

[0074] A Figura 3 mostra amostras de dados com a densidade (segunda de cima para baixo), a suscetibilidade (segunda de baixo para cima) e a velocidade sísmica (inferior) da de RHP (superior) medida. Essas amostras de dados são usadas para mostrar a eficácia do presente método.

[0075] A Figura 4 mostra os resultados da inversão de física de rocha Bayesiana da presente revelação nos dados na Figura 3. No gráfico superior, a RHP é calculada com o uso apenas da densidade. No gráfico intermediário, a RHP é calculada apenas com o uso da densidade e da suscetibilidade. No gráfico inferior, a RHP é calculada com o uso da densidade, suscetibilidade e da velocidade sísmica. Os valores de RHP medida para cada amostra são fornecidos em pontos de diamante, e os valores calculados de RHP para cada amostra são fornecidos em pontos quadrados. Os pontos quadrados mostram a média posterior

, e as barras de erro são fornecidas por

.

[0076] A Figura 5 mostra as densidades de probabilidade da RHP calculadas a partir da inversão de física de rocha Bayesiana da presente revelação na Amostra 1 na Figura 3. No gráfico superior, a distribuição anterior é mostrada. No gráfico intermediário, a distribuição de probabilidade é mostrada. No gráfico inferior, a distribuição posterior é mostrada. Nos gráficos intermediário e inferior, as distribuições são calculadas apenas pela inversão de densidade (linha de ponto e traço), densidade e suscetibilidade (linha sólida) e densidade, suscetibilidade e velocidade sísmica (linha sólida) (para a Amostra 1, as distribuições para densidade e suscetibilidade e densidade, suscetibilidade e velocidade sísmica se sobrepõem substancialmente uma à outra, portanto, apenas duas linhas no total podem ser vistas).

[0077] A Figura 6 mostra densidades de probabilidade da RHP calculadas a partir da inversão de física de rocha Bayesiana da presente revelação na Amostra 7 na Figura 3. No gráfico superior, a distribuição anterior é mostrada. No gráfico intermediário, a distribuição de probabilidade é mostrada. No gráfico inferior, a distribuição posterior é mostrada. Nos gráficos intermediário e inferior, as distribuições são calculadas apenas por inversão de densidade (linha pontilhada), densidade e suscetibilidade (linha de ponto e traço) e densidade, suscetibilidade e velocidade sísmica (linha sólida).

[0078] Como é mostrado no método exemplificativo abaixo, a estimativa de fluxo de calor basal e de superfície é abordada, preferencialmente, com o uso da inversão de pelo menos dois parâmetros geofísicos. Como um fluxo de trabalho geral do presente método, primeiramente os parâmetros geofísicos são obtidos por inversão de domínio único ou inversão conjunta (por exemplo, de dados de gravidade e magnéticos, opcionalmente, dados sísmicos). Essa pode ser inversão em 2D ou 3D. Em segundo lugar, os parâmetros geofísicos (como a densidade, suscetibilidade magnética e opcionalmente a velocidade sísmica) são invertidos para se obter a produção de calor radiogênica (RHP) com o uso de relações de física de rocha de crosta. O fluxo de calor do dia atual é obtido combinando-se a RHP com a contribuição de manto para o fluxo de calor. Para computar a parte de manto do fluxo de calor, o software LitMod3D, desenvolvido por Afonso et al. (2008) e Fullea et al. (2009), pode ser usado. O fluxo de calor basal e de superfície estimado pode ser aplicado diretamente para computar a temperatura na aproximação de estado estável. Para a modelagem de histórico térmico, o fluxo de calor do dia atual pode ser usado como um ponto-alvo para restauração cinemática e modelagem de histórico de fluxo de calor. Há técnicas conhecidas na técnica para alcançar tal restauração cinemática (McKenzie 1978).

[0079] Dessa forma, na presente revelação, um fluxo de trabalho é apresentado, em que os recursos característicos de RHP são utilizados para se obter estimativas da RHP de crosta do dia atual a partir da inversão de dados geofísicos e parâmetros geofísicos. No exemplo abaixo, três tipos de dados geofísicos são considerados: dados magnéticos, dados de gravidade e dados sísmicos. Os mais importantes para estudos regionais são os dados de gravidade e magnéticos, que estão comumente disponíveis com cobertura em 3D ao longo de grandes áreas. Os dados magnetotelúricos (MT), a remanência magnética e a resistividade também podem ser incluídos. A partir dos dados geofísicos, a suscetibilidade magnética, a densidade e a velocidade de onda p sísmica são obtidas por inversão. Para o caso sísmico, o termo inversão deve ser entendido como tomografia ou inversão de forma de onda total. Para os dados de gravidade e magnéticos, a inversão é uma inversão de Gravmag, restringida quanto à geométrica.

[0080] No método exemplificativo abaixo, a produção de calor radiogênica (RHP), o fluxo de calor basal e fluxo de calor de superfície do dia atual são computados a partir de inversão geofísica.

[0081] A RHP se deve à ocorrência de isótopos de longa duração de Th, U e K em rochas de crosta. No presente método, supõe-se que a relação entre os dados geofísicos e a RHP possa ser modelada em termos da rede Bayesiana, ou gráfico acíclico direcionado (DAG), mostrado na Figura 1.

[0082] A distribuição conjunta de probabilidade para uma rede Bayesiana é definida pelas distribuições marginais dos nós parentais e as distribuições condicionais para os filhos. A distribuição conjunta para variáveis (xt, ...,xn) é, então, fornecida por

[0083] em que xf“ denotam nós parentais. Os nós de topo da rede não têm pais. Aplicando-se a regra de fatoração Bayesiana geral, a Equação 1, ao DAG na Figura 1, a probabilidade conjunta de RHP e parâmetros geofísicos podem ser escritos como

[0084] em que m = {z,p,vp}, % é a suscetibilidade magnética, p é a densidade de massa, vp é velocidade de onda P e A é RHP. A dimensão de RHP é μW/m3. A distribuição anterior p(A; A) depende do hiperparâmetro 2, a ser discutido posteriormente. A resistividade elétrica também poderia ter sido incluída em m. Com o uso da independência condicional de parâmetros mt, a distribuição conjunta na Equação 2 também pode ser escrita como

[0085] a partir das equações 2 e 3, a distribuição posterior para a RHP pode ser obtida,

[0086] e substituir os parâmetros reais por mh fornece a seguinte equação,

[0087] Quando a distribuição posterior de A é conhecida, a expectativa posterior e a variância posterior são fornecidas por

[0088] As equações 4 a 7 são as mais úteis para calcular a RHP provável para dados parâmetros geofísicos. Entretanto, como é claro a partir da equação 4 e 5, para essa finalidade, é necessário conhecer as funções de probabilidade p(mÉ|A) para cada um dentre os parâmetros geofísicos mf. Adicionalmente, é necessário conhecer a distribuição anterior p(A;K). Os métodos para calcular as mesmas são fornecidos abaixo.

[0089] A respeito da distribuição anterior p(A;À), no presente método, supõe-se que seja Gaussiana,

[0090] em que μA e al são a expectativa e a variância anteriores, respectivamente. A distribuição anterior incorpora o conhecimento prévio do usuário a respeito da RHP, por exemplo, que a RHP está geralmente em uma faixa relativamente estreita, 0 < A < 10μW/m3. O hiperparâmetro 2 reflete o conhecimento prévio do usuário sobre a configuração geológica ou petrológica, por exemplo, o usuário sabe que a RHP média é sempre superior na crosta continental do que na crosta oceânica, e é tipicamente μA ~ 2 μW/m3 para rochas félsicas e μA <iμW/m3 para rochas máficas. Se o conhecimento prévio do usuário for esparso, a variância anterior aA deve ser correspondentemente grande.

[0091] Dessa forma, a distribuição anterior pode ser preferencialmente uma distribuição estatística, preferencialmente uma distribuição Gaussiana. Preferencialmente, a média e a variância da distribuição anterior são selecionadas pelo usuário com base no conhecimento prévio do usuário da estrutura geofísica em questão (por exemplo, se a estrutura geofísica é crosta oceânica ou continental, e o conhecimento de variâncias típicas de RHP).

[0092] Para as funções de probabilidade p(mÉ|A), no lado direito das Equações 4 e 5, os mesmos são calculados com o uso de modelos de avanço FÉ(A). Os modelos de avanço são relações matemáticas que computam o parâmetro geofísico relevante mt para uma dada RHP A. A respeito do presente método, supõe-se que cada um dos modelos de avanço F^A) tenha respectivas distribuições de erro Gaussianas com média zero quando comparados com os respectivos parâmetros geofísicos medidos/observados, isto é,

[0093] em que

é a variância.

[0094] Como discutido em detalhes acima, os modelos de avanço particulares usados não são essenciais para a presente invenção e a pessoa versada teria conhecimento de modelos de avanço a serem usados. Por exemplo, quando o parâmetro geofísico é a velocidade de onda P sísmica, um modelo de avanço poderia ser um com dependência logarítmica da RHP, como revelado em Rybach, 198,

[0095] As funções de avanço correspondentes podem ser encontradas para os outros parâmetros geofísicos, em que cada função de avanço relaciona a RHP A aos respectivos parâmetros geofísicos. Por exemplo, para a densidade, a velocidade sísmica e/ou a condutividade, qualquer função de degradação, como o parâmetro geométrico

ou

pode ser usada. Para a suscetibilidade, qualquer função sigmoide pode ser usada.

[0096] Como pode ser observado a partir da equação 10, as funções de avanço podem ser controladas por fatores constantes (como a e b na equação 10). No presente método, esses fatores constantes podem ser determinados a partir de dados de calibração, que podem ser medidos em amostras de rocha, que podem ser tomadas da estrutura geofísica. Considerando-se um conjunto de N medições

de amostra de rocha, em que j denota o número de amostra do parâmetro geofísico mt e RHP A, e o modelo de avanço Fi(A), os estimadores-padrão para a expectativa e variância do erro Gaussiano na equação 9 podem ser encontrados respectivamente como,

[0097] Os parâmetros ideais (como vm, v0 e β na equação 10) de modo que

seja mínimo e μel ≈ 0. Os mesmos podem ser encontrados com o uso de qualquer técnica matemática conhecida para otimização, como a regressão. A Figura 2 mostra um exemplo do modelo de avanço logarítmico para a velocidade de onda P e RHP (a linha) após ter sido calibrado com o uso de dados de calibração (os pontos de dados).

[0098] Uma vez que os parâmetros ideais para os respectivos modelos de avanço tiverem sido encontrados por calibração, as funções de probabilidade máxima (isto é, a probabilidade máxima de um parâmetro geofísico considerando-se um valor de RHP, p(mÉ|A) nas equações 4 e 5) são fornecidas explicitamente por

[0099] Essas funções de probabilidade máxima, juntamente com a distribuição anterior discutida acima, são usadas nas equações 4 a 7 para calcular a distribuição posterior para a RHP considerando-se os parâmetros geofísicos medidos/obtidos, P(A\X.P.VP), a expectativa posterior e a variância posterior. É dessa forma que a RHP é calculada, isto é, essas quantidades fornecem os valores úteis de RHP, que podem ser usados para calcular o fluxo de calor basal, o fluxo de calor de superfície e a distribuição de temperatura.

[0100] Deve-se observar que, com uma formulação Bayesiana do problema de inversão, o presente método honra o fato de que os modelos de física de rocha de crosta propostos (os modelos de avanço) não descrevem perfeitamente as observações (dados de calibração). Essa imperfeição é considerada pela variância de erro vel nas distribuições de probabilidade fornecidas na Equação 13. Isso, por sua vez, fornece uma estimativa quantitativa da variância posterior

da RHP obtida pela inversão de física de rocha. Dessa forma, a Equação 3 é efetivamente uma distribuição não variada para A, com média posterior e variância posterior fornecidas pelas Equações 6 e 7.

[0101] Deve ser ainda observado que as etapas descritas acima podem ter meramente a RHP calculada, A, para um ponto específico na estrutura geofísica. Esse ponto é o local correspondente ao local do valor dos respectivos parâmetros geofísicos que são usados para calcular a RHP. Dessa forma, preferencialmente, todos os parâmetros geofísicos que são usados nas etapas acima são tomados a partir dos mesmos locais, ou pelo menos locais similares, na estrutura geofísica.

[0102] Para construir uma vista da RHP ao longo de uma região, ou a totalidade da estrutura geofísica, as etapas acima para calcular A devem ser executadas para diferentes locais na estrutura geofísica. Entretanto, a calibração dos modelos de avanço pode ser executada apenas uma vez, isto é, não precisa ser executada para cada local diferente. Em algumas circunstâncias, a calibração pode ser executada para cada local.

[0103] Dessa forma, a inversão de física de rocha discutida acima é, portanto, aplicada em relação aos pontos para obter a RHP espacialmente variável A(x,y,z).

[0104] Uma vez que A(x,y,z) tiver sido encontrado, o fluxo de calor basal pode ser encontrado. Como mencionado acima, o fluxo de calor basal (que pode ser o fluxo de calor no topo da crosta) consiste em duas partes principais: a contribuição da RHP na crosta; e a contribuição da convecção de manto. A parte de crosta pode ser aproximada por integração de A(x,y,z) ao longo da profundidade z da crosta (por exemplo, da Crosta Superior zT para a Crosta de Base zB). O fluxo de calor basal pode ser encontrado adicionando-se as contribuições da crosta (RHP) e (de convecção) de manto para obter o fluxo de calor basal. O fluxo de calor basal, portanto, é fornecido por

[0105] em que qM é a contribuição do manto. A contribuição do manto pode ser encontrada com o uso de técnicas conhecidas, como através do uso do software LitMod3D.

[0106] Adicionalmente, uma vez que o fluxo de calor basal tiver sido encontrado, uma aproximação para o fluxo de calor de superfície q0 pode ser obtida adicionando- se a contribuição ao fluxo de calor de superfície a partir dos sedimentos ao fluxo de calor basal. Por exemplo, o fluxo de calor de superfície pode ser encontrado adicionando-se a produção média de calor de sedimento ao fluxo de calor basal,

[0107] em que zT-zs é a espessura do pacote sedimentar, e AS~1 μW/m2. zT pode ser entre 0 e cerca de 20 km de profundidade a partir da superfície, dependendo do local. zs é a profundidade da parte superior da camada de sedimento, que pode ser zero na terra ou pode ser a profundidade do leito marinho no mar. zB pode ser a profundidade até a Moho ou até a camada inferior de topo (que pode ser cerca de 2/3 entre a crosta de topo e a Moho).

[0108] Ainda adicionalmente, a partir do fluxo de calor de superfície, a temperatura do dia atual e a paleotemperatura máxima da estrutura geofísica (por exemplo, da crosta/litosfera e opcionalmente da camada de sedimento) podem ser encontradas com o uso da aproximação de estado estável.

[0109] Dessa forma, as etapas acima estabeleceram um fluxo de trabalho exemplificativo para calcular a RHP, o fluxo de calor basal, o fluxo de calor de superfície e a temperatura de uma estrutura geofísica de acordo com a presente invenção.

[0110] A seguir está um exemplo numérico em que o método discutido acima foi implementado em dados medidos. Esse exemplo mostra a eficácia do presente método e, em particular, como o uso de múltiplos parâmetros geofísicos aprimora o cálculo de inversão para encontrar a RHP.

[0111] A respeito da Figura 3, a mesma mostra os valores medidos da RHP (A) e inúmeros parâmetros geofísicos (densidade, suscetibilidade magnética e velocidade sísmica). (Incidentalmente, tais valores medidos da amostra também poderiam ser usados para calibrar os modelos de avanço como mencionado acima). 11 amostras dos parâmetros geofísicos são mostradas.

[0112] O objetivo do teste numérico é mostrar que, com o uso do presente método de inversão, a RHP pode ser precisamente calculada a partir dos parâmetros geofísicos.

[0113] A Figura 4 mostra os resultados de três ciclos de teste diferentes do presente método de estimativa. No primeiro ciclo de teste (o gráfico superior), apenas um parâmetro geofísico é usado (apenas a densidade). No segundo ciclo de teste (o gráfico intermediário), dois parâmetros geofísicos são usados em uma configuração Bayesiana (apenas a densidade e a suscetibilidade magnética). No terceiro ciclo de teste (o gráfico inferior), três parâmetros geofísicos são usados em uma configuração Bayesiana (apenas a densidade, a suscetibilidade magnética e a velocidade sísmica). Os pontos quadrados mostram a média posterior

, e as barras de erro são fornecidas por

[0114] As pode ser visto, com o uso de apenas um parâmetro geofísico na inversão, a tendência geral consiste em amostras discriminatórias corretas com RHP superior e inferior, e a RHP medida está dentro das barras de erro da inversão. Entretanto, as barras de erro são consideravelmente grandes e alguns dos valores médios são bastante distantes dos valores reais das amostras de RHP (os pontos de diamante). Quantitativamente, o resultado da inversão é distante dos valores medidos para as amostras com a RHP grande. Dessa forma, parece que a inversão de densidade sozinha pode detectar a RHP muito baixa (devido à alta densidade), mas não pode capturar bem o valor quantitativo de amostras com alta RHP.

[0115] Entretanto, como pode ser visto a partir dos dois gráficos inferiores, no todo, a precisão da média e o tamanho da variância da RHP podem ser drasticamente aprimorados com o uso de dois ou preferencialmente três parâmetros geofísicos. O aprimoramento ocorre devido à melhor restrição da distribuição de RHP com o uso de múltiplos parâmetros geofísicos.

[0116] Esse aprimoramento é adicionalmente ilustrado nas Figuras 5 e 6. As Figuras 5 e 6 mostra as distribuições anterior (gráfico superior), de probabilidade (gráfico intermediário) e posterior (gráfico inferior) da RHP calculadas pelo presente método de inversão com o uso de dados da Amostra 1 (Figura 5) e da Amostra 7 (Figura 6) tomados da Figura 3. As duas amostras são representativas dos dois casos principais que o presente documento busca discernir: a RHP relativamente alta (Amostra 1, Figura 5) e a RHP baixa (Amostra 7, Figura 6).

[0117] Como pode ser visto a partir do gráfico superior de ambas as Figuras 5 e 6, a distribuição anterior é ampla (não informativa) e não direciona significativamente a inversão.

[0118] Como pode ser visto a partir do gráfico intermediário da Figura 5, a distribuição de probabilidade para a RHP é inicialmente muito ampla (linha de ponto e traço) quando apenas um parâmetro geofísico (densidade) é usado. Entretanto, quando dois ou três parâmetros geofísicos (densidade e suscetibilidade magnética, e a densidade, a suscetibilidade magnética e a velocidade sísmica) são usados na inversão, a variância diminui e a média é centralizada ao redor do valor medido da RHP (que, para a amostra 1, foi A = 2.80μmW/m3). A respeito do gráfico intermediário da Figura 5, ambas essas distribuições são mostradas na linha sólida visto que as mesmas se sobrepõem de modo próximo uma à outra.

[0119] De modo similar, como pode ser visto a partir do gráfico intermediário da Figura 6, a distribuição de probabilidade para a RHP é inicialmente muito ampla (linha pontilhada) quando apenas um parâmetro geofísico (densidade) é usado. Entretanto, quando dois parâmetros geofísicos (densidade e suscetibilidade magnética) são usados na inversão, a variância diminui e a média se centraliza ao redor do valor medido da RHP (que, para a amostra 7, foi A = 0.37μmW/m3). Isso é mostrado na linha de ponto e traço. Adicionalmente, quando três parâmetros geofísicos (densidade, suscetibilidade magnética e velocidade sísmica) são usados na inversão, a variância diminui adicionalmente e a média se centraliza adicionalmente ao redor do valor medido da RHP (que, nesse caso, foi A = 0.37μmW/m3Y Isso é mostrado na linha sólida.

[0120] De modo similar à distribuição de probabilidade, como pode ser visto a partir do gráfico inferior da Figura 5, a distribuição posterior para RHP é inicialmente ampla (linha de ponto e traço) quando apenas um parâmetro geofísico (densidade) é usado. Entretanto, quando dois ou três parâmetros geofísicos (densidade e suscetibilidade magnética, e a densidade, a suscetibilidade magnética e a velocidade sísmica) são usados na inversão, a variância diminui e a média é centralizada ao redor do valor medido da RHP (que, para a amostra 1, foi A = 2.80μmW/m3). A respeito do gráfico intermediário da Figura 5, ambas essas distribuições são mostradas na linha sólida visto que as mesmas se sobrepõem de modo próximo uma à outra.

[0121] De modo similar, como pode ser visto a partir do gráfico intermediário da Figura 6, a distribuição posterior para a RHP é inicialmente ampla (linha pontilhada) quando apenas um parâmetro geofísico (densidade) é usado. Entretanto, quando dois parâmetros geofísicos (densidade e suscetibilidade magnética) são usados na inversão, a variância diminui e a média se centraliza ao redor do valor medido da RHP (que, para a amostra 7, foi A = 0.37μmW/m3). Isso é mostrado na linha de ponto e traço. Adicionalmente, quando três parâmetros geofísicos (densidade, suscetibilidade magnética e velocidade sísmica) são usados na inversão, a variância diminui adicionalmente e a média se centraliza adicionalmente ao redor do valor medido da RHP (que, nesse caso, foi A = 0.37μmW/m3Y Isso é mostrado na linha sólida.

[0122] Dessa forma, as Figuras 3 a 6 demonstram que o presente método de inversão para calcular a RHP a partir de parâmetros geofísicos funciona de modo eficaz para apenas um parâmetro geofísico. Entretanto, as mesmas também demonstram claramente a importância de usar múltiplos parâmetros geofísicos na inversão ao restringir as distribuições de probabilidade para a RHP em direção aos valores corretos.

[0123] Deve-se observar que, no presente relatório descritivo, onde as relações matemáticas, as etapas e as técnicas são estabelecidas, as mesmas devem ser consideradas de modo a cobrir qualquer alteração trivial nas relações, etapas e técnicas. A pessoa versada sabe que qualquer alteração mínima/trivial/formal (isto é, uma que não altere o processo matemático geral usado na presente invenção, como simplesmente redispor as equações, combinar equações ou reordenar trivialmente as etapas) utiliza as mesmas relações, etapas e técnicas estabelecidas no presente relatório descritivo.

Referências

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[0125] Afonso, J., Fullea, J., Griffin, W., Yang, Y., Jones, A., Connolly, J. e O’Reilly, S., 2013a, 3-D multiobservable probabilistic inversion for the compositional and thermal structure of the lithosphere and upper mantle. I: a priori petrological information and geophysical observables, Journal of Geophysical Research: Solid Earth, Volume 118, 2.586 a 2.617.

[0126] Afonso, J., Fullea, J., Yang, Y., Jones, A. e Connolly, 2013b, 3-D multiobservable probabilistic inversion for the compositional and thermal structure of the lithosphere and upper mantle. II: General methodology and resolution analysis, Journal of Geophysical Research: Solid Earth, volume 118, 1.650 a 1.676.

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[0128] Fullea, J., J. Afonso, J. Connolly, H. Fernandez, D. Garcia-Castellanos, and H. Zeyen, 2009, Lit- Mod3D: An interactive 3-D software to model the thermal, compositional, density, seismological, and rheological structure of the lithosphere and sublithospheric upper mantle: G3, 10.

[0129] McKenzie, D.P., 1978, Some remarks on the development of sedimentary basins: Earth and Planetary Science Letters, 40, 25 a 32.

[0130] Rybach, L., 1978, The relationship between seismic velocity and radioactive heat production in crustal rocks: An exponential law: Pure Appl. Geophys, 117, 75 a 82.

Claims

1. Método compreendendo calcular a produção de calor radiogênica de uma estrutura geofísica, em que é fornecido pelo menos dois parâmetros geofísicos da estrutura geofísica, e há dependência estatística entre os pelo menos dois parâmetros geofísicos e a produção de calor radiogênica, em que o método compreende: inverter os pelo menos dois parâmetros geofísicos para estimar a produção de calor radiogênica da estrutura geofísica, em que a produção de calor radiogênica do parâmetro geológico é uma de pelo menos uma causa dos pelo menos dois parâmetros geofísicos; e em que inverter os pelo menos dois parâmetros geofísicos compreende selecionar um modelo de avanço que define uma relação entre os pelo menos dois parâmetros geofísicos e a produção de calor radiogênica da estrutura geofísica, e usando um modelo em que há independência estatística entre os pelo menos dois parâmetros geofísicos e dependência estatística entre cada parâmetro geofísico respectivo e a produção de calor radiogênica da estrutura geofísica; caracterizado pelo fato de que os pelo menos dois parâmetros geofísicos compreendem pelo menos um parâmetro geofísico eletromagnético e pelo menos um parâmetro geofísico mecânico; e o método compreende ainda usar a produção de calor radiogênico estimada para prospectar hidrocarbonetos.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que são fornecidos dados de calibração que compreendem pelo menos uma medição do pelo menos um parâmetro geofísico e da produção de calor radiogênica da estrutura geofísica a partir de uma amostra da estrutura geofísica, e em que o método compreende otimizar o modelo de avanço com base nos dados de calibração.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a etapa de inversão compreende o uso de um modelo de avanço para cada parâmetro geofísico respectivo, em que os modelos de avanço, cada, definem uma relação entre o parâmetro geofísico respectivo e a produção de calor radiogênica da estrutura geofísica.

4. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a única variável em cada um dos respectivos modelos de avanço é a produção de calor radiogênica da estrutura geofísica.

5. Método, de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizado pelo fato de que são fornecidos dados de calibração que compreendem pelo menos uma medição de cada um dos pelo menos dois parâmetros geofísicos e a produção de calor radiogênica da estrutura geofísica das uma ou mais amostras da estrutura geofísica, e em que o método compreende otimizar os respectivos modelos de avanço com base nos dados de calibração.

6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que é fornecido pelo menos um tipo de dados geofísicos da estrutura geofísica, em que o método compreende inverter o pelo menos um tipo de dados geofísicos para calcular o pelo menos um parâmetro geofísico.

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que compreende obter os dados geofísicos.

8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um parâmetro geofísico é densidade, velocidade sísmica, suscetibilidade magnética, condutividade elétrica, resistividade elétrica ou remanência magnética.

9. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores caracterizado pelo fato de que compreende ainda calcular uma função espacialmente dependente de produção de calor radiogênica, o método compreendendo calcular a produção de calor radiogênica da estrutura geofísica usando o método conforme definido em qualquer uma das reivindicações anteriores, em relação aos pontos para uma pluralidade de pontos sobre a estrutura geofísica para calcular a produção de calor radiogênica em cada um dentre a pluralidade de pontos, e construir a função espacialmente dependente da produção de calor radiogênica.

10. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriorescaracterizado pelo fato de que compreende ainda calcular o fluxo de calor basal em uma estrutura geofísica em que é fornecida uma contribuição de fluxo de calor a partir do manto, o método compreende: calcular a produção de calor radiogênica da estrutura geofísica com o uso do método, conforme definido em qualquer uma das reivindicações anteriores, ao longo de um espaço da estrutura geofísica; somar a produção de calor radiogênica de pelo menos uma parte do espaço da estrutura geofísica; e adicionar a soma da produção de calor radiogênica à contribuição de fluxo de calor a partir do manto para calcular o fluxo de calor basal.

11. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores caracterizado pelo fato de que compreende ainda calcular o fluxo de calor de superfície na superfície da Terra em que é fornecida uma contribuição de sedimento ao fluxo de calor de superfície, em que o método compreende: calcular o fluxo de calor basal com o uso do método, conforme definido na reivindicação 10, em que a estrutura geofísica é a crosta ou a litosfera e o fluxo de calor basal é calculado no topo da crosta ou da litosfera; e adicionar a contribuição de sedimento ao fluxo de calor basal para calcular o fluxo de calor de superfície na superfície da Terra.

12. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores caracterizado pelo fato de que compreende ainda calcular a temperatura da estrutura geofísica usando o fluxo de calor de superfície calculado com o uso do método, conforme definido na reivindicação 11.

13. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores caracterizado pelo fato de que compreende ainda produzir um modelo de calor e/ou temperatura de uma estrutura geofísicausando o método, conforme definido em qualquer uma das reivindicações anteriores.

14. Meio legível por computador caracterizado pelo fato de que compreende instruções para realizar o método, conforme definido em qualquer uma das reivindicações anteriores.