The marine controlled-source electromagnetic method, used for more than 20 years in the
petroleum industry, both in reducing exploratory risk and, more recently, in monitoring
reservoirs, is known for its ability to identify resistive rocks present in the subsurface.
However, because it depends on the diffusion of electromagnetic fields in conductive media,
it is a method with relatively low resolution. This characteristic is the subject of intense
research, to seek strategies that can improve the quality of resistivity models obtained
through inversions of data acquired within the scope of its use. In this context, we propose
a methodology for performing image-guided inversion, based on the use of diffusion tensors
extracted from models that contain structural information representative of the region
under investigation. Furthermore, we establish the basis for calculating the gradient, in
relation to the conductivity of the medium, of the objective function based on the misfit
between observed and modeled data, necessary to carry out any inversion. The results
achieved were quite positive, even in the inversions without a priori information. With
guided inversion, in turn, we obtained even higher quality models, consistent with the
images used during the experiments carried out.

The paper presents an analysis of the methodology developed to mitigate the variation
in data caused by the temperature variation of magnetic stations, applied to the station
in Macapá, Brazil. The activities of this station began in 2019 and ended in 2021, being
a cooperation between the Federal University of Pará (UFPA), the National Observatory
(ON) and GFZ Potsdam (German Center for Research in Geosciences, Germany). During
its operation, challenges arose due to the variometer’s exposure to temperature variations,
impacting the magnetic field measurements. In order to eliminate the influence of
temperature variation, three stages of corrections were made, which can be understood
as filtering. We then explored the relationship between the magnetic field modulus and
the same data after the three correction steps, using a transfer function. Data from 186
days between November 2019 and December 2020 was analyzed and the Fourier transform
was applied to transfer the data to the frequency domain. The transfer functions
were calculated for each day and analyzed in terms of energy by means of histograms
and for variable periods from 1 to 15 days. The results revealed the absence of a linear
relationship between the signals, making it impossible to create an intrinsic, unique and
predictable transfer function that relates them. We therefore conclude that it is not feasible
to create a deterministic relationship that corrects the data without temperature
information and local field variation, although our work opens up opportunities for further
investigation using time series. In addition, there is a need to develop correction methods
for magnetic acquisitions, especially in equatorial regions, where equipment is impacted
by environmental conditions with severe daily variations.

In this work, we propose a direct methodology for estimating the parameter of elastic thickness and crustal depth based on the correlation of observed and modeled gravimetric data. We address two research sections related to geophysics and geology, using gravimetric data to investigate the influence of crustal depth on tectonic structures and deformations in the Barreirinhas sedimentary basin region in Northeast Brazil. In the first part, we used four global models of crustal depth for the direct modeling of gravimetric data. Through juxtaposed prisms, the regional-residual separation allowed us to analyze different tectonic structures based on the residual Bouguer disturbance. It was observed that the most pronounced sections in the residual maps were influenced by the Moho, especially in areas with geological faults and transition environments between continent and ocean. It became evident that the use and combination of different crustal models are necessary for a more efficient interpretation. Subsequently, we presented the approach to calculate the elastic thickness and crustal deformation depth, correlating the predicted and observed isostatic disturbances. The algorithm involved direct calculations of crustal deformation from arbitrary topography and the estimation of important parameters through direct statistical calculation. The research was applied in the Barreirinhas Basin region, known for the presence of geological faults and tectonic structures, making geophysical interpretation challenging. The obtained results were consistent with previous studies and implemented methodologies, contributing to the advancement of geological and geophysical knowledge of the region.

Neste trabalho é feito um programa de modelagem 3D de dipolos magnéticos simulando um levantamento eletromagnético com o equipamento EM-34. O EM-34 consiste de duas bobinas que são deslocadas ao longo do perfil, mantendo um distanciamento constante entre elas para uma dada frequência. A modelagem 3D é formulada em termos da separação entre campos primário e secundário, tratando a fonte como um dipolo magnético. Foi utilizado o método numérico de elementos finitos de arestas, que consiste em dividir o domínio da solução em um número finito de subdomínios, chamados de elementos, sendo o conjunto deles denominado de malha. A partir das informações obtidas de cada elemento é construída uma solução aproximada da equação diferencial que descreve o campo magnético. A modalidade do método de elementos finitos utilizado neste trabalho é a de arestas, na qual a variável do problema é a componente do campo buscado no centro e na direção de cada aresta da malha. A fonte dipolar que entra na equação diferencial é calculada no meio 1D subjacente. Nesse trabalho é apresentado um teste de validação do programa 3D e são feitos testes em com um modelo de um corpo alvo presente em um meio estratificado em diferentes posições em relação à linha do levantamento, onde o resultado do campo obtido pela modelagem 3D será utilizado para calcular a condutividade aparente do meio.

Nesta dissertação, mostra-se que a diferenciação automática pode ser um método alternativo para validar a derivação do gradiente da função objetivo na inversão da forma de onda completa. A derivação do gradiente da função objetivo da inversão da forma de onda usa, tradicionalmente, o método dos estados adjunto. Essa abordagem precisa ser deduzida, implementada e validada sob supervisão humana para cada problema especı́fico. Isso pode ser dispendioso quando o problema direto envolve alta complexidade computacional e é uma fonte de erro comum na implementação da inversão do campo de onda. Desta forma, a diferenciação automática pode ser uma técnica atraente implementação da inversão, ou pelo menos para validação do cálculo do gradiente pelo método de estados adjuntos. Neste trabalho, deriva-se o gradiente da função objetivo de quadrados mı́nimos para inversão do registro do campo de onda acústico escalar utilizando os métodos dos estados adjuntos e diferenciação automática. Essas abordagens são validadas em modelos sintéticos e os resultados mostram que a diferenciação automática produz gradiente semelhante ao gradiente obtido pelo método dos estados adjunto, porém mostrando diferenças no custo computacional e na demanda de armazenamento. Além disso, destaca-se que as camadas de absorção precisam ser considerada durante o cálculo do gradiente usando a diferenciação automática. A execução serial da implementação do gradiente por diferenciação automática apresentou um custo computacional, aproximadamente, duas vezes e meia maior em relação ao custo requerido pelo método dos estados adjunto. O requerimento de memória para calcular o gradiente da função objetivo por diferenciação automática exigiu duas ordens de magnitude a mais do que a exigida pelo método dos estados adjunto.

Medições de tempo de trânsito da onda de cisalhamento ou vagarosidade fornecem informações valiosas sobre reservas de hidrocarbonetos e são essenciais para melhorar a compreensão petrofísica de formações geológicas subterrâneas. Exceto para testes de laboratório, a disponibilidade de dados de ondas S de pers de poços e em escalas sísmicas é relativamente limitada. Portanto, novos métodos para obter indiretamente esse valor são cruciais. Uma solução para esse desao envolve o uso de aprendizado de máquina e "Deep learning", bem como modelos empíricos e inovação. Além disso, agrupar conjuntos de dados de pers de poço em grupos semelhantes, como aqueles com a mesma litologia, facilita a visualização de correlações que podem não ser imediatamente evidentes sem esse agrupamento; um método para fazer isso é por meio da clusterização, uma técnica de aprendizado de máquina não supervisionada. Combinando-o com métodos de regressão supervisionados, desenvolveu-se um algoritmo com um método semi-supervisionado que junta a clusterização com diferentes tipos de regressores para prever os valores de (DT S) em função de outros pers tais como: profundidade, sônico, porosidade neutrônica (φ) e densidade aparente (ρ), demonstrando que a aplicação de métodos de regressão a um conjunto agrupado de dados resulta em uma melhoria em relação aos que não são. A base de dados foi fornecida pelo campo Viking-Grab na Noruega e pelo campo Cambo no Reino Unido. Para validar os resultados, os valores previstos são comparados com os obtidos pela metodologia de regressão tradicional. Foram utilizados dois métodos de regressão linear (Least Squares (LSR) e Support Vector Regression (SRV) (com kernel linear) e dois não lineares (Support Vector Regression (SVR) com kernel "Radial basis function"(RBF) e Multi Perceptron-Layer ( MLP)). A aplicação da metodologia proposta mostrou melhoria consistente nos resultados, onde as medições realizadas pelo novo método proposto mostraram melhorias  ignicativas para a previsão de registros de ondas S, não apenas em poços da mesma região de treinamento, mas também em poços fora da área de estudo.

Este trabalho teve como objetivo a geração de modelos de velocidades de ondas P em profundidade para a aplicação dos mesmos em métodos de inversão mais sofisticados como a Inversão da Onda Completa (FWI), e na aplicação de técnicas de migração sísmica pré-empilhamento. A construção desses modelos de velocidade ocorre por um esquema que visa a diminuição do tempo computacional do processo de inversão, usando a aproximação de tempo de trânsito por Superfície de Difração Comum com Afastamento Finito (SDC-AF) que é função de 4 atributos cinemáticos do campo de onda ao invés da aproximação por Superfície de Reflexão Comum com Afastamento Finito (SRC-AF), que depende de cinco parâmetros, esses parâmetros são determinados do dado pré-empilhado. Buscou-se analisar o semblance e outras medidas de coerências, a fim de testar a influência das mesmas nas buscas dos parâmetros ótimos para a construção de um modelo de velocidade coerente com o dado. A fim de alcançar os objetivos propostos foram realizados três testes em modelos sintéticos com nível de complexidade crescente, desde o modelo mais simples, até o modelo com falhas, mergulhos conflitantes e cunha, simulando armadilhas estruturais e estratigráficas. Foram testados dois algorítimos diferentes e outras medidas de coerência além do semblance de segunda ordem convencional no processo de inversão proposto nesta tese. Pôde-se verificar o método de inversão pela aproximação de tempo de trânsito SDC-AF usando a medida de coerência semblance de quarta ordem modificada obteve uma melhor estimativa das velocidades em algumas situações específicas no processo de inversão em relação as outras medidas de coerência testadas. Mesmo para modelos de maior complexidade o método proposto possibilitou o imageamento satisfatório das estruturas. Isso mostra que o método é robusto e pode ser utilizado para uma variedade de modelos geológicos.

The spectral elements’ method (SEM) allows the numerical computation of wave
propagation in very complex models. It can accurately represent boundary conditions,
ocean floor relief, and topography. This dissertation investigates some aspects of modeling
acoustic wave propagation with SEM in the context of seismic exploration. Through
numerical experiments, we evaluate the accuracy of SEM to simulate wave propagation for
seismic application and its computation costs with the objective to assess the adequacy of
SEM for seismic modeling, imaging, and inversion. The computational complexity of SEM
scales very unfavorably compared to the traditional finite-differences methods. However,
for the generation of accurate synthetic data sets in very complex models, and for the
representation of ocean floor relief in nodes or OBC acquisitions in low-frequency band
FWI, it can be a very competitive method.

O presente trabalho constou da inversão de velocidades de dados sísmicos sintéticos que simulam um modelo de duas camadas planas e paralelas no qual uma camada de folhelho selante está acamada sobre outra que abriga uma matriz mineral de arenito oceânico de quartzo que contém propriedades semelhantes a um reservatório de óleo e água. Em um primeiro momento, calculou-se a densidade do reservatório e as velocidades das ondas P e S em função da porosidade da matriz mineral e da saturação devida a presença dos fluidos. Em um segundo momento calculou-se o tempo de trânsito e os coeficientes de reflexão e transmissão da onda P em caso de incidência oblíqua. Os resultados obtidos desta maneira compoem o chamado problema direto e são denominados dados observados, que foram comparados com os dados obtidos pela inversão para analizar a eficiência do método. O início da inversão constou da inversão do tempo de trânsito e coeficiente de reflexão da onda P com objetivo de obter os dados calculados e através do cálculo da diferença entre o dado calculado e o dado observado obteve-se o valor do erro. Neste sentido, foram realizados testes quanto à composição da função objetivo envolvendo o tempo de reflexão e coeficiente de transmissão, envolvendo diferentes valores de ângulos dos coeficientes de reflexão na inversão. Além disso, foram desenvolvidas análises referentes à performance do algoritmo de inversão, elaborado a partir de uma implementação do Algoritmo Genético, e foi avaliado como erros na estimativa de alguns dos parâmetros da camada selante assumidos como conhecidos influencia no desempenho da inversão. O objetivo central deste trabalho é realizar aplicação prática do método sísmico à exploração de hidrocarbonetos, utilizando metodologia de inversão por algorítmos genéticos, para que esta recente metodologia possa fornecer informações mais precisas para interpretação geológica e possam promover melhores condições quanto a indicação de uma possível perfuração com sucesso.

The goal of this study is to show how machine learning and deep learning approaches (using convolutional neural networks) compare to multiple least squares regression for density log estimation utilizing the Gamma Ray, Neutronic Porosity, and P-wave velocity logs as inputs. The feasibility of each method in regard to density projections was demonstrated using data from the Norne and Teapot Dome fields. According to the findings, machine learning and deep learning have a significant advantage over more traditional techniques. The CNN-1D results were superior for all blind wells by at least 10% in terms of the least square method.

We present an iterative method to delineate the surface of basement relief from gravimetric profiles. We propose to produce stable solutions from a technique that applies the extension of Bott’s method and the first-order Tikhonov regularization functional. The interpretive model is composed of a set of juxtaposed two-dimensional vertical prisms, whose parameters to be estimated are the thickness of the prisms. Each linear system of the iterative process produces a tridiagonal coefficients matrix, considering that, we produce the system solution through the tridiagonal matrix algorithm. The free variables of proposed method are responsible for optimizing the convergence of the present iterative process and producing stable estimates. Therefore, we present a procedure to choose these free variables. We applied the proposed method to synthetic gravimetric data contaminated with zero mean Gaussian pseudorandom noise and 0.1 mGal standard deviation from simulated two-dimensional sedimentary basin environments that produce solutions similar to the solutions stabilized by the extension of Bott’s method. The method was also applied to three real datasets from the regions of Western Turkey and Southeast of Brazil, producing gravimetric interpretations of the basement relief surface consistent with the geological information, whose maximum are 1.52 km to the graben Gediz (Western Turkey); 2.11 km for the Büyük Menderes graben (Western Turkey) and 911 m for the Taubaté Basin (Southeast Brazil).

The conventional modeling of the solutions to Maxwell’s equations is computationally expensive because it is independently calculated for each frequency and due to rounding errors caused by greatness and sparseness of the matrices evolved in the process. Using the Spectral Lanczos Decomposition Method, it is unnecessary to perform this modeling for each frequency and the rounding errors can be reduced since the matrices evolved in the process can be much smaller than the original matrices of the problem. Hence, the SLDM may be an alternative approach for modeling fields in diffusion regime, which is the case of the Magnetotelluric (MT) Methods. In this work, a convergence criterion for the SLDM was numerically analyzed and, based on the obtained results, a great number for the method convergence was determined. In order to select this number, the SLDM was used to model the MT response to a 2D-model containing a conductive prism. The obtained results are presented in terms of the magnetic field and are numerically compared to approximations of the conventional modeling. The root-mean-square error was used in this comparison.

Well-tie. Wavelet Estimate. Density profile correction. Artificial Neural Network.

Bulk density is an important petrophysical parameter in hydrocarbon exploration, in
the geology, and several other fields within geophysics. This attribute is helpful in compositional,
lithological, and stratigraphic studies. Beyond that, the density information is
used in the AVO analysis, in the well-seismic-tie procedure, and in other applications. It
is a valuable and versatile tool, which can be measured and determined in different ways,
depending on the scale of analysis. Due to the absence of the density measurement on the
seismic scale, it is necessary to find a mathematical model that allows it to be seen from
other seismic parameters (for example, speeds P and S). Generally, in the well-log scale,
the availability of various petrophysical parameters (density, gamma ray, porosity, density,
seismic velocities, etc.) is more remarkable. In this manner, it is typical to develop an
empirical mathematical model for density or other petrophysical models. Thus, it is on
this scale that most empirical mathematical models are tested and proven. This work uses
methods of solving linear systems (least squares) and non-linear (Levenberg-Marquardt
method) models to determine the bulk density from other petrophysical well-logs. In a
complementary manner, comparisons and validity analyzes of the empirical density models
were also carried out from the mathematical, geophysical, geological, geochronological,
and tectonic points of view. Also, for the first time, we performed the validity of these
mathematical models on data from oilfield wells in various regions of the planet, differently
from the area in which the models were generated. The implementation of the results of
this study allows the correction of problematic records, cleaning and adjusting them based
on sound interference and erroneous data measured in the well, reproduction of density
records with acceptable error margin to guarantee the quality and validity of the studies
done directly in the well from the evaluation of the information obtained in them. The
study results show that it is impossible to determine a stable value for the parameters
(either in the linear or non-linear model) that can be applied to wells anywhere on the
planet. The value of the parameters is affected by different factors that change according
to the rock’s content and the conditions that affect the study area. However, it is possible
to determine values for a specific study zone with a margin of error of < 1% (mean square
error).

The physical mesoscale processes of the Amazon Continental Shelf (ACS) and Western Equatorial Atlantic Ocean were analyzed with a focus on the influence of the Intertropical Convergence Zone (ITCZ) variability. Previous studies were based on the formation, velocity magnitude, and volume transport of the North Brazil Current (NBC), retroflection, and rings. However, under geostrophic conditions with reduced Coriolis force, ITCZ plays an important role in the surface current regime and in the NBC spatial variability and of phenomena such as retroflection and rings. The thesis aims to identify how the seasonality of the ITCZ can alter the residual field on the surface and, consequently, produce spatial variations in the physical mesoscale processes in the ACS and the Western Equatorial Atlantic Ocean. The study is part of the Costa Norte Project (Development of a methodology for understanding coastal processes and defining the vulnerability of mangroves in the Pará-Maranhão and Amazon mouth basins). This study presents a new sampling methodology for ACS, with monthly releases over a year, unlike other methodologies with occasional and non-periodicals releases. Lagrangian data acquisition occurred through the launch of three types of surface drifters. To determine the amount of energy transferred from the ITCZ variability to the ocean, the rotary cross spectra between the drifter speed and the wind speed from reanalysis were calculated. Furthermore, the coherence spectra, admittance (or leeway), and phase angle of the rotary cross spectra were also estimated. According to the results, all drifters had higher spectral energy in the hourly component. That is due to the anticyclonic (for the northern hemisphere) nature of physical processes in the study area. Low frequencies present greater spectral energy, however, in shallow regions of the ACS, there is an increase in energy in the fixed period of the diurnal tide (~ 24h) at high frequencies. Variations with a period longer than two days (0.02 cph) forced by the wind regime can alter the residual field of surface currents and produce transports that differ from the temporal and spatial averages. The complex correlation between the velocity time series of the three drifts and the wind velocity indicates that approximately 40% of the wind energy is dissipated in the first 20 m of the water column in the ocean. The water column first meter in the Western Equatorial Atlantic Ocean receives approximately 7% of the energy transferred from the atmosphere through the ITCZ regime. 

Seismic redatuming is a technique that aims at simulating seismic data as if acquired at a different depth level (the datum) than the actual acquisition surface. Its purpose is to reduce difficulties in seismic processing that arise because of irregular source-receiver sampling, surface topography, or near-surface velocity perturbations. Traditional redatuming methods are based on the reciprocity theorems, which theoretically require a closed surface surrounding the redatumed sources and receivers. In contrast, Marchenko redatuming, based on the iterative solution of the Marchenko equations, only needs the reflection data from a one-sided acquisition geometry and a smooth background velocity model. In this Master’s theses, we independently implement and test Marchenko redatuming in two dimensions. We discuss the implementational details of the method and show its advantages and disadvantages by means of a simple synthetic example. We analyze the action of Marchenko redatuming on individual events to demonstrate how the mathematical formulation relates to the actual numerical construction of the focusing functions and redatumed Green’s functions. Our analysis allows us to propose an automatic amplitude correction by means of a scale factor that helps to produce reliable amplitudes of the redatumed Green’s functions, in this way avoiding the need for normalization conventionally done in the literature. Our numerical experiments demonstrate that the new scaling recovers amplitudes with a very small relative error.

The present work presents results of the Ground Penetration Radar (GPR) method - used to assess and more clearly identify potential structures buried in the city of Porto Velho - RO, in the yard of the Madeira-Mamoré Railway ( EFMM), in order to avoid damage to the archaeological heritage and possible integration of some structures in the EFMM Patio revitalization plan. In this study, 3 types of anomalies were found and classied : anomalies associated with railway tracks, which show strong hyperbolic reection; anomalies associated with structures, characterized by the presence of well-dened linear reectors and with high amplitude of reection; and dot anomalies. Of the total anomalies identied, 31 were investigated through controlled excavations to prove the type of associated structure; in this work only 12 anomalies were addressed, which were classied according to the importance of the result that the excavation obtained.

In a hypertidal estuary there is an amplification of physical processes, such as stratification,
circulation, transport and mixing, and the degree of intensity and / or their reversal will vary
according to the characteristics of the environment (water discharge, geomorphology and
topography). In the Amazon coastal region, the description of a hypertidal system and its
correlation with hydro-sedimentary processes has not yet been addressed. Therefore, this
work aims to assess whether there is influence of the hyper tide on the physical processes that
condition the estuarine circulation, mixing and mass transport at different time scales. For this
purpose, the Turiaçu River Estuary (TRE) was divided into low estuary, medium estuary and
high estuary and hydrological samples (tide, current, salinity and suspended material) were
carried out in the ERT in quarterly periods from 2017 to 2018 (dry periods), wet and
transitional), over a tidal cycle (13 h), during periods of neap and spring. The data were
treated following computational routines and spatial and temporal statistical analyzes. As a
result, there was the action of the hypertide (~ 7.36 m) in the low estuary and micro tide in the
high estuary (~ 10 cm), with a longitudinal lag of approximately ~ 6.5 h. TRE presents
hyperturbidity (> 10 g.l-1), with spatial variability. Both are influenced by the tide and
secondarily by the fluvial discharge. The hypertide, statistically, influences in all properties (p
< 0.05), from the low to the high estuary during the period of high and low discharge. The
action of tidal currents is responsible for the reworking of sedimentary deposits in the low
estuary and consequently is considered the source of sediment of ~ 95% of particulate matter
in suspension of the system. The reduction in the base level and the intrusion of the tide to the
high estuary dominates the processes of dispersion of the turbidity upstream. The reduction in
the base level during the low season increases the intrusion of the tide and the dispersion of
turbidity up to the upper estuary. Thus, the greater the amplitude of the tide, the greater the
turbidity, and consequently the saline intrusion. The hypertide also conditions the migration
of the zone of maximum turbidity upstream in the period of low discharge, since in the
opposite period it is restricted to the low estuary. The Turiaçu River estuary is inserted as an
estuary system dominated by hypertide in the ACZ, in a global scenario, and the knowledge
of its physical processes indicates its degree of vulnerability resulting from the upstream mass
and volume trapping.

The present work focuses on analyzing the propagation of the tidal wave in an Amazonian Hypertidal Coastal System (Sucuriju Coastal System - SCS), aiming to understand the propagation of tidal wave along the longitudinal extent of the estuary and the formation and occurrence of the Tidal Bore. The estuary is located in the North of the state of Amapá (Northern Brazil) approximately 75 km away from the mouth of the Amazon River (in the Northern Cape region). It has approximately 20 km of longitudinal extension and 1.0 to 1.5 km of distance between the margins at the mouth. The village of Sucuriju is located in the Biological Reserve (REBIO) of Lake Piratuba, between the parallels of 1 ° 40'47.84 "N-49 ° 56'19.67" W to 1 ° 40'32.41 "N-49 ° 55'50.39" W , 220 km from Macapá. Data acquisition was subdivided into two time series, referring to the long time series (tide) and the short time series (tide + current + bathymetry). For the long time series, data were collected at 3 different points (p1 to p3) of the coastal environment, where the equipment remained anchored for 123 continuous days between August and November 2018. The points were distributed throughout the environment, with p1 located on the coastal portion of SCS, 30 km away from the mouth of the Sucuriju River Estuary (ERS) and points p2 and p3, located at the mouth and upstream (approximately 20 km away from p2) of the ERS, respectively. For the short time series, the points were distributed along the estuary (s1 and s2), where sampling was performed in the rainy and dry periods of 2019, respectively. The collection of hydrodynamic data occurred on tidal and square tides, over 13 hours. Through the tide records collected in the long series, the harmonic analysis was performed, identifying the main harmonic components in the region. Non-linear distortion was calculated using the distortion ratio between M2 and its respective shallow water harmonics. The asymmetry was estimated through the phase difference between M2 and M4 and the calculation of the parameter γ, comparing the level oscillation measures with the variations in the channel width. The tidal bore had its propagation speed estimated by calculating the hydraulic jump and was classified according to its shape and Froude's dimensionless number. Harmonic analysis indicated a reduction in the amplitude of harmonics as the tide spreads into the estuary, with the exception of MM and MSF (long-term constants). Asymmetry analyzes showed flood tide dominance at points p1 and p2, indicating higher current speeds during rising tides. The ERS presents the characteristics of a funnel-shaped estuary, with the distance between the margins increasing exponentially as it moves away from the upstream towards the mouth. The tidal bore hydraulic jump speeds were estimated at 4.46 m s-1 and 0.59 m s-1 for the estuary mouth and upstream, respectively. The tidal bore was classified as weak breaking bore at the estuary and undular mouth. tidal bore (wavy front) in the upstream, presenting whelps well-defined in this region. The ERS was classified as hyposynchronous and with intense flood tide dominance, mainly at points p2 and p1. Inside the system, there are oscillations of an unidentifiable character in the harmonic analysis, which may be related to long-term variations, in addition to being responsible for providing asymmetry to this region.

In this work, studies of direct and inverse 3D modeling of data from the controlled
source electromagnetic method (CSEM) will be presented, including effects of induced
polarization. These will be generated by a field source that consists of a horizontal
electric dipole. In the first part of this thesis, a comparison was made between the
nodal and vector Finite Element methodologies for direct modeling of the CSEM method,
where it was verified that vectorial methodology is the most efficient with respect to
computational cost, when using unstructured meshes and direct methods for the solution
of linear systems. Then, 3D inversion of CSEM data, marine and land, was performed
to obtain models of resistivities and subsurface chargibilities in 3D environments, using
the Cole-Cole resistivity model to simulate the dispersive effect of resistivity. The first
results for marine CSEM method were presented, without polarization effect in the data
and then with the inclusion of the effect. After, chargability models were recovered , in
addition to resistivity. For this, a program was created with Gauss-Newton method, for
non-linear problems, with the Marquardt strategy. To avoid non-uniqueness of solutions
obtained with the inverse problem, the global smoothness (GS) constraint was used in
the presented inversion results.

The work aims to analyze the hydrodynamics of the northern Brazilian coastal zone
(ZCNB) by using modelling techniques, then, to verify the capabilities and limitations
of several methods used in the implementation of the models proposed here. With
approximately 1000 km, the ZCNB encompasses several coastal environments that
are located between Cape Orange and Parnaiba river, some world records such as
the largest strip of continuous mangroves on the planet and the largest river in the
world in length and discharge, and others with their local socioeconomic status.
Numerical modelling is a practicable tool for the integrated study of estuarine and
oceanographic hydrodynamics at ZCNB to evaluate the natural behavior of the
environment as well as manage anthropogenic activities based on prognosis and
mitigation actions planning. To achieve the proposed objectives, 3 ZCNB models were
applied: first covering the Amazon River Delta, the Pará River Estuary and part of
Salgado Paraense; second covering the entire ZCNB from Cabo Orange to the
Parnaíba River and; third encompassing only the estuarine system of the Mojuim and
Mocajuba rivers in high grid resolution. In addition to the comparison of simulated
hydrodynamic patterns according to different setup methodologies, it was proposed to
evaluate high-resolution data from LIDAR to study mass exchanges between
floodplains and channels and their feasibility to ZCNB. The results identified the highresolution
data demand for the flood plains study, as well as, the capabilities of different
methods according to the environments characteristics in which they propose to study.
Models for integrated study in high resolution reproduce the local hydrodynamics but
require great computational effort, on the other hand, models applied individually to
each environment can reproduce the hydrodynamics with low computational cost,
since the tide and topography were identified as the main drivers for the hydrodynamic
numerical simulation models to respond satisfactorily in the ZCNB.

This work aims to verify if there are oceanographic parameters seasonal variations in the
Amazon Continental Shelf (inner portion - 30 m isobath), in the direct influence zone of Pará
River estuarine system and adjacent to the continuous mangrove belt on the Pará-Maranhão
coast. There are few studies in the literature that investigate the influence of the Pará River on
the Amazon Shelf eastern portion. Thus, spatial and temporal analyzes of physicochemical
data collected under the Costa Norte project are presented in this paper. Hydrographic data
collections were carried out in nine oceanographic campaigns in Amazon inner Shelf area
between April 2018 and February 2019, to cover the temporal variability of the region: a
period of high fluvial, transitional and low river discharge. The main results indicate the
parameters seasonal variability as the determining factor in the dynamics of the processes
occurring in this Shelf extension. The salinity was the parameter that obtained the most
significant variations along the analyzed periods, figuring as the estuarine plume best
indicative parameter. There were no significant temperature differences over the analyzed
periods, characterizing thermal stability typical of low latitude regions. The total dissolved
solids showed similar behavior to salinity, since they are directly proportional parameters,
with the lowest values in the stations closest of the Pará River mouth. The highest parameters
variations of dissolved oxygen and pH were recorded between the periods, without, however,
showing significant differences between surface and bottom. The salinity vertical gradient
was proved to be well stratified in the stations near the Pará River in high discharge
conditions and partially stratified during the transitional period. In low discharge conditions,
the water column was homogeneous at all sampling stations. Under the high river discharge
influence, the Pará River contribution to the Amazon inner Shelf was considered significant,
reaching a spatial reach to the east up to ≈ 300 km along the Pará-Maranhão coast. In contrast,
waters low salt (S <30) were not recorded in the region near the São Marcos Bay, indicating
that there is no water of continental characteristic from the Bay to the Amazon inner Shelf
area, even under high river discharge conditions. Studies oriented to this Amazon Continental
Shelf eastern portion of are needed to deepen the knowledge of the dynamics of parameters
that govern this region and the Pará River fluvial discharge role, especially considering the
mangrove ecosystem vulnerability established in this coast line.

The association of survey data with records obtained through the use of the Ground
Penetrating Radar (GPR), taking into account the climatic seasonality, in Praia do Farol
(Mosqueiro Island / Belém-PA), revealed the behavior of the water table and the record
of the penetration of the salt wedge into subsurface in this estuarine environment. The
identication of the water table was very clear, revealing a transition between unsaturated
zone and well-dened saturated zone. The GPR proles show that the level of the top of
the water table is registered as a strong horizontal reector, diving towards the sea. The
top of the water table in the post-beach zone is located approximately 1 meter deep in
the rainy season (March), becoming deeper in the intertidal zone. During the dry season
(November), the top of the surface of the sheet undergoes deepening, ranging from 1.9
meters in the supramarine zone to 2 meters in the intertidal zone. The soil moisture
and, above all, the presence of salt in the beach sediments had a strong inuence on
the reection signals, changing the dielectric constant of the sediments and, consequently,
creating zones of signal attenuation, thus allowing mapping of the salt wedge in subsurface
during the dry season. However, a geophysical study is recommended using other methods,
seeking better results from a hydrogeological point of view.

This work is a study of the full waveform inversion method (FWI), which will be the denomination
adopted during this dissertation because it is the most used in the literature.
The method was applied using synthetics for the acoustic medium. The inversion methodology
was developed through the IFOS2D program, which performs local search using
the L-BFGS method that calculates the approximation of the Hessian matrix in order
to estimate the physical parameters of the medium. The FWI was studied in order to
obtain the best estimate of the P wave velocity model. We performed tests with inversion
parameters such as the choice of the initial approximation in order to evaluate the convergence
of the method and the parameterization of the observed data through filtering
of frequencies and windowing of spacings in order to improve the accuracy of the method.
The results showed that the success of the method is strongly dependent on the choice
of the initial model and the choice of the frequencies and offsets intervals for windowing
the data during the inversion process. We also performed tests with the addition of noise
to the synthetic data in order to evaluate the stability of the method, which showed the
need for pre-processing to increase the signal-to-noise ratio. The density model and the
source wavelet are as known in all experiments. In conclusion, the results presented in
dissertation show that the FWI is applicable for the improvement of the velocity model
of the P wave provided information is available a priori to suppress the difficulty method
to reconstruct the deeper parts of the model.

This thesis presents two methodologies involving dierent heuristic techniques to solve
two problems of Formation Evaluation. The objective of the rst one is to make lithology
identication and porosity calculation in reservoir layers using Density-Neutron Cross
Plot. For this, the Matrix Curve is presented and the Angular Competitive Neural
Network is used to solve one of the unknowns of the problem. The objective of the
second one is to do the lithology identication in uncored well using Fuzzy Inference with
core information of neighboring wells in the same oileld. Both techniques have shown
good results, performing well the proposals presented in this thesis. Thus, it can be
said that they are applicable to the solution of these two classic problems of Formation
Evaluation along the oileld.

Although conventional separate inversions can generate useful models, better results
can be derived from jointly estimated models since this extra information reduces the ambiguity
or non-uniqueness of the problem. We evaluated a joint inversion scheme applied to
three different EM methods: Controlled Source Audio-Magnetotelluric (CSAMT), Multifrequency
Electromagnetic Method (EMMF) and Magnetotelluric (MT). These multiple
data sets are combined and inverted two by two in order to estimate a common parameters
model (conductivities) that simultaneously fit both measurement sets. We use a laterally
constrained inversion (LCI) tecnique to estimate pseudo-2D models and apply the Marquardt’s
method to solve the 1D joint inverse problems, regularized with either Global
Smoothness or Total Variation. Examples with synthetic 1D and 2D data demonstrates
that models derived from joint EMMF+CSAMT and CSAMT+MT inversion better resolve
the Earth’s subsurface resistivity variations as these methods provide complementary
information.

The porosity is the volume of uid present in the reservoir rock and has a capital role
on the hydrocarbon saturation estimates, with reection on the denition of the limits
of the reservoir and techniques adopted for its exploitation. In this thesis it is intended
a reassessment of the Gaymard method, which which consists of a geometric projection
of points that have apparent porosities calculated by the density log and the neutron
porosity log located above the bissector in the density-neutron plot. The interpretation
of the Gaymard method may have its precision questioned by treating the points in
question as clean rock points saturated with fresh water, without considering the geological
constitution of the reservoir rock. A genetic algorithm is developed which searches for
the lowest porosity value produced by a sequence of new generations of chromosomes or
genetic unit, represented by a pair of uid density values and by the neutron porosity of the
uid. Once the genetic progenitor is dened, the porosity of the gas points is calculated
by the density-neutron plot considering the average properties of the interstitial uid.
The methodology here is presented in synthetic data constructed from the petrophysical
model and in real data from a well of the Namorado eld in Campos basin. In both
situations the porosity estimated by this methodology presents lower values than those
produced by the Gaymard method.

We present a 2D gravity inversion iterative method directed to the basement mapping in
rift basins. At the first iteration we use a layer of horizontal ribbons as an approximation,
and a very fast relief update at the following iterations. Because this type of basin presents
great economic interest, a considerable amount of a priori geological information such as
the presence of step or listric faults, borehole information about the basement depth, etc.,
is usually available to the geophysicist, and this information may be introduced through
Tikhonov regularization. However, assigning numerical values to the free parameters such
as the regularization parameter is always an uncertainty to the interpreter. We present
an effective and straightforward approach to estimate free parameters. To this end, the
interpreter should: i) construct a schematic basement relief for the study area based on
reliable geological a priori information, ii) produce the corresponding gravity anomaly,
and iii) invert the anomaly for the basement depths finding the numerical values of the
free parameters that lead to a solution close to the assumed basement relief. Application
of the proposed methodology to synthetic and real data asserts its efficacy. Besides, the
method is highly efficient. For 2000 parameters, it is four times faster than the conjugate
gradient and seventy times faster than the GaussJordan implementations, and these ratios
increase nonlinearly with the number of parameters.

In this work, a non-linear geophysical inversion was applied to gravimetric and magnetotelluric
3D data sets to obtain resistivity models of sedimentary basins, complex
geological enviroments. The main goal of performing an integrated inversion on this kind
of data is to limit the magnetotelluric region of interest using the sedimentary basins
basement relief obtained from the gravimetric inversion and, consequently, saving computation
time in the algorithm stage in which more time is demanded. Building the
sensitivity matrix is the longest stage of the algorithm in the inversion process. In the
context of the gravimetric data inversion, the sensitivity matrix was calculated using an
analytic approximation. In magnetotelluric data inversion, in turn, the sensitivity matrix
was obtained from the factored matrix of nite elements, which allows the derivatives
calculation with a great level of approximation in a ecient way and with a low computational
cost. The rst stage of the work was performing the gravimetric inversion process
using regularizers of both global smoothing and total variation and, as a result, estimating
the thickness of the gravimetric sources specially in regions whose basement relief
is smooth and in regions with abrupt lateral changes. This methodology was applied to
three dierent models of sedimentary basins. For these models, the thickness estimated
by the total variation constraints presented better results. Therefore, to delimitate the
region of interest for the magnetotelluric inversion, only the gravimetric answers from the
total variation regularization were used.

Digital elevation models can be used in gravimetric corrections, as an auxiliary tool.
However, they can exhibit small errors, usually due to the absence of accuracy on the
digital model. This work aims to present an approach for improvement of spatial gravity
corrections. This signicant uplift is based on analysis and adjustment of digital elevation
model SRTM, dened as a manual-algorithm, in order to eliminate and/or reduce the
inuence of trees and larger vegetation, which usually is a problem in this digital elevation
model. The methodology consists of analyzing the neighborhoods of each observation
point, and then apply a height adjustment provided by the SRTM data.To validate the
method, we used terrestrial gravimetric data, acquired in the east of Amapá state. We
compared the elevation values with another digital terrain model (Etopo1) and dierential
GPS (geodetic) data. The results were satisfactory, indicating signicant progress on the
calculated gravimetric anomalies after using the adjustment algorithm. Finally, we believe
that SRTM digital terrain model should be used as the topographic basis for acquisition,
processing and interpretation of gravimetric data.
Keywords: SRTM, Gravity corrections, Digital Elevation Models, Altimetry, Amapá-Brazil

The well-to-seismic-tie is a key step in seismic processing and interpretation since it provide
the means to correctly connect the seismic data to the geology of the subsurface.
It joins the information from the seismic surveys with the informations from the well
log data. The conventional well-tie procedures, however, does not considers possible acquisition
errors of well log data due to borehole enlargement, and the modelling of the
synthetic trace is generally based on the classical premises of the convolutional model.
This research present a few tools to enhance the quality of the well-to-seismic-tie by
1) proposing a form of correction of the density log for the borehole enlargement and
a form to detect errors on the reectivity through the Benford distribution 2) proposing
wavelet estimations methods that does not imply a random process reectivity or
a minimum-phase wavelet. The focus of this study is to provide tools to circumvent
some of the current objections to the conventional well tie procedure in order to have
an accurate wavelet and a satisfatory seismic inversion, so that a reliable estimate of the
Earth's physical properties can be made, which is crucial to the reservoir characterization.
Keywords: Seismic methods - Deconvolution. Well logging. Inversion (geophysics).

The least squares migration (LSM) is a linear inversion of seismic data which aims to
provide migrated images with higher resolution and amplitudes proportional to the velocity
contrast across the reflectors interface. The LSM minimize imaging artifacts produced
by the limited acquisition aperture and variations in the subsurface illumination by the
seismic wavefield. The implementation of reverse time migration by least squares, in data
domain, considers the classical imaging condition, which is based on the cross-correlation
between incident and reflected wavefields. These illumination problems are more prevalent
when strong lateral velocity variations are present. Originaly, the LSM was formulated
as an inverse linear problem in the data domain. The Born aproximation is the linear
model used to approximate the recorded wavefield of primary reflections. Although very
robust and effective in improving the quality of seismic images, this approach has a high
computational cost due the multiple modeling and migration iterations necessary for
convergence. Alternatively, the LSM was later reformulated in imaging domain. This
approach allows us to take advantage true amplitude imaging conditions of RTM to
improve the results of LSM in the image domain. This dissertation investigates the use of
true amplitude imaging for reverse time migration (RTM) in order to improve LSM in
the image domain, also known as migration deconvolution. The true amplitude imaging
condition aready improves the RTM results in terms of resolution, improved amplitudes
and backscaterring noise attenuation. We validate our implementation the LSM with
true amplitude imaging condition in the Marmousi data set. When compared with the
conventional implementation of LSM in image domain, our deconvolved images present
higher resolution and amplitudes better correlated with the model reflectivity.

Modeling and inversion of marine controlled-source electromagnetic data (CSEM) are
important complementary tools to seismic for hydrocarbons reservoir mapping. Traditionally,
forward modeling of electromagnetic (EM) data is implemented in the frequency
domain, where the EM fields are obtained, for each single frequency, from the solution of a
large linear system. For the inversion of CSEM data, the adjoint state method is applied
to compute the gradient of an objective function, which essentially requires additional
frequency domain modeling. In this work the forward and adjoint modeling of EM data
were implemented in the time domain, by applying the correspondence principle. This
approach transforms the Maxwell equations from a quasi-static regime, which describes
EM fields in an electrically conductive medium, to corresponding Maxwell equations in
a fictitious domain, which describes EM fields in a non-conductive medium. For the inversion
of EM fields, the adjoint state method can also be applied in the fictitious time
domain. Forward and adjoint modeling in the fictitious domain are simple and efficient,
because the EM fields can be computed in a single run for a large frequency band. This
dissertation presents the theoretical foundations of the forward and adjoint electromagnetic
modeling through the correspondence principle and the relevant computational aspects
to ensure numerical accuracy. The implementation was validated for 1D and 2.5D models.
Finally, we present the results of forward and adjoint modeling for a 3D resistivity model,
based on the synthetic model Marlim R3D. The gradient of the least-squares objective
function for this synthetic data presents sufficient sensitivity to discriminate the reservoir
region.
Keywords: CSEM. Adjoint state method. Correspondence principle.

In this work we will analyse the effect of the application of anisotropy on the marine
electromagnetic method of controlled source 3D (Marine Controlled Source Electromagnetic
- mCSEM). We used as a geological model a 3D resistive target in a conductive
environment, capable of undergoing conductivity variations in each direction of the coordinate
system arbitrarily, for both the nesting rock and the resistive target. The execution
of such an analysis had as its starting point Maxwell’s equations responsible for the electromagnetic
phenomena allied to the constitutive equations in charge of the correspondence
between the fields and the properties of the medium. Among the electromagnetic properties
we are interested either in conductivity or resistivity. The problem of 3D mCSEM
does not present an analytical solution for both isotropic and anisotropic conductivity, so
it is necessary to use numerical techniques to find an approximate solution to the problem.
We chose to use the potential magnetic vector and electric scalar instead of the electric
and magnetic fields to obtain the system of differential equations to partial derivatives,
where we apply the numerical technique known as finite element method (FEM). We use
numerical derivatives as a means to find the electromagnetic field from the potentials
and then proceed to analyse the effect of the anisotropy that is part of the object of this
work. The 3D formulation contemplates both the more general case of anisotropy and
the isotropic case, however, we will present the results of uniaxial anisotropy and we will
show a comparison between 3D and 1D responses for a resistive disk and resistive layer.

The geological reality of porosity values provided by the Formation Evaluation is
fundamental for the successful exploration of a hydrocarbon reservoir and, consequently, for
the valuation of the oil field. However, on many occasions, the consideration of the clay in the
constitution of the reservoir rock and its influence on porosity in terms of its physical
properties is greatly simplified. In this dissertation presents a method for estimating the clay
physical properties based on the representation, in the M-N plot, of shale layers present in the
vicinity of the reservoir. A modified genetic algorithm, inspired by the evolutionary heuristic
of some species, is designed to interpret this M-N plot and estimates the bulk density and
neutron porosity values for clay to be used in the neutron-density method for porosity
calculation. According to petrophysical model, this methodology is presented with synthetic
data, which shows a satisfying porosity approximation. On real data of geophysical profiles of
wells drilled in Campo de Namorado, Campos Basin, Brazil, showed more conservative
porosity values over conventional methods of the Formation Evaluation.

In thisdissertationthestudyofthe3-Dinversionoftheelectroresistivitymethod
using theDipole-dipolearrangementispresented.Initially,wewillshowthemethodology
used tosolvetheforwardproblemusingthefiniteelementtechniquewithunstructured
meshes. Next,themathematicaltechniquesusedintheinversionarepresented,using
the Gauss-NewtonmethodwiththeMarquardtstrategy,togetherwiththeGlobal
SmoothingandTotalVariationregularizers.Intheresultschapter,wewillshowthe
3-D inversionofsyntheticelectroresistivitydatafromsimplemodels.Theresultsshow
that astheinformationincreased,therewasanimprovementintheinversionresults.
Regarding theresistivity,withthemoreresistivebackgroundmedium,weobtained
betterresultsintheinversion.Wealsoobservedthattherecoveredresponsespresent
betterhorizontalresolutionthanindepth,whichisacharacteristicofthedipole-dipole
arrangement.Whentwobodieswereintroducedinthehomogeneousmedium,itwas
possibletoclearlyidentifyboththeconductiveandtheresistiveones.Gaussiannoise
wasinsertedintothesyntheticdata,resultinginslightlyhigherRMSvaluesthanthose
obtained bythenoise-freedata.

Technological improvements have increasingly led to the acquisition of a large volume of geophysical data on different acquisition platforms, including satellites, which is why the work of interpreting the gravimetric anomalies and the estimation of the sedimentary basin relief is demanding more and more innovation in computational and mathematical formulation in order to make feasible the full use of such offer. In order to obtain effective solution and computationally efficient of the problem of estimating the 3D relief of sedimentary basins, we propose a method that uses a linear inversion, followed by another linear transformation, and are iteratively applied to solve the nonlinear inversion. In the formulation of the linear inversion procedure we formally include as constrain the functional commonly known as Global Smoothness. With this developed estimation we guarantee efficiency in the inversion and still give it greater efficiency due to the lower computational time required. In practice, this large tool can be the difference between a computational possibility and impossibility to carry out the gravimetric inversion in surveys with large volumes of data. In order to verify the effectiveness, we tested this procedure in a synthetic gravimetric data set of a simulated basin with deep basement relief and containing features undetectable by simple visual inspection of the gravimetric anomaly, and the estimated relief recovers with true approximation the true relief.
Key words: Gravimetric anomalies; gravimetric inversion; linear inversion; nonlinear inversion; global

Traveltime approximation is a fundamental tool of the stack and migration steps in
seismic data processing. To increase the accuracy of these approximations, we propose
new traveltime approximations based on Padé approximants, to CMP and CRS gathers.
Hyperbolic approximations such as normal moveout (NMO) and comom reflection surface
(CRS) are taylor series approximations of second order of the reflection traveltime. Padé
approximants appear as an alternative to Taylor series, because they converge quickly to the
desired function, and they have a major radius of convergence improving approximations
acuracy. They can be obtained through the proper Taylor serie of the approximated
function. This new approximation is obtained from the [2/2] Padé approximation of the
generalized moveout equation; and from [2/2] Padé approximation of the Taylor series
expansions of fourth order of the CRS surface. The acuracy of Padé approximation is
superior when compared with other convencional approximations: normal moveout, shifted
hyperbola and Transversal isotropic medium with vertical symetry axis (VTI). CMP
gather Padé approximations depend just only one more parameter than normal moveout
approximation and they keep the acuracy for long offsets. CRS gather non hyperbolic
approximations, non hyperbolic CRS, fourth order CRS and Padé CRS, have major acuracy
than hyperbolic CRS, increasing the convergence of the approximation for offset and CMP
domain. The quadratic approximation of fourth order CRS is superior than non hyperbolic
CRS approximation, producing less error in least square CRS parameter inversion.

This work presents a methodology for solving the problem of extracting geological information, such as the identification of lithologies at depth, directly from wireline logs. For this purpose, the M-N cross-plot is used as the formation evaluation technique for identifying the lithologies in the logged borehole, in terms of the physical properties of the main mineral in each lithology. However, the visual interpretation of this graphic is limited by the large spread of points in the graph. The proposed methodology is a hybrid algorithm for a computational interpretation of the M-N data by means of the affinity propagation clustering technic. For the searching optimization of clusters, it is used a preference vector that flags affinity propagation with M-N points that are the best candidates to be the lithological classes representatives. The possible best candidates to represent the lithological classes are obtained by a firefly metaheuristic optimization of a Kernel function, built over M-N space. Finally, a minimum distance criterion, with respect to M-N fixed points, is applied to the set of exemplary points, acquired from Affinity Propagation, in order to associate the lithologies. The methodology was applied in synthetic and real M-N data, proving its effectiveness, both in reducing the number of groupings obtained by the clustering algorithm as well as in the identification of highly-spread lithological M-N data classes, verified in the evaluation of the kappa index where there was a good agreement between the final classification with the core data.
Key

Na prática cotidiana da Avaliação de Formação é comum a adoção de hipóteses ou premissas simplificadoras sobre as propriedades físicas dos materiais constituintes da rocha reservatório para possibilitar o cálculo da porosidade. O conhecimento das propriedades físicas do argilomineral na rocha reservatório é fundamental para o cálculo da porosidade. Nesta dissertação advoga-se que as propriedades físicas do argilomineral presente na constituição da rocha reservatório são diferentes das médias das propriedades físicas dos folhelhos próximos. Geologicamente, o argilomineral é um dos materiais constituintes da rocha folhelho e admitir que as propriedades físicas dos folhelhos sejam iguais as propriedades físicas do argilomineral na rocha reservatório significa desconsiderar todos os demais constituintes e assumir uma continuidade sedimentar, que devido a inúmeros processos pós-deposicionais pode não ocorrer. Nesta dissertação, aplicamos a rede competitiva angular ao Gráfico Densidade-Neutrônico, para mostrar que se uma rocha reservatório e um folhelho, presente na bacia, são constituídos pelo mesmo argilomineral, eles apresentarão o mesmo padrão angular. Esta metodologia é apresentada com dados sintéticos e avaliada com perfis e análise de testemunho de poços do Campo de Namorado, na Bacia de Campos, Brasil.
Palavras-chave:

This work presents the application of 1D inversion of marine CSEM data in the CMP
(Common Mid Point) approximation to generate a cube of resistivities. The method is
applied to data from 3D surveys. An interpretive model is build in the form of columns of
homogeneous zones which form a 3D resistivity grid.The data is distributed in the CMP
domain so that each resistivity column in the inversion grid contains some data points. To
achieve a stable solution the smoothing regularizer is applied in all 3 directions, so that
the generated geological models present smooth variations in the resistivity. The method
is successfully applied to a set of synthetic data generated from a 3D model which includes
two resistive targets at different depths.

This thesis investigated physical oceanographic processes in the Pará River estuary, focusing on saline intrusion and hydrodynamic process. The choice of this topic arose from the motivation to consolidate the understanding of hydrodynamic and hydrographic issues in the Pará River estuary since this region of the Amazon Coastal Zone still a challenge to researchers. The first step was to define the methods and parameter to get better data in time and space difference. In this context, direct observations were conducted in the estuary in two moments, the low and high river discharge, using velocity, salinity profile (longitudinal and vertical), and temperature profile. Furthermore, in an unprecedented way, it was conducted over a year and ten months salinity and water level (tide) monitoring at strategic points of the estuary. The main conclusions of this research obtained from this data set was the identification of salt water intrusion in the estuary of the Pará River, entering about 100 km from the mouth. The sensitivity of salinity intrusion is affected by river discharge (seasonal variability), and tide energy (daily variability). The Stokes drift generated by tidal propagation in the estuary was the responsible for the net salt flux landward. The innermost portion of the estuary (more than 60 km from the mouth) does not show gravitational circulation and the estuary salt transport above is performed entirely by turbulent diffusion; and the outer portion of the resulting stream reverts to the depth and advective and diffusive processes are important to contribute to the salt transport in the estuary.

A literatura geofísica recente tem mostrado que a construção de um modelo inicial mais
realístico possível é a forma mais apropriada de se reduzir complicações do problema mal posto
da inversão da forma da onda completa, e de fornecer as condições necessárias de convergência
da função objetivo em direção ao mínimo global. Modelos otimizados são úteis como estimativas
iniciais para métodos mais sofisticados de inversão e migração. Desenvolvo um método
de inversão de velocidade da onda P usando dados sísmicos pré-empilhados para grandes afastamentos
e baseado em medidas de coerência. A estratégia de inversão proposta é totalmente
automática, baseada no cálculo do semblance e regida pela aproximação de tempo de trânsito
paraxial, o chamado método da Superfície de Reflexão Comum com Afastamento Finito. Ela é
realizada em dois passos, a princípio, usando raios imagens e o conhecimento de um modelo de
velocidades conhecido a priori, determino as interfaces refletoras em profundidade a partir de
seção migrada em tempo. A seguir, o modelo em profundidade gerado é usado como entrada
na parametrização do modelo de velocidades, o qual é feito camada por camada. A estratégia
de inversão é baseada na análise dos semblances calculados em cada ponto médio comum pelo
método da Superfície de Reflexão Comum com Afastamento Finito. Para iniciar a inversão no
segundo passo, a aproximação paraxial é feita pelo traçamento de raios no modelo de velocidades
em profundidade obtido no primeiro passo. Usando a média aritmética dos semblances
calculados em todos os pontos médios comuns como função objetivo, camada após camada, o
algoritmo de otimização global Very Fast Simulated Annealing é aplicado para obter a convergência
da função objetivo em direção ao máximo global. Ao aplicar a estratégia de inversão
em dados sintéticos e reais, mostro a robustez do algoritmo de inversão proposto, produzindo
modelos de velocidades da onda P otimizados a partir de dados pré-empilhados.

This present work aimed to compose a seismic-stratigraphical framework for part of
Jequitinhonha basin (marine east part of the State of Bahia), with data released for
funded academic projects in progress. The study aims at the exploration of oil and
gas, and corresponds to a proposal for for sedimentary basin revaluation. For this, the
methodology is composed of velocity analysis, CRS stacking, migration, culminating in
pressure prediction for the subsurface, where the aim is to map low (reservoir) and high
(generator) pressure zones that act as natural pumps for fluid accumulation. The seismic
data used in this study was provided by PETROBRAS for the Postgraduate Course in
Geophysics (CPGF), of the Institute of Geosciences of the Federal University of Pará. The
data were acquired by the PETROBRAS seismic team 214 in the offshore part or the basin.
The available lines used in this study were the L214-266, L214-268, L214-270 and L214-297.
Being able to separate them into two groups, we have three lines in the NE-SW directions
(L214-266, L214-268, L214-270) and one in the direction NW-SE (L214-297). The velocity
distributions used for the seismic sections were based on petrophysical information and
empirical models, instead of using the subjective event picking in common-midpoint, stack
or migration sections. The methodology presents as the first part the application of
techniques based on the theory of the common reflection surface stack (CRS), which aims
to generate seismic images of good quality for the interpretation of real data, and related to
geologically complex media. The seismic-stratigraphic interpretation were performed using
as a basis the geological information, making a correlation between the main reflectors
(interfaces of higher impedance) and the stratigraphic units of the area. In this way, we
constructed an empirical model for the velocity distribution (𝑣𝑅 and 𝑣𝑆) and density (𝜌)
for the sections of the studied block. A higher study project aims to predict stress in
sedimentary basins, as a contribution to the methods and techniques of geology and oil and
gas engineering exploration. This subject is based on the knowledge of the compressional
(𝑣𝑃 ) and shear (𝑣𝑆) velocities, and densities (𝜌), in order to locate areas low and high
pressure zones in the subsurface, which serve as natural suction pumps for gas and oil
accumulation. The theory is based on the elastodynamic equations, where the gravitational
weight of the overload is responsible for the effects of strain-stress deformation in the
subsurface. Therefore, to organize this problem requires the generalized Hooke’s law of
linear elasticity. We presented details of the theoretical model, and an example to show
how the pressure varies in the subsurface, where we highlight that pressure prediction does
not necessarily increase linearly, but in a complex way that requires specific numerical
formulas to be able to see important details. The applied theoretical model poses as
pressure agent the vertical gravity load of the geological formations, and does not take into
account the effects of curvatures, faulting and diagenesis. Also, the complex lateral tectonic
events are not accounted for. The prediction of pressure and tension is an important issue
for the analysis of sedimentary basins, aiming at mapping and extending potentially oil
and gas productive areas. But an accurate prediction needs a 3D model for a significantly
complete practical application.

The estuarine environments are widely studied over the past decades due to its
social, environmental and economic importance. For example, the strategies to
contain oil spill are based on hydrodynamic modeling research. The application of
numerical models to predict and analyze circulation patterns inside coastal water
bodies is growing in the country. In northern Brazil the use of those models is still
experimental. In this work was used the software SisBaHia to implement, calibrate
and validate a hydrodynamic model to the water body “furo da Laura” (FL), located
on Guajara-Mirin river, on the coastal region of northeastern Pará. The model was
calibrated with previous data about surface elevation and current speed collected
in three periods: dry season of 2013, rainy season of 2014 and dry season of
2014. The flood and ebb tide flow occurs simultaneously in two entrances that the
FL presents. The goal was to locate the barotropic convergence and its seasonal
variation. It was simulated one month during the rainy season (February) and one
month during the dry season (August). It was simulated a lagrangian transport with
particles released in Sol bay with an analysis of its horizontal dispersion. The
convergence sites were found nearby the south entrance of the FL and the
divergence sites have a spatial variation due the tide cycle. The particles released
in the Sol bay tend to leave the modeling domain and don’t penetrate the FL, but
they contribute with the erosion and sedimentation process that occurs in coast of
the Colares Island.

Os estuários dos rios Mojuim e Mocajuba no setor leste da Zona Costeira Amazônica representam um ambiente peculiar e complexo, pois são conectados entre si e sofrem influência tanto da baia do Marajó quanto do Oceano Atlântico. O presente trabalho de pesquisa tem como objetivo a implementação de um modelo hidrodinâmico baseado em malha flexível no sistema estuarino do rio Mojuim e Mocajuba, além de analisar as características hidrográficas e hidrodinâmicas dos estuários superiores desses rios. A metodologia é baseada na utilização do modelo D-Flow Flexible Mesh que abrangeu em seu domínio os rios Mojuim e Mocajuba, os canais que conectam esses rios, parte da desembocadura da baia do Marajó e as planícies de maré adjacentes. Também foi realizada uma coleta sistemática de dados “in situ”, no qual foram analisados os parâmetros de corrente, salinidade, turbidez e nível da água, durante um ciclo de maré em pontos localizados no estuário superior dos rios Mojuim e Mocajuba. No rio Mojuim foram feitas duas campanhas sazonais em dois pontos distintos e no rio Mocajuba foi feito apenas uma campanha no período chuvoso, entretanto, foi instalado nesta localidade uma estação maregráfica que operou por 25 semanas. Parte dos dados amostrais foram usados como entrada no modelo hidrodinâmico implementado. O estuário superior do rio Mocajuba apresentou um regime de macromaré com a altura máxima registrada de 5,8 m. Já no rio Mojuim é possível notar uma gradual atenuação da onda de maré, sendo que no ponto de coleta mais a montante do estuário foi possível observar um fluxo unidirecional de descarga no período chuvoso. Foi observado também um padrão hidrodinâmico diferenciado entre os rios, com as velocidades de vazantes mais intensas que as enchentes e suas propriedades hidrográficas diretamente influenciadas pela flutuação da maré. Por fim foi implementado e calibrado o modelo hidrodinâmico em malha flexível na área de estudo, onde foram atribuídas condições iniciais e de contorno, além de ajustes nas forçantes de fronteira. O modelo gerou uma boa representação da das condições do estuário, mostrando padrões maregráficos e hidrodinâmicos aceitáveis quando comparados com medições “in situ”, uma vez que os erros entre os dados medidos e modelados em relação ao nível da água foram menores que 5% e os erros em relação ao transporte menores que 15 %.

A estimativa da wavelet, assim como a amarração poço-sísmica, são procedimentos
importantes no processamento e na interpretação sísmica. Neste trabalho é desenvolvido
um estudo comparativo de amarração dos dados de poço aos dados sísmicos. A comparação
reside nas diferentes maneiras abordadas para realizar a estimativa da wavelet: uma
abordagem determinística, baseada tanto nos dados sísmicos quanto nos dados de poço e
uma abordagem estatística, baseada na deconvolução preditiva e nas suposições clássicas
do modelo convolucional da Terra. Os testes com dados numéricos mostram a estimativa
da wavelet com uma certa precisão em ambos os casos. A viabilidade desta abordagem é
também verificada nos dados reais de sísmica e poço provenientes do Viking Graben, no
Mar do Norte na Noruega. Os resultados também mostram a influência das zonas lavadas
do poço na qualidade da amarração poço-sísmica.

Ao longo de décadas a modelagem física tem sido usada para ajudar geofísicos a entenderem
os fenômenos relacionados a propagação de onda elástica em meios isotrópicos
e anisotrópicos. A maioria dos trabalhos publicados relacionados a modelagem física
utilizam similitudes físicas entre modelo e campo (ambiente geológico) apenas no contexto
geométrico e, as vezes, no contexto cinemático. A similaridade dinâmica é aproximadamente
ou, na maioria das vezes, não obedecida devido a dificuldade de reproduzir, em
laboratório, as forças e tensões que existem no interior da Terra quando ocorre a propagação
de ondas elásticas. Neste trabalho, uma expressão analítica para a similaridade dinâmica
em meios isotrópicos é derivada em função da similaridade cinemática, impedância elástica
e/ou dos parâmetros de Lamé (ou tensor de rigidez elástica) no contexto de tensão
dinâmica (tensão gerada quando da propagação de uma onda). A expressão resultante para
a similaridade dinâmica mostra que este tipo de similaridade possui múltiplas soluções no
contexto da tensão dinâmica (problema de não unicidade). Entretanto, a regularização
deste problema pode ser alcançada com o controle da porosidade e do conteúdo de argila.
Medidas ultrassônicas (elásticas) assim como medidas petrofísicas (densidade e porosidade)
em amostras de arenitos sintéticos mostram o quanto é difícil reproduzir em laboratório
as três similitudes físicas estudadas neste trabalho. Outro importante resultado da análise
feita neste trabalho foi alcançar uma expressão que relaciona a frequência da fonte sísmica
com as fontes ultrasônicas usadas em laboratório.

A migração síısmica em profundidade é um das etapas mais importantes no processo de
exploração de áreas geologicamente complexas de interesse da indústria do petróleo. Para
se obter uma imagem da estrutura mais realística, necessita-se de um ótimo processo de
recuperação da configuração dos refletores em subsuperfície e eficiente determinação dos
coeficientes de reflexão para caracterizar os reservatórios de petróleo e gás. Uma das técnicas
mais utilizada para se obter a imagem sísmica é o método de migração Kirchhoff, que pode
ser muito melhorado pela utilização de pesos adequados, os quais quando aplicados as
amplitudes durante o empilhamento de difrações possibilita uma estimativa dos coeficientes
de reflexão. Neste trabalho, foi utilizado o m´etodo de migração Kirchhoff paraxial em
profundidade 2D. Na etapa de cálculo dos tempos de trânsito faz-se uso da aproximação
paraxial de segunda ordem, através da qual se pode obter uma boa aproximação dos
tempos de trânsito na malha de migração. Os pesos utilizados durante a migração foram
calculados usando-se as equações dinâmicas do raio e pela extrapolação para os pontos da
malha de migração. Em comparação com o método Kirchhoff convencional, os resultados se
mostraram bastantes satisfatórios no que diz respeito ao aumento da resolução da imagem
dos refletores, bem como na obtenção dos coeficientes de reflexão. A eficiência da técnica
proposta foi testada em dados sintéticos de estrutura geológica tipo anticlinal e no dado
sísmico Marmousi.

A porosidade é a propriedade petrofísica que quantifica o volume de fluido presente na constituição da rocha reservatório nas condições originais de subsuperfície. No entanto, o seu cálculo pelo Método Densidade-Neutrônico é extremamente prejudicado no caso de poços não testemunhados, onde não se dispõe do conhecimento das propriedades físicas da matriz (densidade e porosidade neutrônica). Esta dissertação apresenta um método para a viabilização do Método Densidade-Neutrônico em poços não testemunhados, apresentado uma estimativa realista das propriedades físicas da matriz de cada camada reservatório, com a utilização de uma rede neural competitiva angular. Para cada camada de interesse, o treinamento da rede é realizado no Gráfico Densidade-Neutrônico construído com os pontos da camada e a informação da densidade dos grãos (densidade da matriz), obtida na análise de testemunho. Este método é apresentado com dados sintéticos, que satisfazem o modelo petrofísico e dados reais de dois poços testemunhados, do Campo de Namorado, Bacia de Campos.

Esta tese tem vários aspectos relacionados à modelagem de bacia sedimentar na exploração
de óleo e gás, e com duas divisões gerais: estimativa de parâmetros, e predição de pressão.
Para a estrutura do presente trabalho, o primeiro tópico está relacionada com a análise
de velocidade e meios efetivos, onde se estima uma distribuição para a velocidade da
onda P no tempo, seguido da transformação para a profundidade, e usar um modelo
efetivo para a densidade e para a distribuição de velocidades da onda S. A razão para
esta focalização inicialmente destas estimativas é porque eles representam a principal
informação de base que se pode ter a partir do domínio sísmico, de onde os outros
parâmetros sísmicos podem ser calculados, e que serve de base para a segunda parte
deste trabalho. O segundo tópico está relacionado à cálculo de tensão, deformação e
pressão na subsuperfície utilizando os dados das velocidades das ondas P e S e os modelos
de densidade, com a finalidade de localizar áreas de altas e baixas pressões que atuam
como bombas de sucção naturais para a mecânica da acumulação de óleo e gás em zonas
produtivas e camadas reservatórios. Destacamos na segunda parte para a apresentação,
chamar atenção para a sensibilidade do mapeamento de pressão em função da variação de
velocidade e densidade. Classificamos a primeira divisão como dedicado ao processamento
e imageamento sísmico convencional, e nomeamos a segunda divisão como predição de
tensão-deformação-pressão pós-imageamento. Como o objetivo final da geofísica é obter
imagens da subsuperfície sob diferentes propriedades, o cálculo de tensão só faz total sentido
para o caso de dados reais, e isto faz com que os dados adquiridos seja obrigatoriamente
em três componentes. Uma conclusão importante dos experimentos numéricos, mostramos
que a pressão não tem um comportamento trivial, uma vez que pode diminuir com a
profundidade e criar bombas naturais responsáveis pelo acúmulo de fluidos. A teoria de
meios porosos baseia-se integralmente em geometria diferencial, porque esta disciplina
matemática lida com propriedades geométricas coletivos para reservatórios reais. Mostrouse
que tais propriedades coletivas são, nomeadamente, a porosidade, a área da superfície
específica, a curvatura média e a curvatura Gaussiana. Por exemplo, meios fraturados
tem, como regra, uma pequena porosidade, mas área da superfície específica muito grande,
o que cria a razão 𝛾 = 𝑣𝑆/𝑣𝑃 anômala e alta, e isto significa um coeficiente de Poisson, 𝜎,
negativo. Outra conclusão é relacionado ao cálculo da descontinuidade de pressão entre
sólido e líquido, o que depende da estrutura de poros.

In the characterization of hydrocarbon reservoir, most of methodologies used in rock physics or seismic reflection are based on the physical properties analysis of rocks which are associated to anomalous effects in seismic sections. These anomalies are, many often, associated to indicators of fluids (oil, gas and/or water) in the hydrocarbon reservoir. In this work, we perform a study in order to characterize a hydrocarbon reservoir at north Viking Graben region, in the North Sea. In addition to the seismic data, well-logs from two locations (wells A e B) were also used in our analysis. However, in our data set analysis, beyond to perform AVO analysis, Vp/Vs versus impedance (Ip) and Vp/Vs - Φ we applied the trend angle methodology and well-logs data set analysis as well as Gassmann fluid substitution. Through AVO analysis in the re-processing of Viking Graben seismic data set, where found three anomalous zones with a high potential for the presence of fluids (gas/oil). Thus using templates of rock-physics and the analysis by attributes (trend angle) to classifying the fluids and determinate the possibility of gas-sand that are present at wells A and B.

A aplicação das técnicas de testemunhagem é, normalmente, realizada em um número restrito dos poços verticais perfurados em um campo, fazendo com que as descrições das fácies, pela análise de testemunhos, tornem-se rarefeitas e consequentemente não permitindo uma caracterização realista dos reservatórios.
O aumento da produção de hidrocarbonetos em um campo petrolífero é de extrema importância para a indústria do petróleo e profundamente dependente do conhecimento dos reservatórios em função das suas propriedades petrofísicas, que variam em função das fácies geológicas. Uma melhor descrição das fácies pode refletir em estimativas de volumes de hidrocarboneto mais realistas. Neste trabalho é apresentado um algoritmo inteligente capaz de produzir o transporte da informação das fácies produzida pela análise do testemunho para os poços perfilados e não testemunhados de um campo petrolífero, através do projeto de uma rede neural direta treinada para realizar um mapeamento da informação geológica em termos das propriedades físicas registradas nos perfis. O algoritmo inteligente processa o resultado produzido pela rede neural através de um filtro de coerência de profundidade para indicar os limites das camadas ao longo da trajetória do poço.
Para os casos aqui avaliados a algoritmo inteligente apresentou resultados compatíveis com a análise de testemunho e de forma completamente independente da dimensão do conjunto de treinamento.

Métodos sísmicos de alta resolução têm sido utilizados intensamente no mapeamento do Quaternário, investigação dos processos sedimentares, entre outros. A área de estudo está localizada na região norte do estado do Pará, entre os paralelos 1º S e 2º S e os meridianos 50.5º e 48.25º, sendo realizada a pesquisa nas áreas submersas que limitam a Ilha do Marajó em sua parte leste e sudeste, compreendendo a Baia do Marajó, foz do Rio Tocantins e o Rio Pará. A sísmica de alta resolução empregada nesta região tem como principal objetivo a investigação tectônica por meio de dados coletados pelo perfilador acústico SB-512i da Edgetech e a partir desses dados identificar formas estruturais, fraturas, subsidências ou elevações regidas por tectonismo. A partir da análise dos dados sísmicos obtidos na área de estudo, foram identificados nove feições interpretados como ocorrências tectônicas. Devido as especificidades do equipamento e características geológicas da região, áreas de prováveis falhas tectônicas não foram detectadas em grandes profundidades pelo equipamento utilizado, no entanto, foram encontradas nas áreas onde esforços tectônicos ocorreram com intensidades suficientes para ocasionar

O presente estudo teve como objetivo descrever os aspectos hidrodinâmicos, hidrológicos e morfológicos do Estuário do rio Mojuim, localizado no município de São Caetano de Odivelas - PA (Salgado Paraense), analisando as variações que ocorrem em função do ciclo de maré e da sazonalidade (regime de chuvas). Os dados hidrológicos e hidrodinâmicos foram coletados em dois períodos sazonais em 2014: Março, correspondente ao período chuvoso (~500 mm) e setembro, correspondente ao período seco (~100 mm), ambos durante marés de sizígia. O levantamento batimétrico ocorreu somente no período chuvoso e foi realizado com uma ecossonda em uma malha amostral com 116 perfis transversais espaçados de 200 m. No canal estuarino, definiu-se uma seção onde foram realizados perfis de medição de intensidade e direção da corrente e vazão, com um ADCP, e em três estações fixas (margem direita (MD), centro (C) e margem esquerda (MD)) foram realizadas coletas de condutividade e turbidez com um CTD e um OBS, na coluna d'água. O padrão de maré e a salinidade também foram obtidos com um sensor de pressão e condutividade, fixos na ME durante 56 dias no período chuvoso e 57 dias no seco. O estuário é raso (4,5 m de profundidade média) e é dominado por um regime de macromarés semidiurnas. Ao longo de um ciclo de maré a salinidade aumenta nas enchentes e diminui nas vazantes em ambos os períodos sazonais. A turbidez aumenta nas enchentes e diminui nas vazantes do período chuvoso e o valor medido no centro (C) é o dobro do encontrado nas margens. No período seco, a salinidade foi superior a do chuvoso (média de 20 e 8, respectivamente). Este estuário apresenta-se bem misturado, sendo verticalmente homogêneo no chuvoso e altamente estratificado no seco. Os fluxos de enchente ocorrem predominantemente pelo centro da seção, enquanto que os fluxos de vazante predominam na MD, nas duas situações a maior intensidade da corrente ocorre período chuvoso. O estuário é importador nos dois períodos, porém, com maior entrada no período chuvoso (transporte resultante de 95,87 m³/s). Estes dados correspondem às primeiras informações sobre as características hidrológicas e hidrodinâmicas do estuário e poderão subsidiar estudos posteriores na região.

Conhecer e preservar nossos ambientes costeiros e estuarinos são de grande importância para o desenvolvimento local e regional, visto que nesses ambientes estão localizadas a maioria das cidades e servem de berço para vários espécimes, não obstante levantar informações desses ambientes e conhecer seus padrões característicos e sazonais são aspectos importantes. Nesse contexto, o Furo da Laura (Rio Guajará-mirim), ambiente estuariano transicional e de importante atuação no âmbito econômico e social para as comunidades ribeirinhas, cidades e arredores, serve como umas das principais rotas de entrada de insumos pesqueiros para o estado. O Furo da Laura é um corpo d’água adjacente a Baía do Marajó, possui duas conexões com o mesmo e está sob sua influência direta, localiza-se nas coordenadas UTM 22M, 796169-830035 W e 9880864-9916228 S, mediante isso foram realizadas três campanhas oceanográficas, período seco (outubro 2013), período chuvoso (fevereiro 2014) e seco (agosto 2014), a esse importante curso d'água com utilização de equipamentos para aferição de parâmetros geofísicos na região, tais como, batimetria, hidrodinâmica, variação de superfície livre e salinidade. Observou-se de posse desses parâmetros o comportamento hidrodinâmico, classificação e amplitude de maré, diferença de fase entre enchente e vazante, tendência de salinidade no curso d'água em resposta a Baía do Marajó, além da identificação das feições morfológicas características e análise sazonal dessas mudanças nas seções de coleta 1 e 2 pré-estabelecidas, bem como, mapeamento e confecção de um mapa batimétrico da área de estudo.

Neste trabalho e apresentado o primeiro estudo com a inversão de dados do Metodo Eletromagetico a Multi-Frequência (EMMF), utilizando uma abordagem matematica para problema inverso. Na primeira parte, e feita uma apresentação das tecnicas matematicas utilizadas na inversão destes dados, onde e mostrada a tecnica de Gauss-Newton, modificada com o algortimo de Marquardt, e tambem, e apresentado os dos dois regularizadores
utilizados, que são o de Suavidade Global (SG) e o de Variação Total (VT). Na segunda
parte, foi feita a inversão 1D de dados EMMF sinteticos, bem como uma aplicação com
dados reais, adquiridos na bacia do Esprito Santo, localizada no sudeste do Brasil. Na terceira
e ultima parte, e apresentada a inversão 2D de dados EMMF sinteticos, com modelos
que, assim como na inversão 1D, envolvem alvos condutivos e resistivos. Os resultados
desta pesquisa mostraram que a inversão com alvos condutivos conseguiram recuperar
modelos de resistividades mais coerentes com o modelo verdadeiro, se comparado com
os alvos resistivos, isto devido aos dados, que são formados pela componente magnetica
radial, serem mais in uenciados por corpos condutivos, em virtude destes sofrerem um
maior efeito indutivo no meio.

Este trabalho objetiva caracterizar e identificar fenômenos morfodinâmicos presentes
no leito do rio Pará e da foz do rio Tocantins, esta área compreende a baia das
Bocas até a porção leste da ilha do Marajó. É uma região onde existem poucos
dados e informações sobre a morfologia e constituição do leito. Amostras de
sedimentos de fundo (181) foram coletadas com auxílio de um amostrador de Van
Veen, e foram submetidas à análise macroscópica para identificar o tipo de material.
Com o auxílio de dados hidrodinâmicos modelados foi possível relacionar os
padrões de formas de fundo com o tipo de sedimento do leito e a hidrodinâmica
reinante no local. Os dados sísmicos permitiram identificar e mapear padrões
sonográficos de 15 tipos de ecos classificados em quatro categorias. Os tipos de
ecos menos frequentes são os que apresentam leitos bastante irregulares e pouca
ou nenhuma penetração do sinal acústico. Especialmente o tipo C1 caracterizado
pela presença de hipérboles de difração e o tipo D1 que trata de respostas acústicas
advindas de grandes depósitos de sedimentos, encontradas apenas em dois perfis.
As formas de fundo de maior expressão foram identificadas no trecho onde o rio
Canaticu deságua no rio Pará onde a largura do canal principal diminui de 8 km para
4 km em profundidade > 20 m. A aplicação da metodologia por meio da utilização do
Sub-Bottom profiler SB-0512, possibilitou o conhecimento das formas de fundo,
assim como as dimensões que estas formas submersas apresentam ao longo na
região. A configuração do leito e as dimensões dos corpos podem afetar a
navegação e futuras construções civis em alguns trechos do rio.

Regiões geológicas que apresentam grandes variações laterais de velocidade, como em
regiões com falhas e domos de sal, são áreas complexas que, em geral, o imageamento
sísmico em tempo é limitado. Nestes casos, o imageamento sísmico em profundidade pode
apresentar melhores resultados. Entretanto, é necessário um modelo de velocidade em
profundidade com precisão, o que não é uma tarefa fácil. Uma alternativa para a estimativa
do modelo de velocidade em profundidade é oferecida através da técnica do Well-Tie. Com
a calibração do traço sintético, obtido a partir de dado de poço, com a seção sísmica, o
mapa de velocidade em profundidade pode ser obtido através da curva tempo-profundidade.
Neste trabalho, utilizamos o Well-Tie para melhorar o modelo de velocidade RMS obtido
do processamento do dado sísmico. O modelo de velocidade atualizado foi convertido para
profundidade e usado para gerar uma imagem sísmica migrada em profundidade de uma
região da Bacia Tumbes-Progresso.

Neste trabalho buscou-se caracterizar a hidrodinâmica da plataforma continental próxima à costa nordeste do Estado do Pará em pontos adjacentes aos municípios de Salinópolis e Marapanim. A escolha do período de aquisição dos dados ocorreu levando-se em conta a contribuição do rio Tocantins, que apresenta uma maior descarga durante o mês de abril e menor descarga durante o mês de setembro. Os dados tratados ao longo deste trabalho são referentes à duas estações ancoradas iniciadas nos dias 11 de setembro de 2013 e 25 de abril de 2014, ambas com 25 horas de duração. Durante as estações, foram obtidos não só dados hidrodinâmicos (componente longitudinal da corrente) como também dados hidrográfico (temperatura, salinidade e densidade). Com isso, foi possível calcular os transportes resultantes de massa e volume. As observações foram realizadas empregando dois perfiladores acústicos de corrente por efeito Doppler e registradores de salinidade, temperatura e pressão. O tratamento dos dados inclui a filtragem por meio de médias móveis e interpolações para análise dos resultados em profundidade adimensional. Os resultados hidrográficos revelaram uma possível influência da drenagem continental durante o período de aquisição. A comparação entre as correntes de água e eólica mostram que durante os experimentos a influência do vento não foi determinante na circulação e os cálculos de transportes indicam uma circulação predominantemente influenciada pela maré e aporte de água doce.

O estuário amazônico é um complexo sistema devido ao grande número de corpos d'água que apresenta; este estuário também compreende quatro dos 20 maiores rios do mundo. Modelos hidrodinâmicos já foram aplicados a este sistema, mas sua complexa morfologia torna difícil a definição de grides curvilineares para a área. O presente trabalho de pesquisa tem como objetivo a implementação de modelo hidrodinâmico no estuário amazônico, baseado em malha flexível (cuja definição é mais simples do que das curvilíneares para sistemas com tal complexidade), além de analisar alguns de seus padrões hidrodinâmicos. A metodologia é baseada na
utilização do modelo D-Flow em que a definição de malha flexível é possível. O modelo abrange os baixos cursos do Rio Amazonas, do Rio Tapajós, do Rio Xingu, do Rio Tocantins, da Baía do Guajará, da Baía do Marajó, do Estreito de Breves e do Rio Pará, bem como a planície de maré circundante e a plataforma continental adjacente. O modelo apresentou bons valores de calibração, tanto para maré quanto para descarga fluvial, uma vez que o coeficiente de correlação de Pearson apresentou valores superiores a 0,95 e o erro médio foi menor do que 5% pra
resultados de maré e 15% para os resultados de descarga. O modelo gerou uma representação da interação da maré e descarga fluvial relativa a condições extremas no estuário, mostrando padrões hidrodinâmicos aceitáveis quando comparados com medições realizadas “in situ”.

Neste trabalho descreveu-se o problema direto e inverso de tomografia eletromagnética
poço a poço. A geometria do modelo possui simetria azimutal, o que simplifica significativamente
o processo de modelagem do problema direto e inversão, reduzindo um equação
originalmente tensorial 3-D para uma forma escalar bidimensional. No problema direto
discutiu-se o método de elementos finitos para a solução numérica da equação de Helmholtz.
Já no problema inverso foi empregado três funcionais estabilizadores: Suavidade Global
(GS), Variação Total (TV) e Igualdade Absoluta (AI). O primeiro funcional usa uma
suavização na norma 𝐿2, enquanto o segundo usa uma suavização na norma 𝐿1, que aceita
variações abruptas entre os parâmetros adjacentes.
Para o primeiro teste, observa-se que a frequência dentre as usadas em kHz: 0.1, 1, 10 e
100, a que melhor estimou as heterogeneidade foi a de 100 kHz. Esta frequência foi usada
nos demais testes e se obteve bons estimativas dos alvos com a mesma.
Com relação aos resultados em geral, nota-se que o uso dos métodos TV e GS, com o uso
simultâneo do vínculo AI, teve uma boa estimativa, na grande maioria dos resultados,
da geometria e posição das heterogeneidades verdadeiras, tanto para pequenos, quanto
para grandes contrastes de condutividades entre os alvos e o meio encaixante. Notou-se
também que as imagens recuperadas depende da posição da heterogeneidade em relação a
fonte, sua distribuição geométrica, contrates de condutividades com o meio encaixante e
da frequência utilizada.

O hidrato de gas e conhecido como uma fonte potencial de energia de hidrocarbonetos. Entretanto, a detecção e exploração desse tipo de recurso e ainda inexpressiva. Isto se deve a dois fatores: a diculdade na detecção de areas rentaveis em hidratos de gas e devido ao alto risco exploratorio. Nesse trabalho, e apresentada uma analise para a detecc~ao de provaveis areas de ocorrencia do hidrato de gas em uma regi~ao da Bacia Tumbes-Progresso (Peru), utilizando dados geofisicos: magnetico, gravimetrico, sismicos e de poço. Apresenta-se três abordagens para evidenciar as possíveis areas de hidrato de gas: na primeira, as anomalias magneticas e gravimetricas são analisadas com relação a geologia e a area de estudo que foi escolhida. Em seguida foi feito o imageamento sísmico da região de interesse e a identificação dos BSRs (Bottom Simulating Reetor), reetores que delimitam zonas de hidrato de gas e gas livre. Aos potenciais BSR foi aplicada a analise AVO (Amplitude Versus Oset). Por m, na terceira abordagem, são avaliados os dados de poco, calculando-se a porosidade e saturac~ao da rocha na zona de estabilidade de hidrato de gas. De acordo com a analise apresentada, vericou-se a ocorrencia de hidrato de gas na area de estudo.

Este trabalho teve como objetivo a aplicação de métodos do empilhamento superfície-dereflexão-
comum (CRS-convencional), do CRS-parcial e da inversão niptomográfica para gerar imagens sísmicas para a interpretacão em dados relacionados a meios geologicamente complexos. O modelo construído, e denominado Duveneck-Astur, foi usado para simular um ambiente geológico com camadas limitados por interfaces curvas e suaves, mas que a teoria paraxial do raio seja obedecida, diferentemente de outros modelos sintéticos onde
existem falhas geológicas, e fortes variações verticais e horizontais de velocidade, como por exemplo o Marmousi e o Sigsbee, entre outros. Para analisar comparativamente a resolução dos métodos aplicados, foram realizados dois testes com dados sintéticos. Um teste constando de dados espaçados com o silenciamento aleatório de traços nas famílias CMP, e um outro teste com adição de ruído. Foi analisado computacionalmente o comportamento dos métodos de empilhamento na obtenção de uma distribuição de velocidade em profundidade pela inversão NIP-tomográfica, que utiliza o vínculo dos atributos cinemáticos do campo de onda para estimar um modelo coerente com o dado. Os resultados da NIP-tomografia são comparados entre si, e em relação ao modelo de velocidade obtido da análise convencional (semblance). As distribuições de velocidade em profundidade foram usadas na migração PSPI em profundidade para verificar a coerência dos resultados.

Este trabalho constou do estudo e do processamento, inversão e imageamento em tempo e em profundidade de dados sísmicos Marmousi, e do real Jequitinhonha obtido na plataforma continental oriental atlântica brasileira do estado da Bahia. Foram aplicados os métodos de empilhamento NMO e CRS, e a técnica de inversão niptomográfica dos atributos cinemáticos do campo de onda. Com o empilhamento NMO foi obtido um mapa de distribuição de velocidades através da análise de velocidade no mapa de coerência semblance e, posteriormente, as seções empilhada e migrada no domínio do tempo e da profundidade. O método de empilhamento da superfície de reflexão comum (CRS) foi aplicado com o programa crsstack-511 para obter as seções empilhada e migrada no domínio do tempo, e extrair os parâmetros do campo de onda, através de análise de coerência e da redundância contida nos dados sísmicos de multicobertura. O método de inversão niptomográfica de reflexão foi realizado por meio da aplicação do programa niptomo, que é uma implementação do método de inversão dos atributos cinemáticos da onda hipotética NIP, extraídos diretamente do empilhamento CRS, para se obter um modelo suavizado de velocidade e, posteriormente, uma seção migrada em profundidade. As seções migradas são do tipo Kirchhoff. As técnicas utilizadas seguem um fluxograma pré-estabelecido e realizado seguindo um arquivo Makefile, que funciona como um organizador de etapas. Estas etapas foram realizadas no ambiente de trabalho Linux e no sistema Seismic Un*x da Center for Wave Phenomena (CWP) da Colorado School of Mines. Os resultados das três técnicas foram comparados com o objetivo de mostrar a evolução da qualidade visual das seções resultantes através da continuidade dos eventos traço-a-traço e da relação sinal/ruído, analisar diferenças e melhoras nas seções migradas visando uma melhor interpretação geológica e promover melhores condições de processamento e imageamento, buscando auxiliar possíveis perfurações com sucesso.

O presente estudo foi realizado em duas áreas. A primeira, localizada nos fundos do Palacete

Faciola em Belém/PA e, a segunda, denominada 4A, localizada no Sítio Arqueológico PA-ST-42,

situado no Porto de Santarém/PA. O levantamento geofísico descrito neste trabalho foi realizado

a fim de auxiliar a prospecção arqueológica, indicando locais para futuras escavações com

objetivo de detectar estruturas e/ou artefatos enterrados nos sítios. Os radargramas adquiridos nas

duas áreas mostraram diversas feições anômalas. Até a finalização deste trabalho nenhuma

escavação havia sido realizada no Palacete Faciola. Na Área 4A, entretanto, duas trincheiras

foram abertas revelando diversos fragmentos arqueológicos.

A equação de Archie é um marco histórico da Avaliação de Formação por ser a primeira relação envolvendo as propriedades físicas das rochas e as suas propriedades petrofísicas possibilitando a identificação e a quantificação de hidrocarbonetos em subsuperfície. A saturação de água é a solução da equação de Archie obtida a partir da medida da resistividade e da estimativa da porosidade da formação. No entanto, a solução da equação de Archie é não trivial, na dependência do conhecimento prévio da resistividade da água de formação e dos expoentes de Archie (cimentação e saturação). Esta tese apresenta um conjunto de algoritmos inteligentes inéditos, que possibilitam a solução da equação de Archie. Uma variação da rede neural competitiva, denominada como rede neural bicompetitiva realiza o zoneamento do poço, delimitando as camadas reservatório. Para cada camada reservatório, um novo algoritmo genético, com uma estratégia evolutiva baseada na reprodução de fungos produz estimativas para os parâmetros de porosidade da matriz (densidade, tempo de trânsito e porosidade neutrônica), que aliados a um novo modelo de rocha produzem estimativas realistas da porosidade, considerando os efeitos da argilosidade. Uma nova rede neural competitiva denominada como rede competitiva angular realiza a interpretação do Gráfico de Pickett fornecendo as informações da resistividade da água de formação e do expoente de cimentação. Todos os resultados da metodologia aqui apresentada são obtidos com dados sintéticos e perfis convencionais.

Este trabalho tem por objetivo analisar a eficiência do GPR (Ground Penetrating Radar) como medidor de umidade em comparação ao consagrado sistema TDR (Time Domain Reflectometry) e apresentar modificação nas equações de calibração que permitem a estimativa da umidade a partir da velocidade da onda do GPR. São apresentadas as metodologias de coleta e processamento de dados do GPR, que visam a determinação da umidade. Uma das metodologias foi aplicada em Cuiarana (Salinópolis - PA) com antena de 400 MHz e comparada com dados de TDR. As permissividades relativas obtidas por meio das velocidades das ondas do GPR foram utilizadas para inferir os valores de umidade a partir das Equações de Topp e Roth e, assim, compará-los aos valores obtidos com TDR. Os dados foram correlacionados e analisados estatisticamente, possibilitando o estabelecimento de uma nova equação de calibração em função da permissividade relativa e outra em função da velocidade da onda do GPR. O estudo mostrou com sucesso a possibilidade e as limitações de se estimar umidade com GPR.

Este trabalho apresenta estudo geofísico de parte de orla fluvial sujeita à erosão, com o objetivo primordial de avaliar o seu uso na detecção de áreas degradadas pela erosão em estágio crítico, antes de seu desmoronamento. Esta área está situada ao longo de 600 m à margem do rio Guamá, entre a ponte do rio Tucunduba e o Porto de Canoagem, dentro do campus da Universidade  Federal do Pará (UFPA), na cidade de Belém no Estado do Pará (Brasil). Conta, em alguns trechos, com diferentes tipos de contenção de erosão, entre os quais muro de concreto e sacos de cimento. A área é consequentemente, um laboratório para se testar a eficiência da Geofísica em detectar as zonas em que a ação da erosão, embora ainda não observável em superfície, atue, de modo a auxiliar obras de contenção da orla antes do seu colapso. Foram utilizados quatro métodos geofísicos: Potencial Espontâneo (SP), Eletrorresistividade, Slingram (LIN) e Radar de Penetração do Solo (GPR). As medidas foram levantadas durante a maré baixa e a maré alta na tentativa de mapear os caminhos preferenciais subsuperficiais para a entrada de água trazida pela maré alta e, por esse meio, para o trabalho erosivo. O efeito global da maré é aumentar as oscilações nas medidas de SP, Eletrorresistividade e LIN e aumentar a intensidade das reflexões obtidas com o GPR em relação às medidas obtidas com maré baixa. Na maré alta, as medidas mostram, em relação às medidas obtidas na maré baixa: I) Em zona com erosão, a redução da voltagem obtida com o método SP, a diminuição da resistividade obtida com imageamento realizado com o método da Eletrorresistividade, o aumento da condutividade LIN bem como tanto o aumento da intensidade das reflexões como a perturbação da continuidade dos refletores obtidos com o Método GPR II) Em zona com contenção, o aumento da voltagem SP, o aumento da resistividade obtida com Eletrorresistividade, a diminuição da condutividade LIN e, finalmente, a atenuação de reflexões obtidas com o GPR e redução do efeito global da maré. A despeito das dificuldades, os resultados demonstram que a Geofísica pode ser uma ferramenta auxiliar na previsão de locais onde a queda erosiva do terreno provocado por ela está prestes a ocorrer bem como na análise da eficácia da obra de contenção realizada.

Esta pesquisa foi realizada no município de Piçarra, localizado no sudeste do estado do Pará. O estudo teve como foco o mapeamento de lineamentos associados a fraturas do embasamento e da natureza do subsolo através de geofísica, usando o método eletromagnético Very Low Frequency (VLF) em caminhamentos e eletrorresistividade em sondagens elétrica vertical (SEV). A análise integrada dos dados geofísicos permitiu reconhecer na área dois domínios hidrogeologicos: Zonas fraturadas e espessura de sedimentos sobre rochas do embasamento, visando orientar a locação de poços de captação de água subterrânea. O estudo forneceu indicações das áreas mais promissoras à captação de água subterrânea e os melhores locais para a construção de poços para abastecimento da cidade.

Atualmente, com o avanço dos recursos computacionais, novas técnicas vem sendo empregadas para a atenuação de ruídos presentes em dados de perfis de poço, em que utilizase abordagens baseadas no processamento cognitivo; como exemplos, a Lógica Fuzzy. Durante o processo de aquisição, o sinal registrado poderá conter, além da informação desejada, também uma quantidade de informação espúria (sem nexo ou interesse) denominada de ruído. Estes algoritmos cognitivos oferecem novas alternativas para o tratamento de dados que envolvam estasmincertezas e ambigüidades. A presença de ruídos nos sinais pode prejudicar os processos de extração da informação desejada, levando a resultados ambíguos e sem nexo. Assim o objetivo deste trabalho é mostrar uma técnica não linear para a remoção de ruídos em perfis de poços utilizando conjuntos e lógica FUZZY. O filtro proposto analisa a continuidade das medidas do perfil através da avaliação de dois parâmetros diferenciais. Saltos abruptos nos medidas podem indicar a presença de ruídos, assim, para cada ponto no perfil, o filtro avaliará o grau de descontinuidade e atribuirá um valor de correção a ser aplicado. Finalmente, o filtro será aplicado em dados de poços sintéticos e reais, onde procederemos a uma avaliação de desempenho observando os efeitos da resolução, amostragem e janelamento do sinal.

This thesis presents a study based on patterns related to the shape of logging curves obtained in groundwater wells drilled in Belém metropolitan area. The objective of the study was to recognize Cenozoic sedimentation sequences and their sedimentation environment. Single point resistance, spontaneous potential and gamma ray logging from 21 wells were analyzed, covering maximum depth of 300 m.
The study allowed to recognize two main units: one of them, characterized by large amount of clays and thin sand layers, occurring between surface and 160 m depth, while the other, below 160 m, presents thick sandy layers. These units were associated to the sedimentary sequences of Lower Cenozoic described by Rossetti (2000) that correlate to Pirabas and Barreiras Formations, and to Post-Barreiras and Holocenic sediments.
For the upper unit, the shape of the logging curves show patterns that can be associated to transgression and regression, while for the lower unit the shape of the curves suggest a center of channel sedimentation.
The study shows that the methodology used to recognize sedimentation environment can be considered satisfactory if no a priori geological information is available.