Estimativa da profundidade do embasamento na bacia potiguar usando inversão gravimétrica

The gravity inversion method is a mathematic process that can be used to estimate the basement relief of a sedimentary basin. However, the inverse problem in potential-field methods has neither a unique nor a stable solution, so additional information (other than gravity measurements) must be supplied by the interpreter to transform this problem into a well-posed one. This dissertation presents the application of a gravity inversion method to estimate the basement relief of the onshore Potiguar Basin. The density contrast between sediments and basament is assumed to be known and constant. The proposed methodology consists of discretizing the sedimentary layer into a grid of rectangular juxtaposed prisms whose thicknesses correspond to the depth to basement which is the parameter to be estimated. To stabilize the inversion I introduce constraints in accordance with the known geologic information. The method minimizes an objective function of the model that requires not only the model to be smooth and close to the seismic-derived model, which is used as a reference model, but also to honor well-log constraints. The latter are introduced through the use of logarithmic barrier terms in the objective function. The inversion process was applied in order to simulate different phases during the exploration development of a basin. The methodology consisted in applying the gravity inversion in distinct scenarios: the first one used only gravity data and a plain reference model; the second scenario was divided in two cases, we incorporated either borehole logs information or seismic model into the process. Finally I incorporated the basement depth generated by seismic interpretation into the inversion as a reference model and imposed depth constraint from boreholes using the primal logarithmic barrier method. As a result, the estimation of the basement relief in every scenario has satisfactorily reproduced the basin framework, and the incorporation of the constraints led to improve depth basement definition. The joint use of surface gravity data, seismic imaging and borehole logging information makes the process more robust and allows an improvement in the estimate, providing a result closer to the actual basement relief. In addition, I would like to remark that the result obtained in the first scenario already has provided a very coherent basement relief when compared to the known basin framework. This is significant information, when comparing the differences in the costs and environment impact related to gravimetric and seismic surveys and also the well drillings

Esta dissertação apresenta resultados de inversões gravimétricas realizadas com dados públicos na Bacia Potiguar Emersa. A inversão gravimétrica é uma processo matemático que pode ser usado para estimar o relevo do embasamento de uma bacia sedimentar. Embora este seja um problema matematicamente mal-posto, devido à não unicidade e/ou instabilidade das soluções, ele pode ser estabilizado através do uso de funcional a ser minimizado de modo que, além do ajuste das observações geofísicas, alguns vínculos geologicamente significativos sejam incorporados. O processo de inversão gravimétrica aqui utilizado admite que o contraste de densidade entre o embasamento e as rochas sedimentares é constante e conhecido. A metodologia pressupõe ainda a discretizacão do pacote sedimentar num conjunto de prismas (3D), cujas espessuras correspondem às profundidades do embasamento e são os parâmetros a serem estimados. A estabilização do problema é feita com os vínculos de (1) suavidade na variação espacial da profundidade, (2) de proximidade a um modelo de referência, bem como (3) de honrar desigualdades conhecidas sobre a profundidade em locais específicos, a exemplo de poços. Esses vínculos de desigualdade foram incorporados na forma de barreiras logarítmicas, as quais permitem agregar informações não só de poços que atingiram o embasamento como também de poços concluídos na seção sedimentar. Os cenários de aplicação da metodologia de inversão foram escolhidos de modo a simular diferentes fases ou etapas de exploração de uma bacia ao longo do tempo. A inversão no primeiro cenário foi realizada utilizando somente dados gravimétricos e um plano como modelo de referência. A inversão no segundo cenário foi subdividida em dois casos: agregando aos dados gravimétricos os vínculos oriundos de poços ou de um modelo sísmico de referência. Por fim, na inversão no último cenário foram agregados dados de poços e um modelo de referência sísmico. Para todos os cenários, as estimativas obtidas do relevo do embasamento revelaram nitidamente a forma interna do Rifte Potiguar, evidenciando a presença de feições estruturais alinhadas com direção principal NE-SW e segmentadas por componentes de direção NW em alguns locais. Em relação aos valores absolutos de profundidade, a inclusão dos vínculos dos poços aprimorou os resultados. Por sua vez, a introdução do modelo sísmico de referência aumentou a resolução global dos resultados. A flexibilidade de incluir na inversão uma variedade de informações de fontes distintas gerou resultados mais robustos e que atendem simultaneamente aos dados gravimétricos, sísmicos e geológicos (poços). A consistência e confiabilidade dos resultados comprovaram a potencialidade da inversão gravimétrica como ferramenta de delineamento da geometria do embasamento. É relevante destacar que a inversão realizada apenas com dados gravimétricos, e numa malha com espaçamento regional, Cenário 1, já forneceu uma estimativa de relevo do embasamento bastante coerente com o arcabouço conhecido da bacia. Essa é uma importante informação, se levarmos em conta diferenças de custo financeiro e de impacto ambiental dos levantamentos gravimétricos em relação ao método sísmico, bem como à perfuração de poços