Modelagem numérica de dados MCSEM 3D usando computação paralela

Desenvolvemos a modelagem numérica de dados sintéticos Marine Controlled Source Electromagnetic (MCSEM) usada na exploração de hidrocarbonetos para simples modelos tridimensionais usando computação paralela. Os modelos são constituidos de duas camadas estrati cadas: o mar e o sedimentos encaixantes de um delgado reservatório tridimensional, sobrepostas pelo semi-espaço correspondente ao ar. Neste Trabalho apresentamos uma abordagem tridimensional da técnica dos elementos nitos aplicada ao método MCSEM, usando a formulação da decomposição primária e secundária dos potenciais acoplados magnético e elétrico. Num pós-processamento, os campos eletromagnéticos são calculados a partir dos potenciais espalhados via diferenciação numérica. Exploramos o paralelismo dos dados MCSEM 3D em um levantamento multitransmissor, em que para cada posição do transmissor temos o mesmo processo de cálculos com dados diferentes. Para isso, usamos a biblioteca Message Passing Interface (MPI) e o modelo servidor cliente, onde o processador administrador envia os dados de entradas para os processadores clientes computar a modelagem. Os dados de entrada são formados pelos parâmetros da malha de elementos nitos, dos transmissores e do modelo geoelétrico do reservatório. Esse possui geometria prismática que representa lentes de reservatórios de hidrocarbonetos em águas profundas. Observamos que quando a largura e o comprimento horizontais desses reservatório têm a mesma ordem de grandeza, as resposta in-line são muito semelhantes e conseqüentemente o efeito tridimensional não é detectado. Por sua vez, quando a diferença nos tamanhos da largura e do comprimento do reservatório é signi cativa o efeito 3D é facilmente detectado em medidas in-line na maior dimensão horizontal do reservatório. Para medidas na menor dimensão esse efeito não é detectável, pois, nesse caso o modelo 3D se aproxima de um modelo bidimensional. O paralelismo dos dados é de rápida implementação e processamento. O tempo de execução para a modelagem multitransmissor em ambiente paralelo é equivalente ao tempo de processamento da modelagem para um único transmissor em uma máquina seqüêncial, com o acréscimo do tempo de latência na transmissão de dados entre os nós do cluster, o que justi ca o uso desta metodologia na modelagem e interpretação de dados MCSEM. Devido a reduzida memória (2 Gbytes) em cada processador do cluster do departamento de geofísica da UFPA, apenas modelos muito simples foram executados.

ABSTRACT: We developed the numerical modeling of Marine Controlled Source Electromagnetic (MCSEM) synthetic data used in hydrocarbon exploration for three-dimensional models using parallel computation. The models are formed of two strati ed layers: the sea and the host with a thin three-dimensional embedded reservoir overlapped by the air half-space. In this work we present a three-dimensional nite elements technique of MCSEM modeling using the primary and secondary decomposition of the magnetic and electric coupled potentials. The electromagnetic elds are calculated by numerical di erentiation of the scattered potentials. We explore the parallelism of the MCSEM 3D data in a multitransmitter survey, where as for each transmitter position we have the same forward model but with di erent data. For this, we use Message Passing Interface library (MPI) and the client server approach, where the server processor sends the input data to client processors to perform the calculation. The input data are formed by the parameters of the nite element mesh, together with informations about the transmitters and the geoeletric model of hydrocarbon reservoir with prismatic geometry. We observe that when the horizontal width and the length of the reservoir have the same order of magnitude, the in-line responses are very similar and the consequently the three-dimensional e ect is not detectable. On the other hand, when the di erence in the sizes of the horizontal width and the length of the reservoir is very large, the e ect 3D is easily detected in in-line along the biggest dimension of the reservoir. For measures done along the lesser dimension this e ect is not detectable, therefore, the model 3D approaches to a bidimensional model. The parallelism of multiple data has fast implementation and processing, and its time of execution is of the same order of the serial problem, with the addition of the latency time in the data transmission among the cluster nodes, which justifying this methodology in modeling and interpretation MCSEM data. Only simple 3D models were computed because of the reduced memory (2 Gbytes in each node) of the cluster of UFPA Departament of Geophysics.