Processamento interpretativo de dados magnetométricos e inversão de dados gravimétricos aplicados à prospecção de hidrocarbonetos

Apresentamos dois métodos de interpretação de dados de campos potenciais, aplicados à prospecção de hidrocarbonetos. O primeiro emprega dados aeromagnéticos para estimar o limite, no plano horizontal, entre a crosta continental e a crosta oceânica. Este método baseia-se na existência de feições geológicas magnéticas exclusivas da crosta continental, de modo que as estimativas das extremidades destas feições são usadas como estimativas dos limites da crosta continental. Para tanto, o sinal da anomalia aeromagnética na região da plataforma, do talude e da elevação continental é amplificado através do operador de continuação analítica para baixo usando duas implementações: o princípio da camada equivalente e a condição de fronteira de Dirichlet. A maior carga computacional no cálculo do campo continuado para baixo reside na resolução de um sistema de equações lineares de grande porte. Este esforço computacional é minimizado através do processamento por janelas e do emprego do método do gradiente conjugado na resolução do sistema de equações. Como a operação de continuação para baixo é instável, estabilizamos a solução através do funcional estabilizador de primeira ordem de Tikhonov. Testes em dados aeromagnéticos sintéticos contaminados com ruído pseudo-aleatório Gaussiano mostraram a eficiência de ambas as implementações para realçar os finais das feições magnéticas exclusivas da crosta continental, permitindo o delineamento do limite desta com a crosta oceânica. Aplicamos a metodologia em suas duas implementações a dados aeromagnéticos reais de duas regiões da costa brasileira: Foz do Amazonas e Bacia do Jequitinhonha. O segundo método delineia, simultaneamente, a topografia do embasamento de uma bacia sedimentar e a geometria de estruturas salinas contidas no pacote sedimentar. Os modelos interpretativos consistem de um conjunto de prismas bidimensionais verticais justapostos, para o pacote sedimentar e de prismas bidimensionais com seções verticais poligonais para as estruturas salinas. Estabilizamos a solução, incorporando características geométricas do relevo do embasamento e das estruturas salinas compatíveis com o ambiente geológico através dos estabilizadores da suavidade global, suavidade ponderada e da concentração de massa ao longo de direções preferenciais, além de vínculos de desigualdade nos parâmetros. Aplicamos o método a dados gravimétricos sintéticos produzidos por fontes 2D simulando bacias sedimentares intracratônicas e marginais apresentando densidade do pacote sedimentar variando com a profundidade segundo uma lei hiperbólica e abrigando domos e almofadas salinas. Os resultados mostraram que o método apresenta potencial para delinear, simultaneamente, as geometrias tanto de almofadas e domos salinos, como de relevos descontínuos do embasamento. Aplicamos o método, também, a dados reais ao longo de dois perfis gravimétricos sobre as Bacias de Campos e do Jequitinhonha e obtivemos interpretações compatíveis com a geologia da área.

ABSTRACT: We present two potential field data interpretation methods applied to hydrocarbon prospecting. The first one uses aeromagnetic data to estimate the horizontal projection of the limit between the continental and oceanic crusts. This method is based on the existence of geological sources, which are magnetized and belongs exclusively to the continental crust. In this way, the estimates of the sources’ ends are used as estimates of the continental crust limits. The total-field anomaly measured above the continental shelf, continental slope and part of the continental rise is amplified using the downward continuation operator implemented in two different ways: the equivalent layer principle, and the Dirichlet boundary condition. Most of the computational load in computing the downward continued anomaly comes from the solution of a large-scale system of linear equations. This computational effort has been reduced not only by processing the whole area by moving windows of smaller dimensions, but also by the use of the conjugate gradient in the solution of the system of equations. Because the downward continuation operator is unstable, it was stabilized through the first-order Tikhonov stabilizing functional. Tests with noisecorrupted synthetic data have shown the efficiency of both implementations to enhance the termination of magnetic sources belonging to the continental crust, allowing, in this way, the estimation of the limit between the continental and oceanic crusts. Both implementations have been applied to two different areas offshore the Brazilian coast: Foz do Amazonas and Bacia do Jequitinhonha. The second method simultaneously delineates the basement topography and the geometry of salt structures occurring within the sedimentary rocks using gravity data. The interpretation models consist of a set of vertical, 2D juxtaposed prisms for the sedimentary pack, and of 2D horizontal prisms with polygonal cross sections for the salt structures. The solution has been stabilized by incorporating the geometric characteristics of the basement relief and of the salt structures, which are compatible with the a priori knowledge about the geological setting. To this end, we imposed inequality constraints to the parameters of the interpretation model, and used the stabilizing functionals known as global smoothness, weighted smoothness, and mass concentration along selected directions. We applied the method to synthetic data produced by simulated intracratonic and marginal basins, presenting density contrast with the basement varying with depth and containing salt structures. The results have shown that the method is potentially useful in simultaneously delineating the faulted basement relief and the salt structures geometries. We applied the method to real data along two gravity profiles across the Campos and Jequitinhonha Basins, and obtained interpretations in accordance with the known geology of the area.