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Tipo do documento: Tese
Título: Segmentação de acumulações de gás natural em imagens de reflexão sísmica através de técnicas 1D, 1.5D e 2D
Título(s) alternativo(s): Segmentation of natural gas accumulations in seismic reflection images using 1D, 1.5D and 2D techniques
Autor: MELLO, Henrique Ribeiro de 
Primeiro orientador: PAIVA, Anselmo Cardoso de
Primeiro coorientador: RENNA, Francesco
Primeiro membro da banca: PAIVA, Anselmo Cardoso de
Segundo membro da banca: RENNA, Francesco
Terceiro membro da banca: SILVA, Aristófanes Correa
Quarto membro da banca: ALMEIDA, João Dallyson Sousa de
Quinto membro da banca: PÉREZ-PÉREZ, Noel
Resumo: O método mais comum de identificação indireta usado pela indústria de petróleo e gás natural na busca de acumulações de gás natural é a realização de um levantamento ba- seado no princípio da reflexão sísmica. Especialistas procuram por mudanças repentinas na intensidade dos sinais, o que pode indicar a presença de gás natural, petróleo ou ou- tros hidrocarbonetos. Nesta tese, propomos três métodos para automatizar esta tarefa utilizando dados de reflexão sísmica: um método que utiliza um Ensemble de U-Nets, arquitetura consolidada na segmentação de imagens, e outro dois que fazem uso do Ro- bustly Optimized Bidirectional Encoder Representation from Transformers Pretraining Approach (RoBERTa), método originalmente desenvolvido no contexto de modelagem de linguagem natural. Os métodos são desenvolvidos de modo que, para o dataset utilizado, seja feita uma simulação do que acontece na prática da exploração sísmica: modelos trei- nados em uma determinada região são utilizados para prever a ocorrência de gás natural e petróleo em outras ainda desconhecidas. Para isso, propomos uma política de divisão de treino-teste para o conjunto de dados público. O método baseado em U-Net requer que a anotação seja consideravelmente maior que a original, e consegue determinar mais precisamente a região anotada. O método baseado na arquitetura RoBERTa apresenta mais falsos positivos em regiões de alta variação de impedância acústica, porém é capaz de identificar possíveis acumulações menores, além de delimitar grande parte da estru- tura que armazena o gás natural. Os três métodos apresentam métricas de avaliação da segmentação superiores ao estado-da-arte quando se considera a capacidade de gene- ralização do modelo usando um único conjunto de dados. Nos dados do bloco F3, nos Países Baixos, os métodos apresentaram F1-score entre 0.36 e 0.62 no conjunto de teste proposto, enquanto que a sensibilidade varia entre 0.65 e 0.79.
Abstract: The most common indirect identification method used by the oil and natural gas industry in the search for natural gas accumulations is conducting a survey based on the principle of seismic reflection. Specialists look for sudden changes in signal intensity, which may indicate the presence of natural gas, oil, or other hydrocarbons. In this thesis, we propose three methods to automate this task using seismic reflection data: one method that uses an Ensemble of U-Nets, a well-established architecture in image segmentation, and two others that make use of the Robustly Optimized Bidirectional Encoder Representation from Transformers Pretraining Approach (RoBERTa), a method originally developed in the context of natural language modeling. The methods are developed in such a way that we simulate what happens in practice, where models are trained in a given region and are used to evaluate unkown areas. To do so, we propose a train-test split policy for the public dataset used that simulates the use of the methods in a new region. The U-Net based method requires the annotation to be considerably larger than the original and is able to determine the annotated region more precisely. The method based on the RoBERTa architecture shows more false positives in areas of high acoustic-impedance variation, but it is capable of identifying possible smaller accumulations, as well as de- lineating much of the structure that stores the natural gas. All three methods present segmentation evaluation metrics superior to the state-of-the-art when considering the model’s generalization capability using a single dataset. On the F3 block dataset in the Netherlands, the methods achieved F1-scores between 0.36 and 0.62 on the proposed test set, while sensitivity varies between 0.65 and 0.79.
Palavras-chave: dados sísmicos;
petróleo e gás;
segmentação de gás natural;
aprendizado de máquina;
redes neurais profundas;
séries temporais;
modelos de linguagem natural;
ensemble;
generalização.
seismic data;
oil and gas;
natural gas segmentation;
machine learning;
deep neural networks;
time series;
natural language processing;
ensemble;
generalization.
Área(s) do CNPq: Ciência da Computação
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal do Maranhão
Sigla da instituição: UFMA
Departamento: DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DA ELETRICIDADE/CCET
Programa: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE ELETRICIDADE/CCET
Citação: MELLO, Henrique Ribeiro de. Segmentação de acumulações de gás natural em imagens de reflexão sísmica através de técnicas 1D, 1.5D e 2D. 2025. 129 f. Tese (Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Eletricidade/CCET) - Universidade Federal do Maranhão, São Luís, 2025.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: https://tedebc.ufma.br/jspui/handle/tede/6760
Data de defesa: 10-Out-2025
Aparece nas coleções:TESE DE DOUTORADO - PROGRAMA DE PÓS GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE ELETRICIDADE

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