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Una mappatura più rapida accelera la ricerca del petrolio
Con la domanda e i prezzi così alti per il petrolio greggio, le compagnie petrolifere sono alla ricerca di nuovi giacimenti in profondità sotto il fondo dell'oceano, in aree di maggiore complessità geologica. Ma la perforazione sotto l'oceano è molto costosa, quindi le compagnie petrolifere devono avere una comprensione quanto più completa possibile della geologia in cui stanno perforando.
Una mappa dei giacimenti di sale situati a chilometri sotto il fondo dell'oceano nel Golfo del Messico, dove Shell spera di trovare nuovi giacimenti di petrolio. La mappa è stata generata utilizzando algoritmi sviluppati al MIT per analizzare i dati sismici. (Per gentile concessione di Jason K. Johnson, dipartimento di ingegneria elettrica e informatica del MIT)
Anche armati di risme di dati sismici sulle caratteristiche sotterranee della Terra, tuttavia, creare mappe accurate della geologia sottostante l'oceano è una sfida. Ora Shell sta lavorando con gli scienziati informatici del MIT per progettare algoritmi che consentiranno loro di creare mappe di queste aree sotterranee in modo più rapido e accurato.
La generazione di mappe delle aree profonde e complesse ora esplorate dalle compagnie petrolifere può richiedere molti mesi a molte persone, afferma Richard Sears, uno scienziato in visita della Shell al MIT. Le regioni oggetto di studio possono avere un'area di centinaia di chilometri e una profondità di diversi chilometri. Chi lavora per creare mappe 3D di queste aree deve elaborare enormi quantità di dati.
Shell si rivolse a Alan Willsky , professore di ingegneria elettrica al MIT, per un modo per dare un senso alla grande quantità di dati sismici che l'azienda raccoglie per la creazione di mappe. Il gruppo di Willsky è specializzato in metodi computazionali per estrarre le forme degli oggetti da dati complessi.
Per il suo primo progetto con Shell, il suo gruppo sta adattando algoritmi per aiutare i geologi dell'azienda a studiare i depositi di sale sotto il Golfo del Messico. Shell spera che queste formazioni, difficili da mappare, abbiano intrappolato grandi giacimenti di petrolio sotto il fondo del mare. Willsky e colleghi stanno aiutando Shell a mappare le superfici, le forme e i confini di questi depositi.
Willsky afferma che determinare la forma e le dimensioni dei depositi di sale sotto terra è simile a un'altra impresa del suo gruppo: collaborare con i radiologi per sviluppare algoritmi di analisi delle immagini per mappare la prostata per determinare dove inserire un pellet radioattivo che uccide il cancro. I loro algoritmi potrebbero avere un impatto su molti campi, dice, tra cui la biomedicina e l'oceanografia.
Il processo di rilevamento del petrolio inizia con le navi che percorrono una vasta area 24 ore su 24 per diverse settimane, inviando vibrazioni ad alta intensità nella Terra e misurandone gli echi. Circa ogni 10 secondi, l'aria compressa viene scaricata nell'acqua da molti cilindri contemporaneamente. Le vibrazioni di queste esplosioni viaggiano attraverso l'acqua e nella terra fino a quando non urtano qualcosa. Quindi echeggiano di nuovo sulla superficie dell'acqua, dove vengono registrati da chilometri di filamenti di microfoni sensibili alla pressione che seguono la nave. Sebbene ogni eco sia debole, più segnali si rafforzano a vicenda.
Quindi i geologi dell'azienda devono trasformare centinaia di milioni di punti di questi dati vibrazionali o sismici in una mappa 3D per determinare se i depositi di petrolio si trovano o meno al di sotto. Tale creazione di mappe è un processo iterativo. Innanzitutto, un computer elabora i dati grezzi. Quindi, osservando le sezioni verticali, il cartografo individua alcuni punti in cui vede qualcosa di interessante, dove sembra che le onde sonore abbiano echeggiato un particolare tipo di struttura geologica, come un deposito di sale.
I nuovi algoritmi sviluppati dal gruppo di Willsky e in uso da Shell possono definire relazioni statistiche tra i punti dati selezionati dai cartografi e utilizzare queste relazioni per collegare i punti e creare una mappa. Gli algoritmi calcolano anche l'incertezza di ciascun punto dati.
Il computer può impiegare giorni per generare una superficie complessa e l'interprete impiega giorni per esaminare i dati, afferma Sears.
Il successo del cento per cento è una circostanza rara, afferma Ron Masters, geofisico senior dello staff della Shell. Devi perforare molte prospettive, alcune delle quali non sosterranno le previsioni dei produttori di mappe.
Shell e Willsky sperano che algoritmi sempre più sofisticati aiutino i creatori di mappe a svolgere il loro lavoro più rapidamente e con maggiore precisione, soprattutto perché l'azienda continua a cercare petrolio in aree geologicamente più complesse, come quelle intorno ai depositi di sale.
Secondo Masters, i depositi di sale sono una caratteristica dominante delle acque profonde del Golfo del Messico. Ma dice che gli algoritmi di mappatura sviluppati da Willsky dovrebbero applicarsi ad altri depositi geologicamente complessi altrove negli oceani del mondo.