Desenvolvimento de software para simulação do campo de onda através de modelagem por diferenças finitas

O método sísmico é a técnica geofísica mais utilizada e conhecida na prospecção de hidrocarbonetos. O estágio atual de seu desenvolvimento advém, dentre outros fatores, dos estudos computacionais desenvolvidos pelos geocientistas. A utilização de simulações para compreender os fenômenos físicos ocorridos com a passagem da onda sísmica pelas rochas é de suma importância na indústria exploracionista de hidrocarbonetos bem como nos estudos acadêmicos. Neste cenário, o projeto aqui apresentado tem por objetivo o desenvolvimento de uma aplicação para simular o comportamento da onda sísmica nas rochas em duas dimensões (2D), ao longo do tempo. Como input, o software pode utilizar imagens de microtomografia, para realização de estudos de física de rochas digitais em microescala (10-6 m) ou modelos idealizados (sintéticos) em macro escala (1 m – 10 km). Para simulações como essas, a adoção do método das diferenças finitas é habitual. Nele, os dados de entrada são discretizados através de uma malha de pontos (grid). As equações diferenciais presentes nos fenômenos naturais também são discretizadas, respeitando o mesmo grid. A simulação do fenômeno é realizada passo a passo, através dos pontos da superfície input permitindo a observação em tela ou o cálculo de propriedades geológicas ou geofísicas. Para a confecção da aplicação proposta, adotar-se-á linguagem de programação Python, sempre que possível. Essa linguagem possuí ampla disponibilidade de bibliotecas de uso científico (NumPy, Matplotlib, etc), além de ser de fácil aprendizado. Quando o uso do Python se demonstrar inviável, devido a complexidade computacional, será adotada a linguagem C. Durante o desenvolvimento do projeto serão consideradas possibilidades do uso de inteligência artificial para extrapolação ou aceleração dos cálculos. A aplicação será flexível, permitindo além de uma variada seleção de inputs, a escolha de diferentes modelos de equações da onda: acústico, visco-acústico, elástico e viscoelástico. Isto permitirá que seu uso não seja restrito somente no desenvolvimento de projetos acadêmicos, mas também ser utilizada de forma complementar em atividades intraclasse.