El Laboratorio de Métodos de Modelización y Geofísica Computacional del Programa de Ingeniería Civil del COPPE/UFRJ se centra principalmente en el desarrollo de herramientas de análisis numérico para la geofísica y la modelización sísmica.

Mantener la autosuficiencia petrolera es el mayor reto al que se enfrenta hoy la industria petrolera brasileña. Para ser sostenible, Petrobras necesitará descubrir otra Petrobras antes de 2030. La gran dificultad reside en obtener información geológica precisa, teniendo en cuenta que nuestras cuencas sedimentarias productoras y más prometedoras se encuentran bajo el mar. En este contexto, los métodos geofísicos, especialmente los sísmicos, tienen una importancia fundamental. Son herramientas esenciales para obtener información fiable sobre el subsuelo. Sin embargo, el gran reto consiste en obtener una imagen fiable de la geología del subsuelo, reduciendo así el riesgo de exploración.

La Propagación de Ondas es uno de los temas más complejos e interesantes de la ciencia y es objeto de estudio en diversas áreas del conocimiento como la Física, la Ingeniería (Civil, Mecánica, Eléctrica, Oceánica, Biomédica, Nuclear, etc.), la Geofísica, la Medicina, la Astronomía, las Ciencias Atmosféricas, entre otras. En la actualidad, las aproximaciones numéricas a los problemas relacionados con este tema son cada vez más atractivas (en comparación con las aproximaciones experimentales), ya que los nuevos avances tecnológicos y la aparición de nuevas arquitecturas de hardware han permitido perfeccionar los modelos matemáticos utilizados en dichas simulaciones, obteniendo soluciones cada vez más fiables y tiempos de ejecución más cortos para problemas complejos de la industria.

Algunas técnicas generales de solución de EDP que se aplican a la modelización de la propagación de ondas en diversas áreas del conocimiento, en particular los métodos sísmicos, son el Método de Diferencias Finitas (MDF), el Método de Elementos Finitos (MEF) y los Métodos Integrales: El Método de Diferencias Finitas (MDF), el Método de Elementos Finitos (MEF) y los Métodos Integrales. Los "Métodos Integrales" incluyen las ecuaciones integrales de Kirchhoff y otros procedimientos más generales conocidos en la literatura como Métodos de los Elementos Límite, de los que se deriva la técnica de las Funciones GREEN Explícitas (ExGA). Los programas informáticos desarrollados con estas técnicas utilizan recursos de procesamiento paralelo debido al elevado número de incógnitas, sobre todo en los análisis 3D.

Se han desarrollado algoritmos informáticos y técnicas basadas en transformaciones para modelizar la interacción dinámica suelo-fluido-estructura. Las técnicas de modelización de este tema son comunes a las de la Geofísica, aunque la gama de frecuencias implicadas es diferente.

Los algoritmos de Modelización se utilizan en el análisis de los modelos de velocidad, donde se considera la Migración Inversa en el Tiempo, ya que el fenómeno de la propagación de ondas está presente en ambos. En la Modelización, la propagación de las ondas se produce en la dirección directa del tiempo, mientras que en la Migración Inversa en el Tiempo se produce una "depropagación", en la dirección inversa del eje temporal, del campo de ondas registrado que contiene información sobre las capas e interfaces de un determinado modelo geológico. En la Migración, el campo de ondas registrado se transforma mediante metodologías adecuadas en imágenes correctamente posicionadas de los reflectores subsuperficiales. También se consideran las técnicas clásicas de migración GEOFÍSICA basadas en ecuaciones integrales (migración de Kirchhoff), tomografía de difracción (aproximaciones de Born), desplazamiento de fase más interpolación (PSPI), etc. Las técnicas generales de solución de problemas inversos también se incluyen en esta área de investigación con el objetivo de buscar técnicas alternativas y/o complementarias para producir imágenes profundas de secciones sísmicas, con vistas a identificar nuevos yacimientos de petróleo, así como a controlar y evaluar los yacimientos existentes. Una metodología similar puede aplicarse también a la identificación y seguimiento de yacimientos acuíferos, la identificación de grietas en sistemas estructurales (presas, cordones de soldadura, etc.) entre otros casos, y en problemas específicos de Ingeniería Civil como la interacción suelo-fluido-estructura, la acústica interior y exterior, etc.

En la última década, el trabajo sobre métodos sísmicos en el PEC ha avanzado sustancialmente en las aplicaciones en GEOFÍSICA del petróleo, debido a la intensa colaboración de los profesionales de PETROBRAS y a la participación de los profesores en el desarrollo de la Red Temática de GEOFÍSICA Aplicada.