L'estrazione efficiente di petrolio e gas dall'interno della crosta terrestre richiede immagini accurate delle strutture rocciose del sottosuolo. Alcuni materiali sono difficili da catturare, così i ricercatori KAUST hanno sviluppato un metodo computazionale per modellare grandi accumuli di sale nel sottosuolo, un materiale difficile da derivare con precisione dai dati di imaging sismico.

L'imaging sismico comporta l'invio di onde sonore nel terreno, dove si rifletteranno ai confini tra le strutture rocciose. Gli scienziati analizzano le onde sonore riflesse per determinare i tipi e le formazioni rocciose del sottosuolo, e per individuare i giacimenti di combustibili fossili.

Però, in alcune regioni, come il Golfo del Messico, il sottosuolo è disseminato di corpi salini, che sono enormi accumuli di sale formati milioni di anni fa nelle profondità della Terra. Il sale è a bassa densità, sostanza galleggiante, il che significa che i corpi di sale salgono gradualmente attraverso la crosta terrestre nel tempo. Ciò causa complessità legate allo stress tra il sale e gli strati rocciosi circostanti. Per di più, la struttura cristallina del sale fa sì che le onde sonore vengano riflesse in modo casuale, e non ci sono basse frequenze utilizzabili mantenute nei dati sismici.

"I dati provenienti dalle zone saline sono attualmente analizzati da esperti altamente qualificati piuttosto che modellati da un computer, " spiega Mahesh Kalita, un dottorato di ricerca KAUST studente nel gruppo di Tariq Alkhalifah. "Questo è un processo lungo e costoso che comporta il rischio di errore umano. Abbiamo sviluppato un metodo computazionale robusto per interpretare i dati sismici dai corpi salini in modo rapido e più accurato".

I modelli esistenti utilizzano una tecnica chiamata inversione della forma d'onda completa (FWI) per ridurre al minimo la disparità tra i dati osservati e quelli modellati. Però, la mancanza di basse frequenze nei dati delle onde sonore dai corpi salini significa che un FWI tradizionale fallisce. Kalita e il team hanno sviluppato un processo di ottimizzazione in due parti per perfezionare FWI per l'imaging del corpo salino.

"Per lo strato più alto di sale, otteniamo un segnale abbastanza buono per determinare dove inizia il corpo di sale, ma poi l'energia dell'onda sonora si disperde rapidamente, " dice Kalita. "La nostra tecnica prende i dati iniziali da questo strato superiore e li 'spalma' attraverso l'area più probabile che comprende il corpo di sale. Chiamiamo questa tecnica "allagamento"."

Il modello risultante viene quindi testato insieme ai dati osservati per verificare che le strutture rocciose circostanti corrispondano e per garantire che il modello non sia stato "allagato". Le prove iniziali utilizzando un set di dati degli anni '90 dal Golfo del Messico hanno mostrato risultati promettenti, con la nuova tecnica che genera una rappresentazione accurata dei corpi salini locali.

"Prossimamente proveremo la nostra tecnica automatizzata su recenti, set di dati di alta qualità che incorporano più dettagli tridimensionali, "dice Kalita.