WWW.NET.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Интернет ресурсы
 

«W009 Применение инверсии с учетом формы импульса в анизотропных средах (VTI) с последующей регуляризацией и предварительной подготовкой при реализации проектов обработки ...»

W009

Применение инверсии с учетом формы импульса в анизотропных

средах (VTI) с последующей регуляризацией и предварительной

подготовкой при реализации проектов обработки сейсмических

данных 3D

С. Ван (C. Wang*) (ION Geophysical), Д. Инст (D. Yingst) (ION Geophysical), Р. Блур (R. Bloor)

(ION Geophysical) и Ж. Левель (J. Leveille) (ION Geophysical)

КРАТКИЙ ОБЗОР

В данной работе представлено описание методологии и характеристики различных прикладных методов выполнения инверсии с учетом акустической анизотропной формы импульса (VTI) при полновариативной (TV) регуляризации и предварительной подготовке. Наша методика обработки во временной области предусматривает комбинированную инверсию скоростной модели и времени задержки срабатывания источника. Полновариативная регуляризация или регуляризация с сохранением граничных значений предназначена для сохранения исходных и сглаженных характеристик скоростной модели. Предварительная подготовка (спектральное профилирование и т. д.) является необходимым мероприятием, которое проводится для увеличения сходимости. В данной работе также приводятся примеры обработки куба данных 3D, полученного при регистрации данных с помощью системы VSO с привлечением донной телеметрической косы.

74-я конференция и выставка Европейской ассоциации инженеров-геологов и геофизиков совместно с сессией Общества инженеров-нефтяников SPE EUROPEC 2012 Дания, г. Копенгаген, 4–7 июня 2012 г.



Введение Инверсия с учетом формы импульса (WFI) — метод обработки сейсмических данных, предназначенный для построения точных и достоверных скоростных моделей, которые используются для преобразования сейсмической записи в изображение геологической среды в условиях максимального снижения несоответствия между фактическими и моделируемыми характеристиками волнового поля. Методика инверсии с учетом формы импульса была впервые разработана группой исследователей Лейль, Тарантола и Мора (Lailly, Tarantola и Mora) на основе градиентного итеративного алгоритма (Lailly, 1983; Tarantola, 1984, 1987; Mora, 1986). В более поздний период ученые и исследователи неоднократно предпринимали попытки разработать такие стратегии и методы расчетов, которые позволили бы распространить технологию WFI на временную или частотную области и превратить ее в эффективный инструмент обработки фактических данных (например, Сирг и Пратт (Sirgue и Pratt), 2004; Шин и Мин (Shin и Min), 2006; Виг и Старр (Vigh и Starr), 2006; Оперто и др. (Operto et al.), 2007).

Наша технология WFI применяется на основе двух различных методов. Первый метод предусматривает использование технологии во временной области, а второй метод является одночастотным. Оба метода успешно опробованы при выполнении обработки сейсмических данных 3D (Инст и др., 2011b). Методика обработки данных во временной области характеризуется относительной простотой и сравнительно высокой скоростью обработки. В связи с тем, что градиент весьма чувствителен к временным сдвигам в источниках, для согласования наблюдаемых и расчетных параметров необходимо знать точное время задержки импульса источника. В данной работе основное внимание уделяется описанию метода обработки данных во временной области и комбинированной инверсии для построения скоростной модели и расчета времени задержки импульса источника. Метод одночастотной инверсии был разработан Сиргом (Sirgue, 2003). Основной принцип метода заключается в распространении волны во времени и получении преобразования Фурье для одной частоты или небольшого количества частот. Мы также применяем сложный метод проекции, который позволяет выполнять согласование амплитуд и фаз (Инст и др., 2011b).

Технология WFI предусматривает решение абсолютно нелинейной и некорректно поставленной задачи. В связи с этим, для решения такой задачи необходимо предусмотреть использование метода регуляризации, который разработан в рамках теории оптимизации. Метод регуляризации предусматривает ввод дополнительной информации для решения некорректно поставленных обратных задач. Дополнительная информация обычно включает взвешенную функцию коррекции, например, ограничение сглаживания или остроты параметров модели. Геофизическая направленность расчетов обуславливает введение соответствующих геофизических ограничений. В качестве геофизического ограничения в рамках данной работы вводится полновариативная регуляризация (TV). Данная методика получила широкое распространение и основана на нормализации параметра l1-norm для производных модели. Метод TV обеспечивает более достоверное восстановление профилей скоростей из сейсмических данных, в том числе обеспечивает более четкое прослеживание невыдержанных границ за счет устранения эффекта чрезмерного сглаживания (Фугель/Vogel, 2002).

К числу недостатков инверсии WFI также относятся высокие затраты на выполнение расчетов.

В данной работе используется методика итеративных расчетов на основе метода предварительно подготовленных нелинейных сопряженных градиентов. Использование предварительной обработки повышает эффективность итеративных расчетов, так как позволяет значительно снизить скорость сходимости. В рамках предварительной подготовки мы применяем мьютинг, весовую обработку удалений и полосовой фильтр, которые позволяют пользователю более активно выполнять инверсию наиболее подходящих участков данных. Кроме того, мы применяем спектральный фильтр, которые обеспечивает формирование спектра сейсмических данных и импульсов источника (Лазаратос и др./Lazaratos et al., 2011). Процесс формирования спектра позволяет увеличить весовой показатель низкочастотного диапазона. Наиболее распространенным методом предварительной подготовки градиента является последовательное снятие влияния вышезалегающих слоев и/или маскировка градиентов. В настоящей работе также рассматриваются иные важные прикладные методики для 74-я конференция и выставка Европейской ассоциации инженеров-геологов и геофизиков совместно с сессией Общества инженеров-нефтяников SPE EUROPEC 2012 Дания, г. Копенгаген, 4–7 июня 2012 г.

выполнения инверсии с учетом формы импульса (WFI) (Инст и др., 2011a). Например, одним из недостатков инверсии WFI является пропуск или переход на другую фазу в случае слишком широкого диапазона частот. Устранить данный недостаток можно путем применения многошкальной инверсии, которая позволяет постепенно увеличивать диапазон частот (Банкс и др./Bunks et al., 1995).

В настоящей работе впервые рассматривается применение инверсии во временной области с использованием регуляризации и предварительной подготовки. В работе также рассматриваются результаты акустической анизотропной инверсии с учетом формы импульса (VTI) во временной области на примере морских сейсмических данных 3D.

Методика и теоретические основы На начальном этапе производится незначительная модификация традиционной функции несоответствия (Тарантола/Tarantola, 1987), а также вводится штрафная переменная в виде показателя

–  –  –

подготовки, а — коэффициент нормализации ( =, 0 /||||2 ). Необходимо отметить, что данные для скоростной модели m в точках ПВ и ПП: хs и xr. T — коэффициент предварительной коэффициент предварительной подготовки T может зависеть от частотного диапазона, спектрального фильтра, удаления и/или временного интервала. — взвешенная скалярная величина, R — ограничения полновариантной регуляризации, которые определяются по следующей формуле:

() = |( 0 )|2 + 2, (2) где — небольшая величина, которая вводится для устранения сингулярности градиента для R, а m0 — начальная скоростная модель, которая обычно строится на основе томографической инверсии.

Функция несоответствия поэтапно доводится до минимального значения путем расчета градиента (Тарантола/Tarantola, 1984) в последующих скоростных моделях. Функция использует градиент в начальных точках для исходных расчетных значений направления и позволяет корректировать направление, используя метод нелинейных сопряженных градиентов в редакции Полак—Рибьер (Polak—Ribiere). Линейный поиск направлений осуществляется по формуле BB (Барзилай и Боруейн/Barzilai and Borwein, 1988) для начальной расчетной длины шага. Уравнение BB не требует дополнительного решения прямой задачи для расчета функции несоответствия. Решение уравнения ВВ позволяет получать довольно точные предварительные значения длины шага для задач полновариантной регуляризации (Ли/Li, 2011). На последующем этапе для уточнения длины шага применяется метод обратного линейного поиска.





–  –  –

() 0 (), | () 0 ()|2 + 2 (3) где m0 — начальная скоростная модель, mk — обратная скоростная модель после итерации k, p — волновое поле, моделируемое по mk, и r+ —волновое поле, полученное после обратного распространения остаточного показателя T (d0 – d).

–  –  –

(, ; )2 + 2 (4) где — коэффициент выравнивания/отбеливания для устранения нулевых значений в кубах данных при решении прямой задачи. В качестве дополнительных мероприятий по предварительной подготовке градиента с целью ускорения схождения мы также применяем последовательное снятие влияния вышезалегающих слоев и/или маскировку.

Необходимо отметить, что важнейшим мероприятием для достоверного определения времени задержки импульса источника является согласование фаз между наблюденными и прогнозируемыми данными. В связи с тем, что градиент в значительной степени зависит от временного сдвига источника, мы проводим дополнительную оценку времени задержки источника перед каждой операцией, что позволяет устранить данную проблему. Такая методика обеспечивает определение оптимального времени задержки импульса источника, которое обеспечивает высокую степень

–  –  –

Примеры В данном примере представлены результаты выполнения акустической анизотропной инверсии 3D VTI с учетом формы импульса (WFI) по данным морской сейсморазведки 3D с регуляризацией и предварительной подготовкой. Куб данных получен в процессе сейсмических наблюдений в Мексиканском заливе в районе Грин Кэньон (Green Canyon). Регистрация данных производилась с привлечением регистрирующего комплекса VSO на базе донной телеметрической косы. Площадь сейсмических наблюдений составила 160 кв. км. Диапазон удалений составил от 0 до 6 400 м. Самая низкая частота наблюденных данных составила приблизительно 5 Гц. Исходная скоростная модель для инверсии с учетом формы импульса WFI (рис. 1(a)) получена в результате томографической инверсии VTI.

Для получения наиболее достоверной исходной скоростной модели применялась технология последовательного снятия влияния вышезалегающих слоев и метод средневзвешенных удалений.

В процессе инверсии выполнено спектральное профилирование исходных данных и импульсов источников. Основной целью выполнения указанных мероприятий является ускорение схождения.

Время задержки импульса источника и взвешенные показатели удалений рассчитываются автоматически. Кроме того, для сохранения границ соляных пластов или иных невыдержанных границ была выполнена полновариативная регуляризация (TV).

–  –  –

Обращенная скоростная модель 1(b) после 5-й итерации демонстрирует хорошую коррекцию верхней части разреза на глубине приблизительно 2 000 м, в том числе более детально прослеживаются некоторые структуры, залегающие над соляным куполом. Полновариативная регуляризация (TV) обеспечивает хорошую прослеживаемость и сохранение границ соляного купола. Нижняя часть разреза скоростной модели корректируется незначительно в связи с ограничениями, налагаемыми заданным показателем максимального удаления для записей сейсмических данных. Уточнение и корректировка скоростей обеспечивает построение суммарных сейсмограмм 2(b) после выполнения итераций WFI с более сглаженными характеристиками по сравнению с сейсмограммами, построенными на основе исходной скоростной модели 2(a). Прослеживаемость структур, залегающих выше соляного купола, значительно повышается за счет сопоставления начального суммарного разреза 3(а) и уточненного суммарного разреза 3(b), а также сопоставления начального глубинного среза на отметке 1 950 м 4(a) и уточненного глубинного среза 4(b).

–  –  –

Заключение В данной работе рассмотрена методика и порядок выполнения акустической инверсии VTI/WFI с полновариативной регуляризацией (TV) и предварительной подготовкой, а также приводятся примеры инверсии данных 3D. Наша методика обработки сейсмических данных во временной области предусматривает комбинированную инверсию скоростной модели и времени задержки импульса источника. Анализ представленных результатов показывает, что основной задачей полновариативной регуляризации TV или регуляризации для сохранения периферийных границ является сохранение исходных и сглаженных характеристик скоростной модели. Методы предварительной подготовки (спектральное профилирование и т.д.) являются необходимыми для ускорения схождения.

Выражение признательности Авторы выражают благодарность корпорации ION-GXT за возможность использования результатов работ и оказанную поддержку.

Литература Д. Барзилай и Д. Боруэйн [1988]. Двухэтапный метод оценки градиента. Журнал «Цифровой анализ» IMA, 8, 141-148. / Barzilai, J. and Borwein, J. [1988] Two point step size gradient methods. IMA Journal of Numerical Analysis, 8, 141–148.

К. Банкс, Ф. Салек, С. Залеский и Г. Шаво [1995]. Широкомасштабная инверсия с учетом формы импульса. Геофизика, 60, 457-1473. / Bunks, C, Saleck, F., Zaleski, S and Chavent, G. [1995]. Multiscale seismic waveform inversion. Geophysics, 60, 457–1473.

П. Лэйль [1983]. Проблемы сейсмической инверсии при проведении миграции перед суммированием. В издании под редакцией Д. Беднара «Конференция по обратному рассеянию: Теория и практика». Общество промышленной и прикладной математики, Филадельфия, 206-220. / Lailly, P. [1983] The seismic inverse problem as a sequence of beforestack migrations. In: Bednar, J. (Ed.) Conference on Inverse Scattering: Theory and Applications. Society for Industrial and Applied Mathematics, Philadelphia, 206-220.

С. Лазаратос, И. Чикичев, К. Ван [2011]. Повышение схождения при инверсии полного волнового поля на основе спектрального профилирования. SEG, г. Сан-Антонио / Lazaratos, S., Chikichev, I. and Wang, K. [2011] Improving the convergence rate of full wavefield inversion using spectral shaping. SEG, San Antonio.

С. Ли [2011]. Измерения с применением сжатия для обработки данных сейсморазведки 3D — унифицированная методика и область ее применения. Докторская диссертация, CAAM, университет Rice University, США, Техас, г. Хьюстон / Li, C. [2011] Compressive Sensing for 3D Data processing—A Unified Method and Its Applications. Ph.D. thesis, CAAM, Rice University, Houston, TX.

П. Мора [1986]. Нелинейная упругая инверсия 2-d для сейсмических данных в широком диапазоне удалений, Геофизика, 51, 1211–1228 / Mora, P. [1986] Nonlinear 2-d elastic inversion of multi-offset seismic data. Geophysics, 51, 1211–1228.

С. Оперто, Д. Вирьё, П. Аместой, Д. л'Экселлан, Л. Жиро, Х. Али [2007]. Моделирование частотной области при распространении вязкоупругих волн по методу конечных разностей 3d на основе параллельного прямого решения.

Технико-экономическое обоснование. Геофизика, 72(5), SM195–SM211 / Operto, S., Virieux, J., Amestoy, P., l’Excellent, J., Giraud, L. and Ali, H. [2007] 3d finite-difference frequency-domain modeling of viscoacoustic wave propagation using a massively parallel direct solver: A feasibility study. Geophysics, 72(5), SM195–SM211.

С. Шин, Д. Мин [2006]. Инверсия формы импульса на основе логарифмического волнового поля, Геофизика, 71(3), R31–R42 / Shin, C. and Min,D. [2006] Waveform inversion using a logarithmic wavefield. Geophysics, 71(3), R31–R42.

Л. Сирг [2003]. Инверсия сигнала в частотной области сейсмических данных больших смещений. Докторская диссертация.

Высшая нормальная школа (Париж), университет Queen’s University / Sirgue, L [2003] Inversion de la forme d’onde dans le domaine frquentiel de donnes sismiques grands offsets.Ph.D.thesis, l’Ecole Normale Supreure de Paris, Queen’s University.

Л. Сирг, Р. Пратт [2004]. Эффективная инверсия с учетом формы импульса и отображение: Стратегия выбора временных частот. Геофизика, 69, 231–248 / Sirgue, L. and Pratt, R. [2004] Efficient waveform inversion and imaging: A strategy for selecting temporal frequencies. Geophysics, 69, 231–248.

А. Тарантола [1984]. Инверсия сейсмических данных на основе акустической аппроксимации. Геофизика, 49, 1259–1266 / Tarantola, A. [1984] Inversion of seismic reflection data in the acoustic approximation. Geophysics, 49, 1259–1266.

А. Тарантола [1987]. Теория решения обратной задачи / Tarantola, A. [1987] Inverse Problem Theory. Elsevier.

Д. Виг, Е. Старр [2006]. Сравнительный анализ профиля ПВ и обратная временная миграция для плоских волн. 76-я Ежегодная международная конференция, SEG, 2358–2361, расширенная выдержка / Vigh, D. and Starr, E. [2006] Shot profile versus plane wave reverse time migration.76th Annual International Meeting, SEG, 2358–2361, expanded Abstract.

К. Фугель [2002]. Расчетные методы решения обратной задачи. Общество промышленной и прикладной математики / Vogel, C. [2002] Computational methods for inverse problems. Society of Industrial and Applied Mathematics.

Д. Инст, К. Ван, Д. Деломе, Р. Блур, Ж. Левель и П. Фармер [2011a]. Практические методы инверсии с учетом формы импульса, SEG, г. Сан Антонио / Yingst, D., Wang, C., Delome, D., Bloor, R., Leveille, J. and Farmer, P [2011a] Practical strategies for waveform inversion. SEG, San Antonio.

Д. Инст, К. Ван, Д. Парк, Р. Блур, Ж. Левель и П. Фармер [2011b]. Применение временной и одночастотной инверсии 74-я конференция и выставка Европейской ассоциации инженеров-геологов и геофизиков совместно с сессией Общества инженеров-нефтяников SPE EUROPEC 2012 Дания, г. Копенгаген, 4–7 июня 2012 г.

с учетом формы импульса при обработке сейсмических данных, EAGE, г. Вена / Yingst, D., Wang, C., Park, J., Bloor, R., Leveille, J. and Farmer, P. [2011b] Application of time domain and single frequency waveform inversion to real data EAGE, Vienna

Похожие работы:

«Энергетика В.В. Миронов, Д.В. Миронов, Ю.А. Иванюшин. А.Ф. Прищепов, Н.А. Логинова // Энергосбережение Опубл. 20.04.2015. Бюл. № 11. и водоподготовка. 2009. № 6. С. 48–49.8. Морозюк Т.В. Теория холодильных машин и теп11. Штеренлихт Д.В. Гидравлика: учебник для вузов. ловых насосов. Одесса: Студия "Негоциант", 2006. М.: Эн...»

«Приложение № 1 к распоряжению от 31.08.2012 № 370 СОГЛАШЕНИЕ ОБ ИСПОЛЬЗОВАНИИ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОННОГО ДОКУМЕНТООБОРОТА 1. Предмет Соглашения 1.1. Настоящее Соглашение об использовани...»

«Lingua mobilis № 4 (50), 2014 О ТРАКТОВКЕ ПОНЯТИЯ "СКЕПТИЦИЗМ" В ГУМАНИТАРНЫХ НАУКАХ Е. С. Пимкина Статья посвящена рассмотрению понятия "скептицизм", представляющего междисциплинарный предмет исследования. В статье определяются значимые признаки данного понятия на основе анализа его толкования в философии и лингвистике...»

«RAJ BALI PANDEY, M. A., D. L i t t. HINDU SAMSKRAS MOTILAL BANARSIDASS Delhi Varanasi Patna Р. Б. Пандей Древнеиндийские домашние обряды (обычаи ) Перевод с английского А. А. В и г а с и н а ИЗДАНИЕ ВТОРОЕ МОСКВА "ВЫСШАЯ ШКОЛА" 1990 ББК 63.5 П1б Пандей Р. Б. П16 Древнеиндийские домашние обряды (обычаи): Пер. с ан...»

«ОРФОГРАФИЯ ЭСТОНСКОГО ЯЗЫКА Тийу Эрелт ВВЕДЕНИЕ АЛФАВИТ Письмо в эстонском языке основано на латинском алфавите или латинице. В процессе адаптации базового латинского алфавита образовался эстонский алфавит, со...»

«http://www.otido.com/friday/2010-10-01.pdf Сегодня буду краток, ибо пятница. Все! Если кто не в курсе (сразу не врубился) нынче уже пятница и октябрь! /// Видео секция Что проиходит с едой спустя время: http://www.youtub...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПОЛИКЛИНИЧЕСКАЯ ТЕРАПИЯ (тестовые задания) Пенза Издательство Пензенского государственного университета УДК В данном сборнике тестов представлены вопро...»

«Задача одновременной локализации и построения карты (SLAM) Робошкола-2014 Андрей Антонов robotosha.ru 10 октября 2014 г. План Основы SLAM RGB-D SLAM Робот Андрей Антонов (robotosha.ru) Задача SLAM 10 октября 2014 г. 2 / 45 Основы SLAM Понятие SLAM Simultaneous Localization and Mapping (SLAM) Один из самых больших успехов в вероятно...»

«http://cifra.studentmiv.ru/tau-1-2-teoriya/ ТЕОРИЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ Тема 2. Классификация систем автоматического управления Теория Оглавление КЛАССИФИКАЦИЯ ПО ВИДУ ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ИНФОРМАЦИИ КЛАССИФИКАЦИЯ ПО ЗАКОНУ ИЗМЕНЕНИЯ РЕГУЛИРУЕМОЙ ВЕЛИЧИНЫ. 6 СТАТИЧЕСКОЕ И АСТАТИЧЕСКО...»








 
2017 www.ne.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - электронные матриалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.