Bloqun müəllifinə təşəkkür edirəm hesabatına görə
Giriş
Bu qeyd konfransdan sonra yazılmışdır və verdiyim hesabatın xülasəsini ehtiva edir. Hadisə iyun ayında Sankt-Peterburqda baş verib. Konfrans saytından bir blok işlədiyimi nəzərə alsaq, bu tədbirdə iştirak etməyə bilməzdim. 2016 və 2017-ci illərdə konfrans məruzələrini dinlədim, bu il isə təqdimat etdim. Birincisi, inkişaf etdiyimiz maraqlı (mənə elə gəlir) bir mövzu ortaya çıxdı , ikincisi, Rusiya Federasiyasının sanksiyalar siyasəti ilə bağlı qanunvericiliyini uzun müddət öyrəndikdən sonra işlədiyim müəssisədə iki lisenziya ortaya çıxdı. .
Çıxışımın mövzusuna keçməzdən əvvəl tədbirin yaxşı təşkilini qeyd etmək istərdim. Konfransın ziyarət səhifəsində Kazan Katedralinin təsvirindən istifadə olunur. Katedral Sankt-Peterburqun əsas görməli yerlərindən biridir və konfransın keçirildiyi zaldan çox aydın görünür.
Sankt-Peterburq Dövlət İqtisad Universitetinin girişində iştirakçıları tələbələr arasından köməkçilər qarşılayıblar - onların azmasına imkan verməyiblər. Qeydiyyat zamanı kiçik suvenirlər (oyuncaq - yanıb-sönən sünbül, qələm, Wolfram simvolları olan stikerlər) verildi. Konfrans cədvəlinə nahar və qəhvə fasilələri də daxil edilib. Qrupun divarındakı ləzzətli qəhvə və piroqlar haqqında artıq qeyd etdim - aşpazlar əladır. Bu giriş hissəsi ilə vurğulamaq istərdim ki, tədbirin özü, onun formatı və yeri artıq müsbət emosiyalar gətirir.
Kirill Belovla mənim hazırladığımız hesabat “Tətbiqi geofizikada problemlərin həlli üçün Wolfram Mathematica-dan istifadə” adlanır. Seysmik məlumatların spektral təhlili və ya "qədim çayların axdığı yer". Hesabatın məzmunu iki hissəni əhatə edir: birincisi, mövcud alqoritmlərin istifadəsi geofiziki məlumatların təhlili üçün və ikincisi, geofiziki məlumatları Wolfram Mathematica-ya necə yerləşdirmək olar.
Seysmik kəşfiyyat
Əvvəlcə geofizikaya qısa bir ekskursiya etməlisiniz. Geofizika süxurların fiziki xassələrini öyrənən elmdir. Yaxşı, süxurlar müxtəlif xüsusiyyətlərə malik olduğundan: elektrik, maqnit, elastik, geofizikanın müvafiq üsulları var: elektrik kəşfiyyatı, maqnit kəşfiyyatı, seysmik kəşfiyyat... Bu məqalənin kontekstində biz yalnız seysmik kəşfiyyatdan daha ətraflı danışacağıq. Seysmik kəşfiyyat neft və qaz axtarışının əsas üsuludur. Metod elastik vibrasiyaların oyandırılmasına və tədqiqat sahəsini təşkil edən süxurlardan reaksiyanın sonradan qeydə alınmasına əsaslanır. Titrəmələr quruda (dinamit və ya elastik vibrasiyaların partlamayan vibrasiya mənbələri ilə) və ya dənizdə (pnevmatik silahlarla) həyəcanlanır. Elastik vibrasiyalar müxtəlif xassələrə malik təbəqələrin hüdudlarında sınaraq və əks olunaraq süxur kütləsi ilə yayılır. Yansıtılan dalğalar səthə qayıdır və qurudakı geofonlar (adətən sarğıda asılmış maqnitin hərəkətinə əsaslanan elektrodinamik cihazlar) və ya dənizdəki hidrofonlar (pyezoelektrik effekt əsasında) tərəfindən qeydə alınır. Dalğaların gəlişi ilə geoloji təbəqələrin dərinliklərini mühakimə etmək olar.
Seysmik gəmi yedəkləmə avadanlığı
Hava silahı elastik vibrasiyaları həyəcanlandırır
Dalğalar qaya kütləsindən keçir və hidrofonlarla qeydə alınır
"İvan Qubkin" geofiziki tədqiqat gəmisi Sankt-Peterburqdakı Blaqoveşenski körpüsü yaxınlığındakı estakada
Seysmik siqnal modeli
Daşlar müxtəlif fiziki xüsusiyyətlərə malikdir. Seysmik kəşfiyyat üçün ilk növbədə elastik xüsusiyyətlər vacibdir - elastik vibrasiyaların yayılma sürəti və sıxlıq. İki təbəqə eyni və ya oxşar xüsusiyyətlərə malikdirsə, dalğa onların arasındakı sərhədi "görməz". Əgər təbəqələrdə dalğa sürətləri fərqlidirsə, o zaman təbəqələrin sərhəddində əks olunma baş verəcək. Xüsusiyyətlərdəki fərq nə qədər çox olarsa, əks olunma da bir o qədər sıx olur. Onun intensivliyi əksetmə əmsalı (rc) ilə müəyyən ediləcək:
burada ρ süxurun sıxlığıdır, ν dalğa sürətidir, 1 və 2 yuxarı və aşağı təbəqələri göstərir.
Ən sadə və tez-tez istifadə olunan seysmik siqnal modellərindən biri, qeydə alınmış seysmik iz bir zond impulsu ilə əks əmsallar ardıcıllığının bükülməsinin nəticəsi kimi göstərildiyi zaman bükülmə modelidir:
harada s(t) — seysmik iz, yəni. müəyyən bir qeyd müddətində hidrofon və ya geofon tərəfindən qeydə alınan hər şey, w(t) - hava silahının yaratdığı siqnal, n(t) - təsadüfi səs-küy.
Nümunə olaraq sintetik seysmik izi hesablayaq. Biz ilkin siqnal kimi seysmik kəşfiyyatda geniş istifadə olunan Riker impulsundan istifadə edəcəyik.
length=0.050; (*Signal lenght*)
dt=0.001;(*Sample rate of signal*)
t=Range[-length/2,(length)/2,dt];(*Signal time*)
f=35;(*Central frequency*)
wavelet=(1.0-2.0*(Pi^2)*(f^2)*(t^2))*Exp[-(Pi^2)*(f^2)*(t^2)];
ListLinePlot[wavelet, Frame->True,PlotRange->Full,Filling->Axis,PlotStyle->Black,
PlotLabel->Style["Initial wavelet",Black,20],
LabelStyle->Directive[Black,Italic],
FillingStyle->{White,Black},ImageSize->Large,InterpolationOrder->2]İlkin seysmik impuls
300 ms və 600 ms dərinlikdə iki sərhəd təyin edəcəyik və əksetmə əmsalları təsadüfi ədədlər olacaq
rcExample=ConstantArray[0,1000];
rcExample[[300]]=RandomReal[{-1,0}];
rcExample[[600]]=RandomReal[{0,1}];
ListPlot[rcExample,Filling->0,Frame->True,Axes->False,PlotStyle->Black,
PlotLabel->Style["Reflection Coefficients",Black,20],
LabelStyle->Directive[Black,Italic]]Yansıtma əmsallarının ardıcıllığı
Gəlin seysmik izi hesablayaq və göstərək. Yansıma əmsalları müxtəlif işarələrə malik olduğundan seysmik izdə iki növbəli əksiklik əldə edirik.
traceExamle=ListConvolve[wavelet[[1;;;;1]],rcExample];
ListPlot[traceExamle,
PlotStyle->Black,Filling->0,Frame->True,Axes->False,
PlotLabel->Style["Seismic trace",Black,20],
LabelStyle->Directive[Black,Italic]]Simulyasiya edilmiş trek
Bu misal üçün rezervasiya etmək lazımdır - reallıqda layların dərinliyi, təbii ki, metrlərlə müəyyən edilir və seysmik izin hesablanması zaman sahəsi üçün baş verir. Dərinlikləri metrlə təyin etmək, laylardakı sürətləri bilməklə gəliş vaxtlarını hesablamaq daha düzgün olardı. Bu halda, mən dərhal qatları zaman oxuna qoyuram.
Sahə tədqiqatlarından danışırıqsa, bu cür müşahidələr nəticəsində çoxlu sayda oxşar zaman seriyası (seysmik izlər) qeydə alınır. Məsələn, uzunluğu 25 km və eni 15 km olan, iş nəticəsində hər bir iz 25x25 metr ölçülü bir hüceyrəni xarakterizə edən bir sahəni öyrənərkən (belə bir hüceyrə zibil adlanır), son məlumat massivi 600000 izi ehtiva edəcəkdir. Nümunə götürmə vaxtı 1 ms və qeyd müddəti 5 saniyə ilə yekun məlumat faylı 11 GB-dan çox olacaq və orijinal “xam” materialın həcmi yüzlərlə gigabayt ola bilər.
Onlarla necə işləmək olar ?
Paketi
Paketin inkişafı başladı rusdilli dəstək qrupunun VK divarında. İcmanın cavabları sayəsində çox tez bir həll tapıldı. Və nəticədə ciddi inkişafa çevrildi. Uyğundur Hətta moderatorlar tərəfindən qeyd olundu. Hazırda paket geologiya sənayesində fəal şəkildə istifadə olunan aşağıdakı məlumat növləri ilə işləməyi dəstəkləyir:
- ZMAP və IRAP formatlarında xəritə məlumatlarının idxalı
- LAS formatlı quyularda ölçmələrin idxalı
- seysmik fayl formatının daxil edilməsi və çıxışı
Paketi quraşdırmaq üçün yığılmış paketin yükləmə səhifəsindəki təlimatlara əməl etməlisiniz, yəni. hər hansı birində aşağıdakı kodu yerinə yetirin :
If[PacletInformation["GeologyIO"] === {}, PacletInstall[URLDownload[
"https://wolfr.am/FiQ5oFih",
FileNameJoin[{CreateDirectory[], "GeologyIO-0.2.2.paclet"}]
]]]Bundan sonra paket standart qovluğa quraşdırılacaq, yolu aşağıdakı kimi əldə etmək olar:
FileNameJoin[{$UserBasePacletsDirectory, "Repository"}]Nümunə olaraq paketin əsas imkanlarını nümayiş etdirəcəyik. Zəng ənənəvi olaraq Wolfram dilində paketlər üçün edilir:
Get["GeologyIO`"]Paket istifadə edərək hazırlanmışdır . Bu, paketin əsas funksionallığını təqdimat formatı baxımından Wolfram Mathematica-nın özünün sənədlərindən fərqlənməyən sənədlərlə müşayiət etməyə və ilk tanışlıq üçün paketi test faylları ilə təmin etməyə imkan verir.
Belə bir fayl, xüsusən də "Marmousi.segy" faylıdır - bu, Fransa Neft İnstitutu tərəfindən hazırlanmış geoloji bölmənin sintetik modelidir. Bu modeldən istifadə edərək tərtibatçılar dalğa sahəsinin modelləşdirilməsi, məlumatların işlənməsi, seysmik izlərin inversiyası və s. üçün öz alqoritmlərini sınaqdan keçirirlər. Marmousi modelinin özü paketin özünün yükləndiyi depoda saxlanılır. Faylı əldə etmək üçün aşağıdakı kodu işlədin:
If[Not[FileExistsQ["Marmousi.segy"]],
URLDownload["https://wolfr.am/FiQGh7rk", "Marmousi.segy"];]
marmousi = SEGYImport["Marmousi.segy"]İdxal nəticəsi - SEGYData obyekti
SEGY formatı müşahidələr haqqında müxtəlif məlumatların saxlanmasını nəzərdə tutur. Birincisi, bunlar mətn şərhləridir. Buraya işin yeri, ölçmələri aparan şirkətlərin adları və s. Bizim vəziyyətimizdə bu başlıq TextHeader düyməsi ilə sorğu ilə çağırılır. Budur qısaldılmış mətn başlığı:
Short[marmousi["TextHeader"]]“Marmousi məlumat dəsti İnstitutda yaradılıb ...minimum sürəti 1500 m/s və maksimum 5500 m/s)”
Siz “izlər” düyməsindən istifadə edərək seysmik izlərə daxil olaraq faktiki geoloji modeli göstərə bilərsiniz (paketin xüsusiyyətlərindən biri düymələrin hərf hərflərə həssas olmamasıdır):
ArrayPlot[Transpose[marmousi["traces"]], PlotTheme -> "Detailed"]Model Marmousi
Hazırda paket həm də böyük fayllardan məlumatları hissə-hissə yükləməyə imkan verir ki, bu da ölçüsü onlarla giqabayta çata bilən faylları emal etməyə imkan verir. Paketin funksiyalarına həmçinin məlumatların .segy-ə ixracı və faylın sonuna qismən əlavə edilməsi funksiyaları daxildir.
.segy fayllarının mürəkkəb strukturu ilə işləyərkən paketin funksionallığını ayrıca qeyd etmək lazımdır. Bu, açarlar və indekslərdən istifadə edərək təkcə fərdi izlərə və başlıqlara daxil olmağa deyil, həm də onları dəyişdirməyə və sonra fayla yazmağa imkan verir. GeologyIO-nun həyata keçirilməsinin bir çox texniki təfərrüatları bu məqalənin əhatə dairəsindən kənardadır və yəqin ki, ayrıca təsvirə layiqdir.
Seysmik kəşfiyyatda spektral analizin aktuallığı
Seysmik məlumatları Wolfram Mathematica-ya idxal etmək imkanı sizə eksperimental məlumatlar üçün daxili siqnal emal funksiyasından istifadə etməyə imkan verir. Hər bir seysmik iz bir zaman seriyasını təmsil etdiyi üçün onların öyrənilməsi üçün əsas vasitələrdən biri spektral analizdir. Seysmik məlumatların tezlik tərkibini təhlil etmək üçün ilkin şərtlər arasında, məsələn, aşağıdakıları adlandıra bilərik:
- Fərqli dalğa növləri müxtəlif tezlik tərkibi ilə xarakterizə olunur. Bu, faydalı dalğaları vurğulamağa və müdaxilə dalğalarını boğmağa imkan verir.
- Məsaməlilik və doyma kimi süxur xüsusiyyətləri tezlik tərkibinə təsir göstərə bilər. Bu, ən yaxşı xüsusiyyətlərə malik süxurları müəyyən etməyə imkan verir.
- Müxtəlif qalınlığa malik təbəqələr müxtəlif tezlik diapazonlarında anomaliyalara səbəb olur.
Üçüncü məqam bu məqalənin kontekstində əsas olandır. Aşağıda müxtəlif qalınlığa malik təbəqə - paz modeli vəziyyətində seysmik izlərin hesablanması üçün kod fraqmenti verilmişdir. Bu model ənənəvi olaraq seysmik kəşfiyyatda bir çox təbəqələrdən əks olunan dalğaların bir-birinin üzərinə qoyulması zamanı müdaxilə təsirlərini təhlil etmək üçün öyrənilir.
nx=200;(* Number of grid points in X direction*)
ny=200;(* Number of grid points in Y direction*)
T=2;(*Total propagation time*)
(*Velocity and density*)
modellv=Table[4000,{i,1,ny},{j,1,nx}];(* P-wave velocity in m/s*)
rho=Table[2200,{i,1,ny},{j,1,nx}];(* Density in g/cm^3, used constant density*)
Table[modellv[[150-Round[i*0.5];;,i]]=4500;,{i,1,200}];
Table[modellv[[;;70,i]]=4500;,{i,1,200}];
(*Plotting model*)
MatrixPlot[modellv,PlotLabel->Style["Model of layer",Black,20],
LabelStyle->Directive[Black,Italic]]Çimdikli formasiyanın modeli
Paz daxilində dalğanın sürəti 4500 m/s, pazdan kənarda 4000 m/s, sıxlığının isə sabit 2200 q/sm³ olduğu qəbul edilir. Belə bir model üçün əksetmə əmsallarını və seysmik izləri hesablayırıq.
rc=Table[N[(modellv[[All,i]]-PadLeft[modellv[[All,i]],201,4000][[1;;200]])/(modellv[[All,i]]+PadLeft[modellv[[All,i]],201,4500][[1;;200]])],{i,1,200}];
traces=Table[ListConvolve[wavelet[[1;;;;1]],rc[[i]]],{i,1,200}];
starttrace=10;
endtrace=200;
steptrace=10;
trasenum=Range[starttrace,endtrace,steptrace];
traserenum=Range[Length@trasenum];
tracedist=0.5;
Rotate[Show[
Reverse[Table[
ListLinePlot[traces[[trasenum[[i]]]]*50+trasenum[[i]]*tracedist,Filling->{1->{trasenum[[i]]*tracedist,{RGBColor[0.97,0.93,0.68],Black}}},PlotStyle->Directive[Gray,Thin],PlotRange->Full,InterpolationOrder->2,Axes->False,Background->RGBColor[0.97,0.93,0.68]],
{i,1,Length@trasenum}]],ListLinePlot[Transpose[{ConstantArray[45,80],Range[80]}],PlotStyle->Red],PlotRange->All,Frame->True],270Degree]Paz modeli üçün seysmik izlər
Bu şəkildə göstərilən seysmik izlərin ardıcıllığına seysmik bölmə deyilir. Gördüyünüz kimi, onun təfsiri intuitiv səviyyədə də həyata keçirilə bilər, çünki əks olunan dalğaların həndəsəsi əvvəllər göstərilən modelə aydın şəkildə uyğun gəlir. İzləri daha ətraflı təhlil etsəniz, 1-dən təxminən 30-a qədər olan izlərin fərqlənmədiyini görəcəksiniz - təbəqənin damından və aşağıdan əksi bir-birini üst-üstə düşmür. 31-ci izdən başlayaraq əkslər müdaxilə etməyə başlayır. Və modeldə əks olunma əmsalları üfüqi olaraq dəyişməsə də - lay qalınlığı dəyişdikcə seysmik izlər öz intensivliyini dəyişir.
Formanın yuxarı sərhədindən əksin amplitüdünü nəzərdən keçirək. 60-cı marşrutdan başlayaraq əksin intensivliyi artmağa başlayır və 70-ci marşrutda maksimum olur. Dalğaların layların damından və dibindən müdaxiləsi bu şəkildə özünü göstərir və bəzi hallarda seysmik qeyddə əhəmiyyətli anomaliyalara səbəb olur.
ListLinePlot[GaussianFilter[Abs[traces[[All,46]]],3][[;;;;2]],
InterpolationOrder->2,Frame->True,PlotStyle->Black,
PlotLabel->Style["Amplitude of reflection",Black,20],
LabelStyle->Directive[Black,Italic],
PlotRange->All]Pazın yuxarı kənarından əks olunan dalğanın amplitudasının qrafiki
Məntiqlidir ki, siqnal aşağı tezlikli olduqda, böyük lay qalınlıqlarında, yüksək tezlikli siqnalda isə daha kiçik qalınlıqlarda müdaxilə yaranmağa başlayır. Aşağıdakı kod parçası 35 Hz, 55 Hz və 85 Hz tezlikləri olan bir siqnal yaradır.
waveletSet=Table[(1.0-2.0*(Pi^2)*(f^2)*(t^2))*Exp[-(Pi^2)*(f^2)*(t^2)],
{f,{35,55,85}}];
ListLinePlot[waveletSet,PlotRange->Full,PlotStyle->Black,Frame->True,
PlotLabel->Style["Set of wavelets",Black,20],
LabelStyle->Directive[Black,Italic],
ImageSize->Large,InterpolationOrder->2]35 Hz, 55Hz, 85Hz tezlikləri olan mənbə siqnalları dəsti
Seysmik izləri hesablayaraq və əks olunan dalğa amplitüdlərinin qrafiklərini tərtib etməklə biz görə bilərik ki, müxtəlif tezliklər üçün müxtəlif lay qalınlığında anomaliya müşahidə olunur.
tracesSet=Table[ListConvolve[waveletSet[[j]][[1;;;;1]],rc[[i]]],{j,1,3},{i,1,200}];
lowFreq=ListLinePlot[GaussianFilter[Abs[tracesSet[[1]][[All,46]]],3][[;;;;2]],InterpolationOrder->2,PlotStyle->Black,PlotRange->All];
medFreq=ListLinePlot[GaussianFilter[Abs[tracesSet[[2]][[All,46]]],3][[;;;;2]],InterpolationOrder->2,PlotStyle->Black,PlotRange->All];
highFreq=ListLinePlot[GaussianFilter[Abs[tracesSet[[3]][[All,46]]],3][[;;;;2]],InterpolationOrder->2,PlotStyle->Black,PlotRange->All];
Show[lowFreq,medFreq,highFreq,PlotRange->{{0,100},All},
PlotLabel->Style["Amplitudes of reflection",Black,20],
LabelStyle->Directive[Black,Italic],
Frame->True]Müxtəlif tezliklər üçün pazın yuxarı kənarından əks olunan dalğanın amplitüdlərinin qrafikləri
Seysmik müşahidələrin nəticələrindən layın qalınlığı haqqında nəticə çıxarmaq bacarığı son dərəcə faydalıdır, çünki neft kəşfiyyatında əsas vəzifələrdən biri quyunun çəkilməsi üçün ən perspektivli nöqtələrin (yəni, layın yerləşdiyi ərazilərin) qiymətləndirilməsidir. daha qalın). Bundan əlavə, geoloji bölmədə genezisi təbəqənin qalınlığında kəskin dəyişikliyə səbəb olan obyektlər ola bilər. Bu, spektral analizi onların öyrənilməsi üçün effektiv vasitəyə çevirir. Məqalənin növbəti hissəsində bu cür geoloji obyektləri daha ətraflı nəzərdən keçirəcəyik.
Eksperimental məlumatlar. Onları haradan almısınız və onlarda nə axtarmaq lazımdır?
Məqalədə təhlil edilən materiallar Qərbi Sibirdə əldə edilmişdir. Rayon, yəqin ki, istisnasız olaraq hamının bildiyi kimi, ölkəmizin əsas neft hasil edən rayonudur. Rayonda ötən əsrin 60-cı illərində yataqların aktiv işlənməsinə başlanılıb. Neft yataqlarının axtarışının əsas üsulu seysmik kəşfiyyatdır. Bu ərazinin peyk şəkillərinə baxmaq maraqlıdır. Kiçik miqyasda siz çoxlu sayda bataqlıq və gölləri qeyd edə bilərsiniz; xəritəni böyütməklə siz klaster quyularının qazma sahələrini görə bilərsiniz və xəritəni həddi qədər böyütməklə, həmçinin seysmik təsirlərin olduğu profillərin boşluqlarını ayırd edə bilərsiniz. müşahidələr aparılmışdır.
Yandex xəritələrinin peyk şəkli - Noyabrsk şəhər ərazisi
Yataqların birində quyu yastıqları şəbəkəsi
Qərbi Sibirin neftli süxurları geniş dərinliklərdə - 1 km-dən 5 km-ə qədər uzanır. Tərkibində neft olan süxurların əsas həcmi yura və təbaşir dövrlərində formalaşmışdır. Yura dövrü yəqin ki, çoxlarına eyniadlı filmdən məlumdur. müasirindən əhəmiyyətli dərəcədə fərqlənirdi. Britannica Ensiklopediyasında hər helogik dövrü xarakterizə edən bir sıra paleomaplar var.
İndiki vaxtda
Yura dövrü
Nəzərə alın ki, Yura dövründə Qərbi Sibir ərazisi dəniz sahili (çayların keçdiyi quru və dayaz dəniz) olmuşdur. İqlim rahat olduğundan o dövrün tipik mənzərəsinin belə göründüyünü güman edə bilərik:
Yura Sibir
Bu şəkildə bizim üçün vacib olan heyvanlar və quşlar deyil, arxa plandakı çayın təsviridir. Çay əvvəl dayandığımız eyni geoloji obyektdir. Fakt budur ki, çayların fəaliyyəti yaxşı çeşidlənmiş qum daşlarının yığılmasına imkan verir ki, bu da sonradan neft üçün anbar olacaq. Bu su anbarları qəribə, mürəkkəb formaya (çay yatağı kimi) malik ola bilər və dəyişkən qalınlığa malikdir - sahillərin yaxınlığında qalınlıq kiçikdir, lakin kanalın mərkəzinə yaxın və ya menderes ərazilərində artır. Belə ki, Yurada əmələ gələn çaylar hazırda təxminən üç kilometr dərinlikdə yerləşir və neft anbarları üçün axtarış obyektidir.
Eksperimental məlumatlar. Emal və vizuallaşdırma
Məqalədə göstərilən seysmik materiallarla bağlı dərhal qeyd edək - analiz üçün istifadə olunan məlumatların miqdarı əhəmiyyətli olduğuna görə - məqalənin mətninə seysmik izlərin orijinal toplusunun yalnız bir hissəsi daxil edilmişdir. Bu, hər kəsə yuxarıdakı hesablamaları təkrarlamağa imkan verəcəkdir.
Seysmik məlumatlar ilə işləyərkən, bir geofizik adətən müxtəlif növ məlumatları təhlil etməyə imkan verən və rahat qrafik interfeysə malik olan xüsusi proqram təminatından istifadə edir (işləmələri fəal şəkildə istifadə olunan bir neçə sənaye lideri var, məsələn Petrel və ya Paradiqma). Bütün rahatlıqlara baxmayaraq, bu tip proqram təminatının öz çatışmazlıqları da var - məsələn, stabil versiyalarda müasir alqoritmlərin həyata keçirilməsi çox vaxt aparır və hesablamaların avtomatlaşdırılması imkanları adətən məhduddur. Belə bir şəraitdə geniş alqoritmik bazadan istifadə etməyə imkan verən və eyni zamanda çoxlu rutin işləri öz üzərinə götürən kompüter riyaziyyat sistemləri və yüksək səviyyəli proqramlaşdırma dillərindən istifadə etmək çox rahat olur. Bu, Wolfram Mathematica-da seysmik məlumatlarla işləmək üçün istifadə olunan prinsipdir. Məlumatlarla interaktiv işləmək üçün zəngin funksionallıq yazmaq yersizdir - ümumi qəbul edilmiş formatdan yüklənməni, onlara istədiyiniz alqoritmlərin tətbiqini və yenidən xarici formata yüklənməsini təmin etmək daha vacibdir.
Təklif olunan sxemə əsasən, biz orijinal seysmik məlumatları yükləyəcəyik və onları orada göstərəcəyik :
Get["GeologyIO`"]
seismic3DZipPath = "seismic3D.zip";
seismic3DSEGYPath = "seismic3D.sgy";
If[FileExistsQ[seismic3DZipPath], DeleteFile[seismic3DZipPath]];
If[FileExistsQ[seismic3DSEGYPath], DeleteFile[seismic3DSEGYPath]];
URLDownload["https://wolfr.am/FiQIuZuH", seismic3DZipPath];
ExtractArchive[seismic3DZipPath];
seismic3DSEGY = SEGYImport[seismic3DSEGYPath]Bu şəkildə endirilən və idxal edilən məlumatlar 10 ilə 5 kilometr ölçülü ərazidə qeydə alınan marşrutlardır. Məlumatlar üçölçülü seysmik tədqiqat metodundan istifadə edilməklə (dalğalar ayrı-ayrı geofiziki profillər boyu deyil, eyni zamanda bütün ərazi üzrə qeydə alınır) əldə edilərsə, seysmik məlumat kublarını əldə etmək mümkün olur. Bunlar üçölçülü obyektlərdir, onların şaquli və üfüqi hissələri geoloji mühiti ətraflı öyrənməyə imkan verir. Baxılan nümunədə biz üçölçülü verilənlərlə məşğul oluruq. Mətn başlığından bəzi məlumatlar əldə edə bilərik, məsələn
StringPartition[seismic3DSEGY["textheader"], 80] // TableFormC 1 BU GEOLOGİYA PAKETİ SINAQ ÜÇÜN DEMO FAYDDIR
C 2
C 3
C 4
C 5 TARİX İSTİFADƏÇİSİ ADI: WOLFRAM İSTİFADƏÇİSİ
C 6 SORĞU ADI: SİBİRDƏ HƏR YERDƏ
C 7 FAYL NÖVÜ 3D SEYSMİK HƏCİM
C 8
C 9
C10 Z ARALIĞI: İLK 2200M SON 2400M
Bu məlumat dəsti bizə məlumatların təhlilinin əsas mərhələlərini nümayiş etdirmək üçün kifayət edəcəkdir. Fayldakı izlər ardıcıl olaraq qeyd olunur və onların hər biri aşağıdakı rəqəmə bənzəyir - bu, əks olunan dalğaların amplitüdlərinin şaquli ox (dərinlik oxu) boyunca paylanmasıdır.
ListLinePlot[seismic3DSEGY["traces"][[100]], InterpolationOrder -> 2,
PlotStyle -> Black, PlotLabel -> Style["Seismic trace", Black, 20],
LabelStyle -> Directive[Black, Italic], PlotRange -> All,
Frame -> True, ImageSize -> 1200, AspectRatio -> 1/5]Seysmik bölmə izlərindən biri
Tədqiq olunan ərazinin hər bir istiqamətində neçə izin yerləşdiyini bilməklə siz üçölçülü məlumat massivi yarada və onu Image3D[] funksiyasından istifadə edərək göstərə bilərsiniz.
traces=seismic3DSEGY["traces"];
startIL=1050;EndIL=2000;stepIL=2; (*координата Х начала и конца съёмки и шаг трасс*)
startXL=1165;EndXL=1615;stepXL=2; (*координата Y начала и конца съёмки и шаг трасс*)
numIL=(EndIL-startIL)/stepIL+1; (*количество трасс по оис Х*)
numXL=(EndXL-startXL)/stepIL+1; (*количество трасс по оис Y*)
Image3D[ArrayReshape[Abs[traces/Max[Abs[traces[[All,1;;;;4]]]]],{numIL,numXL,101}],ViewPoint->{-1, 0, 0},Background->RGBColor[0,0,0]]Seysmik məlumat kubunun XNUMXD təsviri.(Şaquli ox - dərinlik)
Əgər maraq doğuran geoloji xüsusiyyətlər intensiv seysmik anomaliyalar yaradırsa, o zaman şəffaflığı olan vizuallaşdırma alətlərindən istifadə edilə bilər. Səsyazmanın "vacib olmayan" sahələri görünməz hala gətirilə bilər, yalnız anomaliyalar görünür. Wolfram Mathematica-da bu istifadə edilə bilər и .
data = ArrayReshape[Abs[traces/Max[Abs[traces[[All,1;;;;4]]]]],{numIL,numXL,101}];
Graphics3D[{Opacity[0.1], Raster3D[data, ColorFunction->"RainbowOpacity"]},
Boxed->False, SphericalRegion->True, ImageSize->840, Background->None]Opacity[] və Raster3D[] funksiyalarından istifadə edərək seysmik məlumat kub şəkli
Sintetik nümunədə olduğu kimi, orijinal kubun hissələrində dəyişən relyefli bəzi geoloji sərhədləri (qatlarını) müəyyən etmək olar.
Spektral analiz üçün əsas vasitə Furye çevrilməsidir. Onun köməyi ilə siz hər bir izin və ya izlər qrupunun amplituda-tezlik spektrini qiymətləndirə bilərsiniz. Bununla belə, məlumatları tezlik sahəsinə köçürdükdən sonra, tezlikin hansı vaxtlarda (hansı dərinliklərdə oxuyun) dəyişdiyi haqqında məlumat itirilir. Siqnal dəyişikliklərini zaman (dərinlik) oxunda lokallaşdırmaq üçün pəncərəli Furye transformasiyasından və dalğaların parçalanmasından istifadə olunur. Bu məqalə dalğacık parçalanmasından istifadə edir. Wavelet analiz texnologiyası 90-cı illərdə seysmik kəşfiyyatda fəal şəkildə istifadə olunmağa başladı. Pəncərəli Furye çevrilməsinin üstünlüyü daha yaxşı vaxt ayırdetmə qabiliyyəti hesab olunur.
Aşağıdakı kod fraqmentindən istifadə edərək, seysmik izlərdən birini fərdi komponentlərə ayıra bilərsiniz:
cwd=ContinuousWaveletTransform[seismicSection["traces"][[100]]]
Show[
ListLinePlot[Re[cwd[[1]]],PlotRange->All],
ListLinePlot[seismicSection["traces"][[100]],
PlotStyle->Black,PlotRange->All],ImageSize->{1500,500},AspectRatio->Full,
PlotLabel->Style["Wavelet decomposition",Black,32],
LabelStyle->Directive[Black,Italic],
PlotRange->All,
Frame->True]İzin komponentlərə parçalanması
Yansıma enerjisinin müxtəlif dalğa gəliş vaxtlarında necə paylandığını qiymətləndirmək üçün skaloqramlardan (spektroqrama analoji) istifadə olunur. Bir qayda olaraq, praktikada bütün komponentləri təhlil etməyə ehtiyac yoxdur. Tipik olaraq, aşağı, orta və yüksək tezlikli komponentlər seçilir.
freq=(500/(#*contWD["Wavelet"]["FourierFactor"]))&/@(Thread[{Range[contWD["Octaves"]],1}]/.contWD["Scales"])//Round;
ticks=Transpose[{Range[Length[freq]],freq}];
WaveletScalogram[contWD,Frame->True,FrameTicks->{{ticks,Automatic},Automatic},FrameTicksStyle->Directive[Orange,12],
FrameLabel->{"Time","Frequency(Hz)"},LabelStyle->Directive[Black,Bold,14],
ColorFunction->"RustTones",ImageSize->Large]Skaloqram. Funksiya nəticəsi
Wolfram Dili dalğaların çevrilməsi funksiyasından istifadə edir . Və bu funksiyanın bütün izlər dəstinə tətbiqi funksiyadan istifadə etməklə həyata keçiriləcək . Burada Wolfram Mathematica-nın güclü tərəflərindən birini - paralelləşdirmədən istifadə etmək qabiliyyətini qeyd etmək lazımdır. . Yuxarıdakı misalda paralelləşdirməyə ehtiyac yoxdur - verilənlərin həcmi böyük deyil, lakin yüz minlərlə izi ehtiva edən eksperimental məlumat dəstləri ilə işləyərkən bu, zərurətdir.
tracesCWD=Table[Map[Hilbert[#,0]&,Re[ContinuousWaveletTransform[traces[[i]]][[1]]][[{13,15,18}]]],{i,1,Length@traces}]; Funksiyanı tətbiq etdikdən sonra Seçilmiş tezliklərə uyğun yeni məlumat dəstləri görünür. Yuxarıdakı nümunədə bu tezliklər: 38Hz, 33Hz, 27Hz. Tezliklərin seçimi ən çox sınaq əsasında həyata keçirilir - onlar müxtəlif tezlik birləşmələri üçün effektiv xəritələr əldə edirlər və geoloq nöqteyi-nəzərindən ən məlumatlı olanı seçirlər.
Nəticələri həmkarlarınızla bölüşmək və ya müştəriyə təqdim etmək lazımdırsa, siz GeologyIO paketinin SEGYExport[] funksiyasından istifadə edə bilərsiniz.
outputdata=seismic3DSEGY;
outputdata["traces",1;;-1]=tracesCWD[[All,3]];
outputdata["textheader"]="Wavelet Decomposition Result";
outputdata["binaryheader","NumberDataTraces"]=Length[tracesCWD[[All,3]]];
SEGYExport["D:result.segy",outputdata];Bu kublardan üçü ilə (aşağı tezlikli, orta tezlikli və yüksək tezlikli komponentlər) RGB qarışığı adətən məlumatları birlikdə vizuallaşdırmaq üçün istifadə olunur. Hər bir komponentə öz rəngi təyin olunur - qırmızı, yaşıl, mavi. Wolfram Mathematica-da bu funksiyadan istifadə etməklə edilə bilər .
Nəticə geoloji şərh edilə bilən şəkillərdir. Bölmədə qeydə alınan menderslər daha çox lay və neft ehtiyatları olan paleokanalların sərhədlərini ayırmağa imkan verir. Belə bir çay sisteminin müasir analoqlarının axtarışı və təhlili, mendereslərin ən perspektivli hissələrini müəyyən etməyə imkan verir. Kanalların özləri yaxşı çeşidlənmiş qumdaşı qalın təbəqələri ilə xarakterizə olunur və neft üçün yaxşı bir anbardır. "Krujeva" anomaliyalarından kənar ərazilər müasir daşqın yataqlarına bənzəyir. Daşqın yataqları əsasən gilli süxurlarla təmsil olunur və bu zonalarda qazma işləri səmərəsiz olacaqdır.
Data kubunun RGB dilimi. Mərkəzdə (mərkəzdən bir qədər solda) dolanan çayı izləyə bilərsiniz.
Data kubunun RGB dilimi. Sol tərəfdə axan çayı izləyə bilərsiniz.
Bəzi hallarda seysmik məlumatların keyfiyyəti əhəmiyyətli dərəcədə aydın təsvirlər əldə etməyə imkan verir. Bu, sahə işinin metodologiyasından, səs-küyün azaldılması alqoritmi tərəfindən istifadə olunan avadanlıqdan asılıdır. Belə hallarda təkcə çay sistemlərinin fraqmentləri deyil, həm də bütöv uzadılmış paleo-çaylar görünür.
Seysmik məlumat kubunun (üfüqi dilim) üç komponentinin RGB qarışığı. Dərinliyi təxminən 2 km.
Saratov yaxınlığındakı Volqa çayının peyk şəkli
Nəticə
Wolfram Mathematica seysmik məlumatları təhlil etməyə və faydalı qazıntıların kəşfiyyatı ilə bağlı tətbiqi problemləri həll etməyə imkan verir və GeologyIO paketi bu prosesi daha rahat edir. Seysmik məlumatların strukturu elədir ki, hesablamaları sürətləndirmək üçün daxili metodlardan istifadə etməklə (, ,…) çox səmərəlidir və böyük həcmdə verilənləri emal etməyə imkan verir. Böyük ölçüdə bu, GeologyIO paketinin məlumat saxlama xüsusiyyətləri ilə asanlaşdırılır. Yeri gəlmişkən, paketdən təkcə tətbiqi seysmik kəşfiyyat sahəsində istifadə oluna bilməz. Yerə nüfuz edən radar və seysmologiyada demək olar ki, eyni tipli məlumatlardan istifadə olunur.Nəticəni yaxşılaşdırmaq üçün təklifləriniz varsa, Wolfram Mathematica arsenalından hansı siqnal analizi alqoritmlərinin bu cür məlumatlara tətbiq oluna biləcəyi və ya hər hansı tənqidi şərhiniz varsa, xahiş edirik Şərh yaz.
Mənbə: www.habr.com