Blog muallifiga rahmat hisoboti uchun
kirish
Ushbu eslatma konferentsiyadan so'ng yozilgan va men bergan hisobotning qisqacha mazmunini o'z ichiga oladi. Voqea iyun oyida Sankt-Peterburgda bo'lib o'tdi. Men konferentsiya saytidan blokda ishlayotganimni hisobga olsam, bu tadbirda qatnashmasdan ilojim yo'q edi. 2016 va 2017 yillarda konferensiya ma’ruzalarini tingladim, bu yil esa ma’ruza qildim. Birinchidan, biz ishlab chiqayotgan qiziqarli (menga o'xshaydi) mavzu paydo bo'ldi , ikkinchidan, Rossiya Federatsiyasining sanktsiyalar siyosatiga oid qonunchiligini uzoq o'rganishdan so'ng, men ishlayotgan korxonada ikkita litsenziya paydo bo'ldi. .
Ma’ruzam mavzusiga o‘tishdan oldin tadbirning yaxshi tashkil etilganligini ta’kidlab o‘tmoqchiman. Konferentsiyaning tashrif buyuruvchi sahifasida Qozon sobori tasviridan foydalaniladi. Sobor Sankt-Peterburgning asosiy diqqatga sazovor joylaridan biri bo'lib, konferentsiya bo'lib o'tgan zaldan juda aniq ko'rinadi.
Sankt-Peterburg Davlat Iqtisodiyot Universitetiga kiraverishda ishtirokchilarni talabalar orasidan yordamchilar kutib olishdi – ular adashib qolishlariga yo‘l qo‘ymadi. Ro'yxatga olish paytida kichik esdalik sovg'alari (o'yinchoq - miltillovchi boshoq, qalam, Volfram belgilari bilan stikerlar) berildi. Konferensiya jadvaliga tushlik va kofe-breyk ham kiritilgan. Men allaqachon guruh devoridagi mazali qahva va piroglar haqida aytib o'tdim - oshpazlar ajoyib. Ushbu kirish qismi bilan shuni ta'kidlashni istardimki, tadbirning o'zi, uning formati va joylashuvi allaqachon ijobiy his-tuyg'ularni keltirib chiqarmoqda.
Men va Kirill Belov tomonidan tayyorlangan ma’ruza “Volfram Mathematica-dan amaliy geofizika masalalarini yechishda foydalanish. Seysmik ma'lumotlarning spektral tahlili yoki "qadimgi daryolar oqadigan joy". Hisobotning mazmuni ikki qismdan iborat: birinchidan, mavjud algoritmlardan foydalanish geofizik ma'lumotlarni tahlil qilish uchun, ikkinchidan, bu geofizik ma'lumotlarni Wolfram Mathematica'ga qanday joylashtirishdir.
Seysmik qidiruv
Avval siz geofizikaga qisqa ekskursiya qilishingiz kerak. Geofizika togʻ jinslarining fizik xossalarini oʻrganuvchi fandir. Xo'sh, tog 'jinslari turli xil xususiyatlarga ega bo'lgani uchun: elektr, magnit, elastik, geofizikaning tegishli usullari mavjud: elektr qidiruvi, magnitli qidiruv, seysmik qidiruv ... Ushbu maqola doirasida biz faqat seysmik qidiruvni batafsilroq muhokama qilamiz. Seysmik qidiruv - neft va gazni qidirishning asosiy usuli. Usul elastik tebranishlarni qo'zg'atishga va tadqiqot maydonini tashkil etuvchi jinslarning reaktsiyasini keyinchalik qayd etishga asoslangan. Tebranishlar quruqlikda (dinamit yoki elastik tebranishlarning portlovchi bo'lmagan tebranish manbalari bilan) yoki dengizda (pnevmatik qurollar bilan) qo'zg'atiladi. Elastik tebranishlar tosh massasi bo'ylab tarqalib, turli xossaga ega bo'lgan qatlamlar chegaralarida sinadi va aks etadi. Ko'zda tutilgan to'lqinlar yer yuzasiga qaytadi va quruqlikdagi geofonlar (odatda lasanda osilgan magnitning harakatiga asoslangan elektrodinamik qurilmalar) yoki dengizdagi gidrofonlar (pyezoelektrik effekt asosida) tomonidan qayd etiladi. To'lqinlar kelishi bilan geologik qatlamlarning chuqurligini aniqlash mumkin.
Seysmik kemalarni tortib olish uskunalari
Pnevmatik qurol elastik tebranishlarni qo'zg'atadi
Toʻlqinlar togʻ jinslari massasidan oʻtib, gidrofonlar yordamida qayd etiladi
Sankt-Peterburgdagi Blagoveshchenskiy ko'prigi yaqinidagi iskaladagi "Ivan Gubkin" geofizik tadqiqot tadqiqot kemasi
Seysmik signal modeli
Tog' jinslari turli xil fizik xususiyatlarga ega. Seysmik qidiruv ishlari uchun birinchi navbatda elastik xususiyatlar muhim ahamiyatga ega - elastik tebranishlarning tarqalish tezligi va zichlik. Agar ikkita qatlam bir xil yoki o'xshash xususiyatlarga ega bo'lsa, to'lqin ular orasidagi chegarani "sezmaydi". Agar qatlamlardagi to'lqin tezligi har xil bo'lsa, u holda qatlamlar chegarasida aks etish sodir bo'ladi. Xususiyatlardagi farq qanchalik katta bo'lsa, aks ettirish shunchalik kuchli bo'ladi. Uning intensivligi aks ettirish koeffitsienti (rc) bilan aniqlanadi:
bu erda r - tog' jinslarining zichligi, n - to'lqin tezligi, 1 va 2 - yuqori va pastki qatlamlarni bildiradi.
Eng oddiy va eng ko'p qo'llaniladigan seysmik signal modellaridan biri bu konvolyutsiya modeli bo'lib, qayd etilgan seysmik iz zond pulsi bilan aks ettirish koeffitsientlari ketma-ketligining konvolyutsiyasi natijasida ifodalanadi:
qayerda s(t) - seysmik iz, ya'ni. belgilangan ro'yxatga olish vaqtida gidrofon yoki geofon tomonidan yozilgan hamma narsa; w(t) - havo quroli tomonidan ishlab chiqarilgan signal; n(t) - tasodifiy shovqin.
Misol tariqasida sintetik seysmik izni hisoblaylik. Biz boshlang'ich signal sifatida seysmik qidiruvda keng qo'llaniladigan Riker impulsidan foydalanamiz.
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]Dastlabki seysmik impuls
Biz 300 ms va 600 ms chuqurlikda ikkita chegara o'rnatamiz va aks ettirish koeffitsientlari tasodifiy sonlar bo'ladi.
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]]Ko'zgu koeffitsientlarining ketma-ketligi
Keling, seysmik izni hisoblab chiqamiz va ko'rsatamiz. Ko'zgu koeffitsientlari turli xil belgilarga ega bo'lganligi sababli, biz seysmik iz bo'yicha ikkita o'zgaruvchan aksni olamiz.
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]]Simulyatsiya qilingan trek
Ushbu misol uchun rezervatsiya qilish kerak - aslida qatlamlarning chuqurligi, albatta, metrlarda aniqlanadi va seysmik izni hisoblash vaqt sohasi uchun sodir bo'ladi. Qatlamlardagi tezliklarni bilgan holda chuqurliklarni metrlarda belgilash va kelish vaqtlarini hisoblash to'g'riroq bo'ladi. Bunday holda, men darhol vaqt o'qiga qatlamlarni o'rnatdim.
Agar dala tadqiqotlari haqida gapiradigan bo'lsak, unda bunday kuzatishlar natijasida juda ko'p o'xshash vaqt seriyalari (seysmik izlar) qayd etiladi. Masalan, uzunligi 25 km va kengligi 15 km bo'lgan saytni o'rganayotganda, ish natijasida har bir iz 25x25 metr o'lchamdagi katakchani tavsiflaydi (bunday katak quti deb ataladi), yakuniy ma'lumotlar massivida 600000 1 iz bo'ladi. Namuna olish vaqti 5 ms va ro'yxatga olish vaqti 11 soniya bilan yakuniy ma'lumotlar fayli XNUMX Gb dan ortiq bo'ladi va asl "xom" materialning hajmi yuzlab gigabaytni tashkil qilishi mumkin.
Ular bilan qanday ishlash kerak ?
Paket
Paketni ishlab chiqish boshlandi rus tilida so'zlashuvchi qo'llab-quvvatlash guruhining VK devorida. Jamiyatning javoblari tufayli yechim juda tez topildi. Va natijada u jiddiy rivojlanishga aylandi. Tegishli Bu hatto moderatorlar tomonidan ham belgilandi. Hozirgi vaqtda paket geologiya sanoatida faol qo'llaniladigan quyidagi ma'lumotlar turlari bilan ishlashni qo'llab-quvvatlaydi:
- xarita ma'lumotlarini ZMAP va IRAP formatlarida import qilish
- LAS formatidagi quduqlarda o'lchovlarni import qilish
- seysmik fayllar formatini kiritish va chiqarish
Paketni o'rnatish uchun siz yig'ilgan paketni yuklab olish sahifasidagi ko'rsatmalarga amal qilishingiz kerak, ya'ni. har qandayida quyidagi kodni bajaring :
If[PacletInformation["GeologyIO"] === {}, PacletInstall[URLDownload[
"https://wolfr.am/FiQ5oFih",
FileNameJoin[{CreateDirectory[], "GeologyIO-0.2.2.paclet"}]
]]]Shundan so'ng paket standart papkaga o'rnatiladi, uning yo'lini quyidagicha olish mumkin:
FileNameJoin[{$UserBasePacletsDirectory, "Repository"}]Misol tariqasida biz paketning asosiy imkoniyatlarini ko'rsatamiz. Qo'ng'iroq an'anaviy tarzda Wolfram tilidagi paketlar uchun amalga oshiriladi:
Get["GeologyIO`"]Paket yordamida ishlab chiqilgan . Bu sizga taqdimot formati bo'yicha Wolfram Mathematica hujjatlarining o'zidan farq qilmaydigan hujjatlar bilan paketning asosiy funksionalligini ta'minlash va birinchi tanishish uchun paketni test fayllari bilan ta'minlash imkonini beradi.
Bunday fayl, xususan, "Marmousi.segy" fayli - bu geologik uchastkaning sintetik modeli bo'lib, u Frantsiya neft instituti tomonidan ishlab chiqilgan. Ushbu modeldan foydalanib, ishlab chiquvchilar to'lqin maydonini modellashtirish, ma'lumotlarni qayta ishlash, seysmik izlarni o'zgartirish va boshqalar uchun o'zlarining algoritmlarini sinab ko'rishadi. Marmousi modelining o'zi paketning o'zi yuklab olingan omborda saqlanadi. Faylni olish uchun quyidagi kodni ishga tushiring:
If[Not[FileExistsQ["Marmousi.segy"]],
URLDownload["https://wolfr.am/FiQGh7rk", "Marmousi.segy"];]
marmousi = SEGYImport["Marmousi.segy"]Import natijasi - SEGYData obyekti
SEGY formati kuzatishlar haqida turli ma'lumotlarni saqlashni o'z ichiga oladi. Birinchidan, bu matn sharhlari. Bunga ishning joylashuvi, o'lchovlarni amalga oshirgan kompaniyalarning nomlari va boshqalar to'g'risidagi ma'lumotlar kiradi. Bizning holatda, bu sarlavha TextHeader kaliti bilan so'rov orqali chaqiriladi. Qisqartirilgan matn sarlavhasi:
Short[marmousi["TextHeader"]]"Marmousi ma'lumotlar to'plami institutda yaratilgan ... minimal tezlik 1500 m / s va maksimal 5500 m / s)"
Siz “izlar” tugmachasi yordamida seysmik izlarga kirish orqali haqiqiy geologik modelni ko‘rsatishingiz mumkin (paketning xususiyatlaridan biri shundaki, tugmachalar katta-kichik harflarga sezgir emas):
ArrayPlot[Transpose[marmousi["traces"]], PlotTheme -> "Detailed"]Model Marmousi
Hozirgi vaqtda paket katta hajmdagi fayllardan ma'lumotlarni qismlarga bo'lib yuklash imkonini beradi, bu esa hajmi o'nlab gigabaytga etishi mumkin bo'lgan fayllarni qayta ishlash imkonini beradi. Paket funktsiyalari shuningdek, ma'lumotlarni .segy ga eksport qilish va fayl oxiriga qisman qo'shish funktsiyalarini ham o'z ichiga oladi.
Alohida-alohida, .segy fayllarining murakkab tuzilishi bilan ishlashda paketning funksionalligini ta'kidlash kerak. Chunki bu sizga kalitlar va indekslar yordamida nafaqat alohida izlar va sarlavhalarga kirish, balki ularni o'zgartirish va keyin ularni faylga yozish imkonini beradi. GeologyIO ni amalga oshirishning ko'pgina texnik tafsilotlari ushbu maqola doirasidan tashqarida va, ehtimol, alohida tavsifga loyiqdir.
Seysmik qidiruv ishlarida spektral tahlilning dolzarbligi
Wolfram Mathematica-ga seysmik ma'lumotlarni import qilish imkoniyati eksperimental ma'lumotlar uchun o'rnatilgan signalni qayta ishlash funksiyasidan foydalanishga imkon beradi. Har bir seysmik iz vaqt qatorini ifodalaganligi sababli ularni o‘rganishning asosiy vositalaridan biri spektral tahlil hisoblanadi. Seysmik ma'lumotlarning chastotali tarkibini tahlil qilish uchun zaruriy shartlar qatorida, masalan, quyidagilarni nomlashimiz mumkin:
- Har xil turdagi to'lqinlar har xil chastota tarkibi bilan tavsiflanadi. Bu sizga foydali to'lqinlarni ajratib ko'rsatish va interferentsiya to'lqinlarini bostirish imkonini beradi.
- G'ovaklik va to'yinganlik kabi jinslarning xususiyatlari chastota tarkibiga ta'sir qilishi mumkin. Bu eng yaxshi xususiyatlarga ega jinslarni aniqlash imkonini beradi.
- Turli qalinlikdagi qatlamlar turli chastota diapazonlarida anomaliyalarni keltirib chiqaradi.
Uchinchi nuqta ushbu maqola kontekstida asosiy hisoblanadi. Quyida har xil qalinlikdagi qatlam holatida seysmik izlarni hisoblash uchun kod bo'lagi - takoz modeli mavjud. Ushbu model an'anaviy tarzda seysmik qidiruvda ko'p qatlamlardan aks ettirilgan to'lqinlar bir-birining ustiga qo'yilganda shovqin ta'sirini tahlil qilish uchun o'rganiladi.
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]]Chiqib ketadigan shakllanish modeli
Takoz ichidagi to'lqin tezligi 4500 m/s, takoz tashqarisida 4000 m/s, zichligi esa doimiy 2200 g/sm³ deb qabul qilinadi. Bunday model uchun biz ko'zgu koeffitsientlari va seysmik izlarni hisoblaymiz.
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]Takoz modeli uchun seysmik izlar
Ushbu rasmda ko'rsatilgan seysmik izlarning ketma-ketligi seysmik kesim deb ataladi. Ko'rib turganingizdek, uning talqini intuitiv darajada ham amalga oshirilishi mumkin, chunki aks ettirilgan to'lqinlarning geometriyasi ilgari ko'rsatilgan modelga aniq mos keladi. Agar siz izlarni batafsilroq tahlil qilsangiz, 1 dan taxminan 30 gacha bo'lgan izlar farq qilmasligini sezasiz - qatlam tomidan va pastdan ko'zgu bir-birining ustiga tushmaydi. 31-chi izdan boshlab, aks ettirishlar aralasha boshlaydi. Va, garchi modelda aks ettirish koeffitsientlari gorizontal ravishda o'zgarmasa ham - qatlam qalinligi o'zgarishi bilan seysmik izlar o'z intensivligini o'zgartiradi.
Shakllanishning yuqori chegarasidan aks ettirish amplitudasini ko'rib chiqamiz. 60-marshrutdan boshlab, aks ettirishning intensivligi oshib, 70-marshrutda maksimal darajaga etadi. Qatlamlarning tomidan va pastki qismidan to'lqinlarning aralashuvi shunday namoyon bo'lib, ba'zi hollarda seysmik rekordda sezilarli anomaliyalarga olib keladi.
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]Takozning yuqori chetidan aks ettirilgan to'lqin amplitudasining grafigi
Signal past chastotali bo'lsa, shovqin katta qatlam qalinligida paydo bo'la boshlaydi va yuqori chastotali signalda kichikroq qalinliklarda shovqin paydo bo'ladi. Quyidagi kod parchasi 35 Gts, 55 Gts va 85 Gts chastotali signal yaratadi.
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 Gts, 55 Gts, 85 Gts chastotali manba signallari to'plami
Seysmik izlarni hisoblash va aks ettirilgan to'lqin amplitudalarining grafiklarini tuzish orqali biz turli chastotalar uchun turli qatlam qalinligida anomaliya kuzatilishini ko'rishimiz mumkin.
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]Turli chastotalar uchun takozning yuqori chetidan aks ettirilgan to'lqin amplitudalarining grafiklari
Seysmik kuzatuvlar natijalari bo'yicha qatlam qalinligi to'g'risida xulosa chiqarish qobiliyati juda foydali, chunki neft qidiruvidagi asosiy vazifalardan biri quduq yotqizish uchun eng istiqbolli nuqtalarni (ya'ni, qatlam joylashgan hududlarni) baholashdir. qalinroq). Bundan tashqari, geologik bo'limda genezisi qatlam qalinligining keskin o'zgarishiga olib keladigan ob'ektlar bo'lishi mumkin. Bu spektral tahlilni ularni o'rganish uchun samarali vositaga aylantiradi. Maqolaning keyingi qismida biz bunday geologik ob'ektlarni batafsil ko'rib chiqamiz.
Eksperimental ma'lumotlar. Ularni qayerdan oldingiz va ularda nimani izlash kerak?
Maqolada tahlil qilingan materiallar G'arbiy Sibirda olingan. Viloyat, ehtimol, hammaga ma'lumki, mamlakatimizning asosiy neft qazib oluvchi hududidir. Mintaqada konlarni faol o‘zlashtirish o‘tgan asrning 60-yillarida boshlangan. Neft konlarini qidirishning asosiy usuli seysmik qidiruvdir. Ushbu hududning sun'iy yo'ldosh tasvirlarini ko'rish qiziq. Kichik miqyosda siz juda ko'p botqoqliklar va ko'llarni qayd etishingiz mumkin; xaritani kattalashtirish orqali siz klasterli quduqlarni burg'ulash maydonchalarini ko'rishingiz mumkin va xaritani chegaraga qadar kattalashtirish orqali siz seysmik bo'lgan profillarni tozalashni ham farqlashingiz mumkin. kuzatishlar olib borildi.
Yandex xaritalarining sun'iy yo'ldosh tasviri - Noyabrsk shahri hududi
Konlardan birida quduq maydonchalari tarmog'i
G'arbiy Sibirning neftli jinslari keng chuqurliklarda - 1 km dan 5 km gacha. Tarkibida neft boʻlgan jinslarning asosiy hajmi yura va boʻr davrlarida shakllangan. Yura davri, ehtimol, xuddi shu nomdagi filmdan ko'pchilikka ma'lum. zamonaviydan sezilarli darajada farq qilar edi. Britannica entsiklopediyasida har bir geologik davrni tavsiflovchi bir qator paleomaplar mavjud.
Hozirda
Yura davri
E'tibor bering, yura davrida G'arbiy Sibir hududi dengiz qirg'og'i (daryolar va sayoz dengizlar kesib o'tgan quruqlik) edi. Iqlim qulay bo'lganligi sababli, o'sha davrning odatiy landshafti quyidagicha ko'rinishga ega bo'lgan deb taxmin qilishimiz mumkin:
Yura davri Sibir
Bu rasmda biz uchun hayvonlar va qushlar emas, balki orqa fonda daryo tasviri muhim. Daryo biz ilgari to'xtagan geologik ob'ektdir. Gap shundaki, daryolarning faolligi yaxshi saralangan qumtoshlarning to'planishiga imkon beradi, keyinchalik ular neft uchun rezervuarga aylanadi. Ushbu suv omborlari g'alati, murakkab shaklga ega bo'lishi mumkin (daryo tubi kabi) va ular o'zgaruvchan qalinlikka ega - qirg'oqlar yaqinida qalinligi kichik, lekin kanalning markaziga yaqinroq yoki menderli joylarda u ko'payadi. Shunday qilib, yurada hosil bo'lgan daryolar hozirda taxminan uch kilometr chuqurlikda va neft omborlarini qidirish ob'ekti hisoblanadi.
Eksperimental ma'lumotlar. Qayta ishlash va vizualizatsiya
Keling, maqolada ko'rsatilgan seysmik materiallarga zudlik bilan izoh beramiz - tahlil uchun ishlatiladigan ma'lumotlarning miqdori sezilarli bo'lganligi sababli - maqola matniga seysmik izlarning asl to'plamining faqat bir qismi kiritilgan. Bu har kimga yuqoridagi hisob-kitoblarni takrorlash imkonini beradi.
Seysmik ma'lumotlar bilan ishlashda geofizik odatda ixtisoslashtirilgan dasturiy ta'minotdan foydalanadi (ishlanmalari faol qo'llaniladigan bir nechta sanoat rahbarlari bor, masalan, Petrel yoki Paradigma), bu sizga har xil turdagi ma'lumotlarni tahlil qilish imkonini beradi va qulay grafik interfeysga ega. Barcha qulayliklarga qaramay, ushbu turdagi dasturiy ta'minotning kamchiliklari ham bor - masalan, zamonaviy algoritmlarni barqaror versiyalarga kiritish juda ko'p vaqtni oladi va hisob-kitoblarni avtomatlashtirish imkoniyatlari odatda cheklangan. Bunday vaziyatda keng algoritmik bazadan foydalanishga imkon beruvchi va shu bilan birga juda ko'p tartibli ishlarni o'z zimmasiga oladigan kompyuter matematikasi tizimlari va yuqori darajadagi dasturlash tillaridan foydalanish juda qulay bo'ladi. Bu Wolfram Mathematica-da seysmik ma'lumotlar bilan ishlash uchun ishlatiladigan printsipdir. Ma'lumotlar bilan interaktiv ishlash uchun boy funksionallikni yozish maqsadga muvofiq emas - umumiy qabul qilingan formatdan yuklashni ta'minlash, ularga kerakli algoritmlarni qo'llash va ularni tashqi formatga qayta yuklashni ta'minlash muhimroqdir.
Taklif etilgan sxema bo'yicha biz asl seysmik ma'lumotlarni yuklaymiz va ularni ko'rsatamiz :
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]Shu tarzda yuklab olingan va import qilingan ma'lumotlar 10 dan 5 kilometrgacha bo'lgan maydonda qayd etilgan marshrutlardir. Agar ma'lumotlar uch o'lchovli seysmik tadqiqot usuli yordamida olingan bo'lsa (to'lqinlar alohida geofizik profillar bo'ylab emas, balki butun maydon bo'ylab bir vaqtning o'zida qayd etiladi), seysmik ma'lumotlar kublarini olish mumkin bo'ladi. Bu uch o'lchamli ob'ektlar bo'lib, ularning vertikal va gorizontal qismlari geologik muhitni batafsil o'rganish imkonini beradi. Ko'rib chiqilgan misolda biz uch o'lchovli ma'lumotlar bilan ishlaymiz. Biz matn sarlavhasidan ba'zi ma'lumotlarni olishimiz mumkin, masalan
StringPartition[seismic3DSEGY["textheader"], 80] // TableFormC 1 BU GEOLOGIYO PAKET TEST UCHUN DEMO FAYL
Javob 2
Javob 3
Javob 4
C 5 SANA FOYDALANUVCHI NOMI: WOLFRAM USER
C 6 SOʻROQIYOTNING NOMI: SIBIRDAGI QAYoR
C 7 FAYL TURI 3D SEISMIK HAVOM
Javob 8
Javob 9
C10 Z diapazoni: BIRINCHI 2200M OXIRGI 2400M
Ushbu ma'lumotlar to'plami ma'lumotlarni tahlil qilishning asosiy bosqichlarini namoyish qilish uchun etarli bo'ladi. Fayldagi izlar ketma-ket qayd etiladi va ularning har biri quyidagi rasmga o'xshaydi - bu vertikal o'q (chuqurlik o'qi) bo'ylab aks ettirilgan to'lqinlar amplitudalarining taqsimlanishi.
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 uchastka izlaridan biri
O'rganilayotgan hududning har bir yo'nalishida qancha iz joylashganligini bilib, siz uch o'lchamli ma'lumotlar massivini yaratishingiz va Image3D[] funksiyasidan foydalanib uni ko'rsatishingiz mumkin.
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 ma’lumotlar kubining XNUMXD tasviri.(Vertikal o‘q – chuqurlik)
Agar qiziqishning geologik xususiyatlari kuchli seysmik anomaliyalarni yaratsa, shaffoflik bilan vizualizatsiya vositalaridan foydalanish mumkin. Yozuvning "ahamiyatsiz" joylari ko'rinmas holga keltirilishi mumkin, faqat anomaliyalar ko'rinadi. Wolfram Mathematica-da buni yordamida amalga oshirish mumkin 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[] va Raster3D[] funksiyalaridan foydalangan holda seysmik maʼlumotlar kubik tasviri
Sintetik misolda bo'lgani kabi, asl kubning bo'limlarida o'zgaruvchan relyefli ba'zi geologik chegaralarni (qatlamlarni) aniqlash mumkin.
Spektral tahlil uchun asosiy vosita Furye transformatsiyasidir. Uning yordami bilan siz har bir iz yoki izlar guruhining amplituda-chastota spektrini baholashingiz mumkin. Biroq, ma'lumotlarni chastota domeniga o'tkazgandan so'ng, chastotaning qaysi vaqtda (qanday chuqurlikda o'qing) o'zgarishi haqida ma'lumot yo'qoladi. Vaqt (chuqurlik) o'qi bo'yicha signal o'zgarishlarini lokalizatsiya qilish uchun oynali Furye transformatsiyasi va to'lqinli parchalanish qo'llaniladi. Ushbu maqola to'lqinli parchalanishdan foydalanadi. To'lqinli tahlil texnologiyasi 90-yillarda seysmik qidiruv ishlarida faol qo'llanila boshlandi. Oynali Furye konvertatsiyasining afzalligi vaqtni yaxshiroq aniqlashdir.
Quyidagi kod qismidan foydalanib, siz seysmik izlardan birini alohida komponentlarga ajratishingiz mumkin:
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]Izning tarkibiy qismlarga bo'linishi
Ko'zgu energiyasi turli xil to'lqinlar kelish vaqtlarida qanday taqsimlanganligini baholash uchun skalogrammalar (spektrogrammaga o'xshash) qo'llaniladi. Qoida tariqasida, amalda barcha komponentlarni tahlil qilishning hojati yo'q. Odatda, past, o'rta va yuqori chastotali komponentlar tanlanadi.
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]Skalogramma. Funktsiya natijasi
Wolfram tili to'lqinlarni o'zgartirish funksiyasidan foydalanadi . Va bu funktsiyani butun izlar to'plamiga qo'llash funksiya yordamida amalga oshiriladi . Bu erda Wolfram Mathematica-ning kuchli tomonlaridan biri - parallelizatsiyadan foydalanish qobiliyatini ta'kidlash kerak. . Yuqoridagi misolda parallellashtirishning hojati yo'q - ma'lumotlar hajmi katta emas, lekin yuz minglab izlarni o'z ichiga olgan eksperimental ma'lumotlar to'plamlari bilan ishlashda bu zaruratdir.
tracesCWD=Table[Map[Hilbert[#,0]&,Re[ContinuousWaveletTransform[traces[[i]]][[1]]][[{13,15,18}]]],{i,1,Length@traces}]; Funktsiyani qo'llaganingizdan so'ng Tanlangan chastotalarga mos keladigan yangi ma'lumotlar to'plamlari paydo bo'ladi. Yuqoridagi misolda bu chastotalar: 38Hz, 33Hz, 27Hz. Chastotalarni tanlash ko'pincha sinov asosida amalga oshiriladi - ular turli chastota kombinatsiyalari uchun samarali xaritalarni olishadi va geolog nuqtai nazaridan eng ma'lumotni tanlashadi.
Natijalarni hamkasblar bilan baham ko'rish yoki ularni mijozga taqdim etish zarur bo'lsa, GeologyIO paketining SEGYExport[] funksiyasidan foydalanishingiz mumkin.
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];Ushbu kublarning uchtasi (past chastotali, o'rta chastotali va yuqori chastotali komponentlar) bilan RGB aralashtirish odatda ma'lumotlarni birgalikda vizualizatsiya qilish uchun ishlatiladi. Har bir komponentga o'ziga xos rang beriladi - qizil, yashil, ko'k. Wolfram Mathematica-da bu funktsiya yordamida amalga oshirilishi mumkin .
Natijada geologik talqin qilish mumkin bo'lgan tasvirlar paydo bo'ladi. Bo'limda qayd etilgan meanderlar suv omborlari bo'lish ehtimoli ko'proq bo'lgan va neft zaxiralarini o'z ichiga olgan paleokanallarni aniqlash imkonini beradi. Bunday daryo tizimining zamonaviy analoglarini izlash va tahlil qilish bizga meandersning eng istiqbolli qismlarini aniqlash imkonini beradi. Kanallarning o'zi yaxshi saralangan qumtoshning qalin qatlamlari bilan ajralib turadi va neft uchun yaxshi rezervuar hisoblanadi. "Dantelli" anomaliyalardan tashqaridagi joylar zamonaviy suv toshqini konlariga o'xshaydi. Suv toshqini konlari asosan gilli jinslar bilan ifodalanadi va bu zonalarga burg'ulash samarasiz bo'ladi.
Ma'lumotlar kubining RGB bo'lagi. Markazda (markazdan bir oz chap tomonda) siz aylanib yuruvchi daryoni kuzatishingiz mumkin.
Ma'lumotlar kubining RGB bo'lagi. Chap tomonda siz aylanib yuruvchi daryoni kuzatishingiz mumkin.
Ba'zi hollarda seysmik ma'lumotlarning sifati sezilarli darajada aniqroq tasvirlarni olish imkonini beradi. Bu dala ishi metodologiyasiga, shovqinni kamaytirish algoritmi tomonidan ishlatiladigan uskunalarga bog'liq. Bunday hollarda nafaqat daryo tizimlarining bo'laklari, balki butun cho'zilgan paleo-daryolar ham ko'rinadi.
Seysmik ma'lumotlar kubining uchta komponentini RGB aralashtirish (gorizontal tilim). Chuqurligi taxminan 2 km.
Saratov yaqinidagi Volga daryosining sun'iy yo'ldosh tasviri
xulosa
Wolfram Mathematica seysmik ma'lumotlarni tahlil qilish va foydali qazilmalarni qidirish bilan bog'liq amaliy muammolarni hal qilish imkonini beradi va GeologyIO to'plami bu jarayonni yanada qulayroq qiladi. Seysmik ma'lumotlarning tuzilishi shundan iboratki, hisob-kitoblarni tezlashtirish uchun o'rnatilgan usullardan foydalanish (, ,…) juda samarali va katta hajmdagi ma’lumotlarni qayta ishlash imkonini beradi. Bunga katta darajada GeologyIO paketining ma'lumotlarni saqlash xususiyatlari yordam beradi. Aytgancha, paketni nafaqat amaliy seysmik qidiruv sohasida qo'llash mumkin. Deyarli bir xil turdagi ma'lumotlar yerga o'tuvchi radar va seysmologiyada qo'llaniladi.Agar sizda natijani yaxshilash bo'yicha takliflaringiz bo'lsa, Wolfram Mathematica arsenalidagi signallarni tahlil qilish algoritmlari bunday ma'lumotlarga tegishli bo'lsa yoki tanqidiy fikringiz bo'lsa, iltimos. izoh qoldiring.
Manba: www.habr.com