Исследование и развитие метода микросейсмического зондирования (1103159), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

Амплитуда остается единственным измеримым параметром, по которому можно оцениватьсвойства неоднородной среды. При значительном увеличении горизонтальных размеров неоднородности до нескольких длин волнструктура среды приближается к слоистой, что приводит к невозможности ее изучения методом микросейсмического зондирования. Но при этом надежно начинают работать дисперсионные методыповерхностно-волновой томографии.В третьей главе описаны проведенные полевые измерения.Приводится сопоставление характеристик полученных полевых результатов с результатами оценки характеристик метода из численныхрасчетов.

Сделанные оценки точности и разрешающей способностиметода микросейсмического зондирования хорошо соответствуют реальнымданным. Демонстрируется применениеполученных в диссертации выводовдля практических целей при обработкеи интерпретации данных микросейсмического зондирования.На рис.8: проведение полевыхизмерений с целью исследования глубинного строения разломных структурв западном районе Москвы и Подмосковья, на фото слева направо:Н.В. Ларин,А.В.

ГорбатиковиА.А. Цуканов. В качестве регистрирующих приборов использовались переносные цифровые велосиметры Guralp CMG-6TD, позволяющие работатьв низкочастотном диапазоне (от0.033 Гц). Длина профиля составила Рис. 9.35 км. На рис.9 приведен результат обработки измерений, полученныхпо описанной технологии ММЗ с геологической интерпретацией. Глубинность исследования составила более 40 км. Стоит отметить, чтодля данного района подобные результаты получены впервые.В четвертой главе на основе анализа численных экспериментов, предложена новая модель формирования сигнала, которая болееполно учитывает закономерности взаимодействия волны Рэлея с неоднородностями, а именно учитывает зависимость (, ) чувствительности и характера реакции амплитуды вертикальных колебанийточек поверхности фундаментальной моды волны Рэлея определеннойчастоты от глубины.

Был проведен ряд численных экспериментов поустановлению данной зависимости, а также с использованием полу-16-ченной зависимости и некоторых общефизических представлений построен линейный оператор формирования сигнала. Производитсясравнение полученного оператора с результатами численного моделирования и демонстрируется хорошее совпадение. На основе полученного оператора сформулирована обратная задача в детерминированной и стохастической постановках. Метод решения обратной задачиосновывается на применении теории измерительно-вычислительныхсистем сверхвысокого разрешения [Пытьев, 1989; Чуличков, 2000].Детерминированная задача решается с помощью построенияусеченного псевдообратного оператора.

Для регуляризации используется сингулярное разложение (SVD-разложение) прямого оператора ианализируется спектр его собственных значений. В стохастическойпостановке в модель измерения добавляется шум. Во-первых, это аддитивный шум измерения ν, а во-вторых, это шум µ, связанный соструктурой самой среды – текстурой. Таким образом, схема измерения имеет вид ξ = A + ν, где = 0 + µ, а Σ = , Σν = Σ – корреляционные операторы случайных векторов и µ. Будем искать линейный оператор R, доставляющий минимум функционала = sup || − 0 ||2 =0 ∈ 2= sup ||( − )0 || + ||µ||2 + ||||2 ~ min.0 ∈ Решение имеет вид: = (−1/2 1/2 )−, 0 = 1/2 = 1/2 (−1/2 1/2 )− −1/2 ,погрешность такой оценки:||0 − 0 ||2 = Tr 1/2 ( + ∗ )1/2 == Tr + Tr 1/2 (−1/2 ∗ −1/2 )−1/2 .Как показывают численные эксперименты, применение новогоподхода в методе микросейсмического зондирования для несложныхгеологических объектов обладает рядом преимуществ по сравнению собычной процедурой ММЗ.

Улучшается вертикальная разрешающаяспособность метода, а также точнее восстанавливается нижняя граница неоднородности. Однако новый подход не всегда позволяет получить адекватный результат, в ряде случаев возникают артефактныеобъекты.В качестве примера можно рассмотреть инверсию синтетических сейсмограмм, полученных из двумерного расчета задачи с двумянеоднородностями, расположенными друг над другом.

Расстояниемежду неоднородностями по глубине задавалось на пределе вертикальной разрешающей способности метода микросейсмического зондирования. Скоростной контраст обеих неоднородностей с с0 = 0.9,латеральное простирание ∆ = 5 км, интервалы глубин неоднородностей 3 ≤ < 4 и 5 ≤ < 6 км. Облучение производилось по сеткедлин волн от 1 до 41 км, количество частот = 201.-17-Рассмотрим график на рис.10.

Черные кривые отражают результат восстановления структуры среды методом с использованием построенной функции чувствительности рэлеевской волны (, ) длявиртуальной сейсмостанции, расположенной в точке профиля надцентром неоднородностей. В представленных результатах использовалось усеченное псевдообращение с = 15 при размерности вектора-решения = 100. Начиная со значения = 9, метод уверенно разделяет неоднородности.

С ростом > 15 решение расходится. Результаты обработки традиционной процедурой с применением коэффициента глубинной привязки показаны серыми кривыми для значений коэффициента 0.3 и 0.4. Можно видеть ожидаемый широкий одиночный пик, соответствующий обобщенному пятну. Неоднородности неразрешаются.Сравнение результата восстановления для различных с заданными параметрами среды показало, чтов данной ситуации предложенная новая инверсионная процедура четкоразделяет два объекта, но при этомдает заниженные значения глубин заРис. 10.легания неоднородностей примернона 20% по отношению к реальным. Это может быть связано с многимифакторами, которые мы здесь затрагивать не будем.

Приведенныйэксперимент демонстрирует существенное повышение разрешающейспособности в предложенной инверсионной процедуре, опирающейсяна использование уточненной модели формирования сигнала по отношению к простой процедуре глубинной привязки с помощью коэффициента. Дальнейшее усовершенствование предложенного методаявляется задачей будущих исследований автора.В заключении кратко сформулированы основные результаты,полученные в диссертации: 1) разработаны численный алгоритм икомплекс параллельных программ для решения трехмерной задачидинамики упругого неоднородного полупространства со свободнойповерхностью; 2) изучены с помощью моделирования основные закономерности влияния структуры среды на вариации спектра поля фундаментальных мод волны Рэлея на поверхности; 3) проведено моделирование метода микросейсмического зондирования и на основе численных экспериментов получены оценки точности и разрешающейспособности метода, а также определены границы его применимости;4) проведены полевые измерения методом микросейсмического зондирования и продемонстрировано хорошее соответствие характеристик полученных полевых результатов с результатами оценки характеристик метода из численных расчетов; 5) предложена на базе результатов проведенных исследований новая модель формированиясигнала, более полно учитывающая особенности взаимодействия волн-18-Рэлея с заглубленными неоднородностями; 6) сформулирована обратная задача и предложены подходы к ее решению для новой модели вдетерминированной и стохастической постановках; 7) намечены путидальнейшего развития метода микросейсмического зондирования.Все параллельные вычисления выполнены на суперкомпьютере СКИФ“Чебышев” Научно-исследовательского вычислительного центра МГУ.Список публикаций по теме диссертации1.

А.А. Цуканов, А.В. Горбатиков. Расчетные модели и эксперименты взаимодействия рэлеевских волн с компактными заглубленными неоднородностями. // Сборник тезисов. Международная Научная Конференция “Ломоносов-2009”, апрель 2009, МГУ, Москва.2. A.A. Tsukanov, A.V. Gorbatikov, M.Y. Stepanova. Numerical Simulation of Rayleigh Waves Interaction with Compact Deepened VelocityHeterogeneities. // 4th Saint Petersburg International Conference andExhibition, 5-8 April 2010, St.-Petersburg, Russia.3.

A.V. Gorbatikov, M.Y. Stepanova, A.A. Tsukanov, S.L. Odintsov,O.V.Tinakin, A.Y.Komarov. Particularities of Astrakhan Gas FieldDeep Structure Resulting from Microseismic Sounding Technique Application. // 4th Saint Petersburg International Conference and Exhibition, 5-8 April 2010, Saint Petersburg, Russia.4. А.А. Цуканов. Исследование и развитие метода микросейсмического зондирования. // Сборник тезисов. Международная НаучнаяКонференция “Ломоносов-2010”, апрель 2010, МГУ, Москва.5. Н.Е. Грачев,П.А. Громов,Е.М. Скрипка,А.С. Смирнов,А.А. Цуканов, М.Л.

Характеристики

Список файлов диссертации