Диссертация (1137451), страница 14

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

Текст из файла (страница 14)

Ниже представлен алгоритмсоответствующей вычислительной процедуры:1. Для каждого канала вычисляется среднеквадратическое значение сигнала:87sg _ msq  k  1NN sk2 tl  .l 12. Полученные в п. 1 значения усредняются по K каналамsg _ avmsq 3. Многоканальнаязапись1 K sg _ msq  k  .K k 1помехделитсянапоследовательностьинтервалов, каждый длительностью 10 секунд. Ровно такое времяобеспечивает его превышение над временем корреляции помех, что всвою очередь позволяет рассматривать 1-секундные интервалы помех k ,m  tl  , участвующие при создании гибридных сейсмограмм внутриотобранной последовательности длиной M , как независимые.4. Для каждого отрезка помех вычисляется его среднеквадратическоезначение:ns _ msq  k ,m  1 N 2 k ,m  tl  , k  1,...,K , m  1,...,M .N l 15.

Полученные в п. 4 значения усредняются по числу каналов Kns _ avmsq  m  1KK ns _ msq  k ,m  ,m  1,...,M .k 16. Множители cm определяются какcm 7. Гибридная1ASNR0сейсмограммаsg _ avmsq, m  1,...,M .ns _ avmsq  m сзаранеезаданнымзначениемASNR0рассчитывается как сумма значений k ,m  tl  и cm1sk  tl  :MXT  l,k ,m   k ,m  tl   cm1sk  tl  , l  1,...,N , k  1,...,K , m  1,...,M .3.2. Исследование точности локации источников различнымиалгоритмами.Статистические характеристики ошибок, получаемых при использовании88обозначенных в предыдущем параграфе методов оценивания параметровисточников, практически невозможно определитьтеоретически при техзначениях числа отсчетов данных в каналах группы и количестве приемников вгруппе, которые используются в практике микросейсмического мониторинга.Однако, как уже отмечалось, это можно сделать с помощью численныхэкспериментов методом последовательных независимых испытаний МонтеКарло.В данном параграфе будут описаны модельные эксперименты по методуМонте-Карло, проведенные для сравнения качества различных методовоценивания параметров микросейсмического источника при различныхмеханизмахегоочага.Экспериментызаключалисьвмногократномопределении этих координат по модельным многоканальным сейсмограммамповерхностной сейсмической группы.

Координаты вертикальных сейсмометровгруппы соответствовали расположению 150 датчиков реальной поверхностнойсейсмической группы “Marcellus array”, развернутой в 2009 г. для мониторингаГРП на месторождении углеводородов в Западной Виржинии, США.Расположение сейсмометров группы показано на Рис. 3.1, апертура группыприближенно равна 3  3 км.89Рис.

3.1 Расположение датчиков поверхностной группы на месторожденииуглеводородов(треугольники).Кругомотмеченоположениеэпицентрамодельного источника.Модельные 150-канальные сейсмограммы группы создавались путемсмешивания150-канальныхсинтетическимиреализацийсейсмограммамиотпомехс150-канальнымимикросейсмическогоисточника,расположенного в плоскослоистой среде под группой.

В качестве реализацийпомех использовались как записи реальных техногенных сейсмических помех,зарегистрированных при производстве ГРП приемниками группы “Marcellusarray”, так и модельные помехи в виде гауссовских белых шумов, некоррелированных и во времени, и по пространству.Многоканальные синтетические сейсмограммы группы рассчитывалисьметодом Каньяра де Хупа [90] для различных механизмов источника иплоскослоистой модели земной среды, близкой к характеристикам реальнойсреды под группой “Marcellus array”. В качестве временной функции источникаприрасчетесинтетическихсейсмограммиспользовалсяфрагментсейсмограммы длительностью 0,4 с от реального сейсмического источника с90эффективной полосой частот от 16 до 35 гц. В качестве механизмов очага прирасчетах синтетических сейсмограмм группы использовались различныекомбинации механизма тип взрыва (изотропного расширения среды) смеханизмами типа двойного диполя [37].

Расчеты синтетических сейсмограммсо сложными механизмами источников производились с помощью специальнойкомпьютерной программы реализующей алгоритм Каньяра де Хупа с высокойвычислительной эффективностью.На Рис. 3.2,ав качестве примера изображены синтетическиесейсмограммы 31 канала группы, изображенной на Рис. 2.1, порожденныеисточником типа взрыва с глубиной 1.87 км. Из Рис. 3.2,а видно, что сигналы отисточника начинают вступать на датчики группы начиная с 0.7 с синтетическойсейсмограммы.Синтетические 150-канальные сейсмограммы группы длительностью 0.4с смешивались с различными фрагментами 20 минутной 150-канальной записиописанных выше реальных сейсмических помех. Подробное описаниеметодики, согласно которойрассчитываются гибридные сейсмограммы,состоящие из смеси сигнала источника и сейсмических помех, было описано впредыдущейглаве.среднеквадратическиеИз-занестационарностизначениябылитехногенныхнеодинаковымидляпомехихразличныхфрагментов записи помех на группе “Marcellus array”.

Поэтому синтетическаясейсмограмма группы перед ее суммированием с каждым из фрагментов помехумножалась на определенный коэффициент, выбиравшийся так, чтобыобеспечитьврезультирующихгибридныхмодельныхсейсмограммаходинаковое (заданное) усредненное по всем 150 каналам отношение сигналпомеха (см.

параграф 3.1). Фрагменты помех для смешивания с синтетическойсейсмограммой выбирались из длительной записи помех так, чтобы временныепромежутки между ними были больше времени корреляции помех в каналахгруппы. Поэтому компоненты помех в модельных гибридных сейсмограммахмогли считаться статистически независимыми.91В результате описанной процедуры были получены 110 модельных 150канальных сейсмограмм длительностью по 11 с, представлявших собой смесьсигналов и помех с фиксированным средним по каналам отношением сигналшум.На Рис.

3.2,б в качестве примера, изображены 31 канал смесисинтетических сигналов Рис.3.2,а с фрагментами записи реальных техногенныхпомех в этих каналах. Синтетические сигналы от источника на сейсмограммесмеси Рис. 3.2,б вступают на фоне шумов, начиная с 0.7 с и полностью скрытытехногенными сейсмическими помехами. Это объясняется тем, что среднее поканалам группы отношение сигнал-шум (ОСШ) в изображенной модельнойсейсмограмме равно 0.05, а при таком ОСШ сигналы от достаточно глубокихмикросейсмических источниковна сейсмограммах поверхностных группвизуально не обнаруживаются.Рис.

3.2. a) Синтетические сейсмограммы 31 каналов группы (Рис. 3.1),порожденные источником типа взрыва с глубиной 1.87 км. б) Сейсмограммысмеси синтетических сигналов Рис.3.2,а с фрагментами записей реальныхтехногенных помех, зарегистрированных при проведении ГРП. Отношениесигнал-шум 0.05.Каждаяиз110модельныхсейсмограммобрабатывалась92соответствующими методами с целью определения координат синтетическогоисточника, а в ряде случаев и параметров механизма его очага.Отметим, что сравнительные оценки качества алгоритмов получены дляситуации, когда математические модели среды и механизма источника былиодинаковыми для всех алгоритмов и полностью соответствовали моделям,использовавшимся при расчете синтетических сейсмограмм.

Т.е., в модельныхэкспериментах исследовалось влияние на точность различных алгоритмовлокации микросейсмических источников только характеристик техногенныхповерхностныхпомех:ихинтенсивности,корреляционныхсвойствинестационарности во времени и по пространству.В результате различных модельных экспериментов по методу МонтеКарло для каждого алгоритма получались множества  r x ,r y ,r z i 1,110  ,состоящие из 110 оценок координат синтетического источника. Из-за влиянияслучайных помех эти оценки в той или иной мере отличались от истинныхзначенийкоординатисточника.Чтобыопределитьстатистическиехарактеристики качества оценок, обеспечиваемые различными алгоритмами,множества значений r x ,r y ,r z , i 1,110 затем обрабатывались стандартнымистатистическими процедурами. В результате вычислялись такие статистическиекритерии качества локации, как среднеквадратические отклонения (СКО)оценок координат источника от их истинных значений, одномерные идвумерныераспределениявероятностейоценоккоординатидоверительных областей на координатных плоскостях, в которыеразмерыоценкипопадают с заданной вероятностью.Сравнение точности локации изотропного источника методами ФМ, КФМ,АФМ, ДМП и СЭТ.Локация источников с изотропным механизмом очага(типа взрыва)93являетсятрадиционнойобластьюпримененияалгоритмасейсмическойэмиссионной томографии (СЭТ) [63].

Характеристики

Список файлов диссертации