فهرست مطالب
نشریه پژوهش های ژئوفیزیک کاربردی
سال هشتم شماره 2 (پیاپی 18، تابستان 1401)
- تاریخ انتشار: 1402/05/01
- تعداد عناوین: 6
-
-
صفحات 79-105
فیلترهای مشتقات افقی و قایم زاویه کجی به طور گسترده ای، با نماد های (TDR) و (TDX) برای تفسیر داده های مغناطیسی استفاده می شوند. ما از ترکیب این فیلترها بصورت TDR-TDX و TDR+TDX که بر مبانی خواص توابع مثلثاتی وتعاریف اولیه هریک از این دو فیلتربرای طراحی یک لایه مقید کننده استفاده می کنیم که پنجره داده متحرک دی کانوولشن اویلر را مقید به انجام عملیات داده برداری وسایر محاسبات لازم فقط بر روی این نقاط مشخص شده در لایه مقید کننده(Constraining Mask) می کند. فیلتر TDR-TDX پیک های تیزی بالای مراکز منابع تولید می کند، در حالی که فیلتر TDR+TDX باعث ایجاد پهنه مسطح انومالی بر روی آن ها می شود. با توجه به رویکرد روش های قبلی که از فیلتر لاپلاسین یا سیگنال تحلیلی برای محدود کردن حرکت داده برداری پنجره دی کانوولوشن اویلر استفاده می کنند، ما راه حل هایی را برای پنجره های متمرکز در نقاطی که (1) دارای مقادیر مثبت TDR-TDX هستند، و (2) در فلات TDR-TDX موجود می باشند، محاسبه می کنیم. استفاده از هر دو معیار ضمن کاهش تعداد موارد نادرست، انتخاب نقاط مربوط به منبع را بهبود می بخشد. روش بیان شده در مدل های مصنوعی متفاوت با ویژگی های متفاوت فیزیکی بصورت عاری از نویز و هم بصورت الوده به نویز گوسی شکل و همچنین بر روی داده های مغناطیس هوابرد یکی از زون های مهم ایران هم از لحاظ ساختاری وهم از نظر فعالیت های ماگمایی مورد ازمایش قرار دادیم. نتایج حاصل از این آزمایش ها نشان می دهند که استفاده از یک لایه فیلتر مقید کننده ی پنجره داده برداری در فرایند تخمین عمق دیکانوولوشن اویلر که مبتنی برترکیب گرادیان های قایم وافقی زاویه کجی میباشد ، راه حل های تولید شده در فرایند تخمین عمق اویلر را ،نسبت به دی کانوولوشن اویلر معمولی وهمچنین نسبت به روش ANEUL، دارای تراکم و پیوستگی بسیار بالاتر ،تشخیص دقیق تر مکان قرارگیری منابع مولد آنومالی های میدان پتانسیل و همچنین یکی دیگر از ویژگی های مهم این روش حساسیت کمتر به نوفه ها دارند.
کلیدواژگان: روش های میدان پتانسیل، دی کانوولوشن اویلر، مشتق زاویه تیلت، بی هنجاری مغناطیسی -
صفحات 107-120
تعیین گوشه و مرز افقی ساختارهای زمین شناسی مانند دایک، گسل، گنبد نمکی و..، یکی از اهداف مهم و اساسی در تفسیر داده های گرانی و مغناطیسی محسوب می گردد. اگرچه در دهه های اخیر روش ها و الگوریتم های مختلفی بر اساس مشتقات افقی و قایم داده های میدان پتانسیل برای تعیین گوشه و مرز جانبی ساختارهای مدفون معرفی گردیده، اما غالبا این فیلترها برای تعیین مرز ساختارهای زیرسطحی با چگالی های مختلف و توده های عمیق و حتی ساختارهای باریک نامناسب بوده و از توان تفکیک پذیری (resolution) و کیفیت لازم نیز برخوردار نیستند. در این پژوهش یک فیلتر به منظور تعیین گوشه و مرز توده های مدفون زمین شناسی، با استفاده از ترکیب تابع سیگمویید سریع بهبود یافته و مشتقات افقی و قایم گرادیان افقی کل با تفکیک پذیری و دقت مناسب معرفی گردیده است. به همین منظور، در ابتدا کارآیی و توانمندی فیلتر تابع سیگمویید سریع (به اختصار FSF) بر روی مدل های مصنوعی گرانی و مغناطیسی پیچیده حاصل از چشمه های مدفون منشوری و مدل مصنوعی مغناطیسی بیشاپ (Bishop) با نوفه و بدون نوفه بررسی گردیده و سپس توانمندی فیلتر در مقایسه با فیلترهای مرسوم و استاندارد مانند، گرادیان افقی کل (THDR)، زاویه تیلت (TDR)، زاویه تتا (TM) و زاویه تیلت گرادیان افقی کل (TAHD)، بر روی داده های گرانی و مغناطیسی میدانی معدن گل گلهر سیرجان واقع در استان کرمان مورد بررسی و آزمایش قرار گرفته است. برای هر دو مدل مصنوعی و واقعی، روش تعیین مرز افقی سیگمویید سریع، از کیفیت و تفکیک پذیری بهتری نسبت به سایر فیلترهای تعیین گوشه برخوردار بوده و قادر است به طور همزمان مرزهای بی هنجار ی های گرانی و مغناطیسی با دامنه های کوچک و بزرگ را با جزییات و دقت بیشتری تعیین نماید. از اینرو با اطمینان می توان از فیلتر FSF در تفسیر کیفی بی هنجاری های میدان پتانسیل و شناسایی موقعیت افقی ساختارهای زیرسطحی استفاده نمود.
کلیدواژگان: داده های میدان پتانسیل، فیلتر تعیین گوشه، تابع سیگموئید سریع، معدن2 گل گهر -
صفحات 121-142
در این پژوهش به مساله تلفیق داده های نگاره ای چاه ها و لرزه ای دوبعدی/سه بعدی در فرآیند مدل سازی رخساره ای مخزن پرداخته شده است. به این منظور دو روش از دسته روش های موسوم به چرخه انطباق با داده های لرزه ای معرفی شده است. در روش اول، از الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات به منظور پیدا کردن مقدار بهینه پارامتر تغییر روش آشفتگی احتمال استفاده شده است. به کارگیری روش آشفتگی احتمال به منظور تبدیل مساله بهینه سازی با Nپارامتر به یک مساله بهینه-سازی با یک پارامتر می باشد. در روش دوم، در غیاب روش های پارامتری سازی، مساله به روزرسانی مدل های رخساره ای، یک مساله بهینه سازی با Nپارامتر مجهول خواهد بود. واضح است با افزایش تعداد پارامترهای مجهول بهینه سازی، دقت الگوریتم های بهینه سازی در یافتن جواب بهینه کاهش می یابد. یکی از روش های فایق آمدن بر این مشکل، طراحی الگوریتم هایی با توانایی بالاتر می باشد. در روش دوم سعی شده است با تلفیق عملگر تقاطع در الگوریتم کلونی زنبور مصنوعی، توازن مناسبی میان توانایی های اکتشاف و استخراج آن برقرار شود. برای ارزیابی دقت عملکرد روش های پیشنهادی، از یک مدل مصنوعی سه بعدی مخزن (مدل مرجع) استفاده شد. مدل های رخساره ای ساخته شده بوسیله روش های "آشفتگی احتمال-ازدحام ذرات" و " کلونی زنبور مصنوعی-ژنتیک" به ترتیب دارای یک تفاوت 65/6 و 99/0 درصدی با مدل رخساره ای مرجع بود. برای نشان دادن توانایی الگوریتم های پیشنهادی در ساخت و به روزرسانی مدل های رخساره ای، دو روش سنتی زمین آماری به مساله موردنظر اعمال شد. نتایج حاصل نشان داد که به کارگیری روش های "آشفتگی احتمال-ازدحام ذرات" و" کلونی زنبور مصنوعی-ژنتیک" به ترتیب با یک افزایش دقت 8/18 و 46/24 درصدی در تفاوت با مدل رخساره ای مرجع، نسبت به روش های زمین آماری همراه بود. در پایان عملکرد روش " کلونی زنبور مصنوعی-ژنتیک" بر روی دو مدل مخزن مصنوعی بزرگ تر و پیچیده تر ارزیابی شد.
کلیدواژگان: مدل سازی رخساره ای، بهینه سازی، روش های پارامتری سازی، الگوریتم زنبور عسل، داده های لرزه ای -
صفحات 143-160
قرار گرفتن شهر های بزرگ ایران در مناطق نزدیک گسل و فعال بودن بسیاری از این گسل ها سبب توجه به ویژگی زلزله حوزه نزدیک گسل شده است. در این میان، در دسترس نبودن نگاشتهای حوزه نزدیک گسل در این مناطق و همچنین ضعف آیین نامه های طراحی در ارایه طیف های طرح متناسب با حوزه نزدیک گسل، سبب مطالعه دقیق و پارامتر بندی زلزله های نزدیک گسل می شود. دو پارامتر حداکثر سرعت افقی و دوره تناوب پالس در پارامتر بندی زلزله های نزدیک گسل و تولید نگاشت های شبیه سازی دارای اهمیت بسیار هستند. همچنین ارایه طیف طراحی برای مناطق نزدیک گسل می تواند در طراحی بسیاری از سازه های نزدیک، گسل های فعال مورد استفاده قرار گیرد. در این مطالعه به کمک معیار اطلاعاتی AIC ، تحلیل رگرسیون غیر خطی و با در نظر گرفتن خطاهای درون و میان رخداد بر روی مجموعه ای از نگاشت های حوزه نزدیک گسل معادلاتی برای پیش بینی دوره تناوب پالس و حداکثر سرعت افقی بدست آمده سپس به کمک روابط حاصل شده و مدل پالس، بخش فرکانس پایین نگاشت ها تولید و بعد از جمع کردن با بخش فرکانس بالا، شتاب نگاشت شبیه سازی تولید شده است. همچنین به کمک مجموعه ایی از نگاشتهای نزدیک گسل و استخراج پارامترهای مرتبط به هر نگاشت به ارایه طیف با ویژگی حوزه نزدیک گسل پرداخته شده است. نتایج این مطالعه نشان می دهد که شتاب نگاشت تولیدی در این مطالعه دارای دقت بسیار بالایی می باشد. همچنین طیف ارایه شده در این مطاله می تواند ضعف طیف آیین نامه ها برای مناطق نزدیک گسل را رفع کند.
کلیدواژگان: زلزله حوزه نزدیک گسل، دوره تناوب پالس، بیشینه سرعت افقی، طیف طراحی، شتاب نگاشت شبیه سازی -
صفحات 161-172
شناسایی سایه کم-بسامد از این حیث که در ارتباط با مخازن گازی هستند، بسیار اهمیت دارد. این سایه های کم-بسامد که ناشی از میرایی گاز بر روی امواج لرزه ای هستند، باعث می شوند تا بسامد های پایین در زیر مخازن گازی نسبت به بسامد های بالا دامنه قوی تری داشته باشند. لذا در صورتی که دقت زمانی مناسبی در شناسایی این نشانگر در نظر گرفته شود، مخزن گازی و به تبع آن موقعیت آن با دقت قابل توجهی شناسایی خواهد شد. یکی از روش های شناسایی سایه های کم-بسامد، تبدیل های زمان-بسامد هستند. لذا آن دسته از تبدیل های زمان-بسامدی که دارای قدرت تفکیک زمانی و بسامدی مطلوبی هستند، می توانند در شناسایی سایه های کم-بسامد کمک شایانی داشته باشند. در این مقاله، از روشی با عنوان تبدیل فشرده سازی همزمان چندگانه بازچینی شده در زمان (TMSST) استفاده می شود که نسبت به تبدیل های زمان-بسامد متداول از قبیل STFT، RM، SST و MSST از قدرت تفکیک زمانی و بسامدی بالاتری بهره می برد. لذا، با اعمال تبدیل ذکر شده بر روی یک داده مصنوعی و یک داده واقعی، این مهم به نمایش گذاشته شده است. به عنوان یک کاربرد لرزه ای، مقاطع تک- بسامد حاصل از یک میدان هیدروکربنی در محیط متلب تهیه و ناهنجاری های سایه کم-بسامد با استفاده از این روش زمان-بسامد با قدرت تفکیک بالا شناسایی گردیدند. علاوه بر این، در این مقاله از پارامتر رنی که به طور مستقیم با تنکی در ارتباط بوده و جهت ارزیابی تمرکز انرژی مورد استفاده قرار می گیرد، استفاده شده است. عدد بدست آمده برای پارامتر رنی با استفاده از روش پیشنهادی در این مقاله، دلیلی دیگر در راستای اثبات عملکرد قابل توجه این روش در بدست آوردن نمایش زمان-بسامد با قدرت تفکیک زمانی و بسامدی بالا به طور همزمان می باشد.
کلیدواژگان: تحلیل زمان-فرکانس، تبدیل فشرده سازی همزمان چندگانه بازچینی شده در زمان، نشانگر تک-بسامد، سایه کم-بسامد -
صفحات 173-187
برای ارزیابی بیشینه شتاب جنبش زمین در حوزه زمان و نیز حوزه بسامد در گستره کرمانشاه، برآورد احتمالاتی با شبیه سازی مونت-کارلو و به کارگیری مدل 7 خوشه ای تعیین شده برای چشمه زمین لرزه با ترکیب خوشه بندی K-means وزن دار و بهینه سازی توده ذرات (PSO)، انجام شده است. تعداد بهینه خوشه ها با اعمال الگویتم PSO-WK-means بر توزیع مکانی زمین لرزه ها و توجه به شاخص های اعتبارسنجی به صورت خودکار تعیین شده است. فهرست زمین لرزه های مصنوعی با روش نمونه برداری تصادفی با جایگزینی، که در آن هر عضو بیش از یکبار شانس انتخاب شدن را دارد، تهیه شده است. مقادیر بیشینه شتاب جنبش زمین (PGA) و شتاب طیفی (SA) در دوره های 2/0 و 2 ثانیه و میرایی 5%، برای دوره بازگشت 50 و 475 سال (به ترتیب معادل 63% و 10% احتمال فزونی در 50 سال) برای گستره 46 تا 48 درجه طول شرقی و 34 تا 36 درجه عرض شمالی، که از زلزله خیز ترین بخش های زاگرس است، محاسبه شده است. برای دوره بازگشت 475 سال، بیشینه شتاب جنبش زمین معادل g31/0 برای ازگله، میان راهان، حمیل، نهاوند، مریوان و بیجار به دست آمده است. برآورد خطر زمین لرزه تخمین بیشینه مقدار جنبش زمین در ساختگاه یا منطقه موردنظر در پنجره زمانی مشخص است. نتایج برآورد خطر زمین-لرزه از مهم ترین و پایه ای ترین داده ها در مهندسی زلزله برای محاسبه سطح مشخصی از خسارت و آسیب پذیری در طراحی سازه ها است؛ اما، وجود عدم قطعیت ها در تعیین پارامترهای مشخصه زمین لرزه، رابطه های تضعیف، پیش بینی زمان زمین لرزه های آینده، بزرگی، مسافت چشمه تا ساختگاه و موارد دیگر، باعث پیچیدگی محاسبات و لزوم ارایه روش های جدید شده است (تنهواز و کمبل، 2003). با توجه به اینکه در برآورد خطر زمین لرزه به روش های مرسوم قطعیتی و احتمالاتی، وجود عدم-قطعیت در تعیین هندسه چشمه و پارامترهای لرزه خیزی اجتناب ناپذیر است، به تدریج شبیه سازی مونت کارلو به محاسبات تحلیل خطر زمین-لرزه راه پیدا کرد. . شپیرا (1983) و جانسون و کویاناگی ((1983 ساختار اولیه رویکرد شبیه سازی مونت کارلو را برای تحلیل خطر زمین-لرزه معرفی کردند و نشان دادند که چگونه می توان از شبیه سازی فهرست زمین لرزه ها، برای تجزیه و تحلیل خطر زمین لرزه استفاده کرد.
کلیدواژگان: برآورد خطر زمین لرزه، شبیه سازی مونت کارلو، خوشهبندی K-means، بهینهسازی توده ذرات، الگویتم PSO-WK-means
-
Pages 79-105
Local phase filters such as vertical tilt derivative (TDR) and horizontal tilt derivative (TDX) are extensively used to interpret magnetic data. We use two combinations of these filters, namely TDR - TDX and TDR + TDX, to design a constraining mask that guides the Euler deconvolution moving data window. The TDR - TDX filter produces sharp peaks over the centers of the sources, while the TDR + TDX filter generates plateaus over them. Motivated by previous approaches that make use of Laplacian filter or analytic signal to constrain the Euler deconvolution window, we compute the solutions for windows centered at points that (1) have positive values of TDR - TDX and (2) are contained in the plateaus of TDR+ TDX. The use of both criteria improves the selection of source-related points while reducing the number of spurious ones. Our method is tested on synthetic anomalies due to dike-like sources, and also, on field data from an area in southeast of Iran. The experiments show that the use of a constraining mask based on combined tilt filters produces Euler solutions that are more contiguous and less sensitive to noise than the traditional methods.
Keywords: Potential methods, Euler deconvolution, Magnetic anomaly, Tilt derivatives -
Pages 107-120
Determination of the edges of geological structures such as dykes, faults, salt domes, etc., is one of essential issues in the interpretation of gravity and magnetic data. In this paper, to determine the edges and lateral boundaries of buried geological structures, a filter is introduced that has been obtained by combining fast sigmoid function and the horizontal and vertical derivatives of the total horizontal gradient. For this purpose, first, the efficiency and capability of the fast sigmoid function is investigated on gravity and magnetic synthetic models obtained from prismatic buried sources and Bishop synthetic magnetic model, and then, the ability of the filter compared to standard filters such as total horizontal gradient (THDR), tilt angle (TDR), theta map (TM) and tilt angle of total horizontal gradient (TAHD), on the gravity and magnetic field data from Gol-e-Gohar mine located in Kerman Province is investigated. For both synthetic and field models, the fast sigmoid function method has better quality and resolution than other edge enhancement filters and is capable of simultaneously determining the boundaries of gravity and magnetic sources. Therefore, the fast sigmoid function filter can reliably be used in the qualitative interpretation of potential field anomalies and helps to identify the edges of subsurface structures.
Keywords: Gravity, magnetic anomalies, Fast sigmoid filter, Edge enhancement, Gol-e-Gohar -
Pages 121-142
In this research, integration of well logging and 2D/3D seismic data in the reservoir lithofacies modeling process has been considered. For this purpose, two methods from the so-called seismic matching loop class have been used. In the first method, the particle swarm optimization (PSO) algorithm is implemented to find the optimal value of the probability perturbation method (PPM) deformation parameter. The PPM is used to convert an N-parameter optimization problem to a problem with one parameter. In the second method, in the absence of parametrization methods, the problem of updating lithofacies models will be considered as an optimization problem with the N-unknown parameter. Obviously as the number of optimization unknown parameters increases, the optimization algorithms ability in finding the optimum solution decreases. One way to overcome this problem is to design optimization algorithms with higher capabilities. In the second method, an attempt has been made to establish a proper balance between the exploration and exploitation capabilities of the optimization algorithm. In this research, the crossover and mutation operators of the genetic algorithm (GA) optimization method have been used to improve the exploration and exploitation capabilities of the PSO and artificial bee colony (ABC) algorithms. To evaluate the performance of the proposed methods, a 3D synthetic reservoir model (reference model) has been used. The obtained results show that reservoir lithofacies models generated by "PPM-PSO", "PSO-GA" and "ABC-GA" methods have 6.65%, 10.44%, and 0.99% mismatches compared with the reference lithofacies model, respectively. To highlight the ability of the proposed algorithms in generating and updating the reservoir lithofacies models, two traditional geostatistical methods have also been applied to the specified problem. The results indicate that using the "PPM-PSO", "PSO-GA" and "ABC-GA" algorithms, respectively, leads to 18.8%, 15.27%, and 24.46% improvement on mismatch values compared to the traditional geostatistical methods. Finally, the performance of "ABC-GA" method has been evaluated on two larger and more complex synthetic reservoir models.
Keywords: Lithofacies modeling, Optimization, Parameterization methods, Artificial bee colony algorithms, Seismic data -
Pages 143-160
The locations of large cities in Iran in areas close to the faults and the activities of many of these faults have caused attention to the seismic characteristics of the areas near the faults. Meanwhile, the unavailability of near-fault field maps in these areas, and also, the weakness of design regulations in providing design spectra appropriate to the near-fault areas, lead to a detailed study and parameterization of earthquakes near the faults. The parameters of maximum horizontal velocity and pulse frequency are very important in parameterizing near-fault earthquakes and producing simulation maps. Moreover, design spectra provided for areas close to faults can be used in the design of many structures near active faults. In this study, with the help of AIC information criterion, nonlinear regression analysis and by considering the errors within and between events on a set of near-fault field maps, equations for predicting pulse periodicity and maximum horizontal velocity have been obtained. The resulting pulse model and the low frequency section of the mapping are generated. To produce a simulated acceleration, the high frequency portion of the mapping must be combined with the low frequency portion. Thus, after producing the high frequency section and its combination with the low frequency portion, the simulated acceleration map is generated. Furthermore, with the help of a set of near-fault maps and extraction of parameters related to each map, the spectrum with the characteristics of the near-fault area has been presented. The results of this study show that the produced acceleration in this study has a very high accuracy. In addition, the spectrum presented in this study can eliminate the weakness of the spectrum of regulations for the areas close to the faults. In this study, to investigate the accuracy of the results and the reduction relations, two maps of Chi Chi and Bam earthquakes have been produced. These two maps are related to two different fault mechanisms. One of the objectives of studying the earthquakes near the faults is to prepare the design spectrum for its direct use in the seismic design of structures. In this research, using a data set including information on rock and soil structures, the design spectrum and its parameters with the seismic characteristics of the areas near the faults are prepared.
Keywords: Earthquake near the fault basin, Pulse period, Maximum horizontal velocity, Design spectrum, Simulation mapping acceleration -
Pages 161-172
Identification of low-frequency shadows is very important in the sense that they are related to gas reservoirs. These low-frequency shadows, produced by gas attenuation on seismic waves, cause the low frequencies under the gas reservoirs to have stronger amplitudes compared to the amplitudes of the high frequencies. Therefore, if proper time accuracy is considered in the identification of this indicator, the gas reservoir, and consequently, its position will be identified with considerable accuracy. One of the methods of identifying low-frequency shadows is timefrequency transforms. Therefore, those time-frequency transforms that have good time and frequency resolution, can be of great help in identifying low-frequency shadows. In this research, a method called time-reassigned multisynchrosqueezing transform (TMSST) is used that acts better than common time-frequency transforms such as shorttime Fourier transform (STFT), reassignment method (RM), synchrosqueezing transform (SST) and multisynchrosqueezing transform (MSST) in terms of time and frequency resolution. Therefore, by applying this transform on a synthetic dataset and a real dataset, its performance has been demonstrated. As a seismic application, singlefrequency sections obtained from a hydrocarbon field were prepared in MATLAB environment and low-frequency shadow anomalies were detected using this time-frequency method with high resolution. In addition, in this study, the Rennie parameter, which is directly related to the sparsity, has been used to evaluate the energy concentration. The number obtained for the Rennie parameter using the method proposed in this paper is another reason for proving the remarkable performance of this method in obtaining time-frequency representation with high time and high frequency resolution at the same time.
Keywords: Time-frequency analysis, Time-reassigned multisynchrosqueezing transform, ISO frequency attribute, Low frequency shadows -
Pages 173-187
The area bounded in 46º-48º E and 34º-36º N is selected for probabilistic seismic hazard analysis of Kermanshah region utilizing the Monte Carlo method. Potential seismic sources model includes 7 clusters obtained from the combination of weighted K-means clustering and particle swarm optimization (PSO) method. The peak ground horizontal acceleration (PGA) and spectral acceleration (SA) for 5% damping ratio at 0.2 and 2 seconds corresponding to 10% and 63% probability of exceedances within 50 years are calculated for the region.
Keywords: Seismic hazard analysis, Weighted K-means clustering, analysis, Monte Carlo simulation, Particle swarm optimization (PSO)
©2000-2024 magiran.com All Rights Reserved.