شناسایی خودکار گسل در داده‌های لرزه‌نگاری به همت محققان امیرکبیر

به گزارش روز سه شنبه ایرنا از دانشگاه صنعتی امیرکبیر، مریم نوری فارغ التحصیل دکترای دانشگاه صنعتی امیرکبیر و مجری طرح « شناسایی خودکار گسل در داده های لرزه نگاری با استفاده از فرآیند گوسی» گفت: گسل یک پدیده تکتونیکی حائز اهمیت در علوم مهندسی نفت است زیرا عدم تشخیص مناسب محل گسل و زمان بر بودن آن می تواند چالش های فراوانی در عملیات حفاری، فرآیند اکتشاف و  مهندسی مخازن هیدروکربوری ایجاد کند.  

وی به هدف درنظر گرفته شده برای این طرح اشاره و خاطرنشان کرد: اﻓﺰاﯾﺶ ﺳﺮﻋﺖ و دقت در ﺗﺸﺨﯿﺺ محل ﮔﺴﻞ به صورت خودکار در داده های  لرزه نگاری یکی از ویژگی های بارز این طرح بوده است. علاوه برآن  تحلیل ناهنجاری های دیگری- مانند یافتن مرزهای گنبدهای نمکی درون داده های لرزه نگاری نیز مورد نظر بوده است.

فارغ التحصیل دانشگاه صنعتی امیرکبیر تصریح کرد: داده های لرزه نگاری سه بعدی،  جزء داده های حجیم محسوب می شوند؛ در صورت گسل خوردگی منطقه،  ویژگی ظاهر شده توسط پدیده ﮔﺴﻞ خوردگی در این داده ها به نسبت کل داده ها، پراکنده اﺳﺖ و در ﻧﺘﯿﺠﻪ ﻋﻤﺪه-ی ﺣﺠﻢ داده ی  ورودی، داده ی اﺿﺎﻓﯽ اﺳﺖ ﮐﻪ ﮐﻤﮑﯽ در ﺗﺤﻠﯿﻞ ﮔﺴﻞ ﻧﻤﯽﮐﻨﺪ.  

نوری افزود: برای تفسیر گسل بایستی کل داده ی سه بعدی توسط مفسر جاروب شود؛ اﯾﻦ ﻣﻮﺿﻮع ﺳﺒﺐ اﻓﺰاﯾﺶ زﻣﺎن ﺗﻔﺴﯿﺮ ﮔﺴﻞ و ﻧﯿﺰ ﻫﺰﯾﻨﻪی اﺿﺎﻓﯽ ﻣﯽﺷﻮد. تفسیر گسل توسط عامل انسانی نیاز به تخصص و تجربه فراوان دارد.  هرچند این موضوع تنها مختص ﺗﻔﺴﯿﺮ ﮔﺴﻞﻧﯿﺴﺖ وﻟﯽ بایستی اذعان کرد که ﺗﻔﺴﯿﺮ ﮔﺴل  ﺑﺪون ﺗﺠﺮﺑﻪ و ﺗﺨﺼﺺ ﻓﺮاوان اﻏﻠﺐ  ﺑﺎ ﺧﻄﺎی زﯾﺎد همراه خواهد بود که در برخی موارد منجر به  عدم شناسایی محل گسل خواهد شد.  

وی یادآور شد: ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ اﻓﺰاﯾﺶ دادهﻫﺎی ﻟﺮزه ﻧﮕﺎری، ﻧﺴﺒﺖ ﺗﻌﺪاد اﻓﺮاد ﻣﺘﺨﺼﺺ ﺑﻪ ﻣﯿﺰان داده روز ﺑﻪ روز  ﮐﺎﻫﺶ ﻣﯽﯾﺎﺑﺪ. به همین دلیل تیم تحقیق تصمیم گرفت که بر روی خودکار کردن شناسایی محل گسل درون داده های  لرزه نگاری تحقیقات وسیعی صورت گیرد  تا هم بتوانیم ﺳﺮﻋﺖ و دقت ﺗﺸﺨﯿﺺ محل ﮔﺴﻞ را افزایش دهیم و هم اثر خطای انسانی را کاهش دهیم و همچنین زمان و هزینه تفسیر گسل را کاهش دهیم .  

وی با تاکید بر این که درعلم داده کاوی، شناسایی ناهنجاری به شناسایی بخش ها، رویدادها و یا ‏مشاهداتی گفته می شود  که تطابقی با یک الگوی مورد انتظار در داده ‏ ندارند، گفت: ﻣﺴﺎﻟﻪ اصلی در ﺗﺸﺨﯿﺺ ﻧﺎﻫﻨﺠﺎری، ﺗﺸﺨﯿﺺ ﻧﻮع ﺧﺎصی از  ﻧﺎﻫﻨﺠﺎری اﺳﺖ ﮐﻪ اﺛﺮات ﻋﻤﻮمی روی داده میﮔﺬارد که به آن ناهنجاری جهانی می گویند و بخش  زیادی از داده را از روند مورد انتظار منحرف می کند. گسل نیز یک پدیده تکتونیکی است که موجب جابجایی توده های سنگی و لایه های زمین شناسی در راستاهای مختلف می شود و نظم و روند هموار لایه ها را برهم می زند بنابراین می تواند به عنوان یک ناهنجاری جهانی در داده دنبال و ردیابی شود.

نوری ادامه داد: با انجام این تحقیق بخوبی توانستیم محل گسل را به صورت خودکار و با دقت بالاتری نسبت به روش های پیشین در داده های لرزه نگاری تشخیص دهیم. با شناسایی ناهنجاری  با استفاده از برازش روش فرآیند گوسی مرز دانش جدیدی در علم ژئوفیزیک و اطلاعات لرزه نگاری باز شد که به پدیده هایی مانند گسل خوردگی و یا مرزهای گنبد نمکی به عنوان محل ناهنجاری جهانی در داده ی لرزه نگاری نگریسته شود.

وی عنوان کرد: به نظر می رسد بتوان علاوه بر گسل ناهنجاری های دیگری در اطلاعات لرزه نگاری را با این روش شناسایی کرد که بایستی مورد تحقیق و آزمایش بیشتر قرار گیرد.

نوری افزود: ایده این تحقیق این بود تا زمانی که هیچ گونه رخداد غیرطبیعی مثل گسل-خوردگی روند توده های سنگی و یا به عبارتی لایه های زمین شناسی را برهم نزند می توان داده های لرزه نگاری را با یک فرآیند گوسی توصیف کرد و اگر جایی این توصیف گوسی با خطا برخورد کند محل خطا می تواند به عنوان یک نقطه ی احتمالی از محل گسل درنظر گرفته شود.   

دانش آموخته دانشگاه امیر کبیر با بیان این که نتیجه این طرح در صنعت نفت و کلیه موسساتی که بر روی مطالعات زمین شناسی و تکنونیکی کار می کنند قابل استفاده است، بیان کرد: به نظرم این طرح و ایده به طور کل می تواند برای یافتن ناهنجار های جهانی  موجود در داده های مختلف در علوم مختلف به کار برده شود.

نوری تصریح کرد: در واقع موفق شدیم این پروژه را به صورت یک طرح دانشجویی با شرکت ملی نفت ایران صنعتی کنیم. در حال حاضر هم سعی داریم با همکاری اساتید راهنما و دانشجویان مقطع کارشناسی ارشد، طرح کامل شود و خروجی کار را به صورت یک نرم افزار در استخراج خودکار سطوح گسل   تکمیل کنیم. این سطوح استخراج شده در ساخت مدلهای مخازن هیدروکربونی بسیار حائظ اهمیت است و می تواند کمک شایانی به علوم مهندسی نفت اعم ازاکتشاف، حفاری و مخزن داشته باشد.

وی به ویژگی های این طرح اشاره کرد و گفت: این طرح می تواند به عنوان یک طرح صنعتی به صورت یک نرم افزار بومی در استخراج سطوح گسل مطرح شود. با توجه به اینکه از زبان و بیان ساده ریاضی برای درک یک پدیده تکتونیکی استفاده شده است و همچنین دانشجویان عزیز ما ظرفیت بالایی در طرح الگوریتم های جدید و تبدیل دانش متخصص به  زبان برنامه نویسی دارند این هدف بعید و دور از ذهن نیست.

مجری این طرح با تشریح مزیت های رقابتی پروژه گفت: نتایج حاصل از  مقایسه  گسل های استخراج شده توسط الگوریتم پیشنهاد شده در این طرح در مقایسه با روش های پیشین بیشترین شباهت ساختاری را با گسل های تفسیر شده توسط متخصص ژئوفیزیک دارد ، همچنین این طرح باعث کاهش بسیاری از هزینه ها در صنعت نفت می شود. بنابراین ظرفیت نرم افزار بومی شدن را دارد.

نوری درمورد کاربردهای پروژه اظهارداشت: این پروژه در صنعت نفت و حوزه تکتونیک به منظور شناسایی محل گسل  و مرز گنبدهای نمکی در داده های سه بعدی لرزه نگاری کاربرد دارد. می توان از ایده و الگوریم این پروژه در دسته بندی رخساره های سنگ شناسی درون داده های لرزه نگاری استفاده کرد. همچنین از ایده این پروژه می توان در شناسایی ناهنجاری در داده های علوم مختلف  استفاده کرد.  

اساتید راهنمای این پروژه حسین حسنی از دانشکده مهندسی معدن و متالورژی؛ عبدالرحیم جواهریان از دانشکده مهندسی نفت دانشگاه صنعتی امیرکبیر و  استاد مشاور این پروژه  دکتر حمیدرضا امین داور از دانشکده مهندسی برق؛ سیاوش ترابی دانش آموخته دکتری از دانشکده مهندسی نفت امیرکبیر و سیدعلی معلمی به عنوان مشاور صنعتی طرح بودند.