Microseismic source imaging plays a significant role in passive seismic monitoring. However, such a process is prone to failure due to the aliasing problem when dealing with sparse measured data. Thus, we propose a direct microseismic imaging framework based on physics-informed neural networks (PINNs), which can generate focused source images, even with very sparse recordings. We use the PINNs to represent a multi-frequency wavefield and then apply the inverse Fourier transform to extract the source image. Specially, we modify the representation of the frequency-domain wavefield to inherently satisfy the boundary conditions (the measured data on the surface) by means of the hard constraint, which helps to avoid the difficulty in balancing the data and PDE losses in PINNs. Furthermore, we propose the causality loss implementation with respect to depth to enhance the convergence of PINNs. The numerical experiments on the Overthrust model show that the method can admit reliable and accurate source imaging for single- or multiple- sources and even in passive monitoring settings. Then, we further apply our method on the hydraulic fracturing field data, and demonstrate that our method can correctly image the source.


翻译:微震源成像在被动地震监测中起着重要作用。然而,当处理稀疏的测量数据时,这种过程容易失败,因为会出现混叠问题。因此,我们提出了一种基于物理约束神经网络(PINN)的直接微震成像框架,即使在非常稀疏的记录情况下也能生成聚焦的源图像。我们使用PINN来表示多频波场,然后应用逆Fourier变换来提取源图像。特别地,我们通过硬约束的方式修改频域波场的表示方式,以内在地满足边界条件(在表面上的测量数据),这有助于避免在PINN中平衡数据和PDE损失的困难。此外,我们提出了一种因果性损失的实现方法,针对深度进行增强以提高PINN的收敛性。在Overthrust模型上的数值实验表明,该方法可以针对单个或多个源进行可靠准确的源成像,甚至在通过动态监测设置时也能有效实现。然后,我们进一步将我们的方法应用于水力压裂领域数据,并证明了我们的方法可以正确成像源。

0
下载
关闭预览

相关内容

Brief. Bioinform. | CIRS:自动提取专利信息,重建近药空间
专知会员服务
7+阅读 · 2022年10月31日
机器学习损失函数概述,Loss Functions in Machine Learning
专知会员服务
82+阅读 · 2022年3月19日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
164+阅读 · 2020年3月18日
【反馈循环自编码器】FEEDBACK RECURRENT AUTOENCODER
专知会员服务
22+阅读 · 2020年1月28日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
灾难性遗忘问题新视角:迁移-干扰平衡
CreateAMind
17+阅读 · 2019年7月6日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
15+阅读 · 2019年1月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月25日
Arxiv
11+阅读 · 2020年12月2日
Arxiv
38+阅读 · 2020年3月10日
VIP会员
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员