화강암 석산 지역에서의 레이다 탐사의 적용

설순지 ( Soon Jee Seol ),김정호 ( Jung Ho Kim ),조성준 ( Seong Jun Cho ),이명종 ( Myeong Jong Yi ),정승환 ( Seung Hwan Chang ) 한국지구물리·물리탐사학회 2001 지구물리와 물리탐사 Vol.4 No.1

소형루프 전자탐사법을 이용한 매설물 탐지 및 지하 전기비저항 영상화

설순지 ( Soon Jee Seol ),송윤호 ( Yoon Ho Song ),조성준 ( Seong Jun Cho ),손정술 ( Jeong Sul Son ),정승환 ( Seung Hwan Chung ) 한국지구물리탐사학회 2002 지구물리와 물리탐사 Vol.5 No.4

가스 하이드레이트 탐사를 위한 해저 CSEM탐사 설계변수 고찰

강서기,설순지,변중무 한국자원공학회 2010 한국자원공학회지 Vol.47 No.2

In this paper, we have investigated general operating and design parameters of marine controlled source electromagnetic (CSEM) survey for gas hydrate detection. Numerical forward modelings were executed in terms of frequency and source-receiver offset with variable resistivity of depth to the gas hydrate layer. To estimate the detectability of gas hydrate layer, the total electric field of the gas hydrate model was normalized by that of the half-space model response. As a result, we confirmed that as the depth to the gas hydrate layer increases, the domain of transmission frequency and source-receiver offset with the maximum detectability moves to the area of low frequency band and far offset range. On the basis of this result, we propose operating and design parameters of Marine CSEM survey - source-receiver offset, source height from seafloor and transmission frequency - at the East sea where the existence of gas hydrate has been confirmed. In addition, to analyze characteristics of air wave, we carried out numerical modelings with variable sea depth. 이 연구에서는 해저 CSEM을 이용한 일반적인 가스 하이드레이트 탐사시의 설계변수에 대해서 고찰하였다. 이를 위해 가스 하이드레이트층의 전기비저항과 부존 심도를 변화시켜가며 송신주파수와 송수신기 간격에 대하여 수치모형반응 계산을 시행하여 층의 탐지가능성을 조사하였다. 탐지가능성을 도출하기 위해 사용한 방법은 정규화로서 가스 하이드레이트층이 있는 모형의 반응을 가스 하이드레이트층이 없는 모형(half-space)의 반응으로 나눈 값에 상용로그를 취한 값을 사용하였다. 그 결과 층의 부존 심도가 깊어짐에 따라 탐지가능성을 갖는 영역이 저주파수 대역의 원거리 송수신기 간격으로 이동하며, 층의 전기비저항이 증가함에 따라 광대역의 큰 탐지가능성을 갖게 되는 것을 확인하였다. 이러한 연구결과를 토대로 가스 하이드레이트의 부존이 확인된 동해 울릉분지에서의 해저 CSEM탐사의 설계변수를 제안하였다. 이때 제안한 변수들은 해저면으로부터의 송신원 높이, 송신주파수, 송수신기 간격이다. 또한, 해수의 심도를 변화시켜 가며 air wave의 특성을 정성적, 정량적으로 분석하였다.

가까운 벌림 빠짐 해결을 위한 딥러닝 기반의 트레이스 내삽 및 외삽 기술에 대한 고찰

박지호,설순지,변중무 한국지구물리.물리탐사학회 2023 지구물리와 물리탐사 Vol.26 No.4

해양 탄성파 탐사 수행 시 송·수신 케이블의 구조적인 거리차에 의해서 필연적으로 발생하는 가까운 벌림(near offset)의 트레이스(trace) 빠짐은 뒤따르는 탄성파 자료처리의 결과 및 영상화에 악영향을 끼치게 된다. 특히 가까운 벌림의 자료의 부재는 정확한 탄성파 영상화를 저해하는 다중반사파의 제거에 주요한 인자로 작용하므로 다중반사파의 영향력이 강해지는 천해 및 연안 탐사의 경우 빠짐을 효과적으로 해결해야 한다. 전통적으로 다양한 라돈 변환(Radon transform) 기반의 내삽 방법들이 가까운 벌림 빠짐의 해결책으로 제시되어왔으나 여러 한계점을 보여, 최근 이를 보완하기 위한 딥러닝(deep learning) 기반의 방법들이 제시되고 있다. 이 논문에서는 기존에 제시된두 가지의 대표적인 딥러닝 기반의 접근법에 대해 면밀히 분석하여 앞으로 가까운 벌림 내삽 연구가 해결해야 하는 문제점들에 대해 깊이 있게 논의한다. 또한 기존의 딥러닝 기반의 트레이스 내삽 기술을 가까운 벌림 상황에 적용할 때 나타나는 한계점을 현장자료 실험을통해 명확히 분석하여 향후 가까운 벌림 자료 빠짐의 문제는 내삽이 아닌 외삽으로 접근해야 한다는 것을 보여준다. In marine seismic surveys, the inevitable occurrence of trace gaps in the near offset resulting from geometrical differences between sources and receivers adversely affects subsequent seismic data processing and imaging. The absence of data in the near-offset region hinders accurate seismic imaging. Therefore, reconstructing the missing near-offset information is crucial for mitigating the influence of seismic multiples, particularly in the case of offshore surveys where the impact of multiple reflections is relatively more pronounced. Conventionally, various interpolation methods based on the Radon transform have been proposed to address the issue of the near- offset data gap. However, these methods have several limitations, leading to the recent emergence of deep-learning (DL)-based approaches as alternatives. In this study, we conducted an in-depth analysis of two representative DL-based studies to scrutinize the challenges that future studies on near-offset interpolation must address. Furthermore, through field data experiments, we precisely analyze the limitations encountered when applying previous DL-based trace interpolation techniques to near-offset situations. Consequently, we suggest that near-offset data gaps must be approached by extrapolation rather than interpolation.

Sensitivities of generalized RRI method for CSAMT survey

박미경,설순지,김희준 한국지질과학협의회 2006 Geosciences Journal Vol.10 No.1

This paper presents sensitivity analysis for general-ized rapid relaxation inversion (GRRI) algorithm, which was orig-inally developed by modifying the RRI algorithm to recover a two-dimensional (2-D) conductivity structure from MT data, to inter-pret controlled-source audio-frequency magnetotelluric (CSAMT)data. The GRRI algorithm can be extended to invert CSAMT datasourceeffect. GRRI approximate sensitivities are validated by comparingwith exact 1-D and 2.5-D sensitivities. The comparison shows thatthe GRRI sensitivity is a good approximation to the exact sensitivityand has about half magnitude of the RRI sensitivity. Although themagnitude of the GRRI sensitivity is still slightly larger than that ofthe 2.5-D sensitivity, both sensitivities are broadly similar in shapewhen source-receiver offsets are greater than one skin depth in theearth. This suggests that the GRRI approach can be sucesfully

미소진동 자료의 모멘트 텐서 역산을 위한 최적의 수신기 배열

김명선,설순지,변중무 한국자원공학회 2014 한국자원공학회지 Vol.51 No.2

We have developed a full-waveform moment tensor inversion module for microseismic data. To investigate the effect of the receiver geometry on the stability of the moment tensor inversion, we analyzed the condition number of GTG matrix. Although the surface monitoring with large receiver coverage has the lowest condition number, we still need to consider the attenuation in high frequency components due to the absorption and low S/N ratio because of long source-receiver distance in practice. In borehole monitoring, the condition number increases with increasing source-receiver distance. In the case of the deviated well, the stable computation of the inversion is possible even with the microseismic data from a single well. Moreover, the inversion is stable even with long source-receiver distance when using surface and borehole receivers together. However, the further research is needed because surface and borehole monitoring data may have different frequency contents each other. 미소진동 자료의 전파형 모멘트 텐서 역산 모듈을 개발하고, 수신기 배열이 모멘트 텐서 역산에 미치는 영향을 분석하기 위하여 각각의 수신기 배열에 대한 데이터 커널행렬(GTG)의 조건수를 분석하였다. 넓은 수신기 전개범위를 갖는 지표관측의 경우 가장 낮은 조건수를 가졌으나 실제 탐사의 경우 송수신기 사이의 거리가 매우 멀기 때문에 흡수 감쇠로 인한 고주파수 성분의 약화와 낮은 신호대잡음비에 대한 고려가 필요하다. 시추공의 경우 원거리 영역으로 갈수록 조건수 값이 크게 증가 하였다. 경사 시추공의 경우 하나의 시추공을 사용할 경우도 낮은 조건수 값을 가지며 안정적인 역산이 가능하였다. 또한, 지표와 시추공을 동시에 이용할 경우 원거리 영역에서 안정적인 역산이 가능하였다. 하지만 지표와 시추공을 동시에 이용할 경우 두 자료의 주파수 성분이 다를 수 있기 때문에 이를 고려한 연구가 더 필요하다.

평면파 변환을 이용한 3차원 탄성파자료의 효과적인 2차원 완전파형역산

권택현,설순지,변중무 한국자원공학회 2016 한국자원공학회지 Vol.53 No.2

완전파형역산은 정확한 파동방정식의 해에 의해 얻어진 예측자료와 관측자료와의 잔차를 줄여가며속도모델을 업데이트 시키는 자료처리 방법이다. 그러나 실제 현장자료는 3차원적 송신원에 의해 얻어지게 되어2차원 파동방정식을 이용한 2차원 역산을 수행하면 서로 다른 그린함수로 인해 역산 수행에 근본적인 문제가발생한다. 이 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 3차원 자료를 평면파자료로 변환하여 2차원 평면파 완전파형역산을 수행하는 방법을 제안하였다. 평면파자료는 1차원 그린함수를 따르는 해가 되므로 그린함수의 차이에 의한 문제가 발생되지 않고 이 방법을 적용 시 계산비용이 줄어드는 장점도 갖게 된다. 제안한 방법의 효용성을 확인하기 위해 3층 층서모델 및 3차원 SEG/EAGE 충상단층(overthrust) 모델에 적용하였고 수치 실험 결과평면파 완전파형역산이 성공적으로 수행됨을 확인하였다. Full waveform inversion (FWI) provides accurate velocity information of subsurface media. FWI can update velocity as reducing the residual between the observed and estimated data which can be obtained by solving wave equation. Therefore, when we carry out 2D FWI with 3D data acquired in a field, critical problems happen in FWI, because 2D and 3D wave equations have different green functions. To overcome the problem we suggest 2D plane-wave FWI method using plane-wave gathers, which are transformed from 3D data, as observed data. Since plane-wave data follow 1D green function, the differences of amplitude and phase do not occur, it means that we can implement FWI by using different dimension data. In addition, this method has advantage that computational cost is considerably reduced. To verifythe validity of this method, we applied it to 3 layer model and 3D SEG/EAGE overthrust model and obtained reasonable inversion results.

불규칙한 빠짐을 포함한 탄성파 탐사 자료의 머신러닝을 이용한 트레이스 기반 내삽

이재우,박지호,설순지,윤대웅,변중무 한국지구물리.물리탐사학회 2023 지구물리와 물리탐사 Vol.26 No.2

Recently, machine learning (ML) techniques have been actively applied for seismic trace interpolation. However, because most research is based on training-inference strategies that treat missing trace gather data as a 2D image with a blank area, a sufficient number of fully sampled data are required for training. This study proposes trace interpolation using ML, which uses only irregularly sampled field data, both in training and inference, by modifying the training-inference strategies of trace-based interpolation techniques. In this study, we describe a method for constructing networks that vary depending on the maximum number of consecutive gaps in seismic field data and the training method. To verify the applicability of the proposed method to field data, we applied our method to time-migrated seismic data acquired from the Vincent oilfield in the Exmouth Sub-basin area of Western Australia and compared the results with those of the conventional trace interpolation method. Both methods showed high interpolation performance, as confirmed by quantitative indicators, and the interpolation performance was uniformly good at all frequencies. 최근에 활발히 적용되고 있는 머신러닝 기반 탄성파 내삽 기법들은 대부분 모음 자료를 2차원 영상화 하여 빠짐을 채우는 방법으로 하는 훈련(training)-추론(inference) 전략에 기초하므로 완벽히 채워진 다수의 모음자료가 훈련을 위해 필요하게 된다. 이 연구는 이와는 달리 트레이스 기반 내삽을 수행하는 내삽 기술의 훈련-추론 전략을 기본으로, 불규칙한 빠짐이 있는 현장자료 만을 이용하여 훈련-추론을 모 두 수행할 수 있는 머신러닝을 이용한 트레이스 기반 불규칙한 빠짐의 내삽 기술을 제시하였다. 이 연구에서는 불규칙한 빠짐이 있는 자 료를 훈련과 추론에 체계적으로 사용하는 최대 연속빠짐 간격에 따라 정해지는 네트워크를 구성하는 방법 및 훈련하는 방법을 기술하였 다. 또한, 서호주 Exmouth Sub-basin 지역의 Vincent 유전에서 얻어진 시간 참반사 보정된 탄성파 자료에 개발된 방법을 적용한 후, 예측 결과를 전통적인 내삽 방법의 결과와 비교 및 분석하였다. 신호대잡음비나 구조유사성과 같은 정량적인 지표를 통해 두 방법 모두 내삽 성능이 높은 것을 확인하였으며, 모든 주파수 대역에서도 골고루 좋은 결과를 보임을 확인하였다.

탄성파 탐사자료와 전자탐사자료를 이용한 저류층 물성 동시복합역산

유정민,변중무,설순지,Yu, Jeongmin,Byun, Joongmoo,Seol, Soon Jee 한국지구물리·물리탐사학회 2018 지구물리와 물리탐사 Vol.21 No.1

탄성파 역산은 유가스 집적이 가능한 구조의 탐지에 고해상도의 분해능을 가지는 반면, 인공송신원을 이용한 해양전자탐사 역산은 유가스의 직접적인 탐지가 가능하다. 이런 이종의 물리탐사자료를 함께 이용한 복합역산은 단일 역산의 불확실성을 줄일 수 있고, 각각의 탐사자료가 가지는 장점 또한 함께 이용할 수 있다. 이 연구에서는 암석물리모델을 이용하여 탄성파탐사자료와 전자탐사자료가 동시에 최적화 될 때의 저류층의 물성값을 추출할 수 있는 동시복합역산 알고리듬을 개발하였다. 상호구배(cross-gradient) 방법을 적용하여 구조적인 해상도를 향상시켰으며, 최대우도추정법을 이용한 상대 가중치를 적용하여 자료간의 균형을 조절하였다. 개발된 알고리듬을 단순한 고립 가스층 모델에 적용한 결과, 동시복합역산으로 고해상도의 저류층 물성 추출이 가능함을 확인하였다. 하지만 오일 저류층을 모사한 배사구조의 모델에서는 적용된 모델 가중 행렬에 따라 전혀 다른 결과를 획득할 수 있었다. 따라서, 기존의 알고리듬을 각각의 모델 변수에 적합한 모델 가중 행렬을 사용하도록 수정하여, 평활화 기법과 감쇠항 기법을 수포화율과 공극률에 각각 적용하였다. 개선된 알고리듬을 오일 저류층 모델에 다시 적용한 결과, 저류층의 공극률과 수포화율을 성공적으로 추출할 수 있었다. 개발한 복합역산 알고리듬을 이용하여 획득한 결과는 유가스전 저류층의 매장량 계산에 직접적인 정보로 사용될 수 있을 것이다. Seismic inversion is a high-resolution tool to delineate the subsurface structures which may contain oil or gas. On the other hand, marine controlled-source electromagnetic (mCSEM) inversion can be a direct tool to indicate hydrocarbon. Thus, the joint inversion using both EM and seismic data together not only reduces the uncertainties but also takes advantage of both data simultaneously. In this paper, we have developed a simultaneous joint inversion approach for the direct estimation of reservoir petrophysical parameters, by linking electromagnetic and seismic data through rock physics model. A cross-gradient constraint is used to enhance the resolution of the inversion image and the maximum likelihood principle is applied to the relative weighting factor which controls the balance between two disparate data. By applying the developed algorithm to the synthetic model simulating the simplified gas field, we could confirm that the high-resolution images of petrophysical parameters can be obtained. However, from the other test using the synthetic model simulating an anticline reservoir, we noticed that the joint inversion produced different images depending on the model constraint used. Therefore, we modified the algorithm which has different model weighting matrix depending on the type of model parameters. Smoothness constraint and Marquardt-Levenberg constraint were applied to the water-saturation and porosity, respectively. When the improved algorithm is applied to the anticline model again, reliable porosity and water-saturation of reservoir were obtained. The inversion results indicate that the developed joint inversion algorithm can be contributed to the calculation of the accurate oil and gas reserves directly.

감쇠 최소자승법을 이용한 지표 탄성파 탐사자료의 전파형 역산

변중무,주용환,설순지 한국자원공학회 2009 한국자원공학회지 Vol.46 No.3

The gradient method has been used for full waveform inversion more often than the least-squares method that requires the huge computational memory in solving matrix equation. However, since misfits of the gradient method show an oscillating tendency and updated velocities converge to true values very slowly, the gradient method requires many iterations. In this study, we have presented an inversion algorithm to find the subsurface velocity structure using the damped least-squares method in the frequency domain. To verify our waveform inversion scheme, we applied the algorithm to the synthetic data, and found that comparatively correct solutions were acquired even with a few iterations. To reduce computer memory requirements and computing time, we utilized inversion blocks consisting of 2×2 elements, which are larger than that of forward modelling, and parallel processing technique based on MPI (Message Passing Interface). For investigating the effects of the initial model on inversion results, we compared and analyzed inversion results for two initial velocity models. One is a gradually increasing velocity model and the other is a smoothed horizontally layered velocity model. The latter was constructed based on the assumption that we have horizontally layered velocity information from zero-offset VSP or well logging data. The inversion result obtained by using the smoothed horizontally layered velocity model shows interfaces of subsurface velocity structures more clearly and provides more accurate velocity values than those using the gradually increasing velocity model. In addition, since the damped least-squares method calculates the sensitivity matrix unlike the steepest-descent method, we can identify the influence of frequency range on inversion results by comparing the sensitivity matrices for a couple of frequencies. 전파형을 이용한 역산에서는 행렬식의 계산을 위해 대용량의 메모리를 요구하는 최소자승법보다는 대부분 경사법이 사용되어왔다. 하지만 경사법은 잔차가 진동하는 경향을 보이며 수렴 속도가 느려 상대적으로 많은 연산횟수를 필요로 하는 단점을 가진다. 본 연구에서는 주파수 영역에서 감쇠 최소자승법을 사용하여 지하의 속도모델을 효과적으로 찾아가는 역산 알고리듬을 구현하고, 이 알고리듬의 타당성 및 적용성 검토를 위해 수치모형 실험을 수행하여 적은 반복 연산 횟수에도 비교적 정확한 해를 찾아가는 것을 확인하였다. 감쇠 최소자승법의 메모리 문제를 해결하기 위하여 모델링에 이용된 셀의 2 × 2 크기로 역산블록을 설정하고 계산시간의 단축을 위하여 병렬처리 프로그램을 이용하였다. 또한 초기모델의 선정이 역산에 미치는 영향을 확인하기 위해 심도에 따라 속도가 증가하는 초기모델과 제로-오프셋 VSP나 음파검층 자료가 있을 때 이로부터 획득한 구간속도를 평활화한 초기모델을 사용하여 역산한 결과를 비교·분석하였다. 그 결과, VSP 자료나 음파검층 등의 자료를 초기속도모델로 사용한 경우 지하 속도구조의 층 경계들을 잘 영상화하고 보다 정확한 속도 정보를 제공함을 확인할 수 있었다. 또한 감쇠 최소자승법의 경우 최대경사법과 달리 민감도 행렬을 계산하기 때문에 이러한 정보를 이용하여 주파수에 따른 영향범위를 확인할 수 있다.