Facultad de Ingenierías Fisicomecánicas

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https://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/8923

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Browsing Facultad de Ingenierías Fisicomecánicas by browse.metadata.advisor "Abreo Carrillo, Sergio Alberto"

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    Codificacion de fuentes sismicas blended para una inversion de onda completa 2d en tiempo
    (Universidad Industrial de Santander, 2019) Florez Ramirez, Katherine Alexandra; Ramírez Silva, Ana Beatriz; Abreo Carrillo, Sergio Alberto
    La inversión de onda completa (FWI, por sus siglas en inglés) ha llamado la atención de la comunidad de exploración de gas y petróleo, como una nueva herramienta para el estudio de zonas geológicas complejas, en donde es necesario el desarrollo de técnicas para la estimación de modelos de velocidad confiables. La inversión de onda completa es un método de inversión no lineal que iterativamente estima características del subsuelo como la velocidad sísmica, partiendo de un modelo inicial de velocidad y el dato adquirido en campo. Las fuentes blended o simultáneas han sido usadas en la adquisición sísmica marina con el fin de reducir los costos de adquisición, disminuyendo el número de veces que el buque de exploración debe pasar por la trayectoria delimitada de exploración. Cuando los datos blended son utilizados en la reconstrucción del modelo de velocidad empleando el método FWI, evitando la etapa previa de de-blending o separación, el tiempo de procesamiento se reduce. Sin embargo, un dato blended implica la superposición entre los disparos individuales contenidos en él, produciendo interferencia que afecta al resultado final de la FWI. En este documento se desarrollan dos estrategias de codificación que disminuye las zonas de superposición dentro del dato blended, con el fin de mejorar el modelo de velocidad final.
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    Estrategia computacional de implementacion de la inversion de onda completa 3d para datos reales usando un cluster de gpus
    (Universidad Industrial de Santander, 2019) Noriega Zambrano, Reynaldo Fabian; Abreo Carrillo, Sergio Alberto; Ramírez Silva, Ana Beatriz
    La inversión de onda completa (FWI, por sus siglas en inglés) es un proceso iterativo que estima características del subsuelo (velocidad o densidad) mediante la minimización de la diferencia entre los datos adquiridos en la exploración y los datos modelados con la ecuación de onda. Sin embargo, para lograr esta imagen del subsuelo se tienen limitaciones computacionales en términos de alto consumo de memoria (terabytes de información) y tiempo de ejecución (semanas o meses de duración). En el presente proyecto de investigación se busca definir una estrategia de implementación que ayude a lidiar con el costo computacional de la técnica de inversión en el dominio 3D cuando se quieren procesar datos que se consideran de dimensiones masivas (modelos de velocidad y densidad desde 500 x 500 x 140 puntos). La estrategia hace uso de APIs como MPI y OpenMP y la arquitectura CUDA sobre un clúster de cómputo heterogéneo. Los resultados muestran que es posible aprovechar el gran acceso a memoria del que dispone la CPU mientras se reduce el tiempo de ejecución de las etapas de mayor complejidad computacional, propagación y retro propagación, usando la GPU. Adicionalmente, se encontró que estas etapas de propagación son de naturaleza de algoritmos limitados por memoria (memory bound) y que uso de ancho de banda de la memoria de GPU es una métrica de rendimiento importante. Finalmente, con la estrategia desarrollada se logró procesar alrededor de ocho veces la cantidad de elementos que se logró en un trabajo de investigación previo en el mismo tiempo de ejecución.
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    Evaluación de estrategias de implementación de una inversión de onda completa (fwi) 3D acústica con densidad constante en el dominio temporal sobre una arquitectura GPU
    (Universidad Industrial de Santander, 2017) Abreo Carrillo, David Leonardo; Abreo Carrillo, Sergio Alberto; Ramírez Silva, Ana Beatriz
    Uno de los principales objetivos de la exploraci´on de hidrocarburos, es encontrar im´agenes s´ısmicas confiables. A partir de la s´ısmica de reflexi´on es posible extraer informaci´on de profundidad del subsuelo mediante la inyecci´on de energ´ıa en superficie que viaja por el subsuelo y vuelve a la superficie cuando se produce un cambio en las propiedades del medio. La Inversi´on de Onda Completa (FWI) es un proceso iterativo que busca estimar las propiedades del subsuelo mediante la minimizaci´on de la diferencia entre los datos registrados y los datos modelados. Los tres principales aspectos que restringen la implementaci´on de la FWI es la determinaci´on de un punto de partida adecuado, el tiempo de ejecuci´on del algoritmo y la memoria requerida por el m´etodo, donde los dos ultimos aspectos son mucho m´as cr´ıticos en el caso 3D. Asumiendo un buen punto de partida, este proyecto se enfoca en definir estrategias de implementaci´on que reduzcan la memoria requerida y tiempo de c´omputo de la FWI 3D. Se usa como implementaci´on de referencia aquella donde se usa los dos campos de propagaci´on para calcular el gradiente usando el FOASM planteado por Plessix. Se definen dos estrategias para la reducci´on de la memoria requerida por el gradiente de la FWI y la metodolog´ıa de divisi´on de disparos en multiples GPUs para disminuir el tiempo de ejecuci´on usando MPI. Los resultados muestran que la primera estrategia usa el mismo tiempo de ejecuci´on que la implementaci´on de referencia, pero con un 50 % de la memoria requerida por esta. En la segunda estrategia s´olo se usa 30 % de la memoria de la primera estrategia pero esta ´ultima es un 35 % m´as r´apido que la segunda estrategia. La divisi´on por disparos ofrece un comportamiento casi lineal en el factor de aceleraci´on en proporci´on a la relaci´on del n´umero de disparos y las GPUs usadas.
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    Evaluación de métricas en dominios transformados usadas en las metaheurísticas para generar un punto de partida favorable a la inversión de onda completa 2d
    (Universidad Industrial de Santander, 2017) Serrano Luna, Jheyston Omar; Abreo Carrillo, Sergio Alberto; Ramírez Silva, Ana Beatriz
    La industria del petr´oleo est´a interesada en la b´usqueda de mejores m´etodos para estimar los par´ametros del subsuelo a partir de los datos obtenidos durante una exploraci´on s´ısmica. Los par´ametros del subsuelo se utilizan para encontrar im´agenes de reflectividad de la tierra que indica la existencia de un yacimiento de petr´oleo o gas. Estos par´ametros del subsuelo deben estimarse correctamente de tal manera que la imagen resultante sea correcta. La t´ecnica de inversi´on de onda completa (FWI) es una herramienta que permite obtener una imagen de alta resoluci´on del subsuelo. Actualmente se est´a realizando un gran esfuerzo para industrializar esta t´ecnica, que tiene dos desventajas: su elevado costo computacional y su sensibilidad a la elecci´on del punto de partida. Algunas estrategias son usadas para establecer el punto de partida: m´etodos anal´ıticos, tomograf´ıas y m´etodos de optimizaci´on global. Los m´etodos de optimizaci´on global son t´ecnicas bioinspiradas que ofrecen muy buenos resultados cuando no es viable implementar el m´etodo ´optimo, son de f´acil implementaci´on y necesitan de alguna m´etrica para su avance en su b´usqueda sobre la funci´on objetivo. El objetivo principal de este trabajo de maestr´ıa es explorar distintos dominios transformados y generar una metodolog´ıa para la construcci´on de una m´etrica que junto con el m´etodo de optimizaci´on global genere un punto de partida favorable para la FWI. Con el fin de medir si el modelo obtenido por la metaheur´ısticas es favorable, nosotros estudiamos el cycle skipping (CS) en 3 dominios: tiempo, frecuencia y traza compleja.
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    Inversión de onda completa 2D en el dominio del tiempo para datos de radar de penetración terrestre
    (Universidad Industrial de Santander, 2022-03-03) Serrano Luna, Jheyston Omar; Ramírez Silva, Ana Beatriz; Abreo Carrillo, Sergio Alberto; Aguilera Bermúdez, Ernesto; Reyes Torres, Óscar Mauricio; Sanabria Gómez, José David; Agudelo Zambrano, William Mauricio; Lavoué, François
    En esta tesis doctoral se presenta una metodología de inversión de onda completa para adquisiciones de offset-corto y un solo-canal. En este tipo de adquisiciones se tienen diferentes desafíos, pero sin lugar a duda la más importante de ellas es su falta de bajos números onda en el proceso de inversión. Las adquisiciones de offset-corto y un solo canal son más sensibles al punto de partida comparadas con adquisiciones multi-offset. Se utiliza este tipo de adquisición ya que permite portabilidad en zonas de difícil acceso así como una rápida recolección de datos permitiendo reducir los tiempos de procesamiento y costos. En esta tesis doctoral se ha propuesto una función de costo alternativa para compensar la diferencia de amplitud entre el dato recolectado y el dato modelado de forma automática. Tres restricciones son utilizadas en la función de costo, las cuales son: Gaussian , variación total y variación total modificada. Tanto los regularizadores como la función de costo alternativa han sido evaluadas en datos sintéticos y recolectados. Los regularizadores permiten converger a modelos más suaves que mantienen las principales estructuras y son más estables en escenarios ruidosos. Usando la regularización Gaussian se logra reducir el ruido incoherente en los datos cuando se aplica en la dirección de los scans. El software libre gprMax junto con la medición de campo y la técnica de optimización global permiten obtener los parámetros internos de la antena así como sus patrones de radiación. Finalmente, el patrón de radiación se tiene en cuenta en la propagación de un frente de onda bidimensional y se incluye en el proceso de inversión para datos sintéticos.
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    Uncertainty estimation of 2d subsurface´s velocity models obtained by the full-waveform inversion in the time domain
    (Universidad Industrial de Santander, 2017) Lopez Guerra, Juan Sebastian; Abreo Carrillo, Sergio Alberto; Ramírez Silva, Ana Beatriz
    En el contexto de las técnicas de exploración sísmica, como la inversión de onda completa (FWI por sus siglas en ingles), est mar la incert dumbre asociada a los resultados obtenidos es de gran ut lidad para que un intérprete pueda dar un mejor análisis de la imagen sísmica. Por esta razón, encontrar una medida de incert dumbre representa una ventaja compet t va al disponer de una herramienta que contribuya con la interpretación de imágenes sísmicas de alta calidad. Se ha encontrado que, bajo condiciones especiales, una posible medida de incert dumbre se puede asociar a la matriz Hessiana de la función objet vo de la FWI y debido a esto es que surge en este proyecto el interés por encontrarla, siendo los dos grandes retos: primero, el problema de costo computacional que va asociado a las grandes dimensiones de dicha matriz y segundo, su ut lización e interpretación como medida de incert dumbre. Este últ mo reto fue el enfoque principal del proyecto. La metodología trabajada consist ó en hacer una implementación de la ecuación de onda acúst ca, isotópica y de densidad constante en dos dimensiones mediante la técnica de diferencias f nitas FDTD de octavo orden espacial y segundo orden temporal. Posteriormente, se ut lizó el método del estado adjunto de primer y segundo orden para resolver el problema inverso y obtener la Hessiana, respect vamente. Con esta matriz Hessiana y su inversa es que se realizaron las técnicas de cuant f cación de la incert dumbre.