Inversión del campo de ondas sísmicas PP y tiempos de llegada de ondas convertidas PS para la estimación de un modelo de velocidades P y S en el subsuelo: Un enfoque Level Set

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dc.contributor.advisorSierra Bueno, Daniel Alfonso
dc.contributor.advisorAgudelo Zambrano, William Mauricio
dc.contributor.advisorDuarte Gualdrón, César Antonio
dc.contributor.authorNiño Niño, Carlos Andrés
dc.contributor.evaluatorRamírez Silva, Ana Beatriz
dc.contributor.evaluatorAguilera Bermúdez, Ernesto
dc.contributor.evaluatorMeneses Fonseca, Jaime Enrique
dc.contributor.evaluatorTrad, Daniel
dc.contributor.evaluatorCabrera Zambrano, Francisco Henry
dc.date.accessioned2024-03-12T15:23:50Z
dc.date.available2024-03-12T15:23:50Z
dc.date.created2024-03-06
dc.date.issued2024-03-06
dc.description.abstractLa velocidad de onda cortante (Vs) es una propiedad fundamental de los medios elásticos cuya estimación a partir de ondas convertidas PS es desafiante y requiere modelar la interfaz donde ocurre la conversión de P a S. Este artículo presenta una tomografía PS donde los puntos de conversión/reflexión de ondas sísmicas corresponden al reflector geológico modelado con la función Level set en su nivel cero (ϕ(x,z)=0). El método propuesto pretende una inversión estable de Vs en un entorno de adquisición sísmica utilizando receptores multicomponente. Se utilizan modelos sintéticos que simulan verdaderos Vs, Vp y la ubicación del reflector geológico. Los tiempos de viaje de las ondas PS convertidas y las ondas PP reflejadas, tanto para datos observados como modelados (problema directo), se calculan utilizando la metodología propuesta por Rawlinson y Sambridge. Este método utiliza los tiempos de llegada de las ondas P desde la fuente sísmica hasta cada punto en el reflector como tiempos iniciales, que originan los tiempos Tps y Tpp. Estos tiempos se determinan como soluciones a la ecuación eikonal mediante el método Fast Marching. La metodología plantea un funcional definido a partir de los residuales de los tiempos de viaje (modelados-observados), en función de las variables ϕ, Vs y Vp. Se propone minimizar el funcional utilizando el método de variaciones sobre el funcional aumentado, basado en el Lagrangiano asociado. La inversión toma los multiplicadores de Lagrange como variables adjuntas que actualizan las variables Vs, Vp, y ϕ(x,z), haciendo que los residuales de los tiempos se minimizen en cada iteración. El rendimiento del algoritmo se evalúa para modelos con geometrías de reflectores sinclinales, sinusoidales y monoclinas. La tomografía propuesta estima Vs y las posiciones de los reflectores, lo que puede contribuir a corregir las estáticas y mejorar la caracterización litológica de la superficie cercana.
dc.description.abstractenglishThe shear wave velocity (Vs) is a fundamental property of elastic media whose estimation from converted PS waves is challenging and requires modeling the interface where the P to S conversion occurs. This article presents a PS tomography where the conversion/reflection points of seismic waves correspond to the geological reflector modeled with the Level set function at its zero level (ϕ(x,z)=0). The proposed method aims for a stable inversion of Vs in a seismic acquisition environment using multi-component receivers. Synthetic models are used to simulate true Vs, Vp, and the location of the geological reflector. The travel times of converted PS waves and reflected PP waves, both for observed and modeled data (direct problem), are calculated using the methodology proposed by Rawlinson and Sambridge. This method uses the arrival times of P waves from the seismic source to each point on the reflector as initial times, which originate the times Tps and Tpp. These times are determined as solutions to the eikonal equation using the Fast Marching method. The methodology proposes a functional defined from the residuals of the travel times (modeled-observed), as a function of the variables ϕ, Vs, and Vp. It is proposed to minimize the functional using the method of variations on the augmented functional, based on the associated Lagrangian. The inversion takes the Lagrange multipliers as adjoint variables that update the variables Vs, Vp, and ϕ(x,z), causing the time residuals to be minimized at each iteration. The algorithm's performance is evaluated for models with synclinal, sinusoidal, and monocline reflector geometries. The proposed tomography estimates Vs and the positions of the reflectors, which can contribute to correcting statics and improving the lithological characterization of the near surface.
dc.description.degreelevelDoctorado
dc.description.degreenameDoctor en Ingeniería
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/42254
dc.language.isoeng
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ingeníerias Fisicomecánicas
dc.publisher.programDoctorado en Ingeniería: Área Ingeniería Electrónica
dc.publisher.schoolEscuela de Ingenierías Eléctrica, Electrónica y Telecomunicaciones
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coarhttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAtribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombia (CC BY-NC-ND 2.5 CO)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectTomografía Sísmica
dc.subjectEcuación Eikonal
dc.subjectLevel Set
dc.subjectOnda Convertida PS
dc.subjectEstado Adjunto
dc.subjectFast Marching
dc.subjectFunción Green Empírica
dc.subjectTeoría Inversa
dc.subjectModelos de Velocidad de Onda Cortante Vs
dc.subject.keywordSeismic Tomography
dc.subject.keywordEikonal Equation
dc.subject.keywordLevel Set
dc.subject.keywordConverted Wave PS
dc.subject.keywordAdjoint State
dc.subject.keywordFast Marching
dc.subject.keywordEmpirical Green's Function
dc.subject.keywordInverse Theory
dc.subject.keywordVs Shear Wave Velocity Models
dc.titleInversión del campo de ondas sísmicas PP y tiempos de llegada de ondas convertidas PS para la estimación de un modelo de velocidades P y S en el subsuelo: Un enfoque Level Set
dc.title.englishInversion of PP Seismic Wavefield and PS Converted Wavefield Arrival Times for the Estimation of a Model of Subsurface P and S Velocities: A Level Set Approach
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/resource_type/c_db06
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Doctorado
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Doctorado en Ingeniería: Área Ingeniería Electrónica