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Enregistrement W4403794510 · doi:10.1093/gji/ggae386

Deep learning phase pickers: how well can existing models detect hydraulic-fracturing induced microseismicity from a borehole array?

2024· article· en· W4403794510 sur OpenAlexfundno aff
C. S. Lim, Sacha Lapins, Margarita Segou, Maximilian J. Werner

Notice bibliographique

RevueGeophysical Journal International · 2024
Typearticle
Langueen
DomaineEarth and Planetary Sciences
ThématiqueSeismic Imaging and Inversion Techniques
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesEngineering and Physical Sciences Research CouncilBiogeoscience Institute, University of CalgaryNatural Environment Research CouncilSight Research UK
Mots-clésHydraulic fracturingBoreholeGeologyPetroleum engineeringSeismologyGeotechnical engineering

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

SUMMARY Deep learning (DL) phase picking models have proven effective in processing large volumes of seismic data, including successfully detecting earthquakes missed by other standard detection methods. Despite their success, the applicability of existing extensively trained DL models to high-frequency borehole data sets is currently unclear. In this study, we compare four established models [Generalized Seismic Phase Detection (GPD), U-GPD, PhaseNet and EQTransformer] trained on regional earthquakes recorded at surface stations (100 Hz) in terms of their picking performance on high-frequency borehole data (2000 Hz) from the Preston New Road (PNR) unconventional shale gas site, in the United Kingdom (UK). The PNR-1z data set, which we use as a benchmark, consists of continuously recorded waveforms containing over 38 000 seismic events previously catalogued, ranging in magnitudes from −2.8 to 1.1. Remarkably, all four DL models can detect induced seismicity in high-frequency borehole data and two might satisfy the monitoring requirements of some users without any modifications. In particular, PhaseNet and U-GPD demonstrate exceptional recall rates of 95 and 76.6 per cent, respectively, and detect a substantial number of new events (over 15 800 and 8300 events, respectively). PhaseNet’s success might be attributed to its exposure to more extensive and diverse instrument data set during training, as well as its relatively small model size, which might mitigate overfitting to its training set. U-GPD outperforms PhaseNet during periods of high seismic rates due to its smaller window size (400 samples compared to PhaseNet’s 3000-sample window). These models start missing events below $M_w$ −0.5, suggesting that the models could benefit from additional training with microseismic data-sets. Nonetheless, PhaseNet may satisfy some users’ monitoring requirements without further modification, detecting over 52 000 events at PNR. This suggests that DL models can provide efficient solutions to the big data challenge of downhole monitoring of hydraulic-fracturing induced seismicity as well as improved risk mitigation strategies at unconventional exploration sites.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,003
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,009
Score d'incertitude au seuil0,019

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,003
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,001

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,026
Tête enseignante GPT0,261
Écart entre enseignants0,235 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations7
Publié2024
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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