In het verre oosten met een schip naar olie zoeken én in Delft achter de computer aan een betere dataverwerking voor het meetschip werken.
Delen
Dr.ir. Jan Willem Schoolmeesters combineerde een avontuurlijke baan met een promotieonderzoek.
,,Soms was ik op ons meetschip drie dagen met kabels met microfoontjes aan het klooien. Als je zoveel moeite doet om ervoor te zorgen dat de kabels met meetapparatuur niet als een soort bord spaghetti in de knoop komen, wil je dat er bij de verwerking van de meetgegevens optimaal gebruik gemaakt wordt van het aantal kabels dat we uitgooien.” Jan Willem Schoolmeesters werkt sinds 1995 bij het bedrijf Petroleum Geo-Services (PGS). Met de meetgegevens reconstrueert PGS voor oliemaatschappijen driedimensionale plaatjes van de zeebodem en de aardlagen daaronder.
De meetschepen van PGS trekken meestal acht tot twaalf meetkabels door het water. Als alles goed gaat worden die op de juiste afstand van elkaar gehouden door een touwennet met twee drijvers aan de buitenkant, vertelt Schoolmeesters, die op het schip ook meewerkte aan de ruwe dataverwerking.
Werkend op de grote wereldzeeën kreeg Schoolmeesters de indruk dat er meer te halen was uit de moeizaam binnengesleepte data. Bovendien verveelde hij zich regelmatig in de vijf weken die hij steeds van boord was nadat hij vijf weken, zeven dagen per week, twaalf uur per dag op het schip in touw was geweest. ,,Het eerste jaar gebruikte ik die weken om een beetje te reizen, in de kroeg te zitten en van mijn vrijheid te genieten. Na een tijdje krijg je daar genoeg van en ga je een serieuzer tijdbesteding zoeken.”
Daarom dook Schoolmeesters in zijn vrije tijd voor zijn bedrijf in de golftheorie en daarop gebaseerde algoritmes. Het uiteindelijke doel: een computerprogramma dat meer informatie uit de meetresultaten op zee haalt door direct driedimensionale plaatjes te berekenen in plaats van tweedimensionale aan elkaar te plakken.
Luchtkanonnen
Een meetschip van PGS is een enorm gevaarte. Met een schip van veertig meter breed worden acht kabels door het water getrokken die ieder zo’n honderd meter uit elkaar liggen en soms wel acht kilometer lang zijn. Vlak achter de boot bevinden zich luchtkanonnen die drukgolven naar de bodem van de zee sturen. De microfoontjes op de kabels registreren vervolgens hoe lang het duurt voor een drukgolf op de bodem en de aardlagen eronder gereflecteerd is.
Met geluidsgolven kun je diep kijken, ze dringen kilometers door in de aarde. Op elke aardlaag reflecteert er een deel van de energie. Door die reflecties op verschillende punten in een bepaald gebiedte meten, kun je een driedimensionale afbeelding van de ondergrond maken waarin de verschillende aardlagen zijn aangegeven. Probeert een laag in de buurt van ondoordringbare lagen omhoog te wrikken, dan is er een kans dat daar olie of gas te vinden is.
De interessantste olie- en gasgebieden op zee zijn inmiddels grotendeels in kaart gebracht. ,,Maar in veel van die gebieden doen wij nu nieuwe, betere metingen, zodat oliemaatschappijen nauwkeuriger kunnen zien waar de olie of het gas precies zit. Daarnaast proberen we nieuwe velden te vinden.”
Spiegelbeeld
Bij de dataverwerking worden nu alle acht de kabels die achter het schip hangen apart bekeken. Schoolmeesters meende echter dat uit dezelfde gegevens meer informatie te halen is wanneer je ook rekent met de informatie van alle parallelle sensoren die zich op dezelfde afstand van het schip bevinden. Zo zou je direct driedimensionale plaatjes moeten kunnen maken.
De verwerking van seismische gegevens op zee is overigens lastig omdat ook geluidsgolven op het wateroppervlak reflecteren. Daardoor gaan er bijvoorbeeld twee golven de ondergrond in: één rechtstreeks en zijn spiegelbeeld, dezelfde golf, maar gereflecteerd op het wateroppervlak. Dat geeft een verstoring van het signaal dat met wiskundige bewerkingen is te corrigeren.
De wiskundige algoritmes van de golftheorie toepassen voor het direct maken van 3-D-plaatjes bleek lastiger dan gedacht. ,,Die formules veronderstellen een minimum aantal bemonsteringspunten. Heb je die niet, dan introduceer je juist fouten door deze formules te gebruiken. Dan moet je te veel aannames maken en correcties toepassen.”
Schoolmeesters toonde na drie jaar onderzoek aan dat acht kabels te weinig was voor een succesvolle toepassing van zijn theorie. ,,Dat betekende dat mijn bedrijf na een aantal tussentijdse rapportages geen hooggespannen verwachtingen meer had van mijn onderzoek.” Vlak voordat Schoolmeesters zijn onderzoek afrondde was het echter andere mensen van het bedrijf gelukt betere opnametechnieken te maken waarmee zestien in plaats van acht meetkabels netjes achter de boot te houden zijn. ,,Dan werken mijn algoritmes veel beter.” Naast zijn nieuwe functie binnen het bedrijf, het ontwerpen van de opzet voor metingen in verschillende gebieden, hoopt Schoolmeesters dan ook wat tijd te krijgen om zijn theorie uit te proberen op echte gegevens die door een schip met zestien kabels verzameld zijn.
Koffietafel
Hij was na zijn studie op de TU ‘absoluut niet van plan te gaan promoveren’. Toch stond Schoolmeesters afgelopen donderdag in de aula een proefschrift te verdedigen.
Het idee voor dit promotieonderzoek ontstond aan de koffietafel bij technische aardwetenschappen, waar Schoolmeesters nog wel eens ging buurten in zijn vrije weken. Wat begon als een hobby, werd serieus toen het bedrijf na twee jaar besloot Schoolmeesters twee jaar volledig vrij te stellen om zijn onderzoek op de TU af te ronden.In ruil daarvoor moest hij beloven na zijn promotie nog twee jaar bij PGS te blijven werken.
,,Hoe dieper ik in de wiskunde achter de golftheorie terechtkwam, hoe moeilijker het werd om na vijf weken de draad weer op te pakken. Na twee jaar lukte dat in vijf weken nauwelijks meer en zou ik alleen nog opschieten met mijn onderzoek als ik er fulltime mee verder kon.”
In ruil voor de begeleiding van Schoolmeesters kreeg de TU een aantal computers van PGS en begeleidde Schoolmeesters zelf twee afstudeerders. ,,Ik was erg blij met hem”, vertelt zijn promotor, prof.dr.ir. Jacob Fokkema.. ,,Bij zo’n constructie snijdt het mes aan twee kanten Op een technische universiteit wil ik mijn studenten laten zien dat de industrie de resultaten van mijn onderzoek toepast. Daarom werken we graag samen met het modernste bedrijf ter wereld op dit onderzoeksterrein.”
Schoolmeesters: ,,Ik bracht een hoop praktische kennis in. Op een universiteit kunnen ze bijvoorbeeld wel bedenken dat je met 64 kabels goed data kunt verwerken, maar ik weet dat het dan spaghetti wordt. Ervaringen uit de praktijk geven randvoorwaarden voor hun vervolgonderzoek.”
,,Je moet wel oog hebben voor elkaars belangen”, stelt Fokkema, die al negentien jaar bevriend is met Schoolmeesters’ baas bij PGS. Van tevoren zijn er duidelijke afspraken gemaakt over welke gegevens gebruikt mochten worden voor het proefschrift.
Een openbaar proefschrift zorgt er volgens Schoolmeesters’ baas Svein Vaage niet voor dat andere bedrijven met de kennis aan de haal gaan. ,,In het boekje wordt aangetoond dat het principe werkt, maar een werkend computerprogramma om data mee te verwerken is er niet makkelijk uit te destilleren. Een aantal getallen die daar essentieel voor zijn staan er niet in.”
Vaage, zelf ooit deeltijdhoogleraar, heeft het onderzoek nooit sterk gestuurd. ,,Ik vind het belangrijk dat universiteiten hun vrijheid behouden. Dat is hun kracht. We willen niet met een zak geld aankomen en dicteren wat er gebeurt.”
Erkenning
Wetenschappelijke publicaties heeft Schoolmeesters nog niet op zijn naam staan, maar daar komt binnenkort verandering in. ,,Door de tijdsdruk heb ik me niet zo gericht op publicaties. Het mocht wel van het bedrijf, maar ik had zelf niet zoveel interesse om daar veel tijd in te stoppen. Nu voel ik me wel verplicht om nog een publicatie te schrijven, want ik begrijp dat publiceren in wetenschappelijke tijdschriften bij een universiteit hoort.”
Zelf wil Schoolmeesters niet verder in de wetenschap. ,,Onderzoek doen vind ik toch wat te individualistisch.” De belevenissen op het meetschip van PGS had hij niet willen missen. ,,Op de Timorzee moesten we regelmatig met een speedboot uitrukken. Dan voeren we voor ons meetschip uit en probeerden we vissers met handen en voeten duidelijk maken dat we graag wilden dat ze wat opzij gingen omdat onze meetboot eraan kwam en metingen wilde doen op plaatsen waar hun visnetten hingen. Hoe dichter onze meetboot naderde, hoe meer sloffen sigaretten we er voor over hadden om de Indonesische vissers te overtuigen.”
In het verre oosten met een schip naar olie zoeken én in Delft achter de computer aan een betere dataverwerking voor het meetschip werken. Dr.ir. Jan Willem Schoolmeesters combineerde een avontuurlijke baan met een promotieonderzoek.
,,Soms was ik op ons meetschip drie dagen met kabels met microfoontjes aan het klooien. Als je zoveel moeite doet om ervoor te zorgen dat de kabels met meetapparatuur niet als een soort bord spaghetti in de knoop komen, wil je dat er bij de verwerking van de meetgegevens optimaal gebruik gemaakt wordt van het aantal kabels dat we uitgooien.” Jan Willem Schoolmeesters werkt sinds 1995 bij het bedrijf Petroleum Geo-Services (PGS). Met de meetgegevens reconstrueert PGS voor oliemaatschappijen driedimensionale plaatjes van de zeebodem en de aardlagen daaronder.
De meetschepen van PGS trekken meestal acht tot twaalf meetkabels door het water. Als alles goed gaat worden die op de juiste afstand van elkaar gehouden door een touwennet met twee drijvers aan de buitenkant, vertelt Schoolmeesters, die op het schip ook meewerkte aan de ruwe dataverwerking.
Werkend op de grote wereldzeeën kreeg Schoolmeesters de indruk dat er meer te halen was uit de moeizaam binnengesleepte data. Bovendien verveelde hij zich regelmatig in de vijf weken die hij steeds van boord was nadat hij vijf weken, zeven dagen per week, twaalf uur per dag op het schip in touw was geweest. ,,Het eerste jaar gebruikte ik die weken om een beetje te reizen, in de kroeg te zitten en van mijn vrijheid te genieten. Na een tijdje krijg je daar genoeg van en ga je een serieuzer tijdbesteding zoeken.”
Daarom dook Schoolmeesters in zijn vrije tijd voor zijn bedrijf in de golftheorie en daarop gebaseerde algoritmes. Het uiteindelijke doel: een computerprogramma dat meer informatie uit de meetresultaten op zee haalt door direct driedimensionale plaatjes te berekenen in plaats van tweedimensionale aan elkaar te plakken.
Luchtkanonnen
Een meetschip van PGS is een enorm gevaarte. Met een schip van veertig meter breed worden acht kabels door het water getrokken die ieder zo’n honderd meter uit elkaar liggen en soms wel acht kilometer lang zijn. Vlak achter de boot bevinden zich luchtkanonnen die drukgolven naar de bodem van de zee sturen. De microfoontjes op de kabels registreren vervolgens hoe lang het duurt voor een drukgolf op de bodem en de aardlagen eronder gereflecteerd is.
Met geluidsgolven kun je diep kijken, ze dringen kilometers door in de aarde. Op elke aardlaag reflecteert er een deel van de energie. Door die reflecties op verschillende punten in een bepaald gebiedte meten, kun je een driedimensionale afbeelding van de ondergrond maken waarin de verschillende aardlagen zijn aangegeven. Probeert een laag in de buurt van ondoordringbare lagen omhoog te wrikken, dan is er een kans dat daar olie of gas te vinden is.
De interessantste olie- en gasgebieden op zee zijn inmiddels grotendeels in kaart gebracht. ,,Maar in veel van die gebieden doen wij nu nieuwe, betere metingen, zodat oliemaatschappijen nauwkeuriger kunnen zien waar de olie of het gas precies zit. Daarnaast proberen we nieuwe velden te vinden.”
Spiegelbeeld
Bij de dataverwerking worden nu alle acht de kabels die achter het schip hangen apart bekeken. Schoolmeesters meende echter dat uit dezelfde gegevens meer informatie te halen is wanneer je ook rekent met de informatie van alle parallelle sensoren die zich op dezelfde afstand van het schip bevinden. Zo zou je direct driedimensionale plaatjes moeten kunnen maken.
De verwerking van seismische gegevens op zee is overigens lastig omdat ook geluidsgolven op het wateroppervlak reflecteren. Daardoor gaan er bijvoorbeeld twee golven de ondergrond in: één rechtstreeks en zijn spiegelbeeld, dezelfde golf, maar gereflecteerd op het wateroppervlak. Dat geeft een verstoring van het signaal dat met wiskundige bewerkingen is te corrigeren.
De wiskundige algoritmes van de golftheorie toepassen voor het direct maken van 3-D-plaatjes bleek lastiger dan gedacht. ,,Die formules veronderstellen een minimum aantal bemonsteringspunten. Heb je die niet, dan introduceer je juist fouten door deze formules te gebruiken. Dan moet je te veel aannames maken en correcties toepassen.”
Schoolmeesters toonde na drie jaar onderzoek aan dat acht kabels te weinig was voor een succesvolle toepassing van zijn theorie. ,,Dat betekende dat mijn bedrijf na een aantal tussentijdse rapportages geen hooggespannen verwachtingen meer had van mijn onderzoek.” Vlak voordat Schoolmeesters zijn onderzoek afrondde was het echter andere mensen van het bedrijf gelukt betere opnametechnieken te maken waarmee zestien in plaats van acht meetkabels netjes achter de boot te houden zijn. ,,Dan werken mijn algoritmes veel beter.” Naast zijn nieuwe functie binnen het bedrijf, het ontwerpen van de opzet voor metingen in verschillende gebieden, hoopt Schoolmeesters dan ook wat tijd te krijgen om zijn theorie uit te proberen op echte gegevens die door een schip met zestien kabels verzameld zijn.
Koffietafel
Hij was na zijn studie op de TU ‘absoluut niet van plan te gaan promoveren’. Toch stond Schoolmeesters afgelopen donderdag in de aula een proefschrift te verdedigen.
Het idee voor dit promotieonderzoek ontstond aan de koffietafel bij technische aardwetenschappen, waar Schoolmeesters nog wel eens ging buurten in zijn vrije weken. Wat begon als een hobby, werd serieus toen het bedrijf na twee jaar besloot Schoolmeesters twee jaar volledig vrij te stellen om zijn onderzoek op de TU af te ronden.In ruil daarvoor moest hij beloven na zijn promotie nog twee jaar bij PGS te blijven werken.
,,Hoe dieper ik in de wiskunde achter de golftheorie terechtkwam, hoe moeilijker het werd om na vijf weken de draad weer op te pakken. Na twee jaar lukte dat in vijf weken nauwelijks meer en zou ik alleen nog opschieten met mijn onderzoek als ik er fulltime mee verder kon.”
In ruil voor de begeleiding van Schoolmeesters kreeg de TU een aantal computers van PGS en begeleidde Schoolmeesters zelf twee afstudeerders. ,,Ik was erg blij met hem”, vertelt zijn promotor, prof.dr.ir. Jacob Fokkema.. ,,Bij zo’n constructie snijdt het mes aan twee kanten Op een technische universiteit wil ik mijn studenten laten zien dat de industrie de resultaten van mijn onderzoek toepast. Daarom werken we graag samen met het modernste bedrijf ter wereld op dit onderzoeksterrein.”
Schoolmeesters: ,,Ik bracht een hoop praktische kennis in. Op een universiteit kunnen ze bijvoorbeeld wel bedenken dat je met 64 kabels goed data kunt verwerken, maar ik weet dat het dan spaghetti wordt. Ervaringen uit de praktijk geven randvoorwaarden voor hun vervolgonderzoek.”
,,Je moet wel oog hebben voor elkaars belangen”, stelt Fokkema, die al negentien jaar bevriend is met Schoolmeesters’ baas bij PGS. Van tevoren zijn er duidelijke afspraken gemaakt over welke gegevens gebruikt mochten worden voor het proefschrift.
Een openbaar proefschrift zorgt er volgens Schoolmeesters’ baas Svein Vaage niet voor dat andere bedrijven met de kennis aan de haal gaan. ,,In het boekje wordt aangetoond dat het principe werkt, maar een werkend computerprogramma om data mee te verwerken is er niet makkelijk uit te destilleren. Een aantal getallen die daar essentieel voor zijn staan er niet in.”
Vaage, zelf ooit deeltijdhoogleraar, heeft het onderzoek nooit sterk gestuurd. ,,Ik vind het belangrijk dat universiteiten hun vrijheid behouden. Dat is hun kracht. We willen niet met een zak geld aankomen en dicteren wat er gebeurt.”
Erkenning
Wetenschappelijke publicaties heeft Schoolmeesters nog niet op zijn naam staan, maar daar komt binnenkort verandering in. ,,Door de tijdsdruk heb ik me niet zo gericht op publicaties. Het mocht wel van het bedrijf, maar ik had zelf niet zoveel interesse om daar veel tijd in te stoppen. Nu voel ik me wel verplicht om nog een publicatie te schrijven, want ik begrijp dat publiceren in wetenschappelijke tijdschriften bij een universiteit hoort.”
Zelf wil Schoolmeesters niet verder in de wetenschap. ,,Onderzoek doen vind ik toch wat te individualistisch.” De belevenissen op het meetschip van PGS had hij niet willen missen. ,,Op de Timorzee moesten we regelmatig met een speedboot uitrukken. Dan voeren we voor ons meetschip uit en probeerden we vissers met handen en voeten duidelijk maken dat we graag wilden dat ze wat opzij gingen omdat onze meetboot eraan kwam en metingen wilde doen op plaatsen waar hun visnetten hingen. Hoe dichter onze meetboot naderde, hoe meer sloffen sigaretten we er voor over hadden om de Indonesische vissers te overtuigen.”
Comments are closed.