Синтетическая сейсмограмма - Synthetic seismogram

А синтетическая сейсмограмма является результатом прямого моделирования сейсмический отклик входной модели земли, которая определяется в виде одномерных, двухмерных или трехмерных вариаций физических свойств. В разведка углеводородов это используется для обеспечения «связи» между изменениями свойств породы в стволе скважины и данными сейсмических отражений в одном и том же месте. Его также можно использовать либо для тестирования возможных моделей интерпретации для 2D и 3D сейсмических данных, либо для моделирования отклика прогнозируемой геологии в качестве помощи при планировании сейсмической разведки. При обработке данных широкоугольного отражения и преломления (WARR) синтетические сейсмограммы используются для дальнейшего ограничения результатов сейсмическая томография.[1] В землетрясение сейсмология, синтетические сейсмограммы используются либо для сопоставления прогнозируемых эффектов конкретного землетрясения модель разлома источника с наблюдаемым сейсмометр записывает или помогает ограничить структуру скорости Земли.[2] Синтетические сейсмограммы создаются с использованием специализированных геофизическое программное обеспечение.

1D синтетика

Данные сейсмических отражений изначально доступны только во временной области. Для того чтобы геологическое строение скважины могло быть привязано к сейсмическим данным, создается одномерная синтетическая сейсмограмма. Это важно для определения происхождения сейсмических отражений, видимых на сейсмических данных. Данные плотности и скорости обычно измеряются в стволе скважины с использованием каротаж инструменты. Эти журналы предоставляют данные с интервалом выборки, намного меньшим, чем вертикальное разрешение сейсмических данных. Поэтому журналы часто усредняются по интервалам для получения так называемого «заблокированного журнала».[3] Эта информация затем используется для расчета вариации в акустический импеданс вниз по стволу скважины с помощью Уравнения Цепприца.[4] Этот журнал акустического импеданса комбинируется с данными скорости для создания коэффициент отражения серия во времени. Эта серия свернутый с помощью сейсмического импульса для создания синтетической сейсмограммы. Входная сейсмическая вейвлет выбирается так, чтобы максимально соответствовать результатам, полученным во время исходной сейсмической съемки, уделяя особое внимание фаза и частотное содержание.

1.5D сейсмическое моделирование

Сверточное одномерное моделирование дает сейсмограммы, содержащие только аппроксимации первичных отражений. Для более точного моделирования, включающего множественные отражения, встречные волны, направленные волны и поверхностные волны, а также эффекты передачи и геометрическое распространение, требуется моделирование полной формы волны. Для одномерных упругих моделей наиболее точный подход к моделированию полной формы волны известен как метод отражательной способности.[5] Этот метод основан на подходе интегрального преобразования, при котором волновое поле (цилиндрическая или сферическая волна) представляется суммой (интегралом) гармонических по времени плоских волн.[6] Коэффициенты отражения и передачи для отдельных плоских волн, распространяющихся в стопке слоев, могут быть вычислены аналитически с использованием различных методов, таких как матричный пропагатор,[7][8][9][10][11] глобальная матрица[12] или инвариантное вложение.[13] Эта группа методов называется 1.5D, потому что Земля представлена ​​одномерной моделью (плоские слои), а распространение волн рассматривается либо в 2D (цилиндрические волны), либо в 3D (сферические волны).

2D синтетическое сейсмическое моделирование

Аналогичный подход может быть использован для изучения сейсмического отклика двумерного геологического разреза. Это можно использовать, чтобы посмотреть на такие вещи, как разрешение тонких слоев или различные реакции различных жидкостей, например нефть, газ или рассол в песке потенциального пласта.[14] Его также можно использовать для тестирования структур различной геометрии, таких как соляные диапиры, чтобы увидеть, какая из них лучше всего соответствует исходным сейсмическим данным. Поперечное сечение строится с плотностью и сейсмическими скоростями, присвоенными каждому из отдельных слоев. Они могут быть постоянными в пределах слоя или систематически изменяться по модели как по горизонтали, так и по вертикали. Затем программа запускает синтетические данные по модели для создания набора «сейсмограмм», которые можно обрабатывать, как если бы они были реальными сейсмическими данными, для создания синтетического 2D сейсмического разреза. Синтетическая запись создается с использованием либо алгоритма трассировки лучей, либо некоторой формы моделирования полной формы волны, в зависимости от цели моделирования. Трассировка лучей выполняется быстро и достаточно для проверки освещенности конструкции,[15] но полное моделирование формы сигнала будет необходимо для точного моделирования амплитудной характеристики.[16]

3D синтетическое сейсмическое моделирование

Подход может быть дополнительно расширен для моделирования отклика трехмерной геологической модели. Это используется для уменьшения неопределенности при интерпретации путем моделирования реакции 3D-модели на синтетические сейсмические данные, которые максимально соответствуют тому, что фактически использовалось при сборе интерпретируемых данных.[17] Затем синтетические сейсмические данные обрабатываются с использованием той же последовательности, что и исходные данные. Этот метод может использоваться для моделирования как 2D, так и 3D сейсмических данных, которые были получены по области геологической модели. Во время планирования сейсморазведки можно использовать 3D-моделирование, чтобы проверить влияние изменения параметров сейсмической съемки, таких как направление съемки или максимальное смещение между источником и приемником, на изображение конкретной геологической структуры.[18][19]

Моделирование данных WARR

Первоначальная обработка моделей широкоапертурного отражения и преломления (WARR) обычно выполняется с использованием томографического подхода, при котором время наблюдаемых первых вступлений согласовывается путем изменения скоростной структуры геологической среды. Модель может быть дополнительно уточнена с использованием прямого моделирования для создания синтетических сейсмограмм для отдельных сейсмограмм.[1]

Моделирование землетрясений

Исходное моделирование

В областях, которые имеют хорошо изученную скоростную структуру, можно использовать синтетические сейсмограммы для проверки оцененных параметров источника землетрясения. Такие параметры, как плоскость разлома, вектор скольжения и скорость разрыва, можно изменять для получения синтетических сейсмических откликов на отдельных сейсмометрах для сравнения с наблюдаемыми сейсмограммами.[20]

Моделирование скорости

Для сейсмических событий известного типа и местоположения можно получить подробную информацию о структуре Земли в различных масштабах путем моделирования телесейсмической реакции на событие.[2]

использованная литература

  1. ^ а б Макрис Дж., Эглофф Ф. и Рим Р. 1999. WARRP (Профилирование отражения и преломления с широкой апертурой): принцип успешного сбора данных там, где традиционные сейсмические исследования терпят неудачу, SEG 1999 Expanded Abstracts
  2. ^ а б Хельмбергер, Д. 1974, Понимание сейсмограмм путем построения численных моделей, Техника и наука, 38, 26–29.
  3. ^ Голдберг, Д., Вилкенс, Р. Х. и Моос, Д. 1987. Сейсмическое моделирование диагенетических эффектов в кайнозойских морских отложениях на участках 612 и 613 Проекта глубоководного бурения, предварительный отчет DSDP по этапам 95, 23
  4. ^ OBartels, T., Krastel, S., и Spiess, V., 2007. Корреляция сейсмических данных высокого разрешения с скважинными измерениями ODP Leg 208. In Kroon, D., Zachos, J.C., and Richter, C. (Eds.), Proc. ODP, Sci. Результаты, 208: Колледж-Стейшн, Техас (Программа морского бурения), 1-27.
  5. ^ Fuchs, K., and G. Muller, 1971, Расчет синтетических сейсмограмм методом отражательной способности и сравнение с наблюдениями, Geophys. J. R. Astron. Соц, 23, 417.
  6. ^ Аки К., Ричардс Р. Г. Количественная сейсмология, теория и методы. Я, В. Х. Фриман, 1980.
  7. ^ Томсон В.Т., 1950, Передача упругих волн через слоистый твердый материал, Журнал прикладной физики, 21, 89–93.
  8. ^ Хаскелл, Н. А., Дисперсия поверхностных волн в многослойных средах, Бюллетень сейсмологического общества Америки, 43, 17–34, 1953.
  9. ^ Дункин И.В., 1965, Расчет модельных решений в слоистых упругих средах на высоких частотах, Бюллетень сейсмологического общества Америки, 55, 335–358.
  10. ^ Троуэр Э. Н. Расчет дисперсии упругих волн в слоистых средах // Журнал звука и вибрации. 2. С. 210–226.
  11. ^ Молотков Л.А., 1984, Матричный метод в теории распространения волн в слоистых упругих и жидких средах, Наука.
  12. ^ Шмидт, Х. и Танго., 1986, Эффективный глобальный матричный подход к вычислению синтетических сейсмограмм, Геофизический журнал Королевского астрономического общества, 84, стр. 331–359.
  13. ^ Кеннетт, Б. Л. Н., 1985, Распространение сейсмических волн в слоистых средах, Cambridge University Press.
  14. ^ Ходжетс Д. и Хауэлл Дж. 2000. Синтетическое сейсмическое моделирование крупномасштабного геологического разреза в Книжных скалах, Юта, США, Petroleum Geoscience, 6, 221–229.
  15. ^ Грэхем, С., Лоутон, Д. и Спратт, Д. 2005. Построение изображения: пример моделирования на нефтяном месторождении Кусиана, бассейн Льянос, Колумбия, Национальная конвенция CSEG, тезисы.
  16. ^ Ли, Ю., Даунтон, Дж. И Сюй, Ю. 2004. Моделирование AVO при обработке и интерпретации сейсмических данных II. Методики, CSEG Recorder, 38–44 января.
  17. ^ Гавит, Д. И Гаттеридж, П.А. 1996. Сейсмическое подтверждение моделирования коллектора с использованием общей модели земли, Petroleum Geoscience, 2, 97–103.
  18. ^ Gjøystdal, H., Iversen, E., Lecomte, I., Kaschwich, T., Drottning, Å. и Миспел, Дж. 2007. Улучшенная применимость трассировки лучей в сейсмических съемках, построении изображений и интерпретации, Геофизика, 72, 261–271.
  19. ^ Рэй А., Пфау Г. и Чен Р. 2004. Важность моделирования трассировки лучей при открытии Северного месторождения Громовой Лошади в Мексиканском заливе, The Leading Edge, 23, 68–70.
  20. ^ Коттон Ф. и Кампилло М. 1994. Применение синтеза сейсмограмм к изучению источника землетрясения по записям сильных движений, Annali di Geofisica, 37, 1539–1564.