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Methodenartikel

Datenverarbeitung für seismische 3D-Bildgebung der unterirdischen Vulkane: Anwendungen der Tarim Flut Basalt

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DOI:

10.3791/55930

⸱

7. August 2017

 ,  , 
1College of Engineering, Peking University, 2School of Earth and Space Sciences, Peking University

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Dreidimensionale (3D) Reflexion Seismologie ist eine leistungsfähige Methode für imaging unterirdischen Vulkane. Mithilfe von industriellen 3D seismologischen Daten aus der Tarim-Becken, veranschaulichen wir die Fensterbänke und die Leitungen der unterirdischen Vulkane aus seismischen Datenwürfel zu extrahieren.

Zusammenfassung

Die Morphologie und Struktur von Sanitärsystemen bieten wichtigen Informationen über den Ausbruch-Rate und Stil der Basalt-Lava-Felder. Die leistungsfähigste Weise, Untergrundes Geo-Einrichtungen zu studieren ist, industrielle 3D Reflexion seismologischen Bildgebung zu verwenden. Strategien zur Bild-Untergrund-Vulkane sind jedoch sehr verschieden von dem von Öl und Gas-Reservoirs. In dieser Studie verarbeiten wir seismische Datenwürfel aus dem nördlichen Tarim-Becken, China, wie Schweller durch Deckkraft-Rendering-Techniken zu visualisieren und die Leitungen von Time-slicing Bild veranschaulichen. Im ersten Fall isoliert wir Sonden durch die seismischen Horizonte markieren die Kontakte zwischen Schweller und umschließt Schichten, Deckkraft Rendering Techniken um Fensterbänke aus dem seismischen Cube zu extrahieren. Die daraus resultierende detaillierte Schweller Morphologie zeigt, dass die Fließrichtung von der Mitte der Kuppel bis zum Rand. Im zweiten seismische Cube verwenden wir Zeitscheiben um die Conduits Bild markierten Diskontinuitäten in den Maschinenkapselung Felsen entspricht. Eine Reihe von Zeitscheiben erhalten in verschiedenen Tiefen zeigen, dass die Tarim Flutbasalte aus zentralen Vulkane, separates Rohr-ähnliche Leitungen gespeist ausgebrochen.

Einleitung

Der Großteil der seismischen bildgebenden Industrieprojekte in Sedimentbecken soll für Kohlenwasserstoff-Lagerstätten zu erkunden. In den letzten Jahren expandierte Kohlenwasserstoffexploration, Becken, große Mengen von magmatischen Gesteinen enthalten, weil viele der volcanogenic Becken beträchtliche Öl- und Gaslagerstätten. Jedoch wegen der Schnittstelle von magmatischen Gesteinen in den volcanogenic Becken präsentiert seismische Datenverarbeitung eine Reihe von Herausforderungen, die durch verschiedene Eingriffe, wie reduzierte Energieübertragung, innere Dämpfung, Interferenzeffekte, Brechung und Streuung1induziert. Daher fokussieren Ölfeld Unternehmen ihre Anstrengungen auf die Verringerung einer "negativen Auswirkungen" auf seismische bildgebenden2,3,4.

Magmatische Gremien Sedimentbecken sind leicht erkennbar durch zwei dimensionale oder 3D reflexionsseismischen Bildgebung durch den großen akustische Impedanz Kontrast mit dem Maschinenkapselung Felsen1,5,6. Diese Methode bieten spektakuläre Bilder sowohl horizontale als auch vertikale Strukturen der vulkanischen Sanitär Systeme7,8,9,10,11,12,13. Allerdings unterscheiden sich die Strategien von imaging-Untergrund Vulkane sehr von der Öl- und Gasindustrie Erkundungen8,14,15. Dies hat die Verwendung von industriellen seismischen Daten in Studien der unterirdischen Vulkane, abgesehen von wenigen erfolgreichen Fällen10,15,16beschränkt. In diesem Beitrag berichten wir über Modalitäten der seismischen Datenverarbeitung, die für die Interpretation der unterirdischen Vulkane angepasst sind. Wir verarbeiten zwei seismische Würfel, TZ47 und YM2 (Abbildung 1), zeigen, wie man die vergrabenen magmatischen Körper im Tarim Flut Basalt17zu visualisieren.

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Protokoll

HINWEIS: Die Datenverarbeitungsverfahren umfassen: die Berechnung synthetischer Seismogramme, die Korrelation synthetischer mit realen seismischen Spuren sowie die Extraktion von Geo-Körpern. Nachfolgend sind die einzelnen Schritte jedes Verfahrens detailliert beschrieben.

1. Berechnung eines synthetischen Seismogramms

  1. Berechnen Sie die akustische Impedanz für jedes Intervall der Bohrlochmesskurve.
    ANMERKUNG: Die akustische Impedanz ist das Produkt aus „Seismikwellengeschwindigkeiten“ und „Dichte“ (ρ*ν). Die Daten werden oft über Abtastintervalle größer als 1 ft gemittelt, um die Rechenzeit und Aliasing-Effekte zu reduzieren.
  2. Berechnen Sie die Reflexionskoeffizienten (R0) an jeder Grenzfläche mithilfe der Berechnung der akustischen Impedanz:
    Formel für den Reflexionskoeffizienten, R₀=(ρ₂v₂-ρ₁v₁)/(ρ₂v₂+ρ₁v₁), mathematische Gleichung.
    wobei ν1 und ν2 die gemittelten Geschwindigkeiten der Schichten unterhalb bzw. oberhalb der Grenzfläche sind; ρ1 und ρ2 sind die entsprechenden gemittelten Dichten.
    1. Falls das Bohrloch die magmatischen Körper nicht durchschneidet, verwenden Sie benachbarte Bohrlöcher, die die Zielgesteine durchschneiden, um die Parameter (Geschwindigkeit, Dichte, etc.) zu erhalten.
  3. Wählen Sie ein Wellenpaket (Wavelet), dessen Amplituden- und Phasenspektrum dem der benachbarten seismischen Daten ähnelt.
  4. Falten Sie das synthetische Wellenpaket mit der Reflexionsreihe für die gesamte Bohrlochmessung und erzeugen Sie eine synthetische seismische Spur. Die endgültige simulierte seismische Spur T(t) kann durch das Faltungsmodell wie folgt beschrieben werden:
    Zeitbereichsgleichung T(t)=R₀(t)×w(t)+n(t), Formel für die Signalanalysestudie.
    wobei R0(t) der Reflexionskoeffizient, w(t) das Wellenpaket und n(t) das Rauschen ist.
  5. Falls die Frequenz der seismischen Daten im gesamten Bohrloch starke Schwankungen aufweist, berechnen Sie die synthetische seismische Spur erneut unter Verwendung eines Wellenpakets mit unterschiedlicher Phase und dominanter Frequenz in verschiedenen Tiefenintervallen.
    1. Wiederholen Sie den Vorgang, falls die Übereinstimmung zwischen der synthetischen Spur und den seismischen Daten nicht zufriedenstellend ist.
  6. Führen Sie die Berechnung mit der bereitgestellten Software durch (z. B. Petrel E&P Software Platform).
    1. Starten Sie die Software. Wählen Sie Datei | Projekt öffnen | und anschließend das Demo-Forschungsprojekt tlm (Benutzer können ihr gewünschtes Projekt auswählen). Das Projekt sollte Bohrlochdaten, verdrahtete Logdaten, Bohrkopfmarkierungen, einen seismischen Würfel und eine Interpretationsfläche im Untersuchungsgebiet enthalten.
    2. Klicken Sie auf Start | Fenster | 2D-Fenster | 3D-Fenster, um zwei Anzeigefenster zu öffnen, um die Datensätze gemäß den Benutzereinstellungen anzuzeigen.
    3. Im „Bohrlochbaum des Eingabefensters“ mit der rechten Maustaste auf das gewünschte Bohrloch klicken. Öffnen Sie das Einstellungsfenster des Bohrlochs und wählen Sie die Registerkarte Zeit, um ein neues Zeit-Log zu erstellen. Wählen Sie Geschwindigkeitsfunktion und anschließend DT-Daten im neuen Zeit-Log. Klicken Sie auf OK, um das Einstellungsfenster zu schließen. Ein neues Einweg-Zeit-Log wird automatisch erstellt und im „Bohrlochbaum des Eingabefensters“ angezeigt.
      ANMERKUNG: Ein Einweg-Zeit-Log stellt die Zeit-Tiefe-Beziehung dieses Bohrlochs dar. Verdrahtete Log-Domänen können in Zeitdomänen transformiert und im Zeitdomänenfenster angezeigt werden.
    4. Aktivieren Sie ein vorhandenes 3D-Fenster, indem Sie auf das angezeigte Fenster klicken. Falls kein 3D-Fenster angezeigt wird, erstellen Sie ein neues 3D-Fenster, indem Sie auf Start | Fenster | 3D-Fenster klicken. Wählen Sie TWT in der Symbolleiste des 3D-Fensters, um das 3D-Fenster im Zeitbereich anzuzeigen.
    5. Wählen Sie repräsentative verdrahtete Logs (wie „GR“, „DT“ oder „RT“) im Bohrlochbaum aus, um sie im 3D-Fenster anzuzeigen; gleichzeitig wählen Sie das seismische Profil im „seismischen“ Baum des „Eingabefensters“ aus, um es im selben 3D-Fenster anzuzeigen.
    6. Verwenden Sie das Werkzeug Ebene bearbeiten in der Symbolleiste des 3D-Fensters, um die Position des Profils so anzupassen, dass es das Bohrloch schneidet; der Benutzer sieht, dass das verdrahtete Log in den Zeitbereich transformiert und gemeinsam mit dem seismischen Profil im selben 3D-Fenster angezeigt wird.
    7. Klicken Sie auf Seismische Interpretation | Seismische Bohrlochankopplung | Prozess zur seismischen Bohrlochankopplung. Wählen Sie Integrierte seismische Bohrlochankopplung in der Zeile „Typ der Studie“ und fügen Sie das gewünschte Bohrloch in der Zeile „Bohrloch“ hinzu. Wählen Sie das kalibrierte Einweg-Zeit-Log als Zeit-Tiefe-Beziehung in der Zeile „TDR“ des Eingabereiters und den seismischen Würfel in der Zeile „seismisch“. Wählen Sie ein beliebiges Log in der Methode zur Berechnung der Reflexionskoeffizienten.
    8. Klicken Sie auf Wavelet-Toolbox starten, um ein Ricker-Wellenpaket für diesen Prozess zu erstellen. Klicken Sie auf OK, und ein neues Bohrlochabschnittsfenster sowie eine Anzeige des synthetischen Seismogramms werden erstellt.

2. Korrelieren Sie die synthetischen Spuren mit den realen seismischen Reflektoren

  1. Verwenden Sie eine automatisierte Korrelationsanwendung, wie beispielsweise Seismic Well Tie in der Plattform, um die resultierende synthetische Spur an die vertikale Skala des seismischen Profils anzupassen.
  2. Passen Sie das synthetische Seismogramm an, um die Überlappung der Reflektoren mit hoher Amplitude zwischen der synthetischen und der realen Spur zu erhöhen.
  3. Passt man das synthetische Seismogramm und die reale Spur wiederholt an. Wenn die Überlappung der Spuren ihr Maximum erreicht, hat der Interpreteur die „bestmögliche Übereinstimmung“ zwischen dem erhaltenen synthetischen Seismogramm und den realen Spuren erreicht.
    1. Wiederholen Sie den Vorgang, bis die Korrelationen das gewünschte Niveau erreichen.
  4. Führen Sie die Korrelation mit der bereitgestellten Software durch.
    1. Aktivieren Sie das Fenster, das im Schritt 1.6.3 erstellt wurde und das aus dem akustischen Log automatisch generierte Einweg-Zeit-Log enthält.
      HINWEIS: Dieses automatisch erstellte „Einweg-Zeit-Log“ ist nicht vollständig mit den tatsächlichen seismischen Reflektoren korreliert. Die Anwender sollten die Korrelation zwischen dem Einweg-Zeit-Log und den tatsächlichen seismischen Reflektoren kalibrieren.
    2. Zur Kalibrierung der Korrelation wählen Sie einen kontinuierlichen und repräsentativen Reflektor, der von dem Bohrloch geschnitten wird. Passen Sie dann manuell die Tiefe des Bohrloch-Logs an. Zum Beispiel: Um die Tiefe des DT-Logs anzupassen, klicken Sie mit der rechten Maustaste auf das Einweg-Zeit-Log im Bohrlochbaum | wählen Sie das Rechner-Werkzeug | und geben Sie eine kleine Zeitverzögerung ein (z. B. 10 ms), indem Sie im Eingabedialog des Rechner-Werkzeugs 'DT=DT+10' eingeben.
    3. Falls die Erhöhung um „10 ms“ zu groß oder zu klein ist, ändern Sie die Erhöhung auf einen anderen Zeitwert (kann auch negativ sein) im „Rechner“-Werkzeug. Überprüfen Sie wiederholt die Korrelation zwischen dem Bohrloch-Log und dem ausgewählten seismischen Horizont und passen Sie die Zeitverzögerung erneut an, bis die Korrelation vollständig kalibriert ist.

3. Extraktion von basaltischen Sills

  1. Wählen Sie zwei Reflektoren mit hoher Amplitude aus, die die Ziel-Sills einschließen.
    ANMERKUNG: Die meisten Intrusionen zeigen sich in seismischen Daten als abgestimmte Reflexionspakete, bei denen die Reflexionen von oberer und unterer Intrusionskontaktfläche nicht unterscheidbar sind. Abstimmung tritt auf, wenn die vertikale Intrusionsdicke zwischen λ/4 und λ/8 liegt (λ ist die seismische Wellenlänge)19. Daher erscheinen Sills in den seismischen Profilen als eine Serie starker Reflexionen, und ihre scheinbare Dicke ist irreführend.
  2. Extrahieren Sie Proben zwischen den Horizonten, die den beiden Reflektoren mit hoher Amplitude entsprechen.
    ANMERKUNG: Es gibt verschiedene Werkzeuge, die je nach Darstellungstechnik den Interpreten helfen können, die Ziele besser zu visualisieren, wie beispielsweise „Box-Proben“, „Oberflächen-Proben“ und „Bohrloch-Proben“. Für die Identifizierung der Kontakte zwischen den Sills und den umgebenden Schichten eignet sich jedoch am besten die „Oberflächen-Probe“. („Oberflächen-Probe“, etc. sind Begriffe in der Software „Petrel“. Die Softwarenutzer sollten mit diesen Begriffen vertraut sein.)
  3. Entfernen Sie die Bereiche um die geologischen Objekte von Interesse, indem Sie den Opazitätsschwellenwert für die Voxel-Konnektivität anpassen. Legen Sie den Standard-Schwellenwert auf 20 % fest. Die Visualisierungsmethode „Opazitätsdarstellung“ wird hier verwendet, um das Ergebnis der Extraktion basaltischer Sills darzustellen ( Abbildung 2C).
    ANMERKUNG: Entlang der Grenzfläche zwischen magmatischem Gestein und sedimentärem Gestein treten starke Reflexionen aufgrund ihres erheblichen Unterschieds in der akustischen Impedanz auf. Machen Sie die Teile mit geringer Amplitude transparent, um die Form der magmatischen Körper hervorzuheben.
  4. Da der Schwellenwert für die Isolierung höher als 20–30 % sein kann, ändern Sie den Wert schrittweise, um sicherzustellen, dass keine wichtigen magmatischen Körper verloren gehen; je höher der Wert, desto größer ist die Gefahr, Volumen der tatsächlichen magmatischen Körper zu verlieren.
  5. Führen Sie den Vorgang mit der bereitgestellten Software durch.
    1. Klicken Sie auf den Bereich Seismische Interpretation, dann auf Horizontprobe einfügen. Eine Probe wird im Baum der Geokörper-Interpretationsproben im Eingabefenster hinzugefügt. Doppelklicken Sie auf die hinzugefügte Horizontprobe, und ein Popup-Fenster erscheint.
    2. Klicken Sie im Popup-Fenster auf den Reiter Horizonte und wählen Sie zwei seismische Flächen aus, die die Zone der Sills begrenzen. Klicken Sie auf OK, um die Aktion zu bestätigen.
    3. Überprüfen Sie die neu hinzugefügte Probe im Baum der Geokörper-Interpretationsproben im Eingabefenster. Ein seismischer Würfel erscheint daraufhin im 3D-Fenster.
    4. Doppelklicken Sie auf die Probe und wählen Sie den Reiter Opazität. Ein Histogramm der seismischen Amplitude wird in diesem Reiter angezeigt. Verwenden Sie die linke Maustaste, um eine Linie im Histogramm zu ziehen, um die Opazität des seismischen Würfels zu steuern. Die Teile mit geringer Amplitude des Würfels sollten unsichtbar werden, während die Teile mit hoher Amplitude erhalten bleiben.
    5. Passen Sie das Histogramm wiederholt an, bis die gewünschte Form des interessierenden Geokörpers erreicht ist.

4. Extraktion der Futterleitungen

  1. Wählen Sie kontinuierliche und energiereiche Reflexionshorizonte in unterschiedlichen Tiefen unterhalb der Oberflächenlavaströme aus.
  2. Führen Sie eine Zeitsegmentierung entlang der ausgewählten Horizonte durch, um Unstetigkeiten zu identifizieren, die den vertikalen Leitern entsprechen.
  3. Stellen Sie die Zweiwegezeit (TWT) wiederholt ein, um die beste Abbildung der Diskontinuitäten der Leiterbahnen zu erzielen.
    HINWEIS: Seismische Daten können vertikale Strukturen nur ungenügend abbilden, daher werden bessere Darstellungen aus Amplituden-Volumen- und Varianz-Volumen-Daten durch Vergleich der Klarheit bei unterschiedlichen Laufzeiten ausgewählt.
  4. Probieren Sie verschiedene Schneidetechniken aus und wählen Sie anschließend diejenige aus, die die Diskontinuitäten besser abbildet.
    HINWEIS: Hier können verschiedene Werkzeuge verwendet werden, wie beispielsweise die Varianz-Körper-Slicierung. Ihre theoretische Grundlage liegt in der Ähnlichkeit zwischen jeder seismischen Aufnahme und den benachbarten seismischen Spuren in den seismischen Daten. Ein weiteres Werkzeug, der Varianz-Würfel, ist ein neuer Datenkörper, der aus den konventionellen seismischen Daten generiert wird und hilfreich für die Identifizierung von Veränderungen in der Struktur und Lithologie sowie für die laterale Zusammenschaltung von Störungen ist. usw.20
  5. Tragen Sie die Schnitte bei unterschiedlichen Laufzeiten oder Tiefen in einen 3D-Raum ein.
  6. Führen Sie die Operation mit der bereitgestellten Software durch.
    1. Doppelklick Volumenattribute im Geophysik-Baum des Prozesse-Bereichs. Überprüfen Sie Strukturelle Methoden in der Kategorie-Spalte und Varianz in der Attributspalte. Wählen Sie den seismischen Würfel für das Eingabefeld aus und passen Sie die weiteren Parameter im Parameter-Tab an. Aktivieren Sie zum besseren Leseverhalten das Kontrollkästchen in der Realize-Spalte. Ein Varianz-Würfel wird im seismischen Baum des Eingabefensters erstellt.
    2. Rechtsklicken Sie auf den Varianzwürfel und klicken Sie Zeitscheiben-Schnitt einfügen um mehr horizontale Schnittpunkte im 3D-Fenster anzuzeigen. Verwenden Sie die Ebene bearbeiten Werkzeug in der Symbolleiste des 3D-Fensters, um die Position der Schnitte anzupassen und die Darstellung der Leitungen zu optimieren.
    3. Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf den seismischen Amplitudenwürfel und klicken Sie Zeitschicht-Schnittstelle einfügen um mehr horizontale Schnitte im 3D-Fenster anzuzeigen. Führen Sie die gleiche Operation wie in Schritt 4.6.2 durch, um die Position der Schnitte anzupassen und die Darstellung der Kanäle zu optimieren.

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Ergebnisse

Wir zeigen die Nützlichkeit der Techniken, die oben beschrieben werden, indem sie auf 2 Arten von magmatischen Körper, horizontale Schweller und vertikale vulkanischen Leitungen. Extraktion der Schwellen erfolgt mithilfe der undurchsichtigen Rendering-Technik und Auslegung der vulkanischen Leitung erfolgt durch slicing-Technik.

Gewinnung von Schwellen

Industrielle bohrend...

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Diskussion

Hier zeigen wir 2 Methoden für die Darstellung der Morphologie und Struktur des Sanitärsystems begraben basaltischen Vulkane; Deckkraft rendern, das andere ist an der Zeit schneiden.

Die Deckkraft-Rendering-Methode eignet sich für Geo-Körpern, die kontinuierliche und in der Nähe von horizontalen Schnittstellen mit den Maschinenkapselung Schichten haben. Mit dieser Methode können die 3D Morphologie der Magma Lappen extrahiert werden. Normalerweise sollte die Fließrichtungen entlang der Längsach...

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Offenlegungen

Die Autoren haben nichts preisgeben.

Danksagungen

Die Autoren erkennen die finanzielle Unterstützung der NSFC, WT (Grant Nr. 41272368) und QKX (Grant Nr. 41630205).

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
Der Petrel E& P SoftwareplattformSchlumbergerSoftwareversion:2014

Referenzen

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