Méthodes de traitement des données d’imagerie sismique 3D des volcans sous la surface : des Applications pour le basalte d’inondation de Tarim

Summary

Sismologie en trois dimensions (3D) réflexion est une méthode puissante pour l’imagerie des volcans sous la surface. En utilisant des données sismologiques 3D industrielles du bassin du Tarim, nous illustrons comment extraire les filons-couches et les conduits des volcans sous la surface de cubes de données sismiques.

Abstract

La morphologie et la structure des systèmes de plomberie peuvent fournir des renseignements essentiels sur le taux de l’éruption et le style des champs de lave de basalte. Le moyen le plus puissant pour l’étude géo-organes souterrains consiste à utiliser l’imagerie sismique réflexion 3D industrielle. Cependant, les stratégies aux volcans sous la surface d’image sont très différentes de celle des réservoirs de pétrole et de gaz. Dans cette étude, nous traitons des cubes de données sismiques depuis le bassin du Tarim, Chine du Nord, pour illustrer comment visualiser des appuis par le biais de techniques de rendu d’opacité et Imager les conduites par découpage des temps. Dans le premier cas, nous avons isolé sondes par les horizons sismiques marquant les contacts entre les filons-couches et moulant des strates, appliquant des techniques de rendu d’opacité pour extraire des filons-couches du cube sismique. La morphologie de filon-couche détaillée qui en résulte montre que le sens d’écoulement est du dôme centre jusqu’au bord. Dans le deuxième cube sismique, nous utilisons tranches de temps pour les conduites, l’image qui correspond à des discontinuités marquées dans les roches entourer. Un ensemble d’obtenus à différentes profondeurs de tranches de temps montrent que les basaltes de Tarim est entré en éruption des volcans centrales, alimentés par séparées conduites tube-like.

Introduction

Le but de la plupart des projets d’imagerie sismiques industriels dans les bassins sédimentaires est d’explorer pour réservoirs d’hydrocarbures. Ces dernières années, exploration des hydrocarbures a étendu aux bassins contenant de grandes quantités de roches ignées car beaucoup des bassins volcanogènes ont huile considérable et réservoirs de gaz. Toutefois, en raison de l’interface des roches ignées dans les bassins d’origine volcanique, traitement des données sismique présente une série de défis induits par des intrusions diverses, telles que la transmission d’énergie réduite, atténuation intrinsèque, effets d’interférence, réfraction et diffusion¹. Par conséquent, champ pétrolifère entreprises sont concentrent leurs efforts sur la réduction à un « impact négatif » sur sismique d’imagerie^2,3,4.

Corps ignés dans les bassins sédimentaires sont facilement identifiables par l’imagerie tridimensionnelle ou 3D sismique réflexion deux en raison du contraste d’impédance acoustique grand avec les capuchons des roches^1,5,6. Cette méthode peut fournir des images spectaculaires des structures verticales et horizontales de la plomberie volcanique systèmes^{7,8,9,10,11,12,13}. Cependant, les stratégies d’imagerie sous-sol volcans sont très différents de celui du pétrole et du gaz explorations^8,14,15. Ceci a limité l’utilisation des données sismiques industrielles dans les études des volcans sous la surface, en dehors de quelques cas de réussite,^10,15,16. Dans cet article, nous rapportons les modalités de traitement des données sismique, qui sont personnalisées pour l’interprétation des volcans sous la surface. Nous traitons les deux cubes sismiques, TZ47 et YM2 (Figure 1), pour montrer comment visualiser les corps ignés enterrés dans le Tarim inondation basalte¹⁷.

Protocol

REMARQUE : Les procédures de traitement des données comprennent : le calcul du sismogramme synthétique, la corrélation des traces sismiques synthétiques-réelles et l’extraction de géocorps. Vous trouverez ci-dessous les détails étape par étape de chaque procédure.

1. Calcul du sismogramme synthétique

1. Calculer l’impédance acoustique à chaque intervalle de la courbe de diagraphie en aval du puits.
   REMARQUE : L'impédance acoustique est le produit des « vitesses des ondes sismiques » et de la « densité » (ρ*ν)). La moyenne des données est souvent calculée à des intervalles d’échantillonnage supérieurs à 1 pi, afin de réduire le temps de calcul et le repliement.
2. Calculez les coefficients de réflexion (R₀) à chaque interface en utilisant le calcul d’impédance acoustique :
   
   où ν₁ et ν₂ sont les vitesses moyennes des couches situées au-dessous et au-dessus de l’interface, respectivement ; ρ₁ et ρ₂ sont les densités moyennes correspondantes.
   1. Si le puits n’intersecte pas les corps ignés, utilisez les puits à proximité qui ont recoupé les roches cibles pour obtenir les paramètres (vitesse, densité, etc.).
3. Choisissez une ondelette dont l’amplitude et le spectre de phase sont similaires à ceux des données sismiques à proximité.
4. Convolution de l’ondelette synthétique avec la série de réflexions pour l’ensemble du levé de puits et générer une trace sismique synthétique. La trace sismique simulée finale T(t) peut être décrite par le modèle convolutif comme suit :
   
   où R₀(t) est le coefficient de réflexion, w(t) est l’ondelette et n(t) est le bruit.
5. Si la fréquence des données sismiques présente de grandes variations dans l’ensemble du puits, recalculez la trace sismique synthétique à l’aide d’une ondelette avec une phase différente et une fréquence dominante à différents intervalles de profondeur.
   1. Répétez le processus si la correspondance entre la trace synthétique et les données sismiques n’est pas satisfaisante.
6. Effectuez le calcul à l’aide du logiciel fourni (par exemple, la plate-forme logicielle Petrel E&P).
   1. Démarrez le logiciel. Sélectionnez Fichier | Projet ouvert | Ensuite, sélectionnez le projet de recherche de démonstration TLM (les utilisateurs peuvent sélectionner les projets de leur choix). Le projet doit contenir des données de puits, un diagraphie câblée, des sommets de puits, un cube sismique et une surface d’interprétation dans la zone de recherche.
   2. Cliquez sur Accueil | Fenêtres | Fenêtres 2D | Fenêtres 3D pour ouvrir deux fenêtres d'affichage afin d'afficher les ensembles de données selon les préférences de l'utilisateur.
   3. Dans l’arborescence des puits du volet de saisie, cliquez avec le bouton droit de la souris sur le puits souhaité. Ouvrez la fenêtre Paramètres du puits et sélectionnez l’onglet Temps pour créer un nouveau journal de temps. Sélectionnez Fonction de vélocité, puis Données DT dans le nouveau journal de temps. Cliquez sur le bouton OK pour fermer la fenêtre des paramètres. Un nouveau journal de temps unidirectionnel est automatiquement créé et sera affiché dans l'"Arbre des puits du volet de saisie ».
      REMARQUE : Un journal de temps à sens unique est une relation temps-profondeur de ce puits. Les domaines de journaux câblés peuvent être transformés en domaines temporels et être affichés dans la fenêtre du domaine temporel.
   4. Activez une fenêtre 3D existante en cliquant sur la fenêtre affichée. Si aucune fenêtre 3D n’est affichée, créez une nouvelle fenêtre 3D en cliquant sur Accueil | Fenêtres | Fenêtres 3D. Sélectionnez TWT dans la barre d’outils de la fenêtre 3D pour afficher la fenêtre 3D dans le domaine temporel.
   5. Sélectionnez les journaux câblés représentatifs (tels que 'GR', 'DT' ou 'RT') dans l'arborescence des puits pour les afficher dans la fenêtre 3D ; en même temps, sélectionnez le profil sismique dans l'arborescence sismique du volet 'entrée' pour les afficher dans la même fenêtre 3D.
   6. Utilisez l’outil Manipuler le plan dans la barre d’outils de la fenêtre 3D pour ajuster l’emplacement du profil à intersecter le puits ; l’utilisateur verra que la diagraphie câblée a été transformée dans le domaine temporel et affichée avec le profil sismique dans la même fenêtre 3D.
   7. Cliquez sur Interprétation sismique | Attache de puits sismique | Processus d’attache de puits sismique. Choisissez Liaison de puits sismique intégré dans la rangée de type d’étude et ajoutez le puits souhaité dans la rangée de puits. Choisissez le journal temporel unidirectionnel calibré comme relation temps-profondeur dans la ligne TDR de l’onglet d’entrée, choisissez cube sismique dans la rangée sismique. Choisissez n’importe quel journal dans la méthode de calcul RC.
   8. Cliquez sur Lancer la boîte à outils Wavelet pour créer une ondelette Ricker à appliquer dans ce processus. Cliquez sur OK et une nouvelle fenêtre de section de puits et l’affichage du sismogramme synthétique seront créés.

2. Corréler les traces synthétiques avec les réflecteurs sismiques réels

1. Utilisez une application de corrélation automatisée, comme Seismic Well Tie dans la plateforme, pour adapter la trace synthétique résultante à l’échelle verticale de la section sismique.
2. Ajustez le sismogramme synthétique pour augmenter le chevauchement des réflecteurs de haute amplitude de la trace synthétique et de la trace réelle.
3. Ajustez le sismogramme synthétique et la trace réelle à plusieurs reprises. Lorsque la trace de chevauchement atteint le maximum, l’interprète a atteint les « meilleurs ajustements » entre le sismogramme synthétique obtenu et les traces réelles.
   1. Répétez le processus jusqu’à ce que les corrélations atteignent le niveau souhaité.
4. Effectuez la corrélation avec le logiciel fourni.
   1. Activez la fenêtre créée à l’étape 1.6.3, qui est le journal de temps unidirectionnel créé automatiquement à partir du journal acoustique.
      REMARQUE : Ce « journal de temps unidirectionnel » créé automatiquement n'est pas parfaitement corrélé avec les réflecteurs sismiques réels. Les utilisateurs doivent calibrer les corrélations entre le journal de temps à sens unique et les réflecteurs sismiques réels.
   2. Pour calibrer leurs corrélations, choisissez un réflecteur continu et représentatif qui est recoupé par le puits. Ajustez ensuite manuellement la profondeur de la diagraphie du puits. Par exemple, pour ajuster la profondeur du journal DT, cliquez avec le bouton droit de la souris sur l’arborescence du puits Enregistrement à sens unique | sélectionnez l’outil Calculatrice | puis ajoutez un petit incrément de temps (par exemple, 10 ms) en tapant 'DT=DT+10' dans la boîte de dialogue de saisie de l'outil Calculatrice.
   3. Si l'incrément de 10 ms est trop grand ou trop petit, remplacez l'incrément par une autre heure (il peut s'agir d'une valeur négative) dans l'outil « calculatrice ». Vérifiez à plusieurs reprises la corrélation entre le diagraphe de puits et l’horizon sismique sélectionné, puis ajustez l’incrément de temps à plusieurs reprises, jusqu’à ce que la corrélation soit parfaitement calibrée.

3. Extraction des filons basaltiques

1. Choisissez 2 réflecteurs de grande amplitude enveloppant les seuils cibles.
   REMARQUE : La plupart des intrusions sont exprimées en données sismiques sous forme de paquets de réflexion ajustés, de sorte que les réflexions des contacts supérieurs et inférieurs de l’intrusion ne peuvent pas être distinguées. Le réglage se produit lorsque l’épaisseur verticale de l’intrusion est comprise entre λ/4 et λ/8 (λ est la longueur d’onde sismique)¹⁹. Par conséquent, les filons-couches sont représentés par un ensemble de fortes réflexions dans la section sismique, et leur épaisseur apparente est fausse.
2. Extraire les sondes entre les horizons correspondant aux deux réflecteurs de grande amplitude.
   REMARQUE : Il existe différents outils basés sur la technique de rendu qui peuvent aider les interprètes à mieux visualiser les cibles, tels que les « sondes en boîte », les « sondes de surface » et les « sondes de puits ». Cependant, pour l’identification des contacts entre les appuis et les strates d’enrobage, le meilleur outil est la « sonde de surface ». (« Sonde de surface, etc. » sont des termes du logiciel « Petrel ». Les utilisateurs de logiciels doivent être familiers avec ces termes).
3. Supprimez les zones entourant les objets géologiques d’intérêt en modifiant la valeur du seuil d’opacité de la connectivité Voxel. Définissez la valeur de seuil par défaut sur 20 %. La méthode de visualisation du « rendu de l’opacité » est utilisée ici pour afficher le résultat de l’extraction des filons-couches basaltiques ( Figure 2C).
   REMARQUE : Il y a des réflexions de grande amplitude le long de la surface entre la roche ignée et la roche sédimentaire en raison de leur différence significative d’impédance acoustique. Rendez transparentes les pièces de faible amplitude pour mettre en valeur la forme des corps ignés.
4. Comme la valeur d’isolement peut être supérieure à 20 à 30 %, modifiez la valeur par petits incréments pour vous assurer que tous les corps ignés importants ne sont pas perdus ; plus la valeur est élevée, plus le risque de perdre le volume des corps ignés réels est élevé.
5. Effectuez l’opération avec le logiciel fourni.
   1. Cliquez sur le volet Interprétation sismique, cliquez sur Insérer une sonde d’horizon. Une sonde sera ajoutée dans l’arborescence des sondes d’interprétation de géocorps du volet d’entrée. Double-cliquez sur la sonde d’horizon ajoutée et une fenêtre contextuelle apparaîtra.
   2. Cliquez sur l’onglet Horizons dans la fenêtre contextuelle et choisissez deux surfaces sismiques qui isolent la zone des seuils. Cliquez sur OK pour appliquer l’opération.
   3. Vérifiez la sonde nouvellement ajoutée dans l’arborescence des sondes d’interprétation de géocorps affichée dans le volet de saisie. Un cube sismique apparaîtra alors dans la fenêtre 3D.
   4. Double-cliquez sur la sonde et choisissez l’onglet Opacité. Un histogramme de l’amplitude sismique sera affiché dans l’onglet. Utilisez le bouton gauche de la souris pour tracer une ligne dans l’histogramme afin de contrôler l’opacité du cube sismique. Les parties de faible amplitude du tube doivent être invisibles et les parties de haute amplitude seront laissées.
   5. Ajustez l’histogramme à plusieurs reprises jusqu’à ce que la forme souhaitée du géocorps intéressé soit atteinte.

4. Extraction des conduits d’alimentation

1. Choisissez des horizons de réflexion continus et à haute énergie à différentes profondeurs sous la coulée de lave de surface.
2. Faites un découpage temporel le long des horizons sélectionnés, pour trouver les discontinuités correspondant aux conduits verticaux.
3. Ajustez le temps bidirectionnel (TWT) à plusieurs reprises, afin d’obtenir la meilleure image des discontinuités des conduits.
   REMARQUE : Les données sismiques ne peuvent pas bien imager les structures verticales, de sorte que de meilleures images à partir des volumes d’amplitude et des volumes de variance sont choisies en comparant la clarté à différents temps de parcours.
4. Essayez différentes techniques de découpage, puis choisissez celle qui peut le mieux imager les discontinuités.
   REMARQUE : Différents outils peuvent être utilisés ici, tels que le découpage du corps des écarts. Sa base théorique est la similitude entre chaque section sismique et les traces sismiques adjacentes dans les données sismiques. Un autre outil, le cube de variance, est un nouveau corps de données traité par les données sismiques conventionnelles, qui est utile pour l’identification des changements dans la structure et la lithologie, la combinaison plane de la faille, etc.²⁰
5. Tracez les tranches à différents temps de parcours ou profondeurs dans un espace 3D.
6. Effectuez l’opération avec le logiciel fourni.
   1. Double-cliquez sur Attributs de volume dans l’arborescence géophysique du volet des processus. Cochez Méthodes structurelles dans la colonne de catégorie et Variance dans la colonne d’attribut. Sélectionnez la zone de saisie du cube sismique et ajustez l’autre paramètre dans l’onglet des paramètres. Pour de meilleures performances de lecture, cochez la case dans la colonne réaliser. Un cube de variance est créé dans l’arborescence sismique du volet de saisie.
   2. Cliquez avec le bouton droit de la souris sur le cube de variance et cliquez sur Insérer une intersection de tranche de temps pour afficher davantage d’intersections horizontales dans la fenêtre 3D. Utilisez l’outil Manipuler le plan de la barre d’outils de la fenêtre 3D pour ajuster l’emplacement des tranches afin d’optimiser l’affichage des conduits.
   3. Cliquez avec le bouton droit de la souris sur le cube d’amplitude sismique et cliquez sur Insérer une intersection temporelle pour afficher plus d’intersections horizontales dans la fenêtre 3D. Effectuez la même opération que à l’étape 4.6.2 pour ajuster l’emplacement des tranches afin d’optimiser l’affichage des conduits.

Results

Nous démontrons l’utilité des techniques décrites ci-dessus, en les appliquant à 2 types de corps ignés, filons-couches horizontales et verticales conduits volcaniques. Extraction des filons-couches est réalisée en utilisant la technique de rendu opaque et interprétation du conduit volcanique est effectuée en utilisant la technique de tranchage.

Extraction de filons-couches

Discussion

Nous démontrons 2 méthodes pour illustrer la morphologie et la structure de la plomberie des volcans basaltiques enfouis ; On est rendu d’opacité, l’autre est temps de trancher.

La méthode de rendu opacité consiste pour géo-organismes disposant de continu et à proximité des interfaces horizontales avec les strates entourer. Avec cette méthode, on peut extraire la morphologie 3D des lobes de magma. Normalement, les directions d’écoulement doivent être le long de l’axe longitudinal des lobes mag...

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Le Petrel E& P plate-forme logicielle	Schlumberger		version du logiciel :2014