Trójwymiarowa (3D) sejsmologia refleksyjna to potężna metoda obrazowania podpowierzchniowych wulkanów. Korzystając z przemysłowych danych sejsmologicznych 3D z Basenu Tarymskiego, ilustrujemy, jak wyodrębnić progi i kanały podpowierzchniowych wulkanów z kostek danych sejsmicznych.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Metody przetwarzania danych do obrazowania sejsmicznego 3D wulkanów podpowierzchniowych: zastosowania do bazaltu powodzi Tarymu
W tym artykule
Podsumowanie
Streszczenie
Morfologia i struktura systemów hydraulicznych może dostarczyć kluczowych informacji na temat tempa erupcji i stylu pól lawy bazaltowej. Najpotężniejszym sposobem badania podpowierzchniowych ciał niebieskich jest wykorzystanie przemysłowego obrazowania sejsmologicznego 3D refleksyjnego. Jednak strategie obrazowania podpowierzchniowych wulkanów bardzo różnią się od strategii obrazowania złóż ropy i gazu. W tym badaniu przetwarzamy kostki danych sejsmicznych z północnego basenu Tarym w Chinach, aby zilustrować, jak wizualizować parapety za pomocą technik renderowania nieprzezroczystości oraz jak obrazować kanały za pomocą podziału w czasie. W pierwszym przypadku odizolowaliśmy sondy za pomocą horyzontów sejsmicznych wyznaczających styki między progami a warstwami otaczającymi, stosując techniki renderowania nieprzezroczystości w celu wydobycia progów z kostki sejsmicznej. Uzyskana szczegółowa morfologia progu pokazuje, że kierunek przepływu przebiega od środka kopuły do krawędzi. W drugim sześcianie sejsmicznym używamy wycinków czasu do obrazowania kanałów, co odpowiada wyraźnym nieciągłościom w otaczających skałach. Zestaw wycinków czasu uzyskanych na różnych głębokościach pokazuje, że bazalty z powodzi Tarym wystrzeliły z centralnych wulkanów, zasilanych przez oddzielne kanały przypominające rury.
Wprowadzenie
Celem większości projektów przemysłowego obrazowania sejsmicznego w basenach sedymentacyjnych jest poszukiwanie złóż węglowodorów. W ostatnich latach poszukiwania węglowodorów rozszerzyły się na baseny zawierające duże ilości skał magmowych, ponieważ wiele basenów wulkanicznych ma znaczne złoża ropy i gazu. Jednak ze względu na styk skał magmowych w basenach wulkanicznych, przetwarzanie danych sejsmicznych wiąże się z szeregiem wyzwań wywołanych przez różne intruzje, takich jak zmniejszona transmisja energii, wewnętrzne tłumienie, efekty interferencyjne, załamanie i rozpraszanie1. Dlatego firmy zajmujące się polami naftowymi koncentrują swoje wysiłki na zmniejszeniu takiego "negatywnego wpływu" na obrazowanie sejsmiczne2,3,4.
Ciała magmowe w basenach sedymentacyjnych można łatwo zidentyfikować za pomocą dwuwymiarowego lub 3D sejsmicznego obrazowania refleksyjnego ze względu na duży kontrast impedancji akustycznej z otaczającymi skałami1,5,6. Ta metoda może dostarczyć spektakularnych obrazów zarówno pionowych, jak i poziomych struktur wulkanicznych systemów hydraulicznych7,8,9,10,11,12,13. Jednak strategie obrazowania podpowierzchniowych wulkanów bardzo różnią się od strategii eksploracji ropy naftowej i gazu8,14,15. Ograniczyło to wykorzystanie przemysłowych danych sejsmicznych w badaniach wulkanów podpowierzchniowych, poza kilkoma udanymi przypadkami10,15,16. W niniejszym artykule przedstawiono szczegółowe procedury przetwarzania danych sejsmicznych, które są dostosowane do interpretacji wulkanów podpowierzchniowych. Przetwarzamy dwie kostki sejsmiczne, TZ47 i YM2 (Rysunek 1), aby pokazać, jak zwizualizować zakopane ciała magmowe w bazalcie powodzi Tarym17.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Protokół
UWAGA: Procedury przetwarzania danych obejmują: obliczanie syntetycznego sejsmogramu, korelację syntetycznego i rzeczywistego śladu sejsmicznego oraz ekstrakcję bryły geologicznej. Poniżej znajdują się szczegółowe opisy poszczególnych etapów każdej procedury.
1. Obliczanie syntetycznego sejsmogramu
- Oblicz impedancję akustyczną dla każdego interwału krzywej profilowania otworu.
UWAGA: Impedancja akustyczna jest iloczynem „prędkości fal sejsmicznych” i „gęstości” (ρ*ν). Dane są często uśredniane do interwałów próbkowania większych niż 1 stopa w celu skrócenia czasu obliczeń i redukcji aliasingu. - Oblicz współczynniki odbicia (R0) na każdym z interfejsów, wykorzystując obliczenia impedancji akustycznej:
gdzie ν1 oraz ν2 stanowią odpowiednio średnie prędkości warstw poniżej i powyżej powierzchni międzyfazowej; ρ1 oraz ρ2 są odpowiadającymi im średnimi gęstościami.- Jeśli otwór nie przecina ciał magmowych, należy wykorzystać pobliskie otwory, które przecięły skały docelowe, w celu uzyskania parametrów (prędkości, gęstości, itp.).
- Wybierz falkę, której widmo amplitudy i fazy jest zbliżone do widma pobliskich danych sejsmicznych.
- Wykonaj splot syntetycznej falki z serią refleksów dla całego profilu otworu i wygeneruj syntetyczny zapis sejsmiczny. Końcowy symulowany zapis sejsmiczny T(t) można opisać za pomocą modelu splotowego zgodnie z poniższym zapisem:
gdzie R0(t) jest współczynnikiem odbicia, w(t) jest falką, a n(t) to szum. - Jeśli częstotliwość danych sejsmicznych wykazuje duże zmienności w całym otworze wiertniczym, należy ponownie obliczyć syntetyczny ślad sejsmiczny, stosując falkę o innej fazie i dominującej częstotliwości dla różnych interwałów głębokości.
- Powtórzyć proces, jeśli dopasowanie syntetycznego śladu do danych sejsmicznych nie jest zadowalające.
- Wykonaj obliczenia za pomocą dostarczonego oprogramowania (np., Petrel E&platforma programistyczna P Software Platform).
- Uruchom oprogramowanie. Wybierz Plik | Otwórz projekt | a następnie wybierz demonstracyjny projekt badawczy tlm (użytkownicy mogą wybrać własne, preferowane projekty). Projekt powinien zawierać dane otworu, profile kopalniane, wierzchołki warstw, kostkę sejsmiczną oraz powierzchnie interpretacyjne w obszarze badawczym.
- Kliknij w Strona główna | Windows | Okna 2D | Okna 3D aby otworzyć dwa okna wyświetlania w celu pokazania zestawów danych zgodnie z preferencjami użytkownika.
- W „Okienku wejściowym drzewa studzienek” kliknij prawym przyciskiem myszy wybraną studzienkę. Otwórz Ustawienia okno dołka i zaznacz Czas zakładka służąca do tworzenia nowego rejestru czasu. Wybierz Funkcja prędkości, a następnie wybierz DT dane w nowym dzienniku czasowym. Kliknij przycisk Proszę o dostarczenie tekstu źródłowego do tłumaczenia. przycisk do zamknięcia okna ustawień. Nowy jednokierunkowy dziennik czasu zostanie utworzony automatycznie i zostanie wyświetlony w sekcji „Wells Tree of Input Pane”.
UWAGA: Jednokierunkowy zapis czasu (time log) to zależność czas-głębokość dla tego otworu. Domeny zapisów przewodowych (wired logs) mogą zostać przekształcone w domeny czasu i wyświetlone w oknie domeny czasu. - Aktywuj istniejący Okno 3D poprzez kliknięcie wyświetlonego okna. Jeśli nie ma Okno 3D wyświetlono, utwórz nowe Okno 3D poprzez kliknięcie Strona główna | Okna | Okna 3DWybierz TWT na pasku narzędzi okna 3D, aby wyświetlić okno 3D w domenie czasu.
- Wybierz reprezentatywne zapisy sondowe (takie jak „GR”, „DT” lub „RT”) w Drzewo Wellsa aby wyświetlić je w oknie 3D; jednocześnie należy wybrać profil sejsmiczny w drzewie „seismic” w panelu „input”, aby wyświetlić go w tym samym oknie 3D.
- Użyj Manipulacja płaszczyzną narzędzie na pasku narzędzi okna 3D w celu dostosowania położenia profilu tak, aby przecinał otwór; użytkownik zauważy, że zapis z otworu został przekształcony do domeny czasu i wyświetlony wraz z profilem sejsmicznym w tym samym oknie 3D.
- Kliknij Interpretacja sejsmiczna | Korelacja danych sejsmicznych z otworem wiertniczym | Proces wiązania studni z danymi sejsmicznymiWybierz Zintegrowane dopasowanie profilu sejsmicznego do otworu w wierszu typu badania (type of study) oraz wprowadź pożądany otwór w wierszu otworu (Well). W karcie wejściowej (input tab) w wierszu TDR wybierz skalibrowany jednokierunkowy zapis czasu (calibrated one-way time log) jako relację czas-głębokość, a w wierszu sejsmiki (seismic) wybierz kostkę sejsmiczną (seismic cube). W metodzie obliczania RC wybierz dowolny zapis (log).
- Kliknij Uruchom Wavelet Toolbox aby utworzyć falkę Rickera do zastosowania w tym procesie. Kliknij Proszę dostarczyć tekst źródłowy do tłumaczenia. oraz zostanie utworzone nowe okno sekcji otworu oraz wyświetlony syntetyczny sejsmogram.
2. Korelacja śladów syntetycznych z rzeczywistymi reflektorami sejsmicznymi
- Użyj zautomatyzowanej aplikacji do korelacji, takiej jak Seismic Well Tie w platformie, aby dostosować wynikowy ślad syntetyczny do skali pionowej przekroju sejsmicznego.
- Dostosuj syntetyczny sejsmogram, aby zwiększyć pokrycie wysokoamplitudowych reflektorów śladu syntetycznego i śladu rzeczywistego.
- Wielokrotnie koryguj sejsmogram syntetyczny i ślad rzeczywisty. Gdy pokrycie śladów osiągnie maksimum, interpretator osiągnął „najlepsze dopasowanie” (best fit) między otrzymanym sejsmogramem syntetycznym a śladami rzeczywistymi.
- Powtarzaj proces, aż korelacje osiągną pożądany poziom.
- Wykonaj korelację za pomocą dostarczonego oprogramowania.
- Aktywuj okno utworzone w kroku 1.6.3, którym jest log czasu jednokierunkowego automatycznie utworzony z logu akustycznego.
UWAGA: Ten automatycznie utworzony „log czasu jednokierunkowego” nie jest idealnie skorelowany z rzeczywistymi reflektorami sejsmicznymi. Użytkownicy powinni skalibrować korelacje między logiem czasu jednokierunkowego a rzeczywistymi reflektorami sejsmicznymi. - Aby skalibrować korelacje, wybierz ciągły i reprezentatywny reflektor, który jest przecięty przez otwór wiertniczy. Następnie ręcznie dostosuj głębokość logu otworu. Na przykład, aby dostosować głębokość logu DT, kliknij prawym przyciskiem myszy One-Way Time Log w drzewie otworów | wybierz narzędzie Calculator | następnie dodaj niewielki przyrost czasu (na przykład 10 ms), wpisując „DT=DT+10” w oknie dialogowym wprowadzania narzędzia Calculator.
- Jeśli przyrost „10 ms” jest zbyt duży lub zbyt mały, zmień przyrost na inną wartość czasu (może to być wartość ujemna) w narzędziu „calculator”. Wielokrotnie sprawdzaj korelację między logiem otworu a wybranym horyzontem sejsmicznym, a następnie wielokrotnie koryguj przyrost czasu, aż korelacja zostanie idealnie skalibrowana.
- Aktywuj okno utworzone w kroku 1.6.3, którym jest log czasu jednokierunkowego automatycznie utworzony z logu akustycznego.
3. Ekstrakcja sillów bazaltowych
- Wybierz 2 reflektory o wysokiej amplitudzie otaczające docelowe sille.
UWAGA: Większość intruzji przejawia się w danych sejsmicznych jako zestawy odbić dostrojonych, w których odbicia od górnego i dolnego kontaktu intruzji nie mogą zostać od siebie odróżnione. Dostrojenie występuje, gdy pionowa grubość intruzji mieści się w zakresie od λ/4 do λ/8 (λ to długość fali sejsmicznej)19. W związku z tym sille są przedstawione w przekroju sejsmicznym jako zestaw silnych odbić, a ich pozorna grubość jest błędna. - Wyodrębnij sondy (probes) pomiędzy horyzontami odpowiadającymi dwóm reflektorom o wysokiej amplitudzie.
UWAGA: W zależności od techniki renderowania istnieją różne narzędzia, które mogą pomóc interpretatorom w lepszej wizualizacji celów, takie jak „box probes”, „surfaces probes” oraz „well probes”. Jednakże do identyfikacji kontaktów pomiędzy sillami a otaczającymi je warstwami najlepszym narzędziem jest „surface probe”. („Surface probe, itp.” to terminy stosowane w oprogramowaniu „Petrel”. Użytkownicy oprogramowania powinni być zaznajomieni z tymi terminami). - Usuń obszary otaczające interesujące obiekty geologiczne poprzez zmianę wartości progu przezroczystości łączności wokseli. Ustaw domyślną wartość progu na 20%. Metoda wizualizacji „rendering przezroczystości” (opacity rendering) jest tutaj wykorzystywana do wyświetlenia wyniku wyodrębniania silli bazaltowych (Rysunek 2C).
UWAGA: Wzdłuż powierzchni między skałami magmowymi a osadowymi występują odbicia o wysokiej amplitudzie ze względu na znaczną różnicę w ich impedancji akustycznej. Uczyń części o niskiej amplitudzie przezroczystymi, aby podkreślić kształt ciał magmowych. - Ponieważ wartość izolacji może być wyższa niż 20–30%, zmieniaj ją w małych przyrostach, aby upewnić się, że wszystkie istotne ciała magmowe nie zostały utracone; im większa wartość, tym większe ryzyko utraty objętości rzeczywistych ciał magmowych.
- Wykonaj operację przy użyciu dostarczonego oprogramowania.
- Kliknij panel Seismic Interpretation, a następnie kliknij Insert a Horizon Probe. Sonda zostanie dodana do drzewa sond interpretacji ciał geologicznych w panelu wejściowym. Dwukrotnie kliknij dodaną sondę horyzontu, aby otworzyć okno pop-up.
- Kliknij kartę Horizons w oknie pop-up i wybierz dwie powierzchnie sejsmiczne, które izolują strefę silli. Kliknij OK, aby zatwierdzić operację.
- Sprawdź nowo dodaną sondę w drzewie sond interpretacji ciał geologicznych wyświetlanym w panelu wejściowym. W oknie 3D pojawi się wówczas kostka sejsmiczna.
- Dwukrotnie kliknij sondę i wybierz kartę Opacity. W karcie zostanie wyświetlony histogram amplitudy sejsmicznej. Użyj lewego przycisku myszy, aby narysować linię na histogramie w celu kontrolowania przezroczystości kostki sejsmicznej. Części kostki o niskiej amplitudzie powinny być niewidoczne, a pozostawione powinny być części o wysokiej amplitudzie.
- Koryguj histogram wielokrotnie, aż do uzyskania pożądanego kształtu interesującego ciała geologicznego.
4. Ekstrakcja przewodów zasilających
- Wybierz ciągłe i wysokoenergetyczne horyzonty refleksyjne na różnych głębokościach pod powierzchnią przepływu lawy.
- Wykonaj plasterkowanie czasowe (time slicing) wzdłuż wybranych horyzontów, aby zidentyfikować nieciągłości odpowiadające pionowym kanałom.
- Wielokrotnie koryguj czas przejścia fali w obie strony (TWT), aby uzyskać najlepszy obraz nieciągłości kanałów.
UWAGA: Dane sejsmiczne nie obrazują dobrze struktur pionowych, dlatego lepsze obrazy z wolumenów amplitud i wolumenów wariancji są wybierane poprzez porównanie stopnia przejrzystości w różnych czasach przejścia. - Wypróbuj różne techniki plasterkowania, a następnie wybierz tę, która lepiej obrazuje nieciągłości.
UWAGA: Można tutaj zastosować różne narzędzia, takie jak plasterkowanie bryły wariancji. Jego podstawą teoretyczną jest podobieństwo między każdym przekrojem sejsmicznym a sąsiednimi śladami sejsmicznymi w danych sejsmicznych. Inne narzędzie, kostka wariancji (variance cube), jest nowym zestawem danych przetworzonym z konwencjonalnych danych sejsmicznych, co jest pomocne w identyfikacji zmian w strukturze i litologii, kombinacji płaszczyzn uskoku itp.20 - Nanieś plastry z różnych czasów przejścia lub głębokości w przestrzeni 3D.
- Wykonaj operację za pomocą dostarczonego oprogramowania.
- Kliknij dwukrotnie Volume Attributes w drzewie geofizycznym panelu procesów. Zaznacz Structural Methods w kolumnie kategorii oraz Variance w kolumnie atrybutów. Wybierz kostkę sejsmiczną w polu wejściowym i dostosuj pozostałe parametry w zakładce parametrów. Aby uzyskać lepszą wydajność odczytu, zaznacz pole w kolumnie realizacji. W drzewie sejsmicznym panelu wejściowego zostanie utworzona kostka wariancji.
- Kliknij prawym przyciskiem myszy kostkę wariancji i wybierz Insert Time Slice Intersection, aby wyświetlić więcej poziomych przekrojów w oknie 3D. Użyj narzędzia Manipulate Plane na pasku narzędzi okna 3D, aby dostosować położenie plastrów w celu optymalizacji wyświetlania kanałów.
- Kliknij prawym przyciskiem myszy kostkę amplitudy sejsmicznej i wybierz Insert Time Slice Intersection, aby wyświetlić więcej poziomych przekrojów w oknie 3D. Wykonaj tę samą operację co w kroku 4.6.2, aby dostosować położenie plastrów w celu optymalizacji wyświetlania kanałów.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wyniki
Użyteczność opisanych powyżej technik demonstrujemy poprzez ich zastosowanie do 2 typów form magmowych: poziomych silli oraz pionowych kanałów wulkanicznych. Ekstrakcja silli jest przeprowadzana z wykorzystaniem techniki renderowania nieprzezroczystego, natomiast interpretacja kanału wulkanicznego odbywa się przy użyciu techniki przekrojów.
Ekstrakcja sills
Odwierty przem...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Dyskusja
Tutaj pokazujemy 2 metody ilustrowania morfologii i struktury systemu hydraulicznego zakopanych wulkanów bazaltowych; Jednym z nich jest renderowanie krycia, a drugim cięcie w czasie.
Metoda renderowania nieprzezroczystości jest odpowiednia dla obiektów geograficznych, które mają ciągłe i prawie poziome interfejsy z warstwami otaczającymi. Za pomocą tej metody można wyodrębnić morfologię 3D płatów magmy. Normalnie kierunki przepływu powinny przebiegać wzdłuż długiej osi płatów magmy. Ważne jes...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Oświadczenia
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Podziękowania
Autorzy dziękują za finansowe wsparcie NSFC dla WT (grant nr 41272368) i QKX (grant nr 41630205).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Materiały
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Petrel E& Platforma oprogramowania P | Wersja oprogramowania Schlumberger | : 2014 |
Bibliografia
- Smallwood, J. R., Maresh, J. The properties, morphology and distribution of igneous sills: modelling, borehole data and 3D seismic from the Faroe-Shetland area. Geol. Soc. London Spec. Publ. 197 (1), 271-306 (2002).
- Millett, J. M., Hole, M. J., Jolley, D. W., Schofield, N., Campbell, E. Frontier exploration and the North Atlantic Igneous Province: new insights from a 2.6 km offshore volcanic sequence in the NE Faroe-Shetland Basin. J. Geol. Soc. 173 (2), 320-336 (2016).
- Lee, G. H., Kwon, Y. I., Yoon, C. S., Kim, H. J., Yoo, H. S. Igneous complexes in the eastern Northern South Yellow Sea Basin and their implications for hydrocarbon systems. Mar. Pet. Geol. 23 (6), 631-645 (2006).
- Rateau, R., Schofield, N., Smith, M. The potential role of igneous intrusions on hydrocarbon migration, West of Shetland. Pet. Geosci. 19 (3), 259-272 (2013).
- Magee, C., et al. Lateral magma flow in mafic sill complexes. Geosphere. 12 (3), 809-841 (2016).
- Magee, C., Jackson, C. A. L., Schofield, N. Diachronous sub-volcanic intrusion along deep-water margins: insights from the Irish Rockall Basin. Basin Res. 26 (1), 85-105 (2014).
- Symonds, P., Planke, S., Frey, O., Skogseid, J. Volcanic evolution of the Western Australian continental margin and its implications for basin development. The sedimentary basins of Western Australia. 2, 33-54 (1998).
- Thomson, K., Hutton, D. Geometry and growth of sill complexes: insights using 3D seismic from the North Rockall Trough. BVol. 66 (4), 364-375 (2004).
- Planke, S., Rasmussen, T., Rey, S., Myklebust, R. Petroleum Geology: North-West Europe and Global Perspectives-Proceedings of the 6th Petroleum Geology Conference. Doré, A. G., Vining, B. A. 6, Geological Society. London. 833-844 (2005).
- Magee, C., Hunt Stewart,, E,, Jackson, C. A. L. Volcano growth mechanisms and the role of sub-volcanic intrusions: Insights from 2D seismic reflection data. Earth Planet. Sci. Lett. 373, 41-53 (2013).
- Schofield, N. J., Brown, D. J., Magee, C., Stevenson, C. T. Sill morphology and comparison of brittle and non-brittle emplacement mechanisms. J. Geol. Soc. 169 (2), 127-141 (2012).
- Wang, L., Tian, W., Shi, Y. M., Guan, P. Volcanic structure of the Tarim flood basalt revealed through 3-D seismological imaging. Sci. Bull. 60 (16), 1448-1456 (2015).
- Sun, Q., et al. Neogene igneous intrusions in the northern South China Sea: Evidence from high-resolution three dimensional seismic data. Mar. Pet. Geol. 54, 83-95 (2014).
- Schofield, N., et al. Seismic imaging of 'broken bridges': linking seismic to outcrop-scale investigations of intrusive magma lobes. J. Geol. Soc. 169 (4), 421-426 (2012).
- Thomson, K. Volcanic features of the North Rockall Trough: application of visualisation techniques on 3D seismic reflection data. BVol. 67 (2), 116-128 (2005).
- Jackson, C. A. L. Seismic reflection imaging and controls on the preservation of ancient sill-fed magmatic vents. J. Geol. Soc. 169 (5), 503-506 (2012).
- Tian, W., et al. The Tarim picrite-basalt-rhyolite suite, a Permian flood basalt from northwest China with contrasting rhyolites produced by fractional crystallization and anatexis. CoMP. 160 (3), 407-425 (2010).
- Chen, M. -M., et al. Peridotite and pyroxenite xenoliths from Tarim, NW China: Evidences for melt depletion and mantle refertilization in the mantle source region of the Tarim flood basalt. Lithos. 204, 97-111 (2014).
- Magee, C., Maharaj, S. M., Wrona, T., Jackson, C. A. L. Controls on the expression of igneous intrusions in seismic reflection data. Geosphere. 11 (4), 1024-1041 (2015).
- Bahorich, M., Farmer, S. 3-D seismic discontinuity for faults and stratigraphic features: The coherence cube. The Leading Edge. 14 (10), 1053-1058 (1995).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przedruki i uprawnienia
