Migracja sejsmiczna
Migracja sejsmiczna to proces, w którym zdarzenia sejsmiczne są geometrycznie przenoszone w przestrzeni lub czasie do miejsca, w którym zdarzenie wystąpiło pod powierzchnią, a nie do miejsca, w którym zostało zarejestrowane na powierzchni, tworząc w ten sposób dokładniejszy obraz podpowierzchni . Proces ten jest niezbędny do pokonania ograniczeń metod geofizycznych narzuconych przez obszary o złożonej geologii, takie jak: uskoki , ciała solne , fałdy itp.
Migracja przesuwa reflektory zanurzeniowe do ich rzeczywistych pozycji podpowierzchniowych i załamuje dyfrakcje , w wyniku czego migrowany obraz ma zazwyczaj zwiększoną rozdzielczość przestrzenną i znacznie lepiej odwzorowuje obszary o złożonej geologii niż obrazy niezmigrowane. Forma migracji jest jedną ze standardowych technik przetwarzania danych dla metod geofizycznych opartych na odbiciu ( odbicie sejsmiczne i radar penetrujący ziemię )
Potrzeba migracji była rozumiana od początków badań sejsmicznych i przeniesiono pierwsze dane sejsmiczne odbicia z 1921 roku. Obliczeniowe algorytmy migracji istnieją od wielu lat, ale weszły do powszechnego użytku dopiero w ciągu ostatnich 20 lat, ponieważ są niezwykle wymagające pod względem zasobów. Migracja może doprowadzić do dramatycznej poprawy jakości obrazu, dlatego algorytmy są przedmiotem intensywnych badań, zarówno w branży geofizycznej, jak iw kręgach akademickich.
Racjonalne uzasadnienie
Fale sejsmiczne to fale sprężyste , które rozchodzą się po Ziemi ze skończoną prędkością, regulowaną przez sprężyste właściwości skały, w której się poruszają. Na styku dwóch rodzajów skał o różnych impedancjach akustycznych energia sejsmiczna jest albo załamywana , odbijana z powrotem w kierunku powierzchni, albo tłumiona przez ośrodek. Odbita energia dociera do powierzchni i jest rejestrowana przez geofony umieszczone w znanej odległości od źródła fal. Kiedy geofizyk ogląda zarejestrowaną energię z geofonu, zna zarówno czas podróży, jak i odległość między źródłem a odbiornikiem, ale nie zna odległości do reflektora.
W najprostszym układzie geologicznym, z pojedynczym reflektorem poziomym, stałą prędkością oraz źródłem i odbiornikiem w tym samym miejscu (określanym jako przesunięcie zerowe, gdzie przesunięcie to odległość między źródłem a odbiornikiem), geofizyk może określić położenie zdarzenia odbicia za pomocą zależności:
gdzie d to odległość, v to prędkość sejsmiczna (lub szybkość przemieszczania się), a t to zmierzony czas od źródła do odbiornika.
W tym przypadku odległość jest zmniejszona o połowę, ponieważ można przyjąć, że dotarcie do reflektora ze źródła zajęło tylko połowę całkowitego czasu, a drugą połowę powrót do odbiornika.
Wynik daje nam pojedynczą wartość skalarną , która w rzeczywistości reprezentuje półkulę odległości od źródła/odbiornika, z którego mogło pochodzić odbicie. Jest to półkula, a nie pełna kula, ponieważ możemy zignorować wszystkie możliwości, które pojawiają się nad powierzchnią, jako nierozsądne. W prostym przypadku reflektora poziomego można założyć, że odbicie znajduje się pionowo poniżej punktu źródłowego/odbiorczego (patrz diagram).
Sytuacja jest bardziej złożona w przypadku odbłyśnika zanurzeniowego, ponieważ pierwsze odbicie pochodzi z dalszego kierunku opadania (patrz diagram), a zatem wykres czasu podróży pokaże zmniejszone zanurzenie, które jest określone „równaniem migratora”:
gdzie ξ a to spadek pozorny , a ξ to spadek rzeczywisty .
Dane przesunięcia zerowego są ważne dla geofizyka, ponieważ operacja migracji jest znacznie prostsza i może być reprezentowana przez sferyczne powierzchnie. Kiedy dane są pozyskiwane z niezerowymi przesunięciami, sfera staje się elipsoidą i jest znacznie bardziej złożona do przedstawienia (zarówno geometrycznie, jak i obliczeniowo).
Używać
Dla geofizyka geologię złożoną definiuje się jako miejsce, w którym występuje nagły lub ostry kontrast prędkości poprzecznej i/lub pionowej (np. nagła zmiana typu skały lub litologii , która powoduje gwałtowną zmianę prędkości fali sejsmicznej).
Niektóre przykłady tego, co geofizyk uważa za złożoną geologię, to: uskoki , fałdy , (niektóre) szczeliny, ciała solne i niezgodności . W takich sytuacjach używana jest forma migracji zwana migracją przed stosem (PreSM), w której wszystkie ślady są migrowane przed przeniesieniem do przesunięcia zerowego. W rezultacie wykorzystuje się znacznie więcej informacji, co skutkuje znacznie lepszym obrazem, a także faktem, że PreSM honoruje zmiany prędkości dokładniej niż migracja po stosie.
Rodzaje migracji
W zależności od budżetu, ograniczeń czasowych i geologii podpowierzchniowej geofizycy mogą zastosować 1 z 2 podstawowych typów algorytmów migracji, określonych przez dziedzinę, w której są stosowane: migrację w czasie i migrację w głąb.
Migracja w czasie
Migracja czasowa jest stosowana do danych sejsmicznych we współrzędnych czasowych . Ten rodzaj migracji zakłada jedynie niewielkie prędkości bocznej , które załamują się w obecności najbardziej interesujących i złożonych struktur podpowierzchniowych, zwłaszcza soli. Niektóre powszechnie stosowane algorytmy migracji czasu to: migracja Stolt, Gazdag i migracja różnic skończonych.
Migracja w głąb
Migracja głębokości jest stosowana do danych sejsmicznych we współrzędnych głębokości ( zwykłych kartezjańskich ), które muszą być obliczone na podstawie danych sejsmicznych we współrzędnych czasowych. Metoda ta wymaga zatem modelu prędkości, przez co wymaga dużych zasobów, ponieważ budowanie modelu prędkości sejsmicznej jest procesem długim i iteracyjnym. Istotną zaletą tej metody migracji jest to, że można ją z powodzeniem stosować w obszarach o poprzecznych zmianach prędkości, które są zwykle obszarami najbardziej interesującymi dla geologów naftowych . Niektóre z powszechnie stosowanych algorytmów migracji w głąb to migracja w głąb Kirchhoffa, migracja w czasie wstecznym (RTM), migracja wiązki Gaussa i migracja równań falowych.
Rezolucja
Celem migracji jest ostateczne zwiększenie rozdzielczości przestrzennej, a jednym z podstawowych założeń dotyczących danych sejsmicznych jest to, że pokazują one tylko podstawowe odbicia i usunięto cały szum. W celu zapewnienia maksymalnej rozdzielczości (a tym samym maksymalnej poprawy jakości obrazu) dane powinny zostać odpowiednio przetworzone przed migracją. Szum, który może być łatwy do rozróżnienia przed migracją, może być rozmazany na całej długości apertury podczas migracji, zmniejszając ostrość i przejrzystość obrazu.
Kolejną podstawową kwestią jest to, czy zastosować migrację 2D czy 3D. Jeśli dane sejsmiczne zawierają element spadku poprzecznego (warstwa, która opada prostopadle do linii pozyskiwania), wówczas pierwotne odbicie będzie pochodzić z płaszczyzny, a migracja 2D nie może przywrócić energii do jej źródła. W takim przypadku konieczna jest migracja 3D, aby uzyskać jak najlepszy obraz.
Nowoczesne komputery do przetwarzania danych sejsmicznych są bardziej zdolne do przeprowadzania migracji 3D, więc pytanie, czy przydzielić zasoby do przeprowadzenia migracji 3D, nie stanowi większego problemu.
Migracja graficzna
Najprostszą formą migracji jest migracja graficzna. Graficzna migracja zakłada świat o stałej prędkości i dane o zerowym przesunięciu, w których geofizyk rysuje kule lub okręgi od odbiornika do miejsca zdarzenia dla wszystkich zdarzeń. Przecięcie okręgów tworzy następnie „prawdziwą” lokalizację odbłyśnika w czasie lub przestrzeni. Przykład takiego można zobaczyć na schemacie.
Szczegóły techniczne
Migracja danych sejsmicznych to korekta założenia o płaskiej warstwie geologicznej przez numeryczne, oparte na siatce sploty przestrzenne danych sejsmicznych w celu uwzględnienia zdarzeń zanurzenia (gdzie warstwy geologiczne nie są płaskie). Istnieje wiele podejść, takich jak popularna migracja Kirchhoffa, ale ogólnie przyjmuje się, że przetwarzanie dużych przekrojów przestrzennych (apertur) danych w tym samym czasie wprowadza mniej błędów, a migracja w głąb jest znacznie lepsza niż migracja w czasie z dużymi spadkami i z złożone ciała solne.
Zasadniczo zmienia położenie/przenosi energię (dane sejsmiczne) z zarejestrowanych lokalizacji do lokalizacji z prawidłowym wspólnym punktem środkowym (CMP). O ile dane sejsmiczne są odbierane pierwotnie w odpowiednich lokalizacjach (zgodnie z prawami natury), to lokalizacje te nie odpowiadają zakładanemu CMP dla tej lokalizacji. Chociaż układanie dane bez korekcji migracji dają nieco niedokładny obraz podpowierzchni, migracja jest preferowana dla większości rejestratorów obrazowania do wiercenia i konserwacji pól naftowych. Proces ten jest kluczowym krokiem w tworzeniu obrazu podłoża na podstawie danych sejsmicznych z aktywnego źródła zebranych na powierzchni, dnie morskim, otworach wiertniczych itp., dlatego jest wykorzystywany na skalę przemysłową przez koncerny naftowe i gazowe oraz ich dostawców usług cyfrowych. komputery.
Wyjaśniając to w inny sposób, proces ten próbuje wyjaśnić dyspersję fal z reflektorów zanurzeniowych , a także przestrzenne i kierunkowe zmiany prędkości fali sejsmicznej ( heterogeniczność ), które powodują wyginanie pól falowych (modelowanych przez ścieżki promieni), krzyżowanie się frontów fal ( kaustyka ) i fale rejestrowane w pozycjach innych niż te, których można by się spodziewać przy promieniu prostym lub przy innych upraszczających założeniach. Wreszcie, proces ten często próbuje również zachować i wyodrębnić informacje o współczynniku odbicia interfejsu formacji, osadzone w amplitudach danych sejsmicznych, tak aby można je było wykorzystać do rekonstrukcji właściwości sprężystych formacji geologicznych (zachowanie amplitudy, inwersja sejsmiczna ). Istnieje wiele algorytmów migracji, które można podzielić ze względu na ich domenę wyjściową na szerokie kategorie migracji w czasie lub migracji w głąb oraz techniki migracji przed stosem lub migracji po stosie (ortogonalne). Głębokość migracji rozpoczyna się od przekształcenia danych czasowych w dane głębokościowe za pomocą przestrzennego geologicznego profilu prędkości. Migracja po stosie rozpoczyna się od danych sejsmicznych, które zostały już ułożone w stos, przez co utraciły już cenne informacje dotyczące analizy prędkości.
Zobacz też
- Sejsmologia refleksyjna
- Seismic Unix , oprogramowanie open source do przetwarzania danych odbicia sejsmicznego