Aplicación e investigación de la tecnología de coherencia en la interpretación de hidratos de gas natural.
Sha Zhibin 1, 2 Zhang Guangming 2 Zhang Ming 2 Liang Jinqiang 2
(1. Universidad de Geociencias de China (Wuhan) Wuhan 430074 2. Servicio Geológico Marino de Guangzhou Guangzhou 510760)
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Proyecto de fondo: Programa Nacional de Investigación y Desarrollo de Alta Tecnología (2005AA611050).
Acerca del primer autor: Sha Zhibin (1972,4-), hombre, ingeniero senior, dedicado principalmente a la geología del petróleo y la investigación de hidratos de gas natural.
Resumen En el proceso de interpretación de datos sísmicos de hidratos de gas, es difícil identificar áreas de ocurrencia de hidratos de gas con perfiles sísmicos convencionales (apilados y desplazados). A través de la práctica de los últimos años, se cree que los datos y cortes de volumen de coherencia pueden revelar mejor las características de anomalías geofísicas de los hidratos de gas natural, proporcionando así evidencia sólida para identificar los hidratos de gas natural y dividir sus áreas de ocurrencia, y agregar una nueva dimensión al gas natural. hidratos. tecnología de detección aplicable.
Palabras clave Investigación sobre la aplicación del cuerpo coherente del hidrato de gas natural
1 Introducción
La tecnología de interpretación y procesamiento del cuerpo coherente se ha utilizado ampliamente en la investigación de ingeniería de desarrollo y exploración de petróleo y gas Desempeña un papel importante en la resolución de problemas como las complejas condiciones geológicas regionales y la creciente cantidad de datos sísmicos [1]. No sólo mejora la eficiencia y precisión de la interpretación de los datos sísmicos y permite la aplicación completa de datos sísmicos tridimensionales, sino que también puede resaltar la discontinuidad de los datos, identificar fallas de manera rápida y precisa, cuerpos litológicos especiales y características de sedimentación estratigráfica, y directamente objetivos objetivo. Proporcionar descripciones intuitivas y detalladas de cuerpos y capas sedimentarias. La tecnología de interpretación y procesamiento de volúmenes coherentes se ha convertido en un método técnico indispensable en la interpretación de datos sísmicos tridimensionales [2].
2 Principios básicos de los cuerpos coherentes
Las ondas sísmicas generadas por la excitación de una fuente sísmica encuentran interfaces de impedancia de onda durante su propagación descendente y se reflejan y transmiten para formar ondas sísmicas. Cuando la onda sísmica alcanza el punto de recepción de la línea topográfica, su velocidad aparente permanece sin cambios o solo cambia lentamente a lo largo de la dirección de la línea topográfica. Los puntos de observación dispuestos en la línea de estudio no están muy separados y satisfacen el teorema de muestreo espacial. Por lo tanto, el tiempo de llegada de la misma fase en canales sísmicos adyacentes también es similar, y cada mapa de forma de modo registrado también es similar. uno por uno para formar un La característica de los ejes de fase idénticos y suaves de cierta longitud se llama coherencia. La tecnología de coherencia consiste en dar una determinada descripción basada en la coherencia entre trazas sísmicas adyacentes. Para el volumen de datos sísmicos tridimensionales, al calcular la similitud de las ondas en la dirección de la línea de estudio principal y la línea de estudio de contacto en un determinado dominio de tiempo, se puede obtener el volumen de coherencia sísmica tridimensional, por lo que el volumen de coherencia se refiere a la coherencia de datos tridimensionales del volumen de datos tridimensionales [3].
Cuando hay fallas y cambios discontinuos en los estratos subterráneos, algunas trazas sísmicas locales mostrarán diferentes características de reflexión de las trazas sísmicas adyacentes, lo que resultará en correlaciones extremadamente discontinuas entre las trazas sísmicas, es decir, la dislocación sísmica generada por la falla mostrará características de no correlación extremadamente altas en la curva de correlación de la traza sísmica correspondiente [4] (Fig. 1). Utilizando este principio, la distribución de estructuras y fallas se puede determinar analizando discontinuidades en conjuntos de datos tridimensionales, lo que permite a los intérpretes obtener la geometría estructural aproximada y la distribución de fallas del área de estudio antes de la interpretación. Hacer un uso completo de la información de distribución espacial existente de los datos sísmicos 3D puede reducir los errores causados por factores humanos en situaciones complejas y las múltiples interpretaciones resultantes.
Figura 1 Diagrama simplificado del movimiento de las ondas de falla
Fig. 1 Diagrama simplificado del movimiento de las ondas de falla
3 Método de cálculo de coherencia
Auto -coherencia Desde que se propusieron los conceptos y métodos de aplicación, el algoritmo de coherencia en sí ha seguido evolucionando. Se divide aproximadamente en tres tipos: el algoritmo C1 de primera generación, que es una correlación normalizada, utiliza procesamiento de coherencia de tres canales, tiene buenos resultados de detección para datos de alta calidad y tiene la resolución más alta; que es un algoritmo de similitud multicanal arbitrario que utiliza procesamiento de coherencia multicanal. La resolución de los resultados del análisis es ligeramente menor, pero la capacidad anti-ruido es fuerte. El algoritmo C3 de tercera generación, también conocido como construcción de características, combina multi-. canalizar datos sísmicos con el algoritmo C3 de tercera generación, también conocido como construcción de características, combina datos sísmicos multicanal en una matriz de covarianza y aplica tecnología de descomposición de características multicanal para obtener la correlación entre datos multicanal [5-7].
En la actualidad, el software comúnmente utilizado en algoritmos de coherencia es el cálculo de correlación cruzada normalizada de energía, que pertenece al algoritmo C1 de primera generación.
Primero defina el tiempo t del estudio longitudinal. línea y la posición de cada canal en (xi yi) y ("i l, yi) y el coeficiente de correlación entre la traza sísmica u y el retraso l
Investigación Geológica del Mar de China Meridional. 2007
La ecuación 2ω es la longitud de la ventana de tiempo de correlación.
Luego defina el número de correlación entre el retraso de (xi, yi) y (xi l, yi) en el canal de datos de m en la línea transversal en el tiempo. t y el retraso de m como
"South China Sea Geological Research", 2007
Basado en los coeficientes de correlación de las líneas de estudio longitudinales anteriores (l retraso de tiempo) y las líneas de estudio transversales anteriores (m de retraso de tiempo), se puede obtener una estimación tridimensional del coeficiente de correlación ρxy Valor:
Investigación Geológica del Mar de China Meridional 2007
En la fórmula: masρx (t). , l, xi, yi) y maxρy (t, m, xi, yi) representan respectivamente el cambio de tiempo ya que ρx y ρy son máximos cuando l y m. Para datos sísmicos de alta calidad, se pueden utilizar los cambios de tiempo ly m. para calcular aproximadamente la inclinación temporal aparente de cada traza en las direcciones "" e "y" respectivamente. El algoritmo de primera generación primero calcula los coeficientes de correlación en la dirección de la línea de medición y la línea de medición de contacto finalmente se sintetizan en el. coeficiente de correlación en la dirección del enlace principal. La ventaja es que la cantidad de cálculo es pequeña y es fácil de implementar. La desventaja es que está limitada por la cantidad de información, la ventana de tiempo es grande y el anti-ruido. La capacidad es pobre.
El algoritmo de segunda generación, el algoritmo C2, puede analizar la similitud de cualquier canal y estimar su coherencia. Primero, defina una ventana de tiempo de análisis elíptica o rectangular de canal j centrada en el tiempo τ. Tome j canales de datos sísmicos adyacentes u dentro de la ventana de tiempo. Si el eje de coordenadas del punto de análisis es (", y), el coeficiente de similitud se define como δ (τ, p, q):
En la fórmula: p y q representan los ángulos de inclinación aparente en las direcciones " e y respectivamente, y el superíndice H representa la transformada de Hilbert o la componente ortogonal de la traza sísmica u; si la ventana de tiempo es [-K, K], el coeficiente de similitud promedio es La ventaja de un corte horizontal o una determinada ventana de tiempo en un horizonte es que no existe un límite estricto en la calidad de los datos sísmicos y tiene una fuerte capacidad anti-ruido. La ventana de tiempo variable, es decir, una ventana de análisis de tamaño apropiado, puede resolver mejor el problema de mejorar la resolución y mejorar la relación señal-ruido. Por lo tanto, este algoritmo tiene buena aplicabilidad y resolución, y la velocidad de cálculo también es bastante buena. rápido La desventaja es que no puede reflejar correctamente el cambio del ángulo de inclinación de la formación.
El algoritmo de coherencia C3 es un algoritmo de coherencia basado en similitud utilizado para el cálculo de coherencia de multicanal arbitrario. datos sísmicos. Este método se implementa con la ayuda de la matriz de covarianza C. Sea λj (j = 1, 2, L, J) la matriz de covarianza El jésimo valor propio de la matriz de varianza C, donde λ1 es su valor propio máximo <. /p>
El algoritmo de tercera generación realiza comparación de tramos y cálculos de similitud en subunidades multicanal o multicanal, y realiza estimaciones de inclinación estratigráfica y de azimut basadas en datos convencionales que definen rangos de inclinación aparente discretos mediante la estimación del verdadero. máximo de buzamiento en una visualización sísmica de línea longitudinal, generalmente cuando las formaciones tienen características multilaterales de rumbo y buzamiento, como lechos de suelos de sal, pronosticaciones delta, formaciones volcánicas, etc., es necesario calcular la coherencia independiente, los volúmenes de datos de buzamiento y azimut, y su uso. el modelo de color HLS (tono, brillo y saturación) para mostrar múltiples atributos sísmicos de coherencia, buzamiento y azimut [6]. p>
4 Selección de parámetros de volumen de coherencia
Figura 2 Croquis de canal coherente. número
Fig. 2 Bosquejo del número de canal coherente
Hay dos opciones para el modo de coherencia. Es necesario resolver dos problemas. Uno es cuántos canales son más adecuados para participar en la coherencia. El otro es el tamaño de la ventana de coherencia. El primer problema es cuántos canales son más adecuados para participar en el cálculo de coherencia. El otro problema es el tamaño de la ventana de tiempo de coherencia.
Para resolver el primer problema, seleccionamos diferentes datos para las pruebas relevantes. El análisis cree que el número de canales seleccionados debe estar estrechamente relacionado con el tamaño de la anomalía geológica. Si se seleccionan demasiadas trazas, no se pueden detectar pequeñas anomalías geológicas y el posicionamiento es inexacto; si se seleccionan muy pocas trazas, el ruido en el volumen de datos sísmicos tendrá un gran impacto en el trabajo de interpretación normal. Generalmente, la selección de números de canales coherentes incluye 3 canales lineales, 3 canales ortogonales, 5 canales ortogonales y 9 canales ortogonales (Figura 2). Del cálculo de prueba se puede ver que cuantos más canales participen en el cálculo, mayor será el efecto promedio y la resolución de la falla disminuirá; por el contrario, si el número de canales coherentes es pequeño, la resolución de la falla; aumentará, especialmente en caso de fallos pequeños. Por lo tanto, al calcular volúmenes de datos de coherencia sísmica, el número de trazas debe seleccionarse de acuerdo con los diferentes objetivos de la investigación [1-3].
El tamaño de la ventana de tiempo de coherencia lo determina el intérprete en función del período aparente T de la onda de reflexión sísmica, normalmente T/2~3T/2. Cuando la ventana de tiempo de coherencia calculada es menor que T/2, debido a que la ventana de tiempo de coherencia es pequeña y el campo de visión es estrecho, el pico o el valle no se pueden ver completamente, por lo que la probabilidad de que la banda de datos incoherente calculada refleje ruido es mayor. que la probabilidad de reflejar pequeñas fallas. Cuando la ventana de tiempo de coherencia calculada es mayor que 3T/2, debido a la gran ventana de tiempo de coherencia y al estrecho campo de visión, la probabilidad de que las bandas de datos incoherentes reflejen ruido es mayor que la probabilidad de reflejar fallas pequeñas. pequeñas faltas. Cuando la ventana de tiempo de coherencia calculada es mayor que 3T/2, debido a la gran ventana de tiempo de coherencia, se pueden ver los reflejos sísmicos de múltiples eventos. En consecuencia, la probabilidad de que la banda de datos incoherente calculada refleje la continuidad del evento es mayor. la probabilidad de reflejar la falla Grande[3,4]. Se puede observar que tanto las ventanas de coherencia demasiado grandes como las demasiado pequeñas reducirán la capacidad de distinguir fallos. A través de múltiples experimentos comparativos, se cree que los datos de coherencia sísmica obtenidos utilizando una ventana de tiempo lineal de 3 canales de 32 milisegundos son beneficiosos para la interpretación de los hidratos de gas natural [6, 7].
Pruebas y conclusiones de 5 algoritmos coherentes
En 2005 y 2006, nuestra oficina realizó adquisiciones cuasi tridimensionales en el área de investigación de Shenhuhai en la zona de la vertiente norte del Sur. Mar de China. La calidad de los datos sísmicos era mayor que antes. Se ha mejorado mucho, con un posicionamiento preciso, una alta relación señal-ruido y alta resolución. Combinado con los antecedentes estructurales del área de estudio, se utilizó el algoritmo de coherencia de tres generaciones para calcular la coherencia de los datos sísmicos en el área de estudio de Shenhu. Los resultados se muestran en la Figura 3. La Figura 3a, la Figura 3b y la Figura 3c son las secciones horizontales del volumen de coherencia calculado por los algoritmos de tres generaciones C1, C2 y C3. El blanco representa una coherencia alta y el negro representa una coherencia baja. Las estrechas bandas negras en los cortes horizontales reflejan fallas con una coherencia extremadamente baja. Se puede ver en las Figuras 3a, 3b y 3c que las fallas en esta área están relativamente desarrolladas y las tendencias de las fallas son principalmente de este a oeste. Comparando las tres imágenes, en la Figura 3a, no solo las fallas grandes en las partes superior e inferior son claramente visibles, sino que también se pueden distinguir las fallas pequeñas en el medio en dirección norte-sur, mientras que las fallas pequeñas en las Figuras 3b y 3c no se puede identificar aquí. Por lo tanto, para los datos sísmicos en esta área de estudio, el volumen de datos coherentes calculado por el algoritmo de coherencia de primera generación tiene una resolución más alta [6, 7].
A través del análisis experimental se pueden extraer las siguientes conclusiones: la selección de algoritmos de coherencia debe considerar la calidad de los datos sísmicos en el área de estudio y las características estructurales del área de estudio. Si la relación señal-ruido de los datos sísmicos en el área de estudio es alta, el algoritmo de coherencia de primera generación puede obtener la resolución más alta de datos coherentes, lo que es útil para identificar fallas pequeñas si la relación señal-ruido; de los datos sísmicos es ligeramente menor, se puede utilizar el algoritmo de segunda generación para obtener datos coherentes de alta velocidad para áreas de investigación con cambios estructurales complejos y grandes ángulos de inclinación estratigráfica, se deben utilizar algoritmos de tercera generación para reflejar correctamente. cambios en los ángulos de buzamiento estratigráfico [3, 4].
6 Análisis de Coherencia de Hidratos de Gas Natural
A través del análisis y estudio de diversas relaciones lógicas y propiedades físicas de datos tridimensionales, se cree que la irrelevancia de los datos sísmicos tridimensionales Los datos reflejan principalmente la litología Fallas y cambios, la correlación refleja principalmente la homogeneidad de la litología y la continuidad de la estratigrafía. En consecuencia, al interpretar cuerpos de coherencia, los datos de alta continuidad corresponden a litología uniforme y estratigrafía continua; los datos de continuidad media corresponden a características estratigráficas; los datos de banda estrecha y de baja continuidad corresponden a fallas, cambios de litología o límites de litología amplia especial; Los datos de baja continuidad de banda corresponden a datos sexuales que corresponden a datos de mala calidad o formaciones no reflectantes [3].
Dado que los reflejos sísmicos de cuerpos geológicos especiales y los estratos circundantes tienen diferentes coherencias, los cuerpos litológicos especiales pueden reflejarse claramente en cortes coherentes. La aplicación de datos coherentes puede determinar los límites de ciertas anomalías litológicas y proporcionar un medio auxiliar para delinear estas anomalías. En la actualidad, el desarrollo de la tecnología de coherencia tridimensional es relativamente maduro. Algunos académicos [3, 4] han utilizado la tecnología de coherencia para predecir el rango de distribución de cuerpos de litología especial, como rocas ígneas y rocas carbonatadas, y han logrado imágenes precisas de litología especial. cuerpos, logró buenos resultados. Sin embargo, en la actualidad, la tecnología coherente rara vez se utiliza en el análisis de cuerpos litológicos especiales como los hidratos de gas natural [3-5].
Figura 3 Representaciones de tres métodos de cálculo de coherencia
Figura 3 Representaciones de tres métodos de cálculo de coherencia
Basado en el estudio completo de trabajos anteriores, basado en la geofísica características de los hidratos de gas natural, realizar un procesamiento coherente en el volumen de datos de migración de la pila frontal para obtener datos de volumen coherentes y analizar y resumir la respuesta de los hidratos al volumen de datos coherente [1-3]. El estudio encontró que: excluyendo los factores tectónicos, los acuíferos identificados por otros métodos de detección sísmica mostraron una mayor coherencia en el volumen de coherencia, y las coherencias con los estratos circundantes fueron significativamente diferentes, de manera similar, los acuíferos mostraron una mayor coherencia en las porciones de volumen de coherencia relacionadas; características de los atributos. El análisis sugiere que este fenómeno puede deberse al hecho de que la formación está llena de hidratos, la litología de la formación es relativamente uniforme y la similitud de reflexión de las trazas sísmicas adyacentes es alta [8-10].
Tomando el área de investigación de Shenhuhai como ejemplo, en el perfil sísmico de 250 líneas (Figura 4(a)), no existe una diferencia obvia entre los mismos estratos sedimentarios (Área A y B) y el El eje homogéneo tiene buena continuidad; mientras que en el perfil de coherencia (Figura 4 (b)), la continuidad del eje de coherencia es pobre. 4 (b)) muestra una diferencia en la coherencia. El área sin relleno de hidrato tiene una coherencia promedio (área B), mientras que el área con relleno de hidrato tiene una coherencia fuerte (área A). Por lo tanto, el rango de distribución de los hidratos de gas natural se puede determinar utilizando la tecnología de volumen de coherencia [6, 7].
Figura 4 Perfiles sísmicos y de coherencia de la Línea 250 en el estudio offshore de Shenhu
Figura 4 Perfiles sísmicos y de coherencia de la Línea 250 en el estudio offshore de Shenhu
En Además, se analizó todo el volumen de datos coherentes y se extrajeron porciones coherentes de las dos zonas BSR en ventanas de tiempo fijas espaciadas hacia abajo desde el fondo marino (la ventana de tiempo era más pequeña que el espesor del yacimiento identificado). Los resultados del análisis muestran que en el segmento de volumen de coherencia de 2000 ms en la parte sureste del bloque BSR (Figura 5(a)), hay una masa blanca brillante en el rango de 230-320 líneas y 400-600 líneas (el blanco representa el segmento de volumen de coherencia es de alta coherencia, el negro representa una coherencia baja en los segmentos de volumen de coherencia de 2050 ms y 2100 ms en la misma área (Figura 5(b), 5(c)), todavía se pueden distinguir claramente dos grupos de alta coherencia. pedazo. Comparando con el mapa de distribución de BSR, se encuentra que esta área es básicamente consistente con el rango de distribución de BSR y pertenece al área en blanco en BSR. Por lo tanto, se especula que la alta coherencia puede ser causada de manera similar por grupos de hidratos de gas; en el noroeste de BSR de 1700 ms a 1900 ms también se muestra una alta coherencia en los cortes de volumen de coherencia de bloques. Por lo tanto, la tecnología de volumen de coherencia se puede utilizar para inferir si existen hidratos en esta área y determinar aproximadamente el rango de distribución de los hidratos [6, 7].
En la aplicación de datos de volumen de coherencia, la coherencia consiste en eliminar las similitudes y diferencias de las huellas sísmicas y resaltar fenómenos geológicos como fallas y cuerpos litológicos especiales. Sin embargo, los factores que afectan la coherencia de las huellas sísmicas son. relativamente complejo El grado de similitud a menudo se ve afectado por una variedad de factores. Por lo tanto, en la predicción de cuerpos minerales de hidratos, es necesario utilizar de manera integral cuerpos de coherencia y otras tecnologías de análisis y detección (inversión AVO, inversión de impedancia de onda, perfiles de atributos transitorios, perfiles de vida media de energía, etc.) para eliminar falsedades y retener los verdaderos, a fin de determinar la distribución de los cuerpos minerales de hidratos [11-15].
Figura 5 Cortes de sección coherentes de la región sureste de BSR en el estudio costa afuera de Shenhu
7 Comprensión y discusión
Para resumir este artículo, las siguientes opiniones y discusiones se proponen:
1) Este artículo intenta utilizar la tecnología de perfil de coherencia para identificar las características geofísicas de los hidratos de gas, formando una tecnología que puede usarse para la detección de hidratos de gas;
2 ) La práctica ha demostrado que el uso de la tecnología Coherence Profile puede predecir si existen hidratos en el área y puede usarse para determinar aproximadamente el rango de distribución de los hidratos;
3) Para resolver el problema de los hidratos de gas natural en En este ámbito, este artículo presenta las siguientes opiniones y debates. p>
3) La investigación sobre cuerpos de coherencia de hidratos de gas natural está todavía en sus inicios y necesita más investigación y mejora.
4) Los datos de los cuerpos de coherencia se ven afectados por muchos factores y deben; analizarse con otras La distribución de los hidratos de gas sólo puede predecirse mediante el uso combinado de técnicas (inversión AVO, inversión de impedancia de onda, perfiles de propiedades transitorias, perfiles de vida media de energía, etc.). Al predecir yacimientos de hidratos de gas natural, se deben utilizar de manera integral otras técnicas de análisis (inversión AVO, inversión de impedancia de onda, perfiles de atributos transitorios, perfiles de vida media de energía, etc.) para eliminar falsedades y al mismo tiempo conservar la verdad, y juzgar de manera integral la distribución de hidratos. yacimientos.
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Comprender las características de los hidratos mediante la aplicación e investigación de datos coherentes
p>Sha Zhibin 1.2 Zhang Guangxue 2 Zhang Min 2 Liang Jinqiang 2
(1. Universidad de Geociencias de China (Wuhan), Wuhan, 430074; 2. Servicio Geológico Marino de Guangzhou Guangzhou, 510760)< / p>
Resumen: En el proceso de interpretación del perfil de hidratos de gas natural, es difícil distinguir entre perfiles de zonas de hidratos de gas y perfiles de zonas de hidratos de gas, perfiles superpuestos y perfiles de migración. A través de la práctica de los últimos años, creemos que el volumen de datos coherentes y sus cortes pueden mostrar mejor las características físicas y geográficas anormales de los hidratos de gas, de modo que estos datos puedan usarse para determinar las características sísmicas de los hidratos de gas y sus áreas existentes. Y utilice este método para identificar hidratos de gas.
Palabras clave: hidrato de gas natural, volumen de datos coherentes, aplicación e investigación