مقاله شناسایی کانال¬های رودخانه¬ای تدفین شده با استفاده از نشانگر همدوسی

بخشی از مقاله

چکیده

دادههای لرزهای سهبعدی ابزاری مناسب جهت مطالعه ناهمگنی ناشی از وجود پدیدههای زمینشناسی در مخازن هیدروکربنی می-باشند. به منظور مطالعه هرچه دقیقتر مکعب لرزهای سهبعدی میتوان از نشانگرهای لرزهای استفاده کرد. همدوسی لرزهای از جمله نشانگرهای هندسی است که کاربرد فراوانی در آشکار ساختن ناپیوستگیها نظیر گسلها، کانالهای رودخانهای، کارست و... بعنوان عوامل اصلی ناهمگنی دارد. نشانگر همدوسی میزان تشابه را در هر نقطه از تصاویر لرزهای نشان میدهد. میزان همدوسی بین صفر تا یک بوده و مقادیر بیشنه آن مربوط به سطوح بازتابی پیوسته است. وجود سطوح ناپیوستگی سبب ایجاد همدوسی پایین و در نتیجه شناسایی این سطوح میگردد.

در این مطالعه با استفاده از نشانگر لرزهای همدوسی بر روی دادههای مکعب لرزهای واقع در یکی از میادین نفتی شمالغرب کشور هلند کانالهای رودخانهای دفنشده در نرمافزار پترل شناسایی گردید و برش افق مربوطه استخراج شد. همچنین تاثیر استفاده از پنجره-های جستجو با طول متفاوت، بر روی کیفیت تصاویر خروجی بررسی و در نهایت به منظور نمایش هرچه بهتر عوارض از نقشههای سایهدار پستی و بلندی ها استفاده شد. نتایج این مطالعه نشان میدهد استفاده از نشانگر همدوسی با طول پنجره بهینهسازی شده، علاوه بر تشخیص گسل و شکستگی میتواند در تشخیص کانالهای رودخانهای مدفون شده نیز به کار برده شوند. همچنین استفاده از ردلرزههای بیشتر در پنجره جست و جو سبب میشود عوارض پیوستگی تصویری بیشتری نشان دهند و نویزها به میزان کمتری بر روی تصویر اثر بگذارند البته با این کار تصویر تا حدودی تار میشود.

. مقدمه 

در بسیاری از موارد به دلیل اینکه یک ابزار کمکی بسیار مفید در تفسیر مقاطع لرزهای میباشند. نشانگر لرزه-ای به هرگونه اندازهگیری و محاسبه بر روی دادههای لرزهای گفته میشود که از طریق افزایش کیفیت بصری و یا تعیین کمی برخی ویژگیها، به مفسر کمک میکند  به گونهای که هر کدام از این نشانگرهای لرزهای مشخصههای فیزیکی یا زمینشناختی خاصی از لایههای زیرسطحی را توصیف میکنند. با استفاده از نشانگرها زمینشناسان با سرعت بسیار بیشتری قادر به شناسایی گسلها، کانالها، تشخیص محیط رسوبی و آشکارسازی تاریخچه تغییرات ساختاری میباشند.

با بررسی ردلرزه-های - - Trace مجاور و با استفاده از مدل فیزیکی - نظیر شیب و جهت شیب، همدوسی و یا محتوای فرکانسی - نشانگرها قادر به نمایش تغییرات جزیی بوده و بدین ترتیب موجب افزایش کیفیت تصاویر لرزهای میگردند .[4] در این راستا با استفاده از برخی نشانگرهای لرزهای همچون نشانگرهای لرزهای هندسی میتوان به مطالعه و توصیف عوارض زمینشناسی پرداخت.

.2 روش پژوهش

.2.1 بهینهسازی دادهها

دقت و کیفیت اطلاعات استخراج شده از دادههای لرزهای به طور مستقیم به کیفیت دادههای لرزهای ورودی وابسته است. به همین منظور میبایست قبل از انجام هرگونه پروسهای به صورت بهینه آمادهسازی گردند. هدف اصلی اعمال فیلتر، حذف موثر نوفههای گوناگون بدون کاهش قدرت تفکیک است .[5]در برخی موارد بهینه سازی دادهها به سادگی امکان پذیر میباشد نظیر حذف فرکانسهای بالا با اعمال فیلتر پایینگذر - Low pass - و یا اعمال مشتق اول و دوم بر روی دادهها. اما در برخی موارد می-بایستی فیلترها به موازات شیب ساختمانی اعمال شوند

به عنوان مثال انواع مختلفی از فیلترها نظیر میانگین - Mean - ، میانه - Median - و diffusion جهت هموارسازی سطوح بازتابی و حذف نویزهای تصادفی می-توانند مورد استفاده قرار گیرند. از این میان فیلتر diffusion نتایج بهتری را نشان داده است .[2] این فیلتر با هموارسازی سطوح بازتابی به موازات شیب آنها باعث حذف نویزهای تصادفی میگردد همچنین با تشخیص وجود لبهها و یا به عبارت دیگر ناپیوستگیها هموارسازی متوقف گردیده و ناپیوستگیها حفظ میگردند

شکل 1 نشان دهنده مقطع لرزهای در راستای AB میباشد که در شکل 2 آورده شده. تصویر -1الف قبل از بهینه سازی دادهها و تصویر -1ب بعد از بهینهسازی دادهها با حذف فرکانسهای زیر 20 هرتز و اعمال مشتق اول و اعمال فیلتر diffusion روی دادهها میباشد. بدین ترتیب با حذف نویزهای تصادفی و هموارسازی سطوح بازتابی کیفیت مقطع افزایش یافته است همچنین ناپیوستگیها حفظ گردیدهاند. در تصویر محل دو کانال رودخانهای با فلش مشخص شده است.

.2.2 نشانگرهای لرزهای هندسی - Geometric Attributes -

یکی از روشهای توصیف ناپیوستگی در لایهها، استفاده از نشانگرهای لرزهای هندسی میباشد. نشانگرهای هندسی به طور کلی ارتباط مکانی و لحظهای را با تمام نشانگرهای دیگر توصیف میکنند. کاربرد اصلی اینگونه نشانگرها در تشخیص لایهبندی، تفسیر چینهشناسی و روابط سنگشناسی است. با استفاده از تصاویر حاصل از نشانگرهای هندسی میتوان دلتاهای مدفون، کانالهای رودخانهای، ریفها، گلفشانها، رخسارههای آبدار و غیره را نمایان ساخت .[7] تشخیص این عوارض بدون استفاده از نشانگرهای لرزهای در برخی موارد غیر ممکن میباشد.

شکل : 1 الف - مقطع لرزهای قبل و ب - بعد از بهینهسازی مکعب لرزهای

شکل 2 برشی زمانی t=1020 را که در موقیت کانال قرار دارد نشان میدهد. همانطور که دیده میشود مرزهای کانال در راستای شمال-جنوب علیرغم بهینهسازی دادهها در مرحله قبل به سختی قابل تشخیص می-باشد. به همین دلیل استفاده از نشانگرهای لرزهای اجتناب ناپذیر میباشد.

شکل:2 موقیت کانال توسط بیضی زرد رنگ در برش زمانی t=1020 نشان داده شده است. خط AB نشان دهنده مقاطع عمودی نشان داده شده در شکل 1 میباشد.

نشانگرهای انحنا و همچنین نشانگرهای همدوسی - Coherency - از جمله نشانگرهای لرزهای هندسی قابل توجه میباشند. در این مقاله با اعمال نشانگر همدوسی بر روی دادههای مکعب لرزهای سهبعدی، کانالهای رودخانهای شناسایی گردیده است.

.2.3 پیمایش افق - Horizon tracking -

در مکعب لرزهای سهبعدی، به دلیل تغییر شکل لایهها بعد از رسوبگذاری و خارج شدن از حالت افقی هر برش زمانی بخشی از عارضه زمینشناسی را نشان میدهد. با دنبال کردن یک سطح بازتابی مشخص میتوان سطحی را ایجاد کرد که از لحاظ زمانی تقریبا در یک زمان زمینشناسی رسوب کرده-اند. شکل 3 افق بازتابی پیمایش شده از مکعب لرزهای را نشان میدهد.

شکل -4الف برش زمانی t= 0101 و شکل -4ب برش افق پیمایش شده از سطح بازتاب به همراه تصویر خروجی نشانگر همدوسی که در ادامه توضیح داده میشود نمایش داده شده است. تصویر -4الف نتوانسته تمامی کانال را به نمایش بگذارد و مابقی کانال به دلیل اینکه در برشهای زمانی بالاتر و یا پایینتر قرار دارد دیده نمیشود. در حالی که تصویر -4ب برش افق بوده و تمامی طول کانال را در بر دارد.

.2.4 نشانگر همدوسی

یکی از ابزارهای مناسب که در تفسیر ناپیوستگیهای ساختاری و رخسارههای چینهشناسی درون مکعب دادههای لرزهای سهبعدی به مفسر کمک میکند، نشانگر لرزهای همدوسی است. در ردهبندی نشانگرها، نشانگر لرزهای همدوسی در گروه نشانگرهای هندسی قرار دارد .[7] نشانگرهای همدوسی با بررسی جانبی ردلرزهها در طول پنجره از پیش تعریف شده، میزان پیوستگی آنها را که نشانه مستقیمی از پیوستگی لایه-های بازتابنده است، نشان میدهند. به گونهای که ردلرزهها در مناطقی از زمین که بر اثر گسلها یا شکستگیها و سایر عوارض زمینشناسی پیوستگی خود را از دست دادهاند، دارای شباهت کمتری با ردلرزههای مجاور خود بوده و منجر به همدوسی کم برای این مناطق میشود .[1] این نشانگر تشابه بین ردلرزهها را بین صفر تا یک بیان میکند. خروجی این نشانگرها، مکعب لرزهای سهبعدی است که ناپیوستگیهای ساختاری و رخسارههای چینه شناسی را روی برشهای افق یا زمانی با قدرت تفکیک بالاتری به تصویر میکشد. به طور کلی، مکعب همدوسی با قدرت تفکیک بالا تصویر قابل توجهی از تغییرات را درون مکعب به معرض نمایش می-گذارد که رخسارههای زمینشناسی به گونه بهتری شناسایی و تفکیک می-شوند

برای محاسبه نشانگر همدوسی از سه الگوریتم همبستگی عرضی - [8] - Cross-Correlation، شباهت - [9] - Semblance و ساختار ویژه [10] - Eigenstructure - میتوان استفاده کرد. تصویر -4الف نشان دهندهی اعمال الگوریتم شباهت بر روی برش افق پیمایش شده میباشد. همانطور که دیده میشود دو کانال رودخانهای مئاندری شکل با راستای شمالی جنوبی قابل تشخیص است.

شکل: 4 الف - برش زمانی t= 1020 و ب - برش افق پیمایش شده از سطح بازتاب به همراه تصویر خروجی نشانگر همدوسی

استفاده الگوریتم شباهت در محیط نرمافزار پترل به صورت نشانگر واریانس بوده که عکس نشانگر همدوسی است. در حقیقت وظیفه نشانگر واریانس اندازهگیری میزان تغییرات در طول پنجره از پیش تعیین شده است. ردلرزههای با تشابه بالا میزان پایینی از واریانس را نشان میدهند و ناپیوستگیها مقادیر بالایی از واریانس را نشان داده و بدین ترتیب قابل تشخیص میگردند

یکی از پارامترهای موثر بر محاسبه همدوسی اندازه پنجره محاسبه میباشد. پنجره کوچکتر جزئیات بیشتر را با دقت بیشتری نشان میدهد اما به نویزها نیز حساس میباشد و به شدت تاثیرپذیر است. در مقابل با انتخاب طول پنجره بزرگتر نویزها حذف و مرزها پیوستهتر میگردند. اما جزئیات تصویر حذف و تصویر تار میشود. بنابراین طول پنجره میبایستی به صورت بهینه تعیین گردد. در شکل -5 الف طول پنجره در راستای inline و crossline برابر 3 رد لرزه، در شکل -5ب برابر 5 ردلرزه و در شکل -5ج برابر7 ردلرزه انتخاب شده است.