بخشی از مقاله
چكيده
در سال هاي اخير استفاده از داده هاي لرزه اي غيرعامل به دليل هزينه كمتر نسبت به روشهاي لرزه اي مرسوم و ارائه نتايج قابل قبول، توجه بسياري را در صنعت اكتشاف نفت جلب نموده است. برداشت و استفاده از داده هاي لرزه اي غيرعامل بخصوص در مناطقي كه داده هاي لرزه اي با چشمه مصنوعي قابل برداشت نبوده و يا نتايج حاصل از اين نوع برداشت ها رضايت بخش نباشد مي تواند مورد توجه قرار گيرد.
برداشت داده هاي لرزه نگاري با چشمه مصنوعي در ساختمان دهدشت به دليل رخنمون سازند گچساران هيچگاه نتايج مورد انتظار را ارائه نداده است. به همين دليل برداشت داده هاي لرزه اي غيرعامل در برنامه اكتشاف محدوده مذكور قرار گرفته و داده ها در سال ١٣٩٥- ١٣٩٦ در يك دوره زماني ٨ ماهه و توسط بيش از يكصد ايستگاه مستقل از يكديگر برداشت گرديد. در اين مقاله اصول طراحي برداشت داده هاي پسيوسايزميك با هدف انجام توموگرافي لرزه اي مورد واكاوي قرار گرفته است.
١ مقدمه
برداشت هاي لرزه نگاري غيرعامل را در صنعت نفت مي توان به دو روش عمده تقسيم نمود. در روش اول كه كاربرد فراواني در مانيتورينگ مخزن و پايش تزريق آب و گاز به مخزن پيدا كرده است، گيرنده ها در سطح زمين و درون چاههاي موجود قرار داده شده و شكستگي هاي حاصله در سنگ مخزن كه در اثر افزايش فشار حاصل از تزريق آب يا گاز رخ مي هد به عنوان چشمه لرزه اي عمل نموده و امواج حاصله در گيرنده ها دريافت مي شود.
تنها با تعيين محل اين رخدادها مي توان نسبت به چگونگي تغيير هندسه جبهه فشار تزريق شده اطلاعات زيادي بدست آورد - روتلج، ٢٠٠٣ - . در روش دوم، گيرنده ها در سطح زمين بوده و خردلرزه هاي طبيعي ايجاد شده در داخل پوسته زمين، چشمه هاي لرزه اي خواهند بود. امواج پس از عبور از توده سنگ در گيرنده ها ثبت شده و با ثبت اولين رسيدها و يا شكل كامل موج، توموگرافي لرزه اي جهت تعيين سرعت حركت امواج و يا شناسايي مشخصات توده سنگ واقع در مسير پرتوها انجام مي گيرد - سلنتيس، ٢٠١١ - .
البته روشهاي كمتر مورد استفاده اي نيز از قبيل تصويرسازي نوفه - آرتمن، ٢٠٠٦ - ، بررسي نوفه زمينه به عنوان نشانگر مستقيم هيدروكربور - سائينگر و ديگران، ٢٠٠٩ - و ... نيز در مطالعات لرزه نگاري غيرعامل گسترش يافته اند. در اين مقاله برداشت داده هاي غيرعامل در ناحيه دهدشت به منظور توموگرافي - روش دوم فوق الذكر - مورد بررسي قرار گرفته است.
منطقه دهدشت در استان كهكيلويه و بويراحمد از نظر جغرافيايي در حوضه رسوبي دزفول جنوبي واقع بوده، نسبت به محدوده هاي اطراف آن ارتفاعي پست داشته و غالبا سازند گچساران در سطح آن رخنمون دارد. مطالعات اكتشافي لرزه اي در اين منطقه در سال ١٩٦٢ برداشت داده هاي انكساري بوده و در سالهاي ١٩٧٢ و ١٩٧٨ ، ١٩٨٧ و ٢٠٠٣ داده هاي لرزه نگاري بازتابي دوبعدي برداشت گرديده است.
به دليل گستردگي رخنمون گچساران كه تضعيف كننده انرژي لرزه اي عبوري از آن مي باشد، هيچكدم از اين برداشت ها نتوانسته نقشه هاي زير سطحي قابل قبولي را ارائه نمايد. نظر به اينكه در برداشت هاي معمول لرزه نگاري، با عبور دوطرفه يا رفت و برگشت موج لرزه اي از سازند گچساران تضعيف شديدي در دامنه آن رخ مي دهد، برداشت و تحليل داده هاي غيرعامل كه در آن امواج تنها يك مسير - از عمق به سطح - را در سازند گچساران طي ميكنند اغواء كننده به نظر مي رسد.
3 طراحي عمليات و برداشت داده ها
مولفه هاي اساسي در طراحي عمليات، تعيين ميزان لرزه خيزي منطقه، تعيين فاصله بين ايستگاهها، آرايش ايستگاهها، گستره سطحي ايستگاهها، طول زماني برداشت داده ها، ركورد پيوسته يا آستانه اي، سطحي و يا درون چاهي بودن گيرنده هاي برداشت و انتخاب نوع گيرنده ها مي باشد. در ابتدا لرزه خيزي منطقه بررسي شده، تعداد احتمالي رخدادها، پراكندگي جغرافيايي و عمق كانوني آنها بررسي و سپس پارامترهاي عملياتي بر مبناي آن طراحي مي شوند. طبيعي است كه در توموگرافي، استفاده از خردلرزه هاي واقع در داخل شبكه گيرنده ها ترجيح داده مي شود.
شكل ١ سمت راست: توزيع لرزه خيزي دستگاهي براساس كاتالوگ جهاني EHB - دايره هاي سبز رنگ - و كاتالوگ IIEES - دايره هاي سفيد - و كاتالوگ موسسه ژئوفيزيك - دايره هاي قرمز - در محدوده پروژه و مناطق همجوار. وسط: توزيع زلزله هاي ثبت شده در طي شش ماه كاركرد شبكه لرزه نگاري سد و نيروگاه مسجد سليمان و گتوند عليا با استفاده از حدود ١٠ ايستگاه لرزه سنجي در فواصل ١٥ تا ٢٠ كيلومتري از يكديگر، چپ: توزيع عمقي زلزله هاي رخ داده در پايش مذكور زون لرزه زمين ساختي زاگرس يكي از لرزه خيزترين مناطق شناخته شده در ايران مي باشد.
منطقه دهدشت نيز در بخش كمربند چين خورده ساده آن قرار گرفته كه عمدتا داراي توالي رسوبي بالغ بر 12 كيلومتر مي باشد. در شكل شماره ١ - تصوير سمت راست - توزيع زمين لرزه هاي دستگاهي براساس كاتالوگ EHB، كاتالوگ پژوهشگاه بين المللي زلزله شناسي IIEES و كاتالوگ موسسه ژئوفيزيك دانشگاه تهران نشان داده شده است. كاتالوگ EHBعمدتاً بزرگاي بالاي 4.5 را در بر گرفته و كاتالوگ IIEES تنها براي زمين لرزه هاي بين 2004 تا ٢٠١١، داراي آستانه حدود 2.5 تا 3 و براي دوره زماني قبل از آن داراي آستانه بزرگاي يكسان با EHB مي باشد.
رخدادهاي كاتالوگ موسسه ژئوفيزيك تنها مربوط به سال ٢٠٠٦ تا ٢٠١١ بوده و آستانه بزرگاي آن در حدود ٢ مي باشد. همين اختلاف آستانه بزرگا باعث افزايش ثبت زمين لرزه هاي كاتالوگ پژوهشگاه نسبت به كاتالوگ EHB و در كاتالوگ موسسه نسبت به دو كاتالوگ ديگر شده است. بيشتر لرزه خيزي مشاهده اي نيز در غرب، جنوب غرب و جنوب گستره مورد مطالعه قرار گرفته است.
همچنين در اين شكل - وسط - ، پايش لرزه اي محدوده سد و نيروگاه مسجد سليمان و گتوند عليا در فاصله حدود ٢٠٠ كيلومتري محدوده پروژه فقط در طي يك دوره زماني 6 ماهه از فروردين تا شهريور 1389 توسط 10 ايستگاه لرزه نگاري محلي نشان داده شده است. با توجه به اينكه لرزه خيزي اين منطقه در كاتالوگ هاي سه گانه فوق با محدوده پروژه تقريبا يكسان مي باشد، ثبت بيش از ٢٠٠٠ زمين لرزه در بازه زماني فوق جالب توجه مي باشد.
بنابراين بديهي است كه انتظار ثبت چندين هزار زمين لرزه در طي يك دوره چند ماهه با كمك يك شبكه متراكم ايستگاهي در منطقه دهدشت منطقي مي باشد. پيش بيني گرديد با تعداد بيشتر ايستگاهها و با فاصله ايستگاهي كمتر، تعداد زلزله هاي ثبت شده در يك دوره شش ماهه مي تواند بيشتر از ١٠٠٠٠ رخداد و عمق بيشتر آنها نيز در حدود ١٠ تا ١٥ كيلومتر خواهد بود - تاتار و همكاران، ١٣٩٠ - . شكل ٢ سمت راست: مدل ساده دوبعدي كه در آن زلزله ها در عمق و گيرنده ها در سطح فرض شده است. سمت چپ: نشانگر تعداد پرتو - Hit - Count حاصل از مدل تصوير شده در سمت راست.
انتخاب فاصله بين ايستگاه ها و آرايش آنها بيشتر به عمق هدف مورد بررسي، عمق رخدادهاي زلزله و ميزان دقت مورد انتظار بستگي دارد. در ساختمان دهدشت، از نقطه نظر هندسي، هدف اصلي از مطالعات اكتشافي به نقشه درآوردن سطح لايه آسماري به عنوان هدف اصلي مي باشد. عمق اين سازند از سطح زمين در برخي نقاط تا حداكثر حدود ١٢٠٠ متر زير سطح اساس دريا در محدوده پروژه برآورد شده بود.
در تصوير شماره ٢ يك مدل دوبعدي بسيار ساده براي بدست آوردن دقت توموگرافي - يائو و ديگران، ١٩٩٩ - به روش كمترين مربعات نشان داده شده و نقاط چشمه زلزله در عمق و گيرنده هاي واقع در سطح و پرتوهاي متناظر با هركدام از زوج چشمه-گيرنده نيز نشان داده شده است. همچنانكه از اين تصوير مشخص است بيشترين تعداد پرتوهاي عبوري در سلول هاي مياني - افقي و قائم - قرار داشته و نشان دهنده بيشترين دقت حاصله در اين محدوده خواهد بود.
بدين دليل گسترش سطحي ايستگاههاي گيرنده داده ها به مناطق جانبي محدوده هدف ضروري تشخيص داده شد و نيز تنها راه افزايش دقت داده ها در اعماق نزديك به سطح زمين، كاهش فاصله بين گيرنده ها تعيين گرديد. بنابراين فاصله بين ايستگاههاي گيرنده دو كيلومتر طراحي شد و تغيير مكان گيرنده ها به فواصل بينابيني در اواسط دوره زماني برداشت داده ها نيز طرح ريزي شد تا فاصله ايستگاهي در نهايت به يك كيلومتر كاهش يابد.
برداشت داده ها به صورت پيوسته در نظر گرفته شد تا استخراج تمامي خردلرزه هاي ضعيف مقدور شده و مطالعه نوفه ها نيز امكانپذير گردد. همچنين حدود ١٠ ايستگاه گيرنده در خارج از شبكه برداشت به صورت يك حلقه يا رينگ در اطراف منطقه نصب گرديد تا تعيين موقعيت زلزله هاي رخ داده در حاشيه و اطراف شبكه اصلي امكانپذير گردد. شبكه اصلي ايستگاهها حدود ٤٠٠ كيلومتر مربع و كل ايستگاهها شامل ايستگاههاي حلقه بالغ بر ١٦٠٠ كيلومتر مربع از وسعت منطقه را را به مركزيت دهدشت پوشش داد.
