بخشی از مقاله
چکیده
یکی از بهترین روشهای تعیین خصوصیات لایههای زیرسطحی استفاده توام دادههای امواج فشاری و برشی میباشد. داده های لرزهای چندمولفه امکان استخراج اطلاعات کاملی در زمینه جهت پلاریزاسیون و سرعت ظاهری را فراهم میآورند. اما پردازشهای بسیاری باید انجام شود تا بتوان به چنین اطلاعاتی دست یافت.
هدف از مطالعه حاضر ارائه کاربرد روشی جدید در جداسازی امواج فشاری از امواج برشی میباشد. جهت انجام این مطالعه، دادههای پروفیل لرزهای قائم متعلق به یکی از چاههای میدان نوروز استفاده شده است. نتایج به دست آمده نشان میدهد که روش ارائه شده بر اساس ماتریس کواریانس در این مطالعه به خوبی قادر است تا امواج فشاری را از امواج برشی جداسازی نماید.
.1 مقدمه
دادههای پروفیل لرزهای چند مولفهای به دلیل ارائه سرعت امواج فشاری و برشی میتوانند در تعیین بسیاری از خصوصیات لایهای زیرسطحی مفید باشند. علاوه بر آن به دلیل کیفیت بالای دادهها، مقادیر و پارامترهای تعیین شده از طریق این روش لرزهای میتواند با نتایج حاصل از دادههای چاه مقایسه و کالیبره گردد
مشکل اساسی، تعیین زمان ورود امواج فشاری و برشی و جداسازی آنها از یکدیگر است که استفاده از دادههای چند مولفهای برای مدلسازی زیرسطحی را مشکل میسازد. اگر این امواج به خوبی از یکدیگر جدا شوند و به صورت جداگانه برای کوچ لرزهای استفاده شوند، به خوبی میتوان اثر نویزها و تداخلهای ناخواسته را حذف کرد و تصاویر لرزهای جداگانهای بر اساس سرعت موج امواج فشاری و برشی ارائه نمود. مطالعات بسیاری جهت ارائه راه حلی برای جداسازی امواج فشاری و برشی ارائه شده است
واپنار و همکاران در سال 1990 روشی برای جداسازی امواج بر اساس مجموع وزنی دادههای نه مولفهای ارائه دادند - Wapenaar et al. .1990 - ژانگ و ژو در سال 1995 معادلهای را برای جداسازی امواج فشاری از برشی توصیه کردند که در فضای زمان قادر به پیادهسازی بود
سان در سال 1999 روشهای برونیابی و همگرایی را با یکدیگر ترکیب نمود و توانست امواج را برای برداشت های لرزهای دوبعدی از یکدیگر جداسازی نماید . - Sun, 1999 - چوپرا و همکاران در سال 2004 از تفاوت میان سرعت مجازی و طیف فرکانس برای جداسازی امواج استفاده کردند . - Chopra et al., 2004 - وانگ و همکاران در سال 2006 از تبدیل رادون که توسط لو و همکاران - Liu et al., 2004 - در سال 2004 ارائه شده بود استفاده کردند و به نتایج مناسبی دست یافتند . - Wang et al. 2006 - اما برخلاف تمامی مطالعاتی که در این زمینه انجام شده است، ایرادات بسیاری به ضعف روشهای ارائه شده در جداسازی امواج فشاری و برشی وارد شده است. هدف از مطالعه حاضر ارائه روشی برای جداسازی امواج فشاری و برشی از دادههای پروفیل لرزهای قائم یکی از چاههای میدان نوروز در جنوب ایران میباشد. چاه مد نظر به دلیل منحرف بودن مشکلات پردازش را دوچندان خواهد نمود.
.2 میدان مورد مطالعه
میدان نوروز در 90 کیلومتری جزیره خارک واقع شده است و در سال 1966 پتانسیل آن به داشتن مخزن بورگان به اثبات رسیده است. این میدان با تمایلی شمال شرق-جنوب غرب، ناودیسی کشیده شده را تشکیل داده است که دارای ابعادی در حدود 100 کیلومتر مربع و ضخامتی در حدود 250 متر در مخزن بورگان میباشد. نفت در این میدان در عمق تقریبی 1780متری تا 1900متری در مخزن بورگان یافت میشود. تخلخل و نفوذپذیری مخزن به ترتیب چیزی در حدود 12 درصد و کمتر از 10میلی دارسی میباشد.
.3 دادههای پروفیل لرزهای قائم
به دلیل ویژگیهای توپوگرافی مخزن، استفاده از برداشت پروفیل لرزهای در چاه مد نظر ضروری به نظر میرسید. بنابراین این برداشت به عنوان یک برداشت چند مولفهای با افست نزدیک - فاصله افست تا چاه 50 متر - با استفاده از تفنگ بادی انجام شد. این دادهها برای فاصله عمقی بین 250 تا 2650متری با فواصل برداشتی 15متر طراحی و برداشت گردیدند. دادهها از اعماق دارای لوله جداری نیز برداشت شدند.
.4 روش مطالعه
روشی که در مطالعه حاضر از آن استفاده شده است توسط لیو و همکاران - Liu et al., 2012 - بر روی دادههای لرزه بین چاهی استفاده شده است اما قابلیت آن برای دادههای پروفیل لرزهای قائم چند مولفهای به اثبات نرسیده است. جهت پیادهسازی روش فوق، ابتدا آزیموت ژئوفونها به دلیل چرخشهایی که در طول برداشت دارند، اصلاح شد. علاوه بر آن، نویزهای لولهای نیز به دلیل تداخلی که در آنالیز پلاریزاسیون ایجاد میکنند، باید از دادههای حذف شوند. پس از آن امواج بالا و پایین روند از روی مولفهها جدا میشوند و در نهایت آنالیز ماتریس کواریانس لیو و همکاران برای جداسازی امواج اعمال خواهد شد. این روش تنها نیاز به زمان ورود امواج فشاری دارد که به سادگی قابل تعیین میباشد. روش پیادهسازی فرآیند فوق در قسمتهای بعد توضیح داده شده است.
.1-4 جداسازی مولفهها
جهت جداسازی مولفهها، ابتدا زمان ورود موج فشاری از مولفه قائم جدا شد و بر اساس آن سرعت اولیه ساخته شد - شکل 1 سمت چپ - . تمامی ردهای لرزهای با فیلتر باندگذر 60-10 هرتز فیلتر شدند و زاویه انجراف چاه که چیزی در حدود 34 درجه بود به تمامی مولفهها اعمال شد تا عمق قائم به خوبی تعیین گردد. سه مولفه خام پروفیل لرزهای قائم با استفاده از آنالیز هودوگرام چرخش داده شدند تا پلاریزاسیون آنها در جهات عمودی و افقی واقعی تعیین شود.
برداشت انجام شده در این چاه در افست نزدیک انجام شد اما به دلیل انحراف چاه، آنالیز هودوگرام برای اصلاح جهت مولفهها لازم بود تا بتوان با چرخش آنها به سمت منبع حداکثر دامنه ممکن را در جهات افقی و عمودی به دست آورد. اگر فرض شود که موج فشاری به سمت منبع به صورت خطی پلاریزه میشود، یک سیستم مختصات ثابت میتواند با چرخش مولفههای X و Y انجام شود به طوریکه حداکثر دامنه در جهات افقی مشخص گردد. مولفهای که از این چرخش به دست می آید، مولفه H نامیده میشود که موازی با جهت پلاریزاسیون موج فشاری در جهت افقی خواهد بود.
این مولفه حاوی موج فشاری و موج برشی عمودی میباشد. عمود بر مولفه H، مولفه T ایجاد میشود که شامل پلاریزاسیون ناشی از موج برشی افقی میباشد. به صورت مشابه، آنالیز هودوگرام بر روی مولفه H و مولفه خام عمودی انجام میشود تا جهت بیشینه پلاریزاسیون در صفحه عمودی مشخص گردد. از این آنالیز، دو مولفه شعاعی - R - و عمودی - V - استخراج میشوند. این دو مولفه هردو دارای امواج فشاری و برشی عمودی بالارونده و پایین رونده هستند که برای جداسازی امواج مدنظر قرار میگیرند. مولفه T نیز زمان ورود موج برشی را ارائه خواهد نمود.
.2-4 حذف امواج لولهای
هر دو مولفه شعاعی - R - و عمودی - V - دارای امواج لولهای شدیدی بودند که باید قبل از جداسازی امواج فشاری و برشی حذف میشد. روش فیلترینگ فرکانس-عدد موج روش متداول در حذف نویزهای این چنینی است که عموما نتایج مناسبی را ارائه میکند - Yilmaz, .1987 - اما موفقیت این روش تا حدود زیادی به محل قرارگیری نویز و سیگنال در فضای فرکانس-عدد موج بستگی دارد و در صورت قرارگیری نویز بر روی سیگنال در این فضا امکان جداسازی وجود ندارد. برای حل این مشکل در مطالعه حاضر از تبدیل رادون استفاده شد
تبدیل رادون در واقع به جمع دامنه دادهها در جهات از پیش تعیین شده میپردازد. این تبدیل با دو پارامتر زمان - - و کندی موج - - معرفی میشود و در واقع با مدلسازی دادهها در فضای - به جداسازی سیکنال از نویز میپردازد. برای امواجی با ویژگیهای خطی مانند انچه که از دادههای پروفیل لرزه ای به دست میآید، تبدیل رادون روش مناسبی برای جداسازی نویز خواهد بود. بنابراین این تبدیل بر روی مولفههای عمودی و شعاعی اعمال شد و موج لولهای از روی آنها حذف گردید. شکل 1 در سمت راست، موج لولهای حذف شده از دادهها را نشان میدهد.
.3-4 جداسازی امواج بالارونده و پایین رونده
برای جداسازی امواج بالارونده از امواج پایین رونده که هر دو مولفه عمودی و شعاعی حضور داشتند، از تبدیل رادوت استفاده شد. در دادههای پروفیل لرزهای سه مولفهای، سرعت ظاهری امواج بالارونده همیشه مثبت است در حالی که سرعت امواج پایین رونده منفی میباشد. علاوه بر آن، جهت انتشار و پلاریزاسیون امواج فشاری و برشی عمود بر یکدیگر است. بنابراین، تبدیل رادون روش منابی برای جداسازی امواج بالارونده و پایین رونده فشاری و برشی خواهد بود. برای اعمال این روش، تبدیل رادون پیشرو و معکوس در فضای فرکانس پیادهسازی شد. در فرآیند پیادهسازی تبدیل رادون از پیچش - Deconolution - استفاده شد تا توزیع فضایی نویز در تبدیل حذف گردد. در غیراینصورت اثرات نویز و تاثیرات لبه ای در جداسازی امواج بالارونده و پایین رونده اثر خواهد گذاشت.
