Углеводородное изучение глубинных континентальных окраин, использующее несейсмические методы (стр. 1 )

First Break. Том 22, ноябрь 2004, страницы 59-63

Специальная Тема * Несейсмические методы / Бортовой

Углеводородное изучение глубинных континентальных окраин, использующее несейсмические методы

J. Derek Fairhead, Chris M. Green и Kirsten M. U. Fletcher

Геофизическая Разведка (GETECH), Университет Leeds, LS2 9JT, Великобритания

E-mail: *****@***com

Авторы из расположенной в Великобритании компании GETECH утверждают, чтобы новые обработки в решении обеспечивают возрастающуюся ценность спутниковых гравиметрических данных в углеводородном исследовании.

Главный центр морской разведки нефти находится в глубоководных частях континентальных окраин, где различные несейсмические методы играют возрастающую роль в содействии (нахождения) высококачественных целевых областей до сейсмических исследований или бурения. Методы, используемые в настоящее время, включают гравиразведку и магниторазведку, как спутниковый Синтетический Апертурный Радар (SAR), так и-или его бортовой эквивалент, чтобы обнаружить природные утечки нефти, которые могут присутствовать на морской поверхности. Как только подповерхностная структура была отображена сейсмически, все более и более используется теперь электромагнитное зондирование активным источником, чтобы определить, содержит ли горизонт (накопитель) слой, имеющий сопротивление, чтобы гарантировать бурение. Применение этой последней технологии ExxonMobil в оффшорной зоне Анголы, вероятно частично объясняет ее невероятную вереницу успехов разведочного бурения!

Эта статья фокусируется на том, как полученная по спутниковым данным гравиметрия способна играть существенную роль в изучении континентальных окраин, часто в соединении с анализом просачивания и другими доступными геофизическими данными типа морских и бортовых магнитных данных. Предварительно авторы сообщили в First Break (Fairhead и другие, 2001a) способность спутниковой гравиразведки надежно отобразить аномалии до 10 км (полная длина волны) и показали примеры из Западной Африки, Таиландского залива, Мексиканского залива и оффшорной зоны Юкатанского полуострова, Мексика.

Начиная с того времени GETECH предприняла значительное двухлетнее консорциумное изучение (?) (2002-2004), чтобы развить далее его спутниковую обрабатывающую технологию и гравиметрическое картирование всех свободных ото льда континентальных окраин на Земле (Рисунок 1). Этот набор данных простирается от 2 до 5 км от берега и примерно до 500 км в глубинные океанские бассейны. Это может использоваться, чтобы распознать и картировать тонкие особенности, связанные с зонами тектонических разломов океанской плиты, которые воздействуют и сегментируют континентальные окраины. Расхождение между этими данными и опубликованными региональными (?) решениями – в том, что ERS1 спутниковые сигналы, которые представляют приблизительно половину объема данных решения, не были хорошо выбраны и представлено существенное шумовое загрязнение для длин волн ниже 100 км с небольшой надежностью сигналов с длиной волны ниже, от 30 до 40 км. Фильтрование и переработка первоначального агентства (?) выбрало (проследило) данные, используя методы преобразования 'геоид к силе тяжнсти', только слегка улучшили решение (после Fairhead и др., 2001b). Это было только, повторно выбирая (или повторно прослеживая) формы волны высотомера, так что 'окончательное решение' было достигнуто таким образом, принося решение данных полностью в пределах окна исследования.

Преобразование изменения высоты поверхности моря, полученных от спутниковых высотомеров, в данные гравиметрии, не ново. Что является новым - способность использовать существующие спутниковые данные, чтобы решить аномалии ниже, до длины волны 10 км и до пределов от 2 до 5 км побережья глобально. Эта статья обсуждает используемую методологию и представляет примеры того, как решение является способным обращаться с трудными областями данных типа устьев важных речных систем, регионов, содержащих существенные океанские потоки, и области близкие к береговой линии (Рисунок1).

Рисунок 1. Покрытие гравиметрической изученности мировых континентальных окраин показывает местоположения примеров, используемых в этом изучении.

В середине 1980-х Уильям Хаксби (1987) произвел первую глобальную морскую гравиметрическую карту от SeaSat спутниковых данных высотомера с интервалом орбитальной траектории приблизительно 150 км на экваторе. Карта Хаксби имела существенное воздействие на теорию тектонических плит, потому что морские гравиметрические данные в свободном воздухе оказались впервые способны однородно отобразить тектоническую ткань океанской коры Земли. Однако, промежуток следа был ограничивающим фактором на решение.

Начиная с того времени, многие усилия применились к улучшению полученного спутником гравиметрического решения. Главный прогресс произошел в 1995, когда были опубликованы данные высотомера от спутников Геодезических Миссий (GM) Geosat и ERS1. Объединяя их орбитальные траектории, была достигнута плотность следа около 3 км на экваторе, с увеличивающейся плотностью следа к полюсам. Это закончилось впечатляющей глобальной морской гравиметрической моделью, развитой Sandwell и Smith (1997), основанной на данных высоты поверхности моря, обеспеченных NASA (Geosat) и Eurimage (ERS1). Несмотря на плотный пространственный охват орбитальных траекторий (~3 км), было удивительно, что полное решение этого нового набора данных было не лучше чем 30 - 40 км.

В 1993 г. GETECH начал работать с Международным Гравиметрическим Бюро (Toulouse, Франция) и показал, что, улучшая и очищая процедуры обработки, решение может быть улучшено до приблизительно 20 км, используя те же самые публично доступные данные (Olgiati и др., 1995)

Визуальный осмотр данных повторных следов ERS1 указал существенный шумовой пакет, который предлагал, что главной проблемой решения был путь возвращения к начальной форме волн радара, корорые первоначально были выбраны. GETECH таким образом намерены исследовать это, повторно выбирая (или повторно прослеживая) высоты поверхности моря от 'сырых' радарных данных формы волны (Maus и др., 1998). Переработка полных GM наборов данных Geosat и ERS1 предварительно не была сделана. Это было частично благодаря большим привлеченным объемам данных, т. к., в 1997 потребовалось в общей сложности шесть месяцев, чтобы разгрузить полностью ERS1 GM данные на 130 экзабайтах и три месяца, чтобы загрузить их в систему компьютера. GETECH поднял фонды агентств Правительства Великобритании, сопровождаемых изучением консорциумом нефтедобывающей промышленности, чтобы развить технологию и проверять это на отобранной области в Мексиканском заливе. Изучение доказало высокую успешность этого, что в дальнейшем консорциум нефтедобывающей промышленности сформировал в 2002 к карту свободных ото льда глобальных континентальных окраин (Рисунок 1).

Спутниковый метод обработки

Самый легкий способ понять, чем полученная спутником гравиметрия является и как это обусловлено, состоит в том, чтобы думать о этом как о супер сейсмическом эксперименте картирования морской поверхности на 800 км над Землей. Форма морской поверхности, если не имелось никаких тревожащих эффектов типа ветра, потоков, приливов и отливов, температурных изменений и т. д., является эквипотенциальной поверхностью гравитационного поля Земли. 'Вертикальный градиент' этой эквипотенциальной поверхности (поверхности моря) дает гравитационную аномалию в свободном воздухе, которая измерена на морской поверхности, а не на спутниковой высоте 800 км. Спутниковый сейсмический источник - радар с частотой 13.5 GHz, испускаемый по курсу 1020 раз в секунду. После 50- и с 100-слойной укладки данных на борту спутников ERS1 и Geosat, данные были переданы назад к Земле как 1/20- и 1/10-секундные наборы волновых данных соответственно. Сложенные волны разделены в 350 м (ERS1) и 700 м (Geosat) по следу с выборкой каждой волны в 3 ns (эквивалент 45 см на высоте поверхности моря). Эта выборка была увеличена до 1.5 ns на переднем краю Geosat данных.

Обработка данных может рассматриваться, как разбитая на три различных операции (Рисунок 2): перевыбор (или перепрослеживание); применение пересчёта и приливно-отливных исправлений и редактирования; и объединение этих двух наборов данных, используя 'геоид к силе тяжести', которое привлекает точное применение микро-выравнивания (Fairhead и др., 2001b). Рисунок 2 показывакт последовательность обработки. База данных является самым важным во всех шагах обработки, чтобы записывать изменения в точечных значениях из-за редактирования и применения исправлений (влажная и сухая тропосфера, приливно-отливные исправления и т. д). Важность регистрации таких изменений в базе данных позволяет, когда необходимо, эти изменения полностью вернуть или изменить на более поздних этапах последовательности обработки.

Рисунок 2. Полученная спутником гравиметрия. Диаграмма потока обработки

Три различных операции обработки данных:

1. Перепрослеживание волны: методы для перевыбора ERS1 данных были развработаны в течении более чем семи лет и были созданы, чтобы обращаться с шумовыми проблемами в данных и при осуществлении выборки волны по ведущему краю (не такая проблема с Geosat данными, которые имели двойную выборку в области ведущего края) и изменчивости между смежными волнами. Для следа начала форм волны был построен синтетический сигнал (Рисунок 3), для чего использован наклон ведущего края и его амплитуда, так что середина положения ведущего края (MSE 50%, смотри рисунок 4) может быть определена. Эта синтетическая волна используется тогда для корреляции по пересечениям с наблюдаемыми волнами, чтобы определить их начальные времена. Используя такую синтетическую волну, до 40 волн было инвертировано вместе, чтобы определить 42 неизвестные величины: среднюю амплитуду, средний наклон и 40 начальных времен. Этот метод позволил нам отделить волны, которые не соответствовали определенным пределам, и эти волновые результаты могли быть или удалены из последующего анализа и-или визуально просмотрены. Этот тип анализа позволил нам надежно отследить волны в пределах от 2 до 5 км от береговой линии.

Рисунок 3. Скомпонованные 40 последовательных волн, представляющие 2 секунды или 14 км данных по орбитальной траектории. Если бы никакой шум не присутствует на ведущем крае, тогда была бы произведена совершенная компоновка. (A) показывает множество плохо выбранных данных агентства с большим шумовым разбросом; (B) показывает синтетический сигнал (красный), используемый, чтобы соответствовать ведущему краю и треугольным пунктам выборки на сырых волновых данных; и (C) то же самое множесто после GETECH выборки, сокращающей разброс в 5 раз.