Sejsmiczna inwersja stochastyczna w systemie INPRES

Podobne dokumenty
na transformacjach PPS-WPG fal podłużnych

WYKORZYSTANIE ATRYBUTÓW SEJSMICZNYCH DO BADANIA PŁYTKICH ZŁÓŻ

BAZA DANYCH ORAZ SZCZEGÓŁOWY 3D MODEL GEOLOGICZNY DLA PODZIEMNEJ SEKWESTRACJI CO 2 REJONU BEŁCHATOWA NA PRZYKŁADZIE STRUKTURY BUDZISZEWIC - ZAOSIA

Zastosowanie dekonwolucji typu shape filter do poprawy rozdzielczości sekcji sejsmicznej

Komitet Redakcyjny: prof. zw. dr hab. inż. Józef Raczkowski

Bełchatów w rejonie linii NS wzdłuż przekroju geologicznego 58 NS Wyznaczenie efektu. grawitacyjnego złoża

Zastosowanie prędkości interwałowych PPS do modelowania ośrodka geologicznego

3. Składowe wektora indukcji (lub wektora natężenia) pola magnetycznego Ziemi

Analiza zmiany objętości węglowodorów gromadzonych w danej strukturze w czasie geologicznym z wykorzystaniem modelowania PetroCharge

2. Syntetyczne sekcje pseudoimpedancji akustycznej

Charakterystyka parametrów termicznych skał mezopaleozoicznych z rejonu Kraków-Dębica

Teoretyczne podstawy zmian amplitud z offsetem Metody interpretacji złożowej bazujące na zmianach amplitudy z offsetem

Zastosowanie pomiarów PPS 3C do szczegółowego odwzorowania i interpretacji strefy okołootworowej

Ocena niepewności rozwiązania w modelowaniu zmienności przestrzennej parametrów ośrodka za pomocą metody kosymulacji

GOSPODARKA ZŁÓŻ SUROWCÓW MINERALNYCH i ICH OCHRONA

Rentgenowska mikrotomografia komputerowa w badaniu skał węglanowych

KATEDRA GEOFIZYKI. Proponowane tematy prac magisterskich dla studentów studiów stacjonarnych II stopnia rok akademicki 2017/2018

NOWOCZESNE TECHNOLOGIE ENERGETYCZNE Rola modelowania fizycznego i numerycznego

Zastosowanie metody MASW do wyznaczania profilu prędkościowego warstw przypowierzchniowych

Metody oceny stanu zagrożenia tąpaniami wyrobisk górniczych w kopalniach węgla kamiennego. Praca zbiorowa pod redakcją Józefa Kabiesza

METODYKA POSZUKIWAŃ ZLÓŻ ROPY NAFTOWEJ I GAZU ZIEMNEGO

LOTOS Petrobaltic S.A. Polskie Górnictwo Naftowe i Gazownictwo S.A. Akademia Górniczo- Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie

Zadanie 3. Dla poziomego reflektora rozmiary binu determinowane są przez promień strefy Fresnela. Promień strefy Fresnela dany jest wzorem:

Kierunek studiów. Opiekun projektu. dr hab. inż. Janusz Madej, prof. AGH. 1. Geofizyka. 2. Geofizyka. prof. AGH. 3. Geofizyka. prof. AGH. 4.

Zadanie Cyfryzacja grida i analiza geometrii stropu pułapki w kontekście geologicznym

Rozwiązanie zadania w podejściu optymalizacyjnym

LABORATORIUM POMIARY W AKUSTYCE. ĆWICZENIE NR 4 Pomiar współczynników pochłaniania i odbicia dźwięku oraz impedancji akustycznej metodą fali stojącej

Mirosław Kamiński Państwowy Instytut Geologiczny Państwowy Instytut Badawczy

Do obliczeń można wykorzystywać rozmaite algorytmy wykorzystujące najprostszych należą przedstawione niżej:

Spis treści. Przedmowa... XI. Rozdział 1. Pomiar: jednostki miar Rozdział 2. Pomiar: liczby i obliczenia liczbowe... 16

Spis treści. Wykaz ważniejszych oznaczeń. Przedmowa 15. Wprowadzenie Ruch falowy w ośrodku płynnym Pola akustyczne źródeł rzeczywistych

Cyfrowa rewolucja w poszukiwaniach ropy i gazu

Zadanie B. 1. Interpretacja strukturalna danych profili sejsmicznych

CPT-CAD - Program do tworzenia dokumentacji geologicznej i geotechnicznej

Analiza procedur wizualizacji danych sejsmicznych z wykorzystaniem systemu Petrel

Zadanie A. 1. Interpretacja strukturalna utworów miocenu i jego podłoża

ZASTOSOWANIE METOD GEOELEKTRYCZNYCH W ROZPOZNAWANIU BUDOWY PODŁOŻA CZWARTORZĘDOWEGO.

7. Identyfikacja defektów badanego obiektu

Analiza niepewności określania zasobów złóż węglowodorów, na przykładzie złoża gazowokondensatowego

LABORATORIUM PROCESÓW STOCHASTYCZNYCH

Dostawa dla ING PAN oprogramowania firmy Beicip-Franlab lub równoważnego

Automatyka i pomiary wielkości fizykochemicznych. Instrukcja do ćwiczenia III. Pomiar natężenia przepływu za pomocą sondy poboru ciśnienia

KATEDRA GEOFIZYKI. Proponowane tematy prac magisterskich dla studentów I roku studiów stacjonarnych II stopnia rok akademicki 2016/2017

Detekcja i rozdzielczość czasowa, a zdolność rozdzielcza waveletu sejsmicznego w cienkich warstwach

Przydatność metody georadarowej w rozwiązywaniu zagadnień geologiczno inżynierskich w górnictwie odkrywkowym

Tomasz Gogołek, Łukasz Nowacki, Urszula Stępień

BADANIA STANU TECHNICZNEGO WAŁÓW PRZECIWPOWODZIOWYCH BADANIA GEOFIZYCZNE

Andrzej Pepel Prace naukowo-badawcze w PBG...3

Ćwiczenie nr 2: ZaleŜność okresu drgań wahadła od amplitudy

Fig _31 Przyk ad dyskretnego modelu litologicznego

Badania geofizyczne dróg i autostrad

NAFTA-GAZ, ROK LXXIII, Nr 12 / 2017

WYZNACZANIE NIEPEWNOŚCI POMIARU METODAMI SYMULACYJNYMI

Dr inż.ewa Kawalec-Latała* ) 1. Wprowadzenie

Podstawowe facje sejsmiczne w jeziorze wigry

ZAGROŻENIA NATURALNE W OTWOROWYCH ZAKŁADACH GÓRNICZYCH

Znaczenie terytorium województwa lubelskiego w ogólnopolskim projekcie rozpoznania geologicznego dla poszukiwań shale gas i tight gas

Zastosowanie symulacji komputerowych do modelowania pracy podziemnych magazynów gazu w Polsce

Potencjał dla poszukiwań złóŝ gazu ziemnego w łupkach dolnego paleozoiku (shale gas) w Polsce

ANALIZA ODLEGŁOŚCI I CZASU MIĘDZY WSTRZĄSAMI ZE STRZELAŃ TORPEDUJĄCYCH A SAMOISTNYMI O ENERGII RZĘDU E4 J W WARUNKACH KW SA KWK,,PIAST

POTENCJAŁ ZASOBOWY POLSKI W ZAKRESIE GAZU I ROPY NAFTOWEJ Z PUNKTU WIDZENIA DZIAŁALNOŚCI POSZUKIWAWCZEJ PGNIG SA

PETREL 2007 IMPORT DANYCH

Podstawa prawna: Ustawa Prawo o szkolnictwie wyższym i nauce z dnia 20 lipca 2018 r., art Dz. U. poz.1669.

Sposoby opisu i modelowania zakłóceń kanałowych

Fuzja sygnałów i filtry bayesowskie

Ćwiczenie nr 65. Badanie wzmacniacza mocy

LABORATORIUM PODSTAW TELEKOMUNIKACJI

Przykłady wybranych fragmentów prac egzaminacyjnych z komentarzami Technik geolog 311[12]

X POLSKO-NIEMIECKA KONFERENCJA ENERGETYKA PRZYGRANICZNA POLSKI I NIEMIEC DOŚWIADCZENIA I PERSPEKTYWY SULECHÓW, LISTOPAD 2013

Uchwała Rady Wydziału nr 34 z dnia 3 czerwca 2013 roku w sprawie przeprowadzenia postępowania habilitacyjnego dr inż. Pawła Kosakowskiego

Przykłady wybranych fragmentów prac egzaminacyjnych z komentarzami Technik geolog 311[12]

Nasyp przyrost osiadania w czasie (konsolidacja)

Automatyczne tworzenie trójwymiarowego planu pomieszczenia z zastosowaniem metod stereowizyjnych

Mapy litologiczno-stratygraficzne.

Wstępne wyniki badania właściwości tłumiących utworów fliszu karpackiego metodą refrakcji sejsmicznej

Komentarz technik geolog 311[12]-01 Czerwiec 2009

Modelowanie pola akustycznego. Opracowała: prof. dr hab. inż. Bożena Kostek

Anomalie gradientu pionowego przyspieszenia siły ciężkości jako narzędzie do badania zmian o charakterze hydrologicznym

4. Ultradźwięki Instrukcja

KAMERA AKUSTYCZNA NOISE INSPECTOR DLA SZYBKIEJ LOKALIZACJI ŹRÓDEŁ HAŁASU

Podstawy opracowania wyników pomiarów z elementami analizy niepewności pomiarowych

4.3 Wyznaczanie prędkości dźwięku w powietrzu metodą fali biegnącej(f2)

Załącznik 1.1. Lokalizacja punktów pomiaru miąższości wybranych pokładów węgla w KWK Murcki (opróbowanie wiertnicze i górnicze)

Zarys budowy geologicznej rejonu Tarnowa

G E OT E C H N O LO G I A S. C.

Wojciech Janecki. Geosoft sp. z o.o. Wrocław

D O K U M E N T A C J A G E O T E C H N I C Z N A ( O P I N I A G E O T E C H N I C Z N A )

Schemat uzbrojenia odwiertu do zatłaczania gazów kwaśnych na złożu Borzęcin

Szczegółowy program kursu Statystyka z programem Excel (30 godzin lekcyjnych zajęć)

WGGIOŚ Egzamin inżynierski 2014/2015 WYDZIAŁ: GEOLOGII, GEOFIZYKI I OCHRONY ŚRODOWISKA KIERUNEK STUDIÓW: GÓRNICTWO I GEOLOGIA

ZASTOSOWANIE METODY TOMOGRAFII ELEKTROOPOROWEJ DO LOKALIZACJI STRUKTUR KRASOWYCH

Każdy system GIS składa się z: - danych - sprzętu komputerowego - oprogramowania - twórców i użytkowników

Katarzyna Jesionek Zastosowanie symulacji dynamiki cieczy oraz ośrodków sprężystych w symulatorach operacji chirurgicznych.

Poprawa dokładności odwzorowania budowy geologicznej w obrazie sejsmicznym z obszaru Karpat zewnętrznych

Metodyka konstrukcji przestrzennych modeli szczelinowatości poziomów zbiornikowych

ROZPORZĄDZENIE MINISTRA ŚRODOWISKA. w sprawie dokumentacji geologicznej złoża kopaliny

OPINIA GEOTECHNICZNA

Krzysztof JAKIEL, Janusz MADEJ, Janusz RADOMIŃSKI Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków

Polaryzacja anteny. Polaryzacja pionowa V - linie sił pola. pionowe czyli prostopadłe do powierzchni ziemi.

Transkrypt:

NAFTA-GAZ czerwiec 2011 ROK LXVII Robert Bartoń Instytut Nafty i Gazu, Kraków Sejsmiczna inwersja stochastyczna w systemie INPRES Wstęp Poszukiwanie złóż węglowodorów ukierunkowane jest na coraz trudniejsze cele i obiekty geologiczne, co stymuluje wzrost zapotrzebowania na nowe metody i techniki pomiarowe, mogące dostarczyć dokładniejszych informacji o litologii, typie pułapek złożowych oraz rozkładzie parametrów złożowych w strefie złoża i w jego sąsiedztwie. Istotnym narzędziem w tej dziedzinie jest inwersja sejsmiczna obliczana metodą deterministyczną lub probabilistyczną (stochastyczną) [6, 15]. W Zakładzie Sejsmiki Instytutu Nafty i Gazu inwersję sejsmiczną oblicza się już od kilkunastu lat w postaci inwersji akustycznej oraz elastycznej na profilach sejsmicznych 2D na użytek prac przemysłowych zlecanych przez Polskie Górnictwo Naftowe i Gazownictwo oraz w ramach projektów badawczych zlecanych przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego. Dotąd obliczenia te realizowano na falach podłużnych oraz poprzecznych, konwertowanych przy użyciu programów autorskich dr Krystyny Żukowskiej, napisanych na podstawie literatury specjalistycznej oraz systematycznych doświadczeń i inspiracji wynikających z różnorodnych zadań, realizowanych przez zespół badawczy pod kierunkiem prof. Haliny Jędrzejowskiej-Tyczkowskiej [9]. Zakupiony przez Instytut Nafty i Gazu system INPRES wzbogacił możliwości Zakładu Sejsmiki w zakresie obliczania impedancji akustycznej i elastycznej dla projektów 2D i 3D. Inwersja sejsmiczna Odtworzenie parametrów ośrodka na podstawie obserwacji zarejestrowanej w postaci obrazu falowego sejsmiki powierzchniowej jest zagadnieniem odwrotnym. Procedury umożliwiające odtworzenie prędkości z danych sejsmicznych noszą nazwę inwersji sejsmicznej. Zainteresowanie tą metodą oraz jej rozwój przypada na lata 80. ubiegłego wieku. Obecnie znajduje ona szerokie zastosowanie w pracach geofizyczno-sejsmicznych w poszukiwaniach złóż węglowodorów, dostarczając dodatkowych czasem bezcennych informacji o zmianach parametrów fizycznych w ośrodku geologicznym [3, 4, 13, 15]. W metodzie sejsmicznej problem inwersji obejmuje dwa niezależne zagadnienia [9]: inwersję strukturalną opartą praktycznie na inwersji hodografu, czyli zależności czas-odległość, prowadząc do przedstawienia modelu strukturalnego (geometrycznego) wnętrza ośrodka geologicznego, inwersję stratygraficzną opartą na inwersji amplitud refleksów, prowadząc do przedstawienia modelu stratygraficznego ośrodka na podstawie prezentowanego parametru w postaci impedancji. Inwersja stratygraficzna zawiera w sobie cechy kinematyczne, wykorzystując do odtworzenia parametrów ośrodka dynamikę drgań sprężystych. Metoda ta pozwala na ilościowe określanie relacji pomiędzy amplitudą zarejestrowanej fali a parametrami fizycznymi ośrodka w postaci prędkości i gęstości oraz ich iloczynu, jako impedancji. Inwersja sejsmiczna jest cennym narzędziem geofizycznym, umożliwiającym estymację parametrów fizycznych ośrodka geologicznego z danych sejsmicznych w postaci zmian impedancji, będącej iloczynem gęstości i prędkości propagacji. Umożliwia ona przekształcenie amplitudy refleksów sejsmicznych w fizyczne parametry skał i w konsekwencji ilościowy opis złoża. W uproszczonej formie, można ją rozumieć jako wyznaczenie otworowej 385

NAFTA-GAZ impedancji akustycznej dla każdej trasy sekcji sejsmicznej [3, 4, 6, 9, 10, 12, 15]. Podstawową procedurą odtworzenia prędkości sejsmicznych jest inwersja sejsmiczna. Prędkość propagacji fal sejsmicznych to jeden z parametrów, który najbardziej wiarygodnie charakteryzuje właściwości fizyczne ośrodka geologicznego. Kolejnym ważnym zastosowaniem inwersji sejsmicznej jest odtworzenie rozkładu gęstości w ośrodku. Ze względu na liniową zależność gęstości i porowatości, gęstość w pewnym sensie jest ważnym wskaźnikiem litologii. Na szczególną uwagę zasługuje równoczesne wykorzystanie rozkładu prędkości fal podłużnych i poprzecznych oraz ich relacji, V p /V s, uznawanej jako jeden z najbardziej kryterialnych parametrów obecności węglowodorów w obiektach złożowych [8, 9, 10, 12]. 386 nr 6/2011 Etapy postępowania w tworzeniu projektu inwersji sejsmicznej Z uwagi na sposób obliczania inwersji sejsmicznej, wyróżnia się dwie metody: deterministyczną oraz probabilistyczną. Obie te metody mogą być obliczane na danych sejsmicznych zarówno po składaniu (post-stack), jak i przed składaniem (pre-stack), jednak inwersja sejsmiczna realizowana na danych sejsmicznych po składaniu uniemożliwia uzyskanie informacji o prędkościach propagacji fali poprzecznej, traktowanej jako łączność prędkości fali podłużnej i gęstości. Ograniczenia te eliminuje inwersja na rekordach pojedynczych tras sejsmicznych przed składaniem wykorzystująca zależność współczynnika odbicia od kąta padania (a tym samym od odległości), określoną równaniem Zoeppritza. Ten typ inwersji wykorzystuje właściwości amplitudy refleksu, zależność czas-odległość oraz kształt sygnału do oszacowania parametrów ośrodka (w postaci propagacji fali P i S oraz gęstości), które są podstawą w obliczeniu stałych Lamè go, Poissona, impedancji akustycznej i elastycznej, służąc w rezultacie do identyfikacji typów litologicznych oraz określenia zawartości węglowodorów i płynów złożowych [9]. Sejsmiczna metoda obliczeniowa oparta o dekonwolucję stratygraficzną próbuje umiejscowić prostą odpowiedź, pochodzącą od granic geologicznych (zmian litologicznych) i głównych powierzchni refleksyjnych złoża (płynne kontakty medium złożowych), w postaci współczynnika odbicia (simple spiked reflectivity response). Procedura ta często realizowana jest przez wykonanie inwersji na pomiarach sejsmicznych 3D, w celu uzyskania impedancji akustycznej 3D (rysunek 1). Impedancja akustyczna ośrodka geologicznego jest zdefiniowana jako iloczyn gęstości i prędkości propagacji [15]. Elementem wiążącym dane sejsmiczne i impedancję akustyczną jest sygnał sejsmiczny (seismic wavelet). Sygnał ten uzyskiwany jest z danych sejsmicznych lub obliczany z dostępnych danych otworowych. Pomiary geofizyczne gęstości i prędkości w otworze pozwalają obliczyć wartości impedancji posiadające znacznie większą rozdzielczość niż dane sejsmiczne umożliwiając dokładniejszą interpretację zmian parametrów fizycznych ośrodka geologicznego. Kalibracja otworowych pomiarów prędkości z pomiarami pionowego profilowania sejsmicznego PPS lub pomiarami typu checkshots jest niezbędna do wyznaczenia poprawnej konwersji głębokość-czas, skali pionowej. Zarejestrowana trasa sejsmiczna odpowiadająca usytuowaniu otworu dopasowana jest do trasy syntetycznej, obliczonej z danych otworowych przy użyciu sygnału sejsmicznego (seismic wavelet). Typowy projekt inwersji sejsmicznej obejmuje następujące etapy [15]: 1) kontrolę jakości danych wejściowych (sejsmicznych, sygnału sejsmicznego oraz początkowego modelu impedancji), wyznaczenie horyzontów sejsmicznych i granic stratygraficznych, a także przygotowanie ww. Rys. 1. Obliczanie inwersji sejsmicznej na podstawie przygotowanych danych wejściowych: czasowych sekcji sejsmicznych, sygnału sejsmicznego, modelu startowego impedancji (initial impedance model ) oraz wyznaczonych horyzontów sejsmicznych (picket horizons in TWT ) [15]

artykuły 2) 3) 4) 5) danych do wprowadzenia do systemu obliczeniowego (rysunek 1). Dane sejsmiczne powinny być poddane niezbędnemu przetwarzaniu, w celu: odtworzenia względnych relacji amplitud, poprawy rozdzielczości pionowej (dekonwolucja spike owa), poprawy rozdzielczości poziomej (migracja), eliminacji szumu z zapisu sejsmicznego. Niska rozdzielczość trasy sejsmicznej powoduje utratę informacji o cienkich warstwach ośrodka geologicznego. Dane otworowe powinny zawierać: krzywe profilowania akustycznego (prędkości), krzywe opisujące litologię, porowatość oraz gęstość. dopasowanie i korelację danych otworowych z zapisem sejsmicznym oraz wyznaczenie trasy syntetycznej, zero-fazowanie danych wejściowych w interesującej strefie pomiarowej, a także ekstrakcję sygnału sejsmicznego (wavelet). Procedura ta może być pominięta jeżeli wejściowe dane sejsmiczne są zero-fazowe, realizację algorytmu inwersji w otrzymaniu impedancji akustycznej lub elastycznej oraz ekstrakcję uzyskanych atrybutów, wizualizację i interpretację wyników, a także szczegółową analizę rezultatów w strefie złożowej i okalającej złoże (rysunek 2). W przypadku inwersji sejsmicznej obliczanej metodą probabilistyczną, do utworzenia kompletnego modelu ośrodka geologicznego wykorzystywane są geostatystyczne metody symulacji (Monte Carlo, simulated annealing). Symulacja wykonywana jest zarówno na poziomie lokalnym w pozycji otworu, jak i globalnym dla ogólnego zadanego modelu. Wszystkie modele zawierają informacje pochodzące z danych otworowych. Symulacja może być oparta na obliczeniach przypadających na jednostkę, jako piksel lub jako obiekt. Zazwyczaj architektura obiektów złożowych jest sklasyfikowana, co pomaga wybrać do obliczeń odpowiednią metodę symulacji [15]. Ustalane dla każdego punktu siatki (gridu) funkcje gęstości prawdopodobieństwa (Probability Density Functions PDFs) są podstawą do wykonania przypadkowych symulacji (random simulation) poszczególnych tras syntetycznych. Podstawa określenia parametrów gęstości prawdopodobieństwa (PDF) zależy od danych wejściowych: otworowych, przestrzennych własności ośrodka geologicznego (wariogram) i dystrybucji litologicznej [15] (rysunek 3). Zaimplementowany w systemach obliczania inwersji sejsmicznej algorytm stochastyczny dla każdej symulacji oblicza trasę syntetyczną i porównuje ją z trasą rzeczywistą dokonując jej akceptacji, bądź odrzucenia. Minimalizacja Rys. 2. Porównanie danych otworowych (well log) z wynikami inwersji sejsmicznej w postaci impedancji akustycznej (acoustic impedance) w strefie złożowej. Z prawej strony od otworu well-2 zaprezentowano fragmenty sekcji sejsmicznych w postaci tras (wiggle), na które naniesiono wartości impedancji akustycznej. Poziome zmiany impedancji akustycznej na sekcjach odzwierciedlają stopień nasycenia płynami złożowymi w utworach piaskowcowych złoża [15] nr 6/2011 387

NAFTA-GAZ Rys. 3. Wyniki zastosowania procedury inwersji stochastycznej do obliczenia sekcji impedancji akustycznych oraz rozkładu gęstości w ośrodku skalnym a) dane wejściowe sejsmiczne, otworowe, z zaznaczeniem horyzontów złożowych, b) wykres zależności rozkładu gęstości i impedancji akustycznej; rozróżnienie formacji litologicznych, c) sekcja impedancji akustycznej, d) mapa miąższości utworów piaskowcowych, uzyskana z wyników inwersji sejsmicznej, e) estymacja rozkładu gęstości w sąsiedztwie otworu sekcja impedancji akustycznej wyświetlana jest jako tło, na które nałożone są trasy sejsmiczne (wiggle) [15] różnic oparta jest o optymalizację globalną (simulated annealing). Liczba rozwiązań jest redukowana umożliwiając generowanie map prawdopodobieństwa, w celu oceny niepewności. Zachowane symulacje są weryfikowane na poziomie ich zgodności; jeżeli są one do siebie podobne, wówczas predykcja jest raczej dobra, a zaufanie do scenariuszy zwiększone [15]. Zaletą stochastycznej inwersji sejsmicznej jest możliwość otrzymania wyników w wymaganej częstotliwości próbkowania. Ponadto metoda ta może symulować szerokie 388 nr 6/2011 pasmo częstotliwości obliczanej impedancji akustycznej i elastycznej. Zazwyczaj wyniki inwersji stochastycznej powinny dostarczać więcej szczegółów z danych sejsmicznych, przy danym spektrum częstotliwości i szerokości pasma, ponieważ lokalnie nie są wygładzane (jak w przypadku inwersji deterministycznej). Te różnice w wyborze rodzaju inwersji są kompromisem pomiędzy rozdzielczością a dokładnością przy niskich i wysokich częstotliwościach na końcach sejsmicznego spektrum, gdzie stosunek sygnału użytecznego do szumu jest niski.

artykuły Rejon badań Badaniami sejsmicznymi objęto rejon zapadliska przedkarpackiego brzeżnej strefy nasunięcia karpackostebnickiego na terenie województwa podkarpackiego, usytuowanego na zachód od Przemyśla. Pod względem budowy morfologicznej, prezentowany na rysunku 4 obszar badań charakteryzuje się dużym urozmaiceniem wysokości wahają się w granicach od 200 m do 430 m n.p.m. W budowie geologicznej obszaru badań Ujkowice- Batycze 3D wyróżniono podłoże utworów mioceńskich, osady miocenu autochtonicznego, jednostkę stebnicką, Karpaty fliszowe oraz pokrywę osadów czwartorzędowych. Podłoże osadów miocenu autochtonicznego stanowią utwory prekambru wykształcone głównie jako łupki pstre, z cienkimi wkładkami twardych piaskowców Rys. 4. Lokalizacja badań sejsmicznych Ujkowice-Batycze 3D, na tle mapy występowania złóż ropy naftowej i gazu ziemnego w Polsce [P. Karnkowski, 2004 zmodyfikowanej] oraz mapy administracyjnej Polski (1:750 000). Układ przebiegu profili, linii (IL) i tras (XL) sejsmicznych zdjęcia Ujkowice-Batycze 3D, wraz z zaznaczonymi pozycjami otworów nr 6/2011 389

NAFTA-GAZ kwarcytowych w kolorze szarym i jasnoszarym. Kompleks utworów miocenu autochtonicznego reprezentowany jest przez warstwy baranowskie badenu dolnego, warstwy ewaporatowe badenu środkowego, warstwy nadewaporatowe badenu górnego oraz osady sarmatu. Utwory jednostki stebnickiej reprezentują głównie niższe ogniwa badenu wykształcone przede wszystkim jako łupki oraz mułowce szare lub szaropopielate, margliste, przewarstwione zlepieńcami, a utwory Karpat fliszowych, reprezentowane przez jednostkę skolską, wykształcone są w postaci łupków, piaskowców oraz margli (rzadziej mułowców czy wapieni). Cały obszar pokrywają utwory czwartorzędowe wykształcone jako gliny, piaski i żwiry, o miąższości w granicach 10 50 m [1]. Badania sejsmiczne Polowe prace sejsmiczne tematu Ujkowice-Batycze 3D zostały przeprowadzone metodą dynamitową oraz wibratorową w okresie sierpień-grudzień 2004 r., na zlecenie PGNiG S.A. W okresie od lutego do sierpnia 2008 roku poddano je reprocessingowi i reinterpretacji co wykonała Geofizyka Kraków Sp. z o.o. Podstawowym celem prac sejsmicznych 3D realizowanych w ramach tematu: Ujkowice-Batycze było uszczegółowienie morfologii podłoża miocenu oraz dokładne rozpoznanie budowy strukturalnej i litofacjalnej osadów miocenu autochtonicznego, a następnie wydzielenie obszarów potencjalnego występowania węglowodorów. Procedury reprocessingu i reinterpretacji miały zapewnić: zweryfikowanie modelu budowy strukturalnej, szczegółowe rozpoznanie przebiegu stref tektonicznych (mających zasadnicze znaczenie dla określenia dróg migracji węglowodorów), wykartowanie nowych pułapek strukturalnych w utworach miocenu autochtonicznego oraz wskazanie nowych obiektów o charakterze potencjalnych pułapek złożowych, w celu wyznaczenia optymalnych miejsc pod kolejne wiercenia rozpoznawcze [1]. Procedura obliczania inwersji stochastycznej w systemie INPRES Właścicielem systemu oprogramowania o nazwie INPRES jest firma CGE (Central Geophysical Expedition) z siedzibą w Moskwie. System ten przeznaczony jest do zintegrowanej interpretacji pomiarów sejsmicznych 2D i 3D, w połączeniu z pomiarami otworowymi oraz informacjami geologicznymi. Zasadnicza część tego systemu umożliwia obliczanie inwersji sejsmicznej metodą stochastyczną oraz deterministyczną. Program obliczania inwersji sejsmicznej systemu INPRES-5 używa algorytmu zaproponowanego przez dr G. N. Gogonenkov a na początku lat 70. ub. wieku. Algorytm ten początkowo nazwany był pseudoakustyczną konwersją (pseudo acoustic conversion) lub inwersją rekursywną (recursive innversion) tras sejsmicznych i służył do wyznaczenia impedancji akustycznej tras. Wynikiem inwersji sejsmicznej była impedancja akustyczna sekcji sumowanych 2D lub kostki 3D (User Manual). Program inwersji stochastycznej danych sejsmicznych umożliwia uzyskanie cienkowarstwowego modelu akustycznego ośrodka geologicznego, opisanego przez parametry prędkości i gęstości. System INPRES umożliwia obliczanie inwersji stochastycznej dla dwóch typów danych: inwersji akustycznej model akustyczny jest parametryzowany przez wartości prędkości fali podłużnej Vp i gęstości, z danymi sejsmicznymi (trasy z promieniem normalnym lub sumowane), inwersji elastycznej model akustyczny jest parametryzowany przez wartości prędkości fali podłużnej Vp, poprzecznej Vs i gęstości, z danymi sejsmicznymi reprezentowanymi przez 1 5 sumowanych offsetów. Model akustyczny a priori syntetyczne pole falowe utworzony jest przy użyciu procedury konwolucji sygnału sejsmicznego i funkcji współczynników odbicia dla każdego modelu 1D. W inwersji akustycznej współczynnik odbicia (R) jest obliczany jako: R i I = I i+ 1 i+ 1 I i + I gdzie: D gęstość, I i = V pi D i impedancja akustyczna powyżej reflektora, I i+1 impedancja akustyczna poniżej reflektora. Inwersja stochastyczna oparta jest na minimalizacji różnicy pomiędzy zadanym przez model a priori syntetycznym polem sejsmicznym, a rzeczywistym polem sejsmicznym z uwzględnieniem wszystkich posiadanych informacji geofizycznych oraz geologicznych. Zastosowana optymalizacja (minimalizacja różnic) w systemie INPRES oparta jest o optymalizację globalną (simulated annealing). Stochastyczna inwersja sejsmiczna jest procesem iteracyjnym i polega na stopniowym udoskonalaniu para- i 390 nr 6/2011

artykuły a) b) Rys. 5. a) Korelacja otworowa profilowań geofizycznych otworów: Przemyśl-165, Przemyśl-300, Przemyśl-124, Batycze-1 oraz Ujkowice-2; b) linia arbitralna zdjęcia sejsmicznego przechodząca przez korelowane otwory nr 6/2011 391

NAFTA-GAZ metrów modelu akustycznego a priori. Podczas jednej iteracji, w wybranym punkcie, losowo generowane są nowe wartości parametrów modelu. Dla tak zmodyfikowanych parametrów modelu oblicza się nowe trasy syntetyczne, a następnie odchylenie średniokwadratowe otrzymanych tras syntetycznych od rzeczywistych tras sejsmicznych (obliczenie funkcji celu). Wygenerowany zbiór parametrów akustycznych jest akceptowany lub odrzucony w oparciu o probabilistyczną zasadę Metropolisa. Najmniejsze z minimów funkcji E (globalne minimum) odpowiada modelowi akustycznemu, który najlepiej przybliża rzeczywiste dane sejsmiczne. Procedura postępowania przy tworzeniu projektu inwersji stochastycznej w systemie INPRES: 1) utworzenie projektu, 2) wprowadzenie danych pomiarowych: sejsmicznych 2D/3D, wraz z parametrami akwizycji, horyzontów sejsmicznych oraz uskoków, otworowych: nazw i parametrów akwizycyjnych otworów, profilowań geofizycznych, krzywizny otworów i hodografów, granic litologiczno-stratygraficznych, 3) sporządzenie korelacji otworowej profilowań geofizycznych dla wybranych otworów, wyznaczenie głównych makrowarstw do modelu prędkości (macrolayers), (rysunek 5), 4) wyznaczenie modeli prędkości 1D, sygnałów sejsmicznych oraz tras syntetycznych dla wybranych otworów (rysunek 6), 5) konwersja czas-głębokość danych geologicznych, otworowych, granic litostratygraficznych, a także krzywizny otworów do domeny czasowej (inklinometr), 6) konstrukcja modelu a priori (rysunek 7), 7) wprowadzenie parametrów inwersji stochastycznej, 8) uruchomienie obliczeń, 9) wizualizacja wyników inwersji sekcje oraz mapy impedancji akustycznej lub elastycznej, prędkości, gęstości i parametrów złożowych (rysunek 8). Na rysunku 5 zaprezentowano wybrane wyniki poszczególnych etapów realizacji projektu inwersji stochastycznej, obliczanej na podstawie danych sejsmicznych 3D, profilowań otworowych oraz informacji geologicznych pochodzących z rejonów zapadliska przedkarpackiego (obszar badań sejsmicznych Ujkowice-Batycze) oraz Niżu Polskiego (obszar badań sejsmicznych Kórnik-Środa Wielkopolska). Rys. 6. Wyniki obliczenia modelu prędkości 1D (z danych geofizycznych), sygnału sejsmicznego (z danych sejsmicznych oraz trasy sejsmicznej powstałej jako konwolucja sygnału sejsmicznego) i trasy współczynników odbicia (z modelu prędkości) 392 nr 6/2011

artykuły Rys. 7. Konstrukcja modelu a priori w systemie INPRES, na danych pochodzących z rejonu Kórnik-Środa Wielkopolska projekt 2D Rys. 8. Wyniki obliczenia inwersji stochastycznej w systemie INPRES, na danych pochodzących z rejonu Kórnik-Środa Wielkopolska projekt 2D nr 6/2011 393

NAFTA-GAZ Podsumowanie i wnioski Obliczanie inwersji stochastycznej 3D było możliwe do etapu, w którym należało wykonać model a priori (moduł Stochastic Inversion Model Managment), co okazało się nie do zrealizowania ze względu na wykryte błędy systemowe, uniemożliwiające dalszą realizację projektu. Przedmiotowy model zgodnie z procedurą postępowania powinien zostać użyty w module Stochastic Inversion Annealing. Wykryte błędy systemowe zostały zgłoszone twórcom i administratorom systemu INPRES, którzy podjęli działania zmierzające do ich usunięcia. W celu wykazania możliwości systemu INPRES, w aspekcie obliczania inwersji stochastycznej, autor przedstawił wyniki końcowe obliczenia jej z innego, wcześniej realizowanego projektu 2D na podstawie danych pochodzą- cych z rejonu Kórnik-Środa Wielkopolska. Uzyskano cienkowarstwowy model akustyczny w postaci sekcji prędkości. Usunięcie wad w systemie INPRES-5 umożliwi poprawne obliczenie inwersji stochastycznej na projekcie 3D Ujkowice-Batycze oraz pozwoli na optymalne wykorzystanie możliwości tego systemu. Opanowanie i sprawne posługiwanie się systemem INPRES w obliczaniu inwersji stochastycznej, w postaci impedancji akustycznej lub elastycznej, umożliwi realizację prac sejsmicznych ukierunkowanych na rozpoznawanie parametrów fizycznych ośrodka geologicznego oraz estymację parametrów złożowych, a także ich interpretację w aspekcie poszukiwania i rozpoznawania złóż węglowodorów na wskazanym obszarze badań. Artykuł nadesłano do Redakcji 17.03.2011 r. Przyjęto do druku 17.03.2011 r. Literatura Recenzent: prof. dr hab. inż. Andrzej Kostecki [1] Borowska L., Haber A. i in.: Opracowanie wyników badań sejsmicznych dla tematu: Reprocessing i interpretacja prac sejsmicznych 3D Ujkowice-Batycze, Geofizyka Kraków Sp. z o.o., Kraków, listopad 2004. [2] Borowska L., Haber A. i in.: Opracowanie wyników badań sejsmicznych dla tematu: Reprocessing i interpretacja prac sejsmicznych 3D Ujkowice-Batycze. Geofizyka Kraków Sp. z o.o., Kraków, listopad 2008. [3] Francis A.: Understanding stochastic inversion: part 1. First Break, vol. 24, November 2006. [4] Francis A.: Understanding stochastic inversion: part 2. First Break, vol. 24, December 2006. [5] Gunning J., Glinsky M.: Detection of reservoir quality using Bayesian seismic inversion. Geophysics, vol. 72, nr 3, 2007. [6] Helland-Hansen D. et al: Seismic Inversion for Reservoir Characterization and Well Planning in the Snorre Field. The Leading Edge, 16, p. 269, 1997. [7] Jędrzejowska-Tyczkowska H., Bartoń R., Leginowicz A.: Metodyka oceny szczelinowatości węglanowych utworów dewonu Polski południowo-wschodniej na podstawie zintegrowanej interpretacji danych geologicznych i geofizycznych w rejonie otworu Trzebownisko-3. Nafta-Gaz, nr 9, s. 380 388, 2005. [8] Jędrzejowska-Tyczkowska H., Bartoń R.: Współczesne możliwości metody sejsmicznej w zadaniach ilościowej charakterystyki obiektów złożowych. Nafta-Gaz, nr 7 8, s. 349, 2005. [9] Jędrzejowska-Zwinczak H.: Inwersja sejsmiczna akustyczna i elastyczna fal podłużnych, konwertowanych i poprzecznych, w zagadnieniach interpretacji złożowej. Prace Naukowe INiG, nr 160, 2009. [10] Jędrzejowska-Zwinczak H.: Zastosowanie metody sejsmoakustycznej w zagadnieniach prognozowania przekroju geologicznego. Prace IGNiG, nr 52, s. 105, 1984. [11] Materiały instrukcja obsługi systemu INPRES-5 USER MANUAL. [12] Pendrel J.: Seismic Inversion A Critical Toll in Reservoir Characterization. Scandinavian Oil-Gas Magazine, nr 5/6, 2006. [13] Robinson G.: Stochastic seismic inversion applied to reservoir characterization. CSEG Recorder, January 2001. [14] Solarski T.: Porównanie porowatości utworów dolomitu głównego przy pomocy różnych metod inwersji sejsmicznej. Prace Naukowe INiG nr 170 s. 503 508, 2010. [15] Veeken P.C.H., Silva M.: Seismic inversion methods and some of their constraints. First Break, vol. 22, June 2004. Dr inż. Robert BARTOŃ absolwent Wydziału Inżynierii Mechanicznej i Robotyki na kierunku Górnictwo i Geologia, AGH. Pracownik Zakładu Sejsmiki Instytutu Nafty i Gazu w Krakowie. Specjalizuje się w zagadnieniach związanych z geostatystyką złóż węglowodorów, wyznaczaniem stref anomalnych ciśnień porowych z danych sejsmicznych oraz przetwarzaniem i interpretacją PPS. 394 nr 6/2011