Mô hình toán học của tín hiệu và nhiễu để nghiên cứu đá móng nứt nẻ

Bài viết Mô hình toán học của tín hiệu và nhiễu để nghiên cứu đá móng nứt nẻ trình bày kết quả mô phỏng tín hiệu trước cộng từ ranh giới phản xạ không đồng nhất và nhiễu ngẫu nhiên bằng thuật toán Kirchhoff-Helmholt.

Tạp chí KTKT Mỏ - Địa chất, số 38/4-2012, tr.12-15 Formatted: Right Formatted: Font: 10 pt Formatted MƠ HÌNH TỐN HỌC CỦA TÍN HIỆU VÀ NHIỄU ĐỂ NGHIÊN CỨU ĐÁ MÓNG NỨT NẺ PHAN THIÊN HƯƠNG, Trường Đại học Mỏ - Địa chất Tóm tắt: Khả xác định đặc tính đới nứt nẻ móng dựa dấu hiệu từ tài liệu địa chấn thu hút quan tâm nhiều nhà khoa học Bên cạnh số thành cơng cơng bố nhiều trường hợp xác định sai đới nứt nẻ ảnh hưởng nhiễu Trong nghiên cứu này, chúng tơi trình bày kết mơ tín hiệu trước cộng từ ranh giới phản xạ không đồng nhiễu ngẫu nhiên thuật toán Kirchhoff-Helmholtz Đây bước làm sở cho công tác xử lý phân tích nhằm khác biệt ảnh hưởng nhiễu đới nứt nẻ mặt cắt cộng sau dịch chuyển thấp, phơng nhiễu sau xử lý lại có đặc 1.1 Mở đầu: Việc dự báo đặc tính nứt nẻ đá trầm điểm tương tự đới nứt nẻ, tích dựa tài liệu địa chấn nghiên nhiều trường hợp việc minh giải tài liệu địa chấn cứu ứng dụng từ lâu giới Tại Việt nhầm lẫn nhiễu địa chấn đới nứt nẻ dẫn Nam, vấn đề thu hút quan tâm đến thất bại thiết kế giếng khoan Việc việc tìm dầu móng granite xây dựng đặc điểm nhiễu bể Cửu Long Ngay từ năm 90, phát tài liệu địa chấn tiêu chí để phân triển thuộc tính địa chấn mở triển biệt chúng với tín hiệu từ đới nứt nẻ giúp vọng cho khả phát đới nứt nẻ tránh sai lầm xác định đới móng granit Nhiều phương pháp kết hợp nứt nẻ từ tài liệu địa chấn góp phần nâng cao hệ thuộc tính khác để phát đới số thành công giếng khoan thăm dò nứt nẻ móng đề xuất [1] [, 2] Chính tập thể tác giả nghiên cứu đặc Tuy nhiên, bên cạnh thành công điểm nhiễu đới nứt nẻ, từ tìm thuật cơng tác dự đốn đới nứt nẻ, tồn tốn thích hợp xây dựng mơ hình toán học nhiều yếu tố rủi ro Kinh nghiệm thực tế cho viêt phần mềm mơ để tìm khác biệt thấy, nhiều trường hợp, việc ứng dụng tín hiệu đới nứt nẻ so với nhiễu thuộc tính địa chấn để xác định đới nứt nẻ 2.2 Ảnh hưởng bất đồng móng khơng cho hiệu mong muốn, mặt phản xạ lên tín hiệu: giếng khoan khoan không gặp đới nứt nẻ mặc Việc phát nứt nẻ tài liệu địa chấn dù dị thường địa chấn có biểu tốt (ví dụ gặp nhiều khó khăn tỷ số tín hiệu trường hợp mỏ Cá Ngừ Vàng, bể Cửu nhiễu thấp đới nứt nẻ có độ xiên cao Long) Điều gây nghi ngờ khả ứng gây nên tượng tán xạ Chính để có dụng thuộc tính địa chấn để xác định nứt nẻ thể nhận lát cắt địa chấn có độ phân giải Nhưng chưa có nghiên cứu cụ cao xác xử lý đóng vai trò quan thể nhằm mục đích trả lời câu hỏi trọng Hình [1] thí dụ rõ hiệu Hiện nay, việc nâng cao khả xác định việc dùng CBM (controlled beam migration) đới nứt nẻ móng trước đệ tam từ tài phương pháp xử lý việc dịch chuyển liệu địa chấn ưu tiên hàng địa chấn Trên hình vẽ, hình bên trái kết đầu cơng tác tìm kiếm thăm dò dầu khí sau tiến hành dịch chuyển địa chấn trước Tất giếng khoan thăm dò móng cộng phương pháp Kirchhoff thông thường định hướng dựa dự báo từ Mặc dù để minh giải gặp nhiều kết phân tích địa chấn Tuy nhiên, đặc khó khăn tỷ số tín hiệu nhiễu thấp Hình điểm tỉ số tín hiệu nhiễu móng thường bên phải ứng dụng công nghệ dịch chuyển theo 12 Formatted: Font: VnCentury Schoolbook, 10 pt, Not Bold, Italic Formatted: Line spacing: single Formatted: Font: 11 pt Formatted: Space Before: pt, After: pt, Line spacing: single Formatted: Condensed by 0.1 pt Formatted: Line spacing: single Formatted: Font: 12 pt, Not Italic, Condensed by 0.1 pt Formatted: Indent: Left: 0.5", Line spacing: single Formatted: Font: 12 pt, Condensed by 0.1 pt Formatted: Font: 12 pt Formatted: Line spacing: single Formatted: Number of columns: Formatted: Indent: First line: 0.28", Line spacing: single Formatted: Line spacing: single Formatted: Bullets and Numbering Formatted: Condensed by 0.1 pt Formatted: Indent: First line: 0.28", Line spacing: single Formatted: Condensed by 0.1 pt Formatted: Indent: First line: 0.28", Space Before: pt, Line spacing: single Formatted: Indent: First line: 0.25", Right: 0.25" Formatted: Font: Times New Roman, 12 pt chùm tia (CBM), kết rõ đới nứt nẻ móng tốt hẳn so với hình bên trái Formatted: Centered, Line spacing: single Formatted: Line spacing: single Hình 1: mMặt cắt địa chấn móng nứt nẻ (dùng dịch chuyển địa chấn thơng thường dùng phương pháp CBM theo Don Pham n.n.k [1]) Cơng thức tích phân Kirchhoff-Helmholtz 3.3 Mơ hình tốn học mơ tín hiệu: Các đới nứt nẻ đá móng biểu [4] có dạng sau: tài liệu địa chấn đới tán xạ  i  w u  u ( P)   w dl u mặt phản xạ, C  n n  chúng xác định sau q trình dịch chuyển Tuy nhiên, trình dịch chuyển (1) đồng thời biến đổi tín hiệu nhiễu đó: P điểm thu mặt đất, C bề mặt ngẫu nhiên mạnh thành vết tán xạ phản xạ, u giá trị hàm vô hướng điểm mặt cắt địa chấn tương tự đới tán xạ u móng nứt nẻ, hay ghồ ghề bề mặt móng C, w hàm Green n đạo hàm theo dẫn đến nhầm lẫn q trình minh giải hướng vng góc với mặt phản xạ Trong Nghiên cứu tìm cách phân biệt trường hợp xa nguồn nổ, hàm Green có giá trị ảnh hưởng nhiễu sinh q trình thu sau: nổ tín hiệu thực từ đối tượng nứt 2c i r / c /  nẻ, ghồ ghề bề mặt Trên sở đó, so sánh w e kết dịch chuyển tín hiệu mơ hình r nứt nẻ nhiễu Để đạt mục tiêu này, (2) tác giả sử dụng thuật tốn mơ Trong đó, c vận tốc truyền sóng,  tần Kirchhoff-Helmholtz để mơ tín hiệu số góc r khoảng cách điểm thu mặt phản xạ từ mơ hình đới nứt nẻ Với mơ hình phản xạ 2D, thuật tốn Kirchhoff-Helmholtz thể Thay phương trình (2) vào (1) ta có: sau:  Formatted: Line spacing: single Formatted: Indent: First line: 0.28", Line spacing: single Field Code Changed Formatted: Font: Not Italic Formatted: Font: Not Italic Field Code Changed Field Code Changed Formatted: Indent: First line: 0.28", Line spacing: single Formatted: Font: Not Italic Formatted: Indent: First line: 0.25", Right: 0.25" Formatted: Font: Times New Roman, 12 pt 13 u(P, )  R () i F()ei /   e cos' cosdl 8c r' r C R(’)-hệ số phản xạ với góc phản xạ ’ 4.4 Kết mơ tín hiệu nhiễu b) Formatted: Font: Not Italic Formatted: Indent: First line: 0" Field Code Changed (3) vVới F()-phổ tín hiệu đầu vào; a) Formatted: Font: Not Italic Formatted: Font: Not Italic c) d) e) Formatted: Indent: Left: 0", First line: 0.28", Line spacing: single Formatted: Bullets and Numbering Formatted: Font: Not Italic Formatted: Indent: Left: 0", Line spacing: single Formatted: Font: Not Italic Formatted: Font: Not Italic ab ac ad Khoảng cách điểm nổ (m) Hình Mặt cắt địa chất CDP sau hiệu chỉnh động tín hiệu bao gồm tín hiệu có ích nhiễu với tỷ số tín hiệu có ích nhiễu khác a) khơng có nhiễu; 4.b) tỷ số 10; c) tỷ số 5; d) tỷ số 2; e) tỷ số 1: Formatted: Font: 12 pt Formatted: Font: 12 pt Formatted: Font: 12 pt Formatted: Space Before: pt Formatted: Centered, Line spacing: single Formatted: Bullets and Numbering b c d Hình 2: Mặt cắt địa chất CDP sau hiệu chỉnh động tín hiệu bao gồm tín hiệu có ích nhiễu với tỷ số tín hiệu có ích nhiễu khác a) khơng có nhiễu; b) tỷ số 2; e) tỷ số e) a) b) 10; c) tỷ số c) 5; d) tỷ số d) Dựa thuật toán vừa nêu phần trên, sử dụng ngôn ngữ Fortran để viết phần mềm mơ phỏng, nhóm tác giả xây dựng tốn thuận mơ hình mặt cắt địa chấn điểm sâu chung (CDP) với tín hiệu nguồn nổ có dạng Ricker mơ với nhiễu ngẫu nhiên theo tỷ số tín hiệu nhiễu thay đổi Nhiễu ngẫu nhiên mô cách lọc giải tần giá trị ngẫu nhiên theo phân bố Gauss đưa vào tín hiệu theo nhiều giá trị tỉ số tín hiệu nhiễu khác Hình biểu diễn tập hợp điểm sâu chung với giá trị tỉ số tín hiệu/nhiễu thay đổi từ khơng có nhiễu đến tỷ số tín hiệu nhiễu Rõ ràng nhiễu 14 mạnh dần lên tiến tới tỷ số tín hiệu nhiễu tín hiệu thu hỗn độn Đối với ảnh hưởng biến đổi bề mặt phản xạ, phần mềm mơ cho kết hình 3, độ bất đồng bề mặt thay đổi từ 10m-50m (a-10m, b-20m, c30m, d-40m, e-50m) cột tương ứng với điểm sâu chung (CDP) lấy dọc theo độ dài nghiên cứu 1000m Từ kết mô nhận thấy độ gồ ghề 10 m tín hiệu phản xạ thể bề mặt phản xạ, thể dần độ gồ ghề đạt 30 m, không nhận biết mặt phản xạ độ gồ ghề đạt đến 50m Formatted: Centered, Line spacing: single Formatted: Justified, Indent: First line: 0.28", Line spacing: single Formatted: Number of columns: Formatted: Indent: First line: 0.28", Line spacing: single Formatted: Indent: First line: 0.25", Right: 0.25" Formatted: Font: Times New Roman, 12 pt Formatted: Indent: First line: 0.28", Line spacing: single Formatted: Line spacing: single a ab ac ad ae Hình Mặt cắt địa chấn CDP tương tự hình với thay đổi ghồ ghề mặt phản xạ với tham số đưa vào biến đổi từ 10 đến 50 m 1000 m theo hình a, b, c, d, e Trục thẳng đứng đo thời gian (ms) trục ngang khoảng cách thu nổ (m) Formatted: Centered, Line spacing: single Formatted: Indent: First line: 0.25", Right: 0.25" Formatted: Font: Times New Roman, 12 pt 15 Với nghiên cứu mơ tín hiệu trước xử lý với tham số thay đổi tỷ số tín hiệu nhiễu thay đổi bề mặt phản xạ, giải toán thuận địa vật lý theo mơ hình tỷ số tín hiệu với nhiễu độ gồ ghề mặt phản xạ Nghiên cứu tỷ số tín hiệu nhiễu thấp số liệu thu điểm CDP không phản ánh b mặt phản xạ, ngược lại độ gồ ghề bề mặt phản xạ tăng lên số liệu thu điểm CDP không phản ánh mặt phản xạ Kết đáp ứng mục tiêu làm sáng tỏ ảnh hưởng lên số liệu thu c trước xử lý Đồng thời số liệu đầu vào cho việc nghiên cứu ảnh hưởng nhiễu ảnh hưởng địa chất mặt phản xạ phương pháp dịch chuyển địa chấnmột bước quan trọng chuỗi xử lý số liệu TÀI LIỆU THAM KHẢO d [1] Bone G., Nguyen T G., 2008 Improvement in seismic imaging in fractured basement, Block 15-1, offshore Vietnam The second International Conference “Fractured Basement Reservoir”-Vung Tau- 9-13th e [2] Nguyen H N., 2006 Application of PostStack technologies to improve seismic imaging for inside the Pre-Tertiary Basement International Conference on “Fractured Basement Reservoir”- Vietsovpetro 2006- Vung Hình 3: mặt cắt địa chấn CDP tương tự hình vớiTau thay đổi ghồ ghề mặt phản xạ với tham số đưa vào biến đổi từ 10 đến 50 m cácSun hìnhJame, a, b, Tang Q., [3].1000 Phamm D., Sun theo Jason, c, d, e Trục thẳng đứng đo thời gian (ms) trục ngang khoảng cáchT thuG., nổ (m) Bone làG., Nguyen 2008 Imaging of fracture and faults inside granite basement th Tài liệu mơ tín hiệu nhiễu nói using controlled beam migration International Conference & Exposition on sử dụng liệu đầu vào cho tính tốn dịch chuyển từ rút ảnh hưởng Petroleum Geophysics, India [4] Yilmaz, O., 1987, Seismic Data processing nhiễu biến đổi bề mặt lên mặt cắt địa chấn 4.5 Kết luận: SUMMARY Matematical modeling of the signal and noise to study fractured basement Phan Thiêen HươngHuong, University of Mining and Geology Sumary: The detection of fracture zones from signatures in seismic data has created a great interest Besides a number of successes that have been published there are several failures due to pitfalls caused by noise In this study, the authors simulate prestack reflected signals from irregular boundaries and random noise using Kirchhoff-Helmholtz algorithm The synthetic data are used as one of input for processing and analysis steps, the outcome of which shall be a criterion to discriminate the noise effects from the signatures of fracture zones on migrated seismic sections 16 Formatted: Line spacing: single Formatted: Number of columns: Formatted: Indent: First line: 0.28", Line spacing: single Formatted: Line spacing: single Formatted: Indent: First line: 0.28", Line spacing: single Formatted: Line spacing: single Formatted: Bullets and Numbering Formatted: Line spacing: single Formatted: Left: 0.79", Right: 0.79", Section start: Continuous, Width: 8.27", Height: 11.69", Header distance from edge: 0", Footer distance from edge: 0.79" Formatted: Font: Bold Formatted: Centered, Line spacing: single Formatted: Font: Bold Formatted: Line spacing: single Formatted: Indent: First line: 0.25", Right: 0.25" Formatted: Font: Times New Roman, 12 pt TÀI LIỆU THAM KHẢO: [1] Bone G., Nguyen T G., (2008) “Improvement in seismic imaging in fractured basement, Block 15-1, offshore Vietnam”-The second International Conference “Fractured Basement Reservoir”Vung Tau- 9-13th [2] Nguyen H N., (2006)- “Application of Post-Stack technologies to improve seismic imaging for inside the Pre-Tertiary Basement”- International Conference on “Fractured Basement Reservoir”Vietsovpetro 2006- Vung Tau [3] Pham D., Sun Jason, Sun Jame, Tang Q., Bone G., Nguyen T G., (2008) “ Imaging of fracture and faults inside granite basement using controlled beam migration”-7th International Conference & Exposition on Petroleum Geophysics, India [4] Yilmaz, O., 1987, Seismic Data processing Formatted: Centered, Indent: Left: 0", Line spacing: Formatted: Line spacing: single Formatted: Font: 12 pt GVC.TS Phan Thiên Hương, môn Địa vật lý, trường ĐH Mỏ địa chất, huongpt@hotmail.com Formatted: Font: 12 pt, Not Bold Formatted: Indent: First line: 0.25", Right: 0.25" Formatted: Font: Times New Roman, 12 pt 17 ... khác Hình biểu diễn tập hợp điểm sâu chung với giá trị tỉ số tín hiệu/ nhiễu thay đổi từ khơng có nhiễu đến tỷ số tín hiệu nhiễu Rõ ràng nhiễu 14 mạnh dần lên tiến tới tỷ số tín hiệu nhiễu tín hiệu. .. Ricker mô với nhiễu ngẫu nhiên theo tỷ số tín hiệu nhiễu thay đổi Nhiễu ngẫu nhiên mô cách lọc giải tần giá trị ngẫu nhiên theo phân bố Gauss đưa vào tín hiệu theo nhiều giá trị tỉ số tín hiệu nhiễu. .. Với nghiên cứu mô tín hiệu trước xử lý với tham số thay đổi tỷ số tín hiệu nhiễu thay đổi bề mặt phản xạ, giải tốn thuận địa vật lý theo mơ hình tỷ số tín hiệu với nhiễu độ gồ ghề mặt phản xạ Nghiên