Seismic Anisotropy Characteristics in Transversely Isotropic Media Using Physical Modeling

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2011 Vol.48, Issue 2 Next Page

Seismic Anisotropy Characteristics in Transversely Isotropic Media Using Physical Modeling 축소모형 실험을 이용한 횡적등방성 매질에서의 탄성파 이방성 특성: 하영수, 신성렬
Youngsoo Ha and Sungryul Shin

30 April 2011. pp. 115-126

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Abstract

Fractures and cracks formed in carbonate rock cause secondary pores, which directly affects fluid behaviour and the production of oil and gas. We studied seismic anisotropy, the representative seismic characteristics in fractured reservoir, through physical modeling experiments. First of all, we carried out velocity measurement experiments with isotropic and anisotropic material. Thomsen’s parameters were estimated by using Lamé constants calculated from the observed group velocity. In horizontal two layer model with VTI, anisotropic effect was clearly shown from reflection hyperbolic events. The observed reflection amplitude was compared with the theoretical AVO response and it reflects the effect of anisotropy. Finally, we made complex geological model with dome and fault structures below the TTI layer and simulated 2-D field data acquisition. In case conventional processing method with an isotropic assumption is applied to seismic data obtained from anisotropic dipping strata, reflection interface show wrong imaging and mis-positioning. Therefore, a data processing method to consider anisotropic effect should be applied for correct subsurface image.

Keywords

Anisotropy

Seismic physical modeling

Thomsen’s parameters

VTI

TTI

탄산염암은 석유 및 가스 자원의 부존 저류층과 관련하여 매우 중요하며, 특히 파쇄 및 절리 등 균열이 발달된 탄산염 저류층에서는 균열의 존재가 2차 공극을 생성시킴으로써 석유 및 가스 자원의 거동 및 생산성 확보에도 직접적인 영향을 미친다. 본 연구에서는 균열저류층에서 나타나는 대표적 탄성파 특성인 이방성을 갖는 지질모델에 대하여 축소모형 실험을 하였고 그 특성을 분석하였다. 먼저 등방성과 이방성을 갖는 재료에 대하여 각각 속도를 파악하였는데, 이방성 재료는 등방성 재료에서와 달리 입사각에 따라 탄성파 종파와 횡파의 속도가 변화하였고, 측정된 군속도로부터 구한 탄성계수를 이용하여 Thomsen 계수 ε, δ, γ를 구할 수 있었다. 수직횡적등방성 구조를 가진 수평 2층 구조 모델에 대하여 실험한 결과 이방성에 기인한 반사주시의 특성을 파악할 수 있었고, 입사각에 따른 진폭변화에 대하여 이론식과 비교분석하였다. 경사횡적등방성 구조와 단층 및 돔구조로 구성된 복합지질모델을 설계, 제작하여 이방성 특성을 가지는 경사지층이 탐사자료에 미치는 영향을 살펴보았다. 횡적등방성 구조가 포함된 복합지질모델의 경우 지층구조를 등방성이라 가정한 일반적인 탄성파 자료처리를 적용하면 지하반사면의 위치 및 형상이 왜곡되어 나타나므로 이방성을 고려한 자료처리가 필요하다.

키워드

이방성

축소모형실험

Thomsen 계수

VTI

TTI

References

변중무, 2008, “극이방성 매질의 이방성 특성이 전파형음파검층에 미치는 영향,” 한국지구시스템공학회지, 제45권 6호, pp. 635-648.
이근상, 변중무, 손영관, 양우헌, 유인창, 윤석훈, 이철우, 임종세, 2009, 석유가스 탐사 및 개발 최신 기술동향 분석, 지식경제부, 서울, pp. 218-273.
이호용, 민동주, 권병두, 유해수, 2008, “셀 기반 유한차분법을 이용한 이방성 매질에서의 시간영역 탄성파 모델링,” 한국지구시스템공학회지, 제45권 5호, pp. 536-545.
이호용, 민동주, 권병두, 임승철, 유해수, 2008, “이방성을 고려한 시간영역 유한차분법 탄성파 모델링에서의 경계조건,” 한국지구물리·물리탐사학회, 제11권 2호, pp. 153-160.
신성렬, 여은민, 김찬수, 박근필, 이호영, 김영준, 2006, “3차원 탄성파 탐사 축소모형실험을 이용한 가스 하이드레이트의 지구물리학적 특성 연구,” 한국지구시스템공학회지, 제43권 3호, pp. 181-193.
장성형, 양승진, 황세호, 김중열, 1993, “횡적등방성 지층의 시추공 간 탄성파 주시자료의 토모그래피 역산 연구,” The journal of Engineering Geology, 제 3권 3호, pp. 231-239.
정창호, 서정희, 2007, “불균질 횡등방설 매질에서의 탄성파주시토모그래피,” 지구물리와 물리탐사, 제10권 4호, pp. 229-240.
한병호, 설순지, 변중무, 2010, “CMPL 경계조건을 적용한 Tilted Transversely Isotropic (TTI) 매질에서의 탄성파 모델링,” 2010 한국지구물리･물리탐사학회 학술대회 초록집, 한국지구물리･물리탐사학회, 강원대학교, 춘천, 10월 20일～21일, pp. 79-83.
하영수, 신성렬, 2010, “VTI 매질의 탄성파 이방성 축소모형 실험,” 지구물리와 물리탐사, 제13권 4호, pp. 307-314.
현병구, 1995, 물리탐사용어사전, 선일문화사, 서울.
Alkhalifah, T. and Larner, K., 1994, “Migration error in transversly isotropic media,” Geophysics, Vol. 59, pp. 1405-1418.
Dellinger, J., 1991, Anisotropic seismic wave propagation, Ph.D. Thesis, Stanford university, USA.
Du, X., Bancroft, J.C. and Lines L.R., 2007, “Anisotropic reverse-time migration for tilted TI media,” Geophysical Prospecting, Vol. 55, pp. 853-869.
Isaac, H.J. and Lawton, D.C., 1999, “Image mispositioning due to TI media: A physical modeling study,” Geophysics, Vol. 64, pp. 1230-1238.
Keith, C.M. and Crampin, S., 1977, “Seismic body waves in anisotropic media: Reflection and refraction at a plane interface,” Geophys. J. Roy. Astr. Soc., Vol. 49, pp. 181-208.
Rϋger, A., 2001, Reflection coefficients and azimuthal AVO analysis in anisotropic media, SEG, pp. 57-59.
Shuey, R.T., 1985, “A simplification of zoeppritz equations,” Geophysics, Vol. 50, pp. 609-614.
Thomsen, L., 1986, “Weak anisotropy,” Geophysics, Vol. 51, pp. 1954-1966.
Tsvankin, I., 2005, Seismic signatures and analysis of reflection data in anisotropic media, SEG, pp. 109-143.
Vestrum, R., Lawton, D. and Schmid, R., 1999, “Imaging structures below dipping TI media,” Geophysics, Vol. 64, pp. 1239-1246.
Vogel, J.A., Stelwagen, U. and Breeuwer, R., 1985, “Seismic analysis of thin beds aided by 3D physical model experiments,” Pro. of the 14th international Symposium of Acoustical Imaging, Vol. 14, pp. 53-67.
Zeoppritz, K., 1919, Erdbebenwellen VIIIB, On the reflection and propagation of seismic waves, Gottinger Nachirichten, pp. 66-84.

Information

Publisher :The Korean Society of Mineral and Energy Resources Engineers
Publisher(Ko) :한국자원공학회
Journal Title :Journal of the Korean Society for Geosystem Engineering
Journal Title(Ko) :한국지구시스템공학회지
Volume : 48
No :2
Pages :115-126

[1] 변중무, 2008, “극이방성 매질의 이방성 특성이 전파형음파검층에 미치는 영향,” 한국지구시스템공학회지, 제45권 6호, pp. 635-648.

[2] 이근상, 변중무, 손영관, 양우헌, 유인창, 윤석훈, 이철우, 임종세, 2009, 석유가스 탐사 및 개발 최신 기술동향 분석, 지식경제부, 서울, pp. 218-273.

[3] 이호용, 민동주, 권병두, 유해수, 2008, “셀 기반 유한차분법을 이용한 이방성 매질에서의 시간영역 탄성파 모델링,” 한국지구시스템공학회지, 제45권 5호, pp. 536-545.

[4] 이호용, 민동주, 권병두, 임승철, 유해수, 2008, “이방성을 고려한 시간영역 유한차분법 탄성파 모델링에서의 경계조건,” 한국지구물리·물리탐사학회, 제11권 2호, pp. 153-160.

[5] 신성렬, 여은민, 김찬수, 박근필, 이호영, 김영준, 2006, “3차원 탄성파 탐사 축소모형실험을 이용한 가스 하이드레이트의 지구물리학적 특성 연구,” 한국지구시스템공학회지, 제43권 3호, pp. 181-193.

[6] 장성형, 양승진, 황세호, 김중열, 1993, “횡적등방성 지층의 시추공 간 탄성파 주시자료의 토모그래피 역산 연구,” The journal of Engineering Geology, 제 3권 3호, pp. 231-239.

[7] 정창호, 서정희, 2007, “불균질 횡등방설 매질에서의 탄성파주시토모그래피,” 지구물리와 물리탐사, 제10권 4호, pp. 229-240.

[8] 한병호, 설순지, 변중무, 2010, “CMPL 경계조건을 적용한 Tilted Transversely Isotropic (TTI) 매질에서의 탄성파 모델링,” 2010 한국지구물리･물리탐사학회 학술대회 초록집, 한국지구물리･물리탐사학회, 강원대학교, 춘천, 10월 20일～21일, pp. 79-83.

[9] 하영수, 신성렬, 2010, “VTI 매질의 탄성파 이방성 축소모형 실험,” 지구물리와 물리탐사, 제13권 4호, pp. 307-314.

[10] 현병구, 1995, 물리탐사용어사전, 선일문화사, 서울.

[11] Alkhalifah, T. and Larner, K., 1994, “Migration error in transversly isotropic media,” Geophysics, Vol. 59, pp. 1405-1418.

[12] Dellinger, J., 1991, Anisotropic seismic wave propagation, Ph.D. Thesis, Stanford university, USA.

[13] Du, X., Bancroft, J.C. and Lines L.R., 2007, “Anisotropic reverse-time migration for tilted TI media,” Geophysical Prospecting, Vol. 55, pp. 853-869.

[14] Isaac, H.J. and Lawton, D.C., 1999, “Image mispositioning due to TI media: A physical modeling study,” Geophysics, Vol. 64, pp. 1230-1238.

[15] Keith, C.M. and Crampin, S., 1977, “Seismic body waves in anisotropic media: Reflection and refraction at a plane interface,” Geophys. J. Roy. Astr. Soc., Vol. 49, pp. 181-208.

[16] Rϋger, A., 2001, Reflection coefficients and azimuthal AVO analysis in anisotropic media, SEG, pp. 57-59.

[17] Shuey, R.T., 1985, “A simplification of zoeppritz equations,” Geophysics, Vol. 50, pp. 609-614.

[18] Thomsen, L., 1986, “Weak anisotropy,” Geophysics, Vol. 51, pp. 1954-1966.

[19] Tsvankin, I., 2005, Seismic signatures and analysis of reflection data in anisotropic media, SEG, pp. 109-143.

[20] Vestrum, R., Lawton, D. and Schmid, R., 1999, “Imaging structures below dipping TI media,” Geophysics, Vol. 64, pp. 1239-1246.

[21] Vogel, J.A., Stelwagen, U. and Breeuwer, R., 1985, “Seismic analysis of thin beds aided by 3D physical model experiments,” Pro. of the 14th international Symposium of Acoustical Imaging, Vol. 14, pp. 53-67.

[22] Zeoppritz, K., 1919, Erdbebenwellen VIIIB, On the reflection and propagation of seismic waves, Gottinger Nachirichten, pp. 66-84.

Journal of the Korean Society of Mineral and Energy Resources Engineers ISSN:2288-0291(Print) 2288-2790(Online) 한국자원공학회지

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