合成地震記録

合成地震記録は、物理的特性の 1D、2D、または 3D の変化に関して定義される入力地球モデルの地震応答を順方向にモデル化した結果です。炭化水素の探査では、これは、ボーリングホール内の岩石特性の変化と同じ場所の地震反射データとの間の「つながり」を提供するために使用されます。また、2D および 3D 地震データの可能な解釈モデルをテストするため、または地震反射調査の計画を支援するために予測された地質の応答をモデル化するためにも使用できます。広角反射屈折 (WARR) データの処理では、合成地震記録を使用して地震トモグラフィーの結果をさらに制限します。^[1]地震学では、合成地震記録は、特定の地震源断層モデルの予測される影響を観測された地震計記録と一致させるため、または地球の速度構造を制限するために使用されます。^[2]合成地震記録は、専用の地球物理学的ソフトウェアを使用して生成されます。

1D合成

地震反射データは、最初は時間領域でのみ利用可能です。ボーリングホールで遭遇した地質を地震データに結び付けることができるように、1D 合成地震記録が生成されます。これは、地震データに見られる地震反射の発生源を特定する際に重要です。密度と速度のデータは、ワイヤーラインロギングツールを使用してボーリングホールで定期的に測定されます。これらのログは、地震データの垂直解像度よりもはるかに小さいサンプリング間隔でデータを提供します。そのため、ログは間隔にわたって平均化され、「ブロックログ」と呼ばれるものが作成されます。^{[3]この情報は、}Zoeppritz 方程式を使用して、坑井の音響インピーダンスの変化を計算するために使用されます。^[4]この音響インピーダンスログは速度データと組み合わされ、時間における反射係数のシリーズが生成されます。このシリーズは、地震ウェーブレットと畳み込まれ、合成地震記録が生成されます。入力地震ウェーブレットは、位相と周波数の内容に特に注意しながら、元の地震取得中に生成されたものと可能な限り一致するように選択されます。

1.5D地震モデリング

畳み込み 1D モデリングでは、一次反射のみの近似値を含む地震記録が生成されます。多重反射、ヘッド波、ガイド波、表面波、および透過効果と幾何学的拡散を含むより正確なモデリングには、完全な波形モデリングが必要です。1D 弾性モデルの場合、完全な波形モデリングへの最も正確なアプローチは、反射率法として知られています。^[5]この方法は積分変換アプローチに基づいており、波場 (円筒波または球面波) は時間調和平面波の合計 (積分) によって表されます。^{[6]層のスタック内を伝播する個々の平面波の反射係数と透過係数は、行列プロパゲータ}^[7]^[8]^[9]^[10]^[11]グローバル行列^[12]または不変埋め込みなどのさまざまな方法を使用して解析的に計算できます。^[13]この手法群は、地球が1Dモデル（平らな層）で表現され、波の伝播が2D（円筒波）または3D（球面波）で考慮されるため、1.5Dと呼ばれます。

2D合成地震モデリング

同様のアプローチを使用して、2D 地質断面の地震応答を調べることができます。このアプローチは、薄い層の解像度や、潜在的な貯留層砂中の石油、ガス、塩水などのさまざまな流体のさまざまな応答などを調べるために使用できます。 ^[14]また、塩ダイアピルなどの構造のさまざまな形状をテストして、元の地震データと最もよく一致するものを確認するためにも使用できます。断面は、各層に割り当てられた密度と地震速度で構築されます。これらは、層内で一定である場合もあれば、モデル全体で水平方向と垂直方向の両方で体系的に変化する場合もあります。次に、ソフトウェアプログラムはモデル全体で合成取得を実行し、実際の地震データであるかのように処理して合成 2D 地震断面を作成できる一連の「ショットギャザー」を作成します。合成レコードは、モデリングの目的に応じて、レイトレーシングアルゴリズムまたは何らかの形式の完全波形モデリングを使用して生成されます。レイトレーシングは構造物の照明をテストするには迅速かつ十分であるが^[15]、振幅応答を正確にモデル化するには完全な波形モデリングが必要となる。^[16]

3D合成地震モデリング

このアプローチは、さらに拡張して、3D 地質モデルの応答をモデル化することもできます。これは、解釈されたデータの取得に実際に使用されたものと可能な限り一致する合成地震データ取得に対する 3D モデルの応答をモデル化することで、解釈の不確実性を減らすために使用されます。^[17]次に、合成地震データは、元のデータに使用されたのと同じシーケンスを使用して処理されます。この方法は、地質モデルの領域で取得された 2D および 3D 地震データの両方をモデル化するために使用できます。地震調査の計画中に、3D モデリングを使用して、発射方向やソースとレシーバ間の最大オフセットなどの地震データ取得パラメータの変動が特定の地質構造の画像化に与える影響をテストできます。^[18]^[19]

WARR データモデリング

広開口反射屈折（WARR）モデルの初期処理は通常、観測された最初の到着時刻を地下の速度構造を変化させることによって一致させるトモグラフィーアプローチを使用して実行されます。このモデルは、フォワードモデリングを使用してさらに改良され、個々のショットギャザーの合成地震記録を生成することができます。^[1]

地震モデリング

ソースモデリング

速度構造がよく理解されている地域では、合成地震記録を使用して地震の推定震源パラメータをテストすることが可能です。断層面、滑りベクトル、破壊速度などのパラメータを変化させて、個々の地震計で合成地震応答を作成し、観測された地震記録と比較することができます。^[20]

速度モデリング

既知の種類と場所の地震イベントについては、イベントの遠地地震応答をモデル化することで、さまざまなスケールで地球の構造に関する詳細な情報を得ることができます。^[2]

参考文献

^ ab Makris, J., Egloff, F. & Rihm, R. 1999. WARRP (広口反射屈折プロファイリング): 従来の地震探査では不可能なデータ取得の原理、SEG 1999 拡張要約
^ ab Helmberger, DV 1974、「数値モデルの構築による地震記録の理解」、エンジニアリングとサイエンス、38、26–29。
^ Goldberg, D.、Wilkens, RH & Moos, D. 1987. 深海掘削プロジェクト地点612および613における新生代海洋堆積物における続成作用の地震モデル化、DSDP Leg 95の初期報告書、23
^ OBartels, T., Krastel, S., および Spiess, V., 2007. 高解像度地震データと ODP Leg 208 ボーリング測定の相関関係。Kroon, D., Zachos, JC, および Richter, C. (Eds.), Proc. ODP, Sci. Results, 208: College Station, TX (Ocean Drilling Program), 1–27
^ Fuchs, K.、および G. Muller、1971、「反射法による合成地震記録の計算および観測値との比較」、Geophys. JR Astron. Soc、23、417。
^ Aki, K. および Richards, RG、「定量的地震学、理論および方法」第 1 巻、WH Freeman、1980 年。
^ Thomson, WT、1950、「層状固体材料を通る弾性波の伝達」、応用物理学ジャーナル、21、89-93。
^ Haskell, NA, 多層媒体における表面波の分散、アメリカ地震学会誌、43、17–34、1953年。
^ Dunkin, IW、1965、「高周波数における層状弾性媒体のモデル解の計算」、米国地震学会誌、55、335–358。
^ Thrower, EN、「層状媒体における弾性波の分散の計算」、Journal of Sound and Vibration、2、210–226。
^ Molotkov LA、1984、「層状弾性体および流体媒体における波動伝播理論におけるマトリックス法」、Nauka（ロシア語）。
^ Schmidt, H および Tango.、1986、「合成地震記録の計算に対する効率的なグローバルマトリックスアプローチ」、Geophysical Journal of the Royal Astronomic Society、84、pp 331–359。
^ Kennett, BLN、1985年、「成層媒体における地震波伝播」、ケンブリッジ大学出版局。
^ Hodgetts, D. & Howell, JA 2000. ブッククリフス（ユタ州、米国）の大規模地質断面の合成地震モデル化、Petroleum Geoscience、6、221–229。
^ Graham, S.、Lawton, D.、Spratt, D. 2005. サブスラストイメージング：コロンビア、リャノス盆地、Cusiana 油田のモデリング例、CSEG 全国大会、抄録。
^ Li, Y.、Downton, J.、Xu, Y. 2004.地震処理および解釈におけるAVOモデリングII.方法論、CSEG Recorder、1月、38～44。
^ Gawith, DE & Gutteridge, PA 1996.共有地球モデルを使用した貯留層シミュレーションの地震検証、Petroleum Geoscience、2、97–103。
^ Gjøystdal, H., Iversen, E., Lecomte, I., Kaschwich, T., Drottning, Å. および Mispel, J. 2007. 地震探査、画像化、および解釈におけるレイトレーシングの適用性の向上、Geophysics、72、261–271。
^ Ray, A., Pfau, G. & CHen, R. 2004.メキシコ湾サンダーホースノースフィールドの発見におけるレイトレースモデリングの重要性、The Leading Edge、23、68–70。
^ Cotton, F. & Campillo, M. 1994.地震記録合成の強震記録からの地震源研究への応用、Annali di Geofisica、37、1539–1564。

[Makris-1] Makris, J., Egloff, F. & Rihm, R. 1999. WARRP (広口反射屈折プロファイリング): 従来の地震探査では不可能なデータ取得の原理、SEG 1999 拡張要約

[Helmberger-2] Helmberger, DV 1974、「数値モデルの構築による地震記録の理解」、エンジニアリングとサイエンス、38、26–29。

[3] Goldberg, D.、Wilkens, RH & Moos, D. 1987. 深海掘削プロジェクト地点612および613における新生代海洋堆積物における続成作用の地震モデル化、DSDP Leg 95の初期報告書、23

[4] OBartels, T., Krastel, S., および Spiess, V., 2007. 高解像度地震データと ODP Leg 208 ボーリング測定の相関関係。Kroon, D., Zachos, JC, および Richter, C. (Eds.), Proc. ODP, Sci. Results, 208: College Station, TX (Ocean Drilling Program), 1–27

[5] Fuchs, K.、および G. Muller、1971、「反射法による合成地震記録の計算および観測値との比較」、Geophys. JR Astron. Soc、23、417。

[6] Aki, K. および Richards, RG、「定量的地震学、理論および方法」第 1 巻、WH Freeman、1980 年。

[7] Thomson, WT、1950、「層状固体材料を通る弾性波の伝達」、応用物理学ジャーナル、21、89-93。

[8] Haskell, NA, 多層媒体における表面波の分散、アメリカ地震学会誌、43、17–34、1953年。

[9] Dunkin, IW、1965、「高周波数における層状弾性媒体のモデル解の計算」、米国地震学会誌、55、335–358。

[10] Thrower, EN、「層状媒体における弾性波の分散の計算」、Journal of Sound and Vibration、2、210–226。

[11] Molotkov LA、1984、「層状弾性体および流体媒体における波動伝播理論におけるマトリックス法」、Nauka（ロシア語）。

[12] Schmidt, H および Tango.、1986、「合成地震記録の計算に対する効率的なグローバルマトリックスアプローチ」、Geophysical Journal of the Royal Astronomic Society、84、pp 331–359。

[13] Kennett, BLN、1985年、「成層媒体における地震波伝播」、ケンブリッジ大学出版局。

[14] Hodgetts, D. & Howell, JA 2000. ブッククリフス（ユタ州、米国）の大規模地質断面の合成地震モデル化、Petroleum Geoscience、6、221–229。

[15] Graham, S.、Lawton, D.、Spratt, D. 2005. サブスラストイメージング：コロンビア、リャノス盆地、Cusiana 油田のモデリング例、CSEG 全国大会、抄録。

[16] Li, Y.、Downton, J.、Xu, Y. 2004.地震処理および解釈におけるAVOモデリングII.方法論、CSEG Recorder、1月、38～44。

[17] Gawith, DE & Gutteridge, PA 1996.共有地球モデルを使用した貯留層シミュレーションの地震検証、Petroleum Geoscience、2、97–103。

[18] Gjøystdal, H., Iversen, E., Lecomte, I., Kaschwich, T., Drottning, Å. および Mispel, J. 2007. 地震探査、画像化、および解釈におけるレイトレーシングの適用性の向上、Geophysics、72、261–271。

[19] Ray, A., Pfau, G. & CHen, R. 2004.メキシコ湾サンダーホースノースフィールドの発見におけるレイトレースモデリングの重要性、The Leading Edge、23、68–70。

[20] Cotton, F. & Campillo, M. 1994.地震記録合成の強震記録からの地震源研究への応用、Annali di Geofisica、37、1539–1564。