Biến đổi ngược trở sóng đàn hồi (Elastic Impedance Inversion)

Các loại biến đổi ngược trở sóng âm học (Z_p) chỉ sử dụng tốc độ sóng dọc V, nên có hạn chế vì không tính được quan hệ tốc độ sóng dọc và sóng ngang v_p/v_s. Để mở rộng biến đổi ngược trong minh giải AVO, các thuật toán biến đổi ngược trước cộng hiện được sử dụng gồm biến đổi ngược trở sóng đàn hồi (Z_ps), biến đổi ngược LMR, biến đổi ngược dạng sóng toàn phần...

Khác với trở sóng âm học (Z_p) chỉ phụ thuộc vào tích mật độ (ρ) và tốc độ sóng dọc (V_p), trở sóng đàn hồi (Z_ps) phụ thuộc phức tạp vào góc đổ (Ɵ), tốc độ sóng dọc (V_p), tốc độ sóng ngang (v_s) và tỷ số giữa chúng (v_p/v_s).

Trình tự tiến hành biến đổi ngược trở sóng đàn hồi bắt đầu từ dữ liệu địa chấn trước cộng sóng, tiến hành phân tích AVO, cộng sóng cho các mạch gần và các mạch xa và biến đổi ngược trở sóng đàn hồi. Sơ đồ khối biến đổi ngược đàn hồi được thể hiện trên hình 7.27.

Trên hình 7.28 là hình ảnh so sánh đường cong gamma với đường cong trở sóng âm học (Z_p) và trở sóng đàn hồi (Z_ps) từ giếng khoan có các vỉa cát chứa dầu. So sánh lát cắt biến đổi ngược trở sóng âm học và biến đổi ngược trở sóng đàn hồi được thể hiện trên hình 7.29. So sánh bản đồ biên độ với bản đồ biến đổi ngược trước cộng với sóng dọc và sóng ngang được thể hiện trên hình 7.30. Phân tích các hình ảnh này cho thấy bất thường trên đường cong mà mặt cắt biến đổi ngược trở sóng đàn hồi (Z_ps) phản ảnh vỉa cát chứa dầu tốt hơn so với trở sóng âm học (Z_p).

Biến đổi ngược tham số đàn hồi LMR

Biến đổi ngược LMR liên quan đến các tham số đàn hồi như hệ số Lame (λ , μ), ρ và cũng phản ảnh sự biến đổi biên độ theo khoảng cách (AVO).

Mối quan hệ giữa tốc độ sóng dọc (v_p) và tốc độ sóng ngang (v_s) với các hệ số Lamda (λ) và Mu (μ) được xác định bởi công thức:

(v_p)² = (λ +2μ)/ρ và (v_s)² = μ/ρ

Từ đó có thể xác định được tham số Z, và Zg:

(Z_p)² = (ρ v_p)² = (λ +2μ)/ρ và (Z_s)² = (ρ v_p)² = μρ

Quá trình biến đổi ngược LMR liên quan đến việc tính hệ số phản xạ với sóng dọc R_p, và sóng ngang R_s từ dữ liệu địa chấn trước cộng sóng. Tiếp đó là biến đổi ngược để có Z_p, và Z_s. Tiếp tục biến đổi để có các giá trị (μ ρ, ρ μ) và chuyển thành lát cắt. Sơ đồ về chu trình biến đổi ngược LMR được thể hiện trên hình 7.31.

Trên hình 7.32 cho thấy đối với một giếng nhất định, đồ thị mối quan hệ tương quan μρ/λρ cho phép tách biệt giữa cát ẩm và cát chứa khí tốt hơn so với đồ thị tương quan Z_s /Z_p. Hình 7.33 biểu diễn sự so sánh bản đồ hệ số Poisson từ phân tích AVO và từ phân tích ngược địa chấn trước cộng, các biểu hiện dầu và khí được thể hiện rõ rệt.

Biến đổi ngược dạng sóng toàn phần (Full Waveform Inversion/FWI)

Biến đổi ngược dạng sóng toàn phần (FWI) là một dạng biến đổi ngược địa chấn với quá trình tính toàn bộ dạng xung sóng nhằm ước tính các mô hình tốc độ có độ phân giải cao, giảm thiểu sự khác biệt giữa các dạng sóng địa chấn được quan sát và mô hình. Đây là phương pháp linh hoạt phù hợp tạo ra các mô hình tốc độ chính xác và chi tiết có thể được sử dụng để cho hình ảnh dưới bề mặt rõ ràng.

Điều mấu chốt của phương pháp này là cần có một mô hình thuận từ tài liệu giếng khoan bảo đảm cho hiệu quả của dự báo. Từ dự đoán ban đầu các tham số môi trường sẽ dự báo được mô hình bằng cách giải phương trình sóng. Mô hình này được cập nhật để giảm thiểu sai khác giữa tài liệu thực tế và tài liệu dự báo. Quá trình này được lặp lại nhiều lần cho đến khi sai khác nhỏ nhất. Việc đối chiếu kết quả bài toán thuận với tài liệu thực tế cho phép điều chỉnh các tham số cần tính như tốc độ, mật độ... Trên hình 7.34 là sơ đồ khái quát quy trình biến đổi ngược dạng sóng toàn phần. Hình 7.35 và 7.36 là hình ảnh so sánh mô hình tốc độ trước và sau biến đổi ngược dạng sóng toàn phần với mô hình tốc độ thực. Rõ ràng sau biến đổi ngược dạng sóng đầy đủ mô hình tốc độ có chất lượng tốt hơn và phù hợp với mô hình thực.

Biến đổi ngược dạng sóng toàn phần nhằm dự báo mô hình tốc độ có độ phân giải cao bằng cách giảm thiểu sự khác biệt giữa dạng sóng mô hình hóa và dạng sóng quan sát được. Phương pháp này có ưu điểm là có thêm thông tin về đặc điểm động lực của trường sóng như biên độ, pha của dạng sóng địa chấn so với việc phân tích thông thường chỉ sử dụng đặc điểm động học như thời gian truyền sóng. Trong những trường hợp đặc điểm địa chất biến đổi mạnh ở gần tầng mặt, địa chất các tầng nông, hẻm ngầm, cột khí nông... tạo nên sự biến đổi tốc độ nhanh nên việc xây dựng mô hình bằng các phương pháp thông thường gặp nhiều khó khăn. Phương pháp biến đổi ngược dạng sóng toàn phần cho các mô hình tốc độ tỉ mỉ và chính xác đáp ứng các yêu cầu đề ra phục vụ cho quá trình mô phỏng hình ảnh đối tượng khảo sát tốt hơn.

Do sử dụng đặc điểm động lực của trường sóng (biên độ, pha của dạng sóng) và tính lặp nhiều lần nên có thể xác định được mô hình vận tốc có độ phân giải cao và chính xác hơn so với các phương pháp thông thường.

Theo Minh giải địa chấn trong thăm dò và khai thác dầu khí