Description:

"Отбор зон, перспективных на углеводороды, на глубоководных границах материков по данным несейсмических методов. Hydrocarbon screening of the deep continental margins using non-seismic methods Дж. Дерек Фэйрхед (J. Derek Fairhead), Крис М. Грин (Chris M. Green) и Кирстен М. У. Флетчер (Kirsten M.U. Fletcher) сообщают об увеличении ценности данных спутниковой альтиметрии в работах на углеводороды в связи с улучшением разрешения этих данных. Органические поисковые работы на нефть проводятся обычно в глубоководных акваториях у границ материков, где роль различных несейсмических методов возрастает. Фильтрация и повторная обработка исходных данных с использованием трансформаций высот геоида в значения поля силы тяжести возрастает, поскольку они используются лишь немного улучшали разрешение данных для выделения перспективных участков для сейсморазведки и бурения. В настоящее время используются гравимагнитные методы, а также многочастотная радиолокация со спутников (Synthetic Aperture Radar, SAR) или авиационные аналоги последней, обнаруживающие на поверхности моря пятна просочившейся с глубины нефти. После проведения сейсмических работ для повышения эффективности дальнейшего бурения в последние годы все чаще применяется электроразведка с контролируемым источником (морские дипольные зондирования), которые позволяют установить наличие непроводящего слоя в целевом горизонте (коллекторе). Применение этого метода отчасти объясняет поразительную серию успехов ExxonMobil у побережья Анголы. В этой работе рассмотрены вопросы использования данных спутниковой альтиметрии при отборе перспективных зон на границах материков, часто в комплексе с анализом пятен и других геофизических данных, в частности морской и аэромагниторазведки. Авторы уже писали в First Break (Fairhead et al., 2001a) о возможности установления по данным спутниковой альтиметрии. Лишь путем повторного отбора отсчетов удалось получить данные по высотам с "окончательным" разрешением и тем самым целиком привести разрешение данных в требуемый для исследования диапазон. Переход от изменений отметок уровня моря к значениям силы тяжести в редукции Фая (в свободном воздухе) сам по себе не нов. Новизна состоит в возможности использовать имеющиеся спутниковые данные для выделения аномалий размером с периодом менее 10 км по всей Земле на расстоянии менее 5 км от берега. В этой статье обсуждается методика и приведены примеры того, как можно работать со сложными данными (по устьям крупных рек, по местам мощных океанских течений и в прибрежной зоне). В середине 1980-х Уильям Хэксби (William Haxby) построил первую глобальную карту поля силы тяжести по данным альтиметрии спутника SeaSat с расстоянием между витками орбиты по экватору 150 км. Эта карта оказала значительное влияние на развитие тектоники плит, поскольку данные по аномалиям силы тяжести в свободном воздухе впервые дали единачтную картину тектоники океанической коры. За прошедшее время (2002-2004) GETECH предпринял крупное совместное исследование для дальнейшего развития обработки спутниковых данных и создания карты поля силы тяжести на все свободные от льда районы границ материков. Данные покрывают акваторию от линии 2-5 км от берега до 500 км в сторону океана. Данные можно применять для обнаружения и картирования тонких деталей строения разломных зон океанических плит, которые воздействуют на границы материков и разбивают их. Разница между этими данными и общедоступными данными спутниковой альтиметрии состоит в том, что в спутниковых сигналах ERS1 (около половины данных, использованных в проекте) сигналы не очень хорошо записаны и на длинах волн менее 100 км сильно зашумлены, а на длинах волн более 100 км слабо улучшают разрешение. Тем не менее, из-за расстояния между витками разрешение карты было ограничено. С тех пор для улучшения разрешения поля силы тяжести по данным спутниковой альтиметрии прилагались значительные усилия. Крупный успех последовал в 1995 г. после публикации данных альтиметрии со спутников Geosat и ERS1 (Geodetic Missions, GM). Комбинируя их орбиты, удалось достичь Рис. 1. Покрытие наблюдениями в рамках Глобального исследования поля силы тяжести на границах материков. Показаны места, упомянутые в этой работе в качестве примеров. Несейсмические и аэрометоды расстояния между витками 3 км по экватору со Рис. 2. Расчет поля силы тяжести по спутниковым Можно считать, что обработка данных состоит из трех сгущением к полюсам. В результате появилась яркая глобальная модель поля силы тяжести Сэндвелла и Смита (Sandwell and Smith, 1997), основанная на данных об уровне моря, предоставленных НАСА (Geosat) и Eurimage (ERS1). Несмотря на высокую плотность витков (около 3 км), среднее разрешение этих новых данных не превысило, как ни странно, 30-40 км. В 1993 г. GETECH, начав сотрудничать с Международным бюро силы тяжести (International Gravity Bureau), расположенным в Тулузе, Франция, показала, что улучшая и уточняя процедуры обработки для тех же общедоступных данных, разрешение можно поднять до 20 км (Olgiati et al., 1995). Визуальное сравнение данных ERS1 по повторным пролетам выявило, что значительный уровень шума должен быть связан с общей проблемой записи отраженного радарного сигнала. Поэтому GETECH начала исследование этой проблемы, проводя повторный отбор отсчетов высот геоида (и витков спутника) по "сырым" радарным записям (Maus et al., 1998). Ранее повторная обработка наборов данных GM по спутникам Geosat и ERS1 не проводилась. Отчасти это связано с большими объемами данных. На рис. 2 показан граф обработки. На всех шагах обработки используется единая база данных, в которой для каждой точки хранятся изменения, внесенные при редактировании и вводе поправок за сухую или влажную тропосферу, за приливы и др. Хранение изменений в базе данных позволяет при необходимости отменить или изменить их на следующих этапах обработки. Метод обработки спутниковых данных Проще всего понять, что такое расчет силы тяжести по спутниковым данным и чем он определяется, если представить себе сейсмические работы по картированию поверхности моря с высоты 800 км над Землей. Поверхность моря, без учета возмущающих факторов - ветров, течений, приливов, колебаний температуры и др., отдельных этапов (рис. 2): отбор отсчетов; передача высот, ввод поправок за приливы и редактирование; и, наконец, слияние обоих наборов данных с пересчетом высот геоида в аномалии силы тяжести с точным расчетом значений с малым шагом по высоте (Fairhead et al., 2001b). На рис. 2 показан граф обработки. На всех шагах обработки используется единая база данных, в которой для каждой точки хранятся изменения, внесенные при редактировании и вводе поправок за сухую или влажную тропосферу, за приливы и др. Хранение изменений в базе данных позволяет при необходимости отменить или изменить их на следующих этапах обработки. При обработке данных применяются такие операции: 1. Формирование сигнала (отбор отсчетов): Работа над отбором отсчетов из данных ERS1 шла семь лет и привела к созданию метода, позволяющего решать проблемы с шумом и искажениями отсчетов на фронте сигнала (с данными Geosat таких проблем не было, потому что в области фронта сигнала шаг записи был вдвое чаще) а также с различиями в форме последовательных сигналов. Для отслеживания приходов сигнала формировался синтетический импульс (рис. 3) с такой же амплитудой и крутизной, как у фронта сигнала, по которому можно определить положение середины импульса. Далее по синтетическому и измеренному сигналам вычисляется их взаимно-корреляционная функция, которая дает их времена прихода. Таким образом, было обработано до 40 сигналов и определены 42 неизвестных величины: средняя амплитуда, средняя крутизна и 40 времен прихода. Этот метод позволяет выделить сигналы, не отвечающие заданным требованиям и исключить их из дальнейшего анализа или изучить визуально. Такой анализ позволяет уверенно выделять сигналы на расстоянии 2-5 км от береговой линии. База данных - это эквипотенциальная поверхность поля силы тяжести Земли. "Вертикальная производная" этой эквипотенциальной поверхности (уровня моря) дает аномалии поля силы тяжести в свободном воздухе на уровне этой поверхности, а не на высоте 800 км, где находится спутник. Источником в таких работах является отбор отсчетов ERS1 автоматическое исправление данных ERS1 и Geosat расчет силы тяжести в узлах сетки ручное исправление данных по региону ручное исправление данных установленный на спутнике радар, который 1020 раз в секунду излучает импульсы с центральной частотой 13.5 ГГц. После накопления на борту (50-кратного для ERS1 и 100-кратного для Geosat) данные передаются на Землю cырые данные ERS1 с Фронт а сырой сигнал сопоставляется с опорным каждые 3 нс с на фронт и приходится г 3-4 отсчета н tсинтет. а Отбор отсчетов по способу GETECH с передаются отрезки записей по 0.05 с (ERS1) или 0.1 с (Geosat). Накопленные записи относятся к точкам л сигнала 1 шаг-45 см tл 4 шага время времени cырой tл сигнал время расположенным в 350 м (ERS1) или 700 м (Geosat) одна от другой по проекции орбиты на поверхность Земли. Шаг" Ключевые слова: фронт сигнал, приход, устойчивый, позволять, свободный, показанный, образ, воздух, отбор, поле сила, показать, свободный воздух, среда, исследование, рассматривать, средний, метод, несейсмический, океан, область, место, точка расположенный, расчёт, результат, дифференцирование, море, изолиния малый, крупный, покрытие наблюдение, глобальный, исправление, высота, редактирование, пересчёт, применение, альтиметрия, компания, пространственный, спутник, значение, набор, поверхность, производный, дать спутниковый, океанский, проход, пространство, break, магнитный, положение орбита, поправка, поле, бассейн, орбита, положение, спутник geosat, дать, переход, малый сечение, км, перекрёстный, получить, магнитный поле, прибрежный зона, привести, шаг, сведение, изменение, особый, карта, green, отметка, приведенный, уровень, спутниковый гравиметрия, сила, повторный, высота геоид, отсчёт, ноябрь, отбор отсчёт, обработка, спутниковый, ноябрь несейсмический, углеводород, расстояние, красный, берег, земля, простой, геоид, давать, сечение, использовать, малый, отбор отсчет, период, расчёт изолиния, уровень море, тяжесть, сложный, общедоступный, ошибка, тема, отметка уровень, шум, из-за, этап, прилив, разрешение, фронт, аномалия, изолиния, расчет изолиния, eage, запись, getech, связанный, сила тяжесть, fairhead, длина волна, течение, сетка, полный, geosat, материк, тяжесть свободный, спутниковый альтиметрия, высокий, сигнал, аэрометод, значение сила, зона