가스하이드레이트 개발 시 중요한 요소 중의 하나인 가스하이드레이트 부존층의 정확한 심도를 얻기 위해서는 일반적으로 고해상도 정보를 주는 VSP 탐사가 많이 수행되어왔다. 본 연구에서는 가스하이드레이트 부존지역인 울릉분지 지역의 UBGH09 시추공에서 국내 최초로 삼성분 지오폰을 사용하여 획득한 제로오프셋 VSP 탐사자료로부터 구간속도를 추출하고 corridor 중합단면도를 생성하여 지표탄성파탐사 자료와 비교해 보았다. 먼저 Phase rotation을 통하여 삼성분 지오폰으로 기록된 신호들이 실제 수직 및 두 개의 수평성분 자료들이 되도록 변환 시키고, 파동장 분리과정을 통하여 직접파와 반사파를 분리하였다. 제로오프셋 VSP 자료의 직접파로부터 추출한 구간속도를 음파검층의 구간속도와 비교한 결과 두 구간속도 모두 비슷한 양상을 나타냈다. BSR 상부의 하이드레이트 층에서는 빠른 속도를 보이고 BSR 하부에서 속도가 급격히 떨어지는 것으로 보아 BSR 하부에 유리가스가 집적되어 있는 것으로 보인다. 제로오프셋 VSP 반사파 자료로부터 corridor 중합단면도를 생성하여 지표탄성파탐사의 CMP 중합단면도와 비교한 결과 대부분의 반사이벤트들이 잘 부합하였으며, phase rotation을 적용한 결과가 phase rotation을 적용하지 않았을 경우보다 더 잘 부합하였다.또한 transverse 성분을 이용하여 만든 corridor 중합단면도와 지표탄성파 CMP 중합단면도를 비교한 결과 지표탄성파 CMP 중합 단면도 내의 모오드 변환된 PS 반사파들을 확인할 수 있었다.
가스하이드레이트 개발 시 중요한 요소 중의 하나인 가스하이드레이트 부존층의 정확한 심도를 얻기 위해서는 일반적으로 고해상도 정보를 주는 VSP 탐사가 많이 수행되어왔다. 본 연구에서는 가스하이드레이트 부존지역인 울릉분지 지역의 UBGH09 시추공에서 국내 최초로 삼성분 지오폰을 사용하여 획득한 제로오프셋 VSP 탐사자료로부터 구간속도를 추출하고 corridor 중합단면도를 생성하여 지표탄성파탐사 자료와 비교해 보았다. 먼저 Phase rotation을 통하여 삼성분 지오폰으로 기록된 신호들이 실제 수직 및 두 개의 수평성분 자료들이 되도록 변환 시키고, 파동장 분리과정을 통하여 직접파와 반사파를 분리하였다. 제로오프셋 VSP 자료의 직접파로부터 추출한 구간속도를 음파검층의 구간속도와 비교한 결과 두 구간속도 모두 비슷한 양상을 나타냈다. BSR 상부의 하이드레이트 층에서는 빠른 속도를 보이고 BSR 하부에서 속도가 급격히 떨어지는 것으로 보아 BSR 하부에 유리가스가 집적되어 있는 것으로 보인다. 제로오프셋 VSP 반사파 자료로부터 corridor 중합단면도를 생성하여 지표탄성파탐사의 CMP 중합단면도와 비교한 결과 대부분의 반사이벤트들이 잘 부합하였으며, phase rotation을 적용한 결과가 phase rotation을 적용하지 않았을 경우보다 더 잘 부합하였다.또한 transverse 성분을 이용하여 만든 corridor 중합단면도와 지표탄성파 CMP 중합단면도를 비교한 결과 지표탄성파 CMP 중합 단면도 내의 모오드 변환된 PS 반사파들을 확인할 수 있었다.
Conventionally, vertical-seismic-profiling (VSP) survey that provides high-resolution information has mainly performed to obtain the exact depth of the gas hydrate-bearing sediment, which is one of the key factors in the development of the gas hydrate. In this study, we extracted interval velocities...
Conventionally, vertical-seismic-profiling (VSP) survey that provides high-resolution information has mainly performed to obtain the exact depth of the gas hydrate-bearing sediment, which is one of the key factors in the development of the gas hydrate. In this study, we extracted interval velocities and created corridor stacks from the first domestic zero-offset VSP data, which were acquired with three component receivers at UBGH09 borehole in Ulleung Basin where gas hydrate exists. Then we compared the corridor stacks with a CMP stacked section from surface seismic data. First of all, we converted the signals recorded with three component receivers to true vertical and horizontal components by phase rotation, and divided the data into direct waves and reflected waves by wavefield separation processing. The trend of the interval velocity extracted from the zero-offset VSP was similar to that of the sonic log obtained at the same borehole. Because the interval velocity of the gas hydrate-bearing sediment above the BSR was high, and it decreased suddenly through the BSR, we could infer that free gas is accumulated below the BSR. The results of comparing the corridor stacks to the CMP stacked section of the surface seismic data showed that most reflection events agreed well with those in the surface CMP stacked section and that the phase-rotated VSP data corresponded better with the surface seismic data than the VSP data without phase rotation. In addition, by comparing a corridor stack produced from the transverse component with the CMP stacked section of the surface seismic data, we could identify PS mode-converted reflections in the CMP stacked section.
Conventionally, vertical-seismic-profiling (VSP) survey that provides high-resolution information has mainly performed to obtain the exact depth of the gas hydrate-bearing sediment, which is one of the key factors in the development of the gas hydrate. In this study, we extracted interval velocities and created corridor stacks from the first domestic zero-offset VSP data, which were acquired with three component receivers at UBGH09 borehole in Ulleung Basin where gas hydrate exists. Then we compared the corridor stacks with a CMP stacked section from surface seismic data. First of all, we converted the signals recorded with three component receivers to true vertical and horizontal components by phase rotation, and divided the data into direct waves and reflected waves by wavefield separation processing. The trend of the interval velocity extracted from the zero-offset VSP was similar to that of the sonic log obtained at the same borehole. Because the interval velocity of the gas hydrate-bearing sediment above the BSR was high, and it decreased suddenly through the BSR, we could infer that free gas is accumulated below the BSR. The results of comparing the corridor stacks to the CMP stacked section of the surface seismic data showed that most reflection events agreed well with those in the surface CMP stacked section and that the phase-rotated VSP data corresponded better with the surface seismic data than the VSP data without phase rotation. In addition, by comparing a corridor stack produced from the transverse component with the CMP stacked section of the surface seismic data, we could identify PS mode-converted reflections in the CMP stacked section.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
본 연구에서는 획득한 삼성분 자료에서 P파의 성분을 가장 잘 나타내주고 있는 phase rotation을 적용한 수직 성분의 자료를 이용하여 구간속도를 추출하였다. 구간속도 추출을 위하여 먼저 직접파의 도달시간인 초동에 대한 발췌작업을 수행하였다.
제안 방법
10은 phase rotation을 하지 않은 Z 성분의 corridor 중합단면도를 지표탄성파탐사의 CMP 중합단면도에 삽입하여 나타낸 단면도이다. UBGH09 시추공 위치가 CMP 2,400정도에 위치하기 때문에 지표탄성파탐사 자료의 CMP 2,400의 위치에 corridor 중합단면도를 삽입하였다. Fig.
본 연구에서는 획득한 삼성분 자료에서 P파의 성분을 가장 잘 나타내주고 있는 phase rotation을 적용한 수직 성분의 자료를 이용하여 구간속도를 추출하였다. 구간속도 추출을 위하여 먼저 직접파의 도달시간인 초동에 대한 발췌작업을 수행하였다. Table 1은 각각의 수진기 심도와 발췌된 초동의 도달시간을 나타내고 있다.
본 연구에서는 가스하이드레이트 부존지역 동해 울릉분지 UBGH09 시추공에서 삼성분 시추공 지오폰을 이용하여 획득한 제로오프셋 VSP 탐사자료에 자료처리를 적용하여 구간속도를 추출하고 지표탄성파탐사 자료의 해석에 대한 참고 기준이 될 수 있는 corridor 중합단면도를 생성하였다. 제로오프셋 VSP 자료로부터 추출한 구간속도를 음파검층 자료와 비교한 결과 두 구간속도 모두 비슷한 양상을 보여주고 있으며, 고체 가스하이드레이트 안정층과 하부의 유리가스로 인한 속도 역전 현상을 2,235 m 심도부근에서 확인 할 수 있었다.
본 연구에서는 국내 최초로 동해 울릉분지 지역의 UBGH09 시추공에서 삼성분 시추공 수진기를 사용하여 획득한 제로오프셋 VSP 자료에 대해 자료처리를 수행하여 구간속도를 추출하고, corridor 중합단면도를 생성 후 이를 지표탄성파탐사 자료와 비교·분석하였다.
7(a)는 현장에서 획득한 Z성분 자료에 phase rotation을 적용한 수직성분 자료이다. 삼성분 지오폰에서 기록된 자료에 phase rotation을 적용한 후에 진폭 보상을 위하여 지수함수를 이용한 이득보정을 적용하고 구형발산에 의한 진폭 보정과 bandpass filter(0-5-120-140 Hz)를 적용하였다. 여기에 초동이 도달한 시간을 발췌(picking)하여 이를 빼주면 하향파들이 수평적으로 배열하게 되고 이 자료에 median filter를 적용하여 수평적으로 나열된 파, 즉 하향파를 부각시킨다.
우리나라의 경우에도 해상 탄성파 탐사를 통해 울릉분지 지역의 가스하이드레이트 부존 가능성이 높은 5개 지점에 대해서 2007년에 시추를 수행하고 제로오프셋 VSP를 비롯한 물리검층을 실시하였다. 본 연구에서는 국내 최초로 동해 울릉분지 지역의 UBGH09 시추공에서 삼성분 시추공 수진기를 사용하여 획득한 제로오프셋 VSP 자료에 대해 자료처리를 수행하여 구간속도를 추출하고, corridor 중합단면도를 생성 후 이를 지표탄성파탐사 자료와 비교·분석하였다.
대상 데이터
본 연구에서 사용된 제로오프셋 VSP 탐사 자료는 가스하이드레이트 부존지역인 동해 울릉분지 지역의 UBGH09 시추공에서 획득되었다. UBGH09 시추공의 정확한 위치는 Fig.
2에 나타나 있다. 수진기로는 삼성분 시추공 지오폰이 사용되었으며 송신원으로는 90 in3 용량의 에어건을 사용하였고, 시추공 직상부에서 수평으로 3 m 떨어진 곳에 위치하였다. Fig.
시추공 지오폰들은 2,100~2,285 m 심도에 설치되었고 지오폰간 심도 간격은 8, 9, 10번 지오폰 사이와 14, 15번 지오폰 사이는 5 m 이고, 나머지 지오폰들 사이의 간격은 10 m 로 유지되었다. 실제로는 20개의 지오폰들을 사용하여 자료를 획득하였으나, 케이싱 등으로 인하여 일부 지오폰에 신호가 제대로 기록되지 않아 Fig. 3에 표시된 2,165~2,280 m 깊이에 설치된 14개의 지오폰에서 기록된 트레이스들만 사용하여 자료처리를 수행하였다.
성능/효과
한편 반사파를 이용하여 생성한 corridor 중합단면도를 지표탄성파탐사의 CMP 중합단면도와 비교한 결과 대부분의 반사이벤트들이 지표탄성파탐사 자료와 잘 부합하고 있었으며, phase rotation을 적용한 corridor 중합단면도가 phase rotation을 적용하지 않았을 경우보다 지표탄성파탐사 자료와 더 잘 부합하는 것을 볼 수 있었다. 또한 transverse 성분의 corridor 중합단면도로부터 모오드 변환된 PS파로 추정되는 이벤트들을 3,020 ms, 3,100 ms와 3,170 ms에서 확인 할 수 있었다.
본 논문에는 그림을 싣지 않았지만 이 지오폰의 경우 수직방향으로의 회전각은 수직성분과 수평성분의 호도그램 분석 결과 약 14°이다.
본 연구에서는 가스하이드레이트 부존지역 동해 울릉분지 UBGH09 시추공에서 삼성분 시추공 지오폰을 이용하여 획득한 제로오프셋 VSP 탐사자료에 자료처리를 적용하여 구간속도를 추출하고 지표탄성파탐사 자료의 해석에 대한 참고 기준이 될 수 있는 corridor 중합단면도를 생성하였다. 제로오프셋 VSP 자료로부터 추출한 구간속도를 음파검층 자료와 비교한 결과 두 구간속도 모두 비슷한 양상을 보여주고 있으며, 고체 가스하이드레이트 안정층과 하부의 유리가스로 인한 속도 역전 현상을 2,235 m 심도부근에서 확인 할 수 있었다. 한편 반사파를 이용하여 생성한 corridor 중합단면도를 지표탄성파탐사의 CMP 중합단면도와 비교한 결과 대부분의 반사이벤트들이 지표탄성파탐사 자료와 잘 부합하고 있었으며, phase rotation을 적용한 corridor 중합단면도가 phase rotation을 적용하지 않았을 경우보다 지표탄성파탐사 자료와 더 잘 부합하는 것을 볼 수 있었다.
제로오프셋 VSP 자료는 지표탄성파탐사 자료의 자료처리 및 해석 시 기준자료로 활용할 수 있다. 추출한 구간속도를 이용하여 지표탄성파탐사 자료로부터 얻은 속도모델을 보정할 수 있으며, 직접파의 파형이 곧 수신기 심도에서의 송신파형을 나타내므로 지표탄성파탐사 자료처리 시 필수요소인 디컨볼루션을 위한 송신파형의 정보를 제공할 수 있다. 또한 corridor 중합단면도를 만드는 과정에서 다중반사이벤트들이 제거되었으므로 지표탄성파탐사 단면도 해석 시 corridor 중합단면도와의 비교를 통하여 다중반사파로 인한 잘못된 해석을 피할 수 있다.
측정된 진폭 값들의 분극현상을 이용하여 생성된 호도그램으로부터 수평방향으로의 회전각이 약 70°임을 알 수 있다.
제로오프셋 VSP 자료로부터 추출한 구간속도를 음파검층 자료와 비교한 결과 두 구간속도 모두 비슷한 양상을 보여주고 있으며, 고체 가스하이드레이트 안정층과 하부의 유리가스로 인한 속도 역전 현상을 2,235 m 심도부근에서 확인 할 수 있었다. 한편 반사파를 이용하여 생성한 corridor 중합단면도를 지표탄성파탐사의 CMP 중합단면도와 비교한 결과 대부분의 반사이벤트들이 지표탄성파탐사 자료와 잘 부합하고 있었으며, phase rotation을 적용한 corridor 중합단면도가 phase rotation을 적용하지 않았을 경우보다 지표탄성파탐사 자료와 더 잘 부합하는 것을 볼 수 있었다. 또한 transverse 성분의 corridor 중합단면도로부터 모오드 변환된 PS파로 추정되는 이벤트들을 3,020 ms, 3,100 ms와 3,170 ms에서 확인 할 수 있었다.
후속연구
따라서 고해상도의 VSP 자료를 본 연구에서 제시한 자료처리에 적용하면 제한적인 영역에서 VSP 자료와 탄성파탐사 중합자료의 효과적인 비교분석이 가능하다. 이는 곧 지표 탄성파탐사 자료의 자료처리 결과에 대한 참고 기준이 될 수 있어 지표탄성파탐사 자료를 보다 정확하게 해석할 수 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
가스하이드레이트 개발 시 중요한 요소 중의 하나는?
가스하이드레이트 개발 시 중요한 요소 중의 하나인 가스하이드레이트 부존층의 정확한 심도를 얻기 위해서는 일반적으로 고해상도 정보를 주는 VSP 탐사가 많이 수행되어왔다. 본 연구에서는 가스하이드레이트 부존지역인 울릉분지 지역의 UBGH09 시추공에서 국내 최초로 삼성분 지오폰을 사용하여 획득한 제로오프셋 VSP 탐사자료로부터 구간속도를 추출하고 corridor 중합단면도를 생성하여 지표탄성파탐사 자료와 비교해 보았다.
가스하이드레이트 부존층의 정확한 심도를 얻기 위해서는 어떤 수행이 필요한가?
가스하이드레이트 개발 시 중요한 요소 중의 하나인 가스하이드레이트 부존층의 정확한 심도를 얻기 위해서는 일반적으로 고해상도 정보를 주는 VSP 탐사가 많이 수행되어왔다. 본 연구에서는 가스하이드레이트 부존지역인 울릉분지 지역의 UBGH09 시추공에서 국내 최초로 삼성분 지오폰을 사용하여 획득한 제로오프셋 VSP 탐사자료로부터 구간속도를 추출하고 corridor 중합단면도를 생성하여 지표탄성파탐사 자료와 비교해 보았다.
VSP 탐사방법에는 송신원과 수진기의 전개와 오프셋 거리에 따라 여러 가지 종류가 있는데 그 중 제로오프셋 VSP란?
VSP 탐사방법에는 송신원과 수진기의 전개와 오프셋 거리에 따라 여러 가지 종류가 있다. 그 중 제로오프셋 VSP란 송신원을 지표에 두고 수진기들은 시추공 내에 위치시키는 방법으로 이름으로부터 알 수 있듯이 오프셋, 즉 송신원과 시추공사이 거리가 매우 가깝게 설치된 VSP 탐사방법이다. 삼성분 시추공 지오폰을 이용한 제로오프셋 VSP 탐사의 일반적인 자료처리의 순서는 Fig.
참고문헌 (5)
Benhama, A., Cliet, C., and Dubesset, M., 1988, Study and application of spatial directional filtering in three-component recordings, Geophysical Prospecting, 36, p. 591-613
Hinds, R. C., and Kuzmiski, R. D., 2001, VSP for the interpreter/processor for 2001 and beyond: part 1, CSEG Recorder, p. 84-95
McGuire, D., Runyon, S., Williams, T., Paulsson, B., Goertz, A., and Karrenbach, M., 2004, Gas Hydrate Exploration with 3D VSP Technology, North Slope, Alaska: 74th Ann. Internat. Mtg., Soc. of Expl. Geophys., Expanded Abstracts, 2489-2492
Milkereit, B., Adam, E., Li, Z., Qian, W., Bohlen, T., Banerjee, D., and Schmitt, D. R. 2005, Multi-offset vertical seismic profiling: an experiment to assess petrophysical-scale parameters at the JAPEX/JNOC/GSC et al. Mallik 5L-38 gashydrate production research well; in Scientific Results from the Mallik 2002 Gas Hydrate Production Research Well Program, Mackenzie Delta, Northwest Territories, Canada,(ed.) S.R. Dallimore and T.S. Collett; Geological Survey ofCanada, Bulletin 585
Walia, R., Mi, Y., Hydman, R. D., and Sakai, A., 1999, Vertical seismic profile (VSP) in the JAPEX/JNOC/GSC Mallik 2L- 38 gas hydrate research well, Northwest Territories, Canada, (ed.) S.R. Dallimore, T. Uchida, T. and T.S. Collett; Geological Survey of Canada, Bulletin 544, p. 341-355
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.