얇은층 효과를 포함한 저류층의 AVO 반응 분석

Abstract

AVO(Amplitude Variation with Offset) is a method to analyze amplitude variation with offset. AVO has been used as the effective interpretation technique to detect hydrocarbon directly in oil exploration. However, when a reservoir is a thin layer whose thickness is less than an eighth of the predominant wavelength of the data, conventional AVO analysis doesn’t work properly due to the interference and the distortion in the amplitude of the reflection event from upper boundary by the reflection event from lower boundary of the thin layer. Thus, the thin layer effects need to be considered in AVO response analysis. In this study, AVO responses were analyzed with different layer thickness and gas saturations for all AVO Classes to characterize the AVO response of the thin layer. When we used 30 Hz as the source main frequency, the maximum amplitude spectrum occurs at 60 Hz regardless of AVO Class. Moreover, the change in the amplitude spectrum with gas saturation has the maximum at 60 Hz. At this frequency, the variation in the amplitude spectrum with incident angle also becomes the maximum for most AVO classes. Based on the result of analyzing the features of thin-layer AVO response, we developed AVO analysis method which can apply to the reservoir including thin-layer effect in the zero-offset section and in the NMO-corrected CMP section. In AVO analysis technique developed for a thin layer, the reflection events are decomposed into each frequency component by Spectral decomposition method. Then AVO analysis is applied to the frequency component which has the maximum amplitude spectrum and the maximum change in the amplitude spectrum as saturation and incident angle varies. To verify thin-layer AVO analysis method developed in this study, we yielded the synthetic seismic data with the velocity model including a thin-layer reservoir which has Class 4 response. Thin-layer AVO analysis method was applied to the stacked section and NMO-corrected CMP section of the synthetic data and its results were compared to those of the conventional AVO analysis. After applying the developed thin-layer AVO method to the NMO-corrected CMP section at 60 Hz where the amplitude spectrum has the maximum variation with incident angle, we can observe clearly the variation of the reflection amplitude with offset which does not appear in the original CMP section in time domain. Also, we can clearly verify the differences in the reflection amplitude between the brine and gas-saturated layer at 60 Hz frequency section which wasn’t verified in the time-domain stacked section.; AVO(Amplitude Variation with Offset)란 오프셋의 변화에 따른 진폭의 변화를 분석하는 방법이다. 석유탐사 시 AVO 기술은 탄화수소의 직접적인 탐지를 위한 효과적인 해석 기술로 사용되어왔다. 하지만 저류층이 자료의 주파장의 1/8보다 작은 두께를 가지는 얇은층인 경우 얇은층 하부 경계면에서 생기는 반사파가 상부 경계면에서 생기는 반사파 진폭에 대해 간섭 및 왜곡을 일으켜 기존의 AVO 분석 방법의 적용이 어렵다. 따라서 이런 얇은층 효과를 고려한 AVO 반응 분석이 필요하다. 본 연구에서는 먼저 얇은층 효과를 가진 저류층의 AVO 반응 특성을 고찰하기 위해 저류층의 두께 및 가스 포화도를 변화시켜 가면서 AVO Class 별로 AVO 반응 결과를 분석하였다. AVO Class에 상관없이 송신원의 주주파수를 30 Hz로 사용했을 때 주파수 별로 진폭 스펙트럼을 관찰한 결과 60 Hz에서 최대 진폭 스펙트럼이 나타났다. 또한 가스 포화도에 따른 진폭 변화를 분석한 결과 60 Hz에서 가스 포화도에 따른 진폭 스펙트럼의 변화가 다른 주파수에 비해 최대가 되었다. 이때 입사각에 따른 진폭 스펙트럼의 변화도 대부분의 Class에서 가장 크게 나타났다. 위의 분석 결과를 토대로 얇은층 효과를 지닌 저류층에 대한 중합 단면도와 NMO 보정된 CMP 단면도상에 적용할 수 있는 AVO 분석 방법을 개발하였다. 개발된 얇은층을 위한 AVO 분석에서는 얇은층으로부터의 반사 진폭 스펙트럼은 특정 주파수에서 가스 포화도에 따른 변화가 가장 크고 입사각에 따른 변화도 가장 크다는 점을 이용하여 Spectral decomposition 방법을 통해 반사파를 주파수 별로 나눈 뒤 가장 변화가 큰 주파수에서 기존의 AVO 분석을 실시하였다. 개발된 얇은층 AVO 분석 방법을 검증하기 위해 Class 4 반응을 나타내는 얇은 저류층을 포함한 모델을 만든 뒤 합성 탄성파 자료를 생성하였다. 생성된 자료의 중합 단면도와 NMO 보정된 CMP 단면도상에 일반적인 AVO 분석 방법을 적용해보고 본 연구에서 개발한 얇은층 AVO 분석 방법 적용 결과와 비교하였다. 일반적인 AVO 분석의 적용 시에는 나타나지 않았던 입사각에 따른 진폭 변화가 송신주파수가 30 Hz일 때 최대 변화를 보이는 60 Hz 단면도상에서는 매우 잘 나타남을 확인할 수 있었다. 또한 중합 단면도상에서는 볼 수 없었던 가스층과 염수층으로부터의 반사 진폭 차이가 60 Hz 주파수 단면도 상에서는 확연히 구분됨을 확인할 수 있었다.