SSMK PROSPEKSYON DERS9 PROF DR HSEYN TUR 9

SİSMİK PROSPEKSİYON DERS-9 PROF. DR. HÜSEYİN TUR

9. SİSMİK PROSPEKSİYONDA HIZ KAVRAMI

Yansıma Sismiğinde Hız-Kayaç İlişkileri Hız bilgisi sismik çalışmalarda elde edilmeye çalışılan en önemli bir yer altı jeolojik ortam parametresidir. NMO düzeltmesinin yapılabilmesi, yansıma zaman bilgisinin derinliğe dönüşümü için doğru olarak belirlenmelidir. Hız, çalışmanın amacına göre farklılıklar göstermektedir. Yansıma sismiğinde «hız bilgisi» aşağıda sıralananlar durumlar için önemlidir; • Derinlikle seyahat zamanın değişimi, • Bir model ile sismik verinin kontrolü, • Geometrinin düzeltilmesi (Göç-Migration) • Sinyal ve gürültünün sınıflaması ve süzgeçleme • Jeolojik ve litolojik yorumlama Sismik hızlar aşağıda sıralanan elastik parametrelere bağımlıdır:

Volkanik/Metamorfik Kayaçlar: Çok az gözenekli volkanik kayaçlarda, sismik hızlar artan sıkı mineral içeriği ile artar. Çökel (Tortul-Sedimanter) Kayaçlar: Çökel kayaçlarda, gözeneklilik ve tane yapısının etkileri çok önemlidir ve sismik hız ilişkileri karmaşıktır. Bununla birlikte hızlar sismik dalganın belirli bir uzaklığı gitmesi için gereken zaman ölçüldüğünde belirlenebilir. Doğrudan ölçümler labaratuvar ortamında küçük karotlar üzerinde veya arazide bir kuyuda gerçekleştirilebilir. Değişik deneysel ilişkiler karotlar veya arazi gözlemleri üzerindeki ölçümlerden tahmin edilmektedir. 1) Derinliğin ve yaşın fonksiyonu olarak P dalga hızı aşağıdaki gibi hesaplanabilir (Faust, 1951) Z: derinlik (km), T: Jeolojik yaş (milyonyıl) (9. 1)

2) Ortalama hız denklemi (Wyllie, 1958). (9. 2) 3) Gardner vd. (1974) tarafından bir çok örnek üzerinde yapılan ölçümlerden sonra, kayaç yoğunluğu ile sismik P-dalgası hızı arasında elde ettiği deneysel yaklaşım denklem (9. 3) ile verilir. (9. 3) Burada, (gr/cm 3) yoğunluk, Vp (m/s) P-dalgası hızı ve c kayacın özelliğine göre bir sabit olup genellikle c=0. 31 olarak kullanılmaktadır.

Sismik Hızı Etkileyen Faktörler üSıcaklık (soğuk hızı artırır) üYoğunluk üPorozite (Gözeneklilik) üBoşluk sıvısı (cinsi ve miktarı) üDerinlik (basınç) üSinyal frekansı üLitoloji üÇimentolanma üBasınç üMetamorfizma üKonsolidasyon (Sıkılık derecesi)

Şekil 9. 1. P- ve S- dalga hızları ve oranlarının üzerine farklı kayaç türlerinin etkilerinin özeti (Sheriff ve Geldart, 2004).

Materyal P-dalga hızları (m/sn) Hava 330 -340 Kireçtaşı (sıkı) 2800 -7000 Su 1450 -1530 Dolomitler 2500 -6500 Petrol 1300 -1400 Anhidrit 3500 -5500 Killi-kumlu balçık (loess) 300 -600 Kayaç Tuzu 4000 -5500 Toprak 100 -500 Alçıtaşı (Gypsum) 2000 -3500 Kar 350 -3000 Şeyl 2000 -4100 Katı buzul* 3000 -4000 Granitler 4600 -6200 Kum (taneli, gevşek) 200 -2000 Basalt 5500 -6500 Kum (kuru, gevşek) 200 -1000 Gabro 6400 -7000 Kum (su doygun, gevşek) 1500 -2000 7800 -8400 Buzul taşı (Glacial Moraine) 1500 -2700 Peridodit (Siyah renkli iri taneli ultrabazikler) Serpantin (Sulu magnezyum silikat) Kum ve çakıl taşı (yakın yüzey) 400 -2300 3500 -7600 Kum ve çakıl taşı (2 km derinlikte) 3000 -3500 Kil 1000 -2500 Gnays (Yapraklı iri taneli metamorfik kayaç) Marbles (Mermer-metamorfik kireştaşı) Sülfit madenleri Nehir çamuru/kili 300 -1800 600 -1000 Sel alüvyonu (floodplain) 1800 -2200 Tozlaşmış yakıt külü (Pulverised fuel ash) Moloz, sel taşı Donmuş toprak (Quarternary-sediments permafrost) 1500 -4900 Heyelan molozu 400 -750 Kumtaşı 1400 -4500 Beton 3000 -3500 Kireçtaşı (ayrışmış) 1700 -4200 Ayrışmış toprak 180 -335 Kil heyelan örtüsü (sıkışmış) 335 -380 5500 -6500 3780 -7000 3950 -6700 160 -600

Sismik Hız Türleri (Çeşitleri) Sismik veriler gerçek jeolojik ortamların hızları, yani ara hızlarla kaydedilir, ancak kaydedilen bu verilerin işlenmesi sırasında belirli kabuller nedeniyle farklı hız tanımlamaları kullanılmaktadır. Aşağıda tabloda sismik çalışmalarda kullanılan hız çeşitleri ve neden kullanıldıkları listelenmiştir.

HIZ TÜRLERİ ORTALAMA HIZ: Yeryüzü ile yansıtıcı arayüzey arasında ortalama bir sismik hız düşünülür. Ortalama hız derinlik dönüşümünde kullanılır. ARA HIZ: Eğer h 2 ve h 1 derinliklerindeki iki yansıtıcı t 2 ve t 1 tek yol zamanı veriyorsa, bu tabakanın gerçek hızı ara hız olarak adlandırılır. YIĞMA (NMO) HIZI: NMO düzeltmesinde kullanılan hızdır. Sismik veriden sadece bu hız elde edilebilir. KÖK-ORTALAMA-KARE (RMS) HIZ: Yeraltı n tabakadan oluşuyorsa ve her birinin hızı V 1, V 2, …, Vn ise, dalganın bunları tek yol geçiş zamanı t 1, t 2, …, tn olmak üzere, kısa açılım boyları için Vnmo yerine kullanılır. DIX ARA HIZI: RMS hızından ara hızlara geçişi sağlar. t 2 ve t 1 zamanlarına sahip iki yansımanın RMS hızları V 2 ve V 1 ise, Dix ara hızı

1. Ara Hız Sismik dalganın, Z 1 ve Z 2 derinliklerindeki yansıtıcılar arasındaki yayılma hızıdır. Tabaka hızları olarak da bilinir. Litolojinin değişimine bağlı olarak değişebilir. Sismik dalga Z 1 derinliğine t 1 zamanında (tek yol zamanı) ve Z 2 derinliğine t 2 zamanında (tek yol zamanı) ulaşıyorsa, ara hız; şeklinde hesaplanır. Normal olarak ara hızlar, litolojileri belirlemede kullanılacak bir veridir, ancak hesaplama yöntemleri önemlidir.

Ara hızlar, kırılma çalışmalarından, Düşey Sismik Profil-DSP (Vertical Seismic Profilling-VSP) yönteminden, sonik log (hız logları, açılmış kuyulardan elde edilen) bilgilerden ve dolaylı olarak Dix (1955)’in ara hız denkleminden elde edilir. Eğer tabaka kalınlıkları çok ince ise, sonik log ve kuyu atışları (cheekshot)’ndan elde edilen hız, o tabakanın gerçek hızıdır. Bu hızlar yoğunluk ve gözeneklilik (porosity) gibi, kayaçların fiziksel bir özelliği olarak kullanırlar.

2. Ortalama Hız Her hangi bir yansıtıcıya kadar dalganın tek yol gidişzamanının kat ettiği yola bölümüdür. Bu hız doğrudan kuyu atışlarından, düzeltilmiş sonik loglardan veya ara hızların ağırlıklı ortalamalarından elde edilir. Bu hız bilgisi, açılım etkisi (NMO düzeltmesi) uygulanmış kesitlerin derinlik dönüşümünü yapmak için kullanılır. Diğer bir deyişle ortalama hızlar işlem ortamında kullanılır. Pratikte Vort, Vave , gibi sembollerle gösterilirler.

3. Ağırlıklı Ortalama Hız-Kök Ortalama Kare Hızı RMS hızı, tabaka serilerinin zaman ağırlıklı ortalama hız değerleridir. Bu hız atış ortamı verilerinin, işlem ortamına aktarılması için, NMO işleminde ve yığmada kullanılmaktadır. Eğer kaynak alıcı arası uzaklıklar küçük ise, NMO hızı, RMS hızına yaklaşır. RMS hızı yansıtıcı yüzeyin yatay olması dışında ortalama hızdan büyüktür. Genellikle, VRMS olarak gösterilir. T 2 -X 2 grafiklerinden elde edilen hız VRMS hızıdır. RMS hızı, bağıntısı ile hesaplanır

4. Ani Hız derinlikle sürekli olarak değişiyorsa, belirli bir z derinliğinde ki değeri, (z 2 -z 1) aralığını, bir dz kalınlığına sahip sonsuz derecede küçük bir ince tabaka oluncaya kadar daraltmak suretiyle ara hız formülünden elde edilir. Yani ara hızın türevi alınırsa, elde edilir.

5. Dix (1955) Ara Hız Denkleminin Türetilmesi

HIZ ANALİZİ - GENEL Tek kanallı veri toplama ts : gözlenir h: bilinmez 1 bilinen, 2 bilinmeyen olduğundan hız ve/veya derinlik bulunamaz V: bilinmez Sismik veriden sismik dalga hızının kestirimi, sıfır ofset dışında ofsetli veri toplanması ve CDP gruplarının oluşturularak verinin işlenmesi ile mümkündür. SİSMİK KESİT HIZ JEOLOJİK KESİT

Hızların Ölçümü 1. Arazi ve Laboratuvar Ölçümlerinden (Doğrudan Ölçümler) Hız Logları (Sonic Loglar Kuyu içi Atışlar (Uphole) Kuyu Kontrol Atışları (Check shot) Sondaj Kuyularından Alınan Numunelerden Lab. Ortamlarında Hız Ölçümleri 2. Sismik Kayıtların Analizinden (Dolaylı Ölçümler) Ø Sismik Kırılma Yöntemi Verisinden Ø Düşey Sismik Profil Yöntemi-DSP (Vetical Seismic Profiling-VSP) Ø Sismik Yansıma Verisinden a) T- T Yöntemi (NMO denklemi) b) T 2 -X 2 Yöntemi (RMS hızları) c) Sabit hız taraması d) Sabit Hız Yığması e) Hız Spektrumları 31

HIZ ANALİZİ Yer modeli NMO hızı Yatay tek tabakalı ortam Arayüzeyin üzerindeki ortamın hızı Yatay çok tabakalı ortam Küçük açılım boyları için RMS hızı Eğimli tek tabakalı ortam Ortamın hızının eğim açısının kosinüsüne bölümü Gelişigüzel eğimli tabakalı ortam Küçük açılım boyları ve küçük eğim açıları için RMS hızı NMO hızı yığma hızı NMO hızı kısa açılımlardaki hiperbolik yansımalar için geçerli iken, yığma hızı tüm bir açılım boyunca veriye en iyi uyan hiperbolün hızına dayanmaktadır RMS hızı, tabakalı ortamlarda NMO düzeltmesi için kullanılan hızdır.

T 2 -X 2 Yöntemi… Sismik kırılma yönteminde olduğu gibi, sismik yansımada da her bir arayüzeyden gelen yansımaların varış zamanları piklenir ve T-X grafikleri oluşturulur. T-X eğrileri hiperbollerdir. Bu hiperboller T 2 -X 2 grafiklerine dönüştürülürse hiperboller doğrusal olur. Bu doğruların ortalama eğimleri her bir arayüzey kadar olan hızı verir. Bu hıza kök ortalama kare hız (root mean square -RMS-velocity) denir. Bu hızlar daha sonra Dix ara hız denklemi ile ara hızlara dönüştürülür. 33

t 0, i: i. tabakandan yansımanın sıfır ofset zamanı ti: i. tabaka için tek yol seyahat zamanı