مدل‌سازی دوبعدی غیرخطی سنگ‌بستر برای اکتشاف منابع هیدروکربنی با استفاده از داده‌های گرانی منطقه کارلایل انگلستان

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، ایران

2 دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه ملایر، ایران

10.22078/pr.2018.3188.2468

چکیده

حوضه‌های رسوبی به‌عنوان یکی از مکان‌های مستعد وجود منابع هیدروکربنی همیشه مورد توجه بوده‌اند و مطالعه هندسه سنگ‌بستر این حوضه‌ها همواره از اهمیت خاصی برخوردار بوده است. در این مقاله از روش زیرفضا برای وارون‌سازی غیرخطی داده‌های گرانی برای مدل‌سازی سنگ‌بستر؛ که به دلیل قابلیت پایداری در برابر نوفه، روش مناسبی برای مدل‌سازی معکوس داده‌های ژئوفیزیکی که دارای درصد نوفه زیادی هستند، استفاده‌شده است. روش زیرفضا روشی مبتنی بر تکرارهای متوالی است که در هر تکرار تغییرات پارامترهای مدل در یک زیر فضای P بعدی از زیر فضای M بعدی پارامترها به‌دست می‌آید که با استفاده از این روش، پارامترهای مدل اولیه به‌کار رفته به‌روزرسانی خواهد شد؛ بنابراین وارون‌سازی در تکرارهای متوالی طوری انجام می‌شود که در یک گام از نتایج به‌دست‌آمده از گام قبلی به‌عنوان مدل اولیه استفاده می‌شود. بردارهای پایه و تشکیل‌دهنده این زیر فضای P بعدی از آنالیز تجزیه به مقادیر منفرد ماتریس مشتقات دوم پارامترهای مدل به دست می‌آید. از این بردارهای پایه ماتریس تصویر از فضای M بعدی پارامترهای مدل به زیر فضای P بعدی از پارامترهای مدل استفاده می‌شود. تعیین پارامتر منظم‌سازی در وارون‌سازی داده‌های گرانی از اهمیت زیادی برخوردار است. روش‌های متفاوتی برای تخمین پارامتر منظم‌سازی در وارون‌سازی داده‌های گرانی وجود دارد. در این مقاله از روش اعتبارسنجی متقاطع تعمیم‌یافته برای تعیین مقدار بهینه پارامتر منظم‌سازی استفاده‌شده است. در این مقاله ابتدا وارون‌سازی داده‌های مصنوعی بدون نوفه و همراه با نوفه صورت گرفته است و سپس وارونﺳﺎزی داده‌های واﻗﻌﯽ برداشت‌شده در ﻧﺎﺣﯿﻪ کارلایل انگلستان در راﺳﺘﺎی ﯾﮏ نیم‌رخ ﺻﻮرت ﮔﺮﻓﺘﻪ اﺳﺖ ﮐﻪ ﻧﺘﺎﯾﺞ، ﻫﻤﺨﻮاﻧﯽ ﺧﻮﺑﯽ ﺑﺎ ﻧﺘـﺎﯾﺞ ﺣﺎﺻـﻞ از مقطع زمین‌شناسی در این ﻣﻨﻄﻘﻪ دارد.
 
 

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

2D Nonlinear Basement Modeling for Hydrocarbon Exploration by Gravity Data, Carlisle England Area

نویسندگان [English]

  • yaser dehban 1
  • Ali Nejati Kalateh 1
  • Mohammad Rezaie 2
1 Faculty of Mining, Petroleum and Geophysics Engineering, Shahrood University of Technology, Iran
2 Faculty of Engineering, Malayer University, Iran
چکیده [English]

Sedimentary basins have always been considered as one of the prerequisites for the presence of hydrocarbon resources, and the study of the geometry of these basins has always been of great importance. In this paper, subspace method has been used for non‌linear inversion of gravity data for the basement modelling. That is the high stability in contrast the noise and efficiency of the method for inverse modelling of geophysical data. The subspace method is based on successive iterations, and at each iteration, a perturbation of model parameters in a p-dimensional subspace of an m-dimensional model space is sought. The primary model is updated using the perturbation values of the model parameter.
So, inversion in successive iterations used the one step of obtained result in previous step which is the same as primary model. Basis vectors of P-dimensional subspace are extracted by the SVD of a second derivation of model parameters. M-dimensional model space is projected onto P-dimensional subspace using basis vectors.
The practical effectiveness of this method is demonstrated by inversion of synthetic and real examples. The real gravity data is acquired over the Carlisle England Area. The results have been compared with those of geological section at the study area.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Gravity
  • Modeling
  • Nonlinear
  • Subspace
  • Hydrocarbon Resources

[1]. Burnett D. M. and Savit C. H., “Introduction to geophysical prospecting,” Vol. 4. New York: McGraw-Hill, 1960.##

[2]. Lomax N. L. “Gravity and magnetics in oil prospecting,” McGraw-Hill, 1976.##

[3]. Robert L. P., “Geophysical inverse theory,” Princeton University Press, 1994. ##

[4]. Telford W. M., Geldart L. P., Sheriff R. E. and Keys D. A., “Applied geophysics,” Cambridge University Press, p. 860,1976 .##

[5]. Hinze W. J., Ralph R. B. Von Frese and Afif H. S., “Gravity and magnetic exploration: Principles, practices, and applications,” Cambridge University Press, 2013.##

[6]. Nabighian, Grauch V. J. S., Hansen R. O., LaFehr T. R., Li Y., Peirce J. W., Phillips J. D. and Ruder M. E., “The historical development of the magnetic method in exploration,” Geophysics, 33ND-61ND, Vol. 70, Issue 6, November-December 2005.##

[7]. Cristina B. V. F., Silva J. B. C. and Medeiros W. E., “Gravity inversion of basement relief using approximate equality constraints on depths,” Geophysics, Vol. 62, No. 6, pp. 1745-1757, 1997.##

[8]. Blakely R. J. “Potential theory in gravity and magnetic applications,” Cambridge University Press, 1996.##

[9]. Vishnubhotla Ch. and Sundararajan N., “3D gravity inversion of basement relief—A depth-dependent density approach,” Geophysics, Vol. 72., No. 2, pp. I23-132, 2007.##

[10]. Silva, J. B., A. S. Oliveira and Valéria C. B., “Gravity inversion of 2D basement relief using entropic regularization,” Geophysics, Vol. 75. Vol. 3, pp. I29-I35, 2010.##

[11]. Adema G. W., Roy M. B. and Kenneth F. S., “Gravity, Morphology, and Bedrock Depth of the Rathdrum Prairie, Idaho” Idaho Geological Survey, 2007. ##

[12]. Bohidar R. N., Jeffrey P. S. and John F. H., “Delineating depth to bedrock beneath shallow unconfined aquifers: a gravity transect across the Palmer river basin,” Groundwater, Vol. 39. No. 5, pp. 729-736, 2001. ##

[13]. Krimmel R. M., “Gravimetric ice thickness determination, South Cascade Glacier, Washington,” Northwest Science, Vol 44, No 3, pp. 147-153, 1970.##

[14]. Stern T. A., “Gravity survey of the taylor glacier, victoria land, antarctica,” Antarctic Research Centre, Victoria University of Wellington, 1978.##

[15]. Venteris E., and Miller M., “Gravitational profiles on the taku glacier system,” Glaciological and Arctic Sciences Institute, University of Idaho, Open File Report, 1993. ##

[16]. Kennett B. L. N. and Williamson P. R., “Subspace methods for large-scale nonlinear inversion,” Mathematical Geophysics. Springer, Dordrecht, Vol. 3, pp. 139-154, 1988.##

[17]. Sambridge M. S. “Non-linear arrival time inversion: constraining velocity anomalies by seeking smooth models in 3-D,” Geophysical Journal International, Vol. 102. No. 3, pp. 653-677, 1990.##

[18]. Oldenburg D. W., McGillivray P. R. and Ellis R. G., “Generalized subspace methods for large-scale inverse problems,” Geophysical Journal International, Vol. 114, No. 1, pp. 12-20, 1993.##

[19] Farquharson C.G. and Oldenburg D. W., “Acomparison of automatic techniques for estimating the regularization parameter in nonlinear inverse problems”, Geophysical Journal International, Vol. 156 No. 3, pp. 411-425, 2004.##

[20]. Oldenburg D. W. and Li Y., “Inversion for applied geophysics, A tutorial, Investigations in geophysics”, Vol. 13, pp. 89-150, 2005.##

[21] Kaltenbacher B., Kirchner A. and Vexler B., “Adaptive discretization for the choice of the tikhonov regularization parameter in nonlinear inverse problems”, Inverse Problems, Vol. 27, No. 12, pp. 125008-125036, 2011.##

[22] Lee S. K., Kim H., J., Song Y. and Lee C., “MT2DInvMatlab- A program in MATLAB and FORTRAN for two-dimensional magnetotelluric inversion,” Computers and Geosciences, Vol. 35, Issue 8, pp. 1722-1735, 2009.##

[23]. Lelievre P. G. and Douglas W. O., “Magnetic forward modelling and inversion for high susceptibility,” Geophysical Journal International, Vol. 166., No. 1, pp. 76-90, 2006.##

[24]. Yanghua W. and Houseman G. A., “Inversion of reflection seismic amplitude data for interface geometry,” Geophysical Journal International, Vol. 117, No. 1, pp. 92-110, 1994. ##

[25]. Mirzaei M. and Bredewout J. W., “3-D Microgravity data inversion for detecting cavities,” European journal of Environmental and Engineering Geophysics, Vol. 1, pp. 249-270, 1996. ##

[26]. Yaoguo L. and Douglas W. O., “3-D inversion of gravity data,” Geophysics, Vol. 63, No. 1, pp. 109-119, 1998.##

[27]. Farquharson, C. G. and Douglas W. O., “A comparison of automatic techniques for estimating the regularization parameter in non-linear inverse problems,” Geophysical Journal International, Vol. 156, No. 3, pp. 411-425, 2004.##

[28]. Hansen Per Ch., “Discrete inverse problems: insight and algorithms,” Vol. 7. Siam, 2010. ##

[29]. رضایی م.، مرادزاده ع.، نجاتی ع. و آقاجانی ح.،” انتخاب خودکار پارامتر منظم‌سازی به روش اعتبارسنجی متقاطع تعمیم‌یافته در وارون‌سازی سه‌بعدی داده‌های گرانی “، سی و سومین گردهمایی ملی علوم زمین، سازمان زمین‌شناسی ایران، 3 و 4 اسفند 1393.##

[30]. White Peter H. N. and Lovely H. R., “Gravity data obtained in Great Britain by the Anglo-American Oil Company Limited,” Quarterly Journal of the Geological Society, Vol. 104., pp. 339-364, 1 August 1948.##