Reflexní seismologie se hojně využívá v řadě oborů a její aplikace lze rozdělit do tří skupin, z nichž každá je definována hloubkou zkoumání:

• Přípovrchové aplikace – aplikace, jejímž cílem je porozumět geologii v hloubce do přibližně 1 km, typicky se používá pro inženýrský a environmentální průzkum, stejně jako pro průzkum uhlí a nerostných surovin. Nověji vyvinutá aplikace seismické reflexe je pro průzkum geotermální energie, ačkoli hloubka průzkumu může být v tomto případě až 2 km hluboká.
• Průzkum uhlovodíků – používá se v uhlovodíkovém průmyslu k získání mapy kontrastů akustické impedance s vysokým rozlišením v hloubce až 10 km v podloží. To lze kombinovat s analýzou seismických atributů a dalšími průzkumnými geofyzikálními nástroji a využít k tomu, aby geologové mohli sestavit geologický model zájmové oblasti.
• Průzkum nerostných surovin – tradiční přístup k průzkumu nerostných surovin v blízkosti povrchu (<300 m) spočíval v použití geologického mapování, geochemické analýzy a využití leteckých a pozemních metod potenciálního pole, zejména při průzkumu na zelené louce, v posledních desetiletích se reflexní seismika stala platnou metodou pro průzkum v prostředí tvrdých hornin.
• Studie zemské kůry – zkoumání struktury a původu zemské kůry až po Moho diskontinuitu a dále, v hloubkách až 100 km.

Metoda podobná reflexní seismologii, která využívá elektromagnetické místo elastických vln a má menší hloubku průniku, je známá jako Ground-penetrating radar nebo GPR.

Průzkum uhlovodíkůEdit

Reflexní seismologie, v rámci uhlovodíkového průmyslu častěji označovaná jako „seismická reflexe“ nebo zkráceně „seismická“, je používána ropnými geology a geofyziky k mapování a interpretaci potenciálních ropných ložisek. Velikost a rozsah seismických průzkumů se od konce 20. století zvětšily spolu s výrazným nárůstem výkonu počítačů. To vedlo k tomu, že seismický průmysl přešel od pracného – a tudíž vzácného – pořizování malých 3D průzkumů v 80. letech 20. století k rutinnímu pořizování rozsáhlých 3D průzkumů s vysokým rozlišením. Cíle a základní principy zůstaly stejné, ale metody se v průběhu let mírně změnily.

Základními prostředími pro seismický průzkum uhlovodíků jsou pevnina, přechodná zóna a moře:

Pevnina – Pevninské prostředí zahrnuje téměř všechny typy terénu, které na Zemi existují, přičemž každý z nich přináší vlastní logistické problémy. Příkladem tohoto prostředí je džungle, poušť, arktická tundra, les, městské prostředí, horské oblasti a savana.

Přechodová zóna (TZ) – Za přechodovou zónu se považuje oblast, kde se setkává pevnina s mořem, což představuje jedinečnou výzvu, protože voda je příliš mělká pro velká seismická plavidla, ale příliš hluboká pro použití tradičních metod získávání informací na souši. Příkladem tohoto prostředí jsou delty řek, bažiny a močály, korálové útesy, přílivové oblasti na plážích a příbojová zóna. Seismické posádky v přechodové zóně často pracují na souši, v přechodové zóně a v mělkovodním mořském prostředí v rámci jednoho projektu, aby získaly kompletní mapu podpovrchových vrstev.

Mořská zóna – mořská zóna se nachází buď v mělkých vodních oblastech (hloubka vody menší než 30 až 40 metrů se obvykle považuje za mělké vodní oblasti pro 3D mořské seismické operace), nebo v hlubokých vodních oblastech obvykle spojených s moři a oceány (například Mexický záliv).

Získávání seismických datUpravit

Pořizování seismických dat je první ze tří odlišných fází seismického průzkumu, dalšími dvěma jsou zpracování seismických dat a seismická interpretace.

Seismické průzkumy obvykle navrhují národní ropné společnosti a mezinárodní ropné společnosti, které si k jejich pořízení najímají servisní společnosti, jako jsou CGG, Petroleum Geo-Services a WesternGeco. Další společnost je pak najata na zpracování dat, i když to často může být tatáž společnost, která průzkum pořídila. Nakonec je hotový objem seismických dat dodán ropné společnosti, aby mohl být geologicky interpretován.

Pořízení pozemního průzkumuUpravit

Pouštní seismické průzkumy bývají velké celky, vyžadují stovky tun vybavení a zaměstnávají od několika set do několika tisíc lidí, rozmístěných na rozsáhlých územích po mnoho měsíců. Při pozemním průzkumu je k dispozici řada možností řízeného seismického zdroje a zvláště častou volbou jsou vibroseis a dynamit. Vibroseis je neimpulsní zdroj, který je levný a účinný, ale vyžaduje rovný terén, což ztěžuje jeho použití v nezastavěných oblastech. Metoda spočívá v tom, že jedno nebo více těžkých terénních vozidel spustí na zem ocelovou desku, která je následně rozkmitána s určitým frekvenčním rozložením a amplitudou. Vytváří nízkou hustotu energie, což umožňuje její použití ve městech a jiných zastavěných oblastech, kde by dynamit způsobil značné škody, ačkoli velká hmotnost připojená k nákladnímu vozidlu Vibroseis může způsobit vlastní škody na životním prostředí. Dynamit je impulsní zdroj, který je považován za ideální geofyzikální zdroj díky tomu, že vytváří téměř dokonalou impulsní funkci, ale má zjevné nevýhody pro životní prostředí. Po dlouhou dobu byl jediným dostupným seismickým zdrojem, dokud nebylo kolem roku 1954 zavedeno odtěžování, které geofyzikům umožnilo učinit kompromis mezi kvalitou obrazu a poškozením životního prostředí. Ve srovnání s vibroseismem je dynamit také provozně neefektivní, protože každý zdrojový bod je třeba vyvrtat a dynamit umístit do otvoru.

Pozemní seismický průzkum vyžaduje značnou logistickou podporu. Kromě samotného každodenního seismického provozu musí být zajištěna také podpora hlavního tábora (pro stravování, nakládání s odpady a praní prádla atd.), menších táborů (například tam, kde je vzdálenost příliš velká na to, aby se dalo dojet zpět do hlavního tábora s vibračními vozy), údržba vozidel a zařízení, zdravotnický personál a bezpečnost.

Na rozdíl od mořského seismického průzkumu není pozemní geometrie omezena na úzké dráhy akvizice, což znamená, že se obvykle získává široká škála posunů a azimutů a největší výzvou je zvýšení rychlosti akvizice. Rychlost akvizice je samozřejmě řízena tím, jak rychle lze zdroj (v tomto případě Vibroseis) vystřelit a poté se přesunout na další místo zdroje. Byly učiněny pokusy o použití více seismických zdrojů současně s cílem zvýšit efektivitu průzkumu a úspěšným příkladem této techniky je Independent Simultaneous Sweeping (ISS).

Získávání informací pro námořní průzkum (streamer)Edit

Tradiční mořské seismické průzkumy se provádějí pomocí speciálně-vybavených plavidel, která v konstantních intervalech táhnou jeden nebo více kabelů obsahujících řadu hydrofónů (viz schéma). Tyto kabely se označují jako streamer, přičemž při 2D průzkumech se používá pouze 1 streamer a při 3D průzkumech až 12 nebo více (i když běžnější je 6 nebo 8). Proudnice jsou rozmístěny těsně pod hladinou vody a jsou ve stanovené vzdálenosti od plavidla. Seismický zdroj, obvykle vzduchové dělo nebo soustava vzduchových děl, ale jsou k dispozici i jiné zdroje, je rovněž umístěn pod vodní hladinou a nachází se mezi plavidlem a prvním přijímačem. Často se používají dva stejné zdroje, aby se dosáhlo rychlejšího snímání. Mořský seismický průzkum generuje značné množství dat, každý streamer může být dlouhý až 6 nebo dokonce 8 km, může obsahovat stovky kanálů a seismický zdroj je obvykle vystřelován každých 15 nebo 20 sekund.

Seismické plavidlo se dvěma zdroji a tažením jednoho streameru se nazývá Narrow-Azimuth Towed Streamer (nebo NAZ či NATS). Počátkem roku 2000 bylo uznáno, že tento typ akvizice je užitečný pro počáteční průzkum, ale neadekvátní pro vývoj a těžbu, při níž je třeba přesně lokalizovat vrty. To vedlo k vývoji zařízení MAZ (Multi-Azimuth Towed Streamer), které se snažilo překonat omezení lineárního schématu akvizice průzkumu NATS pořízením kombinace průzkumů NATS v různých azimutech (viz schéma). To úspěšně přineslo větší osvětlení podpovrchové vrstvy a lepší poměr signálu k šumu.

Seismické vlastnosti soli představují pro mořské seismické průzkumy další problém, tlumí seismické vlny a její struktura obsahuje převisy, které se obtížně zobrazují. To vedlo k další variantě typu průzkumu NATS, širokoazimutovému vlečenému streameru (nebo WAZ či WATS), a poprvé byl vyzkoušen na poli Mad Dog v roce 2004. Tento typ průzkumu zahrnoval 1 plavidlo vlekoucí výhradně sadu 8 streamerů a 2 samostatná plavidla vlekoucí seismické zdroje, které byly umístěny na začátku a konci poslední přijímací linie (viz schéma). Tato konfigurace byla „obložena“ čtyřikrát, přičemž přijímací plavidlo se pokaždé vzdálilo od zdrojových plavidel a nakonec vytvořilo efekt průzkumu se čtyřnásobným počtem streamerů. Konečným výsledkem byl soubor seismických dat s větším rozsahem širších azimutů, což přineslo průlom v seismickém zobrazování. To jsou nyní tři běžné typy mořských seismických průzkumů tažených streamerem.

Pořizování mořského průzkumu (seismický průzkum oceánského dna (OBS))Edit

Pořizování mořského průzkumu se neomezuje pouze na seismická plavidla; je také možné položit kabely geofonů a hydrofónů na mořské dno podobným způsobem, jakým se používají kabely při pozemním seismickém průzkumu, a použít samostatné zdrojové plavidlo. Tato metoda byla původně vyvinuta z provozní nutnosti, aby bylo možné provádět seismické průzkumy v oblastech s překážkami, jako jsou např. těžební plošiny, aniž by byla ohrožena výsledná kvalita obrazu. Kabely oceánského dna (OBC) se také hojně používají v jiných oblastech, kde nelze použít seismické plavidlo, například v mělkých mořských vodách (hloubka vody <300 m) a v prostředí přechodových zón, a mohou být nasazeny dálkově ovládanými podvodními vozidly (ROV) v hlubokých vodách, pokud je ceněna opakovatelnost (viz 4D níže). Konvenční průzkumy OBC používají dvousložkové přijímače, které kombinují tlakový senzor (hydrofon) a vertikální senzor rychlosti částic (vertikální geofon), ale novější vývoj rozšířil metodu na použití čtyřsložkových senzorů, tj. hydrofonu a tří ortogonálních geofonů. Čtyřsložkové senzory mají tu výhodu, že mohou zaznamenávat také smykové vlny, které se nešíří vodou, ale přesto mohou obsahovat cenné informace.

Kromě provozních výhod má OBC také geofyzikální výhody oproti konvenčnímu průzkumu NATS, které vyplývají z většího záhybu a širšího rozsahu azimutů spojených s geometrií průzkumu. Stejně jako u pozemního průzkumu jsou však širší azimuty a větší záhyby cenou a možnost rozsáhlých průzkumů OBC je značně omezená.

V roce 2005 byly nad ropným polem Atlantis ve spolupráci společností BP a Fairfield Geotechnologies poprvé vyzkoušeny uzly oceánského dna (OBN) – rozšíření metody OBC, které využívá bezkabelové přijímače napájené bateriemi umístěné v hluboké vodě. Umístění těchto uzlů může být flexibilnější než u kabelů v OBC a díky menším rozměrům a nižší hmotnosti se snadněji skladují a nasazují.

Časosběrný průzkum (4D)Edit

Časosběrný průzkum neboli 4D průzkum je 3D seismický průzkum opakovaný po určité době. Označení 4D odkazuje na čtvrtý rozměr, kterým je v tomto případě čas. Časosběrné průzkumy se pořizují za účelem pozorování změn v ložisku během těžby a identifikace oblastí, kde existují překážky proudění, které nemusí být zjistitelné při konvenčním seismickém průzkumu. Časosběrné průzkumy se skládají ze základního průzkumu a monitorovacího nebo opakovaného průzkumu pořízeného po ukončení těžby na ložisku. Většina těchto průzkumů byla opakovanými průzkumy NATS, protože jejich pořízení je levnější a většina polí již historicky měla základní průzkum NATS. Některé z těchto průzkumů jsou shromažďovány pomocí kabelů na dně oceánu, protože kabely lze po jejich odstranění přesně umístit na jejich předchozí místo. Lepší opakování přesného umístění zdroje a přijímače vede k lepší opakovatelnosti a lepšímu poměru signálu k šumu. Řada 4D průzkumů byla rovněž zřízena nad oblastmi, v nichž byly zakoupeny a trvale rozmístěny kabely na dně oceánu. Tuto metodu lze označit jako seismiku po celou dobu životnosti pole (LoFS) nebo permanentní monitorování ložiska (PRM).

OBN se ukázala jako další velmi dobrý způsob přesného opakování seismické akvizice. První 4D průzkum na světě s využitím uzlů byl pořízen nad ropným polem Atlantis v roce 2009, přičemž uzly byly umístěny pomocí ROV v hloubce 1300-2200 m s přesností na několik metrů od místa, kde byly předtím umístěny v roce 2005.

Zpracování seismických datUpravit

Při zpracování seismických dat existují tři hlavní procesy: dekonvoluce, stohování společného středního bodu (CMP) a migrace.

Dekonvoluce je proces, který se snaží extrahovat řadu odrazivosti Země za předpokladu, že seismická stopa je pouze řada odrazivosti Země konvolvovaná zkreslujícími filtry. Tento proces zlepšuje časové rozlišení zhroucením seismické vlnoplochy, ale je nejednotný, pokud nejsou k dispozici další informace, například záznamy z vrtů, nebo pokud nejsou přijaty další předpoklady. Operace dekonvoluce lze provádět kaskádovitě, přičemž každá jednotlivá dekonvoluce je navržena tak, aby odstranila určitý typ zkreslení.

CMP stacking je robustní proces, který využívá skutečnosti, že určité místo v podpovrchové vrstvě bude vzorkováno mnohokrát a s různým posunem. To umožňuje geofyzikovi sestavit skupinu stop s různým posunem, které všechny odebírají vzorky ze stejného podpovrchového místa, tzv. společný středový sběr. Průměrná amplituda se pak vypočítá podél časového vzorku, což vede k výraznému snížení náhodného šumu, ale také ke ztrátě všech cenných informací o vztahu mezi seismickou amplitudou a offsetem. Méně významné procesy, které se aplikují krátce před CMP stackem, jsou korekce normálního posunu a korekce statiky. Na rozdíl od mořských seismických dat musí být pozemní seismická data korigována s ohledem na výškové rozdíly mezi polohou záběru a přijímače. Tato korekce má podobu vertikálního časového posunu na rovinný referenční bod a je známá jako statická korekce, ale bude vyžadovat další korekci později v sekvenci zpracování, protože rychlost blízkého povrchu není přesně známa. Tato další korekce je známá jako zbytková statická korekce.

Seismická migrace je proces, při kterém jsou seismické události geometricky přemístěny buď v prostoru, nebo v čase na místo, kde se událost vyskytla v podpovrchové vrstvě, a nikoli na místo, kde byla zaznamenána na povrchu, čímž se vytvoří přesnější obraz podpovrchové vrstvy.

Seismická interpretaceEdit

Cílem seismické interpretace je získat z mapy zpracovaných seismických odrazů souvislý geologický příběh. Na nejjednodušší úrovni zahrnuje seismická interpretace sledování a korelaci podél souvislých reflexů v celém souboru 2D nebo 3D dat a jejich použití jako základu pro geologickou interpretaci. Cílem je vytvořit strukturní mapy, které odrážejí prostorovou variabilitu hloubky určitých geologických vrstev. Pomocí těchto map lze identifikovat pasti na uhlovodíky a vytvořit modely podpovrchových vrstev, které umožňují výpočet objemu. Soubor seismických dat však jen zřídkakdy poskytuje dostatečně jasný obraz, který by to umožnil. Důvodem je především vertikální a horizontální rozlišení seismických dat, ale často také šum a potíže při zpracování vedou k nižší kvalitě obrazu. Z tohoto důvodu je v seismické interpretaci vždy určitá míra nejistoty a konkrétní soubor dat může mít více než jedno řešení, které odpovídá datům. V takovém případě bude k omezení řešení zapotřebí více údajů, například v podobě dalšího seismického průzkumu, vrtné těžby nebo údajů z gravitačního a magnetického průzkumu. Podobně jako mentalita zpracovatele seismických dat je i interpret seismických dat obecně nabádán k optimismu, aby podpořil další práci a nikoliv opuštění oblasti průzkumu. Seismickou interpretaci dokončují jak geologové, tak geofyzici, přičemž většina seismických interpretátorů má znalosti z obou oborů.

Při průzkumu uhlovodíků se interpretátor snaží zejména vymezit vlastnosti, které tvoří ropný rezervoár – zdrojovou horninu, zásobní horninu, těsnění a past.

Analýza seismických atributůUpravit

Seismická atributová analýza zahrnuje extrakci nebo odvození veličiny ze seismických dat, kterou lze analyzovat s cílem zlepšit informace, které mohou být v tradičním seismickém snímku subtilnější, což vede k lepší geologické nebo geofyzikální interpretaci dat. Mezi příklady atributů, které lze analyzovat, patří střední amplituda, která může vést k vymezení jasných a slabých míst, koherence a amplituda versus offset. Atributy, které mohou ukázat přítomnost uhlovodíků, se nazývají přímé indikátory uhlovodíků.

Studie zemské kůryEdit

Použití reflexní seismologie při studiu tektoniky a zemské kůry bylo v 70. letech 20. století průkopnicky zavedeno skupinami, jako je Konsorcium pro kontinentální reflexní profilování (COCORP), které inspirovalo hluboký seismický průzkum v dalších zemích, například BIRPS ve Velké Británii a ECORS ve Francii. British Institutions Reflection Profiling Syndicate (BIRPS) byla založena v důsledku průzkumu uhlovodíků v Severním moři. Ukázalo se, že chybí porozumění tektonickým procesům, které vytvořily geologické struktury a sedimentární pánve, jež byly předmětem průzkumu. Toto úsilí přineslo několik významných výsledků a ukázalo, že pomocí mořských seismických průzkumů je možné profilovat takové prvky, jako jsou tahové zlomy, které pronikají skrz kůru do svrchního pláště.

.