Random heterogeneous model with bimodal velocity distribution for Methane Hydrate exploration

바이모달 분포형태 랜덤 불균질 매질에 의한 메탄하이드레이트층 모델화

We have developed a random heterogeneous velocity model with bimodal distribution in methane hydrate-bearing Bones. The P-wave well-log data have a von Karman type autocorrelation function and non-Gaussian distribution. The velocity histogram has two peaks separated by several hundred metres per second. A random heterogeneous medium with bimodal distribution is generated by mapping of a medium with a Gaussian probability distribution, yielded by the normal spectral-based generation method. By using an ellipsoidal autocorrelation function, the random medium also incorporates anisotropy of autocorrelation lengths. A simulated P-wave velocity log reproduces well the features of the field data. This model is applied to two simulations of elastic wane propagation. Synthetic reflection sections with source signals in two different frequency bands imply that the velocity fluctuation of the random model with bimodal distribution causes the frequency dependence of the Bottom Simulating Reflector (BSR) by affecting wave field scattering. A synthetic cross-well section suggests that the strong attenuation observed in field data might be caused by the extrinsic attenuation in scattering. We conclude that random heterogeneity with bimodal distribution is a key issue in modelling hydrate-bearing Bones, and that it can explain the frequency dependence and scattering observed in seismic sections in such areas.

이 연구에서는 메탄 하이드레이트 부존 지역의 속도 분포를 구하기 위해서 무작위 불균질 모델을 개발하였다. P 파 물리검층 자료는 von Karman 유형의 자기상관함수와 비가우스 확률 분포를 가진다. 속도 분포는 수백 m/s의 차이가 나는 두 개의 정점(peak)들을 갖는다. 이중모드 속도 분포를 가진 무작위 불균질 매질의 모델은 normal spectral-based generation 방법에 의해 만들어진, 가우스 속도 분포를 갖는 매질의 사상을 통해 만들어졌다. 또한 타원 자기상관 함수를 이용하여 무작위 매질에 자기상관 길이의 이방성을 첨가하였다. 유사 P 파 속도 검층기록은 현장자료의 특징을 잘 구현해냈다. 이 모델을 두 개의 탄성파 전파 수치 모형에 적용하였다. 두 개의 다른 주파수 대역의 송신신호들에 의해 만들어진 합성 반사 단면도들을 통해 이중모드 분포를 가진 무작위 모델의 속도 변화가 파의 산란에 영향을 줌으로써 BSR의 주파수 의존성의 원인이 됨을 알 수 있다. 합성 시추공간 단면도는 현장자료에서 보여지는 심한 감쇠가 산란에 의한 부가적인 진폭 감쇠에 의한 것임을 보여주고 있다. 결론적으로 이중모드 분포를 가진 무작위 불균질성은 하이드레이트 부존층 모델링의 핵심이고, 이를 통해 하이드레이트 부존 지역의 탄성파 단면도들에서 관찰되는 주파수 의존성과 산란현상에 대해 설명할 수 있다.