Dịch chuyển địa chấn

Dịch chuyển địa chấn là quá trình mà các sự kiện địa chấn được định vị lại một cách hình học trong không gian hoặc thời gian đến địa điểm sự kiện xảy ra ở dưới bề mặt chứ không phải vị trí mà nó đã được ghi nhận ở bề mặt, do đó tạo ra một hình ảnh dưới lòng đất chính xác hơn. Quá trình này là cần thiết để khắc phục những hạn chế của các phương pháp địa vật lý khi nghiên cứu các khu vực địa chất phức tạp, chẳng hạn như: đứt gãy, cấu trúc muối, nếp uốn, v.v
Phương pháp dịch chuyển di chuyển các mặt phản xạ nghiêng về vị trí đúng dưới lòng đất của chúng và loại bỏ nhiễu xạ, tạo thành một hình ảnh được dịch chuyển mà có độ phân giải không gian tăng lên và hiển thị các khu vực địa chất phức tạp tốt hơn nhiều so với ảnh chưa được dịch chuyển. Dịch chuyển là một trong các kỹ thuật xử lý dữ liệu tiêu chuẩn cho các phương pháp dựa trên địa vật lý phản xạ (địa chấn phản xạ và radar quét).
Sự cần thiết của phương pháp dịch chuyển đã được hiểu ra từ thời kỳ đầu của thăm dò địa chấn và dữ liệu địa chấn phản xạ từ rất sớm đã được dịch chuyển vào năm 1921. Thuật toán tính toán dịch chuyển đã xuất hiện từ nhiều năm trước nhưng chỉ mới được đưa vào sử dụng rộng rãi trong 20 năm qua, vì nó cần rất nhiều dữ liệu. Dịch chuyển có thể nâng lên đáng kể chất lượng hình ảnh nên thuật toán là chủ đề đang được tăng cường nghiên cứu, cả trong ngành công nghiệp địa vật lý cũng như giới học thuật.

Sử dụng

Với một nhà địa vật lý học, phức tạp địa chất là bất cứ đâu có sự tương phản vận tốc ngang và/hoặc dọc rõ rệt hoặc đột ngột (VD: sự thay đổi đột ngột về loại đá hoặc tính chất thạch học mà tạo ra sự thay đổi đột ngột vận tốc sóng địa chấn).
Một số ví dụ về những gì một nhà địa vật lý coi là phức tạp địa chất: đứt gãy, nếp uốn, (vài) vết nứt, cấu trúc muối, và bất chỉnh hợp. Trong những trường hợp này một dạng dịch chuyển được sử dụng gọi là dịch chuyển trước hợp (PreSM), trong đó tất cả các mạch địa chấn được dịch chuyển trước khi được di chuyển về không offset. Vì thế, nhiều thông tin được sử dụng hơn, tạo ra hình ảnh tốt hơn nhiều, cùng với sự thật là PreSM tính thay đổi vận tốc chính xác hơn nhiều dịch chuyển sau hợp.

Các loại dịch chuyển

Tùy thuộc vào ngân sách, hạn chế thời gian và địa chất dưới bề mặt, nhà địa vật lý có thể sử dụng 1 trong hai loại thuật toán dịch chuyển cơ bản, được xác định bởi miền mà họ áp dụng lên: dịch chuyển thời gian và dịch chuyển độ sâu.

Dịch chuyển thời gian

Dịch chuyển được áp dụng cho dữ liệu địa chấn ở miền thời gian. Loại dịch chuyển này giả định chỉ có thay đổi nhẹ vận tốc ngang và nó giúp chia nhỏ sự hiện diện của những cấu trúc ngầm phức tạp nhất, đặc biệt là muối. Một số loại thuật toán dịch chuyển thời gian phổ biến là: dịch chuyển Stolt, Gazdag và chênh-lệch-có-giới-hạn.

Dịch chuyển độ sâu

Dịch chuyển độ sâu được áp dụng cho dữ liệu địa chấn ở chỗ sâu (trong hệ tọa độ Descartes), cái mà phải được tính từ dữ liệu địa chấn trong hệ tọa độ thời gian. Phương pháp này vì thế đòi hỏi một mô hình vận tốc, trong khi tạo một mô hình vận tốc địa chất là một quá trình dài và lặp đi lặp lại. Lợi ích rõ rệt của phương pháp này là nó có thể sử dụng hiệu quả trong khu vực có thay đổi vận tốc theo chiều ngang, nơi thường là hấp dẫn nhất đối với những nhà địa chất dầu khí. Một số thuật toán dịch chuyển độ sâu phổ biến được sử dụng là dịch chuyển độ sâu Kirchhoff, dịch chuyển đảo ngược thời gian (RTM), dịch chuyển tia Gauss và dịch chuyển phương trình sóng.

Độ phân giải

Mục đích của việc dịch chuyển là tăng độ phân giải không gian và một trong những giả thiét được đặt ra về dữ liệu địa chấn là nó chỉ hiển thị sóng phản xạ sơ cấp và tất cả nhiễu bị loại bỏ. Để đảm bảo độ phân giải tối đa (và do đó chất lượng hình ảnh được nâng lên tối đa) dữ liệu cần được xử lý đủ trước khi thực hiện dịch chuyển. Nhiễu có thể dễ dàng được phân biệt vì làm giảm độ rõ nét của hình ảnh trong quá trình dịch chuyển.
Một sự cân nhắc cơ bản nữa là nên sử dụng dịch chuyển 2D hay 3D. Nếu dữ liệu địa chấn có thành phần vông góc với đường thu thập dữ liệu, thì sóng phản xạ sơ cấp sẽ di chuyển ra khỏi mặt phẳng và không thể dịch chuyển về vị trí bang đầu. Trong trường hợp này, cần dịch chuẩn 3D để đạt được hình ảnh tốt nhất.
Máy tính xử lý địa chấn hiện đại có khả năng thực hiện dịch chuyển 3D tốt hơn, nên vấn đề tốn nguồn nhân lực để thực hiện dịch chuyển 3D ít xảy ra hơn.

Dịch chuyển đồ hoạ

Dạng đơn giản nhất của dịch chuyển là dịch chuyển đồ hoạ. Dịch chuyển đồ hoạ giả địch vận tốc trên Trái Đất là hằng số và không có offset, trong đó một nhà địa vật lý vẽ những hình tròn hoặc hình cầu từ máy thu đến vị trí các sự kiện. Giao điểm của các vòng tròn tạo thành vị trí 'thật' của mặt phản xạ ở không gian và thời gian. Có thể xem ví dụ trong hình.