지구물리와물리탐사 (Geophysics and Geophysical Exploration)

  • 제11권2호
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  • Pages.116-126
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  • 2008
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  • 1229-1064(pISSN)
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  • 2384-051X(eISSN)
한국지구물리·물리탐사학회 (Korean Society of Earth and Exploration Geophysicists)
권호 표지

가스 하이드레이트 지층 모델의 탄성파 진폭 및 주파수 특성

Seismic Amplitude and Frequency Characteristics of Gas hydrate Bearing Geologic Model

  • 신성렬 (한국해양대학교 해양개발공학부) ;
  • 이상철 (한국해양대학교 해양개발공학부) ;
  • 박근필 (한국지질자원연구원 석유해저자원연구부) ;
  • 이호영 (한국지질자원연구원 석유해저자원연구부) ;
  • 유동근 (한국지질자원연구원 석유해저자원연구부) ;
  • 김영준 (한국지질자원연구원 석유해저자원연구부)
  • Shin, Sung-Ryul (Division of Ocean Development Engineering, Korea Maritime University) ;
  • Lee, Sang-Cheol (Division of Ocean Development Engineering, Korea Maritime University) ;
  • Park, Keun-Pil (Division of Petroleum and Marine Resources, Korean Institute of Geology and Mining) ;
  • Lee, Ho-Young (Division of Petroleum and Marine Resources, Korean Institute of Geology and Mining) ;
  • Yoo, Dong-Geun (Division of Petroleum and Marine Resources, Korean Institute of Geology and Mining) ;
  • Kim, Young-Jun (Division of Petroleum and Marine Resources, Korean Institute of Geology and Mining)
  • 발행 : 2008.05.31
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초록

가스 하이드레이트의 탐사에서 탄성파 진폭과 주파수 특성은 가스 하이드레이트의 부존 여부에 대한 매우 중요한 판단 근거이다. 본 연구에서 탄성파 진폭특성은 탄성파 수치모델링 기법을 이용하여 음원 주파수 및 산란체의 크기에 따른 변화 양상을 파악하고자 하였다. 일반적으로 진폭에 큰 영향을 미치는 산란은 음원의 주파수 제곱에 비례하고 산란 이상체의 체적에 비례한다. 음원의 주파수가 높아질수록 가스 하이드레이트 지층에서의 산란이 심하여 BSR이 잘 나타나지 않는 반면 음원의 주파수가 낮아질수록 가스 하이드레이트 지층의 진폭공백대 특성이 잘 나타나고 또한 하부의 BSR이 보다 뚜렷히 보이나 해상도가 낮아지게 된다. 가스 하이드레이트 지층 하부의 Free-Gas층을 통과한 반사파는 고주파수 성분이 감쇠되어 저주파수 성분이 우세해지고, Free-Gas로 인하여 나타나는 BSR의 진폭은 극성역전현상이 발생되며 이것은 가스 하이드레이트 지층의 존재와 분포를 판단하는 중요한 인자가 된다. 탄성파 주파수 특성 분석은 Wavelet Transform을 이용하여 시간에 따른 탄성파동의 주파수 변화를 관찰하는 방법을 사용하였다. 탄성파 모형 실험 자료에 대하여 적용한 결과 Free-Gas층에 대비되는 공기층을 통과하여 반사된 탄성파의 주파수는 고주파수 성분이 상당히 감쇠되었음을 관찰할 수 있었다.

In gas hydrate survey, seismic amplitude and frequency characteristics play a very important role in determining whether gas hydrate exists. According to the variation of source frequency and scatterer size, we study seismic amplitude characteristics using elastic modeling applied at staggered grids. Generally speaking, scattering occurs in proportion to the square of source frequency and the scatterer volume, which has an effect on seismic amplitude. The higher source frequency is, the more scattering occurs in gas hydrate bearing zone. Therefore, BSR is hardly observed in high frequencies. On the other side, amplitude blanking zone and BSR is clearly observed in lower frequencies although the resolution is poor as a whole. Seismic reflections traveling through free-gas layer below gas hydrate bearing zone decay so severely a high frequency component that a low frequency term is dominant. Amplitude anomaly of BSR result from high acoustic impedance contrast due to free-gas, which is a very crucial factor to estimate gas hydrate bearing zone. Seismic frequency analysis is carried out using wavelet transform method that frequency component could be decomposed with time variation. In application of wavelet transform to the seismic physical experiments data, we can observe that reflections traveling through air layer, which corresponds to the free-gas layer, decay a high frequency component.

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참고문헌

  1. 신성렬, 신창수, 서정희, 1997, Staggered를 이용한 유한차분법 탄성파 모델링, 한국자원공학회지, 34, 168-174
  2. 신성렬, 여은민, 김찬수, 박근필, 이호영, 김영준, 2006a, 수치 모델링 기술을 이용한 심해 가스 하이드레이트의 탄성파 특성 연구, 물리탐사, 9, 139-147
  3. 신성렬, 여은민, 김찬수, 박근필, 이호영, 김영준, 2006b, 3차원 탄성파탐사 축소모형실험을 이용한 가스 하이드레이트의 지 구물리학적 특성 연구, 한국지구시스템공학회지, 43, 181-193
  4. 양승진, 서태공, 유해수, 장재경, 2000, 하이드레이트 층에서의 탄성파 AVO 특성 연구, 한국자원공학회지, 37, 213-223
  5. 장성형, 서상용, 정부흥, 류병재, 1999, Geobit를 이용한 가스 하 이드레이트 탐사자료 처리, 물리탐사, 2, 184-190
  6. 장성형, 서상용, 류병재, 2005, 가스 하이드레이트 탄성파 자료 복소분석 해석, 한국지구시스템공학회지, 42, 180-190
  7. 장영수, 김진호, 정현조, 남영현, 1999, 시간 및 주파수 영역에서 의 신호처리 기술에 의한 초음파 속도와 감쇠의 측정, 비파괴검사학회지, 19, 118-128
  8. 허대기, 2005, 가스 하이드레이트 기술개발 현황, 한국지구시스템공학회지, 42, 206-213
  9. Castagna, J. P., Sun, S., and Siegfried R. W., 2003, Instantaneous spectral analysis: Detection of low-frequency shadows associated with hydrocarbons, The Leading Edge, 22, 120-127 https://doi.org/10.1190/1.1559038
  10. Ecker, C., Dvorkin J., and Nur, A., 1998, Sediments with gas hydrates: Internal structure from seismic AVO, Geophysics, 63, 1659-1669 https://doi.org/10.1190/1.1444462
  11. Hyndman, R. D., and Spencer, G. D., 1992, A seismic study of methane hydrate marine bottom simulating reflectors, J. Geophy. Res., 97, 6683-6698 https://doi.org/10.1029/92JB00234
  12. Iverson, W. P., 1987, Combining attenuation by Q and spherical divergence, Geophysics, 52, 740-744 https://doi.org/10.1190/1.1442340
  13. Kulenkampff, J., and Spangenberg, E., 2005, Physical properties of cores from the JAPEX/JNOC/GSC et al. Mallik 5L-38 gas hydrate production research well under simulated in situ conditions using the field laboratory experimental core analysis system (FLECAS), in S. R. Dallimore and T. S. Collett, eds., Scientific results from Mallik 2002 gas hydrate production research well program, Mackenzie delta, Northwest Territories, Canada: Geological Survey of Canada, Bulletin 585
  14. Kvenvolden, K. A., and Barnard, L. A., 1983, Gas hydrate of the Blake Ridge Outer Ridge, Site 533, Deep Sea Drilling Project Leg 76, In Sheridan R. E. and Gradstein F. W. et al. eds., Initial Report, DSDP 76, U.S Government Printing Office, Washington, D.C., 353-365
  15. Lavender, A. R., 1988, Fourth-order finite-difference P-SV seismograms, Geophysics, 53, 1425-1436 https://doi.org/10.1190/1.1442422
  16. Lee, M. W., and Collett T. S., 2001, Elastic properties of gas hydrate-bearing sediments, Geophysics, 66, 763-771 https://doi.org/10.1190/1.1444966
  17. Lee, M. W., 2002, Biot-Gassmann theory for velocities of gas hydrate-bearing sediments, Geophysics, 67, 1711-1719 https://doi.org/10.1190/1.1527072
  18. Lu, S., and McMechan G. A., 2002, Estimation of gas hydrate and free gas saturation, concentration, and distribution from seismic data, Geophysics, 67, 582-593 https://doi.org/10.1190/1.1468619
  19. Lu, S., and McMechan G. A., 2004, Elastic impedance inversion of multichannel seismic data from unconsolidated sediments containing gas hydrate and free gas, Geophysics, 69, 164-179 https://doi.org/10.1190/1.1649385
  20. Makogon, Y. F., 1997, Hydrate of hydrocarbons, PenWell Publ. Tulsa, Oklahoma, US., 482
  21. Officer, C. B., 1958, Introduction to the theory of sound transmission with application to the ocean, Mcgraw-Hill Book Co
  22. Prasad, L. and Iyengar, S. S., 1997, Wavelet analysis with applications to image processing, CRC Press, 101-139
  23. Shin, C., 1995, Sponge boundary condition for frequencydomain modeling, Geophysics, 60, 1870-1874 https://doi.org/10.1190/1.1443918
  24. Tobback, T., Steeghs, P., Drijkoningen, G. G., and Fokkema, T. J., 1996, Decomposition of seismic signals via timefrequency representations, Proceedings of the 66th SEG Annual Meeting, Denver, Colorado, USA
  25. Virieux, J., 1986, P-SV wave propagation in heterogeous media: Velocity-stress finite difference method, Geophysics, 51, 889-901 https://doi.org/10.1190/1.1442147
  26. Zillmer, M., 2006, A method for determining gas-hydrate or free-gas saturation of porous media from seismic measurements, Geophysics, 71, 21-32