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Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10077/7763

Title: Processing and analysis of seismic reflection data for hydrocarbon exploration in the plio-quaternary marine sediments
Authors: Mocnik, Arianna
Supervisor/Tutor: Del Ben, Anna
Pipan, Michele
Co-supervisor: Forte, Emanuele
Issue Date: 19-Apr-2012
Publisher: Università degli studi di Trieste
Abstract: RIASSUNTO Durante i tre anni di Dottorato di Ricerca sono state studiate ed applicate delle specifiche tecniche di analisi del segnale sismico a riflessione mirate alla identificazione di livelli di idrocarburi all’interno di sedimenti marini Plio-Quaternari. Particolare attenzione è stata inoltre dedicata alla correlazione tra questi reservoir di idrocarburi e le strutture geologiche profonde che ne possono aver favorito l’accumulo. Le metodologie utilizzate sono costituite da: 1) metodi diretti, chiamati Direct Hydrocarbon Indicators, che si basano sull’osservazione delle caratteristiche acustiche di un riflettore legato a gas; 2) metodo AVO-Amplitude Variation with Offset, che si basa sull’analisi delle variazioni delle ampiezze di riflessione in funzione dell’offset, fortemente dipendente dalla presenza di idrocarburi; 3) calcolo degli attributi sismici, grazie al quale è possibile estrarre dall'onda sismica informazioni supplementari non direttamente evidenziate nei profili sismici standard osservabili dal dato originale, che contribuiscono a verificare la presenza di gas. E’ questo il caso analizzato nel Canale d’Otranto: lungo il profilo sismico MS-29 si sono riscontrate evidenze di possibili accumuli di idrocarburi all’interno della sequenza Plio-Quaternaria; gli attributi sismici sono stati applicati al bright spot osservato, sia in fase pre-stack che in fase post-stack; il metodo è risultato fondamentale per individuare le caratteristiche di ampiezza, fase e frequenza che caratterizzano un riflettore legato a idrocarburi. L’analisi AVO, ha consentito di rinvigorire l’ipotesi di un livello saturo a gas. Il bright spot osservato è ubicato in corrispondenza del margine della piattaforma carbonatica Apula. Questa avrebbe costituito l’elemento strutturale all'origine della deformazione dei sedimenti in una blanda anticlinale: in essa sarebbero stati intrappolati gli idrocarburi grazie allo sviluppo di fenomeni di compattazione differenziata tra i sedimenti di copertura di bacino e di piattaforma. Anche in Adriatico Centrale l’analisi di un possibile livello a gas lungo il profilo sismico ADRIA-95 ha fatto supporre l’esistenza di orizzonti saturi a gas all’interno della serie sabbiosa-argillosa Plio Quaternaria. In questo caso è stato effettuato l’analisi del bright spot mediante attributi sismici e AVO, i quali hanno confermato l’ipotesi. Oltretutto, sul dato sismico è stato eseguito il re-processing mirato alla definizione delle unità sedimentarie che caratterizzano la sequenza Post-Messiniana dell’area attraversata dal profilo. Sulla base dei risultati ottenuti è stato proposto l’utilizzo degli attributi per il miglior riconoscimento delle geometrie degli strati, da cui si è potuta affinare l’interpretazione dell’assetto geologico. Si è osservato nel dettaglio che l’evidenza di gas risulta collocata in corrispondenza di strati deformati da spinte profonde legate a domi salini triassici. Oltre a questi casi di studio, sono state effettuate delle analisi di possibili livelli saturi in gas riconosciuti lungo profili sismici ubicati nel Bacino Mediterraneo, in particolare nell'offshore della Sardegna Occidentale, nel Canale di Sicilia e nel Bacino Levantino. AVO e attributi sismici sono serviti a validare l’ipotesi di presenza di idrocarburi nei sedimenti Plio-Quaternari, valutando le correlazioni ai diversi contesti geologici in cui si sono impostati. L’effetto delle procedure è stata anche testata al caso specifico dei gas-idrati, con l’obiettivo di definire se un riflettore individuato lungo un profilo sismico della Penisola Antartica, potesse essere un bottom simulating reflector (BSR); questo rappresenta la tipica manifestazione sismica di gas idrato. Le procedure di AVO sono risultate efficaci anche in presenza di idrocarburi che si trovano in specifiche condizioni di temperatura, pressione e composizione. Le medesime procedure di analisi del segnale sismico sono state quindi applicate a dati che furono acquisiti con diverse sorgenti, modalità di registrazione e geometrie di acquisizione, in funzione dei diversi target da raggiungere. Grazie a ciò è stato possibile fare un confronto tra le varie risposte del metodo a questi “parametri" e giudicare le condizioni del dato originale che consentono di ottenere i risultati più soddisfacenti. L'insieme delle analisi effettuate conferma l'utilità di un approccio sempre più avanzato di analisi AVO e di Attributi Istantanei via via più complessi. Suggerisce inoltre l'opportunità di correlare la presenza di idrocarburi agli elementi geologici presenti, riconoscibili attraverso una accurata interpretazione del dato sismico.
ABSTRACT During the three years of the PhD course specific techniques of analysis of seismic reflection data have been studied and applied, aimed at identifying the hydrocarbon saturated levels within Plio-Quaternary marine sediments. Particular attention was also devoted to the correlation between these hydrocarbon reservoirs and some deep geological structures that have favored their accumulation. The used techniques consist of: 1) direct methods, called Direct Hydrocarbon Indicators, which are based on observation of the acoustic characteristics of a gas-related reflector; 2) AVO Amplitude Variation with Offset method, which is based on the analysis of amplitude variations as a function of the offset, strongly influenced by the presence of hydrocarbons; 3) estimation of seismic attributes, from which additional information, not directly evidenced in standard seismic data, can be extracted from the reflected wave, thus contributing to verify gas presence. A first case study has been analyzed in the Otranto Channel: evidences of possible hydrocarbon accumulations along the seismic profile MS-29 have been shown within the Plio-Quaternary sequence. Seismic attributes have been applied to the observed bright spots in both pre-stack and post-stack data; the method has resulted essential to identify the characteristics of amplitude, phase and frequency parameters, that usually contribute to define an hydrocarbon related reflector. AVO analysis has allowed to strengthen the hypothesis of a gas filled layer. The studied bright spots is located over the margin of the Apulia Carbonate platform. This would represent the structural feature at the origin of the sediments deformation in a gentle anticline: here, the hydrocarbons would be trapped due to the development of differential compaction phenomena between the sediments covering the basin and the platform. A possible gas saturated level identified along the seismic profile ADRIA-95 in the Central Adriatic suggested the existence of another reservoir within the Plio-Quaternary sediments. In this case study, the analysis of the bright spots has been achieved with application of seismic attributes and AVO, which have confirmed the hypothesis. Furthermore, re-processing of the seismic data was performed, aimed at the definition of the sedimentary units that characterize the post-Messinian sequence of the area. Based on the obtained results, the attributes analysis were also applied to the improvement of definition of the strata geometries: this allowed the refining of the interpretation. It has been observed, in detail, that the evidence of gas is placed in correspondence of deformed layers by pressures derived from deep Triassic salt domes. In addition to these case studies, some other analysis have been performed after the recognition of possible gas saturated horizons along seismic profiles located in the Mediterranean Basin, especially offshore of West Sardinia, Sicily Channel and in the Levantine Basin. AVO and seismic attributes have been used to validate the hypothesis of the presence of hydrocarbons in Pliocene-Quaternary sediments, also considering the correlations to the different geological contexts in which they are set. Finally, the effect of these procedures was also tested for gas-hydrates, with the aim of defining if a reflector observed along a seismic profile of the Antarctic Peninsula, could be a bottom simulating reflector (BSR), that represents the typical seismic manifestation of gas hydrate. The procedures for AVO are found to be effective even in the typical conditions of temperature, pressure and composition related to the BSRs. The same procedures of seismic signal analysis have been applied to data that were acquired with different sources, recording mode and acquisition geometries, depending on the different target to be reached. Thanks to that, the comparison among the different responses of the methods to these "parameters" has been possible, evaluating the conditions of the original data that could produce the most satisfactory results. All the applied methods confirm the utility of a more and more advanced approach for analysis of AVO and instantaneous attributes increasingly complex. It also suggests the opportunity to correlate the presence of hydrocarbons presence with the geological elements, identified through a rigorous seismic data interpretation.
PhD cycle: XXIV Ciclo
PhD programme: SCIENZE AMBIENTALI (AMBIENTE FISICO, MARINO E COSTIERO)
Description: 2010/2011
Keywords: Seismic Reflection
Seismic Processing
AVO analysis
Seismic Attributes
Hydrocarbon
Main language of document: en
Type: Tesi di dottorato
Doctoral Thesis
Scientific-educational field: GEO/11 GEOFISICA APPLICATA
NBN: urn:nbn:it:units-4430
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