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Estimating Reflection Coefficients: Theory and Application to Microseismic Waveform Data
Oelke, Antonia

Main titleEstimating Reflection Coefficients: Theory and Application to Microseismic Waveform Data
Title variationsDie Abschätzung von Reflexionskoeffizienten: Theorie und Anwendung auf mikroseismische Wellenformen
Author(s)Oelke, Antonia
Place of birth: Potsdam
1. RefereeProf. Dr. Serge A. Shapiro
Further Referee(s)Prof. Dr. Marco Bohnhoff
Keywordsmicroseismicity; fracture; reservoir; reflectivity
Classification (DDC)550 Earth sciences
SummaryWellenformen mikroseismischer Beben enthalten eine Fülle an Informationen üuber den Untergrund.
In der vorliegenden Arbeit zeige ich, dass fluid-gefüllte Klüfte, welche beim Hydraulic Fracturing, bei der Erschließung von Geothermie-Reservoiren und in natürlichen Riss-Systemen auftreten, hohe Reflektivität hervorrufen können.
In der vorliegenden Arbeit präsentiere ich ein Modell, welches diese relativ signifikanten Reflexionen erklärt. Ich leite daraus die analytische Lösung für den Reflexionskoeffizienten als Funktion der elastischen Parameter des umgebenden Gesteins sowie des Fluids her. Diese analytische Lösung bestätige ich mithilfe numerischer Modellierung.
In der vorliegenden Arbeit schlage ich ein Schema vor, nach welchem Reflexionskoeffizienten aus mikroseismischen Wellenformen extrahiert werden können und demonstriere diese Arbeitsschritte an drei realen Datensätzen.
In dem ersten Datenbeispiel evaluiere ich Mikroerdbeben des Basel Enhanced Geothermal System.
Diese Beben treten in einem homogenen und isotropen Gestein auf und werden auch in dieser Gesteins-Schicht registriert. Aus den Wellenformen schätze ich den scheinbaren, lokal gemessenen Reflexionskoeffizienten ab. Mit dem Wissen zur Lage des Reflektors berechne ich Korrektur-Terme, welche die unterschiedlichen Strahl-Laufwege der direkten und der reflektierten Welle berücksichtigen. Diese unterschiedlichen Laufwege resultieren in unterschiedlicher räumlicher Ausbreitung und Dämpfung.
Auch die unterschiedlichen Amplituden aufgrund der verschiedenen Abstrahlrichtungen von dem Ereignis zum Empfänger beziehungsweise zum Reflektor werden berücksichtigt.
Es ergibt sich ein tatsächlicher Reflexionskoeffizient von R=0.13.
Unter der Annahme, dass es sich bei dem abgebildeten Reflektor um eine fluid-gefüllte Kluft handelt, lässt sich seine Mächtigkeit abschätzen. Aus dem Vergleich mit dem theoretisch zu erwartenden Reflexionskoeffizienten schließe ich auf eine effektive Klufthöhe von 0.05 m.
Im zweiten Realdaten-Beispiel wende ich die oben genannten Arbeitsschritte auf die Wellenform eines mikroseismischen Bebens an der San Andreas Störung an. Um das Ergebnis besser einzugrenzen, also die Mächtigkeit genauer abzuschätzen, müssten die Wellenfelder weiterer Ereignisse mit dem genauen Geschwindigkeitsmodell ausgewertet werden.
Das dritte Realdaten-Beispiel stammt aus dem Horn River Basin. Hier zeige ich eine Vorstudie um die Wellenfelder von Ereignissen bezüglich ihrer Reflexionskoeffizienten auszuwerten, die in einem heterogenen und anisotropen Gestein registriert wurden.
Meine Arbeit zeigt, dass an fluid-gefüllten Klüften hohe Reflexionskoeffizienten auftreten können. Die in meiner Arbeit vorgestellten Arbeitsschritte zur Abschätzung und Auswertung der Reflexionskoeffizienten sind auf einfache Fallbeispiele bereits anwendbar und auch in komplexeren Anordnungen durchführbar.
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Number of pagesviii, 108 Seiten
FU DepartmentDepartment of Earth Sciences
Year of publication2016
Document typeDoctoral thesis
Media type/FormatText
LanguageEnglish
Terms of use/Rights Nutzungsbedingungen
Date of defense2016-11-29
Created at2016-12-13 : 02:01:06
Last changed2016-12-13 : 02:01:17
 
Static URLhttp://www.diss.fu-berlin.de/diss/receive/FUDISS_thesis_000000103686
NBNurn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000103686-8
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