Chương 1 PHƯƠNG PHÁP ĐỊA CHẤN ĐIỂM SÂU CHUNG 1.1 Tổng quan về thăm dò địa chấn [4,9,10] Có thể nói thăm dò địa chấn là hệ thống động lực rất phức tạp để nghiên cứu địa chất. Trong hệ thống đó xảy ra các quá trình biến đổi năng lượng và thông tin như kích thích sóng địa chấn, lan truyền sóng trong môi trường địa chất, hình thành các sóng thứ sinh, thu nhận và ghi giữ các dao động địa chấn tại các điểm quan sát và quá trình xử lý, phân tích các tài liệu địa chấn thu nhận được. Để hình dung hệ thống phương pháp địa chấn chúng ta có thể xét mô hình khái quát được thể hiện trên hình 1. Môi Phương Lát trường Trường Băng - Xử lý cắt pháp Nguồn địa chấn sóng từ - Phân tích địa - địa chất - Thiết bị chấn (A) (B) (C) Hình 1.
Mô hình khái quát hệ thống địa chấn Phân tích sơ đồ khối trên hình 1.1 cho thấy nhiệm vụ của phương pháp thăm dò địa chấn là ghi nhận thông tin về trường sóng đàn hồi do các đối tượng địa chất gây ra, xử lý và biến đổi chúng để nhận được các lát cắt, bản đồ phản ánh đặc điểm môi trường cần nghiên cứu. Khi tiến hành phương pháp địa chấn, có thể coi môi trường khảo sát bao gồm các yếu tố địa chất và các tham số đàn hồi của đất đá là “môi trường địa chấn 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com - địa chất” (khối A). Môi trường địa chấn - địa chất vừa là đối tượng cần nghiên cứu vừa là nguồn phát thông tin dưới dạng sóng đàn hồi. Sơ đồ phát sóng và thu tín hiệu địa chấn Hình 1.
Ví dụ hình ảnh một lát cắt địa chấn Để ghi nhận trường sóng đàn hồi cần phải sử dụng hệ thống các phương pháp kỹ thuật và hệ thống máy móc thiết bị (khối B). Các hệ thống phương pháp và thiết bị này có nhiệm vụ biến đổi trường sóng đàn hồi thành các tài liệu có thể lưu trữ và nhận biết được dưới dạng các băng từ. Hệ các phương pháp kỹ thuật và thiết bị chính là phương tiện để tích luỹ thông tin. Trong quá trình 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com phát triển, các phương pháp kỹ thuật không ngừng được hoàn thiện, đề xuất phương pháp mới, cải tiến và chế tạo máy móc thiết bị hiện đại để thu nhận một cách tối đa lượng thông tin do môi trường địa chất phát ra.
Hiện nay thường dùng các thiết bị ghi số có độ nhạy cao và rất ổn định, có thể khảo sát theo từng tuyến hoặc đồng thời khảo sát đồng thời theo nhiều tuyến, tăng độ phân giải theo chiều thẳng đứng và theo chiều ngang. Từ các số liệu địa chấn thu nhận được dưới dạng băng từ, cần tiến hành quá trình xử lý và phân tích (khối C). Đây là quá trình khai thác thông tin để được các kết quả địa chất phản ánh đặc điểm môi trường địa chất, đặc biệt là các đối tượng cần nghiên cứu. Ngày nay việc áp dụng các thiết bị và chương trình xử lý hiện đại cùng với các thành tựu về địa tầng phân tập và địa chấn địa tầng, đã cho phép tăng hiệu quả quá trình xử lý và phân tích tài liệu địa chấn để giải quyết tốt các nhiệm vụ địa chất dầu khí đặt ra.
Thăm dò địa chấn được phân thành hai phương pháp nghiên cứu chủ yếu: thăm dò địa chấn phản xạ và thăm dò địa chấn khúc xạ. Phương pháp thứ nhất quan sát cấu trúc địa chất dựa vào việc nghiên cứu các sóng phản xạ. Phương pháp sau nghiên cứu các sóng khúc xạ, sự khúc xạ từ các tầng đất đá khác nhau. Các ranh giới địa chất được xác định bởi thăm dò phản xạ là các ranh giới của môi trường có độ kháng âm học khác nhau theo định nghĩa độ kháng âm là tích số của mật độ đất đá và tốc độ truyền sóng địa chấn.
Các ranh giới được quan sát bằng phương pháp khúc xạ là những ranh giới có tốc độ truyền sóng ở môi trường dưới lớn hơn môi trường trên. Trong phương pháp địa chấn khúc xạ các sóng qua có thể truyền ngang dọc theo một khoảng cách nhất định và truyền trở lại mặt đất. Thăm dò địa chấn là phương pháp nghiên cứu các cấu trúc ở dưới sâu đạt hiệu quả cao. Độ sâu nghiên cứu của thăm dò địa chấn phản xạ có thể lên 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com tới 10km, sự phân giải của nó khá hơn rất nhiều so với các phương pháp nghiên cứu địa vật lý khác.
Hình ảnh tiến hành phương pháp địa chấn trên đất liền và trên biển được minh hoạ trên các hình 1. Hình ảnh thăm dò địa chấn trên biển Hình 1. Hình ảnh thăm dò địa chấn trên sa mạc (đất liền) 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Thăm dò địa chấn thường gồm 3 bước: thu thập tài liệu địa chấn, xử lý tài liệu địa chấn và minh giải địa chấn. Thu thập tài liệu địa chấn bằng cách hệ thống truyền tách và ghi tương ứng các sóng địa chấn.
Nó dùng các kỹ thuật điện tử tiên tiến nhất để ghi thu các tài liệu với tốc độ và độ chính xác thoả đáng. Xử lý tài liệu địa chấn nhằm làm tốt tỉ số giữa tín hiệu và nhiễu, có thể giải thích tài liệu. Các phương pháp xử lý tài liệu bằng máy tính điện tử hiện đại đưa đến sự phát triển hệ thống phần mềm làm hiệu quả xử lý ngày càng tăng. Làm rõ mặt cắt địa chấn, phản ánh đúng cấu trúc thực ở dưới sâu.
Minh giải địa chấn là xác định các cấu trúc địa chất thấy được trong các mặt cắt địa chấn. Xác định các tầng phản xạ được đặc trưng cho các tầng đất đá khác nhau. Giai đoạn này được thực hiện bởi các nhà địa chất. Xác định các cấu trúc bẫy chứa, điện phân bố tiềm năng chứa dầu của chúng để đặt các giếng khoan thăm dò.
Sóng đàn hồi truyền từ nguồn vào trong môi trường đất đá và tạo ra hàng loạt sóng thứ cấp (phản xa, khúc xạ, sóng qua. Khi nguồn đặt ở gần mặt đất thì có nhiều sóng quay trở lên mặt đất và có thể ghi nhận được chúng bằng các thiết bị đặc biệt. Khi nghiên cứu sự phân bố các loại sóng này dọc các tuyến quan sát có thể suy luận về tính chất đàn hồi của môi trường cho đến mặt ranh giới. Do các mặt ranh giới đàn hồi trùng hợp với ranh giới địa tầng nên có khể suy luận về các đặc điểm địa chất.
Tùy thuộc các loại sóng được sử dụng có thể phân ra phương pháp sóng phản xạ, sóng khúc xạ, sóng qua. Trong khuân khổ luận văn này chúng tôi tìm hiểu về phương pháp địa chấn phản xạ. 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.2 Phương pháp địa chấn phản xạ Phương pháp địa chấn phản xạ là dạng công tác chủ yếu của thăm dò địa chấn. Trong đó có vấn đề tìm hiểu các thông tin về cấu trúc địa chất dưới sâu người ta tiến hành ghi nhận và xử lý các dao động địa chất phản xạ, phản xạ từ các tầng đất đá khác nhau.6 Mô hình địa chấn phản xạ trên biển Phương pháp địa chấn phản xạ nghiên cứu sóng phản xạ từ các mặt danh giới có khác biệt về mật độ và tốc độ truyền sóng.
Do có hàng loạt ưu điểm như: - Độ sâu khảo sát lớn - Khả năng nghiên cứu các lát cắt một cách chi tiết - Xác định chiều sâu thế nằm của các tầng đá với độ chính sác cao - Quan sát đồng thời được nhiều mặt ranh giới khác nhau 8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com - Xác định được tốc độ truyền sóng trong các lớp phủ Nên phương pháp địa chấn phản xạ đã trở thành công cụ quan trọng để nghiên cứu cấu tạo địa chất của vỏ quả đất. Đặc biệt trong lĩnh vực tìm kiếm, thăm dò các mỏ dầu khí thì phương pháp địa chấn phản xạ đóng vai trò chủ lực trong việc giải quyết nhiều nhiệm vụ địa chất khác nhau.7 Mô hình địa chấn phản xạ trên mặt đất Chú thích: Seismometers: Máy đo địa chấn; recording vehicle: xe ghi âm Vibrator: máy rung ; seismic source: nguồn địa chấn Phương pháp địa chấn phản xạ nghiên cứu các sóng phản xạ từ các mặt ranh giới phân chia các lớp có mật độ và tốc độ đất đá khác nhau. Phương pháp này có thể khảo sát các mặt ranh giới từ độ sâu vài trăm mét đến 3 - 4km và được áp dụng rất rộng rãi phục vụ cho tìm kiếm thăm dò dầu khí và nghiên cứu môi trường trầm tích. 9 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.
Phương pháp địa chấn phản xạ Chú thích : Horizontal distance : khoảng cách nằm ngang Shot-point 1.n : điểm nổ từ 1 đến n Refector : mặt phản xạ Geophone 1.n : máy thu từ 1 đến n Reflection time : thời gian phản xạ Trong hình 1.8 mô tả hình đơn giản của phương pháp địa chấn phản xạ. Đầu tiên nguồn nổ được kích hoạt sau đó ghi tín hiệu phản xạ bởi máy thu đặt gần điểm nổ. Cứ tiến hành như vậy đến n lần khác nhau thì tại mỗi máy thu cho ta một đường ghi địa chấn (trace). Tập hợp các đường ghi này cho ta một mặt cắt địa chấn phản xạ.
Nếu chúng ta có một mạng lưới các đường thu nổ địa chấn tương ứng với tập hợp các mặt cắt địa chấn, chúng ta có thể theo dõi sự phản xạ từ mặt cắt này sang mặt cắt khác và xây dựng bản đồ đồng mức của tất cả các mặt cắt thẳng đứng này. Từ bản đồ đồng mức này (bản đồ đẳng thời, bản đồ đẳng sâu) ta có thể thấy được cấu trúc của bẫy chứa và vị trí khoan thăm dò thích hợp. Trong những năm qua, phương pháp địa chấn phản xạ được tiến hành theo từng tuyến và thu được các lát cắt địa chấn dọc theo các tuyến, đó là phương pháp địa chấn 2D (Two – Dimensional Seismic). Phương pháp này được áp dụng rộng rãi và cho phép phát hiện nhiều mỏ dầu khí trên thế giới.
Mối quan hệ giữa thời gian truyền sóng và tọa độ điểm quan sát được 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com biểu diễn dưới dạng biểu đồ thời khoảng (BĐTK). Dạng giải tích của đồ thị gọi là phương trình của biểu đồ thời khoảng. Trong địa chấn 2 chiều (2D), quan sát sóng dọc tuyến thì có BĐTK đường, với địa chấn 3D tiến hành quan sát sóng trên diện tích thì có BĐTK mặt 1.