PHƯƠNG PHÁP ĐỊA CHẤN TRONG GIẾNG KHOAN pdf

PHƯƠNG PHÁP ĐỊA CHẤN TRONG GIẾNG KHOAN MỞ ĐẦU Những phương pháp địa giếng khoan ngày nay tạo ra những cơ hội mới để điều tra những vỉa thâm nhập bằng các lỗ khoan. Từ cấu trúc lỗ khoan và hình dung 3 chiều để tăng độ rõ nét hình ảnh, sự thu nhận áp suất cao áp, nhiệt độ- cao, những sự khảo sát địa chấn lỗ khoan giảm bớt nguy cơ rủi ro cho người điều hành. và giúp cho việc phục hồi lại các thôngng tin Sự khảo sát địa chấn lỗ khoan ngày nay đang đứng trước những thay đổi về tất cả phương pháp kĩ thuật đo trong giếng khoan sử dụng trong các mỏ dầu khí. Về lịch sử, lợi ích chính bắt nguồn từ những sự khảo sát được biết đến như những mặt cắt địa chấn thẳng đứng (VSPs), Có được sự liên kết thời gian và hình ảnh bề mặt địa chấn với chiều sâu giếng khoan. Tuy nhiên, hiện nay phương pháp khảo sát địa chấn giếng khoan phát triển nhất trong thăm dò dầu khí. Những sự khảo sát Địa chấn trong Lỗ khoan mang lại các giá trị đo có độ phân giải cao của độ nhạy địa chấn bao quanh các vỉa chứa. Những sự tiến bộ trong công việc địa vật lý giếng khoan đang giúp đỡ làm rõ được đầy đủ tiềm năng dầu khí từ những dữ liệu hiện tại tạo ra những hình ảnh chính xác nhất về vỉa chứa dầu khí. Chương I PHƯƠNG PHÁP ĐỊA CHẤN TRONG GIẾNG KHOAN (VSP) I.1 Lích sử phát triển của phương pháp VSP Phương pháp địa chấn trong giếng khoan gọi phương pháp tuyến địa chấn thẳng đứng hay còn gọi là VSP (Vertical Seismic Profile) Phương pháp VSP là một sự phát triển vượt trội nhưng không được sử dụng rộng vì chi áp dụng phương pháp lớn hơn nhiều so với phương pháp khảo sát vận tốc. Và là phương pháp tin cậy hơn trong ứng dụng đánh giá dựa trên những tài liệu địa chấn 3 chiều trên mặt Hiệu quả của phương pháp VSP được phát triển ở các nước Xô Viết vào năm 1960, tiếp đến là Châu Âu, cuối cùng là đến Mỹ năm 1970. Phương pháp VSP đã tạo nên những bất ngờ khi mà phương pháp bắt đầu được sử dụng ở các nước này vì phương có khả năng dự đoán trước mẫu khoan và nó được sử dụng trong mục đích dự đoán chiều sâu thành hệ cần khảo sát sẽ gặp phải nếu tiếp tục khoan. Khả năng dự đoán trước mẫu khoan bằng phương pháp VSP là một biến đổi ngược được thực hiện trong quá trình xử lý số liệu, qua nhiều năm các tài liều khảo sát Zero – offset VSP đã được chứng minh đó là công cụ hữu ích. Nó còn được sử dụng để dự đoán chiều sâu vùng dị thương áp suất trước khi khoan các giếng khoan ở ngoài biển và xác định các ranh giới giữa granit và trầm tích, muối và trầm tích I.2 Định nghĩa Tuyến địa chấn thẳng đứng là phương pháp địa chấn tiến hành theo tuyến thẳng đứng trong giếng khoan để nghiên cứu bức tranh sóng dọc thành giếng khoan. Khác với địa chấn giếng khoan thông thường, trong VSP ngoài nhiệm vụ ghi sóng trực tiếp để xác định tốc độ, cần phải tiến hành ghi cả các sóng phản xạ và khúc xạ xuất hiện trên băng địa chấn để làm sáng tỏ bức tranh sóng. Để giải quyết vấn đề này cần sử dụng các thiết bị ép chặt máy thu vào thành giếng khoan và sử dụng các bộ điều chỉnh biên độ để ghi các sóng yếu xuất hiện ở phần sau băng ghi. Figure 1 I.3 Bản chất phương pháp Tuyến địa chấn thẳng đứng (Vertical Seismic profile) là việc tiến hành khảo sát nghiên cứu đặc điểm trường sóng địa chấn xung quanh (500m tính từ thành giếng khoan), bên trên và cả phần phía dưới đáy giếng khoan nhờ việc sử dụng nguồn nổ (source) đặt trên mặt gần miệng giếng khoan và tiến hành thu các dao động do nguồn phát ra (chủ yếu là song dọc) truyền vào trong đất đá đến các máy thu (geophone) đặt dọc theo thành giếng khoan. Phần tín hiêu đầu vào cho các geophone là các dao động đàn hồi xuất phát từ source truyền qua các lớp đất đá. Đầu ra từ các geophone là một bức tranh thể hiện tổng hợp trường sóng địa chấn đi trong môi trường đất đá bao gồm phần sóng đến trực tiếp (Downgoing wavefield), sóng phản xạ một lần (Upgoing wavefield) từ các ranh giới phản xạ, sóng phản xạ nhiều lần của sóng đến trực tiếp và sóng phản xạ một lần (Multiples), ngoài ra còn có thể xuất hiện rất nhiều loại nhiễu khác… I.4 Phân loại Tuỳ thuộc vào mối quan hệ giữa nguồn và máy thu và hình thái giếng khoan mà phân VSP ra thành nhiều phương pháp khác nhau: Checkshot survey, Zero offset, Offset, Walkabove, Walkaway VSP… a. Checkshot Survey Đây là phương pháp khảo sát VSP rẻ và đơn giản nhất và đôi khi được gọi là phương pháp khảo sát vận tốc. Phương pháp này tiến hành đo thời gian truyền song trực tiếp từ nguồn tới máy thu mà không cần quan tâm tới phần trường sóng phản xạ sau đó. Nó cho phép thiết lập mối quan hệ thời gian-chiều sâu và từ đó tính được vận tốc khoảng của phần đất đá xung quanh giếng khoan, thường được áp dụng khi giếng khoan thẳng đứng. b.Walkabove Thường áp dụng cho trường hợp giếng khoan nghiêng với điều kiện thực địa là nguồn luôn được đặt ở phía trên (gần như thẳng đứng) so với geophone. Do thu cả phần song đến trực tiếp và phần song phản xạ sau đó nên các ứng dụng cơ bản là như của Zero offset VSP. c. Offset VSP Sử dụng nguồn đặt cách giếng khoan một khoảng hoặc lệch so với giếng khoan. Dãy các máy thu được bố trí theo một dải chiều sâu trong giếng khoan,tạo ra hình ảnh 2 chiều. Bổ sung khối lượng thông tin làm sang tỏ hơn đến những hình ảnh liên quan đến bề mặt địa chấn, giúp nhận ra những đứt gãy và góc nghiêng của thành hệ dọc theo lỗ khoan. Trong điều kiện sự biến đổi từ sóng dọc (P) => sóng ngang (S) tăng theo khoảng cách, offset VSP được sóng trượt, sự biến đổi biên độ theo khoảng cách (AVO) và sự phân tích bất đẳng hướng. Mức độ chuyển đổi sóng dọc => sóng ngang phụ thuộc độ lệch và ranh giới đặc tính của đá. d. Zero Offset VSP Là phương pháp có cấu hình thu nổ giống với Checkshot survey là nguồn luôn được đặt ở phía trên (gần như thẳng đứng) so với geophone, tuy nhiên mật độ geophone trong giếng khoan là nhiều hơn và tiến hành thu cả thời điểm sóng đến đầu tiên (first arrival) và phần sóng phản xạ sau đó. Do đó ngoài time-depth relationship còn thu được Corridor stack và Synthetic (nếu có số liệu Sonic)… thường được áp dụng khi giếng khoan thẳng đứng. e. Walkaway VSP Tương tự offset VSP trong đó nguồn nổ lệch với hình chiếu thẳng đứng. Máy thu trong giếng khoan đứng yên nhưng nguồn dịch chuyển. Mức độ dịch chuyển trong Walkaway VSP thường được sủ dụng để nghiên cứu sóng trượt, sự thay đổi biên độ theo khoảng cách và hiệu ứng bất đẳng hướng. vì chúng ta có thể chiếu sóng trên một diện tích rộng hơn Offset VSP. Walkaway VSP là phương pháp hữu dụng trong việc thi công khảo sát địa chấn trên mặt, sự khảo sát vạch ra những thiết kế tới việc cung cấp thông tin và hình ảnh bức tranh 1 hoặc 2 chiều, hay làm sáng tỏ với yêu cầu thu nhận và xử lý 3 chiều Chương II PHÂN TÍCH TÀI LIỆU ĐỊA CHẤN TRONG GIẾNG KHOAN II.1 Các loại sóng Những kiểu những sóng được phát sinh và ghi trong những khảo sát địa chấn lỗ khoan là các sóng khối được phát ra bởi những nguồn điểm nổ hay những nguồn là những dải tần số, và gồm có nén ép, hay sóng-P và sóng trượt, hoặc loại sóng-S. Những sóng này sinh ra từ những nguồn nhân tạo gần bề mặt và được ghi lại ở trong lỗ khoan tại những độ sâu khác nhau. Trong trường hợp trên biển VSP chỉ triển khai những sung hơi, điển hình sóng-P được phát sinh. Tuy nhiên, phụ thuộc vào đặc tính và cách sắp xếp thiết bị thu và nguồn, cả hai sóng-P và sóng-S có thể được ghi nếu sóng-S đã được sinh ra bởi sự chuyển đổi từ sóng-P.Những tín hiệu được ghi bằng những thiết bị trong lỗ khoan phụ thuộc vào loại sóng đến, khảo sát hình học và kiểu của thiết bị thu. Sự Truyền lan và phản xạ của những sóng nén ép và sóng trượt. Theo hướng tới vuông góc, những song dọc nén ép phản xạ và chỉ truyền như những song dọc. Tuy nhiên khi trường hợp đó không xẩy ra, như khi nguồn được đặt khoảng cách nào đó từ khoảng cách từ giếng khoan, một biến cố sóng-Pcó thể phản chiếu và truyền những song dọc và sự trượt của những song ngang . Những song dọc có phương dao động trùng với phương truyền song, song ngang có phương dao động vuông góc với phương truyền sóng. Sóng-SV bị phân cực từ mặt phẳng thẳng đứng và sóng-SH được phân cực trong mặt phẳng ngang. mối quan hệ giữa sóng-SV và sóng-SH được sinh ra từ nguồn sóng trượt. [...]... trường địa chất Để tiến hành thăm dò địa chấn, cần phát sóng tạo ra các dao động đàn hồi bằng nổ mìn, rung, đập (khi khảo sát trên đất liền) hoặc ép hơi (khi khảo sát trên biển) Địa chấn trong giếng khoan là một trong các phương pháp thăm dò hiệu quả và có độ tin cậy cao Việc nghiên cứu áp dụng phương pháp địa chấn trong giếng khoan ngày càng được phát triển mạnh Báo cáo mới nói rõ các phương pháp VSP... nằm sát miệng giếng khoan, BĐTK của sóng phản xạ cùng loại nằm đối xứng với BĐTK của sóng trực tiếp Up going wave Down going wave Hình 18.27 Phương pháp tuyến địa chấn thẳng đứng (VSP) a Sơ đồ đo VSP, b Lát cắt địa chấn VSP d a b c Hình 18.28 Phương pháp tuyến địa chấn thẳng đứng (VSP) a Lát cắt tuyến địa chấn thẳng đứng, b Lát cắt tuyến địa chấn thẳng đứng sau hiệu chỉnh, c Lát cắt địa chấn đi qua... xung quanh giếng khoan (Corridor stack), nó là một tài liệu tin cậy để đánh giá chất lượng xử lý và minh giải cấu trúc tài liệu địa chấn trên mặt (surface seismic) khi đem so sánh phần trường sóng địa chấn trên mặt xung quanh giếng khoan với Corridor stack 3 Hiệu chỉnh đường cong Sonic gần với miền khảo sát của surface seismic hơn vì khoảng nghiên cứu sâu tình từ thành giếng khoan của phương pháp siêu... Tính băng địa chấn tổng hợp (Synthetic), đây cũng là tài liệu quan trọng và tin cậy để đánh giá chất lượng công tác xử lý và minh giải tài liệu địa chấn trên mặt của phần đất đá xung quanh giếng khoan Ngoài ra còn rất nhiều ứng dụng khác như: xác định các đứt gãy, vòm muối; nghiên cứu trường sóng ngang (Shear) và thiết lập mối quan hệ Vp/Vs; AVO… KẾT LUẬN Thăm dò địa chấn là phương pháp địa vật lý... truyền sóng trong vỏ quả đất chỉ ra rằng các đất đá cấu tạo nên vỏ quả đất có tốc độ truyền sóng rất khác nhau, các lớp đất trồng nằm sát mặt đất có tốc độ truyền sóng nhỏ khoảng 300 – 400m/s, trong khi đó tốc độ truyền sóng trong đá macma và 1 số loại đá trầm tích lên tới 60007000m/s Theo các số liệu đo sâu địa chấn thì tốc độ truyền sóng của đất đá ở độ sâu vài chục km có thể tới 8000m/s Trong quá... của chúng nằm thoải hơn các trục đồng pha của các sóng dọc cùng loại Trong những trường hợp điểm nổ nằm xa miệng lỗ khoan trên mặt cắt VSP có thể quan sát thấy sóng đầu + Theo dõi các trục đồng pha sóng có thể phát hiện được các ranh giới hình thành sóng Trên cơ sở đó tiến hành liên kết địa tầng các sóng hình thành trong mặt cắt .Trong nhiều trường hợp, phân tích các mặt cắt VSP có thể xác định được... đọc rõ các sóng trên mặt cắt, trong quá trình xử lý cần tiến hành lọc tần số, điều chỉnh biên độ, cộng sóng theo hướng và tiến hành hiệu chỉnh thời gian để đồng nhất chiều sâu nổ mìn và thời điểm nổ Trong quá trình phân tích các mặt cắt VSP, ngoài việc xác định tốc độ lớp (vl) và tốc độ trung bình (vtb )còn tiến hành phân loại trường sóng xuất hiện trong lát cắt và liên kết địa tầng các sóng + Phân loại... đá trầm tích lục nguyên, còn trong đá macma và cacbonat ít hơn (hình 6.2a,c) Sự phụ thuộc tốc độ truyền sóng vào độ rỗng và độ ngậm nước: Khi độ rỗng và độ ngậm nước bão hoà tăng thì tốc độ truyền sóng giảm đi Trong đất đá bở rời sát mặt đất, nếu lỗ hổng chứa không khí thì tốc độ truyền sóng có thể nhỏ hơn tốc độ âm trong không khí; Khi độ rỗng giảm thì tốc độ tăng lên trong đá trầm tích, mối quan... đầu tiên (first arrival) từ các mạch địa chấn (traces) thu được bởi các geophone đặt ở những chiều sâu khác nhau, điều này cho phép lập được mối quan hệ giữa thời gian và chiều sâu ( time-depth relationship) và được dùng để tính vận tốc (interval, average and RMS velocity) 2 Tách các thành phần tín hiệu bao gồm downgoing và upgoing wavefield từ trường sóng tổng hợp Trong đó downgoing wavefield thể hiện... đến tốc độ truyền sóng Đá macma và biến chất có tốc độ truyền sóng thay đổi trong khoảng 4000 - 6500m/s Đá trầm tích có tốc độ truyền sóng nhỏ hơn, trong trầm tích lục nguyên có tốc độ truyền sóng ít khi vượt quá 3500m/s Các trầm tích thuỷ hoá và cacbonat có giá trị lớn hơn có thể đạt tới 6500m/s xấp xỉ tốc độ truyền sóng trong đá macma và biến chất (bảng 6.1) Bảng 6.1 Đất đá, môi trường VP (km/s) . dầu khí. Chương I PHƯƠNG PHÁP ĐỊA CHẤN TRONG GIẾNG KHOAN (VSP) I.1 Lích sử phát triển của phương pháp VSP Phương pháp địa chấn trong giếng khoan gọi phương pháp tuyến địa chấn thẳng đứng hay. ảnh bề mặt địa chấn với chiều sâu giếng khoan. Tuy nhiên, hiện nay phương pháp khảo sát địa chấn giếng khoan phát triển nhất trong thăm dò dầu khí. Những sự khảo sát Địa chấn trong Lỗ khoan mang. (khi khảo sát trên biển) Địa chấn trong giếng khoan là một trong các phương pháp thăm dò hiệu quả và có độ tin cậy cao. Việc nghiên cứu áp dụng phương pháp địa chấn trong giếng khoan ngày càng được