Mai Thanh Tân Chơng Kỹ thuật phát thu sóng địa chấn 3.1 Kỹ thuật phát sóng địa chấn Trong thăm dò địa chấn, tuỳ thuộc điều kiện tiến hành thực địa đất liền, biển, sông hồ, hầm lò mà sử dụng loại nguồn khác Trên hình 3.1 mô tả loại nguồn khác gây sóng đàn hồi với dải tần số đặc trng chúng Các nguồn động đất có dải tần số thấp, loại nguồn nhân tạo có dải tần số khác nhau, tăng dần từ nguồn nổ mìn (vài Hz đến vài chục Hz) ®Õn nguån håi ©m (104 -105 Hz) håi ©m pinger boomer sparker súng nguồn rung nổ mìn sóng khối ®éng ®Êt sãng mỈt ®éng ®Êt ⎮ 10-2 ⎮ 10-1 ⎮ ⎮ 10 ⎮ 102 TÇn sè (Hz) ⎮ 103 104 105 Hình 3.1 Các loại nguồn tạo sóng đàn hồi với dải tần số tơng ứng 3.1.1 Phát sóng địa chấn đất liền Khi tiến hành địa chấn đất liền, loại nguồn thờng nguồn nổ (nổ mìn giếng khoan) nguồn không nổ (rung, va đập) Khi sử dụng nguồn nổ, mìn đợc đặt đáy giếng khoan lớp đất mềm, dẻo, ngậm nớc Lợng thuốc nổ cần đợc chọn hợp lý để tạo sóng có ích đủ lớn so với phông vi địa chấn Để hạn chế phông nhiễu liên quan đến mặt đất giảm ảnh hởng hấp thụ lớp phong hoá bở rời gần mặt đất, nguồn nổ phải đợc đặt dới đáy đới đất đá bở rời gần mặt đất (đới có tốc độ nhỏ) khoảng 1/4 bớc sóng 40 Thăm dò địa chấn địa chất dầu khí Khi khối thuốc nổ tạo áp suất lớn đập vào môi trờng đất đá hình thành lỗ hổng khí Sóng đập có lợng giảm dần tiếp tục tạo môi trờng xung quanh đới biến dạng dẻo vùng biến dạng đàn hồi Các dao động đàn hồi nguồn kích thích đợc xác định điều kiện nguồn bao gồm thành phần trọng lợng thuốc nổ, tính chất lý đất đá vùng nổ Trong trờng hợp mìn đẳng thớc, môi trờng vùng nổ đồng đới biến dạng dẻo có dạng cầu, nguồn phát sóng dạng cầu tạo sóng đàn hồi truyền theo phía có mặt sóng hình cầu Do áp suất nguồn tác động thẳng góc vào mặt cầu nên dao động đàn hồi đợc hình thành chủ yếu sóng cầu dọc Ngoài nguồn nổ, địa chấn sử dụng số loại nguồn không nổ nh ®Ëp, rung ViƯc dïng ngn kh«ng nỉ cã hiƯu st kinh tÕ cao, Ýt nguy hiĨm vµ cã thĨ tiến hành nơi có công trình xây dựng Nguồn không nổ đợc chia hai loại: - Nguồn đập: Loại nguồn thờng dùng địa chấn công trình, chiều sâu khảo sát không vợt qua vài chục mét Dùng búa tạ búa máy tạo nên xung tức thời (5 - 10ms), trọng lợng tạ tới - tấn, độ cao nâng búa - 4m Cờng độ dao động phát phụ thuộc trọng lợng độ cao búa vùng sét tần số dao động đợc tạo thấp khoảng 50 - 60Hz, vùng đá rắn tần số tăng lên khoảng vài trăm Hz - Nguồn rung: Nguồn rung đợc tạo sử dụng nguyên tắc tác dụng điện từ làm cho bệ tỳ đặt sát mặt đất rung, tạo dao động đàn hồi môi trờng đất đá Nguồn rung tạo a dao động xung ngắn dao động b hình sin kéo dài c khoảng thời gian d lớn (6 - 10sec) Với nguồn tạo xung ngắn e ngời ta dùng xung điện mạnh tạo xung đập g gây dao động đất đá Với nguồn tạo thời gian xung hình sin kéo dài tạo dải tần số thay Hình 3.2.Nguyên tắc ghi sóng nguồn rung đổi, thờng khoảng 20 10.000Hz 41 Mai Thanh Tân Ngày sử dụng máy rung có công suất lớn với trọng lợng rung đến Nguồn rung cho phép tăng lợng kích thích kéo dài xung phát đợc quan tâm, đặc biệt vùng sa mạc, đầm lầy Trên hình 3.2 mô tả nguyên tắc ghi sóng địa chấn nguồn rung Máy rung cho tạo dao động hình sin kéo dài có tần số thay đổi từ từ (hình 3.2a) Khi sâu vào môi trờng gặp mặt ranh giới tạo sóng phản xạ, thí có mặt phản xạ dao động chúng đợc biểu diễn hình 3.2b,c,d Dao động tổng cộng không phân giải đợc mô tả hình 3.2e Bằng cách tính hàm tơng quan cho phép nhận đợc đờng ghi dao động tơng tự nh nổ mìn (hình 3.2g) 3.1.2 Phát sóng địa chấn môi trờng nớc Khi tiến hành địa chÊn m«i tr−êng n−íc (biĨn, s«ng, hå ), ng−êi ta th−êng sư dơng ngn kh«ng nỉ nh− ngn khÝ nén, nổ hỗn hợp khí, điện thuỷ lực Việc sử dụng loại nguồn không bảo đảm việc phát sóng liên tục sau khoảng thời gian định tàu chạy mà bảo vệ môi trờng sinh thái biển Trong loại nguồn có lợng phát nh nguồn khí nén kích thích dao động tần thấp nên đợc sử dụng nghiên cứu phần sâu lát cát Loại nguồn điện - thuỷ lực kích thích dao động tần cao nên thờng đợc sử dụng để nghiên cứu lát cắt nông với độ xác cao Ngn khÝ nÐn G (sóng h¬i): Bé phËn E chđ yếu loại nguồn phận A xả khí nén thả C môi trờng nớc Sơ đồ cấu tạo nguyên lý hoạt động máy phát D khí nén đợc minh hoạ hình 3.3 B Khí nén với áp b suất cao (100 ữ 150 a kg/cm ) từ máy nén khí đặt tàu đợc Hình 3.3 Sơ đồ cấu tạo nguyên lý hoạt động súng hơi: a nén khí; b xả khí đa qua ống dẫn khí 42 Thăm dò địa chấn địa chất dầu khí nạp vào buồng khí (A B) máy phát Khi có tín hiệu từ trạm địa chấn đặt tàu, van điều chỉnh E đợc mở luồng khí nén từ máy nén khí đợc đa vào buồng chứa khí A, đẩy phía dới nắp piton C làm cho piton đợc nâng lên tạo điều kiện cho khí nén buồng B mạnh qua lỗ hổng D tạo sóng đập vào môi trờng nớc làm kích thích dao động địa chấn Khi sử dụng nguồn nén khí thờng xuất nhiễu nổ lặp, điều đòi hỏi sử dụng lọc thích hợp để hạn chế chúng Để nghiên cứu cấu trúc địa chất phần nông sát đáy biển từ vài chục mét đến vài trăm mét phục vụ khảo sát tỷ mỷ đặc điểm địa chất công trình công trình biển, khảo sát vỉa khí nông, tai biến địa chất ngời ta thờng dùng phơng pháp địa chấn nông phân giải cao Trong phơng pháp này, để kích thích dao động sử dụng nhiều loại nguồn không nổ khác Lựa chọn nguồn sóng âm thờng dựa độ phân giải độ sâu khảo sát Theo thứ tự giảm dần độ phân giải tăng dần độ xuyên sâu, có loại nguồn nh hệ Pinger, hệ Boomer, hệ Spacker - Hệ Pinger Đây nguồn phát sóng âm dựa vào hiệu ứng từ giảo hay áp điện Phần tử tinh thể áp điện, chúng bị biến dạng có dòng điện chạy qua ngợc lại vật liệu bị biến dạng gây dòng điện Thiết bị đợc chế tạo b»ng c¸c vËt liƯu tinh thĨ theo mét sè kÝch thớc khác đặt vào hộp kín Dải tần hoạt động hệ từ 2.5 -7.5 KHz Hệ thống có độ phân giải cao (khoảng 0.1m) nhng độ xuyên sâu (vài chục mét) Để tăng độ sâu khảo sát ngời ta dùng nguồn tạo tần thấp cách tăng dòng điện nguồn sử dụng loạt nhiều đầu tạo nguồn lúc - Hệ Boomer Đây loại nguồn phát sóng âm rung động nhanh đĩa kim loại nớc gây lực điện từ Năng lợng xung Boomer tạo lên tới vài ngàn Jun, khảo sát nông độ phân giải cao mức lợng cần 300- 500J Tần số chủ đạo khoảng 200 ữ10.000Hz Đặc trng tần số nguồn cho độ phân giải tốt 0.5 ữ1m độ xuyên sâu 20 -50m - Hệ Sparker Năng lợng điện đợc tích tụ phóng điện nhiều đầu cùc n−íc biĨn HƯ Sparker ph¸t c¸c xung địa chấn có tần số khoảng 50 ữ 1000Hz Tuy nhiên có phần đáng kể lợng có tần số thấp tới 100Hz vợt 1000Hz Nguồn đạt tới độ xuyên sâu hàng trăm mét độ phân giải thẳng đứng từ 2ữ6 mét với lợng phát thông thờng 43 Mai Thanh Tân 3.2 Kỹ thuật thu sóng địa chấn Trong thăm dò địa chấn, cần tiến hành ghi dao động dọc theo tuyến hay diện tích quan sát Trên đó, dao động địa chấn đợc ghi nhận máy thu sau trình khuếch đại, lọc tần số, điều chỉnh biên độ chúng đợc ghi lên băng địa chấn Băng địa chấn số liệu gốc chứa dao động sóng đàn hồi ghi đợc thực địa Xử lý khai thác chúng cho phép xác định đặc điểm môi trờng địa chất vùng nghiên cứu Ngày nay, địa chấn thờng sử dụng trạm địa chấn nhiều mạch, mạch ghi nhận đợc sóng đến điểm quan sát định Các trạm nhiều mạch tiến hành thu nhận ®ång thêi c¸c dao ®éng xt hiƯn ë nhiỊu ®iĨm quan sát khác ghi lại băng từ dới dạng số hoá Kỹ thuật ghi số cho phép tiến hành xử lý tự động hoá máy tính cách thuận lợi nhanh chóng a Mạch địa chấn Mạch địa chấn hệ thống phËn m¸y mãc nèi tiÕp cho phÐp ghi nhËn dao động sóng xuất điểm quan sát định Các trạm địa chấn thờng gồm nhiều mạch Số lợng mạch trạm địa chấn thay đổi từ đến hàng trăm (1, 6, 12, 24, 48, 96 mạch địa chấn chiều hàng nghìn mạch địa chấn chiều) Để thu nhận dao động xuất điểm quan sát ghi lên băng từ, mạch địa chấn gồm nhiều phận nh máy thu, khuếch đại, lọc tần số, điều chỉnh biên độ, ghi từ Trong phận trên, máy thu đợc bố trí theo tuyến, phận lại đợc bố trí trạm địa chấn Các mạch địa chấn gồm hai mạch thành phần mạch ghi tơng tự (liên tục) mạch ghi số Để bảo đảm chất lợng ghi, mạch địa chấn phải đạt yêu cầu: - Có dải động học ghi lớn để ghi đợc toàn thông tin có ích xuất điểm quan sát từ độ sâu khác với khác biệt biên độ lớn, đạt tới 100 ữ 120 db (105 ữ 106 lần) - Có độ phân giải tốt thời gian để ghi đợc riêng biệt xung địa chấn liên quan đến mặt ranh giới khác môi trờng phân lớp mỏng - Có độ chọn lọc tốt để hạn chế phông nhiễu gây trở ngại cho việc ghi sóng có ích Thờng mạch ghi địa chấn đợc trang bị lọc để hạn chế sóng mặt, vi địa chấn, nhiễu công nghiệp - Có độ đồng độ nhạy pha để so sánh dao động xuất điểm thu khác 44 Thăm dò địa chấn địa chất dầu khí b Máy thu địa chấn Máy thu địa chấn phận mạch địa chấn, đợc sử dụng để thu nhận dao động học đất đá biến đổi thành tín hiệu điện Khi tiến hành công tác địa chấn đất liền, ngời ta sử dụng loại máy thu cảm ứng tiến hành địa chấn sông, biển, hồ dùng máy thu điện áp - Máy thu cảm ứng : Máy thu cảm ứng có cấu tạo gồm nam châm (2) gắn chặt với vỏ máy (1) cuộn dây cảm ứng (3), lò so đàn hồi (4) (hình 3.4) Khi sóng địa chấn đập vào máy thu làm cho vỏ máy thu nam châm dao động với đất đá Do cuộn dây cảm ứng Hình 3.4 Sơ đồ cấu tạo máy thu đợc gắn với vỏ máy lò xo đàn cảm ứng: 1.vỏ máy; nam châm cuộn dây cảm ứng; lò so hồi nên sóng địa chấn tác động vào máy thu, nam châm cuộn dây cảm ứng có dịch chuyển tơng đối, cuộn dây xuất dòng cảm øng cã c−êng ®é tØ lƯ víi sù dao ®éng đất đá - Máy thu điện áp: Hoạt động máy thu điện áp dựa sở hiệu ứng điện áp áp suất học môi trờng đợc biến đổi trực tiếp thành dòng điện nhờ phân tử điện áp Trong máy thu địa chấn, phần tử điện áp thờng tinh thể gốm titanat bari muối xenhet mỏng hình trụ Trong máy thu địa chấn biển, phần tử điện áp ống gốm titanat bari dày 1mm, dài 40mm, đờng kính 20mm, mặt mặt đợc phủ lớp kim loại gắn vào dây dẫn áp suất môi trờng tác dụng lên mặt tinh thể làm xuất điện áp tỉ lệ với áp suất Loại máy thu có u điểm không đòi hỏi định hớng, kích thớc nhỏ, nhạy với lắc động c Trạm địa chấn Từ máy thu bố trí tuyến quan sát, dao động địa chấn đợc biến đổi thành tín hiệu điện chuyển trạm địa chấn qua đờng truyền dẫn (cáp, cáp quang vô tuyến) Trạm địa chấn thực trình biến đổi ghi tín hiệu lên băng giấy băng ảnh (trạm ghi trực tiếp), ghi lên băng từ dới dạng liên tục (trạm ghi từ tơng tự) ghi lên băng từ dới dạng số (trạm ghi số) Ngày với phát triển kỹ thuật số, trạm địa chấn ghi tơng tự không đợc sử dụng mà hầu hết chuyển sang sử dụng trạm địa chấn ghi số Các trạm ghi số 45 Mai Thanh Tân có dải động học ghi lớn, khả chống nhiễu cao loạt u điểm khác Đây bớc phát triển quan trọng thăm dò địa chấn Các trạm địa chấn ghi dao động địa chấn gồm phận sau: - Khuếch đại tín hiệu: Khi sóng địa chấn đến máy thu, biên độ dao động đất đá nhỏ vào khoảng micron, dòng điện xuất máy thu có điện áp khoảng vài microvon đến vài chục vài trăm milivon; tín hiệu cần khuếch đại lên 104 - 106 lần - Lọc tần số: Dao động địa chấn nhận đợc từ máy thu bao gồm sóng có ích loại nhiễu với dải tần số khác Các lọc tần số có nhiệm vụ tăng biên độ sóng có ích nằm dải tần số định hạn chế nhiễu có tần số nằm dải - Điều chỉnh biên độ: Các sóng địa chấn đến máy thu có biên độ giảm dần theo thời gian, mặt khác từ mặt ranh giới có hệ số phản xạ khác độ sâu khác nên biên độ chênh lệch lớn đến hàng trăm deciben (105 - 106 lần) Để giải vấn đề cần sử dụng điều chỉnh biên độ theo chơng trình (tăng dần hệ số khuếch đại theo thời gian) điều chỉnh biên độ tự động để bảo đảm ổn định biên độ toàn băng ghi - Bé phËn ghi: Bé phËn ghi dao ®éng cã nhiệm vụ biến đổi tín hiệu điện thành biến đổi trờng từ (để ghi lên băng từ) Các trạm địa chấn ghi lên băng từ cho phép ghi lu giữ băng từ lợng thông tin lớn mà cha cần sử dụng lọc Từ băng từ đọc tín hiệu ghi lại lên băng ¶nh.ViƯc cã thĨ chän läc réng r·i c¸c tham sè lọc điều kiện phòng thí nghiệm có nhiều u điểm so với ghi trực tiếp Quá trình ghi tõ nh− vËy gäi lµ ghi tõ trung gian, chúng bao gồm mạch ghi (ghi lên băng từ) mạch đọc (ghi lại từ băng từ lên băng ảnh) Đối với trạm ghi số, dao động địa chấn đợc biến đổi thành giá trị không liên tục ghi U(t) lên băng từ dới dạng mà số (t) Để ghi giá trị tức thời tín hiệu dới dạng số cần có t khoảng thời gian định để đo t độ lớn biểu diễn kết dới dạng số Vì ghi toàn giá trị tức thời tín hiệu cách liên tục mà phải rời rạc hoá chúng tạo thành Hình 3.5 Rời rạc hoá tín hiệu tập hợp xung (hình 3.5) 46 Thăm dò địa chấn địa chất dầu khí Các xung có biên độ biên độ tức thời tín hiệu bề rộng (t) nhỏ nhiều so với khoảng cách xung t Nếu U(t) điện áp tín hiệu địa chấn liên tục sau rời rạc tín hiệu có : n U( t ) = ∑ U(k∆t ) δ(1 − kt ) k =1 Trong U(kt) biên độ tức thời, (t) hàm biểu diễn dạng xung Trong thăm dò địa chấn, để việc rời rạc hoá không làm méo tín hiệu, ngời (f tần số giới hạn xác định mức 3dB) Thông ta chọn t f gh gh thờng, với dải tần số fgh = 125Hz t = 2ms Để đo ®é lín cđa c¸c xung, ng−êi ta biĨu diƠn chóng dới dạng số với số 2, nghĩa tập hợp số U(kt) = am2m + am-12m-1 + + a121 + a020 Thực chất trình chọn chuỗi số phần tử mà tổng chúng xấp xỉ U(kt) Ví dụ: Một xung địa chấn số 10 có giá trị U(kt) = 118, biểu diễn dới dạng chuỗi số có dạng: U(kt) = (118)10 = 0.2 + 1.2 + 1.2 + 1.2 + 0.2 + 1.2 + 1.2 + 0.2 Do đó, mà số số đợc biểu diễn 01110110 Trong trạm địa chấn, trình đợc tiến hành theo phơng pháp cân, nghĩa so sánh điện áp cần đo U(kt) với cân điện áp chuẩn Um, Um -1 U2, U1 Các điện áp chuẩn có mèi quan hÖ Ui = 2Ui-1 hay Ui = 2i-1 U1 (i = 1,2, ,m) Tín hiệu U(kt) đợc so sánh lần lợt với giá trị chuẩn Um đến U1, ngời ta cần chọn hệ khuyếch đại thích hợp ®Ĩ tho¶ m·n ®iỊu kiƯn: U(k∆t) < Um Tr−íc tiên so sánh U(kt) với Um Nếu U(kt) < Um xung qua ngỡng mà không thay đổi giá trị đờng ghi băng từ ghi đợc số Tiếp xung tín hiệu tiếp tục đợc so sánh với Um-1 giá trị Ui thoả mÃn điều kiện: Ui < U(kt) < Um + Khi đờng ghi thứ i băng từ (ứng với điện áp chuẩn Ui) đợc ghi số 1, mạch tạo thành xung hiệu: Ui(kt) = U(kt) - 2Ui 47 Mai Thanh Tân Sau tiếp tục so sánh ∆Ui (k∆t) víi Um -1 NÕu ∆Ui (k∆t) < Um-1 đờng ghi thứ (i-1) ghi số so sánh tiếp Nếu Ui (kt) > Ui -1 ghi số sau tạo thành xung hiệu: Ui+1 (kt) = Ui(kt) - Ui-1 Quá trình đợc tiếp tục xung cần đo đợc so sánh với mức điện áp nhỏ U1 Nh m đờng ghi băng từ, thời điểm t = k∆t sÏ t¹o mét cét bao gåm m ô mà ghi đợc m chữ số theo thứ tự định DÃy số số ghi giá trị xung cần đo U(kt) dới dạng số Để minh hoạ cho vấn đề nêu xét thí dụ hình 3.6 Bớc mẫu hoá 2ms Tín hiệu địa chấn 0 0 0 28 0 1 0 75 0 1 13 0 0 1 0 0 0 1 10 0 0 1 33 0 0 0 26 0 1 21 0 1 Giá trị biên độ Hệ số Mà hoá biên độ Hình 3.6 Mà hoá tín hiệu dới dạng số Về cấu trúc, mạch ghi số gồm phần, phần đầu gồm mạch tơng tự phần thứ mạch biến số Các mạch tơng tự tiến hành biến đổi tín hiệu dới dạng dao động tơng tự, liên tục Các mạch có số lợng số mạch trạm địa chấn, chúng có cấu trúc hoạt động giống Mạch biến số đợc tổ chức thành mạch thống không phụ thuộc vào số mạch tơng tự, nhiệm vụ chúng rời rạc hoá tín hiệu, biến xung tín hiệu thành mà số để ghi lên băng từ Ngoài mạch ghi, trạm địa chấn có mạch đọc, cho phép đọc tín hiệu ghi đợc băng từ, biễu diễn dới dạng tơng tự để kiểm tra trực tiếp trình ghi sóng 3.3 Hệ thống quan sát sóng địa chấn Để tiến hành công tác địa chấn trời cần bố trí điểm nổ thu dọc theo tuyến Việc quan sát sóng đợc thực theo hệ thống 48 Thăm dò địa chấn địa chất dầu khí quan sát Hệ thống quan sát bố trí tơng đối điểm nổ chặng đặt máy thu Chặng đặt máy thu đoạn tuyến đặt máy thu để ghi nhận dao động nguồn gây 3.3.1 Các loại hệ thống quan sát Hiện thăm dò dầu khí, tuỳ vào nhiệm vụ đặt mà áp dụng địa chấn 2D địa chấn 3D Trong địa chấn 2D, việc phát thu sóng tiến hành dọc theo tuyến, kết đạt đợc cho lát cắt địa chấn dọc theo tuyến Trong địa chấn 3D, việc phát thu sóng tiến hành đồng thời nhiều tuyến, khảo sát môi trờng địa chất không gian chiỊu Tr−íc hÕt chóng ta xÐt hƯ thèng quan sát địa chấn 2D Phụ thuộc vào vị trí tơng đối điểm nổ chặng máy mà sử dụng hệ thống quan sât trung tâm hệ thống cánh (hình 3.7) Máy thu Điểm nổ Điểm nổ Máy thu Máy thu Hình 3.7 Hệ thống quan sát phơng pháp địa chấn phản xạ: a Hệ thống quan sát trung tâm, b Hệ thống quan sát cánh - Hệ thống quan sát trung tâm hệ thống quan sát mà điểm nổ nằm chặng đặt máy Trong hệ quan sát bố trí hệ thống có cửa sổ đặt máy thu xa nguồn nổ khoảng định - Hệ thống quan sát cánh hệ thống quan sát mà chặng đặt máy thu nằm phía nguồn nổ Để tránh phông nhiễu sát điểm nổ quan sát đợc khoảng cách xa nhằm tạo khác biệt rõ rệt biểu đồ thời khoảng sóng phản xạ nhiễu, chặng máy thờng đặt cách nguồn nổ khoảng xác định, gọi hệ quan sát có cửa sổ 49 Mai Thanh Tân Cần lu ý rằng, với việc hình thành băng địa chấn điểm sâu chung, hệ quan sát trung tâm cho phép tăng số lần bội so với quan sát cánh nên có hiệu ứng thống kê mạnh hơn, nhiên với hệ quan sát cánh có khoảng cách thu nổ kéo dài nên hiệu ứng định hớng tốt Với đặc điểm khảo sát địa chấn biển cần sử dụng hệ thống quan sát cánh Số lần quan sát lặp lại điểm sâu chung gọi số bội, số lợng mạch băng điểm sâu chung Số lần bội khác tuỳ thuộc vào mức độ nghiên cứu nh n = 6, 12, 24, 48, 96 Để thu nhiều lần sóng phản xạ từ điểm bố trí điểm nổ điểm thu đối xứng, ngời ta thu đợc băng địa chấn điểm sâu chung thực địa việc làm tốn không thực tế Vấn đề đợc giải cách sử dụng tập hợp băng điểm nổ chung, chọn vị trí điểm nổ điểm thu đối xứng từ băng đó, tập hợp chúng tạo thành băng điểm sâu chung, việc làm đợc thực trình xử lý số liệu tuyến phát Trong địa chấn tuyến thu chiều, tiến hành phát thu sóng đồng thời với nhiều tuyến khác diện tích khảo sát Mô hình tia sóng khảo sát địa chấn 3D đợc minh hoạ hình 3.8 Trong địa mặt phản xạ chấn biển, phơng pháp ĐSC địa chấn 3D đợc tiến hành với việc sử dụng Hình 3.8 Mô hình tia sóng địa chấn 3D nhiều nguồn phát, nhiều cáp thu 3.3.2 Chọn c¸c tham sè cđa hƯ thèng quan s¸t: HƯ thèng quan sát đợc đặc trng tham số chủ yếu nh khoảng quan sát, khoảng cách nổ, khoảng cách máy thu a Khoảng quan sát Khoảng quan sát đoạn tuyến đặt máy thu từ máy thu gần (xmin) đến máy thu xa so với nguồn nổ (xmax) Khoảng cách tâm nhóm máy thu (hoặc máy thu) x - Độ lớn xmax xác định chiều dài biểu đồ thời khoảng, có ảnh hởng đến khả lọc nhiễu theo đặc trng định hớng hệ quan sát 50 Thăm dò địa chấn địa chất dầu khí Tăng xmax làm tăng hiệu ứng định hớng, nhiên tăng mức không tốt xuất thêm số loại nhiễu xa nguồn phát hình dạng tín hiệu thay đổi nhiều xa điểm nổ Giá trị xmax đợc chọn sở nghiên cứu khác biệt biểu đồ thời khoảng sóng có ích nhiễu, thay đổi tốc độ theo phơng ngang, đặc điểm đới tốc độ nhỏ phông nhiễu xuất xa điểm nổ Thờng xmax đợc chọn để độ lệch pha d BĐTK sóng có ích nhiễu xmax 1,5 lần chu kú biĨu kiÕn, nghÜa lµ: ∆τ ≥ 1,5 T ≈ 50 ÷ 60 ms Trong thùc tÕ, xmax th−êng thay đổi từ 1500m đến 3500- 4000m - Giá trị xmin đợc chọn sở tránh phông nhiễu sát ®iĨm nỉ vµ vïng sãng nhiƠu cã tèc ®é biĨu kiến lớn, quan sát đợc khác biệt B§TK cđa sãng cã Ých so víi nhiƠu Trong thùc tế xmin đợc chọn khoảng từ ữ 600m - Khoảng cách máy thu (x) số mạch trạm địa chấn (s): Mối liên hệ x s đợc tính nh sau: Đối với hệ quan s¸t c¸nh: ∆x = (xmax - xmin )/( s - ) Đối với hệ thống quan sát trung t©m: ∆x = (xmax - xmin )/( s/2 - ) Để bảo đảm độ tin cậy liên kết sóng có ích đòi hỏi hiệu thời gian t sóng đến máy thu cạnh với khoảng cách x không lớn nửa chu kỳ t T/2 Từ ta có x = v*t v*T/2 Để bảo đảm suất lao động, cần chọn x đủ lớn Kết hợp hai yêu cầu ta cần chọn x = v*t = v*T/2 Trong thăm dò dầu khí phơng pháp địa chấn phản xạ, x thờng đợc chọn khoảng 25 - 50m b Khoảng cách nổ: Khoảng cách điểm nổ sát (l) đợc chọn phù hợp với chiều dài chặng máy số bội Khoảng nổ đợc tính theo công thức: s.k l = ∆x 2n Trong ®ã k = víi hƯ thèng quan sát cánh k = với hệ thống trung tâm Chọn hệ thống quan sát tính toán tham số vấn đề phức tạp, đòi hỏi phải hiểu biết đặc điểm trờng sóng Vì thông tin biết cách đầy đủ xác, nên việc tính toán cần tiến hành thử nghiệm So sánh thông tin nhận đợc hệ thống quan sát khác chọn hệ thống quan sát phù hợp để quan sát sóng khu vực khảo sát 51 Mai Thanh Tân c Số bội hệ thống điểm sâu chung Để chọn bội cần tính đặc trng định hớng hệ thống quan sát có bội khác thu thập thông tin tơng quan biên độ sóng có ích nhiễu Thực tiễn lý thuyết nhiễu mạnh, để tÝnh béi cã thĨ sư dơng c«ng thøc: n = ữ ( An / Apx ) Trong An Apx biên độ nhiễu biên độ sóng phản xạ Trong thực tế địa chấn biển nớc ta tiến hành nghiên cứu địa chấn hai chiều (theo tuyến) bội quan sát thờng đợc chọn 24, 48, 96 nghiên cứu địa chấn chiều bội quan sát lớn nhiều Mối quan hệ số lần bội (n) với số mạch địa chấn (s), khoảng cách nhóm máy thu (x) khoảng cách nguồn nổ (l) đợc xác s.x n = định công thức: 2.l Để minh họa cho điều ta lấy thí dụ hình 3.9 Hình 3.9 Hệ thống quan sát cánh với trạm 48 mạch, bội n = 24 phơng pháp ĐSC: số thứ tự máy thu; điểm nổ; điểm thu Trên hình cho thấy có tập hợp băng điểm nổ chung từ trạm địa chấn 48 mạch, chặng đặt máy thu cách điểm nổ khoảng xác định, máy thu đặt phía nguồn nổ (hệ quan sát cánh) Tập hợp băng ĐNC chọn đợc điểm nổ thu đối xứng để thành lập băng ĐSC với bội n = 24 52 Thăm dò địa chấn địa chất dầu khí 3.3.3 Đặc điểm hệ quan sát địa chấn biển Để tiến hành phơng pháp địa chấn biển, ngời ta sử dụng tàu địa chấn với trang thiết bị nh trạm địa chấn, cáp địa chấn, nguồn không nổ Cáp địa chấn biển bao gồm máy thu điện áp đợc ghép thành nhóm nhằm tăng độ nhạy tăng khả dập nhiễu Chiều dài cáp khoảng - 6km bao gồm hàng trăm mạch địa chấn, chúng đợc đặt dới mặt nớc chiều sâu (khoảng ữ 8m) cuối cáp có gắn thiết bị xác định độ lệch cáp so với tuyến dòng nớc biển gây Nguồn phát sóng đợc bố trí độ sâu khoảng Quá trình phát sóng đợc điều khiển dựa vào tín hiệu so sánh toạ độ tàu đợc xác định định vị vệ tinh toàn cầu GPS vị trí phát sóng đợc thiết kế tuyến diện tích khảo sát Đối với công tác địa chấn biển nay, thờng sử dụng trạm 4896 mạch với bội n = 24,48 Trong phơng pháp địa chấn 3D, với cáp thu bao gồm hàng nghìn máy thu Trên hình 3.10 mô tả hệ thống quan sát địa chấn 3D biển với việc sử dụng nguồn phát, cáp thu, khoảng cách nguồn phát 50m, khoảng cách cáp thu 100m Hình 3.11 hình ảnh khảo sát địa chấn 3D biển nguồn phát 100m 275m Hình 3.10 Hệ thống quan sát địa chấn 3D biển sư dơng ngn ph¸t, c¸p thu, 53 Mai Thanh Tân Hình 3.11 Một hình ảnh khảo sát địa chÊn 3D trªn biĨn ë ViƯt Nam thêi gian qua đà sử dụng hệ thống thực địa với 1-2 tàu, 14 nguồn nổ 2-6 cáp thu Độ dài cáp thu 3000- 4000m, có 240 -324 mạch địa chấn cáp ghi, khoảng cách cáp thu 37,5 75,0m, khoảng cách máy thu 12,5m, khoảng cách điểm nổ 12.5- 25m, chiều sâu nguồn nổ 6m cáp thu so với mặt biển 8m, khoảng cách từ nguồn đến máy thu gần cáp thu 115-120,5m Một vài số liệu cụ thể đợc nêu bảng3.1 Năm Công ty thùc hiƯn sè ngn Kh/ c¸ch xmin (m) 1990 GECO 1993 GECO 120.5 1996 Western Geoph 120.5 1999 GECO 147 2003 PGS 115 Kh/ cách nguồn (m) số cáp thu chiều dài cáp (m) 18.75 sè nhãm m¸y thu/c¸p kh/c¸ch c¸c c¸p (m) 240 3000 240 37.5 3000 240 50 4000 320 100 37.5 4-6 4050 324 75 54 ... chế sóng mặt, vi địa chấn, nhiễu công nghiệp - Có độ đồng độ nhạy pha để so sánh dao động xuất điểm thu khác 44 Thăm dò địa chấn địa chất dầu khí b Máy thu địa chấn Máy thu địa chấn phận mạch địa. .. đặt máy thu để ghi nhận dao động nguồn gây 3. 3.1 Các loại hệ thống quan sát Hiện thăm dò dầu khí, tuỳ vào nhiệm vụ đặt mà áp dụng địa chấn 2D địa chấn 3D Trong địa chấn 2D, việc phát thu sóng tiến... với lợng phát thông thờng 43 Mai Thanh Tân 3. 2 Kỹ thu? ??t thu sóng địa chấn Trong thăm dò địa chấn, cần tiến hành ghi dao động dọc theo tuyến hay diện tích quan sát Trên đó, dao động địa chấn đợc