Giáo trình thăm dò địa chấn trong địa chất dầu khí chương 7 địa chấn tầng chứa

Thăm dò địa chấn địa chất dầu khí Chơng địa chấn tầng chứa Trong năm gần đây, việc nâng cao hiệu phơng pháp địa chấn nhằm xác định tiêu trực tiếp tìm kiếm dầu khí, làm sáng tỏ đặc điểm tầng chứa dầu khí đợc trọng Các công nghệ thăm dò địa chấn đợc áp dụng lĩnh vực đợc gọi địa chấn tầng chứa (reservoir seismic) Điều liên quan đến nội dung nh tăng độ phân giải phơng pháp địa chấn, khai thác triệt để thông tin trờng sóng kể đặc trng động lực nh biên độ, tần số, suy giảm lợng, khai thác thông tin sóng ngang Một số công nghệ đợc quan tâm nh nghiên cứu loại thuộc tính địa chấn (Seismic Attributes), nghiên cứu thay đổi biên độ theo khoảng cách thu nổ (Amplitude Versus Offset/AVO), sử dụng địa chấn 4C nghiên cứu đồng thời sóng dọc sóng ngang (Multicompanent Seismic), sử dụng địa chấn 4D nghiên cứu biến đổi môi trờng trình khai thác giai đoạn khác (Time Lapse Seismic), khảo sát địa chấn giếng khoan (Vertical Seismic Profiling/VSP), sử dụng địa chấn phản xạ phân giải cao (High Resolution Seismic) để khảo sát tỷ mỷ lát cắt 7.1 thuộc tính động lực trờng sóng Những thành tựu việc phát triển kỹ thuật máy tính, hoàn thiện thiết bị chơng trình ứng dụng cho phép thu thập đợc khối lợng thông tin lớn từ tài liệu địa chấn, làm tăng số lợng thông số đợc sử dụng trình phân tích Các đặc điểm trờng sóng đợc sử dụng với thuật ngữ thuộc tính địa chấn (seismic attributes) Các thuộc tính địa chấn bao gồm đặc điểm động hình học (thời gian, tốc độ ) đặc điểm động lực (pha, biên độ, tần số, độ suy giảm lợng ) Các thuộc tính đợc xác định theo đơn mạch liên kết mạch Các thuộc tính đơn mạch đợc tính cho mạch địa chấn cho xung sóng Tính toán thông số tần số, biên độ, pha, tần số tức thời, pha tức thời, cờng độ phản xạ Các thuộc tính đa mạch đợc tính sở hàm tơng quan liên kết theo mt nhóm mch a chn v nhiu xung a chn (coherency) Ngoài thuộc tính biến đổi trờng cho phép tính toán, chuyển đổi đặc trng trờng sóng địa chấn nh tính toán xử lý miền tần số, hay trở kháng âm học Trong thuộc tính địa chấn, biên độ loại thuộc tính đợc quan tâm nhiều Từ dị thờng biên độ nh điểm sáng, 175 Mai Thanh Tân điểm tối phát dấu hiệu liên quan đến dầu khí Dị thờng biên độ thờng đợc sử dụng để thành lập đồ phản ảnh biến đổi tớng tính chất tầng chứa Sự biến đổi biên độ theo chiều ngang sở phân biệt khác loại tớng Trên lát cắt địa chấn, liên quan đến mặt ranh giới dạng bao bọc (concodant) có biên độ cao, vùng có tớng dạng gò đồi (hummocky) có biên độ thấp hơn, vùng có tớng dạng hỗn độn (chaotic) biên độ yếu Môi trờng giàu cát có biên độ cao vùng cát pha sét Sự khác biệt tỷ lệ cát/sét nhận đồ biên độ Hình 7.1 Lát cắt địa chấn có bất thờng biên độ điểm sáng lát cắt địa chấn liên quan đến vỉa chứa khí ( vùng Biển Bắc) b c a Hình 7.2 Bất thờng biên độ điểm sángtrên bình đồ thời gian (time slice) (a) lát cắt thẳng đứng (b,c) (Vùng vịnh Mexico) 176 Thăm dò địa chấn địa chất dầu khí Trên hình 7.1 7.2 thí dụ tồn bất thờng biên độ điểm sáng lát cắt thẳng đứng bình đồ thời gian (time slice) liên quan đến vỉa dầu khí khảo sát địa chấn vùng Biển Bắc (hình 7.1) vùng vịnh Mexico (hình 7.2) Nói chung, chức thuộc tính biên độ dùng để nhận dạng đặc điểm môi trờng khác nh tích tụ khí chất lỏng, đặc điểm thạch học, độ rỗng, tồn kênh rạch, loại ám tiêu san hô, ranh giới bất chỉnh hợp, biến đổi địa tầng phân tập Trên hình 7.3 minh hoạ đồ biên độ thể kênh ngầm đứt gẫy khảo sát địa chấn 3D vùng thuộc vịnh Mexico kênh ngầm đứt gẫy a b Hình 7.3 Bản đồ biên độ thể kênh ngầm đứt gẫy theo tài liệu địa chấn 3D (vùng vịnh Mexico): a Bản đồ thể kênh ngầm; b Bản đồ thể kênh ngầm đứt gẫy Có nhiều loại thuộc tính biên độ, xét số thuộc tính biên độ thờng dùng gồm: - Biên độ bình phơng trung bình (root mean square amplitude): giá trị trung bình tổng bình phơng biên độ cửa sổ N tính: RMS = (a i ) Trong N số lợng mẫu thử cửa sổ tính, N giá trị biên độ thứ i Đặc trng thuộc tính biên độ thờng đợc sử dụng để minh giải tích tụ dầu khí liên quan đến lòng sông cổ, phân biệt nằm khác trầm tích nh song song, hỗn độn gò đống - Biên độ tuyệt đối trung bình (average abssolute amplitude): Là tỷ số tổng giá trị biên độ tuyệt số giá trị biên độ cửa sổ tính: N N a i 177 Mai Thanh Tân - Biên độ đỉnh cực đại (maximum peak amplitude): Với mạch địa chấn, cửa sổ tính toán cần xác định điểm có giá trị biên độ cực trị tơng đối điểm có biên độ nhỏ cạnh Từ xây dựng đờng cong hypecbol đỉnh hypecbol cho phép xác định giá trị cực biểu diễn đồ Đặc trng biên độ thờng dùng để phát thay đổi thành phần thạch học, cát kết chứa dầu - Biên độ đỉnh trung bình (average peak amplitude): giá trị trung bình biên độ đỉnh cực đại cửa sổ tính toán - Biên độ cực đại tuyệt đối (maximum abssolute amplitude): tớnh giỏ tr cc i cho c nh li (dng) v lừm (õm) ca s tớnh toỏn - Biên độ tổng giá trị tuyt ối (total abssolute amplitude): tổng N giá trị tuyệt đối biên độ cửa sổ tính toán: - Biên độ tổng (total amplitude): tổng giá trị biên độ N cửa sổ tính toán: - Năng lợng trung bình (average energy): giá trị trung bình N tổng bình phơng biên độ cửa sổ tính toán: (a i ) N - Năng lợng tổng (total energy): tổng bình phơng biên độ N cửa sổ tính toán: (a ) i - Biên độ trung bình (mean amplitude): tỉ số tổng giá trị biên độ số lợng k giá trị cửa sổ tính toán: a = a i /k - Phơng sai biên độ V (variance in amplitude): ( xi x ) N Thí dụ hàm có 16 giá trị biên độ, phơng sai đợc tính nh sau: -22 -57 -38 -86 - 40 32 94 122 -82 - _ 12 76 87 63 (x i x)2 N = ( x i 34 ,94 ) 16 = 64 414 ,88 16 = 025 ,93 V= 71 117 46 178 Thăm dò địa chấn địa chất dầu khí - Biên độ S (skew in amplitude): ( x i x )3 N Thí dụ: 32 94 122 82 -22 -57 - _ -38 -86 - 40 12 76 87 63 S = ( x i x )3 N = ( x i 34.94) 16 = 1.748.392,31 16 = 109.247,52 71 117 -46 - Biên độ K (Kurtosis in amplitude): (x i x) N Thí dụ: -22 -57 - _ -38 -86 - 40 32 94 122 82 12 76 87 63 (x i x)4 N = ( x i 34.94) 16 = 488.396.997,64 16 = 30.524.812,35 K= 71 117 46 - Cờng độ phản xạ (reflection magnitude) l hàm logarit tỷ số biên độ Ai tính toán dọc theo toàn mạch với giá trị biên độ chun A0 Giá trị nhận đợc không phụ thuộc vào dấu cực phản xạ đợc đo với đơn vị deciben (db): A R M = 20log i A0 - Tỷ số biên độ dơng/âm (Ratio of Pos to Neg): tỷ số số lợng biên độ dơng số lợng biên độ âm cửa sổ tính toán Sự thay đổi tỷ số thờng liên quan đến thay đổi địa tầng Với cửa sổ tính toán cho đối tợng địa phơng tham số phản ánh thay đổi chiều dày đối tợng 179 Mai Thanh Tân Các thuộc tính địa chấn đa mạch khảo sát tính ổn định xung địa chấn từ mạch sang mạch khác toàn khối địa chấn 3D - Hệ số liên kết mạch địa chấn (Correlation mapping) Việc tính toán thuộc tính dựa sở sử dụng hàm tơng quan mạch, cho phép xác định tính bất đồng môi trờng, nhờ phát đứt gãy biên độ nhỏ Khi độ sâu tăng tỉ số tín hiệu/ nhiễu giảm độ sâu lớn, phân bố dị thờng hệ số liên kết liên quan đến sóng nhiễu - Hàm biến đổi (Variance cube) Thuật toán thuộc tính dựa sở đo hệ số biến đổi mạch đợc tính theo công thức: j =t + L / i2 = I W j t ( xij x j ) j =t L / j =t + L / j =t L / i =1 I W j t ( xij ) i =1 Trong đó: 2i giá trị mẫu đợc tính mạch; xij giá trị biên độ thời gian j mạch thứ i; x j trung bình biên độ thời gian j tất mạch i; L chiều dài cửa sổ tính; I số mch tham gia phép tính Việc tính toán thuộc tính địa chấn, theo bớc sau: Xây dựng sở liệu bao gồm tài liệu địa chấn 2D/3D, đờng cong VSP, tài liệu ĐVLGK tài liệu khác Đánh giá chất lợng tài liệu địa chấn nh nhận dạng trờng sóng, tín hiệu có ích nhiễu, phân tích phổ tần số, xác định khả phân dị, mức độ hấp thụ, đa giải pháp nâng cao chất lợng tài liệu Ngoài phải đánh giá chất lợng tài liệu ĐVLGK Liên kết tài liệu địa chấn với tài liệu giếng khoan với mục đích xác định đặc trng động lực trờng sóng, xây dựng băng địa chấn tổng hợp Liên kết tầng chuẩn đối tợng nghiên cứu Tiến hành tính toán thử thuộc tính địa chấn, liên kết với tài liệu giếng khoan để xác định tính hiệu thuộc tính để áp dụng cho vùng Xây dựng toán địa chất thống kê giải toán theo phơng pháp định tính định lợng Khoanh định đặc trng địa chất nh thông số địa chấn đối tợng nghiên cứu Sơ đồ khối tính toán thuộc tính địa chấn đợc trình bày hình 7.4 180 Thăm dò địa chấn địa chất dầu khí T hp thuc tớnh Số liệu GK Minh giải S liu địa chn 2D/ 3D Kết qủa minh giải cấu trúc ti liệu địa chấn 2D/3D Tính toán thuộc tính Liên kt với ti liu GK để lựa chọn thuộc tính có hiệu qa, tối u - Phân tích định tính - Phân tích định lợng Khoanh định đặc trng địa chất, địa vật lý đối tợng nghiên cứu Hình 7.4 Sơ đồ khối tính toán thuộc tính địa chấn Để làm sáng tỏ vấn đề trên, lấy vài thí dụ kết xác định thuộc tính biên độ số khu vực thuộc bể Cửu Long bể Malay- Thổ Chu Hình 7.5 đồ thuộc tính tổng biên độ dơng hàm liên kết vị trí thời gian t = 2800ms Phân tích đồ cho thấy mức độ biểu bất thờng thuộc tính khác nhau, bất thờng tổng biên độ dơng biểu đứt gãy lớn Các bất thờng hàm liên kết hàm biến đổi bổ sung thêm đứt gãy nhỏ hay nứt nẻ góp phần chi tiết hoá đặc điểm địa chất khu vực Hình 7.6 thể đồ tổng hợp thuộc tính tổng biên độ dơng, hàm liên kết hàm biến đổi t = 2800ms lát cắt địa chấn tuyến AB Phân tích đồ cho thấy phân bố bất thờng thể có mặt đứt gãy nhỏ không liên tục lát cắt địa chấn Để đánh giá đợc mức độ biến đổi bất thờng thuộc tính thời gian khác xem đồ đánh giá thay đổi hàm biến đổi, thuộc tính mà nghiên cứu xuống sâu tỉ số tín hiệu/nhiếu tăng Trên hình 7.7 thể đồ hàm biến đổi mc thi gian khác nhau, vi t= 2900 3000ms Khi phân tích đồ khoanh định đợc khu vực bất thờng theo không gian, từ đa đợc hớng phát triển diện phân bố theo chiều sâu đối tợng nứt nẻ đứt gãy 181 Mai Thanh Tân Trên hình 7.8, 7.9 và, 7.10 nêu số thí dụ đồ biên độ liên quan đến lòng sông cổ đứt gẫy cấu tạo NC bể Malay- Thổ Chu a b Hình 7.5 Bản đồ tổng biên độ dơng (a) và hàm liên kết (b) t =2800ms ( vùng mỏ BH, bể Cửu Long) a b Hình 7.6 Bản đồ tổng hợp thuộc tính tổng biên độ dơng, hàm liên kết hàm biến đổi t = 2800 ms (a) lát cắt địa chấn tuyến AB (b) 182 Thăm dò địa chấn địa chất dầu khí a b Hình 7.7 Bản đồ thuộc tính tổng biên độ dơng t = 2900 3000 ms Hình 7.8 Bản đồ thuộc tính biên độ trung bình dơng liên quan đến lòng sông cổ (Cấu tạo NC, Bể Malay - Thổ Chu) 183 Mai Thanh Tân Hình 7.9 Bản đồ biên độ bình phơng trung bình mặt móng liên quan đến đứt gẫy (Cấu tạo NC, Bể Malay - Thổ Chu) Hình 7.10 Bản đồ thuộc tính biên độ biến đổi liên quan đến đứt gẫy (Cấu tạo NC, Bể Malay Thổ Chu) 184 Thăm dò địa chấn địa chất dầu khí vùng biến đổi vùng có biến đổi vùng có biến đổi a b vùng không biến đổi Hình 7.33 Bản đồ thể thay đổi biên độ theo thời gian Sự biến đổi ranh giới dầu- nớc 2980ms, b Sự biến đổi ranh giới dầu- nớc 3064-3068 ms ranh giới dầu- khí 2932-2940ms (Mỏ Fulmar, Biển Bắc) Lát cắt địa chấn khảo sát 1985 Lát cắt địa chấn khảo sát 1995 7.34 So sánh lát cắt địa chấn khảo sát năm 1985 năm 1995 ( Mỏ Gullfaks, Biển Bắc) 205 Mai Thanh Tân 1985 1995 Hình 7.35 Sự biến đổi biên độ tầng chứa (kém đi) ảnh hởng trình khai thác 10 năm (mỏ Gullfaks, Na Uy) a b c Hình 7.36 Sự thay đổi đặc điểm lát cắt địa chấn 3D theo thời gian a Khảo sát 1985; b Khảo sát 1995; c Sự khác lát cắt 206 Thăm dò địa chấn địa chất dầu khí 7.5 Địa chấn đa thành phần (địa chấn 4C) Trong thăm dò địa chấn phản xạ, hạn chế kỹ thuật giá thành nên đến hầu nh sử dụng sóng dọc (sóng P) Các kết đạt đợc cho phép giải nhiều nhiệm vụ liên quan n xác định hình thái cu trúc Tuy nhiên cần nghiên cứu chất môi trờng nh xác định thành phần thạch học, đặc điểm chất lỏng chứa lỗ rỗng đất đá, xác định tham số đàn hồi hạn chế Thí d nh s dng du hiu im sáng (bright spot) phát hin dầu khí, mt s trng hp cht lng (nc) cng có nhng biu hin tng t nh s thay i thạch học Điều cho thấy sóng dọc, việc sử dụng sóng ngang (sóng S) cần thiết Phơng pháp địa chấn sử dụng đồng thời sóng dọc sóng ngang đợc gọi địa chấn đa thành phần (multicompanent) địa chấn 4C thu c sóng ngang, cần phi s dng loi máy thu có độ nhạy cao vi chuyn ng ngang Sóng ngang không liên quan đến biến dạng trợt nên không truyền môi trờng nớc, để thu đợc chúng cần đặt máy thu xung đáy bin đáy biển ghi đợc giao ng theo chiu nên ghi ng thi c sóng dọc ln sóng ngang Cách ghi ny nhiu c gi l ghi vector c hng dch chuyn ln cng ca dch chuyển u c ghi li Hình ảnh khảo sát địa chấn 4C biển đợc minh hoạ hình 7.37 máy thu nguồn sóng P thu sóng đa thành phần Hình 7.37 Hình ảnh khảo sát địa chấn 4C biển Vic nghiên cu s dng sóng ngang c quan tâm t nm 1943 ti Houston (M), mt s thc nghim thu n sóng ngang c tin hnh nm 1956 Công ty Conoco ã ch to ngun rung to sóng S vo nm 1960 207 Mai Thanh Tân v ã thu n mt s tuyn a chn nm 1977-1978 Tuy nhiên cho n sau nhng nm 80, việc công nghệ địa chấn sóng ngang có tính thng mi c s dng nhiu nghiên cu nt n thông qua tính không ẳng hng ca va chứa Hiện số công ty dầu khí sử dụng công nghệ để thu xử lý đồng thời sóng dọc sóng ngang Việc sử dụng đồng thời Sóng S Sóng P sóng dọc (P) sóng ngang (S) sóng biến loại (PS) cho phép tăng độ phân giải, có khả khảo sát đợc đối tợng có kích thớc nhỏ, môi trờng Tầng chứa phân lớp mỏng, xác định Ranh giới dầu/ nớc tham số đàn hồi, dự báo áp suất vỉa, xác định đặc điểm thạch học chất lu vỉa chứa, kho sỏt chớnh xỏc s bin i 1200 1800 3000 ( m/s) ca rng s phát trin ca Hình 7.38 Tốc độ sóng dọc sóng ngang qua tầng chứa h thng nt n Trên hình 7.38 so sánh biểu thay đổi giá trị tốc độ sóng dọc tốc độ sóng ngang qua vỉa chứa Tầng chứa nằm ranh giới dầu- nớc đợc thể đờng cong tốc độ sóng ngang rõ so với sóng dọc Trên hình 7.39 thí dụ so sánh hình ảnh bình đồ thời gian (time slice) với sóng dọc P-P sóng P-S sử dụng địa chấn 4C Với u điểm bớc sóng ngắn hơn, hình ảnh bình đồ thời gian sử dụng sóng ngang thể rõ đối tợng nghiên cứu a a b Hình 7.39 So sánh bình đồ thời gian (time slice) sử dụng sóng dọc P-P (a) sóng trao đổi P-S (b) 208 Thăm dò địa chấn địa chất dầu khí Mặc dù việc áp dụng địa chấn 4C có nhiều phức tạp đặc biệt phải kéo máy thu đáy biển song với hiệu nhiều mặt nên việc nghiên cứu áp dụng chúng điều kiện thềm lục địa Việt Nam cần thiết Thí dụ hiệu khảo sát địa chấn 3D đặt cáp thu sát đáy biển vùng mỏ Alba (Anh) đợc nêu hình 7.40 hình 7.40a lát cắt địa chấn địa chấn 3D sử dụng sóng dọc hình 7.40b lát cắt địa chấn bố trí cáp thu sát đáy biển với việc sử dụng sóng ngang a b Hình 7.40 So sánh lát cắt địa chấn khảo sát địa chấn 3D sử dụng sóng dọc (a) khảo sát sát đáy biển sử dụng sóng ngang (b) 7.6 Nghịch đảo địa chấn Nghịch đảo địa chấn trình xác định mô hình địa chất từ tài liệu địa chấn kiểm tra lại tài liệu khoan Nói cách khác trình xác định lát cắt trở sóng (I = v) phản ảnh đặc điểm môi trờng địa chất từ tài liệu lát cắt địa chấn Đối với mô hình thuận thông thờng, từ mô hình địa chất xác định trở sóng I1, I2 lớp đợc phân chia mặt ranh giới R có hệ số phản xạ R= (I2 - I1)/ (I2 + I1) Biểu diễn phân bố chúng theo chiều sâu theo thời gian tiến hành tích chập (convolution) hệ số phản xạ với dạng xung sóng địa chấn để hình thành đờng ghi địa chấn Quá trình tính mô hình thuận đợc gọi xây dựng băng địa chấn tổng hợp 209 Mai Thanh Tân Trong công nghệ nghịch đảo địa chấn cần xây dựng mô hình ngợc lại Nghĩa từ đờng ghi lát cắt địa chấn cần tiến hành lọc ngợc (deconvolution) để xác định trở sóng biểu diễn chúng thành lát cắt Để thực trình cần thiết phải liên kết với tài liệu giếng khoan để kiểm tra Đây trình ngợc hình thành băng địa chấn tổng hợp đợc gọi nghịch đảo địa chấn (seismic inversion) Quá trình tính mô hình thuận mô hình ngợc đợc thể bảng 7.3 hình 7.41 Hình ảnh lát cắt địa chấn lát cắt trở sóng sau tính nghịch đảo địa chấn đợc minh hoạ hình 7.42 Bảng 7.3 mô hình thuận mô hình ngợc Mô hình đất đá Lát cắt địa chấn Tích chập Lọc ngợc Lát cắt địa chấn Mô hình đất đá Số liệu vào Thuật toán Kết mô hình thuận Trở sóng Hệ số phản xạ Hệ số phản xạ Dạng xung Mạch địa chấn thời gian chiều sâu Cột địa tầng mô hình ngợc Hình 7.41 Quá trình tính mô hình thuận mô hình ngợc 210 Thăm dò địa chấn địa chất dầu khí Trở kháng âm học có mối quan hệ chặt chẽ với môi trờng địa chất mật độ tốc độ đất đá phụ thuộc vào loạt thông số nh thành phần thạch học, nhiệt độ áp suất vỉa, chất lỏng chứa vỉa, độ rỗng Trên sở nh nên sử dụng trở kháng âm học để xác hoá thông số đá chứa nh độ rỗng, tỷ lệ cát sét Về chất, lát cắt trở sóng phản ảnh đặc điểm địa chất tỷ mỷ so với lát cắt địa chấn lát cắt địa chấn, hệ số phản xạ thờng phản ảnh mặt ranh giới lớp trở sóng lại liên quan đến thân lớp đất đá Trên hình 7.43 7.44 so sánh lát cắt địa chấn (a) lát cắt trở sóng (b), cho thấy với phơng pháp nghich đảo địa chấn, lát cắt trở sóng cho phép tăng cờng khả minh giải tài liệu Các kết nghiên cứu nghịch đảo địa chấn cho phép tăng độ tin tởng liên kết giếng khoan minh giải địa tầng, dự báo định lợng đặc điểm tầng chứa nh độ rỗng, độ dày hiệu dụng, hạn chế chúng có hiệu dải tần số thấp khoảng 10-50Hz không giải đợc vấn đề liên quan đến lớp mỏng Công nghệ nghịch đảo địa chấn đợc đề xuất xử lý số liệu địa chấn từ năm 80, nhiên thời gian cha đợc áp dụng phổ biến Chỉ từ sau năm 90, với phát triển mạnh mẽ công nghệ máy tính tiến xử lý số liệu, việc áp dụng nghịch đảo địa chấn thực có hiệu cao Lát cắt địa chấn Mô hình từ giếng khoan nghich đảo Lát cắt trở sóng Hình 7.42 Lát cắt địa chấn lát cắt trở sóng nghịch đảo biên độ 211 Mai Thanh Tân Đờng cong gamma a b cát kết Hình 7.43 So sánh lát cắt địa chấn 3D (a), lát cắt trở sóng địa chấn (b) với đờng cong gamma Hình 7.44 So sánh lát cắt địa chấn (a) lát cắt trở sóng theo nghịch đảo địa chấn (b) 212 Thăm dò địa chấn địa chất dầu khí 7.7.phơng pháp tổ hợp địa chất định hớng Phơng pháp Tổ hợp địa chất định hớng (Geological Driven Intergration - GDI) công nghệ trực tiếp dự báo đặc tính tầng chứa dầu khí từ thuộc tính địa chấn Tài liệu địa chấn mặt tài liệu giếng khoan có mối quan hệ chặt chẽ với liên quan đến đặc điểm môi trờng địa chất (bao gồm tầng chứa dầu khí) Từ tài liệu giếng khoan, xác định đặc tính tầng chứa nh bề dày, độ rỗng, thành phần thạch học, đặc điểm chất lu so sánh với thuộc tính địa chấn có sở để sử dụng tài liệu địa chấn trực tiếp dự báo đặc điểm tầng chứa vùng có nhiều giếng khoan việc thực phơng pháp có nhiều thuận lợi Mối quan hệ thuộc tính địa chấn với tham số tầng chứa qua tài liệu địa chất địa vật lý giếng khoan đợc thiết lập sở mạng nơron nhân tạo (hình 7.45) Tuy nhiên vùng giếng khoan giai đoạn đầu công tác thăm dò thờng không đủ tài liệu để tìm mối quan hệ Bằng mô Monte Carlo tạo giếng khoan giả định có đặc điểm địa tầng, đờng cong địa vật lý giếng khoan băng địa chấn tổng hợp tơng ứng Tài liệu giếng khoan thực giếng khoan giả định giúp cho việc xác quan hệ thuộc tính địa chấn tính chất tầng chứa Hình 7.45 Mô hình xác định quan hệ thuộc tính địa chấn với tính chất tầng chứa Để giải nhiệm vụ này, phơng pháp Tổ hợp địa chất định hớng đợc thực theo bớc: xây dựng khung tổ hợp (integration framework), mô Monte Carlo sử dụng mạng nơron nhân tạo 213 Mai Thanh Tân + Xây dựng khung tổ hợp: Trên sở tổng hợp tài liệu địa chất, đặc biệt từ giếng khoan có vùng, xây dựng đợc khái quát đặc điểm địa chất nh địa tầng, thạch học, đờng cong ĐVLGK vùng nghiên cứu (hình 7.45) Các tài liệu cho phép suy luận biến đổi địa tầng, thạch học, trữ lợng dầu khí tỷ lệ khác Trong thực tế, giai đoạn cần hình thành mô hình địa chất - địa tầng vùng nghiên cứu để làm sở cho việc áp dụng bớc sau + Mô Monte Carlo: Mô Monte Carlo đợc sử dụng để tạo giếng khoan giả định dựa sở mô hình địa tầng - địa chất có xây dựng khung tổ hợp Đây trình tạo mẫu dựa xác suất gần giải toán phơng pháp thống kê Phơng pháp có u điểm không cần cố định trớc thuật toán mà điều chỉnh chúng dựa sở suy luận địa chất, có giới hạn cứng cho biến số Để thực trình mô phỏng, trớc hết cần xác định qui luật biến đổi tham số địa chất bao gồm địa tầng, thạch học, đờng cong ĐVLGK (siêu âm, mật độ, độ rỗng ) sở khung tổ hợp Tiếp đến biến đổi cách có chủ định tái kết hợp theo trình ngẫu nhiên nhằm tạo nhiều giếng khoan (GK) giả định có điều kiện địa chất gần với thực tế vùng nghiên cứu Các GK giả định đợc tạo mô Monte Carlo có khung địa tầng đờng cong ĐVLGK biến đổi mà thông tin vị trí không gian Hơn băng địa chấn tổng hợp từ GK giả định đợc xây dựng với xung địa chấn từ tài liệu địa chấn vùng nghiên cứu (hình 7.46) Bằng cách thu đợc tài liệu địa tầng, thạch học, đờng cong ĐVLGK GK giả định khác Các số liệu đợc sử dụng để thiết lập mối quan hệ thuộc tính địa chấn với đặc tính tầng chứa mạng nơron nhân tạo Hình 7.46 Các giếng khoan giả định băng địa chấn tổng hợp 214 Thăm dò địa chấn địa chất dầu khí + Sử dụng mạng nơron nhân tạo Mạng nơron nhân tạo (Artifical Neural Network- ANN) công nghệ đợc phát triển năm gần đợc áp dụng thành công số lĩnh vực khoa học khác nhau, có việc xác định thành phần thạch học từ tài liệu ĐVLGK sử dụng mạng nơron nhân tạo để thiết lập mối quan hệ thuộc tính địa chấn với đặc tính tầng chứa với sở liệu có đợc từ mô Monte Carlo Đây hệ thống phi tuyến dùng để nhận dạng sử dụng số số liệu mẫu Có loại mô hình thờng đợc sử dụng mô hình nhiều lớp, hàm sở toả tia véc tơ định hớng Có số thuật toán khác để xây dựng mô hình mạng nơron nhân tạo, thuật toán theo nguyên lý lan truyền ngợc đợc sử dụng rộng rãi Dạng đơn giản mạng nơron nhân tạo gồm lớp: lớp vào, lớp lớp ẩn (hình 7.47) Lớp vào lớp ẩn có chứa số nút, lớp chứa nút Các nút lớp ẩn lớp có liên quan đến đơn vị trình xử lý Các nút lớp lân cận đợc liên kết vec tơ trọng số, ban đầu đợc chọn ngẫu nhiên nhng liên kết nút lớp Hình 7.47 Mô hình mạng nơron nhân tạo (ANN) nhiều lớp, nhiều nút kiểu lan truyền ngợc đơn giản Quá trình tính lan truyền ngợc cho phép gửi giá trị lối vào mạng, sau máy tính xác định khác biệt kết tính toán lối với số liệu mong đợi từ thực tế từ giếng khoan giả định Các giá trị sai số đợc truyền ngợc 215 Mai Thanh Tân Biểu thức toán học trình lan truyền ngợc đợc xác định phơng trình: n y = Wi A i i =1 f ( y) = 1 + e y Wi véc tơ trọng số, Ai véc tơ lối vào mạng nơron (thuộc tính địa chấn), y hàm trọng số, f(y) hàm lối (đặc tính tầng chứa), n số véc tơ lối vào Bằng tính gần tự động vec tơ trọng số liên kết thuật toán cho phép sai số giá trị tính toán giá trị thực mong đợi đầu đạt cực tiểu Khi sai số nhỏ trình kết thúc vec tơ trọng số tạo sai số nhỏ lu lại hàm đợc xác định Tổ hợp địa chất định hớng công nghệ đợc nghiên cứu năm gần song có hiệu việc dự báo trực tiếp phân bố biến đổi đặc tính tầng chứa theo tài liệu địa chấn Việc sử dụng giếng khoan giả định mô Monte Carlo từ số tài liệu chuẩn xác định mối quan hệ thuộc tính địa chấn với đặc tính tầng chứa hệ thống phi tuyến mạng nơron nhân tạo cho phép nâng cao hiệu nghiên cứu tầng chứa, đặc biệt có giếng khoan 7.8 Phơng pháp địa chấn phản xạ phân giải cao Trong phơng pháp địa chấn phản xạ, dải tần số thờng khoảng 20 - 80Hz, độ sâu đạt tới vài nghìn mét việc áp dụng chúng thăm dò dầu khí có hiệu Tuy nhiên cần khảo sát tỷ mỷ cấu trúc địa chất chúng có nhiều hạn chế Để giải vấn đề cần áp dụng phơng pháp địa chấn phản xạ với dải tần số cao hơn, phơng pháp địa chấn phản xạ phân giải cao (High Resolution Seismic Reflection/ HRS) Phơng pháp địa chấn phản xạ phân giải cao phơng pháp địa chấn phản xạ sử dụng nguồn phát có tần số cao, có độ phân giải tốt so với phơng pháp địa chấn phản xạ thông thờng Phơng pháp có đặc điểm khác với phơng pháp phản xạ thông thờng điều kiện phát sóng Trên hình 7.48 nêu thí dụ so sánh độ phân giải lát cắt địa chấn 3D thông thờng địa chấn 3D phân giải cao, với địa chấn phân giải cao, hình ảnh lát cắt địa chấn rõ ràng 216 Thăm dò địa chấn địa chất dầu khí a b Hình 7.48 So sánh lát cắt địa chấn 3D thông thờng (a) địa chấn 3D phân giải cao (b) Độ sâu khảo sát phơng pháp địa chấn phân giải cao phụ thuộc vào lợng tần số phát sóng, tính chất hấp thụ môi trờng Với thiết bị đo ghi môi trờng định chiều sâu nghiên cứu tỷ lệ nghịch với tần số Khi tần số cao lợng sóng bị suy giảm mạnh truyền môi trờng hấp thụ sóng Đặc biệt địa chấn nông trầm tích trẻ thờng bở rời, tính gắn kết yếu, vận tốc truyền sóng nhỏ, độ hạt từ mịn đến thô nên khả hấp thụ sóng mạnh Bởi phát sóng tần số cao từ vài trăm Hz đến vài nghìn Hz khó nghiên cứu đợc sâu Để đạt đợc độ phân giải thẳng đứng cao, nguồn phát cần tạo xung có bớc sóng ngắn, tần số cao Thông thờng nguồn sóng âm với tần số cao lại có lợng thấp, độ xuyên sâu Đồng thời sóng có tần số cao truyền qua lớp trầm tích thờng bị hấp thụ mạnh sóng tần thấp Hệ nhiều trờng hợp phải chọn nguồn dung hoà cho đạt đợc độ sâu nghiên cứu giảm tối thiểu độ phân giải trờng hợp khác lại phải chọn nguồn có độ phân giải cao độ sâu khảo sát không lớn Thông thờng tuyến khảo sát sử dụng 2-3 hệ, cho thu đợc số liệu có độ phân giải cao độ sâu vừa phải số liệu độ sâu cần đạt tới Hình ảnh lát cắt địa chấn phân giải cao với chiều sâu nghiên cứu khoảng 500m đợc minh họa hình 7.49 Ngoài phơng pháp phản xạ phân giải cao, ngời ta sử dụng phơng pháp quét sờn, hồi âm đáy biển 217 Mai Thanh Tân 500m Hình 7.49 Lát cắt địa chấn phân giải cao a b Hình 7.50 Phơng pháp quét sờn siêu âm a Sơ đồ đo, b Hình ảnh đáy biển ghiđợc 218 Thăm dò địa chấn địa chất dầu khí Phơng pháp quét sờn đợc sử dụng để xác định vị trí bất thờng đáy biển nh đá gốc trồi lên, tàu thuyền đắm, ống dẫn dầu, biến đổi đăc điểm trầm tích đáy biển Trong phơng pháp ngời ta sử dụng nguồn phát xung có tần số 120 KHz, chùm tia phát đợc hớng xuống hai phía sờn tàu Trên hình 7.50 sơ đồ đo quét sờn địa hình đáy biển xác định đợc Trong phơng pháp hồi âm, ngời ta dùng máy phát có tần số khoảng 10 KHz dới dạng xung, tín hiệu đợc truyền thẳng xuống đáy biển bị phản xạ lại Khả phân giải phơng pháp lớn nên nghiên cứu đợc mặt ranh giới phức tạp Trên hình 7.51 thí dụ lát cắt xác định địa hình đáy biển phơng pháp âm học, thể vị trí đáy biển quạt cát ngầm Hình 7.51 Lát cắt đo sâu đáy biển theo tài liệu đo hồi âm bể Cửu Long 219 [...]... kiện thu nổ, trắc địa định vị, chơng trình xử lý cho phép khai thác tốt các thông tin về sự thay đổi đặc điểm tầng chứa Hình 7. 29 Lát cắt địa chấn ghi năm 1993 khi bơm ép khí (a) và lát cắt ghi năm 1994 sau khi bơm ép khí (b) Tầng chứa Đứt gãy Hình 7. 30 So sánh sự khác nhau giữa lát cắt địa chấn đo năm 1993 và đo năm 1994 (theo hình 7. 25) 202 Thăm dò địa chấn trong địa chất dầu khí Có thể lấy thí... hởng quá trình khai thác trong 10 năm (mỏ Gullfaks, Na Uy) a b c Hình 7. 36 Sự thay đổi đặc điểm lát cắt địa chấn 3D theo thời gian a Khảo sát 1985; b Khảo sát 1995; c Sự khác nhau của 2 lát cắt 206 Thăm dò địa chấn trong địa chất dầu khí 7. 5 Địa chấn đa thành phần (địa chấn 4C) Trong thăm dò địa chấn phản xạ, do hạn chế về kỹ thuật và giá thành nên đến nay hầu nh chỉ mới sử dụng sóng dọc (sóng P) Các... Thăm dò địa chấn trong địa chất dầu khí Mặc dù việc áp dụng địa chấn 4C có nhiều phức tạp đặc biệt là phải kéo máy thu trên đáy biển song với hiệu quả nhiều mặt nên việc nghiên cứu áp dụng chúng trong điều kiện thềm lục địa Việt Nam là rất cần thiết Thí dụ về hiệu quả khảo sát địa chấn 3D khi đặt cáp thu sát đáy biển ở vùng mỏ Alba (Anh) đợc nêu trên hình 7. 40 ở hình 7. 40a là lát cắt địa chấn địa chấn. .. theo 192 Thăm dò địa chấn trong địa chất dầu khí góc đổ (hình .7. 20b) Tơng tự ta có hình ảnh sự giảm dần biên độ đối với lớp sét kẹp trong đá cacbonat (hình 7. 21a) và giảm dần biên độ khi có lớp anhydrit kẹp trong đá cacbonat (hình 7. 21b) Hình 7. 18 Mô hình AVO với các lớp than (a), cát chứa khí (b), cát chứa khí ở mức độ cao (c) a b Hình 7. 19 Hình ảnh bất thờng AVO của lớp cát chứa khí (a) và lớp than)... năm, tầng chứa là tầng cát dày (khoảng 300m) chứa dầu thô nhẹ (400 API), ranh giới dầu - nớc đều có thể phát hiện đợc ở lần đo 1 977 và 1992 nhng ở lần sau biên độ giảm đi Kết quả nghiên cứu đã phát hiện sự thay đổi bề dày tầng chứa, ranh giới dầu nớc và dầu khí sau khai thác Trên hình 7. 31 cho thấy sự so sánh lát cắt địa chấn và bình đồ thời gian (time slice) qua ranh giới dầu - nớc khảo sát năm 1 977 ... dọc và hình 7. 40b là lát cắt địa chấn khi bố trí cáp thu sát đáy biển với việc sử dụng sóng ngang a b Hình 7. 40 So sánh lát cắt địa chấn khảo sát địa chấn 3D sử dụng sóng dọc (a) và khảo sát sát đáy biển sử dụng sóng ngang (b) 7. 6 Nghịch đảo địa chấn Nghịch đảo địa chấn là quá trình xác định mô hình địa chất từ tài liệu địa chấn và kiểm tra lại bằng tài liệu khoan Nói cách khác đây là quá trình xác định.. .Thăm dò địa chấn trong địa chất dầu khí 7. 2 Sự biến đổi biên độ theo khoảng cách thu nổ (AVO) Việc sử dụng các thuộc tính biên độ cho phép nâng cao hiệu quả phát hiện trực tiếp các dấu hiệu dầu khí từ lát cắt địa chấn Sự tồn tại của các vỉa khí thờng dẫn đến sóng phản xạ có biên độ cao và đợc gọi là các điểm sáng phản xạ Trên hình 7. 1 và 7. 2 nêu thí dụ về bất thờng biên độ điểm sáng trên lát cắt địa. .. - Tính bề dày tầng sản phẩm theo lát cắt địa chấn và lát cắt trở kháng Để minh họa cho những vấn đề nêu trên, có thể lấy một số thí dụ: Trên hình 7. 23 là một lát cắt địa chấn thể hiện bất thờng biên độ (Ross,1995) ở thân cát có độ sâu khoảng 1000m có chứa khí, trớc đây đã phát hiện dấu hiệu điểm tối và nay phát hiện bất thờng AVO loại I 196 Thăm dò địa chấn trong địa chất dầu khí Hình 7. 24 là thí dụ... ứng với ranh giới dầu nớc (c, d) qua 2 lần khảo sát 1 977 và 1992 (Mỏ Fulmar, Biển Bắc) Hình 7. 32 So sánh trở sóng trung bình ở ranh giới dầu/ nớc năm 1 977 và 1992 (Mỏ Fulmar, Biển Bắc) 204 Thăm dò địa chấn trong địa chất dầu khí vùng có thể biến đổi vùng có biến đổi vùng có biến đổi a b vùng không biến đổi Hình 7. 33 Bản đồ thể hiện sự thay đổi biên độ theo thời gian Sự biến đổi ranh giới dầu- nớc ở 2980ms,... trong địa chất dầu khí 7. 3 Tuyến địa chấn thẳng đứng (VSP) Tuyến địa chấn thẳng đứng là phơng 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 thờng, 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 ... thờng địa chấn 3D phân giải cao, với địa chấn phân giải cao, hình ảnh lát cắt địa chấn rõ ràng 216 Thăm dò địa chấn địa chất dầu khí a b Hình 7. 48 So sánh lát cắt địa chấn 3D thông thờng (a) địa chấn. .. sát 1985; b Khảo sát 1995; c Sự khác lát cắt 206 Thăm dò địa chấn địa chất dầu khí 7. 5 Địa chấn đa thành phần (địa chấn 4C) Trong thăm dò địa chấn phản xạ, hạn chế kỹ thuật giá thành nên đến... Hình 7. 26 Các loại bất thờng AVO (tầng Miocen trên, cấu tạo X, Mỏ HT, bể NCS) 198 Thăm dò địa chấn địa chất dầu khí 7. 3 Tuyến địa chấn thẳng đứng (VSP) Tuyến địa chấn thẳng đứng phơng pháp địa chấn