Thăm dò dầu khí là giai đoạn đầu tiên có vai trò rất quan trọng và cũng mang nhiều rủi ro với chi phí lớn, đòi hỏi phải sử dụng tổng hợp nhiều phương pháp địa chất và địa vật lý khác nhau. Minh giải địa chấn là phương pháp địa vật lý được sử dụng chủ yếu trong giai đoạn thăm dò, cho phép tăng hiệu quả tìm kiếm thăm dò dầu khí, nhất là những vùng có điều kiện địa chất phức tạp. Việc xác định cấu trúc và đặc điểm địa chất từ tài liệu địa chấn có ý nghĩa rất lớn, giúp tìm ra được các cấu tạo triển vọng dầu khí, nâng cao hiệu quả tìm kiếm, giảm thiểu được rủi ro và chi phí kinh tế trong giai đoạn tìm kiếm. Ngày nay đã có nhiều phương pháp được áp dụng để tiến hành minh giải tài liệu địa chấn, không chỉ xác định được cấu trúc địa chất mà còn xác định các đặc điểm địa chất liên quan, đặc biệt là phương pháp địa chấn 3D đã góp phần cho phép minh giải tài liệu địa chấn được tỉ mỉ và chính xác gần với cấu trúc địa chất thực tế. Đặc biệt, trong minh giải địa chấn, minh giải cấu trúc giúp chúng ta có các nhìn tổng quan về đặc điểm, cấu trúc địa chất, tìm ra các cấu tạo tiềm năng và đánh giá để có thể quyết định thực hiện các bước thăm dò tiếp theo. Xuất phát từ ý tưởng này,nhóm sinh viên đã quyết định chọn đề tài: “Cơ sở lý thuyết phương pháp minh giải địa chấn 3D” để thực hiện đồ án môn học của nhóm mình .Đồ án môn học này gồm ba phần:Phần 1: Giới thiệu về phương pháp minh giải địa chấn 3D.Phần 2: Cơ sở lý thuyết trong phương pháp minh giải địa chấn 3D.Phần 3: Sử dụng phần mềm Petrel để minh giải địa chấn 3D.
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH KHOA KĨ THUẬT ĐỊA CHẤT VÀ DẦU KHÍ
BỘ MÔN ĐỊA CHẤT DẦU KHÍ
Trang 2LỜI NÓI ĐẦU
1 Tính cấp thiết của đề tài
Thăm dò dầu khí là giai đoạn đầu tiên có vai trò rất quan trọng và cũng mang nhiều rủi ro với chi phí lớn, đòi hỏi phải sử dụng tổng hợp nhiều phương pháp địa chất và địa vật
lý khác nhau Minh giải địa chấn là phương pháp địa vật lý được sử dụng chủ yếu trong giai đoạn thăm dò, cho phép tăng hiệu quả tìm kiếm thăm dò dầu khí, nhất là những vùng
có điều kiện địa chất phức tạp Việc xác định cấu trúc và đặc điểm địa chất từ tài liệu địa chấn có ý nghĩa rất lớn, giúp tìm ra được các cấu tạo triển vọng dầu khí, nâng cao hiệu quả tìm kiếm, giảm thiểu được rủi ro và chi phí kinh tế trong giai đoạn tìm kiếm Ngày nay đã
có nhiều phương pháp được áp dụng để tiến hành minh giải tài liệu địa chấn, không chỉ xácđịnh được cấu trúc địa chất mà còn xác định các đặc điểm địa chất liên quan, đặc biệt là phương pháp địa chấn 3D đã góp phần cho phép minh giải tài liệu địa chấn được tỉ mỉ và chính xác gần với cấu trúc địa chất thực tế Đặc biệt, trong minh giải địa chấn, minh giải cấu trúc giúp chúng ta có các nhìn tổng quan về đặc điểm, cấu trúc địa chất, tìm ra các cấu tạo tiềm năng và đánh giá để có thể quyết định thực hiện các bước thăm dò tiếp theo Xuất phát từ ý tưởng này,nhóm sinh viên đã quyết định chọn đề tài: “Cơ sở lý thuyết phương pháp minh giải địa chấn 3D” để thực hiện đồ án môn học của nhóm mình Đồ án môn học này gồm ba phần:
Phần 1: Giới thiệu về phương pháp minh giải địa chấn 3D.
Phần 2: Cơ sở lý thuyết trong phương pháp minh giải địa chấn 3D.
Phần 3: Sử dụng phần mềm Petrel để minh giải địa chấn 3D.
Nhóm chúng em xin chân thành cám ơn thầy Nguyễn Xuân Khá đã định hướng và dẫn dắt chúng
em trong suốt quá trình nghiên cứu và thực hiện đồ án, giúp chúng em có nền tảng kiến thức để kết hợp được những gì đã được học với vấn đề thực tiễn nhằm hoàn thành đồ án môn học
này,cùng các thầy cô trong bộ môn Địa Chất Dầu Khí đã tạo nhiều điệu kiện thuận lợi cho chúng
em trong suốt quá trình học tập và thực hiện đồ án
Nhóm cũng xin chân thành cảm ơn các tác giả trong và ngoài nước có các tài liệu được tham khảo trong đồ án môn học này, vì hoàn cảnh khó khăn nên đã không xin phép trước
Đây là một đề tài mới mà nhóm đã cố gắng hoàn thiện trong khả năng giới hạn kiến thức, nên chắc chắn vẫn còn nhiều thiếu sót và hạn chế về thời gian cũng như kinh nghiệm Chúng em rất mong nhận được sự góp ý từ quý thầy cô và bạn bè để đồ án có thể hoàn thiện hơn và đó là nguồn động lực lớn cho nhóm có thể hoàn thành tốt các đề tài tiếp theo
Trang 32 Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu địa chấn 3D đóng vai trò thiết yếu ở thềm lục địa Việt Nam và ở các bể nước sâu Trong những năm qua ,phương pháp địa chấn được tiến hành theo từng tuyến ,đó là phương pháp địa chấn 2D Phương pháp này được áp dụng rộng rãi và cho phép thực hiện ở nhiều mỏ dầu khí trên thế giới Tuy nhiên lát cắt địa chấn chỉ là lát cắt thẳng đứng ,trong khi đó các đố tượng địa chất là vật thể 3 chiều rất đa dạng về không gian ,ví dụ như các nếp lồi ,nếp lõm ,đứt gãy ,bất chỉnh hợp,… Chính vì vậy ,trong điều kiện địa chất phức tạp thì kết quả của tài liệu địa chấn 2D có chế và không phản ánh chính xác cấu địa chất thực tế,điều này đòi hỏi phải áp dụng địa chấn 3D
3 Nhiệm vụ của đồ án.
Để đạt được mục đích nêu trên, nhiệm vụ của đồ án là:
- Tìm hiểu, xem xét tổng quan địa chất, địa kiến tạo của khu vực nghiên cứu
- Tìm hiểu cơ sở lý thuyết minh giải cấu trúc địa chấn 3D
- Tìm hiểu cơ sở phân tích các kết quả minh giải địa chấn 3D
4 Nội dung đồ án và phương pháp nghiên cứu
- Tổng kết các tài liệu đã có, các công trình liên quan
- Tổng hợp tài liệu địa chất, các kết quả minh giải trong khu vực nghiên cứu
- Ứng dụng các phương pháp luận và các phương pháp tính toán để đưa ra kết luận
Hồ Chí Minh, Mùa xuân 2016
Trang 4Mục lục
LỜI NÓI ĐẦU 2
1.1 Sự phát triển của địa chấn 3D 5
1.2 Tổng quan về ứng dụng phương pháp địa chấn 3D 5
CHƯƠNG 2:CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ MINH GIẢI CẤU TRÚC VÀ ĐÁNH GIÁ CẤU TRÚC TRIỂN VỌNG 6
2.1 Liên kết tài liệu địa vật lý giếng khoan và tài liệu địa chấn 6
2.1.1 Xây dựng mô hình hệ số phản xạ 6
2.1.2 Liên kết giếng và địa chấn 7
2.2.Lựa chọn các tầng địa chấn dựa trên kết quả liên kết 8
2.3 Nguyên tắc minh giải horizon 9
2.3.1 Các bước minh giải cấu trúc địa chấn 9
2.3.2 Nguyên tắc minh giải horizon 9
2.4 Xác định đứt gãy, các dạng đứt gãy 10
2.5.Phương pháp vẽ bản đồ (đẳng thời và đẳng sâu) 11
2.6.Khái niệm cấu tạo triển vọng 13
CHƯƠNG 3: SỬ DỤNG PHẦN MỀM PETREL TRONG VIỆC MINH GIẢI ĐỊA CHẤN 3D 14 3.1 Giới thiệu về Schlumberger và phần mềm Petrel 14
3.1.1 Giới thiệu về Schlumberger 14
3.1.2 Giới thiệu phần mềm Petrel 14
3.2 Giới thiệu các module của phần mềm Petrel 16
3.2.1 Attribute Cubes 16
3.2.2 Fault Interpretation 19
3.2.3 Horizon Interpretation 20
Trang 53.2.4 Advanced Interpretation 21
3.2.5 Domain Conversion 22
3.3 Workflow minh giảiđịa chấn 3D 23
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 25
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ PHƯƠNG PHÁP ĐỊA CHẤN 3D 1.1 Sự phát triển của địa chấn 3D
Cùng với sự phát triển của kỹ thuật ghi số và phương pháp xử lý số liệu hiện tại ,từ những năm
70 các nhà địa vật lí đã quan tâm đến nghiên cứu địa chấn trong không gian 3 chiều và đến nay phương pháp địa chấn 3D đã có bước phát triển nhanh chóng
Năm 1970 ,Walton đã nêu quan điểm về địa chấn 3D
Năm 1975, lần đầu tiên tiến hành khảo sát địa chấn 3D
Năm 1976, Bone,Giles và Tegland đã giới thiệu công nghệ mới về địa chấn 3D ra thế giới
Từ năm 1977,Tegland đã sử dụng địa chấn 3D phục vụ việc phất triển mỏ
(Brown,1986,Tegland1977,Walton,1972…)
Các kết quả thực tế nhiều năm qua chứng minh rằng khảo sát địa chấn 3D cho kết quả về địa chất
rõ ràng ,chính xác và có hiệu quả kinh tế cao ,cho phép giảm bớt các giếng khoan không cần thiết tăng trữ lượng khai thác trên cơ sở phát hiện các tằng chứa bị bỏ sót Việc áp dụng địa chấn 3D không chỉ được quan tâm trong giai đoạn tìm kiếm thăm dò mà cả trong các giai đoạn khai thác và phát triển mỏ
Hiện nay hầu như trên 80% chi phí của thăm dò địa chấn trên thế giới được đầu tư cho đia chấn 3D Giá thành địa chấn 3D còn rẻ hơn so với chịu phí tổn cho một giếng khoan khô Sự khác biệt về giá thành so với địa chấn 2D chắc chắn sẽ giảm xuống khi đồng thời thực hiện các tuyến thu nổ song song và xử lý các tuyến ngang mà không cần tuyến nổ
Ở Việt Nam , các bể trầm tích liên quan đến tiềm năng dầu khí có đặc điểm cấu trúc địa chất phức tạp , phương pháp địa chấn 3D được áp dụng từ những năm đầu 90 nhằm nâng cao hiệu quả thăm dò tỷ mỷ và phục vụ đánh giá trữ lượng dầu khí ở các vùng mỏ thuộc bể Cửu Long, Nam Côn Sơn , Malay-Thổ Chu …
1.2 Tổng quan về ứng dụng phương pháp địa chấn 3D.
Địa chấn 3D là phương pháp địa chấn phản xạ được tiến hành khi phát và thu sóng đồng thời trên nhiều tuyến ,vì vậy có thể khảo sát nghiên cứu môi trường địa chất trong không gian 3 chiều
Trang 6Phương pháp địa chấn 3D có nhiều ưu điểm hơn so với địa chấn 2D, cho phép tăng tỷ số tín hiệu/nhiễu ,tăng độ chính xác và độ tỷ mỷ trong giải quyết nhiệm vụ địa chất Phương pháp địa chấn 3D cho phép thu được lát cắt thẳng đứng dọc theo các tuyến có các phương vị khác nhau (tuyến dọc theo tuyến phát sóng ,tuyến ngang thẳng góc với tuyến phát sóng, tuyến dích dắc qua các giếng khoan…),các bình đồ thời gian nằm ngang ở các chiều sâu khác nhau ,cho phép tăng hiệu ứng thống kê (do tăng số mạch cộng ), tăng hiệu ứng định hướng (do kéo dài khoảng cách thu phát ),khắc phục ảnh hưởng do cáp thu bị lệch hướng ,tăng độ chính xác hiệu chỉnh dịch chuyển địa chấn…
CHƯƠNG 2:CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ MINH GIẢI CẤU TRÚC
VÀ ĐÁNH GIÁ CẤU TRÚC TRIỂN VỌNG
2.1 Liên kết tài liệu địa vật lý giếng khoan và tài liệu địa chấn
Việc liên kết tài liệu địa vật lý giếng khoan và tài liệu địa chấn là một bước tiên quyết đầu tiên trước khi thực hiện minh giải địa chấn (cấu trúc và thuộc tính) Mục đích của công tác này như chính tên của nó, đó là, liên kết các dữ liệu từ giếng khoan và dữ liệu từ địa chấn Trong minh giải cấu trúc, công tác này giúp liên kết các well marker từ tài liệu giếng với các mặt ranh giới phản xạ (horizon) trong mặt cắt địa chấn
Dữ liệu giếng khoan được sử dụng trong công tác này bao gồm các dữ liệu log (sonic, gamma ray, density, caliper…) Quy trình liên kết được thể hiện ở sơ đồ
Thông thường, tài liệu giếng khoan có độ sâu được thể hiện với đơn vị độ sâu (m, ft), trong khi, tài liệu địa chấn thể hiện với đơn vị độ sâu là “time” (s, ms) Do đó, công việc đầu tiên là chuyển đổi hai tài liệu về cùng một đơn vị đo độ sâu Đó cũng chính là mục đích của công tác Log Calibration Công tác này còn gọi là Sonic Calibration, sử dụng tài liệu VSP (hoặc checkshot) vàkết hợp với tài liệu sonic để xây dựng và hiệu chỉnh “Time-Depth Relationship” - TDR Sự chênh lệch giữa hai tài liệu này sẽ được xây dựng (TL-TC) và hiệu chỉnh sao cho giá trị này là nhỏ nhất để xây dựng TDR chính xác nhất thông qua quy trình hiệu chỉnh đường drift.Giá trị drift có thể có giá trị âm hoặc dương, drift mang giá trị âm khi vận tốc từ checkshot cao hơn từ
Trang 7sonic, ở trường hợp này, dữ liệu log cần được kiểm tra lại (ảnh hưởng của sụp lở thành hệ…) Drift mang giá trị dương khi vận tốc từ checkshot thấp hơn từ sonic
2.1.1 Xây dựng mô hình hệ số phản xạ.
Cấu trúc dưới mặt đất được chia thành nhiều lớp (layer) khác nhau, mỗi lớp sẽ có đặc điểm thuộctính khác nhau (vận tốc truyền sóng âm thanh và mật độ), để thể hiện sự khác biệt của các lớp,
độ kháng âm thể hiện cho sự khác biệt này có giá trị là tích của giá trị mật độ và giá trị vận tốc
truyền sóng (ρv) Tại ranh giới của hai lớp có bề mặt phản xạ với hệ số phản xạ Ro được thể hiện
qua mối liên hệ với độ kháng âm như sau:
(1) Với ρ1v1 và ρ2v2 lần lượt là độ kháng âm của lớp bên trên và bên dưới của ranh giới phản xạ
Mô hình phản xạ được xây dựng trên cơ sở này
Wavelet: Wavelet là một xung sóng đơn vị được sử dụng trong xây dựng băng địa chấn tổng
hợp khi tích chập với mô hình hệ số phản xạ theo phương trình sau:
loại wavelet được sử dụng được gọi làminimum phase wavelet và zero phase wavelet.
2.1.2 Liên kết giếng và địa chấn
Việc liên kết giữa tài liệu giếng và tài liệu địa chấn là một công việc rất quan trọng trước khi thực hiện các bước tiếp theo của minh giải địa chấn Để liên kết, chúng ta sẽ sử dụng băng địa chấn tổng hợp đã được xây dựng trước đó và dữ liệu địa chấn thực
Trình tự liên kết giếng được FW.Schroeder trình bày như sau:
(1) Xác đinh vị trí giếng khoan trong băng địa chấn
Trang 8(2) Đặt băng địa chấn tổng hợp dọc theo giếng khoan
(3) Đặt đúng độ sâu phần đầu của băng địa chấn tổng hợp với băng địa chấn thực
(4) Hiệu chỉnh băng địa chấn tổng hợp (dãn, co) để đạt được sự trùng khớp nhất về đặc trưng dựatrên biên độ xung sóng
(5) Để đạt được sự chắc chắn hơn, di chuyển băng địa chấn tổng hợp vài lần qua các line địa chấn thật liền kề Có thể kiểm tra bằng hệ số tương quan (cross-correlation coefficient) để kiểm tra chất lượng của công tác này
(6) Áp dụng kết quả với sự trùng khớp đặc trưng nhất và với khoảng độ sâu dịch chuyển là ngắn nhất tại vùng triển vọng (reservoir)
2.2.Lựa chọn các tầng địa chấn dựa trên kết quả liên kết
Sau khi liên kết tài liệu địa vật lý giếng khoan với tài liệu địa chấn Kết quả hiện tại đã có và cần được sử dụng trong mục này là sự liên kết giữa well marker - hay còn gọi là well top, là các điểm có vị trí tại bề mặt phản xạ (nóc và đáy) của các tập địa chấn được xác định bằng phân tíchwell log, mẫu lõi, phân tích hóa thạch và đối chiếu với các khu vực lân cận - và bề mặt phản xạ trên băng địa chấn thực (là nóc và đáy của các tập nếu kết quả liên kết ở trên là chính xác) Khi đồng thời kết hợp với phương pháp địa chấn địa tầng (địa tầng phân tập) và tương quan với dữ
Trang 9liệu của các khu vực tương tự, bên cạnh, các tầng địa chấn có thể được xác định Để xác định một cách chính xác vị trí mặt phản xạ địa chấn cần minh giải cần phải sử dụng nhiều well
marker từ nhiều giếng khác nhau (trong cùng khu vực khảo sát và khu vực xung quanh đã có kếtquả minh giải), kiểm tra pha của well marker trên băng địa chấn tổng hợp tại các giếng đó và hiệu chỉnh
2.3 Nguyên tắc minh giải horizon
2.3.1 Các bước minh giải cấu trúc địa chấn
(1) Xác định mặt phản xạ dựa trên kết quả liên kết giếng khoan và địa chấn
(2) Minh giải đứt gãy
(3) Xây dựng bản đồ đẳng thời
(4) Xây dựng mô hình chuyển đổi thời gian – độ sâu
(5) Xây dựng bản đồ đẳng sâu từ bản đồ đẳng thời
(6) Liên kết tài liệu giếng khoan, địa chất để đánh giá và kết luận
2.3.2 Nguyên tắc minh giải horizon.
(1) Xác định mặt ranh giới phản xạ (Picking)
(2) Đo thời gian phản xạ từ mặt chuẩn tới mặt ranh giới phản xạ (Timing)
(3) Xây dựng bản đồ từ thời gian phản xạ đo được (Posting)
(4) Thể hiện cấu trúc, địa hình và cấu trúc khép kín trên bản đồ đẳng trị (Contouring)
Mặt phản xạ ở đây được hiểu là các mặt phân cách các tập trầm tích, trên băng địa chấn các mặt này có thể là pha âm hoặc pha dương (như đã nói ở trên, cần đối chứng well marker từ nhiều giếng để tìm ra pha chính xác) và được xác định bằng cách xác định các mặt bất chỉnh
hợp Các mặt bất chỉnh hợp bao gồm: Bất chỉnh hợp đáy, bất chỉnh hợp nóc và bất chỉnh hợp ngang.
+Bất chỉnh hợp đáy
Trang 10+Bất chỉnh hợp nóc:
+Bất chỉnh hợp ngang:
Trang 112.4 Xác định đứt gãy, các dạng đứt gãy
Các đứt gãy đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong việc phát hiện dầu khí Nó có thể là đơn vị cấu trúc của bẫy dầu khí (chắn) hoặc là đường dẫn cho dầu khí di cư Do đó, việc xác định đứt gãy cũng vô cùng cần thiết Đứt gãy có thể được thể hiện rõ về phương, hướng cắm và hình dạng trênmặt cắt địa chấn thằng đứng (đứt gãy có độ dốc tương đối cao) và trên mặt cắt time-slide (rõ hơn với các đứt gãy trượt bằng)
Để thực hiện được việc minh giải chi tiết các đứt gãy, việc quan trọng đầu tiên là chọn phương mặt cắt địa chấn sao cho cắt dọc đứt gãy (vuông góc với phương đứt gãy), tức là cần có kiến thức
về địa chất khu vực để chọn đúng hướng minh giải (ví dụ: ở bề Cửu Long hướng đứt gãy chủ yếutheo hướng ĐB-TN thì ta cần chọn hướng mặt cắt theo hướng TB-ĐN để minh giải tốt nhất), đồng thời cần biết các dạng đứt gãy để lựa chọn và hiệu chỉnh Dưới dây là một số các dạng đứt gãy điển hình
2.5.Phương pháp vẽ bản đồ (đẳng thời và đẳng sâu)
Trang 12Sau khi xác định được vị trí của các tầng địa chấn, minh giải đứt gãy, công việc tiếp theo là biểu diễn chúng bằng cách xây dựng bản đồ đẳng trị liên kết các tuyến địa chấn lại nhằm phục vụ cho
mục đích xác định cấu trúc triền vọng Ở đây, chúng ta sẽ thực hiện xây dựng bản đồ đẳng thời
và đẳng sâu
Bản đồ đẳng thời: Là bản đồ biểu diễn mặt ranh giới địa chấn - bất chỉnh hợp (với đơn vị đo độ
sâu là thời gian) - nhằm xác định hình thái cấu trúc các tầng trong vùng nghiên cứu
Nguyên tắc xây dựng bản đồ đẳng thời:
(1) Đường đẳng trị không được cắt qua chính nó hoặc đường đẳng trị khác
(2) Đường đẳng trị không được trùng với đường có cùng hoặc khác giá trị
(3) Đường đẳng trị phải đi qua điểm nằm giữa các điểm mà có giá trị cao hơn và thấp hơn giá trị của nó
(4) Đường đẳng trị của một điểm cho trước được lặp lại để thể hiện sự đảo ngược của hướng dốc (5) Đường đẳng trị phải khép kín trong khu vực bản đồ hoặc kết thúc tại cạnh bản đồ
Các bước xây dựng bản đồ đẳng thời (bằng tay):
Các bước cơ bản bao gồm:
(1) Thể hiện các điểm độ sâu lên bản đồ
(2) Xác định khoảng đẳng trị thích hợp