ĐỊA CHẤT DẦU KHÍ K – K59 THĂM DÒ ĐỊA CHẤN Bản chất phương pháp địa chấn - Bản chất của phương pháp địa chấn là sự lan truyền lượng đất đá gây bởi động đất hay nguồn nhân tạo( nổ mìn, rung đập….)( tức quá trình truyền lượng) - Môi trường địa chất là môi trường đàn hồi các dao động lan truyền dưới dạng sóng đàn hồi -> sóng địa chấn đàn hôì - Hệ số pản xạ: - Ý nghĩa hệ số phản xạ: là tích giữu mật độ đất đá và vận tốc của đất đá và có hiện tượng phản xạ ρ2v2-ρ1v1≠0 Có phương pháp xác đinh là: địa chất khúc xạ địa chấn phản xạ - Phương pháp địa chấn phản xạ là sử dụng sóng phản xạ từ các mặt ranh giới phân chia thành hai phần môi trường mà phần và phần dưới có tốc độ truyền sóng và mật độ đất đá khác - Phương pháp địa chấn khúc xạ sử dụng các sóng khúc xạ từ các mặt ranh giới có tốc độ truyền sóng của lớp dưới lớn lớp - Nhiệm vụ của địa của phương pháp địa chấn là ghi nhận thông tin về sóng đàn hồi các đối tượng địa chất gây ra, xử lý và biến đổi chúng để nhận được lát cắt địa chất, bản đồ phản ánh đặc điểm môi trường cần nghiên cứu Thế sóng dọc, sóng ngang: - Sóng dọc là sóng có phương dao động trùng với phương truyền sóng + sóng dọc nhanh sóng ngang +độ phân dải không cao bằng sóng ngang cùng đối trượng +làm biến dạng thể tích +truyền môi trường nước và môi trường đất đá +sóng s gây nhiễu - Sóng ngang:có phương dao động vuông góc với phương truyền sóng( đặc điểm ngược sóng dọc) ngoại lực tác dụng lên vật thì xuất hiện lực chống lại nó để đưa vật về trang thái ban đầu gọi là ứng suất việc sử dụng thiết bị thu cả sóng ngang và dọc cho phép xác định hệ số poisson là tham xố quan trọng xác định tính chất dần hồi của đất đá vì hệ số này xác định tốc độ truyền sóng ngang và dọc + hệ số poisson đặc trưng cho sự co dãn theo phương vuông góc với phương lực vật bị dãn nở theo trục x thì đồng thời bị ép nén theo hướng thẳng góc +mối quan hệ biến đổi thể tích và hình dạng +hệ số tăng yếu tố sét, độ rỗng( chứ o-w) nhiệt độ tăng +hs giảm yếu tố thạch anh, độ rỗng (khí thay o-w) Sóng mặt, sóng khối + Sóng mặt: đặc điểm chủ yếu chỉ quan sát được chúng ở các mặt ranh giới liên quan đến sự tồn tại của chúng chỉ truyền được mặt xuống sâu mất lượng - Sóng mặt Rayleigh: liên quan biến đổi thể tích và hình dạng và có đặc điểm sau ĐỊA CHẤT DẦU KHÍ K – K59 +chuyển dộng sóng mặt giảm nhanh xa mặt thoáng +biên độ giảm nhanh theo chiều sâu - Sóng love: có phương dao động nằm ngang mặt ranh giới R thẳng góc phương truyền sóng, có biên độ lớn nhất Chúng đều phân dị tốc độ và biên độ giảm theo chiều sâu - Sóng khối (P,S) - Sự khác hai loại sóng: +sóng mặt lan truyền chậm sóng khối +đặc điểm phức tạp sóng khối + lượng sóng mặt giảm mạnh xuống sâu +sóng khối có thể truyền và quan sát theo mọi hướng môi trường bao quanh nguồn Ba định luật - Huygen – Fresnel: quá trình truyền sóng mỗi điểm của môi trường nằm mặt sóng có thể coi là nguồn sóng thứ cấp Thông lý này biết mặt sóng ở thời điểm bất kỳ và biết tốc độ truyền sóng có thể xác định mặt sóng ở thời điểm tiếp - Fermat: thời gian truyền sóng theo tia sóng là ngắn nhất so với thời gian truyền sóng theo bất kỳ phương nào khác Xét thời gian sóng truyền theo tia ds giữa điểm A và B với tốc độ v ( x, y , z) t = = theo nguyên lý: ta có ta có tể xác định dạng tia sóng môi trường biết qui luật phân bố vận tốc - Định luật Snell ( định luật khúc xạ ) = +trong đó: i là góc là góc giữa tia sáng từ môi trường tới mặt phẳng phân cách và pháp tuyến của mặt phẳng phân cách hai môi trường, r là góc giữa tia sáng từ mặt phân cách môi trường và pháp tuyến của mặt phẳng phân cách hai môi trường, v1 và v2 là vận tốc truyền môi trường thứ và môi trường thứ Khái niệm sóng phản xạ, khúc xạ - Sóng phản xạ là sóng tia truyền từ mặt ranh giới nguồn đến mặt ranh giới thứ và quay lại mặt ranh giới chứa nguồn với góc tới và góc phản xạ lại bằng qua pháp tuyến mặt phân cách hai môi trường - Sóng khúc xạ: sóng trượt dọc bề mặt ranh giới thứ 2( hiện tượng phản xạ toàn phần) sóng trượt dọc theo mặt ranh giới sẽ kích thích môi trường phía trên( theo nguyên lí huyghen-fresnel) nó tạo sóng thứ cấp quay trở về bề mặt, sóng đó gọi là sóng khúc xạ - Điều kiện sóng khúc xạ:phải có mặt ranh giới lớp dưới lớn tốc độ lớp trên(v2>v1) và nó chỉ quan sát cách xa mặt thoáng một khoảng cách nhất định, khoảng cách này phụ thuộc vào chiều sâu ranh giới và quan hệ v2:v1 - Sóng khúc xạ là sóng đầu:định ngĩa sóng khúc xạ và qt truyền sóng với vận tốc v2>v1 nên thường sóng này đến máy thu trước so với sóng khác nên người ta gọi là sóng đầu ĐỊA CHẤT DẦU KHÍ K – K59 - Biểu đồ thời khoảng; là đồ thị biểu diễn sự phụ thuocj thời gian truyền sóng đến các điểm quan sát và toa độ các điêm quan sát Tích chập là một phép biến đổi tích phân đặc biệt( biến đổi tín hiệu miền thời gian) coi hàm tín hiệu là tổng các hàm thành phần nó có dạng vuông góc đơn giản - Tín hiệu x(t) chuyển sang tín hiệu y(t) ta cần tích chập hàm x(t) với hàm g(t) là hàm đặc trưng được tiết kế từ đó sẽ cho ta hàm y’(t) gần hàm y(t) Các bước trước xử lí - Đọc và chuyển khuôn ghi: mỗi bộ nhớ trung tâm xử lí có khuôn khác nhau,nếu khuôn ghi băng thực giống máy tính không cần - Soạn mạch:hiệu chỉnh mạch cắt bỏ mạch xấu - Gắn số liệu định vị vào số liệu địa chấn - chọn lại bước số hoá: giảm bước số hoá để tính toán dễ hơn( vd từ 2ms chuyển thành 4ms) - Hiệu chỉnh biên độ Các bước xử lí - Lọc ngược và cân bằng mạch - Sắp sếp điểm giữa chung - Phân tích tốc độ - Hiệu chỉnh tĩnh - Hiệu chỉnh động - Lọc dải tần thay đổi theo thời gian - Dịch chuyển ĐỊA CHẤT DẦU KHÍ K – K59 10 11 12 13 14 15 Khai triển fourier - Bất kì một hàm nào cũng có thể biến đổi thành tổng các hầm tuần hoàn +các tín hiệu tuần hoàn này khác về biên độ , tần sô, thời điểm bắt đầu +biến đỏi này cho ta một phép lọc +biến dổi tín hiệu sang tổng tín hiệu không làm mất thong tin và ngược lại +ta có thể cắt tần thấp( low cut) cắt tần cao(high cut) cả hai tần( band pass) + biến đổi từ miền thời gian sang miền tần số Biến đổi này có td là loại bỏ cách dễ dàng những tần số ta cho là nhiễu Phương pháp phân tích vận tốc - Trước xử lí nhiễu ta phải hiệu chỉnh thời gian sau đó mới cộng cá tín hiệu điều khó khăn là hàm thời gian tức phương trình hypepol hàm thời gian nào vận tốc đát đá là giải vấn đê là phan tích vận tốc - Phân tích vận tốc laoij bỏ sóng lập từ đó có tín hiệu chuẩn vì sóng lập cho ta tín hiệu rất giống sóng thực time đến điểm ghi tín hiệu khác không thống nhất và thường chậm sóng thực - Ta xây dựng phổ vận tốc: chọn vận tốc bất kì rồi phân tích chúng theo vận tốc dó, chỉ có ranh giới trùng với vận tốc đó mới có tín hiệu thẳng còn các ranh giới khác sẽ lệch lên xuống một khoảng đó và tiếp tục với các vận tốc khác ta xđ vận tốc các mặt ranh giới Bộ lọc F-K - Có thể biến đổi từ miền khoảng cách sang miền bước sóng theo chiều ngang và từ niền thời gian sang miền tần soosma fkhoong làm mất thông tin - Khi sóng mặt sóng phản xạ nhiều lần qua các tín hiệu quan tâm muốn laoij bỏ tín hiệu nhiễu đó ta chuyển miền T-X sang mien F-K, ta sẽ dễ dàng phân biệt, tách và lọc chúng một cách dẽ dàng mà không làm mất thong tin - Hạn chế: ở các mạch gần sự khác biệt về hiệu chỉnh động giữa sóng có ích và sóng PXNL quá nhỏ nên ở miền FK chúng không tách rời nhau, vì dùng miền FK không hiệu quả Bộ lọc T-P tranfrom - Bộ lọc này khắc phục hạn chế của miền t-x sóng phản xạ nhiều lần, sóng tuyến tính nó nằm đè lên tín hiệu đãn đến khó xử lí Sau chuyển miền các tín hiệu phản xạ nằm lệch một phía Bộ lọc radon - Biến đổi Randon thực chất là phương pháp cộng sóng theo theo vận tốc khác - Biến đổi Randon được áp dụng để tách sóng PXNL và sóng có ích Khác với FK tốc độ sóng có ích được sử dụng để hiệu chinht động trước thực hiện biến đổi Randon - Khi chuyển từ miền t-x sang miền t-p các tín hiệu phản xạ có ích nằm trục o, các sóng lập nằm ngoài trục o sau xd sóng lập ta lọc rồi quay lại phân tích vận tốc ta sẽ có phổ tần số đẹp sạch Dịch chuyển địa chấn - Dịch chuyển địa chấn là quá trình biến đổi để đưa trường sóng quan sát được ở bề mặt về các vị trí thực của các mặt phản xạ lát cắt địa chấn ĐỊA CHẤT DẦU KHÍ K – K59 Các tia sóng phản xạ đc truyền theo phương thẳng đắng( vuông góc với phương tuyền sóng) chỉ với các ranh rới nằm ngang mặt ranh giwois nghiêng thì điểm phản xạ bị lệch so với điểm phản xạ thực góc Hiệu chỉnh tĩnh - Là qua trình lọi bỏ ảnh hưởng của yếu tố bất đồng nhất bề mặt có liên qua đến điều kiện thu nổ - Méo dạng hypebol vủa biểu đồ thời khaongr đòng thời đưa điểm thu và nổ về cùng một mức quay ước - Mặt tối ưu chọn là điểm nổ và điểm thu đặt thẳng hàng nằm ngang - Do bề mặt không bằng phằng và yếu tố phong hoá -> giảm ah đến tín hiệu ta đặt nguồn nổ dưới lớp phong hoá và cách mặt bước sóng lamda chia Hiệu chỉnh động - Là qt hiệu chỉnh khoảng cách thu phát nhằm chuyển vị trí máy thu có khoảng cách thu phát khác về trùng với vị trí điểm phát sóng hay biến đổi các trục đồng pha của các sóng phản xạ có dạng hypebol về đường thẳng Số bội số lần quan sát lặp lại 1điểm sâu chung - Tăng số bội ta tăng mạch địa chấn khoảng cách máy thu giảm giảm xuống giảm khoảng cách nguồn nổ và máy thu n= Điểm giữa chung điểm sâu chung - Điểm giữa chung:là điểm nằm giữa điểm thu và điểm phát ( nằm tuyến quan sát) - Điểm sâu chung: là điểm mà các điểm, thu và phát đối xứng nhau( nằm mặt ranh giới phản xạ) - mặt ranh giới địa chất nằm nghiêng thì điểm giữa và điểm sâu chung lệch Máy thu biển máy thu đất liền\ - Geophone( đát liền):đo trực tiếp sóng đập vào và đo đc chiều sóng p,s… - Hydrophone( biển): tạo một áp lực đập vào và ghi nó chỉ ghi sóng dọc Các nguồn nổ Nguồn nổ đất liền - Nguồn nổ: Nổ mìn giếng khoan có độ sâu khác Độ sâu giếng khoan thường tùy theo vùng, thông thường từ 3-30m - Quá trình hình thành +Sau châm ngòi thuốc nổ, tỏng một khoảng thời gian rất ngắn ( một vài micro giây) toàn bộ thuốc nổ bị phân hủy tạo vùng nổ khối khí nóng có áp suất rất lớn ( 10^5 kg/cm2) Khối khí này di chuyển với tốc độ vô cùng lớn đập vào môi trường xung quanh làm xuất hiện sóng dập + Sóng dập này được đặc trưng bởi các dịch chuyển lớn vượt hẳn sự kháng cự của đất đá xung quanh nên nó làm cho môi trường nằm sát quả mìn bị đẩy tạo lỗ hổng khí + Tiếp theo sóng phá hủy đất đá tạo vùng nổ đới phá hủy , Xa dần đặc điểm phát tán lượng mặt sóng dập yếu dần nên không đủ khả phá hủy đất - Ưu điểm:dẽ sử dụng, thong dụng, có thể tạo dì tần số khác tuỳ thuộc yêu cầu mục đích - Nhược điểm:cần tính toán thiết kế lỗ khaon hợp lý và thuốc nổ, dễ bị ảnh hưởng nhiễu - 16 17 18 19 20 21 ĐỊA CHẤT DẦU KHÍ K – K59 Nguồn rung: sử dụng 3,4 xe đồng pha nối thành hàng theo thuyến quan sát cách 10-15m, sử dụng nuyên tắc tác dụng ddienj từ đặt sát mặt đất rung tạo dao động đàn hòi và f=10-70hz - Ưu điểm: dễ vận chuyển đến khu vực nghiên cứu, không gây phá huỷ công trình - Nhược điểm:Để ghi được kết quả tốt với cùng đối tượng với ngồn khác cần thực địa dài tốn thời gian tiền sức lao động - Nguồn đập:dùng búa đập vào bệ đặt dưới mặt đất tạo lực xuống mặt đất tạo xung tức thời 5-10ms +vùng sét f=50-60hz +vùng đất đá rắn chắc: lên đến vài trăm hz - Ưu điểm: dễ sử dụng, dễ vận chuyển, công tắc đơn giản, phù hopwj địa chấn công trình vùng đồi núi có lớp cuội sỏi, không gây phá huỷ công trình phú hợp khu có dân cư - Nhược điểm: khảo sát chiều sau không lớn và độ phân giải thấp Trên biển - Nổ mìn - Nguồn khí nén: thong dụng và phổ biến, bộ phận chủ yếu là bọ xạ khí nén môi trường nước - Ưu điểm:chyên dụng, độ xuyên sâu tốt - Nhược điểm: độ phân giải không cao và phông vi địa chấn nhỏ - Nguồn parker:hd quá trình phngs lượng điện nạp các tụ, từ hay nhiều điện cực tổ hợp được kéo phía sau tàu +phát xung địa chấn f=50-1000hz +độ phân giải:2-6m - Ưu điểm:đơn giản gọn nhẹ dễ lắp đặt tàu nhỏ;dải tần rộng; độ sâu khảo sắt khá tốt vài trăm mét; áp dụng nhiều mục đích khác nhau; chi phí thấp - Nhược diểm:khó loại trừ xung thứ mà không bị hao nawg lượng và khó phóng điện môi trường nước ngọt - Nguồn boomer:là nguồn phát sóng âm rung động nhanh của đĩa kim loại rong nước gây bởi lực điện từ +f=200-10000hz +độ phân giải tốt 0,5-0,1 - Ưu điểm:độ phân giải tốt 0,5-0,1m, dải tần rộng - Nhược điểm: độ xuyên sâu kém( 20-50m), cồng kềnh khó kéo thả - Nguồn pinger:nguồn phát sóng âm dựa vào hiệu ứng từ giảo hay phát điện +dải tần:2,5-7,5khz +độ phân giải cao cao 0,1 mđộ xuyên sau kém vài chục mét\ - Ưu điểm; độ phân giả cao 0,1 m - Nhược điểm: độ xuyên sâu kém 22 Bước minh giải địa chấn - Bước 1: đánh giá tổng thể tài liệu: khảo sát tài liệu, nhìn xu hướng, nhận định chất lượng tài liệu, các vấn đề có thể gặp - Bước 2: Minh giải x-line trước tuysn vuông góc cấu trúc + Xử dụng mặt cắt thời gian + Tuyến arbitrary - ĐỊA CHẤT DẦU KHÍ K – K59 - Bước 3: minh giải đứt gãy lớn trước - Bước 4: minh giải các mặt cắt phản xạ chính và mang tính khu vực trước - Bước 5: minh giải đứt gãy nhỏ, mặt phản xạ chi tiết + Tinh chỉnh, kiểm tra mistia + Chỉnh xác hóa đứt gãy + Dùng các công cụ xem tài liệu để chất lượng minh giải 23 Địa chấn 2d d 2d - Trong địa chấn 2d dịch chuyển địa chấn chỉ tuyến quan sát nằm theo hướng dốc của mặt ranh giới , tuyến nằm khác thì dịch chuyển địa chấn không hiệu quả mấy vì yếu tố phản xạ nằm ngời lát cắt - Thu nổ một tuyến - Sử dụng điểm sâu chung đòi hỏi điểm thu và nổ đối xứng nhauqua điểm giwuax nên kết quả bị sai lệch cộng các điểm sâu chung-> xác định vị trí mặt ranh giới thiếu chính xác 3d: - Tăng tín hiệu có ích và nhiễu - Khác phục hiệu quả sự lệch tuyến - Tăng độ chính xác và độ tỷ mỉ giải các nhiệm vụ địa chất - Cho phép thu các tuyến phương vị khác - Tăng độ chính xác, dịch chuyển địa chấn - Tăng hiệu ứng định hướng - Sử dụng được bình đồ thời gian