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

Điều này liên quan đến những nội dung như tăng độ phân giải của phương pháp địa chấn, khai thác triệt để các thông tin của trường sóng kể cả các đặc trưng động lực như biên độ, tần số, s

Chương 7

địa chấn tầng chứa

Trong những năm gần đây, việc nâng cao hiệu quả của phương pháp

địa chấn nhằm xác định các chỉ tiêu trực tiếp tìm kiếm dầu khí, làm sáng tỏ

đặc điểm tầng chứa dầu khí rất được chú trọng Các công nghệ mới trong thăm dò địa chấn được áp dụng trong lĩnh vực này được gọi là địa chấn tầng chứa (reservoir seismic) Điều này liên quan đến những nội dung như tăng

độ phân giải của phương pháp địa chấn, khai thác triệt để các thông tin của trường sóng kể cả các đặc trưng động lực như biên độ, tần số, sự suy giảm năng lượng, khai thác thông tin của sóng ngang

Một số công nghệ được quan tâm như nghiên cứu các loại thuộc tính

địa chấn (Seismic Attributes), nghiên cứu sự thay đổi biên độ theo khoảng cách thu nổ (Amplitude Versus Offset/AVO), sử dụng địa chấn 4C nghiên cứu đồng thời sóng dọc và sóng ngang (Multicompanent Seismic), sử dụng

địa chấn 4D nghiên cứu sự biến đổi của môi trường trong quá trình khai thác ở các giai đoạn khác nhau (Time – Lapse Seismic), khảo sát địa chấn trong 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 các thuộc tính động lực của trường sóng

Những thành tựu trong việc phát triển kỹ thuật máy tính, sự hoàn thiện

về thiết bị và các chương trình ứng dụng cho phép thu thập được khối lượng thông tin rất lớn từ tài liệu địa chấn, làm tăng số lượng thông số được sử dụng trong quá trình phân tích Các đặc điểm của trường sóng được sử dụng với thuật ngữ là các “thuộc tính địa chấn” (seismic attributes) Các thuộc tính địa chấn bao gồm cả các đặc điểm động hình học (thời gian, tốc độ ) và đặc điểm

động lực (pha, biên độ, tần số, độ suy giảm năng lượng ) Các thuộc tính có thể được xác định theo đơn mạch hoặc liên kết giữa các mạch

Các thuộc tính đơn mạch được tính cho từng mạch địa chấn và cho từng xung sóng Tính toán các thông số về tần số, biên độ, pha, tần số tức thời, pha tức thời, cường độ phản xạ

Các thuộc tính đa mạch được tính trên cơ sở hàm tương quan liên kết theo một nhóm mạch địa chấn và trên nhiều xung địa chấn (coherency)

Ngoài ra còn các thuộc tính biến đổi trường cho phép tính toán, chuyển

đổi các đặc trưng trường sóng địa chấn như tính toán xử lý trên miền tần số, hay trở kháng âm học

Trong các thuộc tính địa chấn, biên độ là loại thuộc tính được quan tâm nhiều hiện nay Từ các dị thường biên độ như các “điểm sáng”,

“điểm tối” có thể phát hiện các dấu hiệu liên quan đến dầu khí Dị thường biên độ thường được sử dụng để thành lập các bản đồ phản ảnh sự biến đổi tướng và tính chất của tầng chứa Sự biến đổi biên độ theo chiều ngang có thể là cơ sở phân biệt sự khác nhau của các loại tướng Trên lát cắt địa chấn, liên quan đến các mặt ranh giới dạng bao bọc (concodant)

có biên độ cao, vùng có tướng dạng gò đồi (hummocky) có biên độ thấp hơn, vùng có tướng dạng hỗn độn (chaotic) biên độ yếu Môi trường giàu cát có biên độ cao hơn vùng cát pha sét Sự khác biệt tỷ lệ cát/sét có thể nhận ra trên bản đồ biên độ

Hình 7.1 Lát cắt địa chấn có bất thường biên độ “điểm sáng” trên lát cắt địa chấn liên quan đến vỉa chứa khí (vùng Biển Bắc)

Hình 7.2 Bất thường biên độ “điểm sáng”trên bình đồ thời gian (time slice) (a)

và lát cắt thẳng đứng (b,c) (Vùng vịnh Mexico)

b

c

a

Trên hình 7.1 và 7.2 là những thí dụ về sự tồn tại bất thường biên độ

“điểm sáng” trên lát cắt thẳng đứng và bình đồ thời gian (time slice) liên quan đến vỉa dầu khí khi khảo sát địa chấn ở vùng Biển Bắc (hình 7.1) và vùng vịnh Mexico (hình 7.2)

Nói chung, chức năng chính của thuộc tính biên độ có thể dùng để nhận dạng các đặc điểm môi trường khác nhau như tích tụ khí và chất lỏng,

đặc điểm thạch học, độ rỗng, sự tồn tại các kênh rạch, các loại ám tiêu san hô, các ranh giới bất chỉnh hợp, sự biến đổi địa tầng phân tập

Trên hình 7.3 minh hoạ bản đồ biên độ thể hiện kênh ngầm và đứt gẫy khi khảo sát địa chấn 3D ở một vùng thuộc vịnh Mexico

Hình 7.3 Bản đồ biên độ thể hiện kênh ngầm và đứt gẫy theo tài liệu địa chấn 3D (vùng vịnh Mexico): a Bản đồ thể hiện kênh ngầm;

b Bản đồ thể hiện kênh ngầm và đứt gẫy

Có nhiều loại thuộc tính biên độ, chúng ta có thể xét một số thuộc tính biên độ thường dùng gồm:

- Biên độ bình phương trung bình (root mean square amplitude):

bằng căn giá trị trung bình của tổng các bình phương biên độ trong cửa sổ

tính: RMS = ∑N

1

i²)(aN

1

Trong đó N là số lượng mẫu thử trong cửa sổ tính,

ai là giá trị biên độ thứ i Đặc trưng thuộc tính biên độ này thường được sử dụng để minh giải tích tụ dầu khí liên quan đến các lòng sông cổ, phân biệt các thế nằm khác nhau của các trầm tích như song song, hỗn độn và gò đống

- Biên độ tuyệt đối trung bình (average abssolute amplitude): Là

tỷ số của tổng giá trị biên độ tuyệt đối với số các giá trị biên độ trong cửa sổ tính: ∑N a i

- Biên độ đỉnh cực đại (maximum peak amplitude): Với mỗi mạch địa

chấn, trong cửa sổ tính toán cần xác định một điểm có giá trị biên độ cực trị tương đối và 2 điểm có biên độ nhỏ hơn cạnh nó Từ đó xây dựng đường cong hypecbol và đỉnh hypecbol cho phép xác định giá trị cực đại để biểu diễn trên bản đồ Đặc trưng biên độ này thường dùng để phát hiện sự thay đổi thành phần thạch học, hoặc cát kết chứa dầu

- Biên độ đỉnh trung bình (average peak amplitude): giá trị trung bình

của biên độ các đỉnh cực đại trong cửa sổ tính toán

- Biên độ cực đại tuyệt đối (maximum abssolute amplitude): tớnh giỏ

trị cực đại cho cả đỉnh lồi (dương) và lừm (õm) trong cứa sổ tớnh toỏn

- Biên độ tổng giá trị tuyệt đối (total abssolute amplitude): là tổng các

giá trị tuyệt đối của biên độ trong cửa sổ tính toán: ∑N a i

1

- Biên độ tổng (total amplitude): bằng tổng các giá trị biên độ trong

cửa sổ tính toán: ∑N a i

1

.

- Năng lượng trung bình (average energy): là giá trị trung bình của

tổng bình phương biên độ trong cửa sổ tính toán: ∑N

1

i²)(aN

- Biên độ trung bình (mean amplitude): là tỉ số giữa tổng các giá trị

biên độ và số lượng k các giá trị 0 trong cửa sổ tính toán: a = Σai/k.

- Phương sai biên độ V (variance in amplitude): ∑( ư ) 2

N

1

x

x i .Thí dụ một hàm có 16 giá trị biên độ, phương sai được tính như sau:

ư 32

ư 94

ư 122

82

- _ 12 ư 76 ư 87 ư 63

ư 71 ư 117 ưư 46

-22 ư -57 ư

-38 ư -86 ư

- 40 ư

93 , 025 4

88 , 414 64 16 1

) 94 , 34 x ( 16 1

) x x ( N 1

2 i

2 i

- Biên độ S (skew in amplitude): ∑ ư 3

i x ) x ( N 1Thí dụ:

- Biên độ K (Kurtosis in amplitude): ∑ ư 4

i x ) x ( N

1

Thí dụ:

- Cường độ phản xạ (reflection magnitude) là hàm logarit tỷ số giữa

biên độ Ai tính toán dọc theo toàn mạch với giá trị biên độ chuẩn A0 Giá trị nhận được không phụ thuộc vào dấu cực của phản xạ và được đo với đơn vị deciben (db):

0

i M

A

A20log

R =

- Tỷ số biên độ dương/âm (Ratio of Pos to Neg): là tỷ số giữa số

lượng biên độ dương và số lượng biên độ âm trong cửa sổ tính toán

Sự thay đổi của tỷ số này thường liên quan đến sự thay đổi địa tầng Với những cửa sổ tính toán cho các đối tượng địa phương tham số này phản

ánh sự thay đổi chiều dày của đối tượng

ư 32 ư 94 ư 122 ư 82

- _ 12 ư 76 ư 87 ư 63

ư 71 ư 117

ư 46

-22 ư -57ư

-38 ư -86ư

- 40 ư

35,812.524.30

64,997.396.488161

)94.34x(161

)xx(N1

4 i

4 i

- _ 12 ư 76 ư 87

ư 63

ư 71 ư 117

-22 ư -57ư

-38 ư -86ư

- 40 ư

52,247.109

31,392.748.1161

)94.34x(161

)xx(N1

3 i

3 i

Các thuộc tính địa chấn đa mạch khảo sát tính ổn định của xung địa chấn từ mạch này sang mạch khác trong toàn bộ khối địa chấn 3D

- Hệ số liên kết giữa các mạch địa chấn (Correlation mapping)

Việc tính toán thuộc tính này dựa trên cơ sở sử dụng hàm tương quan giữa các mạch, cho phép xác định tính bất đồng nhất trong môi trường, nhờ đó có thể phát hiện những đứt gãy biên độ nhỏ Khi độ sâu tăng thì tỉ số tín hiệu/ nhiễu giảm vì vậy ở những độ sâu lớn, sự phân bố các dị thường của hệ số liên kết sẽ liên quan đến các sóng nhiễu

- Hàm biến đổi (Variance cube)

Thuật toán của thuộc tính này dựa trên cơ sở đo hệ số biến đổi giữa các mạch và được tính theo công thức:

2 2

) (

) (

L t j L t j

I i ij t

j

L t j L t j

I i

j ij t

j i

x W

x x W

σ

Trong đó: σ2i là giá trị của mẫu được tính của một mạch; xij là giá trị biên độ của thời gian j mạch thứ i; x j là trung bình biên độ của thời gian j của tất cả các mạch i; L là chiều dài cửa sổ tính; I là số mạch tham gia phép tính

Việc tính toán các thuộc tính địa chấn, có thể theo các bước sau:

ư Xây dựng cơ sở dữ liệu bao gồm tài liệu địa chấn 2D/3D,

đường cong VSP, tài liệu ĐVLGK và các tài liệu khác

ư Đánh giá chất lượng tài liệu địa chấn như nhận dạng trường sóng, tín hiệu có ích và nhiễu, phân tích phổ tần số, xác định khả năng phân dị, mức độ hấp thụ, đưa ra các giải pháp nâng cao chất lượng tài liệu Ngoài ra phải đánh giá chất lượng tài liệu ĐVLGK

ư Liên kết tài liệu địa chấn với tài liệu giếng khoan với mục đích xác

định đặc trưng động lực của trường sóng, xây dựng băng địa chấn tổng hợp

ư Liên kết các tầng chuẩn của đối tượng nghiên cứu

ư Tiến hành tính toán thử các thuộc tính địa chấn, liên kết với tài liệu giếng khoan để xác định tính hiệu quả của các thuộc tính đó để áp dụng cho cả vùng

ư Xây dựng bài toán địa chất thống kê và giải bài toán theo phương pháp định tính hoặc định lượng

ư Khoanh định đặc trưng địa chất cũng như thông số địa chấn của

đối tượng nghiên cứu

Sơ đồ khối tính toán thuộc tính địa chấn được trình bày trên hình 7.4

Hình 7.4 Sơ đồ khối tính toán các thuộc tính địa chấn

Để làm sáng tỏ những vấn đề trên, có thể lấy một vài thí dụ về kết quả xác định các thuộc tính biên độ ở một số khu vực thuộc bể Cửu Long

và bể Malay- Thổ Chu

Hình 7.5 là bản đồ các thuộc tính tổng biên độ dương và hàm liên kết trên cùng một vị trí thời gian t = 2800ms Phân tích bản đồ cho thấy mức độ biểu hiện bất thường của các thuộc tính là khác nhau, các bất thường tổng biên độ dương biểu hiện các đứt gãy lớn Các bất thường hàm liên kết và hàm biến đổi bổ sung thêm các đứt gãy nhỏ hay những nứt nẻ góp phần chi tiết hoá đặc điểm địa chất của khu vực

Hình 7.6 thể hiện bản đồ tổng hợp các thuộc tính tổng biên độ dương, hàm liên kết và hàm biến đổi cũng tại t = 2800ms và lát cắt địa chấn tuyến AB Phân tích bản đồ này cho thấy sự phân bố của bất thường thể hiện sự có mặt của các đứt gãy nhỏ và không liên tục trên lát cắt địa chấn

Để đánh giá được mức độ biến đổi bất thường của các thuộc tính

ở các thời gian khác nhau có thể xem bản đồ đánh giá sự thay đổi của hàm biến đổi, đây là một thuộc tính mà khi nghiên cứu xuống sâu tỉ số tín hiệu/nhiếu tăng Trên hình 7.7 thể hiện bản đồ hàm biến đổi ở 2 mức thời gian khác nhau, với t= 2900 và 3000ms Khi phân tích bản đồ có thể khoanh định được khu vực bất thường theo không gian, từ đó đưa ra

được hướng phát triển diện phân bố theo chiều sâu của đối tượng nứt nẻ hoặc đứt gãy

Khoanh định đặc trưng địa chất, địa vật lý của các đối tượng nghiên cứu

Tính toán thuộc tính Kết qủa minh giải

cấu trúc tài liệu

Trên các hình 7.8, 7.9 và, 7.10 nêu một số thí dụ về các bản đồ biên

độ liên quan đến lòng sông cổ và đứt gẫy ở cấu tạo NC bể Malay- Thổ Chu

Hình 7.5 Bản đồ tổng biên độ dương (a) và và hàm liên kết (b)

ở t =2800ms ( vùng mỏ BH, bể Cửu Long)

Hình 7.6 Bản đồ tổng hợp các thuộc tính tổng biên độ dương, hàm liên kết

và hàm biến đổi ở t = 2800 ms (a) và lát cắt địa chấn trên tuyến AB (b)

b

a

b

a

Hình 7.7 Bản đồ thuộc tính tổng biên độ dương ở t = 2900 và 3000 ms

Hình 7.8 Bản đồ thuộc tính biên độ trung bình dương liên quan đến lòng

sông cổ (Cấu tạo NC, Bể Malay - Thổ Chu)

Hình 7.9 Bản đồ biên độ bình phương trung bình ở mặt móng

liên quan đến các đứt gẫy (Cấu tạo NC, Bể Malay - Thổ Chu)

Hình 7.10 Bản đồ thuộc tính biên độ biến đổi liên quan đến các đứt gẫy

(Cấu tạo NC, Bể Malay Thổ Chu)

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 thường dẫn đến sóng phản xạ có biên độ cao và được gọi là các “điểm sáng” phản xạ Trên hình 7.1 và 7.2 nêu thí dụ về bất thường biên độ “điểm sáng” trên lát cắt địa chấn và bình đồ thời gian liên quan đến vỉa chứa khí vùng Biển Bắc và vùng vịnh Mexico Trong thực tế, nếu chỉ sử dụng bất thường biên độ “điểm sáng” thì có hạn chế vì nhiều yếu tố không liên quan

đến khí cũng có thể gây ra điểm sáng phản xạ

Trong những năm gần đây, các nghiên cứu về sự biến đổi biên độ sóng phản xạ theo khoảng cách thu - nổ (hoặc theo góc đổ của sóng phản xạ) đã được tiến hành Các kết quả đạt được chỉ ra rằng các mặt ranh giới phản xạ có trở sóng âm học và hệ số Poatson khác nhau sẽ dẫn tới sự thay

đổi biên độ khi quan sát ở khoảng cách khác nhau Thí dụ sóng phản xạ từ cát chứa khí được biểu hiện bởi sự biến đổi biên độ theo khoảng cách thu-

nổ Phương pháp này được gọi là nghiên cứu “biên độ biến đổi theo khoảng cách thu- nổ” (Amplitude Versus Offset/ AVO)

ý tưởng nghiên cứu biên độ biến đổi theo khoảng cách được Koefoed nêu ra từ năm 1955, tuy nhiên do những hạn chế về công nghệ nên không

đưa vào thực tế được Chỉ từ năm 1980, Công ty dầu khí Chevron mới bước

đầu áp dụng phương pháp này và tiếp đó một số tác giả khác tiếp tục phát triển chúng Castagna (1993), Chaco (1989), Hall (1995), Juhlin (1993), Peđy (1995), Ross (1995) Wren (1996)

7.2.1 Cơ sở phân tích AVO

Từ những khái niệm cơ bản về địa chấn cho thấy khi sóng tới mặt ranh giới có sự khác biệt về tốc độ truyền sóng và mật độ thì sẽ hình thành sóng phản xạ và sóng qua Khi tia tới đổ thẳng góc thì hệ số phản xạ R0 và

hệ số qua KO được xác định :

1 2

1 2 1 1 2 2

1 1 2 2 t

PX 0

II

II.vρ.vρ

.vρ.vρA

AR

+

ư

=+

ư

=

=

1 2

1 1

1 2 2

1 1 t

q 0

II

2.I.v

ρ.vρ

.v2.ρA

AK

+

=+

=

=

ở đây APX, A0, At, Aq là biên độ sóng phản xạ, sóng tới và sóng qua.v1, ρ1 là tốc độ và mật độ lớp thứ nhất; v2, ρ2 là tốc độ và mật độ lớp thứ hai; I là trở sóng âm học, được tính bằng tích của tốc độ và mật độ: I = ρ.v

Khi góc đổ θ ≠ 0, hệ số phản xạ sẽ có sự thay đổi phức tạp theo góc đổ θ (hoặc phụ thuộc khoảng cách thu - nổ)

Trên hình 7.11minh họa kết quả nghiên cứu của D Koefoed (1955) Trong trường hợp tốc độ tăng qua mặt ranh giới, tuỳ thuộc vào hệ số Poatson tăng hay giảm mà có sự thay đổi hệ số phản xạ theo góc đổ θ Khi hệ số Poatson tăng thì biên độ tăng theo (θ) (đường cong 1,2) Khi

hệ số Poatson giảm thì biên độ giảm (đường cong 3,4)

Trong trường hợp tốc độ giảm qua mặt ranh giới, hệ số phản xạ

âm, khi hệ số Poatson tăng ta có sự biến đổi hệ số phản xạ theo đường cong 5 và khi hệ số Poatson giảm ta có sự biến đổi biên độ tăng theo chiều âm (đường cong 6)

Hình 7.11 Sự phụ thuộc hệ số phản xạ theo góc đổ θ

Theo kết quả nghiên cứu của Shuey (1985), khi góc đổ θ không lớn (θ < 300) thì mối quan hệ giữa hệ số phản xạ và góc đổ được xác định theo công thức:

R(θ) = R0 + G sin2θ

Trong đó : R = ⎜⎜ ⎝ ⎛ ∆ v + ∆ p p ⎟⎟ ⎠ ⎞

P P

σ

ư

σ

∆ +

σ 1

2σ 1 B).

2.(1 B

A0

ư

ư +

ư

p

∆p v

∆v v

∆v B

p P p p

+

=

2

v v

=σ

∆vP = vP2 - vP1, ∆ρ = ρ2 - ρ1 và ∆σ = σ2 - σ1

Có thể tính gần đúng hệ số phản xạ cho mô hình AVO:

Rθ = RO cos2θ + 2.25 (σ2 - σ1) sin2θ

Như vậy, nếu tia sóng đổ thẳng góc với mặt ranh giới (θ = 0) thì hệ

số phản xạ R0 là không thay đổi Khi quan sát xa dần nguồn nổ (θ ≠ 0) thì

hệ số phản xạ R(θ) là một hàm biến đổi phụ thuộc vào góc đổ θ Nguyên nhân gây nên sự biến đổi này liên quan đến mối quan hệ của hệ số Poatson (σ) và mật độ đất đá ρ Trong thực tế đó là mối quan hệ của hệ số Poatson

và trở sóng âm học Sự biến đổi của hệ số phản xạ được phản ảnh bởi sự thay đổi biên độ sóng phản xạ thu nhận được trên mặt

Nghiên cứu sự biến đổi biên độ theo khoảng cách cho phép làm sáng

tỏ đặc điểm trở sóng âm học và hệ số Poatson của mặt ranh giới Các tham

số này xác định bản chất của tầng chứa dầu khí, các mặt ranh giới tiếp xúc dầu/khí, dầu/khí, khí/nước

Việc xác định hệ số Poatson có liên quan đến tốc độ sóng dọc vp và tốc độ sóng ngang vs

) )(

(

) (

σ21σ1p

σ1E

ư

)σ1(ρ

2 s

2 p

v v

2v v

2

1 σ

ư

ư

=

Trong môi trường không khí và nước chỉ có sóng dọc mà không có sóng ngang, khi đó có vs = 0; σ = 0.5 Hệ số Poatson của một số loại đất

0.31(0.29- 0.32)0.28 - 0.35 0.2 (0.17 - 0.26)

- Cát kết (có độ rỗng >10%

- Cát kết (có độ rỗng bão hoà khí >2- 5%)

- Cát kết không gắn kết chứa khí (>2-5%)

- Sét nhiều sét mịn

- Sét chứa vôi

- Bột kết

0.22 - 0.28 0.2(0.1-0.24) 0.15 - 0.24

0.38(0.36-0.4) 0.36(0.23-0.67) 0.28 -0.33

Theo Castagna (1995) có thể xác định mối quan hệ thực nghiệm giữa

vp và vs theo công thức:

vp = 1,16 vs + 1,36

Hình ảnh mối quan hệ Poatson (σ) và tỷ số tốc độ vp/vs được minh họa trên hình 7.12 Mối quan hệ giữa tốc độ (vp) với hệ số Poatson (σ) của một số loại đá được nêu trên hình 7.13 Sự phụ thuộc hệ số Poatson và tốc

độ truyền sóng vào độ bão hoà nước được minh họa trên hình 7.14

Hình 7.13 Mối quan hệ giữa tốc độ và hệ số Poatson của một số loại đá

Hình 7.14 Sự phụ thuộc của hệ số Poatson (a)

và tốc độ truyền sóng (b) vào độ bão hoà nước

Trong phương pháp nghiên cứu sự biến đổi biên độ theo khoảng cách (AVO), việc nghiên cứu hệ số Poatson và mối quan hệ giữa chúng với các tham số khác rất quan trọng

Hệ số Poatson có thể được xác định trong phòng thí nghiệm bằng cách đo sự biến dạng của vật thể khi thay đổi lực tác dụng một cách từ từ, nhiệt độ không đổi (quá trình đẳng nhiệt) Ngoài thực địa, hệ số Poatson

được xác định qua tốc độ truyền sóng vp và vs Đây là sự biến dạng do lực tác động nhanh, không có sự trao đổi nhiệt (quá trình đoản nhiệt)

Qua nghiên cứu các yếu tố địa chất liên quan đến hệ số Poatson, có thể rút ra một số nhận xét :

+ Hệ số Poatson tăng khi các yếu tố như thành phần sét, độ rỗng (có chứa nước biển hoặc dầu), áp suất độ rỗng và nhiệt độ tăng

+ Hệ số Poatson giảm khi các yếu tố như thành phần thạch anh, độ rỗng, áp suất đặc sít tăng và khí thay chỗ dầu, nước

Các kết quả nghiên cứu cho thấy biên độ biến đổi theo khoảng cách với những qui luật khác nhau phụ thuộc vào mối quan hệ của hệ số Poatson

và trở sóng âm học qua mặt ranh giới phản xạ

- Nếu trở sóng và hệ số Poatson đều tăng qua mặt ranh giới thì biên

Trở sóng

âm học

Hệ số Poatson

Biên độ tương đối

Biên độ tuyệt đối

Hình 7.15 Tóm tắt qui luật AVO

Chúng ta có thể xét một số mô hình chỉ ra sự thay đổi giá trị tương đối A và giá trị tuyệt đối ⎪A⎪ của biên độ theo khoảng cách khi trở sóng và hệ số Poatson thay đổi qua mặt ranh giới Hình ảnh sự thay

đổi biên độ khi trở sóng và hệ số Poatson thay đổi được minh họa trên hình 7.16

Hình 7.16 Mô hình AVO thể hiện sự thay đổi biên độ khi thay đổi trở

sóng và hệ số Poatson

a Trở sóng và hệ số Poatson tăng, biên độ tương đối và biên độ tuyệt đối tăng

b Trở sóng tăng, hệ số Poatson giảm, biên độ tương đối và biên độ tuyệt đối giảm

c Trở sóng tăng, hệ số Poatson giảm, biên độ tương đối giảm, biên độ tuyệt đối tăng

d Trở sóng và hệ số Poatson giảm, biên độ tương đối tăng và biên độ tuyệt đối giảm

Qua các hình ảnh này chúng ta có nhận xét là sự thay đổi giá trị tương đối của biên độ không phụ thuộc vào sự thay đổi trở sóng mà luôn thay đổi cùng chiều với sự thay đổi hệ số Poatson Trong khi đó, giá trị tuyệt đối của biên độ sẽ ngược với sự thay đổi hệ số Poatson nếu trở sóng giảm qua mặt ranh giới

Trên hình 7.17 chỉ ra sự biến đổi hệ số phản xạ và biên độ theo góc đổ khi có mặt ranh giới sét và cát kết chứa khí Khi tia sóng đổ vuông góc có RO = 0.03 và hệ số phản xạ giảm dần khi góc đổ tăng lên Khi θ > 200 có sự phân cực phản xạ, hệ số phản xạ tăng theo chiều âm (hình 7.17b) Kết quả là biên độ giảm dần khi θ < 200, sau đó biên độ tăng theo chiều âm (hình 7.17c)

Hình 7.17 Mô hình AVO với ranh giới sét và cát kết chứa khí

a Mô hình tham số; b Sự thay đổi hệ số phản xạ theo góc đổ;

c Sự thay đổi biên độ theo góc đổ

Trên hình 7.18 mô tả mô hình AVO đối với đá bở rời Khi có lớp than kẹp trong sét cho thấy biên độ giảm theo sự tăng của góc đổ (hình 7.18a), với lớp cát chứa khí kẹp trong sét có hiện tượng biên độ tăng theo góc đổ và với lớp cát chứa khí ở mức độ cao (hình 7.18c) có hiện tượng biên độ giảm dần nhưng đến θ = 300 có sự đổi cực, biên độ tăng dần theo chiều âm Hình ảnh này được thể hiện trên lát cắt hình 7.19a và 7.19b

Chúng ta cũng có thể thấy mô hình AVO với đá cacbonat trên hình 7.20 và 7.21 Với lớp cacbonat chứa khí kẹp trong đá cacbonat có sự tăng biên độ (hình.7.20a) và với lớp cacbonat chứa nước có sự giảm biên độ theo

a

b

c

góc đổ (hình.7.20b) Tương 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)

Hình 7.19 Hình ảnh bất thường AVO của lớp cát chứa khí (a)

và lớp than) ở t = 640ms trên lát cắt (b)

Hình 7.20 Mô hình AVO với lớp đá cacbonat chứa khí (a)

số Poatson σ = 0,38 và trong tầng cát chứa khí có ρ = 2,0 g/cm3 và σ = 0,15 Khi cát có trở sóng cao tương ứng với đường cong loại I, khi trở sóng trong cát và sét xấp xỉ nhau có đường cong loại II và khi cát chứa khí có trở sóng thấp thì có đường cong loại III

Hình 7.22 Phân loại bất thường AVO

Các kết quả nghiên cứu cho phép rút ra các nhận xét sau:

- Bất thường AVO loại I: Loại này có biên độ dương rõ rệt ở khoảng cách gần nguồn nổ và giảm dần theo khoảng cách, có biên độ âm mờ nhạt hơn tại khoảng cách xa (mặc dù gradien AVO của loại bất thường này có thể nhỏ) Sự biến đổi biên độ này phụ thuộc vào hệ số phản xạ khi sóng đổ vuông góc RO và hệ số Poatson

Sóng có sự phân cực khi khoảng cách đủ xa Loại bất thường này liên quan đến ranh giới sét/bột kết Chúng có thể liên quan đến ranh giới sét/cát đặc sít chứa nước mặn thường có độ rỗng < 10% ở chiều sâu lớn có thể là ranh giới sét/cát đặc hoặc sét/đá vôi đặc ở bể Nam Côn Sơn, bất thường AVO loại I được coi là có độ rủi ro cao đối với

- Bất thường AVO loại II: Loại bất thường này có giá trị biên độ dương nhỏ ở khoảng cách gần và biên độ âm trung bình đến tương đối cao

ở khoảng cách xa Loại này thường liên quan đến thân cát có trở sóng xấp

xỉ với sét Thí dụ như cát gắn kết vừa phải, cát chứa khí hoặc chất lượng tốt nhưng chiều dày nhỏ hơn độ phân giải hoặc có chiều dày đáng kể nhưng chất lượng trung bình đến nghèo Do hệ số phản xạ gần điểm nổ xấp xỉ bằng 0 nên ở gần điểm nổ có khả năng nhận biết trên phông nhiễu Khi ra

xa mức độ nhận biết tầng này tăng lên, vì thế khi ra xa điểm nổ có thể đột nhiên xuất hiện sóng phản xạ vì khi đó biên độ của chúng tăng so với nhiễu

- Bất thường AVO loại III: Loại này xuất hiện khi có tập cát có trở sóng nhỏ so với đất đá vây quanh, ở đó tầng sét có biên độ âm cao ở gần nguồn nổ và biên độ âm mạnh dần hơn khi ra xa Ngược lại ở đáy thân cát

có biên độ dương ở khoảng cách gần và dương mạnh hơn ở xa Sự biến đổi của chúng là đáng kể nhưng biên độ thường nhỏ hơn bất thường loại I ở bể Nam Côn Sơn có khả năng loại bất thường này liên quan đến biểu hiện của thân cát chứa khí chất lượng tốt Trên bảng 7.2 là sơ đồ phân loại bất thường AVO

Bảng 7.2

Loại bất

thường

Sự biến đổi trở sóng

Sự biến đổi

hệ số σ

Lát cắt sản phẩm

Loại II Biến đổi ít Giảm Không phát hiện được

Để ứng dụng công nghệ AVO cần tiến hành một số bước sau:

- Tập hợp tài liệu địa chấn ĐSC có chất lượng tốt để phân tích AVO Cộng theo góc hữu hạn có dịch chuyển cho khoảng cách thu nổ gần và xa

- Phân tích tài liệu giếng khoan để xác định tính chất đất đá và mối quan hệ giữa hydrocarbua với đá chứa và bất thường AVO

- Liên kết bất thường AVO với kết quả phân tích địa chấn thông thường và mô hình địa chấn để dự báo triển vọng và rủi do

- Nghiên cứu trở kháng âm học và hệ số Poatson cho khoảng cách giữa gần và xa điểm nổ

- 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 thường biên độ (Ross,1995) ở thân cát có độ sâu khoảng 1000m có chứa khí, trước đây đã phát hiện dấu hiệu “điểm tối” và nay phát hiện bất thường AVO loại I