Ứng dụng các phương pháp địa chấn trong đánh giá tiềm năng, triển vọng dầu khí mỏ ĐẠI HÙNG bể NAM côn sơn

Minh giải tài liệu địa chấn 3D là quá trình giải thích ý nghĩa địa chất của các tài liệu địa chấn sau qúa trình xử lý. Nếu trong quá trình xử lý số liệu cần áp dụng các thuật toán để biến đổi tín hiệu nhằm cho kết qủa thể hiện các yếu tố địa chất một cách tốt nhất (hiệu chỉnh tĩnh, hiệu chỉnh động, cộng sóng, lọc..)thì trong quá trình phân tích cần minh giải các kết quả đó bằng ngôn ngữ địa chất, tìm ra mối quan hệ giữa trường sóng địa chấn và các yếu tố địa chất. Quá trình xử lý và phân tích tài liệu có mối quan hệ chặt chẽ và bổ sung lẫn nhau.

M C L C Ụ Ụ

1.1 Đặc điểm vị trí địa lí 3

1.1.1 Vị trí địa lí : 3

1.1.2 Lịch sử nghiên cứu mỏ Đại Hùng 5

1.2 Đặc điểm địa tầng – kiến tạo 5

1.2.1 Đặc điểm địa tầng 5

1.2.2 Đặc điểm kiến tạo 11

1.3 Hệ thống đứt gãy và bẫy chứa 12

1.3.1 Hệ thống đứt gãy 12

1.3.2 Bẫy chứa 13

1.4 Hệ thống dầu khí 14

1.4.1 Tầng chứa 14

1.4.2 Tầng chắn 17

1.4.3 Tầng sinh 18

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ ỨNG DỤNG CỦA THĂM DÒ ĐỊA CHẤN 21

2.1 Đặc điểm lý thuyết địa chấn 21

2.2.1 Biểu đồ thời khoảng sóng phản xạ 26

2.2.2 Biểu đồ thời khoảng điểm sâu chung 29

2.3 Các sóng có ích và nhiễu 30

2.3.1 Sóng có ích 31

2.3.2 Nhiễu địa chấn 33

2.4 Bản chất của phương pháp địa chấn 3D 35

2 5 Chuổi xử lý cơ bản 38

2.5.1 Tiền xử lý 39

2.5.2 Cắt bỏ sóng không phải là sóng phản xạ 39

2.5.3 Lọc ngược trước khi cộng 39

2.5.4 Lọc ngược sau khi cộng 39

2.5.5 Nhóm các mạch theo điểm giữa chung 40

2.5.7 Hiệu chỉnh tĩnh dư 40

2.5.8 Dịch chuyển 40

CHƯƠNG 3: KỸ THUẬT VÀ PHẦN MỀM MINH GIẢI ĐỊA CHẤN 3D 41

3.1 Phân tích lát cắt địa chấn 41

3.1.1 Liên kết sóng và đứt gãy 41

3.1.2 Liên kết địa chất- địa chấn 43

3.2 Thành lập các bản đồ địa chấn 45

3.2.1 Thành lập bản đồ đẳng thời 45

3.2.2 Thành lập bản đồ đẳng sâu 46

3.2.3 Thành lập bản đồ đẳng dày 48

3.3 Các phần mềm chính được sử dụng trong minh giải tài liệu địa chấn .48 3.4 Các thao tác chính trong minh giải tài liệu 50

3.4.1 Khởi động IESX 50

3.4.2 Tạo một Project mới 51

3.4.3 Basemap – xem dữ liệu định hướng 51

3.4.4 Tạo một tầng mới 51

3.4.5 Xem các tuyến địa chấn 53

3.4.6 Liên kết tầng phản xạ và xác định hệ thống đứt gãy 54

3.4.7 Lập bản đồ đẳng thời/đẳng dày 54

CHƯƠNG 4: MINH GIẢI TÀI LIỆU ĐỊA CHẤN 3D MỎ ĐẠI HÙNG LÔ 05-1 56

4.1 Cơ sở dữ liệu 56

4.1.1 Tài liệu địa chấn 56

4.1.2 Các tài liệu khác 57

4.1.3 Cơ sở phân tích đặc điểm cấu trúc 58

4.2 Minh giải địa chấn 59

4.2.1 Liên kết, minh giải tài liệu địa chấn 59

4.2.2 Xây dựng bản đồ cấu trúc 71

4.3 Mức độ tin cậy của kết quả minh giải tài liệu 82

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 83

TÀI LIỆU THAM KHẢO 84

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU

1.1 Đặc điểm vị trí địa lí

1.1.1 Vị trí địa lí :

Bể Nam Côn Sơn nằm ở phần lục địa phía Nam Việt Nam, có tọa độ 6 - 10

vĩ Bắc, 105 - 111 kinh Đông Cách bờ biển Việt Nam 600 km về phíaĐông Nam Phía Đông được giới hạn bởi bồn trũng Trường Sa Phía Nam đượcgiới hạn bởi đới nâng Nature Bể bao gồm lô 03 – 30 Diện tích khoảng 90000

km 2 (Hình 1.1)

Hình 1.1 Vị trí bồn trũng Nam Côn Sơn

Mỏ Đại Hùng nằm ở rìa Tây - Bắc bồn trũng Nam Cơn Sơn, hay nĩi một cách chính xác hơn là nằm ở rìa Tây – Nam ở đới nâng Mãng Cầu Đới nâng này chia cắt bồn trũng thành hai phụ bồn: phụ bồn phía Bắc và phụ bồn phía Nam Mỏ Đại Hùng nằm trong lơ 05-1 ở thềm lục địa Việt Nam, cách Vũng Tàu về phía Đơng Nam 262km vùng mỏ cĩ chiều sâu đáy biển thay đổi từ 110 – 120 m

(Hình1.2)

Địa hình đáy biển ở phần lớn diện tích của mỏ tương đối bằng phẳng và khơng cĩ các vật chướng ngại, tạo điều kiện thuận lợi cho việc xây dưng các cơng trình khai thác dầu khí

BP BP

BP Pedco

Cuulong JOC

Vietsovpetro

*

Conoco Conoco Hoang Long JOC

04-3

05-1A

05-2 05-3

06

12 (E)

12 (W)

11-2 10

09-2 16-1

17 18

28

26

27 25

Con Son Isl.

Đảo Côn Sơn

Ruby Field

Lan Tây Lan Đỏ Rong Doi

Hoan Vu Joint Operating Co.

MỏRang Đông Phương Đông

BP BP

BP Pedco

Cuulong JOC

Vietsovpetro

*

Conoco Conoco Hoang Long JOC

04-3

05-1A

05-2 05-3

06

12 (E)

12 (W)

11-2 10

09-2 16-1

17 18

28

26

27 25

Con Son Isl.

Đảo Côn Sơn

Ruby Field

Lan Tây Lan Đỏ Rong Doi

Hoan Vu Joint Operating Co.

MỏRang Đông Phương Đông

1.1.2 Lịch sử nghiên cứu mỏ Đại Hùng.

Trước năm 1975 công ty Mobil tiến hành thu nổ địa chấn 2D với mạng lướiđịa chấn 4x4 km trong khu vực bồn trũng Nam Côn Sơn, trong đó mỏ Đại Hùng

đã thu nổ khoảng 360 km tuyến địa chấn 2D

Năm 1985 công ty liên doanh Vietsovpetro đã tiến hành thu nổ 1050 km địachấn 2D mang lưới 1x1 km trên vùng mỏ Đại Hùng

Năm 1991 Liên doanh dầu khí Vietsovpetro đã tiến hành khảo sát địa chấn3D do công ty GECO-PRAKLA thu nổ với diện tích 238 km2 Ngoài ra còn nhiềutuyến địa chấn liên kết của nhiều công ty khác nhau thu nổ qua các giếng khoancủa mỏ Đại Hùng

Năm 1988 Vietsovpetro đã phát hiện dòng dầu đầu tiên ở giếng khoan 1X15-10-1994 nhà điều hành BHP tiến hành đánh giá trữ lượng dầu khí của mỏ và đưa vào khai thác sớm phần phía Đông Bắc mỏ 5-3-1995 công ty PPEP đã tiến hành đánh giá trữ lượng dầu khí của mỏ Đại Hùng 1997 Petronas Carigali Việt Nam tiếp nhận mỏ Cho tới hiện nay mỏ vẫn đang được đánh giá và khai thác với sản lượng tương đối cao

1.2 Đặc điểm địa tầng – kiến tạo

1.2.1 Đặc điểm địa tầng.

Hiện tại mỏ Đại Hùng đã có 22 giếng khoan thăm dò và khai thác, trong đó

15 giếng đã khoan vào móng granit từ 20m (ĐH – 7X) đến 976,4m (ĐH – 10X) vàhầu hết các giếng khoan đã khoan qua mặt cắt trầm tích với đầy đủ các phân vị địatầng có tuổi từ Mioxen sớm đến Pliocene - Đệ tứ Cột địa tầng tổng hợp mỏ ĐạiHùng được thể hiện (Hình 1.3)

Hình 1.3 Cột địa tầng mỏ Đại Hùng.

1.2.1.1 Móng macma trước Đệ Tam

Móng macma được phát hiện ở mỏ Đại Hùng, từ chiều sâu 2622 m (PP-2X)đến 4005 m (PP-8X) Thành phần móng chủ yếu là granit, granodiorit với hạt từrất nhỏ đến trung, sắc cạnh, bị nứt nẻ, bị cà nát Granite có thành phần tạo đá gồm:30-35% plagiocls, 35-38% thạch anh và fenpat 20-23% Đối với granodiorite thìkhoáng vật tạo đá gồm : 40 – 50% plagioclas, 20 – 38% thạch anh, Felspat 5-18%,biotit (5 – 8%), ngoài ra còn có một vài khoáng vật phụ phổ biến gồm: sphen,apatit, zircon, và khoáng vật quặng Đá thuộc nhóm granodiorit kiểu granit

Cho đến nay, tuổi của móng mỏ Đại Hùng chưa được nghiên cứu một cáchchi tiết, một vài mẫu phân tích tuổi tuyệt đối Kali-Argon cho tuổi 109  5 triệunăm tương đương với J - K

1.2.1.2 Trầm tích Đệ Tam

Theo kết quả phân tích cổ sinh và địa tầng, lát cắt trầm tích Đệ Tam ở cácgiếng khoan ở mỏ Đại Hùng có tuổi từ Mioxen sớm đến hiện tại, được đánh dấubởi các đới planktonic forams từ N5-N23 như sau:

a/ Hệ Neogen Thống Miocen Phụ thống Miocen dưới Hệ tầng Dừa

Bao gồm các trầm tích chứa than phân bố rộng rãi trên toàn mỏ Đại Hùng,

có xu hướng mỏng dần về phía Bắc và Tây Bắc Nằm giữa tầng phản xạ H76 vàH200, trầm tích hệ tầng Dừa bắt gặp ở chiều sâu từ 2112m (PP-1P) đến 3340m(PP – 14X), bao gồm chủ yếu là cát kết màu xám sáng Phớt trắng, sét kết, bột kếtxen kẽ nhau; thỉnh thoảng gặp than mỏng và đá đá vôi Có thể chia thành 3 tậpchính (từ dưới lên) :

a.1/ Trầm tích lục nguyên lót đáy :

Phủ trực tiếp lên móng granit là các trầm tích lục nguyên hạt thô và hạt mịnxen kẽ sét, bột kết, độ hạt giảm dần về phía trên Đỉnh của tập được đánh dấu bởicác lớp than (H150) nên ranh giới này còn được gọi là “coal marker” Các lớp thannày phân bố rộng ở phần trung tâm và phần phía Nam của mỏ, mỏng dần về phíaTây Bắc và được nhận biết một cách dễ dáng trên tài liệu Địa Vật Lý Giếng

Các tập cát kết từ móng đến H150 bao gồm cát kết đa khoáng, sét, bột kết.Cát kết có độ hạt từ thô đến mịn, độ rỗng, độ ẩm thấp Độ dày các thân cát cũngthay đổi, giảm dần về phía Nam, Tây Nam, vát mỏng và biến mất về phía Bắc củamỏ.

Với sự có mặt của các đới planktonic forams và các đới nannofossils trầmtích lót đấy được xếp vào phần dưới cùng của Mioxen sớm, tương ứng phần dướicủa hệ tầng Dừa Theo liên kết khu vực, cũng có ý kiến cho rằng tập này có tuổiOligocene muộn Chiều dày của tập này thay đồi từ 43-176m

a.2/ Tập trầm tích lục nguyên chứa than

Đỉnh của tập trầm tích lục nguyên này là ranh giới H100, được đánh dấubởi sự có mặt của trầm tích chứa than cuối cùng của giai đoạn tạo châu thổ lần thứnhất Đặc điểm đáng chú ý của tập trầm tích này là bao gồm các tập cát chứa sảnphẩm chính của mỏ (trước đây BHPP chia thành 5 tập cát chứa từ tập cát số 5 đếntập cát số 1 kể từ dưới lên) Thành phần các trầm tích lục nguyên bao gồm cát kết

đa khoáng, bột kết, sét và than phân lớp nằm ngang, lượn sóng và xiên chéo Cátkết hạt nhỏ đến trung, có thành phần chủ yếu là thạch anh, fenpat và một phần nhỏmảnh đá, chúng được gắn kết bởi xi măng đá vôi và xi măng sét Nhìn chung hạtvụn có độ lựa chọn và mài tròn tốt, bán góc cạnh đến bán tròn cạnh Sét bột kết cómàu xám xẫm đến xám nhạt, phân lớp mỏng chứa khoáng vật glauconit, siderite

và nhiều hoá thạch biển

Dựa trên cơ sở các tài liệu vi cổ sinh, thạch học, trầm tích, được xác địnhthành tạo trong môi trường biển nông, đồng bằng thuỷ triều, đồng bằng ngập lụt,lòng sông, bãi bồi

Theo kết quả phân tích cổ sinh của Viện Dầu Khí, tuổi Miocen sớm đượcxác định bởi sự có mặt của trùng lỗ Globoquadrina dehiscens, globoquadrinaprodehiscens Theo tài liệu sinh địa tầng planktonic forams và nannofossil thì tậpnày kết thúc các đới N Chiều dày của tập thay đổi tứ 200-380m

a.3/ Tập trầm tích lục nguyên hạt mịn:

Phần trên cùng của trầm tích Mioxen sớm với nóc của tập là tầng H76 baogồm các tập cát kết, bột kết, sét kết xen kẽ các lớp sét vôi và đá vôi mỏng Cácthân cát chứa dầu và khí ở trong phần trên của Mioxen sớm trước đây được gọi làH80 – H100 có chiều dày thay đổi, không phát triển liên tục theo chiều ngang vàmức độ chứa dầu cũng hạn chế

Môi trường lắng đọng trầm tích của tập này là vũng vịnh, biển nông, châuthổ ven biển

Tổng chiều dày trầm tích lục nguyên có tuổi Mioxen sớm từ 480 – 980m

b/ Hệ Neogen Thống Miocen Phụ thống Miocen giữa Hệ tầng Thông – Mãng Cầu

Hệ tầng Thông – Mãng Cầu được giới hạn trên và dưới bởi các mặt phản xạđịa chấn H30 và H76, chúng phân bố rộng rãi khắp toàn mỏ và đã bắt gặp ở tất cảcác giếng khoan tại mỏ Đại Hùng

Trầm tích hệ tầng này có thể chia thành 2 phần chính: phần dưới chủ yếu làcát kết hạt trung, các lớp đá vôi ám tiêu và đá vôi silic dạng thềm xen kẽ với sétkết Cát kết màu xám đến xám nhạt, hạt mịn đến rất mịn đôi khi trung bình, á tròncạnh đến á góc cạnh, độ chọn lựa trung bình, gắn kết trung bình đến yếu với ximăng là đá vôi và sét Sét kết màu xám sáng đến xám trung bình, mềm đến rắnchắc Phần trên chủ yếu là các lớp đá vôi dày, màu kem sáng, trắng sữa xen lẫncác lớp mỏng cát, bột kết và ít lớp mỏng dolomit Đá vôi tái kết tinh rất mạnh với

sự phát triển của các hang hốc, vì nứt nẻ và nứt nẻ Bề dầy đá vôi từ 7-50m

Tuổi Miocen trung của tập trầm tích này được xác định trên cơ sở sự có mặtcủa trùng lỗ Globorotalia menardii, Globorotalia mayeri và các đới planktonicforams N9, N10, N11, N12 và N13

Môi trường trầm tích của hệ tầng Thông – mãng Cầu là biển nông ven bờ

Hệ tầng Thông – Mãng Cầu bề dày thay đổi từ 150-1159m và phủ bất chỉnhhợp lên hệ tầng Dừa

c/ Hệ Neogen Thống Miocen Phụ thống Miocen trên Hệ tầng Nam Côn Sơn

Nằm giữa tầng phản xạ H20 và H30, hệ tầng Nam Côn Sơn phân bố rộngrãi trong toàn mỏ, có mặt ở tất cả các giếng khoan ở mỏ Đại Hùng

Trầm tích của hệ tầng này có 2 thành phần cơ bản là: trầm tích lục nguyên

và đá vôi Phần dưới hệ tầng chủ yếu là trầm tích lục nguyên với các đá vụn, gồmcát kết, bột kết màu xám, xen kẽ các tầng sét mỏng Cát kết ở đây có độ hạt từ nhỏđến vừa, độ lựa chọn và mài tròn tốt, chứa hoá thạch động vật biển và glauconit,

có độ gắn kết trung bình bởi xi măng đá vôi Sét kết màu xám sáng, xám tối, đôikhi xám xanh, hồng và xám vàng, chứa nhiều mảnh đá vôi

Phần trên của hệ tầng có thành phần chủ yếu là đá vôi màu xám trắng, mềmchứa cát

Tuổi Miocen muộn của hệ tầng được xác định bằng sự có mặt của trùng lỗ

d/ Hệ Neogen - Đệ Tứ Hệ tầng Biển Đông

Hệ tầng Biền Đông phát triển rộng rãi trên toàn khu vực, căn cứ vào sự cómặt của một số hoá thạch sinh vật biển và các tập trầm tích, hệ tầng Biển Đôngđược chia làm hai phần

Hệ tầng Biển Đông được lắng đọng trong môi trường biển nông giữa thềmđến biển sâu.

Bề dày của hệ tầng thay đổi từ 700 – 1.700m, phủ bất chỉnh hợp trên hệtầng Nam Côn Sơn

1.2.2 Đặc điểm kiến tạo

Các hoạt động đứt gãy của pha tách giãn muộn trong Mioxen sớm cùng vớichuyển động nghịch đảo trong Mioxen trung là những yếu tố kiến tạo chính tạonên mỏ Đại Hùng

Vào cuối Oligocene đầu Mioxen sớm khu vực vùng mỏ nằm ở rìa bồn trũng

và trầm tích ở giai đoạn này được hình thành trong môi trường sông ngòi, đồngbằng châu thổ Hình thái của tập trầm tích trong thời kỳ này giống như một cáinêm vát mỏng về phía Tây Bắc Giai đoạn tiếp theo bồn trũng được mở rộng vềphía Tây, chiều dày trầm tích ở khu vực mỏ bình ổn hơn trừ khu vực đới yên ngựa

và cánh sụt phía Đông của mỏ do sự bắt đầu hoạt động của các đứt gãy liên quannên có sự đột biến về chiều dày Pha tách giãn thứ hai của bồn trũng bắt đầu với

sự hoạt động của các đứt gãy vào cuối thời kỳ Mioxen sớm đã hình thành cấu trúc

mỏ, với các trầm tích thành tạo trong môi trường biển nông, đồng bằng ven biển,đồng bằng tam giác châu Sự hút chìm của Biển Đông xuống cung Luson – ĐàiLoan theo máng sâu manila đã đẩy cung Luson chuyển dịch về phía Tây và tạo áplực dồn ép từ Miocen giữa và mạnh mẽ trong Miocen muộn Trường ứng suất củabiển Đông đã chuyển đổi từ căng giãn chiếm ưu thế sang dồn ép là chủ yếu CuốiMiocen giữa, sự dồn ép phát triển mạnh mẽ dẫn đến sự hình thành hàng loạt cáccấu tạo dạng vòm có kích cỡ khác nhau Mặt bất chỉnh hợp cuối Miocen giữa đãcắt cụt một phần trầm tích được hình thành trước đó, đánh dấu sự kết thúc phanghịch đảo kiến tạo tại bề Nam Côn Sơn Pha nghịch đảo kiến tạo này gây ra sựphát triển gián đoạn khu vực và hình thành nhiều cấu tạo vòm địa phương trongtrong đó có đới nâng Đại Hùng

1.3 Hệ thống đứt gãy và bẫy chứa 1.3.1 Hệ thống đứt gãy.

Khu vực mỏ Đại Hùng có các hệ thống đứt gẫy phức tạp với 3 hướngchính: hướng Đông Bắc-Tây Nam 30o và 45o Tây Bắc – Đông Nam và á vĩ tuyến(Hình 1.4) Hệ thống đứt gãy hướng Đông Bắc – Tây Nam 30o có chiều dài vàbiên độ dịch chuyển lớn, quyết định cấu trúc của mỏ, còn các hệ thống có hướngTây Bắc – Đông Nam và á vĩ tuyến có chiều dài không lớn, biên độ dịch chuyểnnhỏ đóng vai trò chia cắt mỏ thành các đới cấu trúc nhỏ hơn kết quả phân tích các

hệ thống đứt gãy của mỏ Đại Hùng có thể thấy rằng hệ thống đứt gãy hoạt độngsớm nhất ở khu vực này là các hệ thống Đông Bắc-Tây Nam 45o ở phía Đông và

hệ thống Tây Bắc – Đông Nam phân chia phụ đới phía Nam và đới yên ngựa Các

hệ thống dứt gãy này có lẽ liên quan đến pha tách giãn đầu tiên của bồn trũng, nócũng cho thấy đến thời điểm này mỏ Đại Hùng chưa được hình thành Kết quảphân tích tài liệu địa chấn cũng như bản đồ đẳng dày thời kỳ H100-H76 cho thấyhều hết các đứt gãy của mỏ Đại Hùng đều bắt đầu hoạt động trong thời kỳ cuốiMioxen sớm và tiếp tục hoạt động đến đầu Mioxen giữa; một vài hệ thống đứt gẫycòn hoạt động kéo dài đến Mioxen muộn và Pliocene Đệ Tứ Việc các hệ thốngđứt gãy bắt đầu hoạt động vào cuối Micene sớm (H100) cho thấy rằng hầu hết cácđứt gãy ở mỏ Đại Hùng là các đứt gãy sau trầm tích cho các tầng trước H100 vàđặc trưng này cũng đã được kiểm chứng qua tài liệu giếng khoan Tính chất này vôcùng quan trọng trong việc sử dụng tầng H100 là tầng tựa để xây dựng các bản đồnóc, đáy các tầng sản phẩm cho toàn mỏ Một tính chất khác không kém phần quantrọng của các đứt gãy là tính chất chắn Các kết quả nghiên cứu cũng như kết quảkhoan đã xác nhận rằng: hầu hết các đứt gẫy ở khu vực mỏ Đại Hùng đóng vai trò làđứt gẫy chắn, điều đó có nghĩa là các khối phân cách bởi các đứt gẫy có thể độc lậpvới nhau

1.3.2 Bẫy chứa

Các bẫy chứa dầu khí đã được phát hiện ở mỏ Đại Hùng đều thuộc loại bẫycấu tạo hỗn hợp, đứt gãy dạng khối và thạch học Lớp phủ chắn giữ dầu khí là cácthành tạo lục nguyên mịn, chứa vôi có độ dày từ 10-70m

Hình 1.4: Sơ đồ đứt gãy mỏ Đại Hùng

1.4 Hệ thống dầu khí

1.4.1 Tầng chứa

Tại mỏ Đại Hùng dầu, khí đã được phát hiện trong 3 loại tầng chứa chính là

 Đá móng granit trước Kainozoi

 Trầm tích lục nguyên Miocen dưới

 Đá vôi Miocen giữa

a Đá móng granit trước KainozoiĐây là tầng chứa đã được phát hiện tại một vài giếng khoan 4X, 8X, 9X và10X Thành phần thạch học của đá móng mỏ Đại Hùng gồm 02 loại chính là granit

và granodiorit Độ rỗng tổng của tầng chứa chỉ 1-2%, cá biệt có nơi 3-5% do hanghốc và nứt nẻ mạnh Bề dầy hiệu dụng của tầng chứa đá móng ở các giếng khoan

là rất khác nhau và thay đổi tuỳ thuộc vào mức độ nứt nẻ của chúng Tại nhữngnơi đá móng có hang hốc và nứt nẻ liên thông với nhau, tính thấm của tầng chứarất cao (tới hàng trăm mD) Tuy nhiên, cho đến nay vẫn chưa gặp tầng sản phẩmnào có giá trị công nghiệp trong tầng đá móng nứt nẻ ở mỏ Đại Hùng

b Các tầng trầm tích lục nguyên Mioxen dướiTầng trầm tích lục nguyên chứa dầu ở mỏ Đại Hùng là các tập cát kết tuổiMioxen sớm nằm giữa tầng phản xạ địa chấn H76 và H200 Thành phần thạch họccủa cát kết chủ yếu gồm: thạch anh từ 50-70%, fenpat từ 3,5 – 24%, tỉ lệ mảnh đáthay đổi từ 11-47% Theo phân loại của R.L.Folk (1974) thì cát kết thuộc loại cátkết arkose, arkose mảnh đá, được thành tạo trong môi trường biển nông, đồngbằng ven biển, đồng bằng tam giác châu Dựa vào đặc điểm trầm tích, sự phân bố

mà tầng chứa này được chia làm 7 tập chứa chính và được đánh số và gọi tên từTập cát số 0 (H80 – H100) đến tập cát số 6 (H150 – H200), theo thứ tự từ trênxuống :

- Tập cát số 0 (H80 – H100)

Tập cát này nằm giữa mặt h80 và H100, chiều sâu thay đổi từ 2130 – 3422m,chiều dày từ 5.7 – 92.4m (trung bình khoảng 60 m) Tập cát số 0 có xu hướng dàydần về phía Tây Nam của mỏ (PP-8X : 92,4m) Độ rỗng của tập cát này từ 15-24%,

độ rỗng cao tại khu vực trung tâm mỏ (khối G, K, L), các vỉa sản phẩm chứa dầu khíđược phát hiện ở khu vực khai thác sớm và các khối phía Tây Nam mỏ (khối B, F).

- Tập cát số 1 (H100 – H115)

Nằm giữa mặt H100 – H115, tập cát số 1 nằm ở độ sâu thay đổi từ 2164 –3336m chiều dày từ 6-30m (trung bình khoảng 15m) Tập cát này phân bố khắptoàn mỏ và có xu hướng dày dần về phía Đông Nam mỏ Độ rỗng của tập cát nàythay đổi từ 13 đến 20%, khả năng chứa của tập tương đối tốt tại hầu hết các khốitrong mỏ

- Tập cát số 2 (H115 – H130)

Tập cát số 2 nằm giữa mặt H115 và H130 ở chiều sâu thay đổi từ 2200 –

3380 m, chiều dày của tập từ 6 – 41m (trung bình khoảng 25 m) Tập cát này có xuhướng dày dần về phía Đông, Đông Nam (khối D, K, L), tại khu vực khối K tậptrầm tích có chiều dày tới 40 m (PP-1P) Lập H115-H130 có khả năng chứa dầu ởkhu vực khai thác sớm khối K, L về phái Nam của mỏ (khối F) đã gặp khí vàcondensat trong tập cát này (D9H-1X)

- Tập cát số 3 (H130 – H140)

Nằm ở chiều sâu thay đổi từ 2271 – 3442 m giữa mặt H130 và H140, tậpcát số 3 có chiều dày thay đổi từ 10 – 30 m (trung bình khoảng 13 m), chiều dàycủa tập cát này dầy ở phần trung tâm mỏ và giảm dần về hai phía Nam Bắc của

mỏ Tại khu vực PP-8X khối B, phía Nam mỏ thì tập này chỉ dày 4,2 m, còn phíaBắc tại khối M tập trầm tích này vắng mặt (PP-6X) Độ rỗng của tập này từ 13 –28%, độ rỗng cao tại khu vực các khối trung tâm mỏ, khả năng chứa dầu của tậpcát này tốt tại khu vực khai thác sớm

- Tập cát số 4 (H140 – H145)

Tập cát số 4 nằm giữa mặt H140 và H145 ở chiều sâu thay đổi từ 2352 –

3525 m, chiều dày từ 3,5 – 26 m (trung bình khoảng 19 m) Tập cát này phân bốkhắp toàn mỏ Độ rỗng của tập này vào loại trung bình (13 – 18%), độ rỗng caotập trung ở khu vực khai thác sớm (PP-1P, 2P độ rỗng 17-18%), như vậy chát

khả năng chứa trung bình tại khu vực Tây Nam mỏ (khối B, F) còn các khối kháckhả năng chứa kém hơn.

- Tập cát số 6 (H150 – H200)

Tập cát số 6 nằm giữa mặt H150 và H200 ở chiều sâu từ 2571 – 3702m,chiều dày từ 10-49 m (trung bình khoảng 22 m) Tập cát này phân bố khá đều trêntoàn mỏ tuy nhiên phần phía Tây mỏng hơn (khoảng 10 m tại các giếng PP-4X,PP-5X, PP-6X) Độ rỗng của tập cát này tử 13-18%, khả năng chứa tốt của tập nàychủ yếu tại khu vực khai thác sớm

c Tầng đá vôi Miocen giữaTầng đá vôi chứa dầu tuổi Miocen trung mỏ Đại Hùng nằm giữa mặt phản

xạ H76 và H30 ở độ sâu từ 1976 m TVDSS (PP-3P) – 2961 m TVDSSS (PP-12X),chiều dày của tập từ 37 m (PP-3P) đến 40 m (PP-10X) phân bố làm 03 khu vựcchính: khu vực 1 nằm ở cánh sụt phía Đông; đây là khu vực có diện tích phân bốlớn nhất 21 km2 với chiều dày của tập đá vôi từ 12-21 m Khu vực 2 năm ở khuvực giữa hai đới yên ngựa và phụ đới phía Nam, diện tích của khu vực này khoảng

8 km2, chiều dày từ 11-40 m Khu vực 3 nằm tại trung tâm mỏ (khu vực khối L),diện tích là 1,4 km2 chiều dày từ 18-36 m Độ rỗng tầng chứa đá vôi phụ thuộcnhiều vào nguồn gốc, môi trường thành tạo cũng như quá trình phong hoá và biếnđổi của chúng Chính vì thế, giá trị độ rỗng thay đổi trong khoảng rất rộng, từ11,9% (PP-12X) đến 28,4% (PP-5X) Đá vôi mỏ Đại Hùng có hai loại chính là ámtiêu san hô và đá vôi dạng thềm Đá vôi chứa dầu tốt chủ yếu là dạng ám tiêu (độ

rỗng có thể tới 28%) còn đá vôi dạng thềm khả năng chứa rất kém (độ rỗng <10%)

1.4.2 Tầng chắn

Tính chất chắn của mỏ Đại Hùng liên quan đến hai yếu tố :

- Các tập sét chắn tuổi Mioxen sớm, trung

- Tính chất chắn của đứt gãy

Các tập sét chắn tại mỏ Đại Hùng chủ yếu là các tầng chắn địa phương.Khoáng vật sét chủ yếu của tầng chắn là hydromica, caolinit và hỗn hợpmonmorilonit – caolinit Bề dày các tập chắn thay đổi tứ 6 – 40 m, thường gặp bềdày từ 20 – 30 m Tỉ lệ sét trong tầng chắn thay đổi từ 70 – 90%, có xu hướng tăng

từ Tây sang Đông Khả năng chắn của các tập sét từ trung bình đến tốt, tuỳ thuộcvào hàm lượng sét trong chúng

Trong trầm tích Mioxen của mỏ Đại Hùng hiện có 07 tập chắn chính, chiềudày và diện phân bố của từng tập cụ thể như sau:

- Tập sét chắn 1 : Tập sét này nằm giữa mặt phản xạ H95 và H100 (ngay

trên H100) trong khoảng độ sâu thay đổi từ 2000 – 2750 m, tập sét này rất dễ nhậnbiết trên đường cong carota, chiều dày tập thay đổi từ 10-40 m, trung bình khoảng30m, có xu hướng tăng dần về phía Đông, Đông Bắc Tuy nhiên tại giếng khoan(ĐH-2P, 5P) (khối G) do hoạt động kiến tạo mà các tập sét này mỏng hoặc mất hẳn(2P : 6m; 5P không có)

- Tập sét chắn 2 : Tập sét này nằm giữa mặt phản xạ H100 và H105 trong

khoảng độ sâu thay đổi từ 2100 – 2850m tập sét này có chiều dày tương đối ổnđịnh từ 25-30m, phân bố khắp toàn mỏ Tỉ lệ sét trong tập > 80% Đây là tầngchắn tốt và ổn định nhất mỏ Đại Hùng

- Tập sét chắn 3 : Tập sét này nằm giữa mặt phản xạ H105 và H115, trong

khoảng độ sâu thay đổi từ 2155 – 2895 m, chiều dày tập sét thay đổi từ 9 – 43 m,trung bình khoảng 20 m, dày nhất tại giếng khoan (PP – 7X 43 m) và mỏng tạigiếng khoan (PP-1P 10m) Tầng chắn này có tính liên tục và ổn định cao do đó

- Tập sét chắn 4 : Tập này nằm giữa mặt phản xạ H130 và H137, trong

khoảng độ sâu thay đổi từ 2247 m (PP-2P) – 2935 m (PP-8X), chiều dày thay đổi

từ 18-45m, trung bình khoảng 30 m, chiều dày tập sét này tăng tại khối trung tâmgiếng khoan (PP - 1P : 45m) và khối B giếng khoan (PP - 8X : 30m) Trên mặt cắtliên kết thì tập sét này có độ liên tục kém và còn bị xen kẹp bởi các tập cát mỏng,

do đó khả năng chắn kém hơn tập sét 3

- Tập sét chắn 5 : Nằm giữa mặt phản xạ H140 và H145 ở độ sâu thay đổi

từ 2307 m (PP-2P) – 2985 m (PP-8X), chiều dày tập sét thay đổi từ 13-45 m, trungbình khoảng 40 m, chiều dày tập sét này tăng về phía các khối H, D, J (10P : 45 m;4X, 5X : 44 m) và mỏng tại khối N (7X : 13 m) Tập sét này phân bố rộng khắptoàn mỏ và cũng là một trong những tầng chắn chính của mỏ

- Tập sét chắn 6 : Tương tự tập sét 5, tập sét 6 cũng nằm giữa tập phản xạ

H140 và H145 ở độ sâu thay đổi từ 2335 m (PP-2P) – 3068 m (PP-8X), chiều dàytập sét thay đổi từ 14-51 m, trung bình khoảng 20 m, chiều dày tập sét này tăng vềphía Tây Nam mỏ (PP-1X: 51 m) và mỏng khu vực khai thác sớm (ĐH-1P : 14 m).Tập sét này có tính liên tục tốt và tỉ lệ sét trong tập cao do đó khả năng chắn đượcxếp vào loại tốt

- Tập sét chắn 7 : nằm giữa mặt phản xạ H145 và H150 ở độ sâu thay đổi

từ 2390 – 3140 m, chiều dày tập sét thay đổi từ 16-67 m, trung bình khoảng 30 m,chiều dày tập sét này tăng tại khu vực khai thác sớm (PP-1P : 67 m; PP-10P : 54m) Tập sét này đồng nhất, bề dày lớn, tính liên tục tốt do đó khả năng chắn đượcxếp vào loại tốt cho toàn khu vực mỏ

- Tổng hàm lượng vật chất hữu cơ.

- Loại Kerogen

- Độ trưởng thành

- Khả năng phản xạ Vitrinite (Ro)

Một tầng đá được xếp vào loại có khả năng sinh khi hàm lượng vật chấthữu cơ TOC  0,5 – 1% đối với trầm tích lục nguyên; TOC  0,25 – 0,5% đối vớitrầm tích đá vôi VPI và S2 > 2kg/tấn Dựa vào các thông số này chúng ta sẽ đánhgiá khả năng sinh dầu, khí của các tầng sinh tại mỏ Đại Hùng và khu vực lân cận

Tầng Oligocen

Hàm lượng TOC trung bình thay đổi từ 0,73% đến 4% Hàm lượng vật chấthữu cơ không cao, nhưng khá ổn định Ở phần dưới thường là sét than với hàmlượng TOC cao (từ 4,83 – 7,91%) Hàm lượng S2 cũng ổn định trong dãy từ trungbình đến tốt (S2 thay đổi từ 5kg/T đến 13.,71kg/T) Hàm lượng TOC và S2 khôngchỉ ổn định theo chiều sâu mà còn ổn định theo cả không gian

Như vậy, khả năng sinh của tầng Oligocen rơi vào loại trung bình, khí đượctạo ra là chủ yếu

Tầng Miocen dưới

Tầng Miocen dưới có thông số TOC thay đổi từ 0,68 đến 3,53% (ĐH : 0.62– 0.82%), nằm trong dãy thể hiện nguồn sinh trung bình Các mẫu phân tích chokết quả trên chủ yếu tập trung ở các tập sét Nói chung, các mẫu có lượng TOCcao nên lượng S2 cũng cao Tất cả những yếu tố trên cho thấy khả năng sinhhydrocacbon thuộc loại trung bình Theo tài liệu địa chất giếng khoan thì bề dàycủa tầng sinh này không lớn

Tầng Miocen giữa

Tầng Miocen giữa có hàm lượng TOC trung bình là 1,93% Việc nghiêncứu các mẫu đá cho thấy trong phần rộng lớn trầm tích hạt mịn bắt gặp tại cácgiếng khoan ở lô 04 giàu vật chất hữu cơ và có nhiều khả năng sinh khí

Tầng Miocen trên

Đây là tầng trầm tích nghèo vật chất hữu cơ Hàm lượng cacbon hữu cơ

%TOC trung bình có giá trị thấp nhất, chỉ khoảng 0,3%; Lượng S2 cũng rất thấp,chủ yếu rơi vào phạm vi các nguồn có tiềm năng kém Nhìn chung tầng Miocentrên là tầng có khả năng sinh kém và nghèo vật chất hữu cơ

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ ỨNG DỤNG CỦA THĂM DÒ ĐỊA CHẤN 2.1 Đặc điểm lý thuyết địa chấn

Cơ sở của phương pháp địa chấn là sự lan truyền của sóng đàn hồi trongcác loại đất đá khác nhau là không giống nhau Dưới tác dụng của ngoại lực, cácvật rắn đàn hồi chịu biến dạng thành hai loại sóng là: sóng dọc P (sóng giãn nởkhối) và sóng ngang S (sóng xoáy)

Khi sóng địa chấn đi qua, các hạt trong lòng đất sẽ dao động, hạt chuyểnđộng cùng pha gọi là mặt sóng Trong môi trường đẳng hướng, các mặt sóng làvuông góc với phương truyền

Ranh giới giữa vùng mà các hạt nằm trong trạng thái nghỉ (chưa chuyểnđộng) và vùng mà các hạt của môi trường nằm trong trạng thái chuyển động gọi làmặt đầu sóng Các pháp tuyến với mặt đầu sóng trong môi trường đẳng hướng làcác quỹ đạo hay tia địa chấn

Trong môi trường đồng nhất, tốc độ địa chấn là không đổi, các tia sóng địachấn là các đường thẳng Khi tia sóng địa chấn đi từ môi trường đồng nhất nàysang môi trường đồng nhất khác thì chúng bị gãy khúc như trong môi trườngquang học

Mặt khác, theo nguyên lý Huyghen, mỗi điểm trên mặt đầu sóng sơ cấp cóthể được coi như là nguồn điểm thứ cấp và mặt đầu sóng tiếp theo là bao hình củatất cả các mặt đầu sóng thứ cấp Khi mặt đầu sóng đạt đến mặt ranh giới tronglòng đất, thì chúng một phần bị phản xạ và một phần truyền qua Nếu chúng tớidưới góc nghiêng thì sóng dọc một phần chuyển thành sóng ngang và ngược lại

Sự truyền sóng trong môi trường đất đá tuân theo quy luật của biến dạngđàn hồi, sóng truyền đi dưới dạng các mặt cầu Vì vậy để hiểu rõ sự hình thành vàphát triển của sóng cầu trong môi trường đất đá như thế nào ta cần quan tâm đếncác vấn đề sau:

Các phương trình sóng

-Phát triển phương trình sóng

Theo nguyên lý cơ bản của động lực học áp dụng cho khối lập phương là:viết tổng của các thành phần áp dụng hướng đã cho trên 6 mặt của khối lậpphương đơn vị là bằng tích của mật độ và gia tốc

Ví dụ: theo phương ox

Áp dụng nguyên lý cơ bản của động lực học được viết:

Với

Ta có phương trình sóng theo phương ox

Đặt:

Với: là Laplace của UCác biểu diễn theo phương 0y và 0z cũng tương tự

Phương trình truyền sóng có thể viết dưới dạng tổng quát sau:

Theo phương pháp Helmholtz có thể dùng để tách sóng dọc và sóng ngang.Điều này bao gồm tách vectơ dịch chuyển thành thành phần giãn nở khối và thànhphần xoáy dưới dạng:

Trong đó: : thế giãn nở khối (thế vô hướng)

: thế xoắn (thế vectơ, các tọa độ:Ġ

Sóng ngang không truyền được trong môi trường chất lỏng

Nghiệm của phương trình sóng cầu

Giả sử nguồn điểm trong môi trường đồng nhất, đẳng hướng - nguồn phátđối xứng

Tại gốc toạ độ, chỉ tạo thành sóng dọc

Phương trình sóng được biểu diễn trong toạ độ cầu dưới dạng:

Với r: là khoảng cách từ nguồn

t: là thời gian truyền sóng

Nghiệm được viết dưới dạng:

- Nguồn phát không đối xứng

Sóng ngang có thể được tạo ra Các mặt đầu sóng cũng là các mặt cầu, cóthể chỉ ra rằng chuyển động của hạt bây giờ là vuông góc với phương truyền vàsong song với mặt đầu sóng

Sự suy giảm sóng cầu

Ta xét sóng cầu P đối với nó dịch chuyển xuyên tâm khi cho giá trị r cốđịnh được cho bởi:

U = A cos(wt + ) Trong đó ( là góc của pha Dịch chuyển u biến thiên từ A’ –> A Vì dịchchuyển biến thiên theo thời gian, mỗi yếu tố của môi trường có vận tốc u’ = ,

và một năng lượng tĩnh kết hợp Năng lượng tĩnh chứa mỗi khối v là:

 L = (  v)u’2 Năng lượng tĩnh trên một đơn vị khối lượng là:

Vì môi trường dao động tới lui, năng lượng bị chuyển đổi tới lui từ tĩnh họcsang thế năng, năng lượng toàn phần giữ nguyên không thay đổi Khi một hạt dịch

chuyển tại zero thì thế năng là zero và năng lượng tĩnh là cực đại, và khi hạt nằmtại vị trí dịch chuyển cực đại thì toàn bộ năng lượng là thế năng Vì năng lượngcực đại bằng giá trị cực đại năng lượng tĩnh, mật độ năng lượng E đối với sóngđiều hòa là:

I = V Giả sử ta xét mặt đầu sóng phân kì tâm O Ta vẽ những bán kính nhỏ r1 vàr2 ta xác định được 2 phần của mặt đầu sóng A1 và A2, như vậy năng lượng quamặt cầu A1 trong một giây phải bằng năng lượng thoát qua mặt cầu A2 cũng trongmột giây vì năng lượng chỉ chạy theo hướng xuyên tâm Dòng năng lượng trongmột giây là tích số giữa cường độ và diện tích, do đó:

I1A1 = I2A2

Suy ra = = ( )2

Mặc khác, E tỉ lệ thuận với I nên ta có:

= ( )2

Vì thế, ta có thể kết luận rằng cường độ và mật độ năng lượng của các sóngcầu giảm tỉ lệ nghịch với bình phương của khoảng cách từ nguồn Điều này gọi là

sự phân kì cầu

Vì vậy sự truyền sóng trong môi trường đất đá tuân theo quy luật của biếndạng đàn hồi, sóng truyền đi dưới dạng các mặt cầu và càng đi xa nguồn thì càng

có sự suy giảm về cường độ cũng như là mật độ năng lượng

2.2 Biểu đồ thời khoảng

Trong địa chấn ở những điểm nhất định người ta tiến hành phát sóng và tạinhững điểm khác người ta tiến hành thu nó Từ các đường ghi các dao động có thểxác định được thời gian t mà sóng truyền từ nguồn đến điểm quan sát Và đồ thịbiểu diễn sự phụ thuộc thời gian t và khoảng cách x giữa các điểm quan sát vànguồn gọi là biểu đồ thời khoảng Trong ứng dụng thăm dò địa chấn, trong tìmkiếm dầu khí thì sóng phản xạ được dùng chủ yếu, do đó ta chỉ quan tâm đến biểu

đồ thời khoảng của nó

2.2.1 Biểu đồ thời khoảng sóng phản xạGiả sử trong môi trường có mặt ranh giới phản xạ R nằm nghiêng so vớimặt quan sát một góc Tốc độ truyền sóng phía trên mặt ranh giới là v, độ sâumặt ranh giới tại điểm nổ O theo hướng thẳng góc với mặt ranh giới là h

Hình 2.1: Biểu đồ thời khoảng sóng phản xạSóng từ nguồn O đến mặt ranh giới R tạo nên các sóng phản xạ và có thểquan sát chúng tại các điểm khác nhau theo hướng Ox.

Gọi O’ là nguồn nổ ảo đối xứng với nguồn nổ O qua mặt ranh giới R Doquãng đường truyền sóng từ điểm nổ O và điểm nổ ảo O’ đến điểm phản xạ bằngnhau nên có thể coi sóng phản xạ từ nguồn O tương tự như sóng trực tiếp đi từnguồn nổ ảo O’

Thời gian truyền sóng đến điểm quan sát S(x) được xác định là:

Thời gian này còn được gọi là thời gian to

Thời gian cực tiểu biểu đồ thời khoảng :

tmin=

Khoảng cách dịch chuyển điểm cực tiểu về phía mặt ranh giới nâng lên sovới điểm nổ là O’O” = 2hsin

Nếu chuyển gốc tọa độ từ điểm O về vị trí O” và kí hiệu khoảng cách tính

từ O” là thì biểu đồ thời khoảng có dạng:

t=

Trong đó: = x + 2hsin và Zo = 2hcos

Phương trình trên chỉ ra rằng biểu đồ thời khoảng của sóng phản xạ làđường Hyperbol đối xứng qua trục của hệ tọa độ có gốc ở O”

Trong trường hợp ranh giới nằm ngang = 0, phương trình biểu đồ thờikhoảng sóng phản xạ trở nên đơn giản:

Loại biểu đồ thời khoảng như đã xét ở trên tương ứng với một nguồn nổ vàthu sóng đồng thời ở những điểm khác nhau, người ta gọi đó là biểu đồ thờikhoảng điểm nổ chung

2.2.2 Biểu đồ thời khoảng điểm sâu chung

Ngày nay với mục đích lọc nhiễu, đặc biệt là nhiễu phản xạ nhiều lần nhằmnâng cao chất lượng địa chấn phản xạ, tăng chiều sâu nghiên cứu, tăng hiệu quả xử

lý số liệu… người ta thường sử dụng hệ quan sát điểm sâu chung Trong phươngpháp “ điểm sâu chung”, người ta sử dụng hệ quan sát với điểm nổ và điểm thu đốixứng nhau qua một điểm nhất định trên tuyến gọi là điểm giữa chung

Với hệ quan sát như vậy khi = 0 cho phép thu được nhiều lần sóng phản

xạ từ cùng một điểm trên mặt ranh giới phản xạ ( điểm sâu chung) Khi #0,sóng phản xạ không phải trên một điểm mà trên một yếu tố độ dài của mặt ranh

giới R Biểu đồ thời khoảng tương ứng với hệ quan sát này gọi là biểu đồ thờikhoảng điểm sâu chung.

Giả sử bố trí điểm nổ Oi và điểm thu Si đối xứng nhau qua điểm giữa O.Xét biểu đồ thời khoảng điểm sâu chung khi trong môi trương có mặt ranhgiới R nghiêng một góc

Gọi độ sâu tiếng vang tại điểm nổ là hi, tại điểm giữa đối xứng O là ho

Hình 2.2 – Biểu đồ thời khoảng điểm sâu chung

a) Bố trí điểm nổ và điểm thu

b) Biểu đồ thời khoảng điểm sâu chung

Ta có phương trình:

t=

với hi = ho –

hoặc

t=

trong đó to=

Kí hiệu vDSC = và gọi là tốc độ truyền sóng điểm sâu chung

Phân tích phương trình biểu đồ thời khoảng điểm sâu chung cho thấy đó làmột hyperbol đối xứng luôn có cực tiểu nằm trên trục tọa độ đi qua điểm đối xứng

mà không phụ thuộc vào gốc nghiêng của mặt ranh giới Điều này có nhiều thuậnlợi trong qúa trình sử lý số liệu

Khi mặt ranh giới nghiêng thì việc bố trí điểm nổ và thu đối xứng khôngcho phép nhận được sóng phản từ một điểm sâu chung mà là nhận được sóngphản xạ trên một đoạn nhất định Tuy nhiên, các tính toán chỉ ra rằng khi gócnghiêng nhỏ thì độ dài đoạn này không lớn, thí dụ với < 10o và xmax/h < 0.5thì độ dài đoạn phản xạ này nhỏ hơn 0.15xmax

2.3 Các sóng có ích và nhiễu

Kết qủa phát sóng làm kích thích trong môi trường địa chất vô số sóng khácnhau Trong số đó ngoài sóng có ích còn tồn tại các phong nhiễu gây trở ngại choviệc phát hiện và theo dõi các sóng có ích

2.3.1 Sóng có ích

Trong tập hợp các dao động phức tạp xuất hiện ở điểm quan sát thì chỉ cómột số ít tập hợp liên hệ với đối tượng khảo sát Các dao động này gọi là sóng cóích Xử lý và phân tích chúng cho phép tìm hiểu về đối tượng Trong ứng dụng địachấn và trong thăm dò dầu khí thì sóng có ích chủ yếu là sóng phản xạ Do đó cầntìm hiểu sóng phản xạ hình thành như thế nào và làm thế nào nhận biết nó trên mặtcắt địa chấn

Sự hình thành sóng phản xạ

Giả sử có sóng tới P1, khi tới mặt ranh giới R sẽ tạo ra sóng thứ cấp Mộtphần năng lượng của sóng tới tạo nên sóng phản xạ, gồm sóng dọc P11 ( cùng loạivới sóng tới) và sóng ngang P1S1 (khác loại với sóng tới gọi là sóng biến loại).

Một phần năng lượng truyền qua mặt ranh giới tạo nên sóng qua, sóng quagồm sóng cùng loại P12 và sóng biến loại P1S2 Góc hợp bởi tia sóng và pháptuyến mặt ranh giới ở phía trên là và phần môi trường phía dưới là

P 1 S 1

P 1 P 11

Đối với sóng phản xạ dọc P , do có cùng tốc độ với sóng tới nên góc tớibằng góc phản xạ

Khả năng phản xạ của sóng tại mặt ranh giới R được đặc trưng bởi hệ sốphản xạ RI, với RIĽ (2.23) Điều này cho thấy rằng sóng phản xạ chỉ hình thành

Tích được kí hiệu bằng Z và gọi là trở sóng hay độ cứng âm học Nhưvậy mặt phản xạ là ranh giới trở sóng, nhưng cần lưu ý ranh giới tốc độ khôngphải bao giờ cũng là mặt phản xạ sóng

Biên độ của sóng phản xạ phụ thuộc vào tỷ số Khi tỉ số này lớn sóngphản xạ có biên độ lớn, mặt phản xạ trong trường hợp này gọi là mặt phản xạmạnh Ngược lại khi sự khác nhau về trở sóng không đáng kể thì sóng phản xạ cóbiên độ yếu và mặt phản xạ là mặt phản xạ yếu.Trong địa chấn nếu hệ số phản xạ

RI 0.1 được gọi là mặt phản xạ yếu Hệ số phản xạ có thể mang dấu dương hoặcdấu âm và luôn nhỏ hơn 1

Sóng phản xạ trong mặt cắt địa chấn

Tại các điểm quan sát có thể ghi được nhiều sóng phản xạ từ các tầng đất đákhác nhau Phụ thuộc vào điều kiện địa chất – địa chấn khu vực nghiên cứu,sốlượng các sóng phản xạ quan sát được có thể thay đổi từ 3 –10 sóng Chúng liên

hệ với các ranh giới phản xạ có hệ số phản xạ lớn và có độ ổn định tốt về khả năngphản xạ sóng theo diện tích Người ta có thể quan sát được các sóng phản xạ vớicác lớp mỏng có bề dày khoảng vài chục mét

Các sóng phản xạ quan sát được trong địa chấn thướng có đặc điểm sau:Các xung sóng có phổ tần số nằm tập trung chủ yếu trong dãy tấn số từ 20 – 80

Hz Phổ của sóng thể hiện rõ các cực đại ở vùng tấn số thay đổi từ 20 – 60 Hz.Các xung sóng phản xạ có dạng một hình sin tắt dần Nó gồm từ 3 –5 pha cực đại

và cực tiểu, chúng dao động kéo dài trong khoảng thời gian thay đổi từ 50 – 70

ms Về hình dạng các xung sóng, tùy thuộc vào điều kiện hình thành và phát triễncác xung sóng cũng như vào đặc điểm quan sát của sóng,nói chung được chia làm

2 loại cơ bản: loại có dạng đối xứng và dạng không có loại đối xứng

Hình dạng và biên độ của xung sóng phản xạ thay đổi phụ thuộc vào thờigian xuất hiện sóng( hay chiều sâu của tầng phản xạ ) Biên độ của sóng giảm theothời gian theo quy luật hàm mũ.

2.3.2 Nhiễu địa chấn

Tập hợp các dao động không liên hệ trực tiếp với đối tượng khảo sát, hoặc

có liên hệ với đối tượng nhưng không rõ ràng được xem là những phong nhiễutrong địa chấn Trong ứng dụng của đề tài nghiên cứu thì ngoài sóng phản xạ làsóng có ích, còn lại tất cả các sóng khác như: sóng khúc xạ, sóng phản xạ nhiềulần, sóng mặt, sóng âm…đều được xem là nhiễu

Nhiễu địa chấn được chia làm 2 loại: Nhiễu quy luật (hay là nhiễu liên kết)

và nhiễu không quy luật

- Nhiễu quy luật

Là loại nhiễu mà các đặc trưng của chúng như: Hình dạng, biên độ, pha…hoặc không thay đổi hoặc thay đổi từ từ dọc tuyến khảo sát Đặc điểm này chophép theo dõi các loại nhiễu này trên những đoạn tuyến dài từ vài trăm mét đến vàicây số

Nhiễu quy luật trong địa chấn biển thường gặp bao gồm: sóng biến loại,sóng ngang, sóng phản xạ nhiều lần, sóng đáy, sóng âm vang, sóng sườn

Sóng khúc xạ

Chỉ quan sát được sóng khúc xạ liên hệ với ranh giới của các lớp dày màtrở sóng của lớp dưới nó lớn hơn trở sóng của lớp phủ, thường có đặc điểm sau:Xung sóng cũng có dạng hình sin tắt dần gồm 3 – 5 pha dao động cực trị

Tần số thay đổi phụ thuộc vào chiều sâu của ranh giới khúc xạ và khoảng cáchquan sát sóng

Sóng khúc xạ có biên độ nhỏ hơn biên độ của sóng phản xạ cùng liên hệvới mặt ranh giới, và biên độ của nó cũng phụ thuộc vào chiều sâu tầng phản xạsóng và khoảng cách quan sát sóng.

Sóng biến loại và sóng ngang

Đây là loại sóng khá phổ biến, nó là trở ngại đáng kể cho việc ghi nhận cácsóng dọc Chúng thường có các đặc điểm sau:

Thường là các dao động có tần số thấp, tần số của chúng thường ít khi vượt quá 40– 50 Hz

Tốc độ biểu kiến nhỏ hơn tốc độ biểu kiến của sóng dọc

Sóng phản xạ nhiều lần

Nhiễu này là trở ngại rất lớn cho việc quan sát các sóng có ích (phản xạ mộtlần), bản chất về động và động lực của nó rất giống với phản xạ một lần, nên dễdẫn đến nhầm lẫn là tín hiệu phản xạ có ích đi từ các tầng sâu Điều này dễ đi đếnnhững kết luận sai về cấu trúc địa chất của lát cắt dưới sâu

Sóng phản xạ nhiều lần xuất hiện trong hầu hết các điều kiện địa chấn – địachất khác nhau Đặc biệt là khi lát cắt tồn tại các mặt phản xạ mạnh, thì loại nhiễunày trở thành trở ngại rất lớn khi quan sát các tín hiệu phản xạ đi từ các tầng sâu

Tuy nhiên, cũng có thể nhận biết chúng dựa vào các đặc trưng như: khônggian của nó kém ổn định hơn sóng phản xạ một lần và ở xa nguồn nó có tốc độbiểu kiến khác biệt với tốc độ biểu kiến của sóng phản xạ một lần

Sóng vang

Là loại sóng có ảnh hưởng rất nguy hiểm đến sóng có ích, nó là tập hợp cácdao động hỗn độn tần số cao hình thành do kết quả phản xạ sóng lặp lại nhiều lầntrong lớp nước Ở những khu vực có đáy biển phản xạ sóng mạnh, sóng vang cóthể xóa nhòa toàn bộ sóng có ích trên đoạn băng dài từ 1 – 2 giây

Sóng đáy

Trong địa chấn biển nhiều khi cũng gặp loại nhiễu có tần số thấp, tốc độbiểu kiến nhỏ, sóng này thường phát triển ở những vùng biển nông, những vùngbiển dày bùn và khi quan sát tiến hành sát đáy biển

- Nhiễu không quy luật

Là các dao động địa chấn mà các tham số của chúng như: thời gian xuấthiện, hình dạng, biên độ, phổ tấn số… Thay đổi dọc tuyến không theo quy luậtnhất định nên không có khả năng theo dõi chúng trên những đoạn tuyến dài

Các nhiễu không quy luật là ngẫu nhiên về mặt không gian và cũng lặp lại

do phân bố rải rác các bất đồng nhất gần mặt như các đá tảng, đứt gãy kích thướcnhỏ, các nguồn gây nhiễu kích thước nhỏ nằm gần búi dây, trong khoảng cáchgiữa 2 máy thu liên tiếp Các ngẫu nhiên không lặp lại có thể do gió làm lay độngcác máy thu, các rễ cây cỏ

2.4 Bản chất của phương pháp địa chấn 3D

Trong những năm trước đây, phương pháp địa chấn được áp dụng rộng rãitrong tìm kiếm thăm dò dầu khí chủ yếu là phương pháp địa chấn 2D (tiến hànhtheo từng tuyến và thu được các lắt cắt địa chấn theo các tuyến đó ), Kết quả khảosát địa chấn 2D đã cho phép phát hiện nhiều mỏ dầu khí trên thế giới Tuy nhiênlắt cắt địa chấn 2D chỉ là lắt cắt 2 chiều thẳng đứng trong không gian hai chiều,trong khi các đối tượng địa chất được quan tâm trong thăm dò dầu khí là vật thể bachiều như nếp lồi, nếp lõm, đứt gãy, bẫy dầu khí bất chỉnh hợp… Các thông tinghi nhận được trên lắt cắt hai chiều không chỉ liên quan đến các đối tượng địa chất

cắt và điều này gây sai số khi xử lý số liệu Trong điều kiện môi trường địa chấtphức tạp thì kết quả tài liệu địa chấn 2D có hạn chế và không phản ánh chính xáccấu trúc địa chất thực tế.

Từ những năm 1970 cùng với sự phát triển kỹ thuật ghi số và các phươngpháp xử lý số liệu hiên đại, các nhà địa vật lý đã có ý tưởng về nghiên cứu địachấn 3D với việc thu đồng thời trên nhiều tuyến khác nhau trong không gian bachiều Năm 1970 Walton đã nêu quan điểm về địa chấn 3D Năm 1975 lần đầutiên khảo sát địa chấn 3D được tiến hành và đến năm 1976 Bole, Giles và Tegland

đã giới thiệu công nghệ mới về địa chấn 3D ra toàn thế giới đánh dấu một bướcngoặt về công nghệ kỹ thuật trong thăm dò địa chấn giai đoạn thăm dò, khai thác

và phát hiện mỏ

Phương pháp địa chấn 3D có nhiều ưu điểm hơn phương pháp 2D như: thunhận các tín hiệu không chỉ trên các tuyến dọc mà còn cả các tuyến ngang trongkhông gian ba chiều, tăng tỉ số tín hiệu có ích so với nhiễu, loại trừ hiện tượng

“thắt nút” trên bức tranh sóng khi tồn tại các hố lõm, tăng độ chính xác khi liên kếttài liệu giữa các tuyến, phản ánh cấu trúc địa chất một cách tỉ mỉ và chính xác,người minh giải không chỉ quan sát các lát cắt thời gian thẳng đứng mà còn có thểquan sát lát cắt thời gian nằm ngang (còn gọi là bình độ thời gian - timeslice) mặtkhác độ hội tụ cho phép ta thấy một cách rõ ràng những gì ta cần bằng cách hội tụnăng lượng trên đới Fresnel Khả năng định vị đảm bảo là những đặc trưng địachất xuất hiện đúng vị trí trên mặt cắt địa chấn Độ phân giải lớn cho phép các đặctrưng nhỏ theo phương thẳng đứng (lớp trầm tích nhỏ) hay phương ngang (đứtgãy) đều được thể hiện

Tăng hiệu qủa dịch chuyển địa chấn: Trong thăm dò địa chấn người ta xácđịnh “ độ sâu tiếng vang” theo hướng thẳng góc với mặt ranh giới tại điểm nổ Nếumặt ranh giới nằm ngang thì độ sâu tiếng vang và độ sâu thực trùng nhau và việcxác định vị trí mặt ranh giới là xác định Tuy nhiên, nếu mặt ranh giới là nghiêngthì vị trí ranh giới được xác định theo độ sâu tiếng vang và theo phương thẳng

đứng sẽ sai với vị trí thực Để giải quyết vấn đề này, người ta đưa vào phép “ dịchchuyển địa chấn “ nhằm dịch chuyển vị trí mặt ranh giới về đúng vị trí thực của

nó Trong địa chấn 2D việc dịch chuyển địa chấn chỉ đúng khi tuyến quan sát nằmtheo đường hướng dốc của mặt ranh giới Nếu tuyến nằm theo hướng khác thì

“dịch chuyển địa chấn” ít tác dụng vì yếu tố phản xạ nằm ngoài lát cắt

Khắc phục ảnh hưởng của sự trôi cáp: Khi đo địa chấn biển, trong qúa trìnhtàu chạy kéo theo hệ thống cáp thu dài 2-3km Do ảnh hưởng của dòng chảy màcáp thu bị lệch so với hướng thiết kế Trong địa chấn 2D, các mạch được tập hợptheo “điểm giữa chung”, còn trong địa chấn 3D thì tập hợp thành “ô nhỏ chung”chứa tập hợp các “điểm giữa chung” Do đó, địa chấn 3D hạn chế được ảnh hưởngcủa sự trôi cáp

Ngoài ra, độ phân giải của địa chấn 3D tốt hơn địa chấn 2D nhờ vào khảnăng số hóa của thiết bị địa chấn 3 chiều và khoảng cách giữa các tuyến trong địachấn 3 chiều là 25-100m còn trong địa chấn 2 chiều thì khoảng cách giữa cáctuyến là 1km

Phương pháp địa chấn 3 chiều có thể thể hiện dữ liệu trên khối 3 chiều đạidiện cho khu vực đang khảo sát, do đó mà ta có thể trình bày và thử nghiệm dữliệu theo nhiều cách để minh giải và hiểu rõ hơn cấu trúc vùng nghiên cứu

Khảo sát địa chấn 3D cho kết qủa địa chất rõ ràng, chính xác và có hiệu qủakinh tế cao, cho phép giảm các giếng khoan không cần thiết

Để làm rõ những ưu điểm nổi trội của phương pháp địa chấn 3D so vớiphương pháp địa chấn 2D ta cần phải hiểu rõ bản chất của hai phương pháp này

Phương pháp địa chấn 2D là phương pháp địa chấn phản xạ mà cáp thu vànguồn nổ cùng nằm trên một đường thẳng, sóng địa chấn từ nguồn nổ sẽ đi trongmột mặt phẳng thẳng đứng xuống đập vào mặt ranh giới và phản xạ lên máy thu,máy thu sẽ thu nhận sóng phản xạ này Chính vì vậy mà phương pháp địa chấn 2Dchỉ phản ánh được môi trường địa chất trong mặt phẳng thẳng đứng mà thôi

Phương pháp địa chấn 3D là phương pháp địa chấn phản xạ mà các tia sóng

đi trong toàn bộ thể tích của môi trường và các sóng phản xạ thu được phản xạ từtất cả các yếu tố phân bố đều trên ranh giới Nghĩa là nếu chia môi trường thànhcác thể tích vô cùng nhỏ (coi như là một điểm) thì tại bất cứ điểm nào của môitrường cũng có ít nhất một tia sóng đi qua và gởi về máy thu Nếu ta chia các mặtranh giới thành các diện tích vô cùng nhỏ thì tại bất cứ một diện tích nào thì cũng

có một tia sóng đến và gởi thông tin về máy thu Muốn như vậy thì hệ thốngnguồn nổ và cáp thu trong địa chấn 3D sẽ bố trí như thế nào để có thể gởi sóng địachấn đến mọi điểm trong môi trường và thu nhận thông tin về môi trường địa chấttrong toàn bộ thể tích vùng khảo sát Trong thực tế người ta bố trí hệ thống thu nổ3D gồm nhiều nguồn nổ và nhiều cáp thu, điều khác biệt so với hệ thống thu nổ2D là hệ thống cáp thu và nguồn nổ được bố trí theo các tuyến không dọc Với hệthống thu nổ như vậy ta sẽ đảm bảo cho sóng đi trong toàn bộ môi trường và máythu thu nhận được các sóng phản xạ từ tất cả các yếu tố của môi trường

Việc trình bày đầy đủ phương pháp địa chấn 3D đã có nhiều tài liệu thamkhảo khác nhau đề cập đến Trong phạm vi báo cáo này, tôi chỉ trình bày một số

ưu điểm của phương pháp địa chấn 3D như trên

2 5 Chuổi xử lý cơ bản

Xử lý tài liệu địa chấn là qúa trình sử dụng các thiết bị máy móc và cáccông cụ toán học để biến đổi số liệu từ các băng địa chấn thành các lát cắt (theothời gian hay theo chiều sâu) nhằm phản ánh đặc điểm địa chất vùng nghiên cứu

Quá trình xử lý gồm 2 giai đoạn: tiền xử lý và xử lý Giai đoạn tiền xử lý cónhiệm vụ chuẩn bị số liệu cho quá trình xử lý, thực chất là đưa băng địa chấn thựcđịa vào băng từ của máy tính theo các khuôn mẫu và thứ tự cần thiết để xử lýthuận lợi

Giai đoạn xử lý có nhiệm vụ sử dụng các chương trình xử lý theo một trình

tự nhất định để tiến hành lọc nhiễu, hiệu chỉnh, biến đổi…nhằm cho ra kết qủaphản ánh đầy đủ nhất đặc điểm địa chất

Sau đây ta xét một số qúa trình xử lý

2.5.1 Tiền xử lý

Đây cũng là giai đoạn khá quan trọng, nhiệm vụ chính của giai đoạn này làphải loại bỏ hay sữa chữa các mạch hỏng, sắp xếp các tín hiệu địa chấn ghi tại cácthời điểm khác nhau về một khuôn ghi để đảm bảo các yêu cầu xử lý, đôi khi cầnphải hiệu chỉnh, phục hồi biên độ thực của tín hiệu

2.5.2 Cắt bỏ sóng không phải là sóng phản xạ

Mục đích là làm cho bằng không những mạch trước khi cộng tại đó tín hiệu

bị biến dạng mạch, loại bỏ các sóng khúc xạ, các sóng không thuộc tín hiệu phản

xạ cần nghiên cứu

2.5.3 Lọc ngược trước khi cộng

Xung sóng địa chấn thường bị kéo dài, giãn dài theo nhiều nguyên nhânkhác nhau như là các loại nguồn nổ, vị trí nguồn nổ và cấu trúc dưới sâu, sóngphản xạ nhiều lần Do đó lọc ngược là công cụ dùng để rút ngắn xung sóng đã ghi

về xung thực với số dao động là nhỏ

2.5.4 Lọc ngược sau khi cộng

Các điểm quan sát ngoài sóng phản xạ có ích còn ghi nhận nhiều loại sóngkhác ảnh hưởng các tín hiệu gọi là các nhiễu, chúng khác nhau về hình dạng (phổtần số) và các đặc điểm khác Chính sự khác biệt này là cơ sở để sử dụng các bộlọc điện tử thích hợp trong các thiết bị ghi và các chương trình xử lý số liệu, nhằmhạn chế các phông nhiễu làm rõ các sóng có ích

2.5.5 Nhóm các mạch theo điểm giữa chung

Vì rằng điểm phản xạ chung không tồn tại khi mặt phản xạ nghiêng, do đócần phải nhóm các mạch theo điểm giữa chung Đây là việc làm cần thiết để chuẩn

bị cho việc thực hiện các phép hiệu chỉnh phân tích vận tốc và cộng sóng điểm sâuchung sau này

2.5.6 Hiệu chỉnh động

Là quá trình hiệu chỉnh ảnh hưởng của khoảng cách thu – nổ đối với biểu

đồ thời khoảng (thời gian truyền sóng) Nói cách khác, đây là qúa trình đưa cácđiểm thu ở các vị trí khác nhau về trùng với điểm nổ Thực chất của hiệu chỉnhđộng là hiệu chỉnh thời gian để biến đổi các trục đồng pha (biểu đồ thời khoảng )của các sóng phản xạ có ích có dạng hyperbol về đường thẳng t = to = const Hiệuchỉnh động có ý nghĩa rất quan trọng vì nếu biểu đồ thời khoảng của các sóngphản xạ được hiệu chỉnh đúng thì việc cộng sóng đồng pha từ các mạch khác nhau

sẽ có biên độ lớn hơn hẳn so với các loại nhiễu khác và việc xác định vị trí cácranh giới sẽ rõ ràng và có chất lượng tốt hơn nhiều

2.5.7 Hiệu chỉnh tĩnh dư

Là hiệu chỉnh các yếu tố bất đồng nhất ở phần trên lát cắt liên quan đếnđiều kiện thu và phát sóng (độ sâu phát sóng, địa hình đặt máy thu, bất đồng nhấtcủa lớp phủ…) Các bất đồng nhất này gây nên méo dạng hyperbol của các biểu

đồ thời khoảng Các bất đồng nhất này ảnh hưởng như nhau đối với các sóng xuấthiện ở các thời gian khác nhau nên gọi là hiệu chỉnh tĩnh Loại hiệu chỉnh tĩnh nàythường được quan tâm khi khảo sát trên đất liền, khi đo địa chấn biển do điều kiện

bề mặt khá đồng nhất nên loại hiệu chỉnh này không đáng kể

2.5.8 Dịch chuyển

Dịch chuyển là một bước xử lý nhằm hướng đến việc đưa các mặt phản xạ

có góc nghiêng về vị trí thực của chúng trong không gian (x,t) Sau khi dịchchuyển, một tiện lợi là nếu biết vận tốc trung bình thì ta có thể xác định được cácmặt cắt theo độ sâu, tức là vị trí thực của chúng

CHƯƠNG 3: KỸ THUẬT VÀ PHẦN MỀM MINH GIẢI ĐỊA CHẤN

3D

A Kỹ thuật minh giải địa chấn 3D