CÁC PHƯƠNG PHÁP địa vật lý tìm KIẾM THĂM dò dầu KHÍ

Hiện nay có rất nhiều phương pháp địa vật lý khác nhau, theo bản chất ta có thể chia thành những nhóm như sau: phương pháp địa điện, phương pháp địa chấn, phương pháp trọng trường, phươn

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 3

PHẦN I : PHƯƠNG PHÁP ĐỊA VẬT LÝ TRÊN MẶT 4

I PHƯƠNG PHÁP ĐỊA CHẤN 4

1 Cơ sở của phương pháp : 5

2 Phương pháp tiến hành: 5

3 Phạm vi ứng dụng: 6

4 Tìm kiếm thăm dò dầu khí bằng phương pháp địa chấn: 8

II PHƯƠNG PHÁP THĂM DÒ ĐIỆN 12

III.PHƯƠNG PHÁP TRỌNG LỰC : 13

1 Cơ Sở : 13

2 Ứng Dụng : 13

3 Các bài toán trong phương pháp thăm dò trọng lực 14

IV PHƯƠNG PHÁP THĂM DÒ ĐỊA TỪ TÍNH 17

PHẦN II: PHƯƠNG PHÁP ĐỊA VẬT LÝ GIẾNG KHOAN 18

I PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN 19

1.Phương pháp đo điện trở (Resistivity logs): 19

2.Phương pháp đo điện thế phân cực (spontaneous potential logs – SP logs): 21

3.Phương pháp đo cảm ứng điện từ (Induction): 23

II PHƯƠNG PHÁP PHÓNG XẠ 23

1.Phương pháp Gamma tự nhiên (Gamma Ray) 24

2.Phương pháp gamma gamma (density) 26

3.Phương pháp neutron (neutron nhanh, neutron nhiệt) 27

TỔNG KẾT 31

TÀI LIỆU THAM KHẢO 32

LỜI MỞ ĐẦU

ầu khí – hay còn gọi là vàng đen – hiện được xem là nguồn năng lượng cơ bản nhất của loài người , và đã được biết đến từ rất lâu Dầu khí ngày càng đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống của con người Với nhu cầu ngày càng cao của xã hội, việc khai thác dầu khí đã được thực hiện một cách nhanh chóng và triệt để nhằm phát triển kinh tế xã hội và ổn định đời sống xã hội Để có thể đã bảo được chất lượng dầu khí thu được cũng như hạn chế bớt những tai nạn trong quá trình làm việc của các công nhân và tiết kiệm được chi phí, điều mà các nhà đầu tư khai thác trước khi tiến hành khai thác đó chính là giai đoạn thăm dò vỉa, nhằm đánh giá trữ lượng dầu, vị trí tích tụ các vỉa dầu khí Có rất nhiều phương pháp đã được đưa ra và ngày càng được ưu việt hơn nhằm xác định chính xác vị trí các vĩa dầu khí Một trong những phương pháp được ứng dụng rộng rãi đó chính là phương pháp địa vật lý

Hiện nay có rất nhiều phương pháp địa vật lý khác nhau, theo bản chất ta có thể chia thành những nhóm như sau: phương pháp địa điện, phương pháp địa chấn, phương pháp trọng trường, phương pháp phóng xạ v.v…

Các phương pháp địa vật lý này dùng trong tìm kiếm thăm dò dầu khí, để

nghiên cứu lát c ắt địa chất của giếng khoan mà giếng khoan có thể đi qua hoặc

đánh giá trữ lượng của mỏ dầu…

Nội dung c ủa bài báo cáo này cho chúng ta có cái nhìn tổng quát về các

phương pháp địa vật lý trong việc tìm kiếm thăm dò theo dõi mỏ

Vì thời gian và kiến thức có hạn nên còn nhiều thiếu sót trong đề tài cho dù

nhóm đã hết sức cố gắng để nâng cao chất lượng cho từng phương pháp thăm dò

trong đề tài, tuy nhiên không tránh khỏi thiếu xót, mong cô và các bạn bổ sung và góp ý cho đề tài hoàn thiện hơn

D

PHẦN I : PHƯƠNG PHÁP ĐỊA VẬT LÝ TRÊN

MẶT

I PHƯƠNG PHÁP ĐỊA CHẤN

Tìm kiếm dầu khí là một công việc khó khăn và phức tạp Nó đòi hỏi phải trải qua nhiều giai đoạn cũng như nhiều bước tiến hành hết sức kỹ càng và tỷ mỷ Chúng ta có sơ đồ quy trình thăm dò dầu khí như sau trong đó thăm dò địa chấn

được thực hiện đầu tiên:

Hình 1: Sơ đồ quy trình thăm dò dầu khí

Thăm dò địa chấn là phương pháp địa vật lý nghiên cứu đặc điểm trường

sóng dao động đàn hồi trong môi trường đất đá nhằm giải quyết các nhiệm vụ địa chất khác nhau, như nghiên cứu cấu trúc vỏ quả đất, tìm kiếm thăm dò dầu khí và tài nguyên khoáng s ản, nghiên cứu nền móng công trình

1 Cơ sở của phương pháp :

Phương pháp địa chấn dựa trên cơ sở nghiên cứu tốc độ và thời gian lan

truyền của các sóng dọc dao động đàn hồi trong môi trường đ ất đá(vỏ trái đất) do các vụ nổ trong các lỗ khoan nông(<100m) gây ra

Có 2 phương pháp địa chấn chính : địa chấn phản xạ và địa chấn khúc xạ

Các loại đất đá khác nhau có tốc độ lan truyền khác nhau; đất trống có tốc độ khoảng 300 – 1000m/s; đá kết tinh 4000- 6000m/s

Sự khác biệt về sự lan truyền của đất đá phụ thuộc vào các khác nhau: thành phần thạch học, điều kiện thành tạo, chiều sâu thế nằm, độ rỗng, độ ngậm nước…

2 Phương pháp ti ến hành:

Trong thăm dò địa chấn, bằng các kích động nhân tạo như nổ mìn, rung, đập người ta kích thích vào môi trường địa chất các xung lực Sự kích thích lực làm đất đá rung động và làm xuất hiện sóng đàn hồi Các sóng này truyền qua hay

phản xạ trên các lớp đất đá và các máy thu sẽ ghi nhận thời gian các sóng phản xạ truyền đến ở dạng các băng địa chấn phản ánh các thông tin về lớp đất cần thăm

dò.Khi tiến hành đo địa chấn trên đất liền, loại nguồn gây chấn động chủ yếu là nổ mìn trong giếng khoan

Khi nghiên cứu đất đá ở độ sâu không lớn, một số loại nguồn gây chấn động nhưng không nổ như đập, rung Dùng nguồn không nổ có hiệu suất kinh tế cao, ít

nguy hiểm và có thể được tiến hành ở những nơi đang có các công trình xây dựng

Để thu sóng, thường tiến hành ghi dao động bằng các máy thu đặt trên tuyến và

ghi các dao động đó lên băng địa chấn Ngày nay, người ta sử dụng dụng các trạm địa chất nhiều mạch để có thể ghi nhận đồng thời các dao động ở nhiều điểm khác nhau dưới dạng ghi liên tục hoặc ghi số Điều này cho phép tiến hành xử lý trên

máy tính một cách thuận lợi nhanh chóng

Sau đó, tiến hành xử lý và phân tích các số liệu, lập các loại mặt cắt địa chấn

và bình độ địa chấn khác nhau để đưa ra các nhận định, kết luận về địa chất

3 Phạm vi ứng dụng:

-Tìm các đới nâng khu vực và các cấu tạo cục bộ có triển vọng về dầu khí

- Xác định các biến vị, các bất chỉnh hợp, và các đới biến đổi thạch học rõ

ràng c ủa từng lớp và phức hệ ho ặc các đới vát nhọn của chúng

- Các phương pháp địa chấn có thể được áp dụng trên đất liền, trên biển,

trong hầm lò, trong giếng khoan,

Hình 2: thăm dò địa chấn

phương pháp thăm dò dựa trên khảo sát sóng đàn hồi do nguồn nổ nhân tạo Phương pháp địa chấn phản xạ được dùng phổ biến trong việc tìm kiếm dầu khí ở biển và trên đất liền

Hình 3 : Sơ đồ thăm dò địa chấn bằng phương pháp sóng phản xạ

1 Các máy thu địa chấn; 2 Trạm địa chấn;

3 Trung tâm nổ mìn; 4 Điểm nổ; 5 Sóng tới;

6 Sóng phản xạ; 7 Sóng thẳng

4 Tìm kiếm thăm dò dầu khí bằng phương pháp địa chấn:

4.1 Khảo sát trên bề mặt đất liền:

Tìm kiếm các mỏ dầu tiềm năng qua nghiên cứu cấu trúc c ủa lòng đất bằng

cách sử dụng địa chấn

Hình 4: thăm dò địa chấn trên đất liền

Những sóng địa chấn lan truyền và gửi lại những tín hiệu ghi nhận đƣợc qua mật độ và chiều sâu của lớp đất nền, với các thông tin ghi nhận đƣợc từ sóng

địa chấn, các thành phần của đất nền có thể đƣợc xác định

Việc ghi nhận đƣợc thực hiện bằng cách sử dụng một thiết bị gọi là máy thu

địa chấn, các phân tích của sự phản xạ sóng địa chấn có thể phát hiện sự hiện diện của các lớp đá và khả năng chứa các túi dầu mỏ hay khí đốt

4.2 Khảo sát trên biển khơi :

Hình 5: Tìm kiếm dầu trên mặt nước bằng cách s ử dụng địa chấn

Chất nổ được ném xuống biển, sau khi nổ tạo ra những sóng địa chấn di

chuyển xuống dưới bề mặt của Trái đ ất và được phản xạ trở lại bởi các lớp đá khác nhau Sự phản ánh phản xạ của các lớp đá với tốc độ khác nhau tuỳ thuộc vào lo ại hay mật độ của các lớp đá mà qua đó sóng địa chấn phải vượt qua Máy thu địa

chấn ghi nhận những rung động phát ra từ các phản xạ của sóng địa chấn qua các

lớp đá

Nhà địa chấn học phải giải đoán các tƣ liệu ghi nhận đƣợc từ máy thu địa

chấn, tìm ra cấu tạo các lớp đá mà sóng địa chấn đi qua, qua đó tìm các dấu hiệu

liên quan bẫy dầu khí

Hình 6: Giải đoán địa chấn

Hình 7: Các lớp đất đá sau khi giải đoán địa chấn

II PHƯƠNG PHÁP THĂM DÒ ĐIỆN

Nguyên tắc phương pháp thăm dò điện là dựa vào sự thay đổi điện trở mà xác định các lớp đá khác nhau, phương pháp được sử dụng để nghiên cứu sâu các lớp có trong vỏ trái đất Tuy nhiên, độ chính xác của phương pháp này còn bị hạn chế, nên ít được áp dụng trong công tác tìm kiếm dầu khí Phương pháp điện áp dụng rất thành công trong công tác tìm kiếm các vỉa nước ở các tầng nông từ vài chục đến vài trăm mét

III.PHƯƠNG PHÁP TRỌNG LỰC :

Trọng lực là lực làm cho mọi vật đều rơi về phía trái đất Theo định nghĩa

trọng lực là tổng hợp của lực hấp dẫn trái đất và lực ly tâm Chính xác hơn là lực

ly trục, sinh ra do sự quay hàng ngày của trái đất quanh trục của nó Ngoài ra còn phải kể đến những lực khác tác dụng vào mọi vật như lực hấp dẫn của mặt trời,

mặt trăng và các hành tinh khác Lực hấp dẫn của khối không khí dày đặc trong

khí quyển Nhưng vì những lực này khá bé so với lực hấp dẫn của trái đ ất nên

chúng ta bỏ qua chúng trong định nghĩa trọng lực

1 Cơ Sở :

Hình dạng, cấu trúc bên trong c ủa trái đất khá phức tạp , điều đó ảnh hưởng tới giá trị trọng lực g của trái đ ất , biến thiên khá phức tạp theo vị trí quan sát

Lượng biến thiên này phản ánh cấu trúc bề mặt lẩn bên trong của trái đất ta chỉ

cần theo dỏi độ biến thiên g –φ gọi là dị thường trọng lực g

g= gA-φA

2 Ứng Dụng :

- phát hiện các dị thường trọng lực liên quan => biến đổi mật độ đất đá

- Tìm hiểu cấu trúc khoáng vật

- Phân vùng địa kiến tạo, móng uốn nếp và biến đổi mật độ đá

- Tìm hiểu cấu trúc khoáng vật

- Phân vùng địa kiến tạo, móng uốn nếp và các đơn vị địa kiến tạo lớn

- Tìm các cấu tạo trong vùng phủ trầm tích c ủa nền

- Tìm các thành tạo ám tiêu và các thành tạo muối

- Phát hiện và xác định các đứt gãy

Chú ý :

- Vùng nâng dị thường dương (+) và sụp lún dị thường âm(-)

- Magma và biến chất có mật độ thấp hơn đ ất

- Vùng lồi dị thường (+) nhưng nứt nẻ=> thay đổi thì làm mật độ giảm =>dị thường thay đổi thì làm mật độ giảm => dị thường thay đổi áp dụng phương pháp khác để xác định

Hình 9: Bản đồ phân bố trọng lực của Trái Đất dựa trên đo đạc của vệ tinh sẽ

khiến việc tìm kiếm những mỏ dầu mới trở nên dễ dàng hơn

3 Các bài toán trong phương pháp thăm dò trọng lực

3.1 Bài toán thuận

Khái niệm : Là bài toán đi tìm các thành phần của trọng trường, căn cứ vào

sự phân bố biết trước của nguồn – khối lượng hấp dẫn thành phần của trọng

trường được hiểu là thế và đạo hàm các bậc của nó theo các tọa độ x,y,z một khi

đã biết trước được dị vật ,với hình dang kích thước mật độ, thế nằm xác định, thì

ta tìm được biểu thức giải tích xác định các thành phần của trọng trường ở không

gian bên ngoài dị vật và c ả trong lòng dị vật và c ả trong lòng dị vật

Trong quá trình giải bài toán thuận cho các dị vật có dạng hình học đơn giản,

ta thừa nhận các điều kiện :

- Vật thể gây trường có mật độ đồng chất

- Vật thể có dạng hình học đơn giản hai, ba chiều tiện lấy tích phân : hình

cầu , hình hộp chử nhật, hình trụ tiết diện tròn, chử nhật, thang …

- Trường hợp dị vật có hình dạng phức tạp, ta xấp xỉ nó bằng tập hợp các dị

vật cơ sở có dạng hình học đơn giản do tính đồng chất của trường, lực tác dụng

của dị vật dạng phức tạp lên điểm đo bằng tổng lực tác dụng của dị vật dạng phức tạp lên điểm đo bằng tổng lực tác dụng của các khối lượng cơ sở mà ta xấp xỉ hình học dị vật

3.2 Bài toán ngược (nghịch)

Khái niệm: Bài toán ngược của trọng lực thăm dò là bài toán tìm sự phân bố của dị khối dưới đất căn cứ vào sự biết trước về trường hấp dẫn của nó là các đ ạo hàm thế hấp dẫn của dị thường hấp dẫn của nó là các đạo hàm thế hấp dẫn của dị

khối được đồng nhất với dị thường trọng lực

Nguyên tắc của bài toán ngược là trường được đem đi phân tích, gi ải đoán

đia chất phải đúng là trường của chính dị vật đang quan tâm gây ra Do đó người

ta cố gắng tối đa để loại trừ ảnh hưởng của trường do các dị vật khác ở lân cận gây

ra, tức tách lấy riêng trường quan tâm ra Tuy nhiên việc này không bao giờ đạt

được 1 cách tuyệt đối, mà vẫn còn sự lẫn lộn, hoặc mất mát phần nào trường trong quá trình tách trường

Bài toán ngược được chia làm 3 loại:

- Loại khoáng vật có mật độ là hằng ho ặc thay đổi

- Loại cấu trúc – sự phân thành lớp, địa tầng (các lớp trầm tích, móng kết

tinh) có mật độ khác nhau, là hằng hoặc thay đổi

- Loại phân bố phức tạp của khối lượng : vừa khoáng vật, vừa cấu trúc

Phạm vi ứng dụng của thăm dò trọng lực

Thăm dò trọng lực được áp dụng để tìm kiếm và thăm dò các cấu tạo dầu

khí, thăm dò các bể than, tiềm kiếm thăm dò các khoáng sản quặng, phi quặng,

vòm muối, nếp lồi, các c ấu tạo nâng c ủa nền

Thăm dò các mỏ muối trên thế giới là thuận lợi nhất đối với phương pháp trọng lực vì muối có mật độ thấp (2.1g/cm3) so với đất đá xung quanh Dị thường trên các vòm muối thường là dị thường âm lớn đ ẳng thước Nó cho phép không những dự đoán được vị trí, hình dạng mà còn dự đoán được cả chiều sâu thế nằm của chúng

Những nếp lồi được phát hiện bằng các dị thường Δg kéo dài theo phương chạy của nếp và có giá trị âm hoặc dương tùy thuộc vào mật độ của đ ất đá c ấu thành nhân của nếp uốn Việc giải thích kết quả được tiến hành định tính và đôi khi cả định lượng nữa

Những khối nâng dạng vòm trên miền nền (thường trùng với cấu tạo dầu khí) có biên độ nhỏ và chiều sâu lớn vì vậy khó có thể phát hiện bằng phương pháp trọng lực Song việc áp dụng phương pháp thăm dò trọng lực có độ chính xác cao, và việc tách trường bằng các thuật toán hiện đại lại cho phép thăm dò cả những cấu tạo nâng bằng những biểu hiện của dị thường âm yếu do các đất đá trên các nếp nâng là xốp

Trong công tác thăm dò than trọng lực được áp dụng để thăm dò và xác định giới hạn các bể than

Thăm dò trọng lực áp dụng với tổ hợp các phương pháp khác để thăm dò các khoáng s ản quặng, phi quặng, đo vẽ bản đồ địa chất, phát hiện các đới kiến tạo

và những cấu tạo thuận lợi cho việc tập trung các khoáng sản khác nhau

IV PHƯƠNG PHÁP THĂM DÒ ĐỊA TỪ TÍNH

Phương pháp sử dụng trường cảm ứng từ nên khi thăm dò không phản ánh hòan toàn cấu trúc địa chất của các đơn vị kiến trúc Vì vậy, nó ít được dùng trong tìm kiếm thăm dò dầu khí

Phạm vi ứng dụng:

- Tìm kiếm các loại quặng và khoáng vật có từ tính

- Nghiên cứu đặc điểm thế nằm và thành phần của móng kết tinh Tìm kiếm các thể magma xâm nhập

- Đo vẽ bản đồ địa chất ở những vùng có phát triển đất đá có từ tính mạnh

- Tìm kiếm các lòng sông cổ, các thung lũng bị chôn vùi, các hang động cactơ nếu những nơi đó lắng đọng các khoáng vật sắt từ khác với môi trường xung quanh

Tóm lại, trong công tác tìm kiếm dầu khí công cụ chủ đạo là phương pháp thăm dò địa chấn 2D, 3D Ưu điểm phương pháp là áp dụng cho mọi đị a hình và cho phép xác định các loại bẫy chứa khác nhau ở các tướng trầm tích khác nhau, kể cả bẫy chứa ở cấu trúc sâu

PHẦN II: PHƯƠNG PHÁP ĐỊA VẬT LÝ GIẾNG

KHOAN

Địa vật lý nghiên cứu giếng khoan là một lĩnh vực của ngành địa vật lý, bao gồm những phương pháp vật lý, sử dụng để nghiên cứu lát c ắt địa chất mà giếng khoan đi qua từ đó có thể phát hiện và đánh giá trữ lượng khoáng sản, thu thập những thông tin về vùng mỏ khai thác và tr ạng thái giếng khoan

Hiện nay có rất nhiều phương pháp địa vật lý khác nhau, theo bản chất ta có thể chia ra thành những nhóm như sau:

-Phương pháp điện -Phương pháp cơ lý

-Phương pháp phóng xạ -Phương pháp từ trường

-Phương pháp sóng siêu âm -Phương pháp chụp ảnh

-Phương pháp nhiệt -Phương pháp địa hóa

Các phương pháp này phản ánh tính chất của đất đá như lượng hydrogen, tốc

độ tryền sóng, độ xạ, độ rỗng, độ thấm, độ dẫn điện, độ bão hòa nước, dầu, khí cũng như đặc điểm thạch học, độ chặt xít

Với nhiều nguyên nhân chủ quan cũng như khách quan trong bài báo cáo này nhóm chỉ đề cập đến 2 trong những phương pháp được ứng dụng rộng rãi

trong tìm kiếm thăm dò dầu hiện nay là : phương pháp điện và phương pháp

phóng xạ