Tính chất đàn hồi của đất đá
Tính chất đàn hồi của đá được xác định bởi mối quan hệ ứng suất và biến dạng. Các nghiên cứu đã xác định được mối quan hệ này của các loại đá khác nhau thông qua các tham số như hệ số Lame (λ, μ), modul Young (E), hệ số Poisson (σ), modul giãn nở khối (K)...
Có thể biểu diễn hệ số Lamme (λ, μ) qua modul Young (E) và hệ số Poisson (σ)
Các hệ số λ, μ luôn dương và giá trị của hệ số Poisson o nằm trong khoảng 0-0,5. Với chất lỏng không có biến dạng hình dạng μ = 0 và σ = 0,5. Bảng 4.1 là thí dụ modul Young và hệ số Poisson của một số loại đất đá.
Bảng 4.1. Giá trị modul Young và hệ số Poisson của một số loại đá
Khi chiều sâu tăng lên, áp suất tải trọng tăng lên làm giảm độ rỗng của đất đá, modul Young tăng. Trong môi trường địa chất, có thể tồn tại các vùng dị thường áp suất có sự biến đổi áp suất rất lớn, ở đó áp suất độ rỗng tăng và áp suất hiệu dụng giảm đột ngột (hình 4.10). Hiện tượng này ảnh hưởng lớn đến công nghệ khoan.
Hình 4.10 - Sự thay đổi áp suất theo chiều sâu
Biên độ và bất thường biên độ
Biên độ của sóng phản xạ biểu hiện của mức năng lượng sóng được xác định bởi các tính chất vật lý của các đối tượng địa chất. Giá trị biên độ sóng phản xạ được xác định bởi sự khác biệt về tốc độ và mật độ của hai lớp đá khác nhau có chung ranh giới (các thông số này phản ảnh đặc điểm của đá như thành phần thạch học, tồn tại dầu, nước, khí trong lỗ rỗng…).
Khi tồn tại mặt ranh giới giữa 2 lớp đất đá khác nhau có mật độ và tốc độ tương ứng là ρ1, v1 và ρ2, v2. Trong trường hợp tia sóng thẳng góc với mặt ranh giới (góc đổ α = 0), hệ số phản xạ Ro được xác định:
A1 và Ao là biên độ sóng phản xạ và sóng tới, I = ᵨv là trở sóng âm học.
Các lớp đất đá có mật độ và tốc độ khác nhau càng lớn thì hệ số phản xạ càng lớn và biên độ sóng phản xạ càng cao.
Trong trường hợp khoảng cách phát và thu sóng lớn, góc đổ của tia sóng α ≠ 0, hệ số phản xạ không chỉ phụ thuộc tốc độ sóng dọc và mật độ mà còn phụ thuộc vào góc đổ, hệ số Poisson và các đặc điểm khác của môi trường. Đây cũng là cơ sở của phương pháp nghiên cứu sự biến đổi biên độ theo khoảng cách thu phát (Amplitude Versus Offset/AVO).
Biên độ sóng phản xạ từ các mặt ranh giới phản ảnh đặc điểm của mặt ranh giới đó. Biên độ phụ thuộc vào nhiều yếu tố như hệ số phản xạ (R), hệ số hấp thụ (α), sự mở rộng mặt sóng (1/r)...
Cấu trúc các vỉa chứa gồm có khung đá và các lỗ rỗng. Khung đá có hình dạng và loại đá khác nhau, các lỗ rỗng có thể chứa khí, nước hoặc dầu với độ rỗng và độ bão hòa khác nhau. Những đặc điểm này tạo nên sự khác biệt về trở sóng so với các đá xung quanh và tạo nên các dị thường biên độ như: điểm sáng, điểm tối, điểm bằng... Đây là những dấu hiệu quan trọng nhằm phát hiện các vỉa sản phẩm.
Điểm sáng là dị thường biên độ sóng phản xạ mạnh, thường liên quan đến vỉa cát chứa khí. Điểm tối là vùng dị thường khi biên độ sóng phản xạ giảm đi rõ rệt liên quan đến các ranh giới giảm tốc độ. Mặt ranh giới giữa nước và khí là ranh giới nằm ngang nên tạo nên dị thường biên độ với hệ số phản xạ dương. Mặt ranh giới này nằm ngang vì không liên quan đến thạch học mà là nóc tầng chứa nước.
Hình 4.11 - Thí dụ hình ảnh “điểm sáng” trên lát cắt địa chấn
Trên hình 4.11 là thí dụ hình ảnh “điểm sáng” trên lát cắt địa chấn, “điểm sáng” biên độ âm ở nóc vỉa cát chứa khí, ở đáy có sự phân cực với biên độ dương. Trong thực tế, việc chỉ sử dụng bất thường biên độ “điểm sáng” cũng có hạn chế vì nhiều yếu tố không liên quan đến khí cũng có thể gây ra điểm sáng phản xạ. Trên hình 4.12 là thí dụ về các loại bất thường biên độ trên lát cắt địa chấn.
Hình 4.12 - Thí dụ về các loại bất thường biên độ trên lát cắt địa chấn a. Điểm sáng; b. Điểm tối; c. Đảo pha; d. Điểm bằng
Theo Minh giải địa chấn trong thăm dò và khai thác dầu khí
