Địa chấn giếng khoan (Checkshot survey)

Đo địa chấn giếng khoan được tiến hành khi nguồn phát sóng (nổ mìn, va đập, rung...) trên mặt đất và máy thu đặt trong giếng khoan. Thông thường đo địa chấn trong giếng khoan có nguồn phát đặt trên mặt cách miệng giếng khoan một khoảng nhất định (để tránh phá hủy giếng khoan), máy thu dịch chuyển trong giếng khoan ở các độ sâu khác nhau.

Xác định thời gian sóng từ nguồn phát đến các máy thu đặt ở độ sâu khác nhau t = t(z), từ đó xác định được quy luật biến đổi tốc độ trung bình theo độ sâu V_tb= 2z/t. So sánh giá trị V_tb (z) xác định được trong giếng khoan và V_hd (t) xác định được theo tài liệu địa chấn cho phép hiệu chỉnh giá trị độ sâu tính được theo tài liệu địa chấn trên mặt.

Đo địa chấn giếng khoan thông thường được sử dụng để xác định quy luật tốc độ trung bình để chuyển lát cắt địa chấn theo thời gian sang lát cắt theo độ sâu, đồng thời có thể phân chia các lớp có tốc độ tương đối đồng nhất.

Hạn chế của đo địa chấn giếng khoan là chỉ thu được sóng trực tiếp từ nguồn phát đến các máy thu đặt ở các độ sâu khác nhau trong giếng khoan mà không thu được các sóng đến sau như sóng phản xạ, khúc xạ từ các mặt ranh giới vì vậy không có được hình ảnh trưởng sóng đầy đủ.

Trên hình 3.24 là sơ đồ tia sóng và các đường cong biến đổi thời gian theo độ sâu t(z), tốc độ trung bình theo thời gian V_tb(t) và tốc độ lớp theo độ sâu V₁(z).

Hình 3.24 - Xác định tốc độ trung bình v_tb, và tốc độ lớp (V₁) trong giếng khoan

Tuyến địa chấn thẳng đứng (Vertical Seismic Profile/VSP)

Để khắc phục hạn chế chỉ đo được sóng trực tiếp từ nguồn đến máy thu trong đo địa chấn trong giếng khoan thông thường, cần sử dụng phương pháp áp sát máy thu vào thành giếng khoan, cho phép thu được không chỉ sóng trực tiếp (đi xuống), mà cả các sóng phản xạ (đi lên) từ các mặt ranh giới thể hiện đầy đủ hình ảnh trường sóng. Phương pháp này được gọi là phương pháp “Tuyến địa chấn thẳng đứng” (Vertical Seismic Profile/VSP).

Hình 3.25 là sơ đồ tia sóng khi phát sóng trên mặt và thu sóng trong giếng khoan, bức tranh sóng gồm sóng trực tiếp, sóng phản xạ từ các mặt ranh giới và các sóng khác như sóng lặp, sóng ống chống, so sánh với đường cong mật độ, đường cong siêu âm trong giếng khoan và cột địa tầng tương ứng. Trên đó các sóng phản xạ A, B, C và D liên quan đến mặt ranh giới A’, B’, C’ và D’ theo tài liệu đo ĐVL giếng khoan.

Bức tranh sóng thu được không chỉ sử dụng sóng trực tiếp để tính tốc độ trung bình phục vụ chuyển đổi lát cắt mà còn xác định được hình ảnh các mặt ranh giới tạo nên sóng phản xạ và xác định được thời gian xuất hiện sóng phản xạ khi lên tới mặt đất để so sánh với băng địa chấn phản xạ khi khảo sát trên mặt. Các kết quả so sánh tài liệu tuyến địa chấn thẳng đứng với tài liệu địa vật lý khác đo trong giếng khoan (đường cong đo mật độ, siêu âm...) với cột địa tầng giếng khoan và tài liệu địa chấn đo trên mặt giúp cho việc phân tích tài liệu địa chấn trên mặt có độ chính xác cao hơn. Trong quá trình phân tích các mặt cắt VSP, ngoài việc xác định tốc độ lớp (v₁) và tốc độ trung bình (v_tb) còn tiến hành phân loại trường sóng và liên kết địa tầng.

Việc phân loại trường sóng được tiến hành trên cơ sở phân tích trục đồng pha, biểu đồ thời khoảng của sóng. Sóng trực tiếp đi xuống sâu nên thời gian xuất hiện tăng theo chiều sâu; Sóng phản xạ quay trở về mặt đất nên càng gần mặt đất thời gian xuất hiện sóng càng lớn. Khi điểm nổ nằm sát miệng giếng khoan, biểu đồ thời khoảng của sóng phản xạ cùng loại nằm đối xứng với biểu đồ thời khoảng của sóng trực tiếp.

Hình 3.25 - Hình ảnh đo tuyến địa chấn thẳng đứng - a. Mô hình tia sóng. b. Bức tranh sóng có so sánh với đường cong mật độ, siêu âm đo trong giếng khoan và cột địa tầng

Trên mặt cắt có thể quan sát thấy các sóng vệ tinh, sóng phản xạ nhiều lần và sóng biến loại. Các sóng phản xạ nhiều lần dọc cùng loại có trục đồng pha giống như trục đồng pha của sóng trực tiếp và sóng phản xạ một lần. Các sóng biến loại vì có tốc độ nhỏ nên các trục đồng pha của chúng nằm thoải hơn các trục đồng pha của các sóng dọc cùng loại. Theo dõi các trục đồng pha sóng có thể phát hiện được các ranh giới. Trên cơ sở đó tiến hành liên kết địa tầng các sóng hình thành trong mặt cắt. Trong nhiều trường hợp, phân tích các mặt cắt VSP có thể xác định được tỷ số biên độ của sóng có ích so với nhiễu (phản xạ nhiều lần).

Hiện nay trong phương pháp tuyến địa chấn thẳng đứng có nhiều cách bố trí nguồn phát và máy thu khác nhau như đặt nguồn phát gần giếng khoan (Zero-offset VSP), nguồn phát xa giếng khoan (Offset VSP), dịch chuyển nguồn phát theo GK nghiêng (Walk - above VSP), cố định máy thu và dịch chuyển nguồn phát (Walk-Away VSP), đo chéo các giếng khoan (Crosswell VSP), tuyến địa chấn thẳng đứng ba chiều (3D VSP). Một số hình ảnh bố trí nguồn phát và máy thu trong phương pháp tuyến địa chấn thẳng đứng được thể hiện trên các hình 3.26 và 3.27.

Hình 3.26 - Một số cách bố trí nguồn phát và máy thu trong phương pháp tuyến địa chấn thẳng đứng - a. Nguồn gần giếng khoan; b. Dịch chuyển nguồn theo giếng khoan nghiêng; c. Nguồn xa giếng khoan; d. Cố định máy thu và dịch chuyển nguồn phát

Hình 3.27 - Một số hình ảnh về cấu hình, sơ đồ tia và đồ thị sóng với các loại bố trí nguồn phát a,b,c. Nguồn gần GK; d,e,f. Nguồn xa giếng khoan; g,h,i. Nguồn dịch chuyển

Theo Minh giải địa chấn trong thăm dò và khai thác dầu khí