Địa chấn 2 chiều

Trong những trường hợp đơn giản như khảo sát chiều sâu đáy biển thường sử dụng đo sâu hồi âm, còn gọi là địa chấn 1 chiều. Trong quá trình phát thu sóng chỉ gồm một nguồn phát và một điểm thu tại điểm phát, tại mỗi vị trí sẽ cho một mạch địa chấn và khi dịch chuyển theo tuyến sẽ cho một mặt cắt gồm tập hợp nhiều mạch địa chấn. Liên kết các xung sóng phản xạ sẽ phản ảnh các mặt ranh giới. Phương pháp này đơn giản, tuy nhiên có hạn chế là khả năng khử nhiễu thấp vì chỉ sử dụng các bộ lọc tấn số. Hình ảnh địa chấn 1 chiều được thể hiện trên các hình 2.19a và 2.20a.

Để nâng cao hiệu quả của phương pháp địa chấn, đặc biệt là hạn chế các loại nhiễu khác nhau ảnh hưởng đến chất lượng tài liệu, hiện nay sử dụng phổ biến phương pháp địa chấn 2 chiều.

Địa chấn 2 chiều (2D Seismic) gồm một nguồn phát và nhiều điểm thu dọc theo tuyến quan sát, cho phép hình thành các lát cắt địa chấn phản ảnh đặc điểm địa chất dọc theo tuyến quan sát (hình 3.19b và 3.20b). Ưu điểm của địa chấn 2D là ngoài các bộ lọc tần số còn sử dụng được các bộ lọc dựa vào giá trị tốc độ, hướng truyền sóng và cho phép tăng hiệu ứng thống kê. Với các trạm địa chấn ghi số nhiều mạch và sử dụng công nghệ địa chấn “Điểm sâu chung” phương pháp địa chấn 2D được sử dụng rộng rãi để giải quyết nhiều nhiệm vụ địa chất khác nhau, đặc biệt là trong giai đoạn tìm kiếm, thăm dò sơ bộ. Hạn chế của phương pháp này là chỉ cho các lát cắt theo tuyến nên chưa phản ảnh đầy đủ đối tượng địa chất trong không gian 3 chiều, mặt khác trong điều kiện địa chất phức tạp thì kết quả chưa đạt độ tỉ mỉ.

Địa chấn 3 chiều

Địa chấn 3 chiều (3D Seismic) được tiến hành khi phát và thu sóng đồng thời theo nhiều tuyến (hoặc theo diện tích) trên bề mặt, kết quả thu được là khối số liệu địa chấn trong không gian 3 chiều (hình 3.19c và 3.20c). Phương pháp địa chấn 3D không chỉ trích xuất được các lát cắt thẳng đứng có các phương vị khác nhau mà còn có các bình đồ thời gian (mặt cắt nằm ngang) ở các chiều sâu khác nhau, cho phép tăng hiệu ứng thống kê, tăng độ chính xác hiệu chỉnh dịch chuyển địa chấn...

Khảo sát địa chấn 3D cho phép tăng độ chính xác và tỉ mỉ trong giải quyết các nhiệm vụ địa chất, có hiệu quả kinh tế cao, giảm bớt các giếng khoan. Việc áp dụng địa chấn 3D không chỉ được quan tâm trong giai đoạn tìm kiếm thăm dò mà cả trong giai đoạn khai thác và phát triển mỏ.

Hình 3.19 - Mô hình địa chấn 1D (mạch địa chấn), địa chấn 2D (mặt cắt địa chấn) và địa chấn 3D (khối địa chấn). Biểu diễn tương ứng là a(z), a(x,y) và a(x,y,z)

Hình 3.20 - So sánh tia sóng, mạch địa chấn của địa chấn 1 chiều, 2 chiều và 3 chiều a. Địa chấn 1 chiều; b. Địa chấn 2 chiều; c. Địa chấn 3 chiều

Địa chấn 4 chiều

Kết quả của các phương pháp địa chấn 2D hoặc 3D phản ánh đặc điểm và trạng thái môi trường tại thời điểm khảo sát. Tuy nhiên, trong quá trình khai thác và phát triển mỏ, với tác động của quá trình khai thác và các yếu tố khác, các điều kiện tự nhiên như áp suất, nhiệt độ, độ bão hòa, ranh giới chất lỏng và chất khí trong các tầng sản phẩm... có sự biến đổi. Điều này dẫn tới sự thay đổi của các tham số vật lý như trở sóng âm học, hệ số Poatson, tốc độ truyền sóng... vì vậy sau một thời gian khai thác, bức tranh sóng địa chấn có sự thay đổi phản ánh sự thay đổi của mô hình mỏ.

Phương pháp địa chấn tiến hành ở các thời gian khác nhau trong quá trình khai thác phục vụ cho việc đánh giá chính xác mô hình mỏ, nâng cao hiệu quả phát triển và quản lý mỏ được gọi là “địa chấn thời gian biến đổi” (Timelap Seismic) hoặc “địa chấn 4 chiều” (4D). Tên gọi là địa chấn 4 chiều là do ngoài các chiều theo không gian trong phương pháp địa chấn 4D còn thêm 1 chiều theo thời gian khảo sát nhằm xác định sự biến đổi đặc điểm môi trường theo thời gian. Như vậy thuật ngữ địa chấn 4D là nghiên cứu sự biến đổi trạng thái môi trường một cách từ từ, có mức độ theo thời gian dưới tác động của quá trình khai thác. Phương pháp này có nhiều triển vọng và đóng vai trò quan trọng trong quản lý mỏ hiện nay và trong tương lai.

Để áp dụng có hiệu quả phương pháp này, cần bảo đảm điều kiện thực địa và xử lý tài liệu đồng nhất trong các lần khảo sát khác nhau. Hạn chế đến mức thấp nhất các sai khác do điều kiện thu nổ, trắc địa định vị, chương trình xử lý... cho phép khai thác tốt các thông tin về sự thay đổi đặc điểm tầng chứa.

Hình ảnh về biến đổi tính chất của đá theo thời gian (do ảnh hưởng thay đổi độ su bão hòa, áp suất và nhiệt độ) liên quan đến sự biến đổi hình dạng xung địa chấn ở các thời gian khác nhau được minh họa trên hình 3.21.

Hình 3.21 - Sự biến đổi các tham số địa chấn theo thời gian

Để áp dụng có hiệu quả phương pháp này cần bảo đảm điều kiện thực địa và xử lý tài liệu đồng nhất trong các lần khảo sát khác nhau. Hạn chế đến mức thấp nhất các sai khác do điều kiện thu nổ, trắc địa định vị, chương trình xử lý... cho phép khai thác tốt các thông tin về sự thay đổi đặc điểm tầng chứa...

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