Giáo trình ĐỊA VẬT LÝ GIẾNG KHOAN - Chương 6

Chia sẻ: Norther Light | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:30

Thêm vào BST

Báo xấu

162
lượt xem 65
download

Giáo trình ĐỊA VẬT LÝ GIẾNG KHOAN - Chương 6

Mô tả tài liệu

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Ch-ơng 6 Ph-ơng pháp sóng âm Ph-ơng pháp sóng âm còn gọi là ph-ơng pháp siêu âm hay ph-ơng pháp âm (Sonic Log) xuất hiện muộn hơn các ph-ơng pháp địa vật lý nghiên cứu giếng khoan khác nh-: Ph-ơng pháp điện từ, phóng xạ hạt nhân, nh-ng lại có phạm vi ứng dụng khá rộng. Nguyên lý của ph-ơng pháp sóng âm là đánh giá tính chất đàn hồi của các lớp đá ở thành giếng dựa trên cơ sở của sự lan truyền sóng đàn hồi trong các lớp đá đó. Khi lan truyền trong các lớp đá khác...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình ĐỊA VẬT LÝ GIẾNG KHOAN - Chương 6

Ch−¬ng 6 Ph−¬ng ph¸p sãng ©m Ph−¬ng ph¸p sãng ©m cßn gäi lµ ph−¬ng ph¸p siªu ©m hay ph−¬ng ph¸p ©m (Sonic Log) xuÊt hiÖn muén h¬n c¸c ph−¬ng ph¸p ®Þa vËt lý nghiªn cøu giÕng khoan kh¸c nh−: Ph−¬ng ph¸p ®iÖn tõ, phãng x¹ h¹t nh©n, nh−ng l¹i cã ph¹m vi øng dông kh¸ réng. Nguyªn lý cña ph−¬ng ph¸p sãng ©m lµ ®¸nh gi¸ tÝnh chÊt ®µn håi cña c¸c líp ®¸ ë thµnh giÕng dùa trªn c¬ së cña sù lan truyÒn sãng ®µn håi trong c¸c líp ®¸ ®ã. Khi lan truyÒn trong c¸c líp ®¸ kh¸c nhau sãng ©m truyÒn víi tèc ®é kh¸c nhau vµ suy gi¶m n¨ng l−îng (biªn ®é) trong tõng líp ®¸ ®ã còng kh¸c nhau. C¸c ®Æc ®iÓm võa nªu lµ c¬ së ®Ó tiÕn hµnh c¸c phÐp ®o ©m kh¸c nhau: Ph−¬ng ph¸p tèc ®é, ∆t, ph−¬ng ph¸p ®o biªn ®é sãng ©m, ph−¬ng ph¸p biÕn ®æi mËt ®é. C¸c phÐp ®o tèc ®é, hay ∆t trong giÕng khoan cã thÓ ®o liªn tôc (Nguån ph¸t vµ m¸y thu tÝn hiÖu sãng ©m ®Æt c¸ch nhau mét kho¶ng L vµ tÞnh tiÕn khi ®o) cã thÓ ®o tõng ®iÓm (Nguån trªn mÆt ®Êt, c¸c m¸y thu tÝn hiÖu ¸p s¸t thµnh giÕng ë c¸c chiÒu s©u kh¸c nhau) ®ã lµ tr−êng hîp cña ph−¬ng ph¸p tuyÕn ®Þa chÊn th¼ng ®øng VSP). 6.1. TÝn hiÖu sãng ©m Mét tÝn hiÖu ©m (H×nh 6.1) cã d¹ng mét sãng ©m do kÕt qu¶ cña sù gi¶i to¶ n¨ng l−îng sãng ®µn håi. TÝn hiÖu sãng ©m còng ®−îc ®Æc tr−ng b»ng c¸c tham sè: Chu kú T - ®−îc ®Þnh nghÜa lµ kho¶ng thêi gian kÐo dµi cña mét chu kú dao ®éng (µs). Trªn h×nh vÏ 6.1 chu kú T lµ kho¶ng thêi gian n»m gi÷a hai pick d−¬ng (hoÆc ©m) liªn tiÕp (Ax-1 – Ax). - TÇn sè f lµ sè giao ®éng trong mét gi©y, f = 1/T, ®o b»ng Hz = 1 giao ®éng/gi©y. - ChiÒu dµi b−íc sãng λ lµ kho¶ng c¸ch mÆt sãng ®i ®−îc trong m«i tr−êng trong mét chu kú dao ®éng. §¹i l−îng nµy phô thuéc vµo tèc ®é lan truyÒn sãng v vµ tÇn sè f ; λ = v/f. 6.2. Sãng ©m (Siªu ©m) - Sãng nÐn hay sãng däc P: Lo¹i sãng nµy g©y cho c¸c h¹t vËt chÊt ®iÓm chÊt chuyÓn dêi xung quanh vÞ trÝ c©n b»ng theo ph−¬ng song song víi ph−¬ng truyÒn cña mÆt sãng (H×nh 6.2). Sãng P tån t¹i trong m«i tr−êng r¾n vµ láng. 171
Biªn ®é §ît sãng Kho¶ng c¸ch Thêi gian H×nh 6.2. Lan truyÒn cña sãng däc H×nh 6.1. TÝn hiÖu sãng ©m - Sãng kÐo hay sãng ngang S - Sãng lµm cho c¸c ®iÓm chÊt dao ®éng theo ph−¬ng vu«ng gãc víi ph−¬ng truyÒn sãng (H×nh 6.3). Sãng S chØ tån t¹i trong m«i tr−êng r¾n, kh«ng cã trong m«i tr−êng láng. - Trong m«i tr−êng liªn tôc tèc ®é lan truyÒn cña sãng däc P lín h¬n tèc ®é truyÒn cña sãng ngang S. Trong ®Êt ®¸ tû sè tèc ®é sãng däc vµ sãng ngang thay ®æi: vP/vs ≈ 1.6 ÷ 2.0 . Trong ®Êt ®¸ tån t¹i c¶ sãng P vµ sãng S, trong dung dÞch khoan n¨ng l−îng chuyÓn sang sãng däc P. Sãng ngang S lan truyÒn víi tèc ®é thÊp h¬n, nh−ng n¨ng l−îng cña sãng nµy lín h¬n hµng chôc lÇn n¨ng l−îng cña sãng (b) (a) däc P. H×nh 6.3. Sù lan truyÒn cña sãng ngang (a); VËy dùa vµo h×nh ¶nh cña ®ît sãng kÕt hîp c¸c sãng P vµ S (b) (H×nh 6.4) ta dÔ dµng nhËn ra sãng däc P (®Õn sím h¬n, biªn ®é nhá t¾t dÇn chËm); sãng ngang S (®Õn chËm h¬n, biªn ®é cao h¬n nh−ng còng suy gi¶m nhanh h¬n). - Sãng dÉn ®−êng hay cßn gäi lµ sãng èng (Stoneley Wave) trong ®iÒu kiÖn ë giÕng khoan cã dung dÞch (n−íc), trªn thµnh giÕng cßn tån t¹i mét lo¹i sãng sinh ra trªn bÒ mÆt tiÕp xóc gi÷a dung dÞch khoan vµ ®Êt ®¸ ë thµnh giÕng khoan (H×nh 6.5). Sù lan truyÒn cña lo¹i sãng nµy lµm cho thµnh giÕng bÞ biÕn d¹ng. Tèc ®é cña sãng èng VSt rÊt thÊp, thËm chÝ nã lan truyÒn theo thµnh giÕng cßn chËm h¬n c¶ sãng P truyÒn trong dung dÞch. 172
Biªn ®é (mV) Sãng ngang Sãng däc Thêi gian DÊu hiÖu truyÒn tÝn hiÖu TÝn hiÖu H×nh 6.4 Ph©n biÖt sãng däc vµ sãng ngang theo thêi gian ®Õn vµ biªn ®é cña chóng Tèc ®é VSt vµ biªn ®é cña sãng èng phô thuéc vµo: - TÝnh ®µn håi cña dung dÞch trong giÕng. - TÝnh ®µn håi cña ®¸ ë thµnh giÕng. - §é thÊm cña ®¸ ë thµnh giÕng. 6.3. Tèc ®é sãng ©m Tèc ®é sãng ©m trong m«i tr−êng ®µn håi cã thÓ ®−îc biÓu diÔn qua modul ®µn håi. Tèc ®é sãng läc VP cã thÓ tÝnh theo c«ng thøc: H×nh 6.5. Sù lan truyÒn cña sãng èng (Stoneley Wave)  3 k + µ  E  1−σ 4 = VP =   ρ * (1 + σ )(1 − 2σ )  (6.1)   ρb   b      Vµ tèc ®é lan truyÒn cña sãng ngang VS 1 1 µ  E 1 2 2 VS =   =  ρ * 2(1 + σ )  (6.2) ρ   b  b  Trong ®ã: E: Modul Young 173
k: Modul ®µn håi khèi µ: Modul kÐo σ: HÖ sè Poision ρb: MËt ®é khèi cña m«i tr−êng. Ta cã nhËn xÐt: Trong m«i tr−êng chÊt láng, modul kÐo hay hÖ sè biÕn d¹ng thÓ tÝch gÇn b»ng “kh«ng” cho nªn VS x¸c ®Þnh theo (6.2) sÏ b»ng “kh«ng”, cßn sãng däc: 1 k  2 VP ≈   ρ  b  §Êt ®¸ th−êng gÆp ë vá Qu¶ ®Êt cã Modun Yuong thay ®æi trong kho¶ng 0,15.10-6 ®Õn 0,60.10-6 kg/cm2 vµ hÖ sè Poisson phæ biÕn b»ng 0,25. V× vËy, tõ (6.1) vµ (6.2) ta cã: VP ≈ 1,73 (6.3) VS ¦íc l−îng ®−îc tû sè nµy lµ rÊt quan träng kh«ng chØ khi ®o ghi tÝn hiÖu ë ®iÒu kiÖn giÕng khoan mµ c¶ khi ph©n tÝch kÕt qu¶ ®o. C¸c ®¸ vµ kho¸ng vËt th−êng gÆp trong c¸c líp ®¸ ë vá Qu¶ ®Êt kh¸c nhau râ rµng vÒ tèc ®é truyÒn sãng ®µn håi. Kho¶ng biÕn thiªn tèc ®é nµy n»m trong kho¶ng 1500 - 8000m/s, hÑp h¬n so víi mét sè tham sè vËt lý kh¸c cña ®Êt ®¸ nh− ®iÖn trë suÊt. B¶ng 6.1 lµ mét tËp hîp sè liÖu vÒ tèc ®é vµ kho¶ng thêi gian ®Ó sãng ®µn håi ®i qua mét ®¬n vÞ chiÒu dµi cña c¸c ®¸ vµ vËt liÖu kh¸c nhau. Tèc ®é truyÒn sãng ®µn håi trong ®¸ ®¸ phô thuéc vµo nhiÒu yÕu tè nh− thµnh phÇn kho¸ng vËt cña ®¸, ®é g¾n kÕt, ®é lç rçng vµ kiÓu lç rçng (gi÷a h¹t, nøt nÎ, hang hèc), ®é b∙o hoµ chÊt l−u, tÝnh chÊt cña chÊt l−u b∙o hoµ, ¸p suÊt vØa, ¸p suÊt th¹ch tÜnh liªn quan ®Õn chiÒu s©u thÕ n»m cña ®¸. Ch−a cÇn ph©n tÝch tû mØ vÒ ¶nh h−ëng cña tõng yÕu tè võa nªu ta còng thÊy r»ng pha cøng cña ®¸ cã ®ãng gãp quan träng lªn tèc ®é truyÒn sãng ®µn håi. Tõ b¶ng 6.1 ta thÊy ®èi víi c¸c ®¸ cã thµnh phÇn kho¸ng vËt kh¸c nhau (v«i, dolomit, c¸t th¹ch anh) thÓ hiÖn sù biÕn ®æi vÒ tèc ®é truyÒn sãng trong nh÷ng kho¶ng kh¸ réng. V× vËy, ®èi víi c¸c thµnh hÖ cã pha cøng kh«ng ®¬n kho¸ng nh− c¸c l¸t c¾t cacbonat th× tèc ®é lan truyÒn sãng ®µn håi cña nã sÏ phô thuéc vµo tû phÇn cña c¸c kho¸ng vËt thµnh phÇn trong pha cøng, v× c¸c kho¸ng vËt thµnh phÇn ®ã cã kh¶ n¨ng truyÒn n¨ng l−îng siªu ©m kh¸c nhau. 174
B¶ng 6.1 Tèc ®é Thêi gian truyÒn M«i tr−êng (®¸, kho¸ng vËt, vËt liÖu) µs/m µs/ft m/s ft/s 0 Kh«ng khÝ ( C, ¸p suÊt, khÝ quyÓn) 330 1020 3000 995 N−íc s¹ch 1500 4600 668 218 N−íc cã: 10%NaCl, 1600 4800 625 208 20%NaCl 1740 5300 575 189 Phï sa båi tÝch 310 940 3230 1035 SÐt ch−a nÐn kÕt 1980-2630 6000-8000 505-380 168-125 SÐt kÕt 5300 16000 189 >62 Anhydrit 6600-6850 20000-20500 152-146 50-49 §¸ v«i 6900-7550 21000-23000 145-132 47.6-43.5 §¸ macn¬ 3300-6900 10000-21000 303-145 100-48 Dolomit 7550-8500 23000-26000 132-118 4.5-38.5 Xim¨ng 3750 11400 267 88 ThÐp èng chèng 5650-6500 17200-19700 177-154 58-51 Dung dÞch khoan (ngät) 1640-1740 5000-5300 610-575 200-189 Dung dÞch mÆn 1780 5400 560 185 C¸t (bë rêi) 5900 13000 170 55.6 C¸t kÕt 5900-6900 18000-21000 170-145 55.6-47.6 Metan (0C, ¸p suÊt khÝ quyÓn) 480 1450 2080 690 DÇu th« (0C, ¸p suÊt khÝ quyÓn) 1380 420 725 240 Muèi 4950-5600 15000-17000 200-179 67-59 §é g¾n kÕt vµ thµnh phÇn xim¨ng g¾n kÕt ®¸ còng ¶nh h−ëng m¹nh ®Õn tèc ®é truyÒn sãng. §¸ cµng g¾n kÕt tèt th× tèc ®é truyÒn sãng ®µn håi cña nã cµng lín vµ thêi gian lan truyÒn cµng nhá. Tèc ®é truyÒn sãng ®µn håi cã quan hÖ tû lÖ nghÞch víi ®é lç rçng cña m«i tr−êng. Mèi quan hÖ gi÷a tèc ®é (V) vµ ®é lç rçng Φ thÓ hiÖn qua ph−¬ng tr×nh tèc ®é trung b×nh cña Wyllie (1958): 1 1− Φ Φ = + (6.4) V Vm Vf Trong ®ã: V: Tèc ®é truyÒn sãng ®o ®−îc b»ng ph−¬ng ph¸p siªu ©m. Vm: Tèc ®« truyÒn sãng cña pha cøng (matrix). Vf: Tèc ®é truyÒn sãng cña chÊt l−u b∙o hoµ. N¨ng l−îng sãng ©m truyÒn trong c¸c ®¸ cã kiÓu lç rçng kh¸c nhau sÏ kh«ng gièng nhau. Trong c¸c ®¸ cã lç rçng gi÷a h¹t ph©n bè ®ång ®Òu, n¨ng l−îng sãng ©m suy gi¶m chËm h¬n trong ®¸ cã kiÓu lç rçng ph©n bè kh«ng ®ång ®Òu (nøt nÎ, hang hèc). 175
ChÊt l−u b∙o hoµ trong kh«ng gian lç rçng cña ®¸ (n−íc, dÇu, khÝ) cã ¶nh h−ëng ®Õn sù suy gi¶m n¨ng l−îng sãng ®µn håi còng nh− tèc ®é truyÒn sãng ®µn håi cña ®¸. ¶nh h−ëng cña chÊt l−u nh− vËy ®Æc biÖt m¹nh ë c¸c ®¸ cã ®é lç rçng cao. Cã cïng lç rçng, vØa chøa khÝ cã tèc ®é truyÒn sãng ®µn håi chËm h¬n vØa chøa n−íc. Cïng chøa khÝ nh−ng vØa cã ¸p suÊt cao sÏ cã tèc ®é truyÒn sãng ®µn håi lín h¬n vØa cã ¸p suÊt thÊp. ¶nh h−ëng cña chÊt l−u vµ ¸p suÊt vØa lªn tèc ®é truyÒn sãng ®µn håi kh«ng m¹nh mÏ ë c¸c vØa cã ®é lç rçng thÊp. C¸c thµnh hÖ ®¸ chøa ë chiÒu s©u lín chÞu lùc nÐn Ðp cao ®é lç rçng th−êng thÊp, tÝnh chÊt cña chÊt l−u kh«ng ¶nh h−ëng nhiÒu ®Õn tèc ®é truyÒn sãng cho nªn tèc ®é truyÒn sãng ®µn håi ®−îc xem lµ cã quan hÖ trùc tiÕp víi ®é lç rçng. 6.4. C¬ chÕ lan truyÒn sãng ©m Sù ph¶n x¹ vµ khóc x¹ sãng ©m (sãng ®µn håi) truyÒn trong m«i tr−êng liªn tôc lµ nhê vµo sù dao ®éng cña c¸c ®iÓm chÊt trong m«i tr−êng ®ã. Khi dao ®éng xung quanh vÞ trÝ c©n b»ng cña m×nh, c¸c ®iÓm chÊt truyÒn n¨ng l−îng cho c¸c ®iÓm chÊt bªn c¹nh vµ biÕn nã thµnh ®iÓm nguån sãng míi theo nguyªn lý Huygen (H×nh 6.6). §iÓm chÊt dao ®éng theo ph−¬ng song song víi ph−¬ng truyÒn sãng lµ kÕt qu¶ cña qu¸ tr×nh nÐn cña sãng ®µn håi trong m«i tr−êng. Sù kÐo gi∙n cña sãng ®µn håi ®èi víi ®iÓm chÊt lµm cho nã dao ®éng theo ph−¬ng vu«ng gãc víi ph−¬ng truyÒn sãng. Qu¸ tr×nh nÐn vµ kÐo gi∙n chÝnh lµ c¸c qu¸ tr×nh t¹o thµnh sãng däc P vµ sãng ngang S. Sr Pr MÆt sãng ë MÆt sãng ë thêi ®iÓm t2 thêi ®iÓm t1 VS1, VP1 Ph−¬ng truyÒn sãng VS2, VP2 Pr Sr H×nh 6.6. Sù lan truyÒn sãng ®µn håi H×nh 6.7. Sù ph¶n x¹ vµ khóc x¹ sãng ©m Theo ®Þnh luËt Descarte, t¹i ®iÓm I trªn ranh giíi gi÷a hai phÇn m«i tr−êng ®ång nhÊt ®¼ng h−íng v« h¹n, cã tèc ®é VP1, VS1, VP2, VS2 sãng P cã gãc tíi i1 sÏ ph©n thµnh bèn sãng míi. Hai trong sè ®ã lµ sãng ph¶n x¹ Pr vµ Sr cã gãc ph¶n x¹ lÇn l−ît lµ r1 vµ r2 (H×nh 6.7). Hai sãng cßn l¹i lµ sãng khóc x¹ PR vµ SR cã gãc khóc x¹ R1 vµ R2. NÕu chØ xÐt riªng sãng däc th× theo ®Þnh luËt ph¶n x¹: i1 = r1 V P1 SinI = (6.6) vµ theo ®Þnh luËt khóc x¹: VP2 176
NÕu VP2>VP1, gãc i ®¹t tíi gãc I tíi h¹n th× R1 = 90 vµ gäi lµ gãc khóc x¹ toµn phÇn, ta cã: Ta cã thÓ ®Þnh nghÜa hai gãc ph¶n x¹, mét cho sãng däc vµ mét cho sãng ngang. NÕu quy −íc lµ c¸c sãng ph¶n x¹ vµ khóc x¹ t¹o ra sãng ngang th× ta cã: Sini1 Sinr2 = (6.7) VP1 VS 2 Sini 1 SinR 2 = (6.8) Vµ VP1 VS2 Ta cã nhËn xÐt r»ng tr−êng hîp ë thµnh giÕng khoan, m«i tr−êng 1 lµ dung dÞch nªn sãng ph¶n x¹ kh«ng cã thµnh phÇn sãng ngang. Gi÷a tèc ®é sãng ®µn håi vµ mËt ®é cña m«i tr−êng cã quan hÖ chÆt chÏ víi nhau. TÝch sè cña tèc ®é sãng V trong m«i tr−êng vµ mËt ®é ρ cña m«i tr−êng ®ã ®−îc gäi lµ trë kh¸ng ©m häc r. r = V.ρ (6.9) Trªn bÒ mÆt ng¨n c¸ch gi÷a hai m«i tr−êng cã trë kh¸ng ©m häc kh¸c nhau, nÕu gãc tíi i = 900 th× ë ®ã cã hÖ sè ph¶n x¹: V2 ρ 2 − V1 ρ1 R1− 2 = (6.10) V2 ρ 2 + V1 ρ1 Vµ dÜ nhiªn khi gãc tíi i thay ®æi th× R1-2 còng thay ®æi phô thuéc vµo i1, VS1 vµ VS2. Trong m«i tr−êng ®Êt ®¸ còng x¶y ra hiÖn t−îng giao thoa sãng ®µn håi, khi t¹i mét ®iÓm cïng mét lóc cã c¸c sãng cïng tÇn sè ®Õn tõ h−íng kh¸c nhau. Tuy nhiªn, ë giÕng khoan th−êng giÕng kh«ng trßn, c¸c chÊn tö ph¸t vµ chÊn tö thu hiÕm khi n»m chÝnh x¸c trªn trôc giÕng nªn hiÖn t−îng vËt lý nµy kh¸ phøc t¹p (H×nh 6.8). 177
Lªch pha π/2 §ång pha LÖch pha Ng−îc pha H×nh 6.8. HiÖn t−îng giao thoa sãng siªu ©m cã cïng tÇn sè 1, 2, 3, 4 vµ tr−êng hîp kh«ng cïng b−íc sãng 6.5. Ph−¬ng ph¸p ®o tèc ®é sãng ©m Ph−¬ng ph¸p tèc ®é siªu ©m dùa trªn c¬ së sãng ®µn håi truyÒn trong c¸c líp ®Êt ®¸ kh¸c nhau víi tèc tèc ®é kh¸c nhau hay trªn cïng ®o¹n ®−êng b»ng nhau thêi gian lan truyÒn cña sãng ®µn håi kh«ng gièng nhau trong c¸c ®¸ kh¸c nhau. Ph−¬ng ph¸p tèc ®é siªu ©m thùc chÊt lµ phÐp ®o thêi gian lan truyÒn cña sãng ®µn håi (∆t) qua mét ®o¹n ®−êng dµi cho tr−íc. 6.5.1. Nguyªn lý vµ s¬ ®å m¸y giÕng Dïng mét m¸y ph¸t tõ gi¶o, ®iÒu khiÓn tõ mÆt ®Êt ph¸t ra c¸c xung ph¸t sãng siªu ©m, cã tÇn sè tõ 20 - 40KHz (H×nh 6.9) qua chÊn tö ph¸t E. C¸c xung cã tr−êng ®é ng¾n (kho¶ng 200µs) vµ lËp l¹i tõ 10 Biªn ®é ®Õn 60 lÇn trong mét gi©y, tuú theo tõng lo¹i m¸y. Sãng lan truyÒn tõ chÊn tö E ®i vÒ mäi h−íng d−íi d¹ng c¸c mÆt sãng cÇu. MÆt sãng truyÒn qua dung Thêi gian dÞch khoan vµ ch¹m vµo thµnh giÕng ë thêi ®iÓm vµ gãc tíi i kh¸c nhau, tuú thuéc vµo kho¶ng c¸ch tõ E ®Õn thµnh giÕng vµ lo¹i sãng däc hay sãng ngang (H×nh 6.10). Trong phÐp ®o ghi tèc ®é th−êng H×nh 6.9. H×nh ¶nh xung ph¸t ng−êi ta quan t©m ®Õn sãng däc P. Khi ph¸t xung sãng tõ E ta cã c¸c tr−êng hîp sau: 178
a. NÕu gãc tíi i nhá h¬n gãc tíi h¹n th× ë ®iÓm tíi mçi sãng däc chia lµm hai phÇn: Khóc x¹ vµ ph¶n x¹, cßn sãng ngang chØ cã thµnh phÇn khóc x¹ (v× nã kh«ng ph¶n x¹ ®−îc vµo m«i tr−êng dung dÞch). b. NÕu gãc tíi lín h¬n gãc tíi h¹n th× sãng däc sÏ chØ t¹o ra sãng ph¶n x¹ vµ b¾t ®Çu tõ ®ã mçi ®iÓm ë thµnh giÕng khoan sÏ trë thµnh nguån sãng. Sãng däc ph¶n x¹ ®i qua dung dÞch chËm h¬n so víi sãng däc hay sãng nÐn ®i trong thµnh hÖ v× tèc ®é truyÒn sãng trong ®Êt ®¸ lín h¬n trong dung dÞch. Theo c¸c tia sãng däc khóc x¹ tõ thµnh giÕng vµo dung dÞch víi gãc tíi h¹n r (H×nh 6.10) bëi chóng lan truyÒn trªn thµnh giÕng víi tèc ®é VP2 vµ ®i tíi c¸c chÊn tö thu R1 vµ R2 qua dung dÞch víi tèc ®é VP1. ,vµ NÕu c¸c chÊn tö R1 vµ R2 ®Æt H×nh 6.10. S¬ ®å nguyªn t¾c ®o thêi gian lan truyÒn ∆t (Zond 2 chÊn tö thu) trªn trôc cña Zond ®o vµ cña giÕng khoan ë nh÷ng kho¶ng c¸ch x¸c ®Þnh EA AB BR1 th× thêi gian sãng ®Õn ®èi víi chóng ®−îc tÝnh: TR = + + V P1 VP2 VP1 1 EA AB BC CR2 = + + + TR2 (6.11) V P1 VP2 V P2 V P1 BC ∆t = TR2 − TR1 = (6.12) Nh−ng v× kho¶ng ®−êng BR1 = CR2 nªn ta cã: V P2 BR1 CR2 = , BC = R1 R2 Vµ VP1 VP1 6.5.2. NhËn biÕt sãng däc vµ sãng ngang Trong phÐp ®o, m¸y sÏ ghi nhËn thêi gian cña sãng ®Õn sím nhÊt, ®ã chÝnh lµ sãng khóc x¹ toµn phÇn ®i tõ thµnh giÕng khoan d−íi gãc tíi h¹n r vµo dung dÞch rßi lÇn l−ît ®Õn c¸c chÊn tö R1 vµ R2 theo con ®−êng ng¾n nhÊt (H×nh 6.11). Thùc chÊt: a. C¸c sãng däc khóc x¹ kh¸c còng ®i trong ®Êt ®¸ víi tèc ®é gièng nh− sãng ®Çu nh−ng kho¶ng ®−êng chóng ph¶i ®i th× dµi h¬n nªn vÉn ®Õn chËm h¬n vµ b. Sãng ngang khóc x¹ vµo ®Êt ®¸ ®i víi tèc ®é chËm h¬n rÊt nhiÒu so víi sãng däc thµnh thö chóng ®Õn chËm nhÊt. Tuy nhiªn, sãng ngang cã n¨ng l−îng lín h¬n nªn dÔ nhËn biÕt chóng theo biªn ®é sãng. Trong mäi tr−êng hîp bao giê còng dÔ t¸ch sãng däc vµ sãng ngang theo thêi gian ®Õn vµ theo biªn ®é (n¨ng l−îng) cña chóng. 179
Dung dÞch p1 Thµnh hÖ p2 MÆt sãng (ph¸t) TÝn hiÖu ®o MÆt sãng khóc x¹ MÆt sãng khóc x¹ H−íng truyÒn cña mÆt sãng Sãng ngang Sãng däc TÝn hiÖu ®o H×nh 6.11. Sù lan truyÒn siªu ©m. Nguyªn t¾c ®o thêi gian lan truyÒn ∆t b»ng Zond hai chÊn tö thu (theo O. Serra) §Ó dÔ dµng t¸ch sãng däc vµ sãng ngang trong ph−¬ng ph¸p siªu ©m, Schlumberger sö dông Zond ®o dµi (Long Spacing Sonic Tool). PhÐp ®o thùc hiÖn theo nguyªn t¾c nh− m« t¶ ë h×nh 6.12. 180
Biªn ®é Thêi gian Bias ∆t P Sãng däc Thêi gian Bias Thêi gian ∆ tS Bias Sãng ngang Thêi gian Bias H×nh 6.12. Ph−¬ng ph¸p ®o ∆t cña sãng P vµ sãng S §Ó x¸c ®Þnh ∆tP dïng ng−ìng n¨ng l−îng (BIAS) thÊp v× biªn ®é cña sãng däc (sãng nÐn) thÊp. Khi ®o ∆tS - dïng ng−ìng n¨ng l−îng (biªn ®é) cao, v× sãng ngang cã biªn ®é lín h¬n sãng däc. C¸c gi¸ trÞ ∆tP, ∆tS vµ tû sè ∆tP/∆tS ®−îc ®o ghi trªn b¨ng (H×nh 6.13) Thêi gian ∆tp (µs/ft) V«i s¹ch Dolomit s¹ch C¸t s¹ch V«i s¹ch Dolomit C¸t s¹ch ∆tp = 75µs/ft, ∆tS = 125µs/ft H×nh 6.13. ThÝ dô biÓu diÔn kÕt qu¶ ®o H×nh 6.14. X¸c ®Þnh ®Æc ®iÎm th¹ch häc ∆tP vµ ∆tS b»ng Zond dµi theo biÓu ®å trùc giao ∆tP víi ∆tS (theo Schlumberger) (theo Pickett, 1963) Tû sè VP/VS cña sãng ©m trong thµnh hÖ ®¸ mang nh÷ng th«ng tin cña c¸c yÕu tèc th¹ch häc ®Þa tÇng. Theo mét nghiªn cøu cña Pickett (1963) cã thÓ ¸p dông c¸c ®Æc tr−ng ©m häc ®Ó ph©n lo¹i vµ ®¸nh gi¸ c¸c ®¸ kh¸c nhau (H×nh 6.14). Dùa vµo tû sè 181
VP/VS hay ∆tS/∆tP thÓ hiÖn trªn h×nh 6.14 ph©n biÖt râ c¸c ®¸ theo chiÒu t¨ng tõ c¸t kÕt ®Õn Dolomit vµ ®¸ v«i. 6.5.3. Lo¹i trõ ¶nh h−ëng ®−êng kÝnh giÕng khoan Ta cã nhËn xÐt viÖc ®o ∆t theo s¬ ®å cña Zond hai chÊn tö thu nh− h×nh 6.10 sÏ chÞu ¶nh h−ëng cña sù thay ®æi ®−êng kÝnh giÕng vµ sù nghiªng cña Zond ®o trong giÕng khoan. Khi ®−êng kÝnh giÕng thay ®æi th× ®−êng biÓu ®å ∆t sÏ thay ®æi kh¸c nhau: nhá h¬n hoÆc lín h¬n gi¸ trÞ thùc (H×nh 6.15) ChiÒu t¨ng cña ∆t ChiÒu t¨ng cña ∆t Thêi gian truyÒn kh«ng ®æi t¨ng dµi t¨ng ng¾n Kho¶ng sËp lë biÓu kiÕn t¨ng dµi t¨ng thùc ng¾n H×nh 6.15. ¶nh h−ëng cña ®−êng kÝnh giÕng lªn kÕt qu¶ ®o ∆t Khi trôc cña Zond ®o vµ trôc giÕng khoan kh«ng trïng nhau (giÕng nghiªng, Zond th¼ng ®øng vµ ng−îc l¹i) ®Òu lµm cho ∆t kÐo dµi thªm (H×nh 6.16) §Ó kh¾c phôc t×nh tr¹ng ®ã, ng−êi ta dïng Zond ®o kÐp ®Ó bï chØnh ®−êng kÝnh. Zond ®o nµy gåm 2 Zond ®Æt ng−îc nhau. Mét Zond ph¸t E1 ë trªn c¸c chÊn tö R1 vµ R2 ®Æt phÝa d−íi; Zond ®o thø hai th× ng−îc l¹i, chÊn tö E2 ®Æt d−íi, c¸c chÊn tö R1’ vµ R2’ ®Æt ë phÝa trªn (H×nh 6.17). §èi víi thiÕt bÞ Zond ®o nh− h×nh 6.17 th× ®iÓm ®o ®−îc tÝnh lµ ®iÓm gi÷a R1 vµ R1’. 182
t¨ng dµi thªm H×nh 6.16. ¶nh h−ëng cña giÕng H×nh 6.17. S¬ ®å nguyªn t¾c cña Zond kÐp ®o ∆t khoan nghiªng lªn kÕt qu¶ ®o ∆t 6.5.4. ChiÒu s©u nghiªn cøu vµ ®é ph©n gi¶i cña Zond ®o tèc ®é siªu ©m kÐp (BHC) ChiÒu s©u nghiªn cøu cña m¸y giÕng BHC phô thuéc vµo chiÒu dµi b−íc sãng hay tÇn sè sö dông vµ tèc ®é truyÒn sãng cña thµnh hÖ. NÕu c¸c líp ®¸ th−êng gÆp ®Òu cã tèc ®é truyÒn sãng ®µn håi trong kho¶ng 5000 ®Õn 25000 ft/s th× chiÒu dµi b−íc sãng λ kho¶ng 8 ®Õn 40cm (®èi víi tÇn sè f = 20KHz) vµ 4 ®Õn 20cm (®èi víi tÇn sè f = 40KHz). Trong d¶i tÇn sè ®ã, chiÒu s©u nghiªn cøu cña c¸c Zond ®o tíi ®é sãng ©m kho¶ng b»ng 3λ. VËy chiÒu s©u nghiªn cøu cña phÐp ®o tèc ®é sãng vµo kho¶ng tõ 12cm ®Õn 100cm, nghÜa lµ trong vïng ®íi ngÊm. Muèn t¨ng chiÒu s©u nghiªn cøu vµo vïng ®íi nguyªn, Schlumberger sö dông Zond ®o sãng ©m cã chiÒu dµi lín. Tuy nhiªn, ®èi víi c¸c Zond dµi th× sãng ®Õn sÏ yÕu cã nguy c¬ mÊt chu kú, nhÊt lµ tr−êng hîp gÆp c¸c ®¸ cã nøt nÎ hang hèc lµ m«i tr−êng lµm sãng ®µn håi suy gi¶m m¹nh. §é ph©n d¶i cña Zond ®o tèc ®é sãng ©m b»ng kho¶ng c¸ch gi÷a hai chÊn tö thu, th−êng vµo kho¶ng 60 ®Õn 70cm, nh−ng còng cã lóc lín h¬n kho¶ng 1 ®Õn 2m. 6.5.5. §¬n vÞ ®o Trong c«ng nghiÖp ng−êi ta dïng ®¬n vÞ micro gi©y/bé (µs/ft) ®Ó ®o thêi gian truyÒn, ®ã lµ kho¶ng thêi gian ∆t tÝnh b»ng micro gi©y ®Ó sãng ®µn håi ®i ®−îc kho¶ng ®−êng 1 foot trong m«i tr−êng nghiªn cøu. HÖ sè ®Ó quy ®æi µs/ft sang µs/m hoÆc tõ tèc ®é m/s thµnh ft/s lµ 3,28084. 183
NghÜa lµ khi cã ∆t tÝnh b»ng µs/ft, muèn ®æi sang ®¬n vÞ µs/m th× ph¶i nh©n víi hÖ sè 3,28084. Còng nh− vËy, nÕu cã tèc ®é v ®o b»ng m/s, khi ®æi sang ®¬n vÞ lµ ft/s th× còng nh©n víi hÖ sè trªn. 6.5.6. C¸c yÕu tè thÓ hiÖn lªn kÕt qu¶ ®o C¸c yÕu tè m«i tr−êng nh− pha cøng, pha láng, pha khÝ, cÊu tróc, kiÕn tróc, ®é lç rçng, nhiÖt ®é, ¸p suÊt vØa ®Òu thÓ hiÖn lªn kÕt qu¶ ®o tèc ®é sãng ©m trong lç khoan. a. Pha cøng hay x−¬ng ®¸ Tèc ®é sãng ©m trong c¸c ®¸ phô thuéc vµo thµnh phÇn kho¸ng vËt t¹o ®¸. ¶nh h−ëng cña c¸c kho¸ng vËt ®−îc ®¸nh gi¸ qua mËt ®é vµ c¸c tham sè ®µn håi cña chóng. B¶ng 6.1 lµ c¸c gi¸ trÞ trung b×nh thêi gian lan truyÒn ∆t (µs/ft) vµ tèc ®é sãng däc vp (ft/s.103) cña mét sè kho¸ng vËt vµ ®¸ th−êng gÆp. Tr−êng hîp ®¸ gåm nhiÒu kho¸ng vËt th× c¸c gi¸ trÞ ∆t vµ v phô thuéc vµo tû phÇn thÓ tÝch vµ tèc ®é truyÒn sãng cña mçi kho¸ng vËt thµnh phÇn, ngoµi ra cßn chÞu ¶nh h−ëng cña sù ph©n bè cña kho¸ng vËt trong ®¸. VÝ dô, sÐt cã thÓ cã nhiÒu c¸ch ph©n bè trong ®¸ c¸t sÐt, mçi kiÓu ph©n bè cã kiÓu ¶nh h−ëng riªng lªn tèc ®é truyÒn sãng chung cña ®¸. B¶ng 6.1 ∆t Vp Modul khèi Tªn ®¸, kho¸ng vËt, vËt liÖu (µs/ft) (ft/s).103 k (kgm-1s-2) Dolomit 44.0 22.798 85 Canxit 46.5 21.505 67 Nh«m 48.7 20.539 - Anhydrit 50.0 20.00 54 Granit 50.8 19.685 - ThÐp 50.5 19.686 - §¸ v«i ®Æc xÝt 47.7-53.0 18.750-21.00 - Th¹ch cao 53.0 19.047 40 Th¹ch anh 55.1 18.149 38 C¸t kÕt 57.0 17.544 - èng chèng (thÐp) 57.1 17.50 - SÐt 60.0-170.0 5.882-16.667 - Halit 66.7 15.00 23 Than bitum 120.0 8.333 - N−íc 200000ppm NaCl, 15 psi 180.5 5.540 - N−íc 100000ppm NaCl, 15psi, 250C 192.3 5.200 2.752 N−íc nguyªn chÊt (250C) 207.0 4.830 2.239 DÇu 238.0 4.200 - Methan, 15psi 626.0 1.600 - Kh«ng khÝ, 15psi 910.0 1.100 - 184
b. §é lç rçng vµ chÊt l−u Tèc ®é sãng ©m trong ®¸ còng phô thuéc vµo ®é lç rçng vµ chÊt l−u b∙o hoµ: Trong mäi tr−êng hîp ®¸ b∙o hoµ chÊt l−u bÊt kú, khi ®é lç rçng cña ®¸ cao th× tèc ®é lan truyÒn sãng ©m thÊp vµ ng−îc l¹i. Nãi chung ë cïng chiÒu s©u ®¸ cã cïng thµnh phÇn kho¸ng vËt vµ ®é rçng khi thay n−íc b»ng dÇu hay dÇu b»ng khÝ b∙o hoµ th× tèc ®é ©m sÏ gi¶m. Tèc ®é ©m trong n−íc phô thuéc vµo ®é mÆn. ®é mÆn cµng cao th× tèc ®é truyÒn sãng ®µn håi cµng cao. H×nh 6.18. B¶n chuÈn x¸c ®Þnh tèc ®é ©m trong n−íc theo ®é muèi, nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt vØa kh¸c nhau. ¸p suÊt vØa NhiÖt ®é Tèc ®é sãng ©m trong n−íc §é muèi Tèc ®é sãng ©m trong n−íc ¸p suÊt vØa NhiÖt ®é H×nh 6.18. Tèc ®é sãng ©m trong n−íc lµ tham sè cña ®é muèi, nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt c. NhiÖu ®é vµ ¸p suÊt Ta ®∙ thÊy nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt ¶nh h−ëng ®Õn tèc ®é truyÒn sãng ©m trong n−íc. Trong dÇu, khÝ vµ c¶ trong khung ®¸, c¸c tham sè m«i tr−êng nµy (nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt) còng g©y ¶nh h−ëng lªn tèc ®é truyÒn sãng ©m. 185
C¸c kÕt qu¶ thùc nghiÖm cña ViÖn dÇu khÝ Ph¸p (IFP) ®∙ cho thÊy r»ng tèc ®é truyÒn sãng ©m trong ®¸ v«i vµ c¸t kÕt gi¶m dÇn khi nhiÖt ®é t¨ng (H×nh 6.19), trong khi C¸t kÕt ®ã tèc ®é sãng ©m còng trong c¸t kÕt th× l¹i t¨ng theo ¸p suÊt (H×nh 6.20). V«i C¸t kÕt ¸p suÊt C¸t kÕt H×nh 6.20. Tèc ®é truyÒn ©m phô thuéc vµo ¸p suÊt m«i tr−êng (theo IFP) NhiÖt ®é d. KiÕn tróc H×nh 6.19. Tèc ®é sãng ©m phô thuéc nhiÖt ®é bªn ngoµi (theo IFP) Sù s¾p xÕp cña c¸c h¹t r¾n vµ lç rçng cña ®¸ ¶nh h−ëng rÊt lín ®Õn tèc ®é sãng ©m trong ®¸. Cã nh÷ng c«ng tr×nh nghiªn cøu ®∙ chØ ra h×nh d¸ng, kÝch th−íc vµ ph©n bè s¾p xÕp cña lç rçng (gi÷a h¹t, hang hèc, nøt nÎ) ®Òu cã thÓ hiÖn lªn tèc ®é sãng ©m. Víi mét cì kÝch th−íc nµo ®ã, lç rçng co thÓ tÝnh ®Õn trong ®Æc ®iÓm ®µn håi cña ®¸, nh−ng ®èi víi c¸c lç rçng cã kÝch th−íc lín hay hang hèc th× cã thÓ sãng ©m ®i theo phÇn ng¾n nhÊt trong matrix nghÜa lµ ®i vßng quanh lç rçng nhiÒu h¬n lµ ®i xuyªn qua nã. KÝch th−íc tíi h¹n cña lç rçng cã quan hÖ trùc tiÕp víi chiÒu dµi b−íc sãng. KÝch th−íc nhá h¬n th× sãng ©m cã thÓ xuyªn th¼ng, ng−îc l¹i kÝch th−íc lín h¬n th× sãng ©m vßng theo matrix. Chóng ta tõng thÊy r»ng ®èi víi mét lo¹i lç rçng th× tèc ®é phô thuéc vµo kiÓu tiÕp xóc cña c¸c h¹t víi nhau. Sù tiÕp xóc cã thÓ lµ tõng ®iÓm (c¸c h¹t h×nh cÇu víi nhau), tõng ®−êng kÐo dµi (tr−êng hîp h¹t h×nh Elipsoid pháng cÇu) hay theo mÆt h¹t (h¹t ®a diÖn h×nh lËp ph−¬ng hay d¹ng v¶y). Nh÷ng kiÓu ®é h¹t nh− vËy, phÇn lín lµ kh«ng ®¼ng th−íc dÉn ®Õn m«i tr−êng c¸c ®¸ lµ m«i tr−êng bÊt ®¼ng h−íng. Khi xÐt vÒ tèc ®é sãng ©m, suy réng ra ta còng cã thÓ thÊy r»ng gãc c¾m cña vØa còng ¶nh h−ëng ®Õn kÕt qu¶ ®o tèc ®é sãng ©m, cÇn ph¶i tÝnh ®Õn trong ®o vÏ thùc tÕ. Trong ®¸ cã ®é rçng thÊp, lç rçng Ýt nhiÒu bÞ t¸ch biÖt vµ ph©n bè lén xén, Matrix cã cÊu tróc nh− mét pha liªn tôc vµ do ®ã sãng ®Çu ®i nhanh theo Matrix mµ bá qua lç rçng. Th«ng th−êng, khi ®é rçng ®Õn kho¶ng tõ 5 - 10% th× thêi gian lan truyÒn thùc sù kh«ng cã thay ®æi lín tõ ∆tma. V× vËy, ph−¬ng ph¸p ©m trong giÕng khoan ®−îc xem lµ kh«ng thÓ hiÖn ®é rçng thø sinh trong kiÓu hang hèc. 186
Ng−îc l¹i nÕu c¸c h¹t th¶ trong chÊt l−u nh− kiÓu ®¸ sÐt g¾n kÕt yÕu vµ ®¸ c¸t ë gÇn trªn mÆt ®Êt cã ®é rçng cao h¬n 48-50%. Pha liªn tôc l¹i lµ chÊt l−u ,thµnh thö sè ®o thêi gian lan truyÒn chñ yÕu lµ thêi gian sãng ©m ®i trongchÊt l−u .§iÒu nµy gÆp trong tr−êng hîp ®o siªu ©m ë c¸c vïng b¨ng gi¸ quanh n¨m. Khi ®o ta ®−îc thêi gian lan truyÒn lµ cña sãng ©m trong b¨ng. Nh− vËy nghÜa lµ thêi gian lan truyÒn trong chÊt l−u sÏ ®o ®−îc khi ®é rçng cao h¬n 50%. Th−êng th× ë c¸c tr−êng hîp nh− vËy kh«ng thÓ ®o ®−îc thêi gian lan truyÒn trong ®¸,®ît sãng ®Õn ®Çu tiªn theo Raymer vµ nxb (1980) lµ sãng ®i trong dung dÞch. GÆp khi trong ®¸ cã vi nøt nÎ tù nhiªn hay do qu¸ tr×nh khoan g©y ra th× còng lµm gi¶m tèc ®é sãng ©m bëi sù h×nh thµnh cña c¸c vi lç rçng cã d¹ng mÆt (plane) cã thÓ ®∙ s¾p xÕp theo ph−¬ng vu«ng gãc víi ph−¬ng truyÒn sãng. §iÒu ®ã gi¶i thÝch t¹i sao trong mét sè lo¹i ®¸ (phæ biÕn lµ sÐt vµ ®¸ cacbonat cßn c¸t PhÇn tia khóc x¹ 1 kÕt th× Ýt h¬n) cã sù tr¸i ng−îc gi÷a kÕt qu¶ x¸c ®Þnh tèc ®é líp b»ng ®Þa chÊn vµ ph−¬ng ph¸p PhÇn tia khóc x¹ 2 ©m trong giÕng khoan. Trong tr−êng hîp ®ã, phÐp ®o trong giÕng khoan nªn sö dông Zond dµi ®Ó ®o ®−îc tèc ®é sãng ®i vßng qua ®íi vi Thµnh giÕng nøt nÎ ë s¸t thµnh giÕng (H×nh 6.21). §íi vi nøt nÎ nguyªn khèi Vïng ®¸ 6.5.7. Ph©n tÝch kÕt qu¶ Tõ c¸c yÕu tè ¶nh h−ëng lªn phÐp ®o võa nªu trªn ta thÊy ph−¬ng ph¸p tèc ®é ©m trong giÕng khoan cã thÓ ®−îc sö dông trong nghiªn cøu th¹ch häc vµ ®é lç rçng ë d¹ng gi÷a h¹t hay d¹ng gi÷a c¸c tinh thÓ. GÇn §èi víi mäi lo¹i ®¸ khi Zond ®o cã vïng nghiªn cøu chñ yÕu ë trong ®íi thÊm, tèc ®é sãng ©m (hay thêi gian lan truyÒn ∆t) cã quan Xa hÖ hµm sè víi ®é lç rçng. Dung dÞch §íi biÕn ®æi hay ph¸ huû Trong thùc tÕ ë c¸c ®¸ cã ®é g¾n kÕt tèt, víi mét gÇn ®óng bËc mét chóng ta cã thÓ xem H×nh 6.21. Hai phÇn tia khóc x¹ trong c¸c biÕn thiªn tèc ®é sãng ©m theo chiÒu s©u ®íi vi nøt nÎ vµ vïng ®¸ nguyªn khèi (¸p suÊt víi nhiÖt ®é) cña chÊt l−u vµ matrix lµ kh«ng ®¸ng kÓ, cã thÓ bá qua, vµ tèc ®é cuèi cïng trong ®¸ ®∙ ®−îc h×nh thµnh theo ®é g¾n kÕt vµ ph©n bè lç rçng. Wyllie(1956) ®∙ ®−a ra mét sè ph−¬ng tr×nh thùc nghiÖm trªn c¬ së c¸c sè liÖu®o trong phßng thÝ nghiÖm trªn c¸c mÉu ®¸ s¹ch: ∆t =Φ∆tf + (1-Φ) ∆tma (6.13) Trong ®ã : 187
∆t - Thêi gian lan truyÒn sãng ©m trong ®¸, (µs) ∆tf - Thêi gian lan truyÒn sãng ©m trong chÊt l−u (pha láng); (µs) ∆tma - Thêi gian lan ∆tma truyÒn sãng ©m trong matrix (pha cøng); (µs) Φ - §é rçng cña ®¸ (%) , ∆tf ý nghÜa vËt lý cña ph−¬ng tr×nh (6.13) lµ: Thêi gian ®Ó sãng ©m ®i trªn ®o¹n ®−êng L trong ®¸ b»ng tæng thêi gian sãng ®i trong pha láng vµ thêi gian sãng ®i qua pha r¾n (matrix) trªn ®oan H×nh 6.22. S¬ ®å ®−êng truyÒn sãng ©m trong ®¸ c¸t ®−êng ®ã. H×nh 6.22 m« pháng sù xuyªn qua thµnh hÖ c¸t kÕt b∙o hoµ n−íc cña sãng däc. Sãng ®∙ ®i qua kh«ng gian lç rçng Φ b∙o hoµ n−íc vµ ®i qua matrix cã tû phÇn thÓ tÝch (1-Φ) trong ®¸. Tõ (6.13) ta sÏ cã : ∆t − ∆t ma Φs = (6.14) ∆t f − ∆t ma H×nh 6.23 lµ ®å thÞ thÓ hiÖn quan hÖ gi÷a gi¸ trÞ ∆t víi ®é rçng Φ cña ®¸ tÝnh theo ph−¬ng tr×nh Wyllie cho c¸c tr−êng hîp ∆tma kh¸c nhau. Trong c¸c thµnh hÖ g¾n kÕt yÕu ph−¬ng tr×nh (6.14) sÏ tÝnh ®−îc ®é rçng Φ qu¸ lín do ®ã kh«ng nªn sö dông trùc tiÕp mµ cÇn cã hiÖu chØnh. CÇn cã mét l−îng hiÖu chØnh ¶nh h−ëng cña nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt, ®Ó cho gi¸ trÞ tÝnh to¸n s¸t víi gi¸ trÞ thùc h¬n. Khi ®ã ph−¬ng tr×nh cuèi cïng ®−îc viÕt: (Φ S )e = ∆t − ∆t ma 100 . (6.15) ∆t f − ∆t ma C .∆t sh Víi C - §é nÐn Ðp cña ®¸ sÐt C¸ch tèt nhÊt ®Ó tÝnh tÝch C.∆tsh lµ so s¸nh c¸c gi¸ trÞ tÝnh Φs víi gi¸ ®é rçng thùc ®−îc x¸c ®Þnh tõ nh÷ng nguån kh¸c nhau: ΦD , ΦN,ΦR (tÝnh tõ ph−¬ng ph¸p Rv ®¸ b∙o hoµ n−íc 100%). Cã mét vµi t¸c gi¶ ®−a ra c«ng th−c tÝnh C. ∆ tsh nh− sau: 188
Φ Vf = 5300 H×nh 6.23. Quan hÖ gi÷a ®é rçng Φ vµ thêi gian truyÒn ∆t C. ∆ tsh = 100 Φs/ΦN C.∆ tsh = 100Φs/ΦR hoÆc (6.16) Trong ®ã : ∆sh - Tèc ®é sãng trong líp sÐt kÒ bªn Φs - §é rçng tÝnh theo (6.14) Tõ nh÷ng nghiªn cøu cña c¸c t¸c gi¶ kh¸c nhau Geerstoma K (1961) ®∙ ®−a ra mét hÖ thøc biÓu diÔn mçi quan hÖ gi÷a tèc ®é sãng ©m víi c¸c tham sè m«i tr−êng: Modun ®µn håi (M), hÖ sè Poisson (σ), ®é nÐn Ðp cña pha cøng (Cma), pha láng (Cft) mËt ®é khèi (ρb) vµ ®é b∙o hoµ (Sw), cña ®¸ phï hîp víi lý thuyÕt cæ ®iÓn (xem tµi liÖu tham kh¶o). Nh÷ng n¨m gÇn ®©y l¹i ®∙ cã nh÷ng kÕt qu¶ nghiªn cøu míi (Raymer et al 1980) cho thÊy r»ng ph−¬ng tr×nh tèc ®é trung b×nh (6.23) chØ phï hîp trong c¸c tr−êng hîp ®é rçng thÊp (Φ < 25%). ë nh÷ng m«i tr−êng cã ®é rçng lín (Φ > 45%) trong ®¸ c¸t kÕt quan hÖ ∆ t = f(Φ) kh«ng cßn lµ quan hÖ cña hµm tuyÕn tÝnh . 6.5.8. C¸c sai sè cã thÓ gÆp Trong ®o vÏ thêi gian lan truyÒn (∆ t) cã thÓ gÆp c¸c sai sè do ¶nh h−ëng cña m«i tr−êng vµ c¸c yÕu tè kh¸c nhau . 189
a. Sù kÐo dµi cña thêi gian truyÒn (∆t) do tr−íc khi ®Õn chÊn tö thu thø hai (xa) sãng bÞ suy gi¶m m¹nh, biªn ®é sãng ë ®ã nhá h¬n ng−ìng ph¸t hiÖn cña m¸y (h×nh 6.24). Trong tr−êng hîp ®ã gi¸ trÞ ∆t bÞ kÐo dµi. b. Bá sãt chu kú: Cã mét sè tr−êng GÇn hîp do chän ng−ìng ®o qu¸ thÊp hoÆc Thêi gian n¨ng l−îng (biªn ®é) sãng tíi chÊn tö xa Ng−ìng ph¸t qu¸ yÕu nªn triger ®¸nh dÊu thêi gian chØ hiÖn lµm viÖc víi chu kú thø hai hoÆc thø ba (h×nh 6.25). V× thÕ ∆t kÐo dµi thªm Ýt nhÊt Biªn ®é mét chu kú. HiÖn t−îng sãng bÞ hÊp thô TÝn hiÖu bÞ m¹nh tr−íc khi tíi chÊn tö thu xa cã thÓ suy gi¶m Xa do vØa b∙o hoµ khÝ, cã khi c¶ dÇu Trong ®¸ cacbonat vµ ®¸ mãng. HiÖn t−îng nµy Ng−ìng ph¸t TÝn hiÖu hiÖn b×nh th−êng cßn cã thÓ do gÆp ®íi nøt nÎ m¹nh lµm cho sãng bÞ gi¶m biªn ®é. Thêi gian kÐo dµi c. KÝch th−íc giÕng H×nh 6.24. Sù kÐo dµi thêi gian do sãng ©m bÞ suy gi¶m m¹nh tr−íc khi ®Õn chÊn Khi ®−êng kÝnh giÕng qu¸ lín, th× sãng ®i tõ chÊn tö ph¸t lªn thµnh giÕng vµ tö thu xa tõ thµnh giÕng ®Õn chÊn tö thu th× dµi h¬n ®o¹n ®−êng tõ chÊn tö ph¸t ®Õn chÊn tö thu thø nhÊt. Trong tr−êng hîp ®ã tÝn hiÖu ®Çu tiªn ®Õn chÊn tö thhu gÇn lµ tÝn hiÖu sãng ®i th¼ng qua dung dÞch. Muèn kh¾c phôc hiÖn t−îng nµy ph¶i bè trÝ Zond ®o ®Þnh t©m trong giÕng khoan. Trong giÕng khoan nÕu chøa dung dÞch cã hoµ tan kh«ng khÝ hoÆc gas th× sãng dÔ bÞ hÊp thô, suy gi¶m n¨ng l−îng ®Æc biÖt lµ tÝn hiÖu GÇn Thêi ë chÊn tö thu thø nhÊt. Ng−ìng ph¸t hiÖn HiÖn t−îng hoµ tan khÝ trong dung dÞch khoan th−êng gÆp ë ngay Biªn ®é c¸c vØa chøa khÝ. TÝn hiÖu th−êng TÝn hiÖu bÞ suy gi¶m d. Vïng ngÊm dung dÞch Xa Ng−ìng Dung dÞch trong vïng ngÊm ph¸t hiÖn cã thÓ kh«ng ¶nh h−ëng ®Õn sè ®o ë vØa n−íc. Trong c¸c vØa chøa dÇu Chu kú bÞ hoÆc khÝ b∙o hoµ n−íc cao th× tèc bá sãt ®é truyÒn sãng ©m trong c¸c ®íi H×nh 6.25. Sù bá sãt chu kú röa vµ ®íi nguyªn lµ hoµn toµn kh¸c nhau. Trong tr−êng hîp ®íi ngÇm s©u, sè ®o siªu ©m th−êng chØ ph¶n ¸nh ®íi röa vµ gÇn nh− kh«ng thÓ hiÖn sù cã mÆt cña dÇu khÝ trong ®¸ chøa. 190