Giáo trình địa vật lý giếng khoan part 7

Chia sẻ: Asfj Asfhjk | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:27

Thêm vào BST

Báo xấu

98
lượt xem 19
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Sự khuyếch tán nơtron ở trạng thái nhiệt, các nơtron có đặc điểm chuyển động chậm, lệch hướng và suy giảm năng lượng cũng chậm hơn. Sự di chuyển như vậy gọi là sự khuyếch tán nơtron nhiệt trong môi trường. Sự khuyếch tán nơtron nhiệt diễn ra cho đến khi chúng bị bắt giữ.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình địa vật lý giếng khoan part 7

B¶ng 5.6 Ký Träng l−îng TiÕt diÖn vÜ m« Ký Träng l−îng TiÕt diÖn vÜ m« σ (barn) σ (barn) hiÖu ng.tö hiÖu ng.tö H 1.00800 0.33200 Cl 34.45300 33.20000 B 10.81000 759.000 K 39.10000 2.10000 C 12.01100 0.00340 Ca 40.08000 0.43000 N 14.00700 0.00000 Ti 47.90000 6.41000 O 16.00000 0.00027 Mn 54.93800 13.30000 F 19.00000 0.00980 Fe 55.84700 2.55000 Na 22.99000 0.53060 Cu 63.54600 3.82000 Mg 24.30500 0.06300 Zn 65.38000 0.50490 Al 26.98200 0.23000 Sr 87.62000 0.086000 Si 28.08600 0.16000 Zr 91.22000 0.29000 P 30.97400 0.01900 Ba 137.34000 0.06500 S 32.06000 0.52000 Pb 207.20000 0.18800 b) Sù khuyÕch t¸n n¬tron ë tr¹ng th¸i nhiÖt, c¸c n¬tron cã ®Æc ®iÓm chuyÓn ®éng chËm, lÖch h−íng vµ suy gi¶m n¨ng l−îng còng chËm h¬n. Sù di chuyÓn nh− vËy gäi lµ sù khuyÕch t¸n n¬tron nhiÖt trong m«i tr−êng. Sù khuyÕch t¸n n¬tron nhiÖt diÔn ra cho ®Õn khi chóng bÞ b¾t gi÷. Gi¶ sö trong mét ®¬n vÞ thÓ tÝch nhá cña m«i tr−êng nghiªn cøu (®Êt ®¸) c¸c n¬tron cã thÓ võa bÞ b¾t gi÷ võa khuyÕch t¸n mÊt ®i lµm cho sè l−îng n¬tron nhiÖt ban ®Çu gi¶m ®i, nh−ng còng trong cïng thêi gian ®ã cã thÓ c¸c n¬tron nhiÖt tõ c¸c thÓ tÝch thµnh phÇn bªn c¹nh khuyÕch t¸n vµo phÇn thÓ tÝch nµy. VÝ dô luång c¸c n¬tron nhiÖt ®i ra khái mét thÓ tÝch thµnh phÇn nhiÒu h¬n sè ®i vµo sÏ dÉn ®Õn sù thÊt tho¸t ngµy mét t¨ng vµ mËt ®é c¸c n¬tron nhiÖt trong thÓ tÝch ®ã ngµy cµng kiÖt ®i: Sù khuyÕch t¸n c¸c n¬tron nhiÖt nh− thÕ trong m«i tr−êng ®Êt ®¸ cã thÓ biÓu diÔn qua ph−¬ng tr×nh khuyÕch t¸n: ∇2 N 1 = −D (5.52) τD N Trong ®ã: D - HÖ sè khuyÕch t¸n n¬tron cña m«i tr−êng ®Êt ®¸. ∇2N - Laplacien cña mËt ®é n¬tron. 163
τD - Thêi gian suy gi¶m sè n¬tron nhiÖt do khuyÕch t¸n. Ta cã thÓ ®o thêi gian suy gi¶m thùc tÕ theo c¸ch ®Õm tæng c¸c n¬tron nhiÖt ®∙ bÞ mÊt ®i do khuyÕch t¸n. Tuy nhiªn, mçi detector cña m¸y giÕng còng chØ cã vïng ¶nh h−ëng rÊt nhá so víi toµn bé kh«ng gian vµ nã kh«ng thÓ kiÓm so¸t hÕt toµn bé chïm n¬tron. C¸c sè ®o thêi gian suy gi¶m thùc tÕ lµ do ¶nh h−ëng chñ yÕu bëi sù khuyÕch t¸n. Ph−¬ng tr×nh (5.52) cã thÓ b»ng kh«ng, ©m hoÆc d−¬ng. Tr−êng hîp b»ng kh«ng, gi¸ trÞ τ ®o ®−îc ph¶i b»ng τint (®iÒu nµy hiÕm khi x¶y ra). c) Thùc hiÖn phÐp ®o theo cöa sæ thêi gian: Cã thÓ ®o mËt ®é hay ph©n bè cña c¸c n¬tron b»ng c¸ch ®Õm trùc tiÕp sè n¬tron hoÆc ®o bøc x¹ gamma chiÕm gi÷ theo c¸c cöa sæ thêi gian hÑp b»ng m¸y phæ Gamma (GST) (H×nh 5.28). S¬ ®å thêi gian GST τ chiÕm gi÷a Xung n¬tron §o phæ Ph«ng τ τ Sè ®o τ Ph−¬ng tr×nh TDT H×nh 5.28. BiÓu ®å phæ Gamma b¾t gi÷ GST 6 7 Sè l−îng tö gamma chiÕm gi÷ tû lÖ víi sè n¬tron nhiÖt bÞ b¾t gi÷ hoÆc tû lÖ nghÞch víi sè n¬tron nhiÖt cßn sãt l¹i. C¶ hai gÇn ®óng nµy gÇn t−¬ng ®−¬ng víi nhau. 4 ViÖc ®Æt c¸c cöa sæ thêi gian ®o bøc x¹ gamma chiÕm gi÷ chän ë thêi ®iÓm phï hîp 2 víi thêi gian mµ ¶nh h−ëng cña giÕng khoan lªn kÕt qu¶ ®o lµ Ýt nhÊt, b¶o ®¶m phÐp ®o cã 1 chiÒu s©u nghiªn cøu lín nhÊt. 5 Trong kü thuËt, c−êng ®é bøc x¹ 3 gamma chiÕm gi÷ ®−îc ®o b»ng ®¬n vÞ CPS (xung/sec) hoÆc tû sè gi÷a sè ®o ë c¸c cöa sæ I vµ II. H×nh 5.29. S¬ ®å khèi m¸y ®o tiÕt S¬ ®å khèi cña m¸y giÕng trong diÖn n¬tron nhiÖt 164
ph−¬ng ph¸p ®o tiÕt diÖn b¾t gi÷ n¬tron nhiÖt ®−îc thÓ hiÖn trong h×nh 5.29. Trong s¬ ®å: 1- khèi m¹ch ®iÖn tö, 2- detector, 3- m¸y ph¸t xung n¬tron, 4- c¸p dÉn tÝn hiÖu. C¸c gi¸ trÞ ®o mËt ®é n¬tron ë c¸c cöa sæ thêi gian I vµ II ®−îc sö dông ®Ó tÝnh tiÕt diÖn b¾t gi÷ vÜ m« Σabs t¹i ®iÓm ®o theo biÓu thøc (5.45). Trong c¸c biÓu thøc trªn ®©y, ∆t lµ kho¶ng thêi gian tÝnh b»ng µs tõ gi÷a cöa sæ I ®Õn gi÷a cöa sæ II. Cuèi cïng tiÕt diÖn b¾t gi÷ vÜ m« ®−îc biÓu diÔn trªn ®−êng cong biÓu thÞ sù thay ®æi tiÕt diÖn b¾t gi÷ n¬tron nhiÖt cña c¸c líp ®Êt ®¸ trong l¸t c¾t ë thµnh giÕng khoan. Khi ®o trong c¸c giÕng khoan cã èng chèng th× phÐp ®o Σabs ®−îc tiÕn hµnh ®ång thêi víi c¸c phÐp ®o GR vµ ®o x¸c ®Þnh vÞ trÝ ®Çu nèi èng chèng. H×nh 5.30 lµ mét vÝ dô biÓu diÔn kÕt qu¶ ®o Σabs vµ tû sè N1/F1 lµ sè ®Õm (xung/s) ë c¸c detector gÇn vµ xa trong cöa sæ thêi gian 1. §−êng tû sè (ratio) thÓ hiÖn sù thay ®æi cña ®é lç rçng hoÆc ¶nh h−ëng cña khÝ (thiªn vÒ bªn ph¶i, thÓ hiÖn ®é rçng gi¶m hoÆc khÝ t¨ng, tr¸i - t¨ng hoÆc khÝ gi¶m). §−êng Σ (sigma) cïng cã ý nghÜa t−¬ng tù ®ång thêi ®Ó ph©n biÖt chÊt l−u b∙o hoµ dÇu/n−íc. B¶ng 5.7 lµ c¸c gi¸ trÞ tiÕt diÖn b¾t gi÷ n¬tron nhiÖt Σabs vµ thêi gian sèng trung b×nh τ cña c¸c n¬tron nhiÖt trong c¸c lo¹i ®¸ th−êng gÆp. Cã thÓ dùa vµo c¸c gi¸ trÞ ∑ vµ τ trong b¶ng 5.7 khi ph©n tÝch ®Þnh tÝnh vµ ®Þnh l−îng kÕt qu¶ ®o. §é kho¸ng ho¸ cña n−íc vØa cã ¶nh h−ëng rÊt m¹nh ®Õn gi¸ trÞ ®o Σabs vµ τ cña c¸c líp ®¸ b∙o hoµ n−íc. §é mÆn trong n−íc vØa cµng cao th× Σabs cµng t¨ng H×nh 5.30. Mét thÝ dô biÓu diÔn kÕt cao vµ τ cµng gi¶m. qu¶ ®oΣabs DÇu th« khi kh«ng hoµ tan khÝ sÏ 165
cã ®Æc tÝnh n¬tron gièng nh− n−íc ngät v× chØ sè HI cña chóng lµ xÊp xØ b»ng nhau, v× vËy c¸c gi¸ trÞ Σ vµ τ trong n−íc vµ trong dÇu sÏ nh− nhau. B¶ng 5.7 Σabs (1021 barn/cm3) τ (µs) Tªn ®¸, kho¸ng vËt Th¹ch anh 3.5 - 4.3 1060 C¸t kÕt 9.0 500 Dolomit 6.8 - 7.2 630 §¸ v«i 1.0 - 14.0 325 - 650 Anhydrit 12.1 360 Acgilit 20 - 40 215 - 108 N−íc ngät 22.2 210 DÇu th« 22.2 210 Xim¨ng (Portland) 13.0 335 VØa chøa khÝ cã gi¸ trÞ Σabs vµ τ phô thuéc vµo ¸p suÊt, nhiÖt ®é vµ thµnh phÇn khÝ. Trong tù nhiªn ta cã thÓ gÆp mét sè c¸c nguyªn tè cã tiÕt diÖn b¾t gi÷ n¬tron nhiÖt cao h¬n Clore nh−: Bore (750 barn), Liti (70 barn). d) Ph¹m vi øng dông c¸c ph−¬ng ph¸p ®o Σabs vµ τint Ph−¬ng ph¸p tiÕt diÖn b¾t gi÷ n¬tron ®−îc ¸p dông ®Ó gi¶i quyÕt c¸c nhiÖm vô sau: - X¸c ®Þnh ranh giíi dÇu/n−íc, khÝ/n−íc trong c¸c giÕng khoan khai th¸c. - §¸nh gi¸ tiªu hao n¨ng l−îng vØa trong tÇng khai th¸c khÝ, dùa vµo sù thay ®æi Σabs cña khÝ theo ¸p suÊt. - Khoanh ®Þnh phÇn chøa khÝ trong tÇng c¸t cã n−íc vØa lµ n−íc ngät. - Gi¶i quyÕt c¸c vÊn ®Ò kü thuËt trong giÕng khoan: Tr¸m xim¨ng, c¸ch ly vØa, x¸c ®Þnh vÞ trÝ më vØa khai th¸c. - X¸c ®Þnh SW trong tÇng chøa ë c¸c giÕng khoan khai th¸c. DÔ dµng nhËn ra sù gièng nhau gi÷a ®−êng cong ®o thêi gian sèng trung b×nh cña c¸c n¬tron nhiÖt víi ®−êng cong ®o ®iÖn trë suÊt Ra. Cã nh− vËy lµ v× trong vØa chøa c¶ hai ®¹i l−îng τ vµ Ra ®Òu t¨ng theo hµm l−îng hydrocacbon vµ gi¶m khi ®é kho¸ng ho¸ n−íc vØa vµ ®é sÐt trong ®¸ t¨ng. ¦u ®iÓm cña phÐp ®o τ lµ cã thÓ tiÕn hµnh c¶ trong c¸c giÕng khoan cã èng chèng vµ cho phÐp tÝnh nhanh c¸c tham sè vËt lý cña ®¸ chøa. 166
H¹n chÕ cña ph−¬ng ph¸p nµy lµ phÐp ®o rÊt nh¹y víi sù thay ®æi ®é lç rçng vµ hµm l−îng c¸c nguyªn tè cã tiÕt diÖn b¾t gi÷ lín. V× thÕ nã kÐm hiÖu qu¶ khi nghiªn cøu c¸c ®èi t−îng ®¸ chøa cã ®é kho¸ng ho¸ cña n−íc vØa thÊp (
28 26 23 30 n¬tron lµ: 13 Al , 14 Si , 17 Cl , 12 Mg , 55 Mn , 11 Na , 27 37 56 65 19 51 16 Fe , Cu , F, V, O, Si . 25 26 29 9 23 8 14 Chóng cã ph¶n øng h¹t nh©n khi b¾t gi÷ n¬tron: Mn+ 0 n1 → 25 Mn + γ 55 56 25 V + 0 n1 → 52 V + γ 51 23 23 Na + 0 n1 →11 Na + γ 23 24 11 F + 0 n1 → 20 F + γ (1,7 MeV ) 19 9 9 Fe+ 0 n1 → 25 Mn+ 1 H + γ 56 56 1 26 Si + 0 n1 →13 Al + 1 H + γ 28 28 1 14 O + 0 n1 →16 N + 1 H + γ 16 1 8 7 Ho¹t tÝnh kÝch ho¹t cña c¸c nguyªn tè cã thÓ kh¸c nhau khi va ch¹m víi n¬tron 28 nhiÖt hay n¬tron nhanh. Ch¼ng h¹n 13 Al lµ kÕt qu¶ kÝch ho¹t b»ng n¬tron nhiÖt ®èi víi 27 ®ång vÞ 13 Al (cã tiÕt diÖn kÝch ho¹t b»ng 0,215 barn) nh−ng còng cã thÓ lµ s¶n phÈm 28 23 cña 14 Si (cã tiÕt diÖn b»ng 0,250 barn) khi bÞ b¾n ph¸ b»ng n¬tron nhanh; 11 Na cã tiÕt diÖn b»ng 0,530 barn ®èi víi n¬tron nhiÖt, cßn trong c¸c ph¶n øng (n,p) cña nguyªn tè s¾t th× chØ cã tiÕt diÖn b»ng 0,150 barn, Ho¹t tÝnh gamma kÝch ho¹t t¹o ra do chiÕu x¹ b»ng n¬tron cã quan hÖ víi liÒu chiÕu n¬tron vµ ®Æc tr−ng cña h¹t nh©n cã mÆt trong m«i tr−êng vµ c¸c s¶n phÈm sau kÝch ho¹t theo biÓu thøc sau:    0,693t i A = N 0 ∑ Φ1 − exp −  (5.54)   T    Trong ®ã: A - Ho¹t ®é gamma do chiÕu x¹ n¬tron (xung/s). N0 - Sè nguyªn tö bÞ kÝch ho¹t cã trong m«i tr−êng. ∑ - TiÕt diÖn ngang (cm2). Φ - Luång n¬tron (n¬tron/cm2/s). ti - Thêi gian chiÕu x¹. T - Chu kú b¸n r∙ cña nuclid t¹o thµnh. KÕt qu¶ ®o kÝch ho¹t cßn phô thuéc vµo sù lùa chän thêi gian chiÕu x¹ n¬tron vµ thêi ®iÓm ®o bøc x¹ gamma kÝch ho¹t sao cho phï hîp víi nguyªn tè nghiªn cøu. 168
5.3.5.5.2. S¬ ®å Zond ®o kÝch ho¹t phãng x¹ H×nh 5.31 lµ mét thÝ dô cña s¬ ®å m¸y giÕng ®o kÝch ho¹t phãng x¹ ®èi víi nguyªn tè Flore ( 19 F ) cã tiÕt diÖn kÝch ho¹t b»ng 2,4.10- 9 37 2 cm . Khi h¹t nh©n F b¾t gi÷ n¬tron nhiÖt th× 4 20 cã kÕt qu¶ sinh ra ®ång vÞ 9 F , cã chu kú b¸n r∙ lµ 11,7 sec vµ bøc x¹ gamma kÝch ho¹t cã n¨ng l−îng ∼ 1,7MeV. 3 L = 1m Trong s¬ ®å: 2 1- Nguån ph¸t n¬tron (PoBe) 1 2- Mµn hÊp thô n¬tron b»ng parafin. 3- Khèi s¬ ®å ®iÖn tö. H×nh 5.31. S¬ ®å m¸y giÕng ®o kÝch ho¹t phãng x¹ 4- Detector ®o bøc x¹ gamma. 19 F còng cã thÓ g©y ph¶n øng sau ®©y khi va Ta biÕt r»ng nguyªn tè ®ång vÞ 9 ch¹m víi n¬tron: F + 0 n1 = 20 F →16 N + γ (5 − 6 MeV ) 19 (5.55) 9 9 7 Nuclid míi t¹o thµnh 16 N cã chu kú b¸n r∙ b»ng 7 gi©y. V× vËy, nÕu chän thêi 7 gian ®o lµ ∆t = 7 sec sau khi kÝch ho¹t th× ta ®o ®−îc c¸c gamma kÝch ho¹t cã n¨ng l−îng cao (5-6MeV) nh−ng chØ chiÕm 25%. NÕu chän thêi gian ®o lµ 12 sec th× c¸c gamma kÝch ho¹t chØ cã n¨ng l−îng kho¶ng 1,7MeV nh−ng chóng chiÕm tíi 75% tæng sè c¸c gamma kÝch ho¹t. 5.3.5.5.3. Ph©n tÝch kÕt qu¶ Víi s¬ ®å m¸y giÕng nh− h×nh 5.31 khi nghiªn cøu giÕng khoan th¨m dß quÆng fliorit (CaF2) ng−êi ta chän kho¶ng c¸ch L = 1m. Tèc ®é kÐo th¶ c¸p ®o lµ 300m/h ®Ó 20 cho phï hîp víi chu kú b¸n r∙ cña 9 F lµ T = 12 gi©y. Khi th¶ m¸y giÕng tõ trªn xuèng (ghi ®−êng cong thø nhÊt) phÐp ®o lµ tæng cña c¸c gi¸ trÞ: Gamma tù nhiªn (GR), Gamma kÝch ho¹t (GKH) vµ Gamma - N¬tron (GN): 1 = GR + GN + GKH (®−êng cong 1) Khi kÐo m¸y giÕng tõ d−íi lªn (ghi ®−êng cong thø 2). 2 = GR + GN (®−êng cong 2) Khi chËp hai ®−êng cong 1 vµ 2 lªn nhau ta dÔ dµng nhËn ra vÞ trÝ th©n quÆng CaF2 lµ ®o¹n ®−êng cong 1 lín h¬n ®−êng cong 2 ®óng b»ng gi¸ trÞ GHK (H×nh 5.32). 169
ν νν Xung/gi©y 1= GR + GN + GKH - νννν ν νν 2= GR + GN νννν 1-2 = 0 0 + GKH ∼ ∼∼∼ ∼∼∼ B»ng c¸ch t−¬ng tù ta cã thÓ ∼ ∼∼∼ ∼∼∼ 1 chän kÝch th−íc L, tèc ®é kÐo c¸p v, ∼ ∼∼∼ thêi gian chiÕu x¹ ti, thêi ®iÓm ®o ∼∼∼ ∼ ∼∼∼ gamma kÝch ho¹t, n¨ng l−îng n¬tron vµ c«ng suÊt nguån, sao cho phï hîp víi chu kú b¸n r∙ T cña ®èi t−îng CaF2 GKH nghiªn cøu míi. 2 Ch¼ng h¹n ®èi víi nguyªn tè 28 ®ång vÞ nh«m ( 13 Al ) cã T = 2,27 phót, Vanadi ( 52 V ) cã T = 3,9 phót, §Ó 23 b¾n ph¸ vµo bia Clore (Cl), theo ph−¬ng ph¸p Clore th× n¬tron “®¹n” ph¶i cã n¨ng l−îng 6,7MeV, cßn ®èi víi Oxy theo ph−¬ng ph¸p kÝch ho¹t H×nh 5.32. M« pháng d¸ng ®iÖu phãng x¹ Oxygen th× n¨ng l−îng ®ã ®−êng cong ®o kÝch ho¹t phãng x¹ ph¶i ≥ 10MeV, nghiªn cøu qu¹ng CaF2 5.2.5.5.3. Ph¹m vi øng dông cña ph−¬ng ph¸p Ngµy nay, trong c«ng nghiÖp dÇu khÝ ph−¬ng ph¸p kÝch ho¹t phãng x¹ nh− ph−¬ng ph¸p Clorin hay ph−¬ng ph¸p oxygen ¸p dông trong c¸c tr−êng hîp n−íc vØa kho¸ng ho¸ cao vµ kho¸ng ho¸ thÊp ®Ó theo dâi sù thay ®æi vµ x¸c ®Þnh vÞ trÝ cña ranh giíi dÇu/n−íc ë c¸c giÕng khoan cã èng chèng. C¸c ph−¬ng ph¸p nµy dùa trªn c¬ së vØa chøa n−íc th× cã Oxy vµ Cl trong c¸c muèi kho¸ng lµ hai nguyªn tè cã thÓ bÞ kÝch ho¹t phãng x¹, trong khi ®ã ë vØa dÇu th× chóng gÇn nh− v¾ng mÆt. Trong th¨m dß quÆng, ph−¬ng ph¸p kÝch ho¹t phãng x¹ sö dông ®Ó t×m kiÕm vµ th¨m dß c¸c quÆng ®a kim cã chøa c¸c nguyªn tè trong nhãm sau ®©y: Al, Mn, F, Cu, Fe, Ag, Au, 170
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