NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐỀ TÀI: “Cơ sở vật lý địa chất và các phương pháp địa vật lý để tìm kiếm thăm dò khí Hidrat ở vùng biển Việt Nam”

Chia sẻ: Pham Linh Dan | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:11

Thêm vào BST

Báo xấu

75
lượt xem 15
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

các tài liệu đã được công bố rộng rãi trên internet từ các cơ sở nghiên cứu như Geological Survey of Canada, University of Victoria,University of Toronto, Dalhousie University, Cambridge University U.K., University of Bremen Germany, Scripps Inst. Oceanography California, the U.S. Navy Research Laboratory, và các kết quả nghiên cứu khác của chương trình khoan sâu biển thế giới, GH đã được quan tâm nghiên cứu từ rất lâu (những năm 60-70 của thế kỷ XX ) như là một nguồn nhiên liệu sạch của thế giới trong tương lai....

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐỀ TÀI: “Cơ sở vật lý địa chất và các phương pháp địa vật lý để tìm kiếm thăm dò khí Hidrat ở vùng biển Việt Nam”

NGHIÊN C U KHOA H C ĐỀ TÀI: “Cơ s v t lý a ch t và các phương pháp a v t lý tìm ki m thăm dò khí Hidrat vùng bi n Vi t Nam”
NGHIÊN C U KHOA H C Thăm dò, Khai thác C ơ s v t lý a ch t và các phương pháp a v t lý tìm ki m thăm dò khí Hidrat vùng bi n Vi t Nam Theo các tài li u nghiên c u v khí hydrat (gas hydrat-GH) Nga, M , Canada, Nh t B n, Hàn Qu c n , Trung Qu c… và các tài li u ã ư c công b r ng rãi trên internet t các cơ s nghiên c u như Geological Survey of Canada, University of Victoria,University of Toronto, Dalhousie University, Cambridge University U.K., University of Bremen Germany, Scripps Inst. Oceanography California, the U.S. Navy Research Laboratory, và các k t qu nghiên c u khác c a chương trình khoan sâu bi n th gi i, GH ã ư c quan tâm nghiên c u t r t lâu (nh ng năm 60-70 c a th k XX ) như là m t ngu n nhiên li u s ch c a th gi i trong tương lai. Theo d báo ban u, tài nguyên khí hydrat có th l n g p 2 l n t ng tài nguyên d u, khí, than khoáng hi n có trên toàn th gi i.
GH là m t d ng t n t i th r n c a khí t nhiên ch y u là methane (>99%) có v b ngoài gi ng như băng nư c á ( á cháy) nhưng khác v c u trúc tinh th . Trong i u ki n th p, nư c s ng m thêm các phân t khí methane vào trong m ng áp su t cao và nhi t hydrogen. V ngu n g c, ph n l n GH ch a methane có ngu n g c sinh h c, ư c thành t o do b gãy sinh h c c a v t ch t h u cơ phân h y trong tr m tích áy bi n ư c chôn vùi sâu thích h p. Tuy v y, GH cũng có th có ngu n g c sâu, do khí di cư lên theo các t sâu l n hơn trong các b tr m tích. gãy t các tích t d u khí ã hình thành các và áp su t, GH thư ng t n t i Trong t nhiên, khi g p i u ki n thu n l i v nhi t trong tr m tích dư i b m t áy bi n i (mound), xi măng g n k t trong các l d ng gò r ng á tr m tích bi n và trong các ư ng ng d n d u khí các vùng bi n nông băng giá ư c hình thành trong l p tr m tích n m t i B c c c. Ph n l n GH có th kho ng gi a m t áy bi n và m t ph n x mô ph ng áy bi n (Bottom Simulated Reflection-BSR). M t ph n x này có th quan sát ư c trong các m t c t a ch n ph n x khi ti n hành thăm dò tìm ki m d u khí. M t ph n x BSR thư ng ánh d u m t áy c a vùng t n t i i v i GH (Gas Hydrat Stability Zone-GHSZ) và thư ng ư c phát hi n b n v ng i dương (vùng sư n d c th m l c vùng B c c c và áy a). áy vùng GHSZ hay BSR thư ng g p sâu vài trăm mét (300-600 m) dư i m t áy bi n trong vùng sư n d c sâu nư c bi n l n (> th m l c a, hay trong vùng i hút chìm c a các m ng và có ông nư c ta t ng GHSZ có th ư c hình thành 600-800 m). Trong khu v c bi n sâu nư c t 600m n 1.500-2.200 m v i chi u dày t 0-225 m n 0-365 m (tính toán c a Nguy n Như Trung theo mô hình c a Milkov và Sassen d a trên m i quan h gi a sâu nư c bi n, gradient a nhi tvà lo i GH). Theo d báo ban u, tài nguyên khí hydrat có th l n g p 2 l n t ng tài nguyên d u, khí, than khoáng hi n có trên toàn th gi i.
GH là m t d ng t n t i th r n c a khí t nhiên ch y u là methane (>99%) có v b ngoài gi ng như băng nư c á ( á cháy) nhưng khác v c u trúc tinh th . Trong i u ki n th p, nư c s ng m thêm các phân t khí methane vào trong m ng áp su t cao và nhi t hydrogen. V ngu n g c, ph n l n GH ch a methane có ngu n g c sinh h c, ư c thành t o do b gãy sinh h c c a v t ch t h u cơ phân h y trong tr m tích áy bi n ư c chôn vùi sâu thích h p. Tuy v y, GH cũng có th có ngu n g c sâu, do khí di cư lên theo các t sâu l n hơn trong các b tr m tích. gãy t các tích t d u khí ã hình thành các 1. Cơ s v t lý- a ch t c a h phương pháp tìm ki m thăm dò khí hydrat Trong tìm ki m thăm dò GH, phương pháp a v t lý thư ng dùng nh t và cũng ư c ánh giá là hi u qu nh t là phương pháp a ch n ph n x (phân gi i cao). Cơ s v t lý a ch t c a phương pháp này là d a trên s khác bi t v v n t c truy n sóng siêu âm (sonic velocity) c a GH so v i môi trư ng tr m tích xung quanh (Hình 1). Trên Hình 1 có th nh n th y s bi n thiên c a v n t c truy n sóng siêu âm (sonic velocity), dòng a nhi t (geotherm) và pha c a GH theo 3 l p: - L p nư c: Sóng siêu âm xu t phát t ngu n phát trên m t bi n s i qua l p nư c bi n v i v n t c không i là 1,5 km/s. - L p tr m tích ngay sát m t áy bi n: V n t c truy n sóng siêu âm trung bình ây kho ng 1,8 km/s. L p tr m tích này thư ng bao g m các tr m tích m nh v n (clastic) và v t ch t h u cơ, v i y b i nư c bi n và khí t nhiên. r ng l n (30-40 %) và b l p (< 4-10 0C) và áp su t(>30 at), các phân t nư c Trong i u ki n thu n l i v nhi t trong các l r ng này s ng m thêm khí t nhiên và tr thành khí hydrat th r n d ng nodules và có th tr thành xi măng g n k t cho các tr m tích m nh v n, l p y kho ng r ng t o thành GHSZ. Khi ó v n t c truy n sóng siêu âm có th t t i kho ng 2,5 - 3,3 km/s.
- L p tr m tích k dư i: GH trong l p tr m tích k trên ôi khi t o thành vùng GH t n t i b n v ng GHSZ và tr thành l p màn ch n i v i khí t do di chuy n t các l p tr m tích bên dư i lên. L p tr m tích phía dư i này s có v n t c truy n sóng gi m t ng t xu ng 0,5-0,2 km/s do s có m t c a khí t do và t o nên BSR trong các lát c t a ch n ph n x (Hình 2). Hình2. Ví d v d thư ng BSR trên m ch a c h n t ng h p v à m t c t a c h n ph n x áy bi n ư c t o nên r t rõ ràng ch y u do s khác bi t v Trên Hình 2, m t ph n x và v n t c truy n sóng siêu âm (tr kháng âm h c) gi a l p nư c bi n và l p tr m mt tích dư i m t áy bi n. M t ph n x BSR l i ch y u ư c t o nên do s khác bi t v v n t c truy n sóng siêu âm gi a l p tr m tích ch a GH và l p tr m tích ch a khí t do n m bên dư i. Trong tìm ki m thăm dò khí hydrat, BSR là d u hi u tìm ki m tr c ti p i v i GH. BSR có th xu t hi n áy c a vùng n nh nhi t -áp su t c a GH (GHSZ). Nó ánh d u áy c a l p “băng cháy” và nóc c a l p ch a khí t do bên dư i. Vì ư ng ng nhi t thư ng song song v i áy bi n nên i u này lý gi i t i sao m t ph n x áy c a GHSZ cũng thư ng có d ng mô ph ng m t áy bi n (BSR- Bottom Simulated Reflection). BSR thư ng c t các m t ph n x a t ng. Do v y, trư c ây nó thư ng ư c cho là tín hi u phái sinh (artifact) trong quá trình thu th p tài li u ho c quá trìnhx lý tài li u a ch n. Vùng ch a có xi măng g n k t là GH ôi khi còn t o nên hi u ng gi m biên ph n x (blanking) và làm tăng i n tr su t có khi t i 2-3 l n so v i tr m tích áy bi n. c tính này cũng là m t tham s t t ư c s d ng nhi u trong tìmki m thăm dò và nghiên c u GH. S khác bi t v tính ch t v t lý trong l p tr m tích có ch a GH và l p tr m tích có ch a khí t do n m dư i cho phép phát hi n GH (trên cơ s v n t c truy n sóng siêu âm và i n tr su t) trong tìm ki m thăm dò và tính toán bán nh lư ng hàm lư ng GH trong lĩnh v c nghiên c u gi ng khoan.
Hình3. Ví d v BSR g n o Vancouver 2. H phương pháp tìm ki m thăm dò khí hydrat tìm ki m thăm dò và ánh giá ti m năng c a ngu n năng lư ng m i này ngư i ta thư ng dùng các phương pháp a v t lý như sau: a. Thăm dò a ch n ph n x phân gi i cao ây là phương pháp a ch n ph n x truy n th ng, s d ng h th ng ngu n phát v i các xung âm h c có t n s l n nh m thu ư c các tín hi u ph n x có phân gi i cao. H th ng máy thu thư ng ư c s d ng là h th ng ơn kênh ho c a kênh g m các máy thu áp i n ư c b trí n i ti p nhau. Phương pháp này ư c s d ng kh o sát c u trúc a ch t n m dư i m t áy bi n sâu không l n và thư ng ư c áp d ng c a lát c t a ch t môi trư ng vùng ven b , tìm ki m khoáng s n r n sát trong các nghiên c u v áy và kh o sát a ch t công trình bi n. Các thông s cơ b n c a h th ng này bao g m: - Năng lư ng phát: T vài trăm joules i v i ngu n Boomer t i m t vài kj i v i ngu n Sparker. - T n s phát ưu th : T 600Hz t i 3000Hz i v i ngu n Boomer và 200Hz t i 1000Hz i v i ngu n Sparker. Bư c mã hóa tín hi u: Nh nh t là 0,04ms. -D i u thu (Hydrophone aray): T 8 n 20 máy thu áp i n m c n i ti p. - Chu kỳ phát xung: Tùy theo yêu c u v phân gi i ngang chu kỳ phát xung ư c thay i t 0,5s n 4s/1 xung. - Kho ng cách b trí thu n : 4-5 m.
ch y tàu liên t c t i ưu: 6-7 km/h. -T c Ti n hành ng th i cùng v i các kh o sát a ch n phân gi i cao là h th ng nh v d n ư ng GPS và lưu tr s li u tr c ti p ng th i cùng v i s li u a ch n. B thu th p và lưu tr s li u a ch n có tính năng cơ b n như b ng b cùng h th ng máy nh có dung lư ng l n có th làm vi c liên t c trong th i gian dài, b ti n khu ch i v i kh năng khu ch i biên lên t i a là 4 l n, b l c t n s , b hi u ch nh biên theo th i gian thu sóng. b. Quét nh áy bi n (side scan sonar) Phương pháp này s d ng các xung sóng ơn t n ho c lư ng t n (khác v i phương pháp a ch n thông thư ng là s d ng m t ph r ng t n s ) v i t n s r t l n thu ư c chính xác cao. Sonar quét sư n thư ng ư c s d ng hình nh b m t áy bi n v i cùng v i o sâu áy bi n (depth sonic) trong các kh o sát b m t áy bi n nh m ph c v cho các chuyên ngành tr m tích, a m o, o v b n áy bi n, xây d ng công trình ư c s d ng trong Sonar quét sư n bi n, tìm ki m các v t th b chìm m... Thi t b bao g m hai thành ph n chính bao g m “cá” là b ph n ư c th dư i nư c và kéo sau tàu, có th i u c h nh sâu chìm n i thông qua chi u dài cáp kéo. B ph n này có ch c năng thu và phát tín hi u. B ph n chính th hai là h th ng máy tính i u ch nh quá trình thu phát và lưu tr s li u ư c t trên tàu. Các thông s k thu t cơ b n c a h th ng Sonar quét sư n: - T n s phát: T hơn 100khz n 700khz, có th phát ơn t n ho c lư ng t n. - Chu kỳ phát xung: 2-5 xung/ giây. - D i quét sang hai bên: T 50m n 750m
- Chi u cao c a “cá” so v i áy bi n: Tùy thu c vào yêu c u v phân gi i, chi u cao i t dư i 20m n dư i 100m. c a cá thay - Chi u cao này ư c i u ch nh thông qua dài c a cáp kéo. - Cũng như i v i phương pháp a ch n phân gi i cao, phương pháp Sonar quét sư n cũng yêu c u s li u ng b và lưu tr c ti p cùng v i s li u Sonar. nh v c. Thăm dò i n: D a trên cơ s GH có i n tr su t cao so v i môi trư ng xung quanh, phương pháp o lư ng c c sâu in t áy bi n (Sea Bed Loging) c a EMGS (ElectroMagnetic Geoservices AS) ang ư c dùng trong thăm dó tìm ki m d u khí cũng có th dùng ư c c bi t c a phương pháp này là các lư ng c c thu ư c tìm ki m GH. iu t trên i tư ng thăm dò) còn c c phát thì ư c kéo theo tàu trên nh ng m t áy bi n (g n tuy n nh t nh. d. a v t lý gi ng khoan (sonic, i n tr ): Ch y u o ư ng cong siêu âm (DT) và các ư ng cong i n tr (LLD, LLS) phát hi n d thư ng GH, tính toán r ng, hàm lư ng khí hydrat và khí t do n m dư i l p GH trong gi ng khoan. Hình4. M t s ví d v tài li u o trong gi ng khoan nghiên c u hydrat e. Các phương pháp minh gi i, phân tích a ch n c bi t - Phân tích a ch n AVO (Amplitude Versus Offset) c a các d c bi t các thu c tính thư ng BSR.
Hình5. Ví d v d thư ng AVO c a h s ph n x BSR, tăng biên ph n x và chuy n pha góc nghiêng l n (kho ng cách thi t b xa) Phương pháp x lý minh gi i AVO là m t trong nh ng phương pháp a ch n c b i t, d a trên s chuy n pha và tăng biên tín hi u i v i góc nghiêng l n (far offset) và là m t trong nh ng phương pháp xác nh tr c ti p ti m năng hydrocarbon. N i dung c a phương pháp là d a vào các d thư ng biên c a các m ch a ch n liên quan n d u khí, s d ng các ph n m n chuyên d ng minh gi i và x lý chúng. nh ư c các giá tr T các thông tin v hydrocarbon t các gi ng khoan chúng ta xác và d thư ng AVO liên quan n hydrocarbon, áp d ng các giá tr d thư ng này biên a ch n cho các vùng chưa có gi ng khoan .K t dùng minh gi i và x lý các tài li u qu c a phương pháp này cho ta các b n d thư ng biên AVO liên quan n GH/ hydrocarbon, các m t c t a ch n sau c ng v i các góc nghiêng (offset) khác nhau hay các m t c t a ch n c ng v i các offset khác nhau (c ng các m ch g n, xa, toàn b …) t nh ư c các tín hi u liên quan ó xác n GH/hydrocarbon. - Phân tích a ch n a t ng phân gi i cao a t ng và các tư ng tr m tích ư c minh gi i t tài li u a ch n a t ng là nghiên c u a ch n d a trên các hình thái ph n x và các ki u u mút ph n x . Các hình thái và ư c dùng liên k t các t p tr m tích, lu n gi i môi trư ng tr m ki u u mút ph n x tích và tư ng á. a ch n ư c chia ra thành các t p tr m tích Trong phân tích a ch n a t ng, m t c t bao g m các l p có liên h ngu n g c và ư c phân cách bên trên và bên dư i b i các m t b t ch nh h p ho c m t ch nh h p nhưng có th liên k t ư c. Các t p này l i bao g m các l p nh hơn g m các ph n x ch nh h p ư c phân cách b i các m t gián o n xác nh b ng các u mút ph n x có h th ng. Các ki u u mút
ư c minh gi i như nh ng ph n x u mút c a các l p g m bào mòn c t c t, ch ng nóc, áy lên các ranh gi i b t ch nh h p hoăc ch nh h p có th liên k t ư c. k áp và k f. Tri n v ng khí hidrat Vi t Nam Vi t Nam thu c vùng có khí h u nóng, có th hy v ng tìm th y GH trên vùng sư n d c sâu nư c thích h p cho vi c hình thành GH như b Phú Khánh, b th m l c a có Nam Côn Sơn, b Tư Chính - Vũng Mây, c m b Hoàng Sa - Trư ng Sa. Trên các vùng này hi n t i ã có các d án thăm dò a ch n 2D thu c T p oàn D u khí Vi t Nam và các công ty d u khí nư c ngoài v i m c tiêu là tìm ki m thăm dò các tích t d u khí thư ng sâu khá l n (3.000-6.000 m). Trong x lý d li u a ch n ph n x cho tìm ki m thăm dò d u khí, thư ng s d ng các bi n pháp l c và d p nhi u ưu tiên các tín i tư ng i tư ng hi u t các sâu l n và do v y hình nh c a các ph n trên c a a ch n (vùng có kh năng có ch a hydrat) thư ng b m , không rõ ràng. M c dù lát c t a ch n cũng có th nh n bi t m t vài ranh gi i ph n x v y, qua kh o sát m t s m t c t có v gi ng như BSR, nh ng vùng blanking bên trên BSR, nh ng bright spot có th ph n ánh s t n t i c a GH. tìm ki m thăm dò GH trong giai o n hi n nay th c t nh t có th là c n ti n B i v y, hành công tác tái x lý (ưu tiên tín hi u t ph n trên c a lát c t) m t s tuy n a c h n 2D nh ng vùng có tri n v ng t n t i GH (sư n d c th m), qua ó xác nh các d thư ng i tư ng tri n v ng GH làm cơ s , BSR, phân tích AVO nh m phát hi n các nh hư ng cho các tìm ki m thăm dò GH chi ti t khác như thăm dò a c h n ph n x phân d i cao và các phương pháp a v t lý- a ch t khác, nh m góp ph n vào vi c tìm ki m thăm dò và ánh giá ti m năng GH trên vùng bi n và th m l c a nư c ta.
Hình6. M t vài ví d v kh năng t n t i GH trên th gi i và Vi t Nam ThS. Ph m Văn Ti m Vi n D u khí Vi t Nam (Theo TCDK s 8-2009)