163 Bảng 5.6 Ký hiệu Trọng lợng ng.tử Tiết diện vĩ mô (barn) Ký hiệu Trọng lợng ng.tử Tiết diện vĩ mô (barn) 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) Sự khuyếch tán nơtron ở trạng thái nhiệt, các nơtron có đặc điểm chuyển động chậm, lệch hớng và suy giảm năng lợng cũng chậm hơn. Sự di chuyển nh vậy gọi là sự khuyếch tán nơtron nhiệt trong môi trờng. Sự khuyếch tán nơtron nhiệt diễn ra cho đến khi chúng bị bắt giữ. Giả sử trong một đơn vị thể tích nhỏ của môi trờng nghiên cứu (đất đá) các nơtron có thể vừa bị bắt giữ vừa khuyếch tán mất đi làm cho số lợng nơtron nhiệt ban đầu giảm đi, nhng cũng trong cùng thời gian đó có thể các nơtron nhiệt từ các thể tích thành phần bên cạnh khuyếch tán vào phần thể tích này. Ví dụ luồng các nơtron nhiệt đi ra khỏi một thể tích thành phần nhiều hơn số đi vào sẽ dẫn đến sự thất thoát ngày một tăng và mật độ các nơtron nhiệt trong thể tích đó ngày càng kiệt đi: Sự khuyếch tán các nơtron nhiệt nh thế trong môi trờng đất đá có thể biểu diễn qua phơng trình khuyếch tán: )52.5( 1 2 N N D D = Trong đó: D - Hệ số khuyếch tán nơtron của môi trờng đất đá. 2 N - Laplacien của mật độ nơtron. 164 D - Thời gian suy giảm số nơtron nhiệt do khuyếch tán. Ta có thể đo thời gian suy giảm thực tế theo cách đếm tổng các nơtron nhiệt đ bị mất đi do khuyếch tán. Tuy nhiên, mỗi detector của máy giếng cũng chỉ có vùng ảnh hởng rất nhỏ so với toàn bộ không gian và nó không thể kiểm soát hết toàn bộ chùm nơtron. Các số đo thời gian suy giảm thực tế là do ảnh hởng chủ yếu bởi sự khuyếch tán. Phơng trình (5.52) có thể bằng không, âm hoặc dơng. Trờng hợp bằng không, giá trị đo đợc phải bằng int (điều này hiếm khi xảy ra). c) Thực hiện phép đo theo cửa sổ thời gian: Có thể đo mật độ hay phân bố của các nơtron bằng cách đếm trực tiếp số nơtron hoặc đo bức xạ gamma chiếm giữ theo các cửa sổ thời gian hẹp bằng máy phổ Gamma (GST) (Hình 5.28). Sơ đồ thời gian GST Số lợng tử gamma chiếm giữ tỷ lệ với số nơtron nhiệt bị bắt giữ hoặc tỷ lệ nghịch với số nơtron nhiệt còn sót lại. Cả hai gần đúng này gần tơng đơng với nhau. Việc đặt các cửa sổ thời gian đo bức xạ gamma chiếm giữ chọn ở thời điểm phù hợp với thời gian mà ảnh hởng của giếng khoan lên kết quả đo là ít nhất, bảo đảm phép đo có chiều sâu nghiên cứu lớn nhất. Trong kỹ thuật, cờng độ bức xạ gamma chiếm giữ đợc đo bằng đơn vị CPS (xung/sec) hoặc tỷ số giữa số đo ở các cửa sổ I và II. Sơ đồ khối của máy giếng trong Xun g nơtron Phôn g Phơn g trình TDT chiếm giữa Đ o phổ Số đo H ình 5.28. Biểu đồ phổ Gamma bắt giữ GS T 1 2 3 4 5 6 7 H ình 5.29. Sơ đồ khối máy đo tiết diện nơtron nhiệt 165 phơng pháp đo tiết diện bắt giữ nơtron nhiệt đợc thể hiện trong hình 5.29. Trong sơ đồ: 1- khối mạch điện tử, 2- detector, 3- máy phát xung nơtron, 4- cáp dẫn tín hiệu. Các giá trị đo mật độ nơtron ở các cửa sổ thời gian I và II đợc sử dụng để tính tiết diện bắt giữ vĩ mô abs tại điểm đo theo biểu thức (5.45). Trong các biểu thức trên đây, t là khoảng thời gian tính bằng às từ giữa cửa sổ I đến giữa cửa sổ II. Cuối cùng tiết diện bắt giữ vĩ mô đợc biểu diễn trên đờng cong biểu thị sự thay đổi tiết diện bắt giữ nơtron nhiệt của các lớp đất đá trong lát cắt ở thành giếng khoan. Khi đo trong các giếng khoan có ống chống thì phép đo abs đợc tiến hành đồng thời với các phép đo GR và đo xác định vị trí đầu nối ống chống. Hình 5.30 là một ví dụ biểu diễn kết quả đo abs và tỷ số N 1 /F 1 là số đếm (xung/s) ở các detector gần và xa trong cửa sổ thời gian 1. Đờng tỷ số (ratio) thể hiện sự thay đổi của độ lỗ rỗng hoặc ảnh hởng của khí (thiên về bên phải, thể hiện độ rỗng giảm hoặc khí tăng, trái - tăng hoặc khí giảm). Đờng (sigma) cùng có ý nghĩa tơng tự đồng thời để phân biệt chất lu bo hoà dầu/nớc. Bảng 5.7 là các giá trị tiết diện bắt giữ nơtron nhiệt abs và thời gian sống trung bình của các nơtron nhiệt trong các loại đá thờng gặp. Có thể dựa vào các giá trị và trong bảng 5.7 khi phân tích định tính và định lợng kết quả đo. Độ khoáng hoá của nớc vỉa có ảnh hởng rất mạnh đến giá trị đo abs và của các lớp đá bo hoà nớc. Độ mặn trong nớc vỉa càng cao thì abs càng tăng cao và càng giảm. Dầu thô khi không hoà tan khí sẽ H ình 5.30. Một thí dụ biểu diễn kết quả đo abs 166 có đặc tính nơtron giống nh nớc ngọt vì chỉ số HI của chúng là xấp xỉ bằng nhau, vì vậy các giá trị và trong nớc và trong dầu sẽ nh nhau. Bảng 5.7 Tên đá, khoáng vật abs (10 21 barn/cm 3 ) (às) Thạch anh 3.5 - 4.3 1060 Cát kết 9.0 500 Dolomit 6.8 - 7.2 630 Đá vôi 1.0 - 14.0 325 - 650 Anhydrit 12.1 360 Acgilit 20 - 40 215 - 108 Nớc ngọt 22.2 210 Dầu thô 22.2 210 Ximăng (Portland) 13.0 335 Vỉa chứa khí có giá trị abs và phụ thuộc vào áp suất, nhiệt độ và thành phần khí. Trong tự nhiên ta có thể gặp một số các nguyên tố có tiết diện bắt giữ nơtron nhiệt cao hơn Clore nh: Bore (750 barn), Liti (70 barn). d) Phạm vi ứng dụng các phơng pháp đo abs và int Phơng pháp tiết diện bắt giữ nơtron đợc áp dụng để giải quyết các nhiệm vụ sau: - Xác định ranh giới dầu/nớc, khí/nớc trong các giếng khoan khai thác. - Đánh giá tiêu hao năng lợng vỉa trong tầng khai thác khí, dựa vào sự thay đổi abs của khí theo áp suất. - Khoanh định phần chứa khí trong tầng cát có nớc vỉa là nớc ngọt. - Giải quyết các vấn đề kỹ thuật trong giếng khoan: Trám ximăng, cách ly vỉa, xác định vị trí mở vỉa khai thác. - Xác định S W trong tầng chứa ở các giếng khoan khai thác. Dễ dàng nhận ra sự giống nhau giữa đờng cong đo thời gian sống trung bình của các nơtron nhiệt với đờng cong đo điện trở suất R a . Có nh vậy là vì trong vỉa chứa cả hai đại lợng và Ra đều tăng theo hàm lợng hydrocacbon và giảm khi độ khoáng hoá nớc vỉa và độ sét trong đá tăng. Ưu điểm của phép đo là có thể tiến hành cả trong các giếng khoan có ống chống và cho phép tính nhanh các tham số vật lý của đá chứa. 167 Hạn chế của phơng pháp này là phép đo rất nhạy với sự thay đổi độ lỗ rỗng và hàm lợng các nguyên tố có tiết diện bắt giữ lớn. Vì thế nó kém hiệu quả khi nghiên cứu các đối tợng đá chứa có độ khoáng hoá của nớc vỉa thấp (<25g/l). 5.3.5.4. Phơng pháp quang nơtron Phơng pháp đo quang nơtron hay còn gọi là phép đo gamma - nơtron là phơng pháp bắn phá môi trờng nghiên cứu bằng chùm tia gamma mềm và đo mật độ các hạt nơtron mới đợc hình thành do kết quả va chạm của các lợng tử gamma với một số nguyên tố nhất định. Một trong các phản ứng đó là sự va chạm của tia gamma với nguyên tố Be: )53.5(666,1 1 0 8 4 9 4 MeVnBeBe +++ + Loại va chạm này gây phản ứng và cho phổ năng lợng rất đặc trng đối với từng nguyên tố. Sơ đồ và máy thiết bị đo quang nơtron đợc cấu tạo tơng tự nh khi tiến hành đo phơng pháp gamma - gamma tán xạ, chỉ khác là ở đây dùng detector đếm nơtron chứ không phải đếm các lợng tử gamma tán xạ. Nguồn phóng xạ gamma khí tiến hành phơng pháp này là đồng vị 124 Sb, có công suất 50 - 60 à C i . Khoảng cách từ nguồn đến detector là L 30 - 40cm. Phơng pháp quang nơtron có đặc điểm là rất nhạy với sự có mặt của Berium trong đá dù chỉ với hàm lợng thấp. 5.3.5.5. Phơng pháp kích hoạt phóng xạ 5.3.5.5.1. Cơ sở lý thuyết Môi trờng đất đá tạo thành từ các khoáng vật có chứa nhiều nguyên tố khác nhau. Khi chiếu xạ vào môi trờng đó bằng một chùm hạt nơtron không đơn năng phát ra từ một nguồn nơtron có công suất đủ lớn ta có đợc một trờng phóng xạ mới. Có nhiều trong số các nguyên tố có mặt trong các lớp đất đá, khi va chạm hoặc bắt giữ nơtron chúng sẽ bị kích thích và trở thành nguyên tố đồng vị phóng xạ và chúng thờng bức xạ ra gamma. Các đồng vị phóng xạ sinh ra theo cách đó có các đặc trng riêng về chu kỳ bán r và phổ năng lợng khi phát xạ gamma. Thông thờng chúng là các nguyên tố đồng vị ngắn ngày, có chu kỳ bán r tính bằng giờ, bằng giây hoặc ngắn hơn. Năng lợng phát xạ gamma cũng thay đổi từ nguyên tố này đến nguyên tố khác. Về nguyên tắc, biết chu kỳ bán r, phổ năng lợng sự hiện diện của một đồng vị phóng xạ mới tạo thành, ta có thể xác định đợc các nguyên tố mẹ (ban đầu) đ sinh ra chúng, do đó có thể biết đợc thành phần khoáng vật trong các lớp đất đá ở thành giếng khoan. Mặt khác, mỗi nguyên tố trong môi trờng có tiết diện kích hoạt riêng. Nói cách khác, xác suất để một nguyên tố trong tự nhiên bị kích hoạt trở thành một đồng vị phóng xạ có tính đặc thù riêng cho nguyên tố đó. Các nguyên tố hay gặp trong các khoáng vật tạo đá ở vỏ quả đất có tiết diện kích hoạt cao khi bị bắn phá bằng chùm hạt 168 nơtron là: Al 27 13 , Si 28 14 , Cl 37 17 , Mg 26 12 , Mn 55 25 , Na 23 11 , Fe 56 26 , Cu 65 29 , F 19 9 , V 51 23 , O 16 8 , Si 30 14 . Chúng có phản ứng hạt nhân khi bắt giữ nơtron: ++ MnnMn 56 25 1 0 55 25 ++ VnV 52 23 1 0 51 23 ++ NanNa 24 11 1 0 23 11 )7,1( 20 9 1 0 19 9 MeVFnF ++ +++ HMnnFe 1 1 56 25 1 0 56 26 +++ HAlnSi 1 1 28 13 1 0 28 14 +++ HNnO 1 1 16 7 1 0 16 8 Hoạt tính kích hoạt của các nguyên tố có thể khác nhau khi va chạm với nơtron nhiệt hay nơtron nhanh. Chẳng hạn Al 28 13 là kết quả kích hoạt bằng nơtron nhiệt đối với đồng vị Al 27 13 (có tiết diện kích hoạt bằng 0,215 barn) nhng cũng có thể là sản phẩm của Si 28 14 (có tiết diện bằng 0,250 barn) khi bị bắn phá bằng nơtron nhanh; Na 23 11 có tiết diện bằng 0,530 barn đối với nơtron nhiệt, còn trong các phản ứng (n,p) của nguyên tố sắt thì chỉ có tiết diện bằng 0,150 barn, Hoạt tính gamma kích hoạt tạo ra do chiếu xạ bằng nơtron có quan hệ với liều chiếu nơtron và đặc trng của hạt nhân có mặt trong môi trờng và các sản phẩm sau kích hoạt theo biểu thức sau: = )54.5( 693,0 exp1 0 T t NA i Trong đó: A - Hoạt độ gamma do chiếu xạ nơtron (xung/s). N 0 - Số nguyên tử bị kích hoạt có trong môi trờng. - Tiết diện ngang (cm 2 ). - Luồng nơtron (nơtron/cm 2 /s). t i - Thời gian chiếu xạ. T - Chu kỳ bán r của nuclid tạo thành. Kết quả đo kích hoạt còn phụ thuộc vào sự lựa chọn thời gian chiếu xạ nơtron và thời điểm đo bức xạ gamma kích hoạt sao cho phù hợp với nguyên tố nghiên cứu. 169 5.3.5.5.2. Sơ đồ Zond đo kích hoạt phóng xạ Hình 5.31 là một thí dụ của sơ đồ máy giếng đo kích hoạt phóng xạ đối với nguyên tố Flore ( F 19 9 ) có tiết diện kích hoạt bằng 2,4.10 - 37 cm 2 . Khi hạt nhân F bắt giữ nơtron nhiệt thì có kết quả sinh ra đồng vị F 20 9 , có chu kỳ bán r là 11,7 sec và bức xạ gamma kích hoạt có năng lợng 1,7MeV. Trong sơ đồ: 1- Nguồn phát nơtron (PoBe) 2- Màn hấp thụ nơtron bằng parafin. 3- Khối sơ đồ điện tử. 4- Detector đo bức xạ gamma. Ta biết rằng nguyên tố đồng vị F 19 9 cũng có thể gây phản ứng sau đây khi va chạm với nơtron: ( ) )55.5(65 16 7 20 9 1 0 19 9 MeVNFnF +=+ Nuclid mới tạo thành N 16 7 có chu kỳ bán r bằng 7 giây. Vì vậy, nếu chọn thời gian đo là t = 7 sec sau khi kích hoạt thì ta đo đợc các gamma kích hoạt có năng lợng cao (5-6MeV) nhng chỉ chiếm 25%. Nếu chọn thời gian đo là 12 sec thì các gamma kích hoạt chỉ có năng lợng khoảng 1,7MeV nhng chúng chiếm tới 75% tổng số các gamma kích hoạt. 5.3.5.5.3. Phân tích kết quả Với sơ đồ máy giếng nh hình 5.31 khi nghiên cứu giếng khoan thăm dò quặng fliorit (CaF 2 ) ngời ta chọn khoảng cách L = 1m. Tốc độ kéo thả cáp đo là 300m/h để cho phù hợp với chu kỳ bán r của F 20 9 là T = 12 giây. Khi thả máy giếng từ trên xuống (ghi đờng cong thứ nhất) phép đo là tổng của các giá trị: Gamma tự nhiên (GR), Gamma kích hoạt (GKH) và Gamma - Nơtron (GN): 1 = GR + GN + GKH (đờng cong 1) Khi kéo máy giếng từ dới lên (ghi đờng cong thứ 2). 2 = GR + GN (đờng cong 2) Khi chập hai đờng cong 1 và 2 lên nhau ta dễ dàng nhận ra vị trí thân quặng CaF 2 là đoạn đờng cong 1 lớn hơn đờng cong 2 đúng bằng giá trị GHK (Hình 5.32). L = 1m 4 3 2 1 H ình 5.31. Sơ đồ máy giếng đo kích hoạt phóng xạ 170 Bằng cách tơng tự ta có thể chọn kích thớc L, tốc độ kéo cáp v, thời gian chiếu xạ t i , thời điểm đo gamma kích hoạt, năng lợng nơtron và công suất nguồn, sao cho phù hợp với chu kỳ bán r T của đối tợng nghiên cứu mới. Chẳng hạn đối với nguyên tố đồng vị nhôm ( Al 28 13 ) có T = 2,27 phút, Vanadi )( 52 23 V có T = 3,9 phút, Để bắn phá vào bia Clore (Cl), theo phơng pháp Clore thì nơtron đạn phải có năng lợng 6,7MeV, còn đối với Oxy theo phơng pháp kích hoạt phóng xạ Oxygen thì năng lợng đó phải 10MeV, 5.2.5.5.3. Phạm vi ứng dụng của phơng pháp Ngày nay, trong công nghiệp dầu khí phơng pháp kích hoạt phóng xạ nh phơng pháp Clorin hay phơng pháp oxygen áp dụng trong các trờng hợp nớc vỉa khoáng hoá cao và khoáng hoá thấp để theo dõi sự thay đổi và xác định vị trí của ranh giới dầu/nớc ở các giếng khoan có ống chống. Các phơng pháp này dựa trên cơ sở vỉa chứa nớc thì có Oxy và Cl trong các muối khoáng là hai nguyên tố có thể bị kích hoạt phóng xạ, trong khi đó ở vỉa dầu thì chúng gần nh vắng mặt. Trong thăm dò quặng, phơng pháp kích hoạt phóng xạ sử dụng để tìm kiếm và thăm dò các quặng đa kim có chứa các nguyên tố trong nhóm sau đây: Al, Mn, F, Cu, Fe, Ag, Au, 1 = GR + GN + GKH 2 = GR + GN 1-2 = 0 0 + GKH - CaF 2 1 2 GKH X ung/giây H ình 5.32. Mô phỏng dáng điệu đờng cong đo kích hoạt phóng xạ nghiên cứu quạng CaF 2 171 Chơng 6 Phơng pháp sóng âm Phơng pháp sóng âm còn gọi là phơng pháp siêu âm hay phơng pháp âm (Sonic Log) xuất hiện muộn hơn các phơng pháp địa vật lý nghiên cứu giếng khoan khác nh: Phơng pháp điện từ, phóng xạ hạt nhân, nhng lại có phạm vi ứng dụng khá rộng. Nguyên lý của phơng 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 nhau sóng âm truyền với tốc độ khác nhau và suy giảm năng lợng (biên độ) trong từng lớp đá đó cũng khác nhau. Các đặc điểm vừa nêu là cơ sở để tiến hành các phép đo âm khác nhau: Phơng pháp tốc độ, t, phơng pháp đo biên độ sóng âm, phơng pháp biến đổi mật độ. Các phép đo tốc độ, hay t trong giếng khoan có thể đo liên tục (Nguồn phát và máy thu tín hiệu sóng âm đặt cách nhau một khoảng L và tịnh tiến khi đo) có thể đo từng điểm (Nguồn trên mặt đất, các máy thu tín hiệu áp sát thành giếng ở các chiều sâu khác nhau) đó là trờng hợp của phơng pháp tuyến địa chấn thẳng đứng VSP). 6.1. Tín hiệu sóng âm Một tín hiệu âm (Hình 6.1) có dạng một sóng âm do kết quả của sự giải toả năng lợng sóng đàn hồi. Tín hiệu sóng âm cũng đợc đặc trng bằng các tham số: Chu kỳ T - đợc định nghĩa là khoảng thời gian kéo dài của một chu kỳ dao động ( às). Trên hình vẽ 6.1 chu kỳ T là khoảng thời gian nằm giữa hai pick dơng (hoặc âm) liên tiếp (A x-1 A x ). - Tần số f là số giao động trong một giây, f = 1/T, đo bằng H z = 1 giao động/giây. - Chiều dài bớc sóng là khoảng cách mặt sóng đi đợc trong môi trờng trong một chu kỳ dao động. Đại lợng này phụ thuộc vào tốc độ lan truyền sóng v và tần số f ; = v/f. 6.2. Sóng âm (Siêu âm) - Sóng nén hay sóng dọc P: Loại sóng này gây cho các hạt vật chất điểm chất chuyển dời xung quanh vị trí cân bằng theo phơng song song với phơng truyền của mặt sóng (Hình 6.2). Sóng P tồn tại trong môi trờng rắn và lỏng. 172 Hình 6.1. Tín hiệu sóng âm Hình 6.2. Lan truyền của sóng dọc - Sóng kéo hay sóng ngang S - Sóng làm cho các điểm chất dao động theo phơng vuông góc với phơng truyền sóng (Hình 6.3). Sóng S chỉ tồn tại trong môi trờng rắn, không có trong môi trờng lỏng. - Trong môi trờng liên tục tốc độ lan truyền của sóng dọc P lớn hơn tốc độ truyền của sóng ngang S. Trong đất đá tỷ số tốc độ sóng dọc và sóng ngang thay đổi: v P /v s 1.6 ữ 2.0 . Trong đất đá tồn tại cả sóng P và sóng S, trong dung dịch khoan năng lợng chuyển sang sóng dọc P. Sóng ngang S lan truyền với tốc độ thấp hơn, nhng năng lợng của sóng này lớn hơn hàng chục lần năng lợng của sóng dọc P. Vậy dựa vào hình ảnh của đợt sóng (Hình 6.4) ta dễ dàng nhận ra sóng dọc P (đến sớm hơn, biên độ nhỏ tắt dần chậm); sóng ngang S (đến chậm hơn, biên độ cao hơn nhng cũng suy giảm nhanh hơn). - Sóng dẫn đờng hay còn gọi là sóng ống (Stoneley Wave) trong điều kiện ở giếng khoan có dung dịch (nớc), trên thành giếng còn tồn tại một loại sóng sinh ra trên bề mặt tiếp xúc giữa dung dịch khoan và đất đá ở thành giếng khoan (Hình 6.5). Sự lan truyền của loại sóng này làm cho thành giếng bị biến dạng. Tốc độ của sóng ống V St rất thấp, thậm chí nó lan truyền theo thành giếng còn chậm hơn cả sóng P truyền trong dung dịch. Khoản g cách Thời g ian Biên độ Đợ t són g H ình 6.3. Sự lan truyền của sóng ngang (a); kết h ợp các són g P và S ( b ) (a) (b) [...]... 15psi Không khí, 15psi t (às/ft) 44.0 46.5 48 .7 50.0 50.8 50.5 47. 7-53.0 53.0 55.1 57. 0 57. 1 60.0- 170 .0 66 .7 120.0 180.5 192.3 2 07. 0 238.0 626.0 910.0 184 Vp (ft/s).103 22 .79 8 21.505 20.539 20.00 19.685 19.686 18 .75 0-21.00 19.0 47 18.149 17. 544 17. 50 5.882-16.6 67 15.00 8.333 5.540 5.200 4.830 4.200 1.600 1.100 Modul khối k (kgm-1s-2) 85 67 54 40 38 23 2 .75 2 2.239 - b Độ lỗ rỗng và chất lu Tốc độ sóng... 1640- 174 0 178 0 5900 5900-6900 480 1380 4950-5600 ft/s 1020 4600 4800 5300 940 6000-8000 16000 20000-20500 21000-23000 10000-21000 23000-26000 11400 172 00-1 970 0 5000-5300 5400 13000 18000-21000 1450 420 15000- 170 00 Thời gian truyền às/m às/ft 3000 995 668 218 625 208 575 189 3230 1035 505-380 168-125 189 >62 152-146 50-49 145-132 47. 6-43.5 303-145 100-48 132-118 4.5-38.5 2 67 88 177 -154 58-51 610- 575 200-189... trái ngợc giữa kết quả xác định tốc độ lớp bằng địa chấn và phơng pháp Phần tia khúc xạ 2 âm trong giếng khoan Trong trờng hợp đó, phép đo trong giếng khoan nên sử dụng Zond Thành giếng dài để đo đợc tốc độ sóng đi vòng qua đới vi nứt nẻ ở sát thành giếng (Hình 6.21) Từ các yếu tố ảnh hởng lên phép đo vừa nêu trên ta thấy phơng pháp tốc độ âm trong giếng khoan có thể đợc sử dụng trong nghiên cứu thạch... hiện tợng giao thoa sóng đàn hồi, khi tại một điểm cùng một lúc có các sóng cùng tần số đến từ hớng khác nhau Tuy nhiên, ở giếng khoan thờng giếng không tròn, các chấn tử phát và chấn tử thu hiếm khi nằm chính xác trên trục giếng nên hiện tợng vật lý này khá phức tạp (Hình 6.8) 177 Đồng pha Lệch pha Lêch pha /2 Ngợc pha Hình 6.8 Hiện tợng giao thoa sóng siêu âm có cùng tần số 1, 2, 3, 4 và trờng hợp... 560 185 170 55.6 170 -145 55.6- 47. 6 2080 690 72 5 240 200- 179 67- 59 Độ gắn kết và thành phần ximăng gắn kết đá cũng ảnh hởng mạnh đến tốc độ truyền sóng Đá càng gắn kết tốt thì tốc độ truyền sóng đàn hồi của nó càng lớn và thời gian lan truyền càng nhỏ Tốc độ truyền sóng đàn hồi có quan hệ tỷ lệ nghịch với độ lỗ rỗng của môi trờng Mối quan hệ giữa tốc độ (V) và độ lỗ rỗng thể hiện qua phơng trình tốc... khoáng vật, vật liệu) 0 Không khí ( C, áp suất, khí quyển) Nớc sạch Nớc có: 10%NaCl, 20%NaCl Phù sa bồi tích Sét cha nén kết Sét kết Anhydrit Đá vôi Đá macnơ Dolomit Ximăng Thép ống chống Dung dịch khoan (ngọt) Dung dịch mặn Cát (bở rời) Cát kết Metan (0C, áp suất khí quyển) Dầu thô (0C, áp suất khí quyển) Muối Tốc độ m/s 330 1500 1600 174 0 310 1980-2630 5300 6600-6850 6900 -75 50 3300-6900 75 50-8500 375 0... chấn tử R1 và R2 đặt ở phía trên (Hình 6. 17) Đối với thiết bị Zond đo nh hình 6. 17 thì điểm đo đợc tính là điểm giữa R1 và R1 182 tăng dài thêm Hình 6.16 ảnh hởng của giếng khoan nghiêng lên kết quả đo t Hình 6. 17 Sơ đồ nguyên tắc của Zond kép đo t 6.5.4 Chiều sâu nghiên cứu và độ phân giải của Zond đo tốc độ siêu âm kép (BHC) Chiều sâu nghiên cứu của máy giếng BHC phụ thuộc vào chiều dài bớc sóng... từ (6.1) và (6.2) ta có: VP 1 ,73 VS (6.3) Ước lợng đợc tỷ số này là rất quan trọng không chỉ khi đo ghi tín hiệu ở điều kiện giếng khoan mà cả khi phân tích kết quả đo Các đá và khoáng vật thờng gặp trong các lớp đá ở vỏ Quả đất khác nhau rõ ràng về tốc độ truyền sóng đàn hồi Khoảng biến thiên tốc độ này nằm trong khoảng 1500 8000m/s, hẹp hơn so với một số tham số vật lý khác của đất đá nh điện trở... 6.14 phân biệt rõ các đá theo chiều tăng từ cát kết đến Dolomit và đá vôi 6.5.3 Loại trừ ảnh hởng đờng kính giếng khoan Ta có nhận xét việc đo t theo sơ đồ của Zond hai chấn tử thu nh hình 6.10 sẽ chịu ảnh hởng của sự thay đổi đờng kính giếng và sự nghiêng của Zond đo trong giếng khoan Khi đờng kính giếng thay đổi thì đờng biểu đồ t sẽ thay đổi khác nhau: nhỏ hơn hoặc lớn hơn giá trị thực (Hình 6.15) Chiều... tốc độ sóng âm trong lỗ khoan a Pha cứng hay xơng đá Tốc độ sóng âm trong các đá phụ thuộc vào thành phần khoáng vật tạo đá ảnh hởng của các khoáng vật đợc đánh giá qua mật độ và các tham số đàn hồi của chúng Bảng 6.1 là các giá trị trung bình thời gian lan truyền t (às/ft) và tốc độ sóng dọc vp (ft/s.103) của một số khoáng vật và đá thờng gặp Trờng hợp đá gồm nhiều khoáng vật thì các giá trị t và . 172 00-1 970 0 177 -154 58-51 Dung dịch khoan (ngọt) 1640- 174 0 5000-5300 610- 575 200-189 Dung dịch mặn 178 0 5400 560 185 Cát (bở rời) 5900 13000 170 55.6 Cát kết 5900-6900 18000-21000 170 -145 55.6- 47. 6. 6900 -75 50 21000-23000 145-132 47. 6-43.5 Đá macnơ 3300-6900 10000-21000 303-145 100-48 Dolomit 75 50-8500 23000-26000 132-118 4.5-38.5 Ximăng 375 0 11400 2 67 88 Thép ống chống 5650-6500 172 00-1 970 0. nhau. Tuy nhiên, ở giếng khoan thờng giếng không tròn, các chấn tử phát và chấn tử thu hiếm khi nằm chính xác trên trục giếng nên hiện tợng vật lý này khá phức tạp (Hình 6.8). )7. 6( 21 21 SP V Sinr V Sini = )8.6( V SinR V Sini 21 S 2 P 1 = )10.6( 1122 1122 21 VV VV R + =