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” ppt

11 724 3
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” ppt

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐỀ TÀI: “Cơ sở vật lý địa chất phương pháp địa vật lý để tìm kiếm thăm dị khí Hidrat vùng biển Việt Nam” NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Thăm dò, Khai thác Cơ sở vật lý địa chất phương pháp địa vật lý để tìm kiếm thăm dị khí Hidrat vùng biển Việt Nam Theo tài liệu nghiên cứu khí hydrat (gas hydrat-GH) Nga, Mỹ, Canada, Nhật Bản, Hàn Quốc Ấn Độ, Trung Quốc… tài liệu công bố rộng rãi internet từ sở nghiên cứu 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, kết nghiên cứu khác chương trình khoan sâu biển giới, GH quan tâm nghiên cứu từ lâu (những năm 60-70 kỷ XX ) nguồn nhiên liệu giới tương lai Theo dự báo ban đầu, tài ngun khí hydrat lớn gấp lần tổng tài nguyên dầu, khí, than khống có tồn giới GH dạng tồn thể rắn khí tự nhiên chủ yếu methane (>99%) bề ngồi giống băng nước đá (đá cháy) khác cấu trúc tinh thể Trong điều kiện áp suất cao nhiệt độ thấp, nước ngậm thêm phân tử khí methane vào mạng hydrogen Về nguồn gốc, phần lớn GH chứa methane có nguồn gốc sinh học, thành tạo bẻ gãy sinh học vật chất hữu phân hủy trầm tích đáy biển chơn vùi độ sâu thích hợp Tuy vậy, GH có nguồn gốc sâu, khí di cư lên theo đứt gãy từ tích tụ dầu khí hình thành độ sâu lớn bể trầm tích Trong tự nhiên, gặp điều kiện thuận lợi nhiệt độ áp suất, GH thường tồn trầm tích bề mặt đáy biển dạng gò đồi (mound), xi măng gắn kết lỗ rỗng đá trầm tích biển đường ống dẫn dầu khí vùng biển nông băng giá Bắc cực Phần lớn GH hình thành lớp trầm tích nằm khoảng mặt đáy biển mặt phản xạ mô đáy biển (Bottom Simulated Reflection-BSR) Mặt phản xạ quan sát mặt cắt địa chấn phản xạ tiến hành thăm dị tìm kiếm dầu khí Mặt phản xạ BSR thường đánh dấu mặt đáy vùng tồn bền vững GH (Gas Hydrat Stability Zone-GHSZ) thường phát vùng Bắc cực đáy đại dương (vùng sườn dốc thềm lục địa) Đáy vùng GHSZ hay BSR thường gặp độ sâu vài trăm mét (300-600 m) mặt đáy biển vùng sườn dốc thềm lục địa, hay vùng đới hút chìm mảng có độ sâu nước biển lớn (> 600-800 m) Trong khu vực biển Đơng nước ta tầng GHSZ hình thành độ sâu nước từ 600m đến 1.500-2.200 m với chiều dày từ 0-225 m đến 0-365 m (tính tốn Nguyễn Như Trung theo mơ hình Milkov Sassen dựa mối quan hệ độ sâu nước biển, gradient địa nhiệtvà loại GH) Theo dự báo ban đầu, tài ngun khí hydrat lớn gấp lần tổng tài nguyên dầu, khí, than khống có tồn giới GH dạng tồn thể rắn khí tự nhiên chủ yếu methane (>99%) bề ngồi giống băng nước đá (đá cháy) khác cấu trúc tinh thể Trong điều kiện áp suất cao nhiệt độ thấp, nước ngậm thêm phân tử khí methane vào mạng hydrogen Về nguồn gốc, phần lớn GH chứa methane có nguồn gốc sinh học, thành tạo bẻ gãy sinh học vật chất hữu phân hủy trầm tích đáy biển chơn vùi độ sâu thích hợp Tuy vậy, GH có nguồn gốc sâu, khí di cư lên theo đứt gãy từ tích tụ dầu khí hình thành độ sâu lớn bể trầm tích Cơ sở vật lý- địa chất hệ phương pháp tìm kiếm thăm dị khí hydrat Trong tìm kiếm thăm dị GH, phương pháp địa vật lý thường dùng đánh giá hiệu phương pháp địa chấn phản xạ (phân giải cao) Cơ sở vật lý địa chất phương pháp dựa khác biệt vận tốc truyền sóng siêu âm (sonic velocity) GH so với mơi trường trầm tích xung quanh (Hình 1) Trên Hình nhận thấy biến thiên vận tốc truyền sóng siêu âm (sonic velocity), dòng địa nhiệt (geotherm) pha GH theo lớp: - Lớp nước: Sóng siêu âm xuất phát từ nguồn phát mặt biển qua lớp nước biển với vận tốc không đổi 1,5 km/s - Lớp trầm tích sát mặt đáy biển: Vận tốc truyền sóng siêu âm trung bình khoảng 1,8 km/s Lớp trầm tích thường bao gồm trầm tích mảnh vụn (clastic) vật chất hữu cơ, với độ rỗng lớn (30-40 %) bị lấp đầy nước biển khí tự nhiên Trong điều kiện thuận lợi nhiệt độ(< 4-10 0C) áp suất(>30 at), phân tử nước lỗ rỗng ngậm thêm khí tự nhiên trở thành khí hydrat thể rắn dạng nodules trở thành xi măng gắn kết cho trầm tích mảnh vụn, lấp đầy khoảng rỗng tạo thành GHSZ Khi vận tốc truyền sóng siêu âm đạt tới khoảng 2,5 - 3,3 km/s - Lớp trầm tích kế dưới: GH lớp trầm tích kế đơi tạo thành vùng GH tồn bền vững GHSZ trở thành lớp chắn khí tự di chuyển từ lớp trầm tích bên lên Lớp trầm tích phía có vận tốc truyền sóng giảm đột ngột xuống 0,5-0,2 km/s có mặt khí tự tạo nên BSR lát cắt địa chấn phản xạ (Hình 2) Hình2 Ví dụ dị thường BSR mạch địa chấn tổng hợp mặt cắt địa chấn phản xạ Trên Hình 2, mặt phản xạ đáy biển tạo nên rõ ràng chủ yếu khác biệt mật độ vận tốc truyền sóng siêu âm (trở kháng âm học) lớp nước biển lớp trầm tích mặt đáy biển Mặt phản xạ BSR lại chủ yếu tạo nên khác biệt vận tốc truyền sóng siêu âm lớp trầm tích chứa GH lớp trầm tích chứa khí tự nằm bên Trong tìm kiếm thăm dị khí hydrat, BSR dấu hiệu tìm kiếm trực tiếp GH BSR xuất đáy vùng ổn định nhiệt độ-áp suất GH (GHSZ) Nó đánh dấu đáy lớp “băng cháy” lớp chứa khí tự bên Vì đường đẳng nhiệt thường song song với đáy biển nên điều lý giải mặt phản xạ đáy GHSZ thường có dạng mơ mặt đáy biển (BSR- Bottom Simulated Reflection) BSR thường cắt mặt phản xạ địa tầng Do vậy, trước thường cho tín hiệu phái sinh (artifact) q trình thu thập tài liệu trìnhxử lý tài liệu địa chấn Vùng chứa có xi măng gắn kết GH đơi tạo nên hiệu ứng giảm biên độ phản xạ (blanking) làm tăng điện trở suất có tới 2-3 lần so với trầm tích đáy biển Đặc tính tham số tốt sử dụng nhiều tìmkiếm thăm dị nghiên cứu GH Sự khác biệt tính chất vật lý lớp trầm tích có chứa GH lớp trầm tích có chứa khí tự nằm cho phép phát GH (trên sở vận tốc truyền sóng siêu âm điện trở suất) tìm kiếm thăm dị tính tốn bán định lượng hàm lượng GH lĩnh vực nghiên cứu giếng khoan Hình3 Ví dụ BSR gần đảo Vancouver Hệ phương pháp tìm kiếm thăm dị khí hydrat Để tìm kiếm thăm dị đánh giá tiềm nguồn lượng người ta thường dùng phương pháp địa vật lý sau: a Thăm dò địa chấn phản xạ phân giải cao Đây phương pháp địa chấn phản xạ truyền thống, sử dụng hệ thống nguồn phát với xung âm học có tần số lớn nhằm thu tín hiệu phản xạ có độ phân giải cao Hệ thống máy thu thường sử dụng hệ thống đơn kênh đa kênh gồm máy thu áp điện bố trí nối tiếp Phương pháp sử dụng để khảo sát cấu trúc lát cắt địa chất nằm mặt đáy biển độ sâu không lớn thường áp dụng nghiên cứu địa chất môi trường vùng ven bờ, tìm kiếm khống sản rắn sát đáy khảo sát địa chất cơng trình biển Các thơng số hệ thống bao gồm: - Năng lượng phát: Từ vài trăm joules nguồn Boomer tới vài kj nguồn Sparker - Tần số phát ưu thế: Từ 600Hz tới 3000Hz nguồn Boomer 200Hz tới 1000Hz nguồn Sparker Bước mã hóa tín hiệu: Nhỏ 0,04ms - Dải đầu thu (Hydrophone aray): Từ đến 20 máy thu áp điện mắc nối tiếp - Chu kỳ phát xung: Tùy theo yêu cầu độ phân giải ngang chu kỳ phát xung thay đổi từ 0,5s đến 4s/1 xung - Khoảng cách bố trí thu nổ: 4-5 m - Tốc độ chạy tàu liên tục tối ưu: 6-7 km/h Tiến hành đồng thời với khảo sát địa chấn phân giải cao hệ thống định vị dẫn đường GPS lưu trữ số liệu trực tiếp đồng thời với số liệu địa chấn Bộ thu thập lưu trữ số liệu đồng hệ thống máy địa chấn có tính nhớ có dung lượng lớn để làm việc liên tục thời gian dài, tiền khuếch đại với khả khuếch đại biên độ lên tối đa lần, lọc tần số, hiệu chỉnh biên độ theo thời gian thu sóng b Quét ảnh đáy biển (side scan sonar) Phương pháp sử dụng xung sóng đơn tần lưỡng tần (khác với phương pháp địa chấn thông thường sử dụng phổ rộng tần số) với tần số lớn để thu hình ảnh bề mặt đáy biển với độ xác cao Sonar quét sườn thường sử dụng với đo độ sâu đáy biển (depth sonic) khảo sát bề mặt đáy biển nhằm phục vụ cho chuyên ngành trầm tích, địa mạo, đo vẽ đồ đáy biển, xây dựng cơng trình biển, tìm kiếm vật thể bị chìm đắm Thiết bị sử dụng Sonar quét sườn bao gồm hai thành phần bao gồm “cá” phận thả nước kéo sau tàu, điều chỉnh độ sâu chìm thơng qua chiều dài cáp kéo Bộ phận có chức thu phát tín hiệu Bộ phận thứ hai hệ thống máy tính điều chỉnh q trình thu phát lưu trữ số liệu đặt tàu Các thông số kỹ thuật hệ thống Sonar quét sườn: - Tần số phát: Từ 100khz đến 700khz, phát đơn tần lưỡng tần - Chu kỳ phát xung: 2-5 xung/ giây - Dải quét sang hai bên: Từ 50m đến 750m - Chiều cao “cá” so với đáy biển: Tùy thuộc vào yêu cầu độ phân giải, chiều cao cá thay đổi từ 20m đến 100m - Chiều cao điều chỉnh thông qua độ dài cáp kéo - Cũng phương pháp địa chấn phân giải cao, phương pháp Sonar quét sườn yêu cầu số liệu định vị đồng lưu trực tiếp với số liệu Sonar c Thăm dò điện: Dựa sở GH có điện trở suất cao so với môi trường xung quanh, phương pháp đo sâu điện từ lưỡng cực đáy biển (Sea Bed Loging) EMGS (ElectroMagnetic Geoservices AS) dùng thăm dó tìm kiếm dầu khí dùng để tìm kiếm GH Điều đặc biệt phương pháp lưỡng cực thu đặt mặt đáy biển (gần đối tượng thăm dị) cịn cực phát kéo theo tàu tuyến định d Địa vật lý giếng khoan (sonic, điện trở): Chủ yếu đo đường cong siêu âm (DT) đường cong điện trở (LLD, LLS) để phát dị thường GH, tính tốn độ rỗng, hàm lượng khí hydrat khí tự nằm lớp GH giếng khoan Hình4 Một số ví dụ tài liệu đo giếng khoan nghiên cứu hydrat e Các phương pháp minh giải, phân tích địa chấn đặc biệt - Phân tích đặc biệt thuộc tính địa chấn AVO (Amplitude Versus Offset) dị thường BSR Hình5 Ví dụ dị thường AVO hệ số phản xạ BSR, tăng biên độ phản xạ chuyển pha góc nghiêng lớn (khoảng cách thiết bị xa) Phương pháp xử lý minh giải AVO phương pháp địa chấn đặc biệt, dựa chuyển pha tăng biên độ tín hiệu góc nghiêng lớn (far offset) phương pháp xác định trực tiếp tiềm hydrocarbon Nội dung phương pháp dựa vào dị thường biên độ mạch địa chấn liên quan đến dầu khí, sử dụng phần mền chuyên dụng để minh giải xử lý chúng Từ thông tin hydrocarbon từ giếng khoan xác định giá trị biên độ dị thường AVO liên quan đến hydrocarbon, áp dụng giá trị dị thường dùng để minh giải xử lý tài liệu địa chấn cho vùng chưa có giếng khoan Kết phương pháp cho ta đồ dị thường biên độ AVO liên quan đến GH/ hydrocarbon, mặt cắt địa chấn sau cộng với góc nghiêng (offset) khác hay mặt cắt địa chấn cộng với offset khác (cộng mạch gần, xa, tồn bộ…) từ xác định tín hiệu liên quan đến GH/hydrocarbon - Phân tích địa chấn địa tầng phân giải cao Địa chấn địa tầng nghiên cứu địa tầng tướng trầm tích minh giải từ tài liệu địa chấn dựa hình thái phản xạ kiểu đầu mút phản xạ Các hình thái kiểu đầu mút phản xạ dùng để liên kết tập trầm tích, luận giải mơi trường trầm tích tướng đá Trong phân tích địa chấn địa tầng, mặt cắt địa chấn chia thành tập trầm tích bao gồm lớp có liên hệ nguồn gốc phân cách bên bên mặt bất chỉnh hợp mặt chỉnh hợp liên kết Các tập lại bao gồm lớp nhỏ gồm phản xạ chỉnh hợp phân cách mặt gián đoạn xác định đầu mút phản xạ có hệ thống Các kiểu đầu mút phản xạ minh giải đầu mút lớp gồm bào mòn cắt cụt, chồng nóc, kề áp kề đáy lên ranh giới bất chỉnh hợp hoăc chỉnh hợp liên kết f Triển vọng khí hidrat Việt Nam Việt Nam thuộc vùng có khí hậu nóng, hy vọng tìm thấy GH vùng sườn dốc thềm lục địa có độ sâu nước thích hợp cho việc hình thành GH bể Phú Khánh, bể Nam Cơn Sơn, bể Tư Chính - Vũng Mây, cụm bể Hoàng Sa - Trường Sa Trên vùng có dự án thăm dị địa chấn 2D thuộc Tập đồn Dầu khí Việt Nam cơng ty dầu khí nước ngồi với mục tiêu tìm kiếm thăm dị tích tụ dầu khí thường độ sâu lớn (3.000-6.000 m) Trong xử lý liệu địa chấn phản xạ cho tìm kiếm thăm dị dầu khí, thường sử dụng biện pháp lọc dập nhiễu để ưu tiên tín hiệu từ đối tượng độ sâu lớn hình ảnh đối tượng phần lát cắt địa chấn (vùng có khả có chứa hydrat) thường bị mờ, không rõ ràng Mặc dù vậy, qua khảo sát số mặt cắt địa chấn nhận biết vài ranh giới phản xạ giống BSR, vùng blanking bên BSR, bright spot phản ánh tồn GH Bởi vậy, để tìm kiếm thăm dò GH giai đoạn thực tế cần tiến hành cơng tác tái xử lý (ưu tiên tín hiệu từ phần lát cắt) số tuyến địa chấn 2D vùng có triển vọng tồn GH (sườn dốc thềm), qua xác định dị thường BSR, phân tích AVO nhằm phát đối tượng triển vọng GH để làm sở, định hướng cho tìm kiếm thăm dò GH chi tiết khác thăm dò địa chấn phản xạ độ phân dải cao phương pháp địa vật lý- địa chất khác, nhằm góp phần vào việc tìm kiếm thăm dị đánh giá tiềm GH vùng biển thềm lục địa nước ta Hình6 Một vài ví dụ khả tồn GH giới Việt Nam ThS Phạm Văn Tiềm Viện Dầu khí Việt Nam (Theo TCDK số 8-2009) ...NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Thăm dò, Khai thác Cơ sở vật lý địa chất phương pháp địa vật lý để tìm kiếm thăm dị khí Hidrat vùng biển Việt Nam Theo tài liệu nghiên cứu khí hydrat (gas... khí di cư lên theo đứt gãy từ tích tụ dầu khí hình thành độ sâu lớn bể trầm tích Cơ sở vật lý- địa chất hệ phương pháp tìm kiếm thăm dị khí hydrat Trong tìm kiếm thăm dị GH, phương pháp địa vật. .. tiết khác thăm dò địa chấn phản xạ độ phân dải cao phương pháp địa vật lý- địa chất khác, nhằm góp phần vào việc tìm kiếm thăm dị đánh giá tiềm GH vùng biển thềm lục địa nước ta Hình6 Một vài ví

Ngày đăng: 28/06/2014, 15:20

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan