Giáo trình ĐỊA VẬT LÝ GIẾNG KHOAN - Chương 6

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...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
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 ...