Xem mẫu
- 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 ∑ Φ1 − 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
nguon tai.lieu . vn