Nghiên cứu sử dụng trạm đo địa chấn phản xạ nông phân giải cao georesouces và áp dụng đo thực tế tại Việt Nam

ĐẠI HỌC Q l ốc GIA HÀ NÔI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỤ NHIÊN
BÁO CẢO ĐÈ TÀI
CÁP ĐẠI HỌC QUÓC GIA
NGHIÊN cứ ư SỬ DỤNG TRẠM ĐO ĐỊA CHÁN
• • •
PHẢN XẠ NỒNG PHÂN GIẢI CAO GEORESOƯCES
VÀ ÁP DỤNG ĐO THựC TÉ TẠ] VIỆT NAM
• • • •
MÃ SỐ: QT 09-50
Chủ trí đề tài: Th.s Nguyền Đình Nguyên
HÀ NỘI 2010
€
BÁO CÁO TÓM TẮT
a. Tên đề tài: “Nghiên cứu sư dụng trạm đo địa chấn phan xạ nông phân giải
cao Georesouces và áp dụng đo thực tê tại Việt Nam”
Mã số: ỌT 09- 50
b. Chủ trì đề tài: ThS. Nguyễn Đình Nguyên
c. Các cán bộ tham gia: NCS Phạm Nguyền Hà Vũ
CN. Nguyễn Thị Hồng
d. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu
- Mục tiêu nghiên cứu:
Hiêu rõ cách sư dụng trạm đo địa chấn nông phân giải cao, nguyên lý
hoạt động, các thông số kỳ thuật của máy phù hợp với điều kiện về đặc điếm
cua từng khu vực nghiên cứu. Qui trình sử dụng, bảo dưỡng thiết bị và nhân
lực thực hiện.
- Nội dung nghiên cứu:
+ Cách sư dụng trạm đo địa chấn nông phân giải cao
+ Nguyên lý hoạt động của trạm đo
+ Đánh giá hiệu quà sử dụng
e. Các kết quả đạt được

- Ọui trình sử dụng Trạm đo địa chấn nông phân giải cao
- Nắm được nguyên lý sư dụng của hệ thống, xử lý số liệu
- Một sổ kết quả thu được từ thực tế
f. rình hình sử dụng kinh phí của đề tài
- Kinh phí hồ trợ: 25.000.000đ
- Kinh phí được cấp: 25.000.000
[Tanh toán dịch vụ công l.OOO.OOOđ
Vịt tư văn phòng
2
.000.000đ
llci nghị
2.000.000đ
Ccng tác phí
3.500.000đ
.
Chi phí thuê mướn 15.000.000đ
Chi phí nghiệp vụ 1.500.000đ
Tông 25.000.000đ
KHOA ỌIỈẢN LÝ CHỦ TRÌ ĐÈ TÀI
(ký và ghi rõ họ tên) (ký và ghi rõ họ tên)
TS Vũ Văn Tích ThS. Nguyễn Đình Nguyên
C ơ QUAN CHỦ TRÌ ĐỀ TÀI
PHÓ HIỆU TRƯỞNG
SUMMARY
a. Title of project: “Researching operation of the high resolution shallow
seismic system Georesources and applying it in Vietnam”
Code: ỌT 09- 50
b. Main author: Master. Nguyen Đinh Nguyen
c. Participants: Pham Nguven Ha Vu
Nguyen Thi Hong

d. Target and content:
- Target:
Understanding operating mechanism of the high resolution shallow
seismic system Georesources, carrying out process of using, maintaning
equipment and requirement of human resources.
-Content:
+ Methods of using the high resolution shallow seismic system
Georesources
+ Operating mechanism of the high resolution shallow
seismic system Georesources
+ Evaluating effect of using the equipment
e. Result
- Process of using the high resolution shallow seismic system
Georesources
- Operating mechanism of the equipment
- Some profiles
1
2
2
2
8
14
14
15
15
16
16
18
20
29

26
32
34
40
44
46
56
58
58
64
68
69
Giói thiệu hệ thống thiết bị khảo sát địa chấn nông phân
giải cao Georesouces.
1. Giới thiệu chung về địa chấn nông phân giải cao
2. Hệ thống thiết bị khảo sát địa chấn nông phân giải cao
Georesouces.
3. Cài đặt thông sổ và tiến hành thu dừ liệu
4. Bao quản thiết bị
5. Yêu cầu kỳ thuật, nhân lực thực hiện
Nguyên lý hoạt động của hệ thống
1. Cấu hình của hệ thống
2. Sóng địa chấn
3. Vận tốc sóng địa chấn
4. Lan truyền sóng địa chấn
5. Cơ chế mất năng lượng
6. Sóng phan xạ nhiều lần
7. Dạng cua mặt cắt địa chấn
8. Độ phân giải của mặt cắt địa chấn
9. Tắt tín hiệu âm

10. Những nguồn sóng âm
1 1. Thu nhận tín hiệu
12. Xử lý và ghi nhận bên trong
13. Đo độ sâu nước từ mặt cắt địa chấn
Xử lý số liêu và áp dung đo thưc tế tai Viêt Nam

• 1 • “ • • •
1. Xử lý số liệu
2. Áp dụng đo thực tế tại Việt nam
Kết luận
Tài liệu tham khảo
MỤC LỤC
MỎ ĐẦU
Phương pháp địa chấn phản xạ nông phân giải cao đã được đưa vào áp
dụng đê khảo sát mặt cắt địa chấn nằm sát đáy biển dọc đới biển nông ven bờ và
khu vực ngập nước. Đối tượng nghiên cứu chu yếu là các thành tạo địa chất nằm
ở phần trên cùng cua lát cat địa chất, khoảng một vài trăm mét trớ lại, trong
phạm vi các đới nước nông, tới một vài trăm mét tính từ bề mặt đáy biên.
Mục tiêu là khao sát các mo khoáng sản ngoài khơi, các điẻm tích tụ cát
soi thích hợp cho mục đích xây dụng hoặc san lấp; nghiên cứu quá trình tích tụ
trầm tích thềm lục địa hiện đại, các hoạt động kiến tạo trẻ và hiện đại, cung cấp
sổ liệu cho các dự án công trình bờ biển và ngoài khơi như xây dựng cảng biên,
giàn khoan, nạo vét lòng sông, lap đặt đường ổng
Trong những năm 90 của thế kỷ XX đến nay phương pháp địa chấn phản
xạ nông phân giải cao đã được đưa vào áp dụng đế khảo sát mặt cat địa chấn
nằm sát đáy biến dọc đới biên nông ven bờ và khu vực ngập nước quanh các đảo
thuộc quần đảo Trường Sa của Việt nam. Các đề tài nghiên cứu khoa học của
các CiS Trần Nghi, GS Phạm Năng Vũ, PGS. Tăng Mười và GS. Bùi Công Ọuế,
GS. Mai Thanh Tân đã sử dụng trạm đo địa chấn nông phân giải cao và đạt được
nhiều kết quả.

Với đề tài “Nghiên cứu sử dụng trạm đo địa chấn phản xạ nông phân giải
cao Georesouces và áp dụng đo thực tế ở Việt Nam” với mục đích đưa ra được
cách sử dựng cũng như nguyên lý hoạt động của trạm đo địa chấn trong quá
trình vận hành thiết bị. Nội dung của báo cáo gồm 3 chương:
- Chuong 1: Giới thiệu hệ thống thiết bị khảo sát địa chấn nông phân giải cao
Georesouces.
- Chưong 2: Nguyên lý hoạt động của hệ thổng
- Chưong 3: Xử lý
số liệu
và áp dụng đo thực tế tại Việt Nam
1
GIỚI THIỆU HỆ THÓNG THIÉT BỊ KHẢO SÁT
• • •
ĐỊA CHÁN NÔNG PHÂN GIẢI CAO GEORESOUCES
CHƯƠNG I
1. GIỚI THIỆU CHUNG ĐỊA CHÁN NÔNG PHÂN GIẢI CAO
Đê nghiên cứu nghiên cứu cấu trúc địa chất tầng nông ở vùng biến có độ
sâu đến vài trăm mét, người ta thường dùng phưong pháp địa chấn phản xạ liên
tục có độ phân giải cao. Đối tượng nghiên cứu của địa chất tầng nông chu yếu là
các thành tạo địa chất nằm ở phần trên cùng của lát cắt địa chất, nằm ờ độ sâu
khoảng một vài trăm mét trở lại dưới đáy biến. Mục đích là khảo sát và tìm kiếm
các mỏ khoáng sản, các điêm tích tụ cát sỏi thích hợp cho việc xây dựng hoặc
san lấp, nghiên cứu trầm tích, các hoạt động kiến tạo trẻ và hiện đại, cung cấp số
liệu cho các dự án công trình bờ biển và ngoài khơi như xây dựng cảng biến,
giàn khoan, nạo vét lòng sông, lắp đặt đường ống Hệ thống địa chấn nông
phân giải cao phát sóng và ghi liên tục dải tần số khoảng 250 - 800Hz, độ phân
giải ngang 3-5m, độ phân giải đứng 0,5-lm.
2. HỆ THỐNG THIÉT BỊ KHẢO SÁT ĐỊA CHẤN NÔNG PHÂN GIẢI CAO
GEORESOUCES
Hệ thống thiết bị khảo sát địa chấn nông phản giải cao GeoResources bao

gồm:
- Nguồn phát xung cao cao áp 1000J
- Nguồn phát dao động Sparker
- Nguồn phát dao động Boomer
- Hệ thống cáp nối Nguồn phát xung cao áp và Nguồn phát dao động
- Dải đầu thu (Streamer) Geo-Sense
- Hệ thống điều khiển phát sóng địa chấn và thu số liệu địa chấn
Minitrace (có phần mềm đi kèm).
- Hệ thống phao
- Máy nổ phát điện xoay chiều 220V
- Hệ thong tời kéo thả cáp
- Các loại dụng cụ và thiết bị đi kèm để lắp đặt
Ngoài ra còn cần phải cung cấp thiết bị GPS để định vị và dẫn đường.
2
Nguồn phát xung cao áp 1000J
Cáp nối nguồn và hộp đấu với cáp cao áp
Cáp nối cao áp nối Nguồn phát xung và nguồn
phát dao động
Nguồn phát dao động Boomer
Nguồn phát dao động Sparker
Hệ thống phao và bè kéo
Phao giữ cáp nối với bè kéo nổi Máy phái điện xoay chiều 220V
Dải đầu thu Streamer và cáp tín hiệu Hệ thống diều khiển thu phát Minitrace
1.1. GHÉP NÓI HỆ THỐNG
Hệ thống kháo sát địa chấn nông pân giải cao GeoResouces chia là hai
phần:
- Bộ phận phát dao động gồm Nguồn phát xung cao áp 1000J (Nguồn cao
áp), nguồn phát dao động, được nối với nhau thông qua một hệ thống cao (chịu
được cao áp).
- Bộ phận thu số liệu địa chấn: dải đầu thu Geo-Sense

Ngoài ra để điều khiển phát sóng và thu số liệu địa chấn sử dụng thiết bị
Mini-Trace (có phần mềm điều khiển đi kèm).
Như vậy, để triển khai thiết bị hoạt động cần phải thực hiện lắp ghép hệ
thống thiết bị theo từng khối như sau.
1.1.1 Ghép nối Bộ phận phát dao động
Khi ghép nối thiết bị cần phải chú ý xiết chặt các ốc đế tránh hiện tượng
đánh tia lửa điện khi phát điện cao áp nguy hiêm cho người sử dụng.
4
1. Nối nguồn điện 220V do máy phát điện 2. Nối nguồn phát điện cao áp với cáp
sirh ra với Nguồn phát điện cao áp điện cao áp
3. Nối cáp cao áp với nguồn phát dao động Boomer
4. Nối cáp cao áp với nauồn phát dao động Sparker
5
5. Hình ảnh tổng quát sau khi ghép nối bộ phận phát dao động
Chú ý: Vì thiết bị làm việc với điện áp cao
thế nên khi lắp đặt thiết bị để đảm bảo an
toàn phải tuyệt đối chú ý đến nối đất đối
với tất cả các thiết bị. Khi nối đất phải thả
xuống nước.
6. Khi thu thập sổ liệu, nguồn phát dao động được thả xuống biến
và được kéo theo tàu (thuyền).
6
Đối với nguồn phát cao áp: sử dụng các nút điều khiển trên bảng điều
khiên đê đặt công suất phát mỗi lần phát tín hiệu phù hợp với điều kiện địa chất
và mực nước biên ơ khu vực khảo sát. Khi các đèn tín hiệu báo độ âm, nhiệt độ
hiện lên màu xanh thì đã ơ chế độ sằn sáng phát điện.
- Bâm nút màu xanh lá cây đê băt đâu phát điện
- Bấm nút màu đo đê xả điện cao áp (đảm bảo an toàn) khi kết thúc phát điện.
1.1.2. Ghép nối bộ phận thu số liệu vói bộ điều khiển
Streamer được nối với Minitrace, trong quá trình thu thập sổ liệu thì streamer

cũng được thả xuống biển và khoảng cách giữa streamer và nguồn phát dao động
được điều chỉnh trên thực tế đê đảm bảo thu tốt tín hiệu.
7
Tín hiệu điều khiên trigger được phát điều khiển được cấp cho ca nguồn phát
cao áp và dùng trích số liệu định vị dần đường (ơ minitrace) để đồng nhất thời
gian thực và toạ độ điểm khảo sát.
3. CÀI ĐẬT HỆ THỐNG VÀ TIÉN HÀNH THƯ DỮ LIỆU
• • •
Trước khi tiến hành thu số liệu địa chấn cần phải cài đặt các thông sổ trên
phầm mềm thu thập sổ liệu GeoTrace được cung cấp kèm theo thiết bị Minitrace
Các thông số thiết yếu cần phải cài đặt trên phầm mềm GeoTrace như sau:
Chọn New project từ main menu
1
GeoTrace Premium Edition 2008 - Main program - (V 10.0.0 - Build 200900311) - Project;
Info
P ro e c t definition
____
___
. > '
Recorder sụstem
Client
■ HUS
Tassa setting
Area location
■ Rotterdam
Ỉ
Piottgf setting
SoucgJiSm
Positioninq/N avioation
Geodetic, parameters

S^vgy grid
Offset diagram
Save project
Survey vessel
Concession field
Date




I Saturday , November 14, 2009
Required
Information only
~5
1. Đặt tên và các thông số của đợt khảo sát: tên đợt khảo sát, tên khách hàng,
khu vực khảo sát, tên tàu khảo sát, ngày kháo sát (những mục đánh dấu màu
vàng là yêu cầu bắt buộc, những mục màu xanh chỉ mang tính chất cung cấp
thông tin)
8
f a GeoTrace Premium Edition 2008 - Main program - (V 10.0.0 - Budd 2Ơ0900311) * Project:
r-Ệị A cqiẩ staon o EMt p ro ject Q& Copy from Print E xit program Q lnffe
Eíõec* te»irÉsn
Mj Convertei type
Boa,riN' |o zi
I 1 Reqoked
BsQmkĩ/iVíẾm
Recordei type
I3 3 E S I MotmaíiỡỌ only
I liqqeí setting
Number of channd*

Pỉotta setting
AUX charmed
r — n
Streamer ívtỉerr.
1 -11
Saesg system
Sampling late (H2)
Ị10000
Recoíd length (msỊ
[500 3
ÌSQÚẹte w»âree!£íĩ
Deỉsy (ms)
|õ ± j
SittBUHf
Infernal gains (cB)
Ị T ~ 3
Offset điaaran
QVC fCrTQlK
r
iaye píOỊẹtí
|d: (New Volume]
Output data drive
Beep in acquisition r
U'Me*.
r
WHte Quick ReptojiHe
r
Ĩ rigger level (it*/)
J2000 3
pPlArwtog Interface If-

1 Port numbef E S E M m £<*fcngport
2. Cài đặt các thông số cần thiết cho việc ghi và chuyến đổi dừ liệu: loại card
chuyên đổi từ tín hiệu tương tự sang tín hiệu số, số lượng kênh thu, tần số lấy
mẫu (thường chọn 10000Hz), độ dài thời gian ghi (500ms), thời gian dừng lấy
mẫu, chọn hệ số khuyếch đại, đường dần lưu số liệu, mức điện áp của trigger.
GeoTrace Premium Edition 2008 - Main program - (V 10.0.0 - Build 200900311) - Project:
Ị^l Acquisition o Exit project Qẳr Copy from ,
Ệ Print jỆ
Exit program Q Info
Prciect definition
Recorder sựstem
T rqqer setting
Plotter setting
Streamer sụstem
Scurce sụstem
Dpsitioninq/N avioation
Geodetic parameters
Sjrveu Of id
Offset diagram
Ss'/e project
T rigger settings
(* {Time (msf ] 1000
Required
Information only
3. Cài đặt thời gian của trigger, khoảng thời gian giữa hai lần ra lệnh phát tín
hiệu, thường là đặt 500ms
9
3 GeoTrace Premium Edition 2008 - Main program - (V 10.0.0 - Build 2 0090 0311) - Project: Viettiain2ữữ9
'^1 Acquisition o Exit project Qjjr Copy from. , , Print 'jfp
1 111 11 '■ T

—
Exit program
o
i Info
Protect definition
Recorder svstem
Printers -



-

-








—

.

■“—

-
.

.



(• jNonej
T fiaaer settina
c Windows OS
Set 1
Plover settina
Streamer sựstern
Source svsfcem
Set 1
r E P C WÊÊMtÊÊặÊKNÊKỆ&SÈÊÊtỆKÊfầ
Set ị
F'ositionina/N aviaation
c Printrex
Set 1
Geodetic parameters
Survey Qfid
Offset diagram
Save project
o r r
4. Cài đặt máy in đê trực tiêp in trong quá trình thu thập sô liêu
Acquisition *0 Exitproject á r Copy from.,, Print
Exit program
Stretch sections (ml
Number of channels
H otter setting
Group Interval (m)

Broup length (m}
Offset Sterrvfffst Gtoi*) (m)
GeoTrace Premium Edition 2008 * Main program - (V 10.0.G - Build 200900311} - Project: Vietnam2009
Ù£SSSỈLỀỂkẾ£Ù
Streồrner lype
Information only
ÁQ 2000,. 8 pel gioup
s
0 3 m spacing
Geodetic parameters
SmẼnmẩ
10
oG eoTrace PremiuniEdition 2008 Mam program (V 10-0.0 Build 200900311) Project: Vietnam20OT
Acqufsbon *o Exit project 0§r Copy from Pnrtt Exit program Info
hoicd cMmtcn
B&OỉtaLiBteỉĩi
IflOflSiiaSinQ
Source Type S B S S S B H H H H H H B H H H S E E Ễ B Inh3íma,ionon|y
Source Towig Depth (m) Q IKllW iliiHriM IH iM NH IHH HiM IK
Souce Uiribècâl (mi ^ ị|jj|||||ÌlM I |Ệ |§ Ịfl|t|ÍÌf||^ ^
S.gMf£S.i¥đaf;1
Poáticrònaytỉaviaatbn
Shot Pont Interval (m) I B B B H H H H H H H H H H H I
SKKfeto- HUBtâP?
Survey qnd
Offset diaaram
Arnpfcude
Fsinfl Rate & 9 3 E S 9 £ 9 E S 9 H H B M IM M M flK
S«v»WOÌec»
New Field Hjidfophone S S K S S H H H H H H B H H H H H I

CD p Covet age (5;) i!H BlililtiliK *!W
6. K.hai báo các thông sổ của nguồn phát dao động, thông số chỉ mang tính chất
thông tin (không bắt buộc khai báo)
í?|gttg«tònq
Protocol definition —-
Type of GPS ptoỉocđ Ị Customized
r Coordinates “I

——

——
! r U.T.M o Geog
Smvev aid
Offset Aaotaro
iayg.aâgti
Field sepaiafor £
Preview
Date foofer
TetfGPS
GeoTrace Premium tditton 4Ỉ008 - Mam program • (V 10.0.0 Bums 200900311} * Project V/ietnam40O9
Asqpjsifion *o Exit project GS? Copy tom . . . Print
Recofctet mtcrn
liaagf ?<*iQg
Display Log Re
Identify by position r Identify by field
Longfesfe r~ r
from p i to
Fidd Ni. H B
Longitude Hawsphwe r*“
r

from IB M
to
■
FwfcJNf H H
taốuđe r~ r
from m i
to
Few Nr. WÊt
Latìtud* Bérospheíe r r
fromBBif to
■ 1
Field Nf ■ ■
Fix Number r*
r
frorr. WếM
to
Fietd N*. I J
Kiometa Point r r
fram H rii to ReId Nr H i
Heating r~
r
from H to Reid Nr. WÊÊ
Boai Speed p r
t e x n B
to
Field Nr. ■ ■
Water Depth r~
r
from H i ! to new Nr H i
Source. Đ.ẹpệh r*

r from H I to
m
Field Ni. WM
Sửearrn* Depỉh
f
r
bom
w Ê Ể ầ
to
m
Field Nf M B
Weathdfing veteefcy f r from B P ': to
W Ê
Field Nr. ■ ■
Đôte r
r
from 8 8 1
to Field Nr ■ ■
Tine
r*
r
from B U to
■ 1
Field Nr. H i
Positioning System
Navigation Systwn
X Offcat Anterwa-Sleitt
Y Offsei Antenna (m)
Input
I c MinhT race 2

r? Send Port
! Neh*oik
Senat Pori properties I
Nel^o^prppertíe-Í- I
I I Required
] Optional
I Information or$>
7. Khai báo các thông sổ phục vụ định vị và dần đường: hệ thống định vị, hệ
thống dần đường, cổng vào tín hiệu, loại giao diện GPS, lựa chọn các trường dữ
li ệu lấy ra từ tín hiệu GPS (toạ độ, ngày, thời gian, và các thông khác nếu cần đế
tham khao). Sau khi khai báo cần phải test nhận tín hiệu GPS.
11
Datums
Datum
BgaagỊgLỆaạaạ
T (iqq« seeing
Ptoqy.SfiBirM
Serro-mator axis d
Flattening (1/f)
Datum SMt
DeftaX l
X-axis fetation
DeftaY Y-axis rotation
Z-axis rotation
34521:»«
Chart Projection
Projection
Central Mefidian
False Easting
Latitude of Origin

Cenbal Meridian Scctie Factor
False Northing
V ertica l Datum
LocaJL AT.
Local M.S.L.
© GeoTrace Premium Edition 2008 Main program - (V 1Ữ.0.O Build 200900311) - Project: Vietnam2009
Acquisition o
Infofmabon or%>
Save pfgisct
jp Exit program 0
Exit project Copy from
l H P rin t
8. Khai báo các thông số về trắc địa (chỉ mang tính chất thông tin, không bắt
buộc)
In&otlne
From fife
* 9 :'ề
‘TTyT-ty
1E3 &«oĩrac£ Premium edition 2008 Mam proqrâni (V 10.0.0 Build 20Ơ9003U) Project Vietnam2009
M M M M — i W W
v ^ j AoMaflJon >n E*tt project ũỷ Copy from
Prnt ' j p &ftpfogr«« Info
ìiìqcpt atone
S&sanar tvridm
Swcyaaigfl!
PftrtffnpQ/Naròtittn
Suvgy a#
Dtfwtdaaam
Savoaoied
ĩ oiai length c4knes:0

ỉm o
Ewortlnesin.M
Import coatt Sne
Mouse potìborĩ
9. khai báo các thông sổ về lưới khảo sát, đường bờ, nhập các tuyến khảo sát
bằr.g tay hoặc bằng các file số liệu có sẵn (theo định dạng xác định của phần
mền GeoTrace).
12
1 0. Sau khi cài đặt và khai báo xong các thông số cần thiết phai Save project
Sau khi cài đặt và khai báo xong các thống số cần thiết bắt đầu tiến hành
các bước thu thập số liệu:
Chọn Acquisition từ Project menu
Sau khi chọn sẽ kiểm tra tự động các tín hiệu, cho đến khi các đèn xuất
hiện là màu xanh thì sằn sàng để chuân bị cho quá trình thu thập số liệu băt đâu.
i swut: "

Ị Settings:
Bấm OK
- Sẽ xuất hiện bang các thông số thu thập số liệu.
- Lựa chọn tuyến cần thu thập số liệu trên sơ đồ tuyến và bấm OK để bắt đầu
quá trình thu thập số liêu.
13
Lưu Ỷi trước khi bắt đầu cần phải chắc chắn tất cả các thiết bị liên quan đà được
nối đất cùng một điểm, nguồn phát và streamer đã được thả xuống biển và tàu
kéo ở tốc độ phù hợp.
4. BẢO QUẢN THIÉT BỊ
- Thiết bị sau mồi lần được triên khai thực địa cần vào rửa sạch nước
biển bàng nước ngọt và phơi khô, bôi dầu mờ những thiết bị, vị trí cần
phải bảo quan tốt.
- Các th iết cần được đặt trong thùng khi vận chu yển đế đảm bảo an toàn.

- Đổi với streamer cần phải cung cấp dầu nổi đặc biệt để bảm báo tính
nôi của treamer và tránh hạn chết chất lượng thu tín hiệu cua các
hydrophone.
5. YÊU CẦU KỸ THUẬT - NHÂN L ự c TRIẺN KHAI THỤC ĐỊA
• • • •
- Độ sâu mực nước biển có thể triển khai đo phù hợp ở 3-200m nước.
- Thiết bị cần được triển khai trên tàu có độ rộng phù hợp đê thao tác,
lắp đặt thiết bị cũng như phòng đặt thiết bị đảm bao an toàn cho thiết
bị cao áp hoạt động liên tục trong vài ngày đêm (phòng lắp điều hoà,
tránh độ ẩm cao).
- Nhân lực triển khai thực địa cần từ 2 kỹ sư đảm bảo vận hành thiết bị
trong quá trình thu lắp đặt và triên khai kỹ thuật của thiết bị; 3-4 công
nhân phụ trách vận chuyến, tháo lắp thiết bị và bảo dường thiết bị sau
khi kết thúc thực địa.
- Nhừng nhân lực tham gia triển khai thực địa cần phải hiếu rõ và thực
hiện đầy đủ các yêu cầu kỹ thuật đảm bảo an toàn về người và thiết bị
khi triển khai đo đạc, cũng như đảm bảo an toàn lao động khi lao động
trên tàu và trên biên.
14
CHƯƠNG II
NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG
• • •
1. Cấu hình của hệ thống
Hệ thống địa chấn hay hệ thống thu mặt cắt phản xạ liên tục lắp đặt trên
tàu khao sát bao gồm một nguồn phát dao động âm (thường được bố trí chìm
trong nước) và đầu thu hydrophone đế thu tín hiệu phản xạ từ tín hiệu được
nguồn phát dao động phát ra, một máy ghi đồ họa để chuyển đổi nhừng tín hiệu
ghi được thành mặt cắt hoặc băng ghi giấy liên tục. Băng ghi này thế hiện mặt
cắt liên tục các thành tạo bên dưới đáy biến khi tàu chuyến động trên mặt nước
(hình 2.1)

Hình 2 .1. Các thành phần cơ ban của hệ thống địa chấn phan xạ liên tục
A D 6
Hình 2.2. Mô hình tia sóng truyền trong hệ thống địa
chắn phan xạ liên tục
Mặt cắt phản xạ liên tục thu được bàng cách dựa vào tính toán khoang
thời gian từ lúc phát tín hiệu tín hiệu âm học đến khi tính hiệu đó quay trở lại
sau khi phản xạ trên một ranh giới âm học ở trên hay dưới đáy biển, (hình
2.2).
Hai giả thuyết cơ sở cua phương pháp địa chấn phản xạ liên tục:
15
- Khoảng cách giữa nguồn phát và đầu thu (AB) là nhỏ so với khoảng
cách từ điếm chính giữa nguồn phát - đầu thu (D) đến các điếm phản xạ (C hoặc
E). Vì vậy đường truyền cua tín hiệu thu được, truyền từ nguồn đến hydrophone,
là vuông góc với mặt phan xạ.
- Góc tới cua tín hiệu (ACD) bàng góc phản xạ (DCB), nhung nếu AB là
nho thì hai góc này cũng nhỏ và tính hiệu được phản xạ gần như vuông góc với
mặt ranh giới.
2. Sóng địa chấn
Các nguồn phát dao động âm trên biên tạo ra các sóng đàn hôi lan truyên
có vận tốc phụ thuộc vào tính chấn đàn hồi của môi trường xung quanh. Có hai
loại sóng đàn hồi:
+ Sóng dọc (sóng P): các phân tử vật chât của môi trường chuyên động
trùng với phương truyền sóng.
+ Sóng ngang (sóng S): các phần tử vật chất của môi trường chuyến động
vuông góc với phương truyền sóng.
Chất lỏng không cho phép sóng ngang truyền qua do đó trong khảo sát địa
chấn trên biển chi cần quan tâm tới sóng dọc. Việc thu mặt cắt phản xạ liên tục
đạt hiệu quả cao trong môi trường biến vì môi trường nước phù hợp cho năng
lượng âm truyền từ nguồn phát đi vào các môi trường đất đá bên dưới đáy biến.
3. Vận tốc sóng địa chấn

Vận tôc của sóng dọc được tính bởi công thức
Trong đó:
V
là vận tốc của sóng dọc
K là hệ số nén của môi trường hay modul biến đổi thể tích
n: hệ số cắt trượt hoặc độ bền vững
rj: mật độ của môi trường
Nhìn chung, vận tốc phụ thuộc nhiều vào độ bền vứng của vật liệu hơn là
v ào mật độ.
Vận tôc sóng âm trong môi trường nước biên là từ 1.46 đên 1.56 km/s,
phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường xung quanh, độ mặn và áp suất (độ sâu).
Trong minh giải mặt cắt địa chấn, vận tốc sóng âm là 1.5 km/s thường được sử
đụng trừ khi có giá trị khác chính xác hơn.
16
Vận tốc sóng âm trong môi trường trầm tích tăng khi độ rồng giam và
kích thước hạt tăng. Cát bột và bùn có độ rồng cao thì có vận tốc truyền sóng
thay đôi từ 1.46 đến 1.6 km/s. Cát hạt thô tuổi Đệ tứ có độ rồng thấp có thê có
vận tổc đạt tới 1.8 km/s giống như vật liệu có mật độ lớn như sét bột gắn kết.
Vận tốc truyền sóng trong trầm tích có tuổi cổ hơn phụ thuộc vào lịch sử chôn
vùi của chúng. Ớ biển Bắc, ngoài khơi nước Anh, vận tốc trung bình của cát, bột
và sét có tuôi trẻ hơn Palaeocene thay đổi từ 1.8 km/s ở độ sâu chôn vùi 1 km;
đến 2.1 km/s ơ độ sâu khoảng 6 km. Vận tốc của đá cát kết, phiến sét tuôi Jura
thay đổi từ 2.4 đến 4.0 km/s. Vận tốc của trầm tích không thay đổi đáng kể nếu
quá trình nâng trồi tiếp theo và quá trình bào mòn tác động đến trầm tích bị chôn
vùi ở gần đáy biến. Các số liệu này cho thấy rằng lịch sử chôn vùi của trầm tích
trước Đệ tứ cũng có vai trò quan trọng như thành phần thạch học khi xác định
tốc độ truyền âm trong các đá trầm tích.
Vận tốc trung bình có thể được áp dụng cho các tập trầm tích trước Đệ tứ
nếu không các dừ liệu bổ sung không có. Các dữ liệu cần thiết có thể thu thập
được từ các đường cong sonic trong địa vật lý giếng khoang của các hố khoan

dầu khí sâu trong khu vực nghiên cứu. Các đường cong này đưa ra được chỉ số
về giá trị của vận tốc truyền sóng địa chấn trong các trầm tích gắn kết theo độ
sâu. Các giá trị này có thể được sử dụng để dự đoán vận tốc của các trầm tích
cùng tuổi và thành phần thạch học nhưng ở độ sâu nông hơn.
Biết được sự thay đổi vận tốc trong các tập trầm tích đang được nghiên
cứu là yếu tố cần thiết để chuyển đổi một mặt cắt địa chấn từ thời gian sang độ
sâu. Việc chuyển đổi này có thể thực hiện được bàng cách sử dụng các vận tốc
gia định hay vận tốc được xác định từ hố khoan mà mặt cắt đi qua. Ngoài ra,
phương pháp khác lại dựa vào việc nhận dạng cùng một ranh giới trong hố
khoan cũng như trong mặt cắt, ví dụ như độ sâu đến ranh giới có sự thay đồi
thạch học lớn như phần trên của một lớp đá và chia độ sâu cho thời gian truyền
sóng một lần để thu được vận tốc trung bình trong khoảng đó.
Trở kháng âm học
Hiện tượng phản xạ một phần năng lượng của tín hiệu âm học xảy ra ờ
các ranh giới, thường là ranh giới thạch học, giữa các các lớp có sự khác biệt về
trơ kháng âm. Trở kháng âm của đá trầm tích là tích của mật độ với vận tốc sóng
dọc cua môi trường
z = Vĩ]
trong đó: z là trở kh áng âm học của đá trầm tích
V là vận tốc sóng dọc
17
r| là mật độ cua đá trầm tích
Tỉ số giữa biên độ cua sóng phản xạ với biên độ của sóng tới được gọi là
hệ số phan xạ (R) và ơ trong trường hợp tia tới vuông góc với ranh giới phan xạ
thì hệ sô phan xạ được tính theo công thức sau:
z -Z
Z 2 + Z,
trong đó:
R ìà hệ sổ phan xạ Rayleigh
Z/ là trơ khảng âm học của môi trường phía trên ranh giới của đá trầm

tích
z 2 là trở kháng ảm học của môi trường phía dưới ranh giới của đá trầm
tích
Cường độ của tín hiệu phản xạ phụ thuộc vào sự khác biệt của trở kháng
âm học (R) tại bề mặt phản xạ. Khi sự khác biệt về trở kháng âm lớn như ở ranh
giới giữa nước và không khí thì hầu hết năng lượng của tín hiệu tới sẽ được phan
xạ trở lại. Các phản xạ dưới mặt ranh giới như trên dẫn đến hiện tượng phản xạ
lặp nhiều lần, sóng phản xạ “chân què” ngắn hoặc dài. Sự khác biệt của trở
kháng âm học tại ranh giới của các đá trầm tích thay đối và thường phù hợp với
sự thay đổi về thành phần thạch học.
Hệ số phản xạ tại một ranh giới dương khi sóng truyền từ môi trường có
trở kháng âm thấp sang môi trường có trở kháng âm cao và khi đó pha của tín
hiệu được phản xạ không đổi. Hiện tượng này phổ biến trong các lớp đá trầm
tích khi trở kháng âm (phụ thuộc vào mật độ của đất đá) tăng lên theo độ sâu bị
chôn vùi. Tuy nhiên trường họp hệ số phản xạ âm cũng không hiếm như óa mặt
ranh giới giữa nước biến và không khí, hay khi sóng truyền từ cát chúa nước
sang các chứa khí. Trong trường hợp này, pha của tín hiệu phản xạ bị nghịch
đảo. Điều này tạo ra trên mặt cắt địa chấn tính chất nghịch đảo tín hiệu của ranh
giới phản xạ. Phản xạ lặp đáy biến lần đầu tiên, phản xạ trở lại tại ranh giới mặt
biên và không khí chịu ảnh hưởng của hiện tượng nghịch đảo tín hiệu. Trên các
mặt cắt địa chấn của trầm tích Đệ tứ, tín hiệu nghịch đảo thường liên quan với
lớp than bùn hoặc thế cát mỏng chứa nhiều khí.
4. Lan truyền sóng địa chấn
Tín hiệu được tạo ra bởi một nguồn phát âm học nằm trong một dải tần
số. Tuy nhiên, đế đơn gian hóa trong kỹ thuật, dải tần số này thường được thay
thế bằng một tần số chu yếu của nguồn phát hoặc một dải tần số chứa năng
18
lượng lớn nhất. Khi đánh giá các tính chất của tín hiệu âm có một tân sô xác
định cần dựa vào bước sóng được tính theo công thức:
Ẳ =

trong đó: X. là bước sóng (m)
V là vận tốc âm (m/s)
f là tần số (Hz)
V Mặt sóng y '
Đới Fresnen đấu tiên của lan số cao
Đáy biển
I I .
Đới Fresnen đầu tiên của tần số thấp
c .
0)
Hình 2.3.
a) Đới Fresnel đầu tiên xác định diện tích liên quan với quá trình phản xạ.
Tín hiệu âm có tần số cao có đới Fresnel nhỏ hơn so với tín hiệu có tân sô
thấp hơn.
Bán kính của đới Fresnel
Mối liện hệ giữa phản giai ngang và đới Fresnel
19
b) Bán kính đới Fresnel là một hàm của tần số nguồn phát âm học và độ sâu
cua ranh giới phan xạ (Theo Geyer, 1983).
Tần sổ chiếm ưu thế của các nguồn phát âm học thay đổi từ 3.5kHz đối
với nguôn phát pinger, đến khoảng 1000Hz đối với nguồn phát boomer và
500Hz đối với nguồn phát sparker. Vận tốc sóng âm truyền trong nước là
1500m/s, bước sóng tương ứng với các nguồn phát trên khi sóng âm lan truyền
trong
m ôi
trường nước
là
0.42, 1.5
và
3.0 m.

Cho đến nay, các nghiên cứu về quá trình phản xạ vẫn sư dụng dạng tia
sóng. Tuy nhiên, nguồn âm học tạo ra một mặt sóng có dạng hình cầu khi nó lan
truyền xuống phía dưới tới các mặt ranh giới. Khi mặt sóng tới đáy biển, một
khu vực xác định có dao động sóng âm nhưng đây chi là một diện tương đối nho
hiệu quả để xảy ra hiện tượng phản xạ. Diện này là đới Fresnel đầu tiên có hình
tròn đổi với ranh giới phản xạ nằm ngang. Kích thước của đới Fresnel phụ thuộc
vào bước sóng chu yếu của sóng tới và độ sâu của ranh giới phản xạ. Đới
Fresnel năm trong một vùng hình tròn có ranh giới trong và ranh giới ngoài
được xác định bởi ‘/4 bước sóng của tín hiệu (Greyer, 1983). Do đó, tín hiệu có
tần số thấp hơn, bước sóng dài hơn có đới Fresnel rộng hơn tín hiệu có tần số
cao htm (Hình 2.3a), và kích thước của đới Fresnel đầu tiên cũng tăng theo độ
sâu (Hình 2.3b). Góc trải rộng theo hình cầu của tín hiệu khống chế độ phân giải
ngang của mặt cắt.
5. Cơ chế mất năng lượng
Tín hiệu âm hoặc sóng âm lan truyền trong một môi trường sẽ xảy ra hiện
tượng suy giảm năng lượng. Sự suy giảm năng lượng này có ba nguyên nhân
chính sau:
5.1. Mất năng lưọng do trải rộng của mặt sóng
Mặt sóng do nguồn âm phát trong môi trường đồng nhất lan rộng ra theo
hình cầu. Năng lượng tại mặt sóng lan truyền rộng ra tỷ lệ nghịch với bình
phương quãng đường mà sóng truyền đi. Kiểu suy giảm này không phụ thuộc
vào tần số.
Khi khảo sát ơ vùng nước nông, nguồn phát và đầu thu lại rất gần với các
ranh phản xạ cần khảo sát và do đó năng lượng mất do trải trọng của mặt sóng
trong cột nước ít hơn nhiều so với vùng nước sâu, vì vậy nguồn phát năng lượng
thấp hơn có thể sư dụng để thu được độ xuyên sâu tương tự. Các nguồn phát
sóng địa chấn được kéo xuống sâu, gần đấy biển, sẽ giảm được hiện tượng mất
năng lượng do trải rộng mặt sóng.
20