Đề cương môn THĂM DÒ ĐỊA CHẤN

ĐỊA CHẤT DẦU KHÍ K – K59

THĂM DÒ ĐỊA CHẤN
1. Bản chất của phương pháp địa chấn
- Bản chất của phương pháp địa chấn là sự lan truyền năng lượng trong đất đá gây ra

bởi động đất hay nguồn nhân tạo( nổ mìn, rung đập….)( tức quá trình truyền năng
lượng).
- Môi trường địa chất là môi trường đàn hồi các dao động lan truyền dưới dạng sóng
đàn hồi -> sóng địa chấn đàn hôì
- Hệ số pản xạ:
- Ý nghĩa hệ số phản xạ: là tích giữu mật độ đất đá và vận tốc của đất đá và có hiện
tượng phản xạ khi ρ2v2-ρ1v1≠0
2. Có 2 phương pháp chính xác đinh là: địa chất khúc xạ và địa chấn phản xạ
- Phương pháp địa chấn phản xạ là sử dụng sóng phản xạ từ các mặt ranh giới phân
chia thành hai phần môi trường mà phần trên và phần dưới có tốc độ truyền sóng và
mật độ đất đá khác nhau.
- Phương pháp địa chấn khúc xạ sử dụng các sóng khúc xạ từ các mặt ranh giới có tốc
độ truyền sóng của lớp dưới lớn hơn lớp trên .
- Nhiệm vụ của địa của phương pháp địa chấn là ghi nhận thông tin về sóng đàn hồi do
các đối tượng địa chất gây ra, xử lý và biến đổi chúng để nhận được lát cắt địa chất,
bản đồ phản ánh đặc điểm môi trường cần nghiên cứu
3. Thế nào là sóng dọc, sóng ngang:
- Sóng dọc là sóng có phương dao động trùng với phương truyền sóng
+ sóng dọc đi nhanh hơn sóng ngang
+độ phân dải không cao bằng sóng ngang khi cùng 1 đối trượng
+làm biến dạng thể tích
+truyền trong môi trường nước và môi trường đất đá
+sóng s gây nhiễu
- Sóng ngang:có phương dao động vuông góc với phương truyền sóng( đặc điểm
ngược sóng dọc)

ngoại lực tác dụng lên vật thì xuất hiện 1 lực chống lại nó để đưa vật về trang thái ban đầu gọi
là ứng suất
việc sử dụng thiết bị thu cả sóng ngang và dọc cho phép xác định hệ số poisson đây là tham xố
quan trọng xác định tính chất dần hồi của đất đá vì hệ số này xác định tốc độ truyền sóng ngang
và dọc
+ hệ số poisson đặc trưng cho sự co dãn theo phương vuông góc với phương lực
khi vật bị dãn nở theo trục x thì đồng thời bị ép nén theo hướng thẳng góc
+mối quan hệ biến đổi thể tích và hình dạng
+hệ số tăng khi yếu tố tp sét, độ rỗng( chứ o-w) nhiệt độ tăng
+hs giảm yếu tố tp thạch anh, độ rỗng (khí thay o-w)
4. Sóng mặt, sóng khối
+ Sóng mặt: đặc điểm chủ yếu chỉ quan sát được chúng ở các mặt ranh giới liên quan đến
sự tồn tại của chúng
chỉ truyền được trên mặt do xuống sâu mất năng lượng
- Sóng mặt Rayleigh: liên quan biến đổi thể tích và hình dạng và có đặc điểm sau


ĐỊA CHẤT DẦU KHÍ K – K59

+chuyển dộng sóng mặt giảm nhanh khi xa mặt thoáng
+biên độ giảm nhanh theo chiều sâu
- Sóng love: có phương dao động nằm ngang trong mặt ranh giới R thẳng góc phương
truyền sóng, có biên độ lớn nhất
 Chúng đều phân dị tốc độ và biên độ giảm theo chiều sâu
- Sóng khối (P,S)
- Sự khác nhau hai loại sóng:
+sóng mặt lan truyền chậm hơn sóng khối
+đặc điểm phức tạp hơn sóng khối
+ năng lượng sóng mặt giảm mạnh khi xuống sâu
+sóng khối có thể truyền và quan sát theo mọi hướng trong môi trường bao quanh

nguồn
5. Ba định luật cơ bản
- Huygen – Fresnel: trong quá trình truyền sóng mỗi điểm của môi trường nằm trên
mặt sóng có thể coi là nguồn sóng thứ cấp. Thông lý này nếu biết mặt sóng ở thời
điểm bất kỳ và biết tốc độ truyền sóng có thể xác định mặt sóng ở thời điểm tiếp.
- Fermat: thời gian truyền sóng theo tia sóng là ngắn nhất so với thời gian truyền sóng
theo bất kỳ phương nào khác. Xét thời gian sóng truyền theo tia ds giữa 2 điểm A và
B với tốc độ v ( x, y , z).
t = = min
theo nguyên lý: ta có ta có tể xác định dạng tia sóng trong môi trường nếu biết qui
luật phân bố vận tốc
- Định luật Snell ( định luật khúc xạ )
=
+trong đó: i là góc là góc giữa tia sáng đi từ môi trường 1 tới mặt phẳng phân cách
và pháp tuyến của mặt phẳng phân cách hai môi trường, r là góc giữa tia sáng đi từ
mặt phân cách ra môi trường 2 và pháp tuyến của mặt phẳng phân cách hai môi
trường, v1 và v2 là vận tốc truyền trong môi trường thứ 1 và môi trường thứ 2
6. Khái niệm sóng phản xạ, khúc xạ
- Sóng phản xạ là sóng khi tia truyền từ mặt ranh giới nguồn đến mặt ranh giới thứ 2
và quay lại mặt ranh giới chứa nguồn với góc tới và góc phản xạ lại bằng nhau qua
pháp tuyến mặt phân cách hai môi trường
- Sóng khúc xạ: khi sóng trượt dọc trên bề mặt ranh giới thứ 2( hiện tượng phản xạ
toàn phần) sóng trượt dọc theo mặt ranh giới sẽ kích thích môi trường phía trên( theo
nguyên lí huyghen-fresnel) nó tạo ra sóng thứ cấp quay trở về bề mặt, sóng đó gọi là
sóng khúc xạ
- Điều kiện sóng khúc xạ:phải có mặt ranh giới lớp dưới lớn hơn tốc độ lớp
trên(v2>v1) và nó chỉ quan sát khi cách xa mặt thoáng một khoảng cách nhất định,
khoảng cách này phụ thuộc vào chiều sâu ranh giới và quan hệ v2:v1
- Sóng khúc xạ là sóng đầu:định ngĩa sóng khúc xạ và do qt truyền sóng với vận tốc
v2>v1 nên thường sóng này đến máy thu trước so với sóng khác nên người ta gọi là

sóng đầu


ĐỊA CHẤT DẦU KHÍ K – K59
-

Biểu đồ thời khoảng; là đồ thị biểu diễn sự phụ thuocj thời gian truyền sóng đến các
điểm quan sát và toa độ các điêm quan sát

7. Tích chập là một phép biến đổi tích phân đặc biệt( biến đổi tín hiệu trên miền thời gian)

khi coi hàm tín hiệu là tổng các hàm thành phần nó có dạng vuông góc đơn giản
- Tín hiệu x(t) chuyển sang tín hiệu y(t) ta cần tích chập hàm x(t) với 1 hàm g(t) là hàm
đặc trưng được tiết kế từ đó sẽ cho ta hàm y’(t) gần như hàm y(t)
8. Các bước trước xử lí
- Đọc và chuyển khuôn ghi: mỗi bộ nhớ trung tâm xử lí có khuôn khác nhau,nếu khuôn
ghi băng thực giống máy tính không cần
- Soạn mạch:hiệu chỉnh mạch cắt bỏ mạch xấu
- Gắn số liệu định vị vào số liệu địa chấn
- .chọn lại bước số hoá: giảm bước số hoá để tính toán dễ hơn( vd từ 2ms chuyển thành
4ms)
- Hiệu chỉnh biên độ
9. Các bước xử lí
- Lọc ngược và cân bằng mạch
- Sắp sếp điểm giữa chung
- Phân tích tốc độ
- Hiệu chỉnh tĩnh
- Hiệu chỉnh động
- Lọc dải tần thay đổi theo thời gian
- Dịch chuyển

ĐỊA CHẤT DẦU KHÍ K – K59

10.


11.

12.

13.

14.

15.


Khai triển fourier
- Bất kì một hàm nào cũng có thể biến đổi thành tổng các hầm tuần hoàn
+các tín hiệu tuần hoàn này khác nhau về biên độ , tần sô, thời điểm bắt đầu
+biến đỏi này cho ta một phép lọc
+biến dổi 1 tín hiệu sang tổng tín hiệu không làm mất đi thong tin và ngược lại
+ta có thể cắt tần thấp( low cut) cắt tần cao(high cut) hoặc cả hai tần( band pass)
+ biến đổi từ miền thời gian sang miền tần số
Biến đổi này có td là loại bỏ cách dễ dàng những tần số ta cho là nhiễu
Phương pháp phân tích vận tốc
- Trước khi xử lí nhiễu ta phải hiệu chỉnh thời gian sau đó mới cộng cá tín hiệu điều
khó khăn là chúng ta không biết hàm thời gian tức không biết phương trình hypepol
hàm thời gian như thế nào do không biết vận tốc đát đá là bao nhiêu giải quyết vấn đê

trên là phan tích vận tốc
- Phân tích vận tốc laoij bỏ sóng lập từ đó có tín hiệu chuẩn vì sóng lập cho ta tín hiệu
rất giống sóng thực nhưng time đến điểm ghi tín hiệu khác nhau không thống nhất và
thường chậm hơn sóng thực
- Ta xây dựng phổ vận tốc: chọn ra 1 vận tốc bất kì rồi phân tích chúng theo vận tốc
dó, chỉ có ranh giới trùng với vận tốc đó mới có tín hiệu thẳng còn các ranh giới khác
sẽ lệch lên hoặc xuống một khoảng đó và tiếp tục với các vận tốc khác ta xđ vận tốc
các mặt ranh giới
Bộ lọc F-K
- Có thể biến đổi từ miền khoảng cách sang miền bước sóng theo chiều ngang và từ
niền thời gian sang miền tần soosma fkhoong làm mất đi thông tin
- Khi sóng mặt sóng phản xạ nhiều lần đi qua các tín hiệu quan tâm muốn laoij bỏ tín
hiệu nhiễu đó ta chuyển miền T-X sang mien F-K, ta sẽ dễ dàng phân biệt, tách và lọc
chúng một cách dẽ dàng mà không làm mất đi thong tin
- Hạn chế: ở các mạch gần sự khác biệt về hiệu chỉnh động giữa sóng có ích và sóng
PXNL quá nhỏ nên ở miền FK chúng không tách rời nhau, vì thế dùng miền FK
không hiệu quả
Bộ lọc T-P tranfrom
- Bộ lọc này khắc phục hạn chế của miền t-x do sóng phản xạ nhiều lần, sóng tuyến
tính nó nằm đè lên tín hiệu đãn đến khó xử lí. Sau khi chuyển miền các tín hiệu phản
xạ nằm lệch một phía
Bộ lọc radon
- Biến đổi Randon thực chất là phương pháp cộng sóng theo theo vận tốc khác nhau
- Biến đổi Randon được áp dụng để tách sóng PXNL và sóng có ích. Khác với FK tốc
độ sóng có ích được sử dụng để hiệu chinht động trước khi thực hiện biến đổi
Randon.
- Khi chuyển từ miền t-x sang miền t-p các tín hiệu phản xạ có ích nằm trên trục o, các
sóng lập nằm ngoài trục o. sau khi xd sóng lập ta lọc rồi quay lại phân tích vận tốc ta
sẽ có phổ tần số đẹp sạch hơn.
Dịch chuyển địa chấn

- Dịch chuyển địa chấn là quá trình biến đổi để đưa trường sóng quan sát được ở trên
bề mặt về các vị trí thực của các mặt phản xạ trong lát cắt địa chấn


ĐỊA CHẤT DẦU KHÍ K – K59

Các tia sóng phản xạ đc truyền theo phương thẳng đắng( vuông góc với phương tuyền
sóng) nhưng chỉ đúng với các ranh rới nằm ngang khi mặt ranh giwois nghiêng thì
điểm phản xạ bị lệch đi so với điểm phản xạ thực góc
Hiệu chỉnh tĩnh
- Là qua trình lọi bỏ ảnh hưởng của yếu tố bất đồng nhất trên bề mặt có liên qua đến
điều kiện thu nổ -. Méo dạng hypebol vủa biểu đồ thời khaongr đòng thời đưa điểm
thu và nổ về cùng một mức quay ước
- Mặt tối ưu chọn là điểm nổ và điểm thu đặt thẳng hàng nằm ngang nhau
- Do bề mặt không bằng phằng và yếu tố phong hoá -> giảm ah đến tín hiệu ta đặt
nguồn nổ dưới lớp phong hoá và cách mặt bước sóng lamda chia 4
Hiệu chỉnh động
- Là qt hiệu chỉnh khoảng cách thu phát nhằm chuyển vị trí máy thu có khoảng cách
thu phát khác nhau về trùng với vị trí điểm phát sóng hay biến đổi các trục đồng pha
của các sóng phản xạ có dạng hypebol về đường thẳng
Số bội là số lần quan sát lặp lại tại 1điểm sâu chung
- Tăng số bội ta tăng mạch địa chấn hoặc khoảng cách máy thu giảm giảm xuống hoặc
giảm khoảng cách nguồn nổ và máy thu n=.
Điểm giữa chung và điểm sâu chung
- Điểm giữa chung:là điểm nằm giữa điểm thu và điểm phát ( nằm trên tuyến quan sát)
- Điểm sâu chung: là điểm mà các điểm, thu và phát luôn đối xứng nhau( nằm trên mặt
ranh giới phản xạ)
-  khi mặt ranh giới địa chất nằm nghiêng thì điểm giữa và điểm sâu chung lệch nhau
Máy thu trên biển và máy thu trên đất liền\
- Geophone( đát liền):đo trực tiếp sóng đập vào và đo đc 3 chiều sóng p,s…

- Hydrophone( biển): tạo ra một áp lực đập vào và ghi nó chỉ ghi sóng dọc
Các nguồn nổ
Nguồn nổ trên đất liền
- Nguồn nổ: Nổ mìn trong giếng khoan có độ sâu khác nhau. Độ sâu giếng khoan
thường tùy theo từng vùng, thông thường từ 3-30m
- Quá trình hình thành
+Sau khi châm ngòi thuốc nổ, tỏng một khoảng thời gian rất ngắn ( một vài micro
giây) toàn bộ thuốc nổ bị phân hủy tạo ra vùng nổ khối khí nóng có áp suất rất lớn
( 10^5 kg/cm2). Khối khí này di chuyển với tốc độ vô cùng lớn đập vào môi trường
xung quanh làm xuất hiện sóng dập
+ Sóng dập này được đặc trưng bởi các dịch chuyển lớn vượt hẳn sự kháng cự của đất
đá xung quanh nên nó làm cho môi trường nằm sát quả mìn bị đẩy tạo ra lỗ hổng khí
+ Tiếp theo sóng phá hủy đất đá tạo ra vùng nổ đới phá hủy , . Xa dần do đặc điểm
phát tán năng lượng trên mặt sóng dập yếu dần nên không đủ khả năng phá hủy đất
- Ưu điểm:dẽ sử dụng, thong dụng, có thể tạo dì tần số khác nhau tuỳ thuộc yêu cầu
mục đích
- Nhược điểm:cần tính toán thiết kế lỗ khaon hợp lý và thuốc nổ, dễ bị ảnh hưởng
nhiễu
-

16.

17.

18.

19.

20.

21.



ĐỊA CHẤT DẦU KHÍ K – K59

Nguồn rung: sử dụng 3,4 xe đồng pha nối thành hàng theo thuyến quan sát cách
nhau 10-15m, sử dụng nuyên tắc tác dụng ddienj từ đặt sát mặt đất rung tạo ra dao
động đàn hòi và f=10-70hz
- Ưu điểm: dễ vận chuyển đến khu vực nghiên cứu, không gây phá huỷ công trình
- Nhược điểm:Để ghi được kết quả tốt với cùng đối tượng với ngồn khác cần đi thực
địa dài tốn thời gian tiền sức lao động
- Nguồn đập:dùng búa đập vào bệ đặt dưới mặt đất tạo lực xuống mặt đất tạo xung tức
thời 5-10ms
+vùng sét f=50-60hz
+vùng đất đá rắn chắc: lên đến vài trăm hz
- Ưu điểm: dễ sử dụng, dễ vận chuyển, công tắc đơn giản, phù hopwj trong địa chấn
công trình vùng đồi núi có lớp cuội sỏi, không gây phá huỷ công trình phú hợp khu
có dân cư
- Nhược điểm: khảo sát chiều sau không lớn và độ phân giải thấp
 Trên biển
- Nổ mìn
- Nguồn khí nén: thong dụng và phổ biến, bộ phận chủ yếu là bọ xạ khí nén trong môi
trường nước
- Ưu điểm:chyên dụng, độ xuyên sâu tốt
- Nhược điểm: độ phân giải không cao và phông vi địa chấn nhỏ
- Nguồn parker:hd do quá trình phngs năng lượng điện nạp trong các tụ, từ 1 hay
nhiều điện cực trong 1 tổ hợp được kéo phía sau tàu
+phát xung địa chấn f=50-1000hz
+độ phân giải:2-6m

- Ưu điểm:đơn giản gọn nhẹ dễ lắp đặt trên tàu nhỏ;dải tần rộng; độ sâu khảo sắt khá tốt
vài trăm mét; áp dụng nhiều mục đích khác nhau; chi phí thấp
- Nhược diểm:khó loại trừ xung thứ mà không bị hao nawg lượng và khó phóng điện trong
môi trường nước ngọt
- Nguồn boomer:là nguồn phát sóng âm do rung động nhanh của 1 đĩa kim loại rong
nước gây ra bởi lực điện từ
+f=200-10000hz
+độ phân giải tốt 0,5-0,1
- Ưu điểm:độ phân giải tốt 0,5-0,1m, dải tần rộng
- Nhược điểm: độ xuyên sâu kém( 20-50m), cồng kềnh khó kéo thả
- Nguồn pinger:nguồn phát sóng âm dựa vào hiệu ứng từ giảo hay phát điện
+dải tần:2,5-7,5khz
+độ phân giải cao cao 0,1 mđộ xuyên sau kém vài chục mét\
- Ưu điểm; độ phân giả cao 0,1 m
- Nhược điểm: độ xuyên sâu kém
22. Bước minh giải địa chấn
- Bước 1: đánh giá tổng thể tài liệu: khảo sát tài liệu, nhìn xu hướng, nhận định chất lượng
tài liệu, các vấn đề có thể gặp
- Bước 2: Minh giải x-line trước tuysn vuông góc cấu trúc
+ Xử dụng mặt cắt thời gian
+ Tuyến arbitrary
-


ĐỊA CHẤT DẦU KHÍ K – K59
- Bước 3: minh giải đứt gãy lớn trước
- Bước 4: minh giải các mặt cắt phản xạ chính và mang tính khu vực trước
- Bước 5: minh giải đứt gãy nhỏ, mặt phản xạ chi tiết

+ Tinh chỉnh, kiểm tra mistia

+ Chỉnh xác hóa đứt gãy
+ Dùng các công cụ xem tài liệu để chất lượng minh giải
23. Địa chấn 2d và 3 d
 2d
- Trong địa chấn 2d dịch chuyển địa chấn chỉ đúng khi tuyến quan sát nằm theo hướng dốc
của mặt ranh giới , nếu tuyến nằm khác thì dịch chuyển địa chấn không hiệu quả mấy vì
yếu tố phản xạ nằm ngời lát cắt
- Thu nổ trên một tuyến
- Sử dụng điểm sâu chung đòi hỏi điểm thu và nổ đối xứng nhauqua điểm giwuax nên kết
quả bị sai lệch khi cộng các điểm sâu chung-> xác định vị trí mặt ranh giới thiếu chính
xác
 3d:
- Tăng tín hiệu có ích và nhiễu
- Khác phục hiệu quả sự lệch tuyến
- Tăng độ chính xác và độ tỷ mỉ giải quyết các nhiệm vụ địa chất
- Cho phép thu các tuyến phương vị khác nhau
- Tăng độ chính xác, dịch chuyển địa chấn
- Tăng hiệu ứng định hướng
- Sử dụng được bình đồ thời gian