Sử dụng công nghệ nghịch đảo địa thống kê kết hợp với dữ liệu địa chấn 3D để khoanh vùng các lớp cát mỏng trong môi trường trầm tích châu thổ (delta)

Chia sẻ: ViBeirut2711 ViBeirut2711 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

Thêm vào BST

Báo xấu

41
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Phương pháp địa chấn được sử dụng phổ biến trong công tác tìm kiếm, thăm dò dầu khí nhưng khi ứng dụng ở môi trường trầm tích châu thổ (delta) chứa các lớp cát mỏng đứt đoạn thì các mạch sóng ghi được thường mờ nhạt, tính liên tục cũng như cường độ phản xạ giảm mạnh nên rất khó nhận diện ranh giới giữa các tầng chứa sản phẩm. Bài viết trình bày phương pháp thực hiện và kết quả của phương pháp luận trong việc khoanh giới hạn phân bố các lớp cát mỏng trong trầm tích delta.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Sử dụng công nghệ nghịch đảo địa thống kê kết hợp với dữ liệu địa chấn 3D để khoanh vùng các lớp cát mỏng trong môi trường trầm tích châu thổ (delta)

PETROVIETNAM TẠP CHÍ DẦU KHÍ Số 9 - 2019, trang 59 - 66 ISSN-0866-854X SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ NGHỊCH ĐẢO ĐỊA THỐNG KÊ KẾT HỢP VỚI DỮ LIỆU ĐỊA CHẤN 3D ĐỂ KHOANH VÙNG CÁC LỚP CÁT MỎNG TRONG MÔI TRƯỜNG TRẦM TÍCH CHÂU THỔ (DELTA) Tóm tắt Phương pháp địa chấn được sử dụng phổ biến trong công tác tìm kiếm, thăm dò dầu khí nhưng khi ứng dụng ở môi trường trầm tích châu thổ (delta) chứa các lớp cát mỏng đứt đoạn thì các mạch sóng ghi được thường mờ nhạt, tính liên tục cũng như cường độ phản xạ giảm mạnh nên rất khó nhận diện ranh giới giữa các tầng chứa sản phẩm. Đây là trở ngại rất lớn khi khoanh vùng các cồn cát bị chôn vùi sâu có chứa sản phẩm dầu khí, dẫn đến xác định sai vị trí giếng khai thác (gây ra số lượng giếng khô cao, chi phí tăng...). Bể trầm tích San Jorge (Argentina) được khai thác từ năm 1907, chủ yếu chứa các lớp sét ao hồ phân lớp dày và vùng ngập lụt, xen kẽ bởi các lớp cát bồi tích mỏng, không liên tục, chủ yếu nhỏ hơn 4m, bị chôn vùi tới độ sâu 1.200 - 2.000m. Sau thời gian khai thác rất dài cho thấy 95% tổng sản lượng đời mỏ chỉ thu được từ 5% tổng số giếng đã khoan, sản lượng trung bình của giếng khai thác chỉ đạt 13.000m3/giếng. Số lượng giếng khô hoặc không kinh tế được xác định là do vị trí đặt giếng khoan trước kia dựa vào tài liệu địa chấn 2D chất lượng thấp. Cuối thế kỷ XX, sau khi ứng dụng công nghệ đảo ngược địa thống kê dựa trên phương pháp mô phỏng ngẫu nhiên vào xử lý số liệu địa chấn 3D, các sai lầm về tư duy lẫn kỹ thuật trong minh giải địa vật lý đã được khắc phục. Hiện nay, sản lượng khai thác ở bể San Jorge chiếm 32% tổng sản lượng khí đốt của Argentina. 1. Giới thiệu bị thay đổi bởi sự xen kẽ các lớp tuff vụn mỏng, có nơi bề dày đến vài mét. Cả độ rỗng tại chỗ (insitu- porosity) Bể trầm tích San Jorge được đưa vào khai thác từ năm và độ thấm của thân cát bị chi phối bởi thành phần tuff 1907, đến nay vẫn chiếm 32% tổng sản lượng khai thác và sự biến dạng cấu tạo sau đó. Ở đây, cát chứa dầu liên dầu khí của Argentina. Quá trình tiến hóa địa chất thời kỳ quan đến thành tạo Bajo Barreal (tuổi Cretaceous giữa và đầu của bể trầm tích này là do liên quan đến cùng một Cretaceous muộn) bị chôn vùi tới độ sâu 1.200 - 2.000m. quá trình tạo rift mở rộng Đại Tây Dương xảy ra vào đầu kỷ Jurassic. Các hoạt động đứt gãy và quá trình bào mòn Hình 1 thể hiện khoảng 450 giếng khai thác trong địa phương đi kèm theo sự tiến triển của rift, tạo thuận cánh Nam của vùng Canadon de la Escondida, được phân lợi cho lắng đọng trầm tích lục nguyên không có nguồn bố dưới dạng các cụm phân tán. Sự phân bố này có thể gốc biển xảy ra chủ yếu trong kỷ Cretaceous sớm. Tại thời dựa trên tính chất không liên tục theo phương nằm ngang điểm đó, chế độ địa kiến tạo Andean trở thành tác nhân của lớp chứa gây ra song cũng có thể do phương pháp chính cung cấp nguồn vật liệu vụn núi lửa tập trung trong chọn vị trí đặt giếng dựa trên kết quả phát triển vành đai cột trầm tích; đồng thời cũng là tác nhân tạo ra sự có mặt đặt giếng đón đầu giới hạn diện tích mỏ. Trong quá khứ phổ biến các xâm nhập batholic trong khu vực này. Trầm vị trí đặt giếng chỉ dựa trên việc xem xét cấu trúc tầng tích vụn (clastic) lắng đọng trong khu vực tạo hydrocar- triển vọng (structural play) từ các nghiên cứu địa chất trên bon đặc trưng bằng sét phân lớp dày có nguồn gốc ao hồ mặt đất và đôi khi từ kết quả thăm dò địa chấn 2D. Bởi và vùng ngập lụt xen kẽ với các thân cát chứa dầu khí khá vì trong thời gian đó, các chuyên gia địa chất có quá ít mỏng, thưa thớt. thông tin về sự có mặt của cát ở dưới sâu hoặc về tính liên tục theo phương nằm ngang của thân cát đó. Theo thống Sự tập trung của các thân cát mỏng tương đối nhỏ kê, 95% tổng sản lượng đời mỏ chỉ thu được từ 5% tổng trong cột trầm tích được giải thích bằng các cấu trúc bồi số giếng đã khoan, sản lượng trung bình của giếng khai tích và sông ngòi phát triển diễn ra rất ngắn, phát triển thác chỉ thu được 6m3/ngày và tổng sản lượng cộng dồn thành các lớp với bề dày chỉ khoảng từ 1 - 15m (trong đó là 13.000m3/giếng. chủ yếu là các lớp mỏng hơn 4m). Cột trầm tích tiếp tục DẦU KHÍ - SỐ 9/2019 59
GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ Để cải thiện công tác phát triển mỏ, các chuyên dịch chuyển thời gian sau cộng sóng đã bảo tồn được các gia địa vật lý tìm cách khai thác thông tin về phạm vi biên độ thật của sóng cũng như cực tiểu hóa nhiễu giả tín kéo dài theo phương nằm ngang và phương thẳng hiệu không gian (spatial alias), một dạng nhiễu quy luật gắn đứng của đối tượng chứa dầu khí thông qua sử dụng liền với thu nổ địa chấn thực địa. thông tin chứa trong biên độ phản xạ sóng địa chấn 2.2. Dữ liệu cơ lý đá 3D sau cộng sóng (post-stack) các mạch ghi. Các thuộc tính địa chấn chuẩn (standard seismic attributes) đều Các biểu đồ đối sánh (crossplot) của trở kháng âm học là chỉ số mơ hồ về tính liên tục của thân cát do hiệu của sóng dọc P (acoustic impedance AI = V×ρ với V là vận tốc ứng điều hướng trên mạch ghi (tuning effects) gây ra. truyền sóng và mật độ đá (ρ)) và dữ liệu mật độ đúc rút từ các Do đó trước khi nghiên cứu các mối quan hệ về vật lý kết quả đo trực tiếp trong giếng khoan thể hiện một số quy đá (petrophysical) giữa sự có mặt của cát và tín hiệu luật nén ép thú vị. Hình 3 cho thấy rõ 3 phân lớp theo chiều đáp- địa chấn (seimic response), các ảnh hưởng của thẳng đứng. Lớp đầu ứng với nhánh parabol phía phải, tăng sóng nguồn (wavelet footprint) phải được loại bỏ khỏi đơn điệu ứng với số liệu đo trong lòng giếng dọc theo lớp A dữ liệu địa chấn. Nhóm tác giả sử dụng phương pháp nghịch đảo địa chấn theo từng mạch ghi (trace-based inversion), sau đó tìm cách cải thiện độ phân giải thẳng đứng bằng kết quả đầu ra của kỹ thuật nghịch đảo địa thống kê dựa trên phương pháp mô phỏng quá trình ngẫu nhiên (stochastic simulation). Ý tưởng của việc làm này là để nâng cao thêm độ phân giải (tốt) theo phương nằm ngang của tài liệu địa chấn để tương thích với dữ liệu có độ phân giải thẳng đứng cao hơn nhiều từ tài liệu giếng khoan. Nghịch đảo địa chấn địa thống kê cho phép tích hợp các thông tin có được từ các nguồn đo khác nhau vào một hình ảnh đơn nhất, phù hợp của tầng chứa sản phẩm. 2. Phương pháp thực hiện và kết quả của phương pháp luận trong việc khoanh giới hạn phân bố các lớp cát mỏng trong trầm tích delta 2.1. Dữ liệu địa chấn Hình 1. Bản đồ cơ sở vùng Canadon dela Escondida - vị trí các giếng (chấm vàng); dữ liệu địa chấn/thời gian sóng đến máy thu sớm (màu đỏ) và thời gian sóng đến máy thu muộn (màu Dữ liệu địa chấn 3D được lấy mẫu 2ms (mili giây), tím) mô tả phân bố không gian tầng cát. băng tần số 6 - 85Hz, với tần số trung tâm bằng 35Hz. Tại tần số 50Hz, với giả thiết tốc độ truyền sóng dọc (P) V = 3.200m/s, bước sóng giao thoa (tuning wavelength = λ/4) bằng 12,5m. Đây là độ phân giải thẳng đứng tốt nhất mà ta có thể phục hồi lại từ tài liệu địa chấn. Thời gian truyền sóng (ms) Địa chấn 3D tiến hành ở Canadon de la Escondi- da trên diện tích 194km2, kết quả được trình bày trên Hình 2 dưới dạng lát cắt không gian - thời gian trên đó có thể phân biệt dễ dàng các ranh giới phân chia theo phương thẳng đứng của 3 lớp A (cát nén ép yếu, độ rỗng lớn), B (cát rắn chắc), C (phiến sét, tuffs) trong khu vực khai thác. Phiến sét (shale) chứa nhiều vật chất hữu cơ nên là loại đá sinh hydrocarbon tiềm năng, một phần rất lớn dầu khí đã sinh ra nhưng không di cư nên cũng là một loại đá chứa, tốc độ truyền sóng P trong Hình 2. Lát cắt thời gian với các tầng được minh giải mô tả các giới hạn thẳng đứng phiến sét đạt khoảng 7.000 - 17.000ft/sec. Việc xử lý và của các lớp A, B, C. Logs tỷ phần cát được đặt tại vị trí 4 giếng khoan. 60 DẦU KHÍ - SỐ 9/2019
PETROVIETNAM trong Hình 2. Tiếp theo, nhánh parabol (nằm giữa hình) giảm nhẹ đơn điệu ứng với số liệu đo trong lòng giếng A Compartment C dọc theo lớp B. Cuối cùng, nhánh parabol phía trên giảm Compartment B nhẹ đơn điệu ứng với số liệu đo trong lòng giếng dọc theo Mật độ (g/cm3) lớp C. Lớp A có mật độ tăng dần thể hiện trên nhánh A là hệ quả nén ép dưới tác dụng của áp suất thủy tĩnh đối với B các hạt sét lẫn trong cát. Lớp B và C thể hiện trên nhánh B, C cho thấy biểu hiện dị thường về địa chất và địa vật lý của thành phần đá so với nhánh/lớp A (Hình 3 - 7). Compartment A Các nghiên cứu mẫu lõi khoan dẫn đến kết luận tính C dị thường trên nhánh B, C là do đá vụn núi lửa (pyroclas- AI (g/cm3 × ft/s) tics) phân lớp mỏng chịu chế độ nén cơ học chi phối chủ yếu lên thành phần sét trong hỗn hợp vụn núi lửa gây ra. Hình 3. Biểu đồ mô tả mối liên hệ giữa AI và mật độ đá thể hiện khuynh hướng nén ép khác nhau trong 3 lớp A, B, C Sự khác nhau rõ ràng giữa nhánh B và C là do độ tập trung của vụn núi lửa trong lớp C cao hơn so với trong lớp B (Hình 4). Kết quả của trạng thái này là tuy cùng chịu chế độ nén ép như nhau nhưng lớp C bị nứt vỡ mạnh hơn, làm Phiến sét/tuffs thay đổi mối quan hệ giữa độ thấm và độ rỗng đối với lực nén. Các lớp phân dị (giữa các mặt minh giải) trên lát cắt thời gian truyền sóng phản xạ ở Hình 2 được giải thích Cát rắn chắc chúng thể hiện giới hạn phân chia nhịp địa chất theo phương thẳng đứng của 3 lớp A, B, C. Mật độ (g/cm3) Mở rộng Hình 3 riêng cho phân lớp C, được biểu đồ đối sánh (AI so sánh với mật độ đá) như trên Hình 4, cho Cát thường thấy nếu chỉ dựa trên độ phân giải của log thì khó phân biệt các loại thạch học khi chỉ sử dụng duy nhất số liệu trở kháng AI. Cùng một giá trị AI có thể gắn với sét, cát rắn chắc hoặc cát bở rời (có độ rỗng tốt). Tuy nhiên, biểu đồ AI cũng cho thấy sự phù hợp với số liệu mật độ đá đo trong lòng giếng vì nó cũng cho khả năng phân dị rõ ràng dọc theo 3 lớp thạch học (vỉa có mật độ thấp nhất là vỉa AI (g/cm3 × ft/s) có độ rỗng lớn nhất) nhưng nghịch đảo địa chấn sau cộng sóng (chuyển từ bản ghi địa chấn sau cộng sang số liệu trở Hình 4. Biểu đồ mô tả liên hệ giữa AI và mật độ đá trong lớp C kháng âm học) khó giúp phân biệt rõ ràng đặc điểm thạch học của từng vỉa nhỏ của từng lớp địa chất. Muốn phân Compartment C chia thạch học lớp mỏng khi chỉ dùng dữ liệu địa chấn bắt A buộc phải kết hợp với số liệu đo một tham số phụ khác Compartment B liên quan đến trở kháng AI. Mật độ (g/cm3) 2.3. Tính đơn nhất thạch học và độ phân giải thẳng đứng B Để hiểu được khả năng phân tách các loại thạch học bằng tài liệu địa chấn, nghiên cứu [1] đã sử dụng phép lọc Compartment A tần số low-pass (lọc lấy tần số thấp) đối với các đường log AI và mật độ đá để chỉ giữ lại các thành phần tần số dưới C 85Hz. Hình 5 trình bày biểu đồ đối sánh giữa AI và mật độ AI (g/cm3 × ft/s) đá (sau khi lọc giữ tần số thấp), cho thấy dù dữ liệu log chỉ Hình 5. Biểu đồ mô tả mối liên hệ giữa AI và mật độ đá cùng một băng tần số của dữ liệu còn tần số thấp, các tập điểm trên biểu đồ đối sánh tương địa chấn. Giá trị mật độ đá thay đổi từ lớp A xuống lớp B, C dao động từ 2,39g/cm3 đến ứng với 3 lớp nén ép (A, B, C) gần như vẫn còn giữ hình > 2,5g/cm3. DẦU KHÍ - SỐ 9/2019 61
GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ dạng như trước. Điều đặc biệt là các điểm mẫu (của log 1.0 giếng khoan) tại các tập (packet) cát (điểm màu xanh lá cây) xuất hiện rõ ràng hơn ứng với các giá trị AI cao nhất 1.4 trong mỗi lớp nén ép. 1.5 Mặc dù độ phân giải thẳng đứng (vertical resolution) thấp của dữ liệu địa chấn so với dữ liệu giếng khoan ngăn Thời gian (giây) 1.6 cản việc xác định vỉa cát đơn lẻ tồn tại trong một không 1.7 gian rộng nhưng vẫn có thể cho phép phân tách được các 1.8 tập cát (hoặc hỗn hợp sét - cát trong đó thành phần cát chiếm ưu thế) từ các nhịp (sequences) sét hoặc tuff. Như 1.9 vậy, vấn đề không phân tách được thạch học (không đơn nhất thạch học) dựa trên AI tại độ phân giải log có thể có 2 đáp án có tính đơn nhất khi sử dụng dữ liệu AI từ địa chấn 15000 20000 25000 30000 35000 40000 AI (g/cm3 × ft/s) (mặc dù độ phân giải thẳng đứng trên tài liệu địa chấn bị Hình 6. Cách chọn biên trên và biên dưới trong quá trình đảo ngược số liệu địa chấn giảm). thành trở kháng AI 2.4. Phương pháp nghịch đảo mạch ghi sóng địa chấn 3D Phương pháp nghịch đảo mạch ghi sóng địa chấn 3D được tiến hành với thuật toán sparse-spike (thuật toán xung nhọn thưa thớt), giúp phục hồi các sự kiện địa chấn lên đến 70Hz với độ phân giải cao (không kèm theo nhiễu). Để ước lượng sóng nguồn (wavelet), các tác giả sử dụng số liệu check-shot và số liệu VSP (tuyến địa chấn thẳng đứng) từ 17 giếng kiểm soát. Logs mật độ và logs âm học được chỉnh sửa và xử lý (cân bằng) nhằm cực tiểu hóa một cách nhất quán các hiệu ứng của các điểm gồ ghề/mấp mô trong lòng giếng để thể hiện rõ các tính chất vỉa chứa nằm sâu. Các điều kiện ràng buộc (bound constraints) hạn chế không gian các nghiệm nghịch đảo (địa chấn) nhằm bảo đảm tính ổn định của nghiệm ở một mức độ tin tưởng Hình 7. Lát cắt AI nghịch đảo dọc lát cắt ở Hình 2. Thang màu thể hiện giá trị AI từ phần được khi số liệu xử lý có mặt các nhiễu. Hình 6 cho thấy đáy đến đỉnh các lớp đá trong miền tần số thấp. các biên trên và dưới được chọn theo các dữ liệu giếng kiểm tra để thể hiện đúng nhất khuynh hướng nén ép (đường đen đậm ở giữa biểu đồ) và theo dạng biến thiên của đường ghi số liệu AI trong lòng giếng (đường ngoằn ngoèo màu tím giữa 2 biên được chọn). Thông tin tần số thấp không có sẵn trong số liệu địa chấn nhưng rất cần thiết để cung cấp khuynh hướng nén ép (0 - 6Hz trong trường hợp đang xét) được mô phỏng dưới dạng số thông qua nội suy số liệu AI lòng giếng theo phương nằm ngang có trọng số, lấy từ các giếng kiểm soát trong khu vực nghiên cứu. Thông tin này (band 6Hz) được dùng để xây dựng đường ghi trở kháng âm học tổng hợp bằng cách chập band 6Hz vào với đường ghi trở kháng âm học rút ra từ số liệu địa chấn. Hình 8. Cận cảnh bức tranh trở kháng âm học nghịch đảo dọc theo lát cắt ở Hình 2. Giá trị Hình 7 thể hiện lát cắt AI tổng (cộng kết quả mô phỏng cao của logs ứng với đoạn chứa cát trùng với giá trị AI cao (Xem thêm thang màu ở Hình 7). AI tần số thấp/simulated low-frequency AI/với AI đảo 62 DẦU KHÍ - SỐ 9/2019
PETROVIETNAM ngược tần số cao/inverted high-frequency AI/) dọc theo cùng một tuyến với lát cắt ở Hình 2. Việc kiểm soát chất lượng chặt chẽ, rộng rãi không chỉ tiến hành qua so sánh sự phù hợp giữa trở kháng âm học đo trong lòng giếng với trở kháng âm học rút ra từ số liệu địa chấn mà còn cả trong việc xây dựng băng địa chấn tổng hợp cũng như chọn sóng nguồn (wavelet) trung bình cho toàn diện tích nghiên cứu của đề án. Nhìn chung, số liệu thu được qua các bước xử lý trên đạt chất lượng rất tốt. Trong phạm vi tần số thấp, các lớp cát do logs chỉ ra được thể hiện qua dị thường AI cao hơn và các tập sét trùng với giá trị dị thường AI thấp hơn. Điều này hoàn toàn phù hợp với kết quả ở Hình 5 và 8. Hình 9. Biểu đồ thống kê mẫu (histogram) của trở kháng âm học AI đo trong lòng giếng. 2.5. Nghịch đảo địa thống kê (geostatistical inversion) Sự phù hợp rất tốt với biểu đồ phân bố Gauss (đường màu xanh) được trình bày để làm chuẩn. Cách thể hiện lưỡng thức trong histogram được chọn là do ảnh hưởng của 2 loại Công trình nghiên cứu xác định đặc trưng tầng chứa đá chính trong vùng nghiên cứu. Canadon de la Escondida có đặc điểm đặc biệt, đó là số lượng lớn tài liệu giếng khoan và các giới hạn địa chất nhất định được bổ sung cho tài liệu địa chấn. Về nguyên tắc, do tần số lấy mẫu không gian của dữ liệu giếng khoan tương đối cao, có khả năng giúp gia tăng khả năng phân giải thẳng đứng cho các tập cát phát hiện được trên dữ liệu địa chấn. Mục tiêu của nghiên cứu, do đó, sẽ là khả năng phân tách các đơn vị cát độc lập hơn là các tập cát có chứa sét. Công trình trước đây của Haas và Dubrule đã thành công trong việc sử dụng đồng thời số liệu địa chấn tích hợp với số liệu khoan trong phương pháp ước lượng địa thống kê (geostatistical estimates) của các tham số vỉa chứa trong không gian giữa các giếng khoan. Kỹ thuật được sử dụng trong phương pháp này dựa trên mô phỏng quá trình xác suất bước ngẫu nhiên (random-walk sto- Hình 10. Ví dụ về biểu đồ biến thiên theo chiều ngang và chiều thẳng đứng ước định từ chastic simulation) cho trường trở kháng âm học với cổng các giá trị AI. Đường màu xanh, đỏ sậm và đỏ được dùng để xác định hướng các thăng chấp nhận hoặc loại trừ kết quả dựa trên sự phù hợp hay giáng và các mẫu trên cùng chiều, chiều cắt ngang hoặc thẳng đứng. Bảng số phía dưới chỉ số hiệu của các mẫu trong số liệu ước định cách nhau 1m. không phù hợp với dữ liệu địa chấn hiện có. Sử dụng kỹ thuật này, phương pháp trên đã giới hạn được không gian nghiệm nghịch đảo trong khoảng khá hẹp và ít phụ thuộc vào các dạng biểu đồ biến thiên (variogram) hơn so với phương pháp nghịch đảo địa thống kê chuẩn. Các nghiên cứu về bể trầm tích San Jorge đã sử dụng kỹ thuật ước lượng tương tự trong đó ngoài việc nghịch đảo các giá trị của AI, một bước đồng mô phỏng quá trình xác suất (stochastic cosimulation) sinh ra các mẫu mô phỏng thực độc lập (independent realization) cho thạch học và giá trị mật độ của loại thạch học đó. Các mẫu mô phỏng thực ngẫu nhiên (random realizations) này cần Hình 11. Lát cắt ngang của mật độ đá tầng chứa cạnh giếng kiểm tra. Giá trị AI lấy từ kết thỏa mãn các hàm mật độ xác suất (probability density quả nghịch đảo ghi địa chấn. Đường đen đậm là mặt phản xạ trong lát cắt. Thang màu thứ function - PDFs) và được hiệu chỉnh từ biểu đồ thống kê hai (bên trái) mô tả bậc của AI với giá trị thấp và cao tương ứng đáy và đỉnh của mỗi lớp. DẦU KHÍ - SỐ 9/2019 63
GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ tương ứng. Trên chiều thẳng đứng, các variograms được ước định từ các phép đo trong lòng giếng và theo chiều nằm ngang, các variograms được ước lượng từ các giá trị AI được nghịch đảo từ mạch ghi địa chấn (Hình 10). Các mẫu mô phỏng thực địa - thống kê (geostatistical realizations) được giới hạn tiếp sao cho giá trị trùng khớp với số liệu đo tại giếng khoan. Sinh ra ngẫu nhiên độc lập trong quá trình mô phỏng, mỗi cặp mẫu mật độ - thạch học sau đó được áp vào mô hình vật lý đá giả định (assumed petrophysical relationship) và cho ra chỉ với một giá trị AI độc nhất. Mô hình vật lý đá này được giả định mang tính đại diện cho Hình 12. Cận cảnh mật độ đá tầng chứa lấy cạnh giếng kiểm tra. Đường AI (xanh) và các biểu hiện trong vỉa chứa tại dải tần số đo được. Tiếp logs mật độ (đỏ) ở giữa hình. Đơn vị ở thang bên trái (AI) là g/cm3 × ft/s; đơn vị ở thang theo, các giá trị AI được dùng để tạo băng địa chấn tổng thứ 2 (mật độ) là g/cm3. hợp (mô phỏng), sau cộng (poststack), bằng cách tích chập chúng với cùng sóng nguồn được sử dụng trước đây trong phép nghịch đảo AI từ mạch ghi địa chấn. Nếu băng địa chấn tổng hợp quá khác so với số liệu địa chấn thực thì cặp mẫu mật độ - thạch học từ mô phỏng ngẫu nhiên này bị loại bỏ và một cặp mẫu ngẫu nhiên mới được sinh ra từ hàm mật độ xác suất (PDF) tương ứng. Thủ tục này được tự động lặp lại cho đến khi tiêu chuẩn trùng hợp/tương thích (matching) được thỏa mãn tốt nhất trên toàn bộ cube địa chấn. Kết thúc quá trình này sẽ thu được 3 cubs thuộc tính: AI, mật độ đá và thạch học (loại đá trong lát cắt địa chấn/địa chất), cả 3 tính chất này đều liên quan với nhau thông qua các quan hệ vật lý đá (petrophysical) được lấy làm cơ sở. Việc tìm kiếm các hàm phân bố phù hợp với đặc điểm Hình 13. Hình ảnh 3D của các khối cát riêng lẻ (màu xanh) cạnh giếng kiểm tra dựa trên thạch học và mật độ đá có thể cần khối lượng tính toán dữ liệu nghịch đảo địa thống kê. lớn trên máy tính bởi vì cần có hàng chục realizations để mô tả chính xác các bộ tập hợp nghiệm thu được (thông thường kết quả của phép nghịch đảo dữ liệu là không đơn nhất). Các chuyên gia nghiên cứu công nghệ xử lý số liệu Argentina đã triển khai kỹ thuật mô phỏng “làm mềm” (simulated annealing technique) để lấy mẫu các hàm phân bố xác suất PDFs. Một số thuật toán hiệu quả được sử dụng trong quá trình tìm kiếm như Metropolis hoặc lấy mẫu ad hoc (nhằm mục đích trước mắt) Monte Carlo hay có thể sử dụng máy tính song song. Để đơn giản chỉ chọn 3 loại đá (phiến sét/tuff; cát rắn chắc; cát xốp). Các hàm phân bố xác suất PDF cho thạch Hình 14. Hình ảnh mặt nằm ngang diễn tả bề dày tổng của lớp cát giữa tầng B và C. Vị học được lấy mẫu từ nhiều dữ liệu đo logs, tương ứng với trí giếng khoan đề xuất (ô trắng) từ kết quả nghiên cứu của đề án. Các lớp cát dày phân bố hẹp (màu đỏ) và các lớp cát mỏng, phân bố rộng (màu tím). xác suất 80%, 15% và 5% gán lần lượt cho 3 loại đá trên. Mối quan hệ vật lý đá (petrophysical) được áp lên dữ liệu mẫu (sample histogram) của số liệu giếng khoan. dựa theo bảng tương tự như ở Hình 4, mỗi bảng cho một compartment thẳng đứng. Cả 2 loại mẫu mô phỏng thực (realizations) này được hiệu chỉnh thỏa mãn độ dài tương quan địa phương (lo- Phương pháp nghịch đảo được tiến hành trên miền cal correlation length) được xác định bởi các variograms thời gian, số liệu giếng khoan được lấy mẫu lại cách nhau 0,5ms để cho phép cải thiện độ phân giải theo phương 64 DẦU KHÍ - SỐ 9/2019
PETROVIETNAM thẳng đứng. Bằng cách này độ phân giải thẳng đứng có thống kê không cần đến mô phỏng số (numerically simu- thể tăng gấp 4 lần so với độ phân giải của riêng số liệu địa late) các thông tin tần số thấp. Thành phần tần số thấp chấn. Các bảng vật lý đá được thay đổi để biểu diễn chính của số liệu AI được trộn lẫn tự nhiên vào trong nghịch đảo xác độ phân giải thẳng đứng mong muốn. Hình 9 là một địa thống kê khi (a) đảm bảo dữ liệu nghịch đảo tại vị trí biểu đồ thống kê mẫu ước lượng từ dữ liệu giếng khoan. giếng trùng dữ liệu giếng khoan và (b) thể hiện độ dài Hình 10 trình bày các variograms dựng từ các mẫu AI. tương quan theo phương ngang bao hàm trong việc lấy mẫu các variogram. Hình 11 trình bày lát cắt mật độ (density) ước lượng tại vùng gần kề giếng kiểm tra. Hình ảnh phân bố của 2.6. Áp dụng trong công tác khoan giếng mật độ được sinh ra từ việc trung bình hóa của 30 mẫu mô phỏng thực (realizations) ngẫu nhiên, mỗi mẫu mô Hai phương thức nghịch đảo địa thống kê và dựa phỏng thực đều thỏa mãn đồng thời số liệu giếng khoan theo đường ghi địa chấn đã giúp cải thiện việc phát triển cũng như số liệu địa chấn. Để tiện so sánh, phân bố AI các mỏ dầu khí trong bể trầm tích San Jorge. Hiện nay, ước lượng từ nghịch đảo mạch ghi địa chấn được trình việc áp dụng bộ lọc một ngưỡng đơn giản đối với số liệu bày trên Hình 11. Sự khác biệt về độ phân giải thẳng AI và/hoặc với mật độ đá dẫn đến kết quả thu được các đứng giữa 2 kết quả rất tốt. Đặc biệt, tập cát pha sét ước hình ảnh 3 chiều của các thân cát (Hình 13). Điều này có lượng trên lớp (compartment) A với số liệu nghịch đảo thể giúp xác định các khả năng đan dày hoặc định hướng mạch ghi địa chấn bây giờ có thể thấy rõ ràng (trên lát khoan phát triển, đặc biệt trong việc liên kết với play cấu cắt mật độ) dưới dạng các lớp cát mỏng có cùng khuynh tạo. Tuy nhiên, chú ý tới tính chất bất liên tục theo phương hướng theo phương ngang. Trong vùng lân cận giếng, nằm ngang của các thực thể cát nằm xa nhau ở bể trầm mật độ đá ước lượng có độ phân giải thẳng đứng cao tích này thì thông thường chiến lược khoan thẳng đứng hơn so với phân bố AI tính toán theo kết quả nghịch đảo áp dụng ở những nơi cát dày nhất và các lớp cát có dạng mạch ghi địa chấn. Ra xa giếng khoan, độ phân giải của cồn hoặc tại các bẫy thạch học - địa tầng là thuận lợi nhất. mật độ đá suy giảm về tiệm cận với độ phân giải thẳng Đối với các thực thể cát rắn chắc có chứa sản phẩm và đứng của phân bố AI thu được từ nghịch đảo số liệu địa sét vừa là đá mẹ vừa là đá chứa thì dùng công nghệ áp chấn thông thường. Để có 30 mẫu mô phỏng thực đòi dụng trong mỏ phi truyền thống để tạo hệ thống lỗ hổng hỏi phải sử dụng 45 giờ làm việc của CPU trên máy tính nguyên sinh và vi kẽ nứt liên thông sẽ mang lại kết quả công suất lớn SGI Octane (195MHz). Hình 12 biểu diễn mong muốn. mặt cắt tổng hợp mô tả phân bố ước lượng mật độ đá Hình 14 thể hiện cảnh quan theo mặt nằm ngang bề cùng với số liệu địa chấn đầu vào/gốc (các đường lượn dày tổng các lớp cát mỏng, xen kẽ nằm trong tầng/lớp B sóng màu đen (wiggle) và sai số địa chấn tồn dư (resid- và C thể hiện trong Hình 13. Các bản đồ tương tự trình uals) tương ứng sau xử lý (biểu diễn bằng đường lượn bày vị trí các giếng khoan phát triển mới (các mũi tên chỉ sóng màu lam). Trong diện tích quan tâm, wiggle tồn dư trong Hình 14) được xây dựng. Tổng sản lượng cộng dồn không xiên lệch (unbiased) và nhỏ hơn các wiggle địa của các giếng này lớn gấp 3 lần giá trị trung bình của khu chấn. Phân bố mật độ đá đạt được sau xử lý sau khi đã áp vực Canadon de la Escondida. Đến nay, các giếng đề xuất chỉ tiêu so sánh (bằng việc giới hạn sai số) bình phương theo phương thức trên đều xác minh sự hiện diện của các tối thiểu nhỏ hơn 1% giữa số liệu đầu vào và số liệu địa thực thể chứa đã dự báo qua công trình nghiên cứu này. chấn mô phỏng. Các chuyên gia tầng chứa có thể tập trung sự chú ý vào Kết quả (Hình 11, 12) đã được tác giả chọn lọc, đánh các biến số khác như di cư dầu khí, độ trưởng thành của giá ảnh hưởng của số liệu trên các variograms, histograms sản phẩm... để kiểm soát sản lượng khai thác tối ưu. và các bảng vật lý đá đối với các kết quả cuối cùng. Mặc 3. Kết luận dù đây là các thông số điều hòa quan trọng, nhưng sự phù hợp với dữ liệu địa chấn làm cho kết quả cuối cùng Argentina đã thành công ở bể trầm tích San Jorges của các giá trị ước định ít nhạy cảm hơn đối với các thay sau thất bại kéo dài trong nhiều thập niên của thế kỷ 20. đổi nhỏ trong histograms và variograms so với giá trị ước Đối với môi trường trầm tích delta phân lớp mỏng, tướng lượng bằng phương pháp địa thống kê tiêu chuẩn. đá thay đổi nhanh, đối tượng tìm kiếm chính là các bẫy chứa thạch học - địa tầng, tạo ra một môi trường vật lý bất Sự khác nhau giữa phương pháp nghịch đảo AI địa đồng nhất, bất đẳng hướng phức tạp thì cần phải có các thống kê và phương pháp nghịch đảo dựa trên số liệu phần mềm xử lý số liệu địa chấn kết hợp với số liệu địa vật mạch ghi địa chấn là phương pháp nghịch đảo AI địa DẦU KHÍ - SỐ 9/2019 65
GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ lý giếng khoan (logs) phù hợp. Lấy số liệu mẫu lõi khoan niệm kinh điển trong lý thuyết lẫn công nghệ địa chất dầu làm tiêu chuẩn kiểm tra đối chứng kết quả xử lý - minh giải khí truyền thống, sang phi truyền thống, nghiên cứu lại địa chất tài liệu địa chấn thì mới có được hình ảnh chính theo kinh nghiệm của Argentina. xác chứ không phải chỉ dựa vào các phần mềm standard Trần Ngọc Toản do các công ty dịch vụ địa vật lý cung cấp. Với tham số trở Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ cao kháng âm học AI, kết quả xử lý cuối cùng đã giúp nhận Đại học Duy Tân, Đà Nẵng diện đúng bản chất thạch học cùng các tính chất vật lý Tài liệu tham khảo đá trong từng lát cắt địa chất trong không gian 3D, không phải chỉ dừng lại ở cấu trúc hình học của các thực thể địa 1. Carlos Torres-Verdin, Marcos Victoria, German chất trong môi trường nghiên cứu (Hình 11, 13, 14). Merlette, John Pendrel. Trace-based and geostatistical inversion of 3-D seismic data for thin-sand delineation: An Đối với Việt Nam, công tác thăm dò khai thác dầu khí application in San Jorge Basin, Argentina. The Leading trong nước đang đối diện với các thách thức: Địa bàn ngày Edge. 1999; 18(9): p. 1070 - 1077. càng bị thu hẹp, gia tăng trữ lượng đạt mức thấp, yếu tố an ninh chi phối ngày càng lớn. Cho nên nhiệm vụ trọng 2. Trần Ngọc Toản. Thị trường Dầu khí. Tạp chí Dầu tâm đặt ra hiện nay là tìm ra các mỏ mới, các đối tượng khí. 2019; 7: trang 75 - 78. mới phục vụ kế hoạch trung hạn/dài hạn, đồng thời đánh 3. A.Haas, O.Dubrule. Geostatistical inversion - a giá lại các khu vực có tiềm năng dầu khí. sequential method of stochastic reservoir modelling Theo “Địa chất và Tài nguyên Dầu khí Việt Nam”, hơn contrained by seismic data. First Break. 1994; 12(11): p. 561 70% số giếng khoan tìm kiếm thăm dò tại bể Sông Hồng - 569. đều gặp biểu hiện khí nhưng chỉ đưa vào khai thác được 4. John V.Pendrel, Paul Van Riel. Estimating porosity mỏ Tiền Hải (trữ lượng rất nhỏ). Vì vậy, đối với các bể trầm from 3D seismic inversion and 3D geostatistics. 1997 SEG tích châu thổ ví dụ như Sông Hồng cần mở rộng các khái Annual Meeting, Dallas, Texas. 2 - 7 November, 1997. 66 DẦU KHÍ - SỐ 9/2019