Sóng địa chấn, cùng loại sóng được sử dụng để nghiên cứu động đất, cũng được sử dụng để khám phá sâu dưới lòng đất cho các hồ chứa dầu và khí tự nhiên.
Sóng địa chấn - công cụ tương tự được sử dụng để nghiên cứu động đất - thường được sử dụng để tìm kiếm dầu và khí tự nhiên nằm sâu bên dưới bề mặt Trái đất. Những sóng năng lượng này di chuyển qua Trái đất, giống như sóng âm thanh di chuyển trong không khí. Trong thăm dò dầu khí, sóng địa chấn được gửi sâu vào Trái đất và được phép bật trở lại. Các nhà địa vật lý ghi lại các sóng để tìm hiểu về các hồ chứa dầu và khí đốt nằm bên dưới bề mặt Trái đất. Bob Hardage thuộc Cục Địa chất Kinh tế Đại học Texas là một chuyên gia về việc sử dụng công nghệ này để thăm dò dầu khí. Anh ấy đã nói chuyện với EarthSky, ông Mike Brennan.
Hai nguồn Vibroseis làm việc cùng nhau để tạo thành một mảng nguồn địa chấn trên một vị trí cô lập CO2.
Làm thế nào là công nghệ địa chấn được sử dụng trong việc tìm kiếm dầu khí ngày nay?
Những gì chúng ta sử dụng để khám phá các nguồn năng lượng Trái đất được gọi là địa chấn phản xạ. Khi bạn sử dụng sóng địa chấn trong nghiên cứu động đất, trận động đất là nguồn năng lượng, nghĩa là nguồn gốc của sóng. Nhưng, khi sử dụng địa chấn phản xạ để thăm dò dầu khí, chúng ta phải triển khai một loại nguồn năng lượng chấp nhận được trên bề mặt Trái đất và sau đó phân phối một số cảm biến địa chấn thích hợp trên bề mặt Trái đất sẽ ghi lại các sóng phản xạ trở lại.
Vì vậy, bạn có thể tạo sóng địa chấn xuống Trái đất, chúng dội ngược trở lại, và sau đó bạn có cảm biến trên bề mặt Trái đất thu nhận những phản xạ đó không?
Đúng. Đó là chính xác những gì được thực hiện. Có nhiều nguồn năng lượng được sử dụng. Loại phổ biến nhất mà người dùng được sử dụng trên bờ được gọi là rung cảm. Chúng rất lớn, những chiếc xe hạng nặng nặng từ 60.000 đến 70.000 pounds. Họ áp dụng một tấm đế cho Trái đất và họ có một hệ thống thủy lực được tích hợp vào chiếc xe làm rung chuyển tấm đế đó trên một dải tần số định trước. Vì vậy, Vibroseis - đó là những gì chúng ta sẽ gọi trạm nguồn - trở thành nguồn năng lượng của sóng địa chấn.
Trường sóng được tạo ra tại trạm nguồn phát ra từ điểm đó dưới dạng sóng ba chiều. Nó đi xuống và phản ánh trở lại. Trường sóng phản xạ từ mỗi giao diện đá gặp phải trong quá trình truyền của trường sóng đi xuống này sau đó được ghi lại ở bề mặt Trái đất bằng các cảm biến, mà chúng ta gọi là địa vật lý. Họ đã phân phối trong hình học cụ thể trên bề mặt, trên khu vực quan tâm. Chúng tôi sử dụng những phản ứng cảm biến đó để ghi lại hình ảnh bên trong Trái đất, ở những nơi mà chúng tôi quan tâm để có được sự hiểu biết rất chi tiết về địa chất.
Khi một trường sóng phản xạ quay trở lại bề mặt Trái đất, nơi đặt một địa chỉ, trường hợp của địa lý đó di chuyển khi Trái đất di chuyển. Nhưng bên trong trường hợp đó là cuộn dây treo bằng đồng này. Có một nam châm gắn vào vỏ máy tính và khi Trái đất di chuyển vỏ và nam châm của nó được gắn vào vỏ, nam châm đó di chuyển qua các dây đồng này và đi ra một điện áp.
Nó có một thiết bị nhỏ rất đơn giản, nhưng giờ đây đã trở nên cực kỳ nhạy cảm. Để cung cấp cho bạn một ý tưởng về sự nhạy cảm, chúng ta phải dừng ghi địa chấn nếu gió dậy, nói rằng, 20 dặm một giờ hoặc cao hơn. Lý do là gió làm rung cỏ và ảnh hưởng đến tín hiệu. Nó chỉ tạo ra tiếng ồn nền trong các địa chất không mong muốn.
Một con côn trùng nhỏ, thậm chí là một con kiến, có thể bò trên đỉnh của một con geophone và nó sẽ tạo ra tiếng ồn trong con geophone đó. Vì vậy, họ thiết kế thực sự cực kỳ nhạy cảm.
Cảm biến địa chấn đang được triển khai.
Có công nghệ địa chấn khác đang được triển khai?
Đúng. Tôi đã nói chuyện về công việc địa chấn ngoài khơi và có nhiều dữ liệu địa chấn thu được ngoài khơi hơn là trên bờ. Có một loại công nghệ khác đang được sử dụng ở nước ngoài. Bởi vì những lo ngại về môi trường rất chính đáng đối với động vật biển - chủ yếu là cá voi, cá heo và như vậy - súng hơi là nguồn địa chấn duy nhất được sử dụng ngoài khơi.
Đây là những thiết bị được kéo phía sau tàu. Các mảng súng hơi, khi chúng giải phóng năng lượng nén, tạo ra một sóng áp lực mạnh mẽ. Sóng áp lực truyền qua cột nước, sau đó đi vào tầng dưới đáy biển, truyền xuống phía dưới để chiếu sáng địa chất. Các trường sóng phản xạ sau đó quay trở lại và đi qua cột nước đến các cáp hydrophone được kéo bởi cùng một tàu hoặc bằng một tàu đồng hành riêng biệt.
Những dây cáp hydrophone kéo bây giờ cũng đang trở nên cực kỳ lớn. Họ có thể chừng nào, nói, thậm chí 15 km (9 dặm). Và có thể, trong một số con tàu hiện đại, có lẽ khoảng 20 hoặc hơn những sợi cáp đó, nằm cạnh nhau, trải ra một bên trong khoảng cách khoảng một km. Vì vậy, các mảng cảm biến ở trong nước có phần khó chịu.
Một lần nữa, các điện thoại di động ghi lại trường sóng phản xạ này số hóa các sự kiện phản xạ địa chấn sắp tới với khoảng thời gian rất nhỏ - một hoặc hai mili giây - trong khoảng thời gian dài vài giây. Vì vậy, bạn nhận được dữ liệu rất sâu. Nó có phần kỳ diệu của công nghệ ghi âm kỹ thuật số về khối lượng dữ liệu được xử lý.
Hoàn thành trạm ghi địa chấn được triển khai trên một triển vọng địa nhiệt. Một Superphone duy nhất nhận được tín hiệu phản xạ, được số hóa và lưu bởi mô-đun có nhãn GSR 4.
Công nghệ này đã thay đổi như thế nào?
Theo thời gian, hóa ra, ngành công nghiệp dầu khí là một trong những động lực lớn nhất của việc phát triển công nghệ ghi âm kỹ thuật số.
Khi tôi bắt đầu kinh doanh, vào cuối năm 1960, ngành công nghiệp dầu khí đang chuyển từ ghi dữ liệu tương tự sang ghi dữ liệu kỹ thuật số. Các hệ thống kỹ thuật số đầu tiên rất hạn chế trong dung lượng kênh dữ liệu. Khi tôi sử dụng thuật ngữ kênh dữ liệu, Ý tôi là có bao nhiêu cảm biến địa chấn đang được ghi lại. Nếu bạn đang ghi, giả sử, 50 kênh dữ liệu, bạn đang nhận được phản hồi từ 50 geophones. Trong một số hệ thống ban đầu, chúng tôi rất vui mừng khi có thể ghi lại 48 kênh dữ liệu hoặc 96 kênh dữ liệu.
Ăng ten thu mà chúng ta có thể tạo trên bề mặt Trái đất khá hạn chế về kích thước và cách bạn có thể định cấu hình nó. Trong suốt những năm 1970, đã có một nỗ lực để tạo ra các hệ thống ghi dữ liệu tốt hơn, lớn hơn, nhanh hơn. Nhân tiện, điều đó vẫn xảy ra ngày hôm nay.
Trong những năm 1970, cũng có một số nhà thầu địa chấn, nhưng một công ty đã thống trị doanh nghiệp. Họ rất giống Microsoft thời gian của họ trong nghề đó. Họ được gọi là GSI - Dịch vụ địa vật lý, Inc. - và họ là một trong những nhà phát triển đầu tiên của công nghệ ghi địa chấn kỹ thuật số. Chúng tôi, một lần nữa, ở khung thời gian khi các thiết bị điện tử trạng thái rắn xuất hiện. GSI quyết định rằng cần phải xây dựng hoặc tạo ra công ty nội bộ của riêng mình để xây dựng các thiết bị trạng thái rắn cần thiết cho máy ghi địa chấn. Họ đã tạo ra công ty mới và đặt tên là Texas Cụ. Bây giờ Texas, như bạn biết, là lớn trong ngành công nghiệp kỹ thuật số. Nó chiếm ưu thế. Trong khi đó, GSI, nhà thầu địa chấn đã rời khỏi hiện trường, điều mà không ai nghĩ sẽ xảy ra.
Vì vậy, tôi đã cố gắng vẽ một bức tranh về ngành công nghiệp dầu khí. Nó đã là động lực cho sự phát triển khổng lồ trong ngành công nghiệp kỹ thuật số mà mọi người đang sống với ngày nay - điện thoại di động mà mọi người sử dụng và mọi thứ khác.
Bản vẽ của một hoạt động địa chấn biển. Mỗi ô vuông màu đỏ được kéo bởi tàu là một loạt súng hơi.
Điều gì quan trọng nhất mà mọi người cần biết về công nghệ địa chấn được sử dụng trong khai thác dầu khí?
Vâng, một điều quan trọng về công nghệ địa chấn cho dầu khí là các ngành công nghiệp khác sẽ được hưởng lợi như nhau từ những tiến bộ trong địa chấn phản xạ. Một nhà hảo tâm sẽ là địa nhiệt, đây là một loại năng lượng tái tạo mà tất cả chúng ta rất quan tâm hiện nay.
Một ứng dụng mạnh mẽ và vô giá khác của địa chấn phản xạ, khiến chúng ta gặp phải một số vấn đề về môi trường, đó là nhận thức về việc nổi lên trên toàn cầu về mức độ nghiêm trọng của nồng độ CO2 trong khí quyển. Có một phong trào để thu giữ CO2 nhân tạo và cô lập nó ở nơi mà nó sẽ không gây ô nhiễm môi trường. Sự cô lập CO2 đó phụ thuộc rất nhiều vào công nghệ phản xạ địa chấn. Lý do là thế này: ngành công nghiệp dầu khí muốn công nghệ địa chấn để họ có thể hiểu địa chất và khai thác dầu khí. Nhưng những người muốn cô lập CO2 cần chính xác thông tin đó. Không quan trọng bạn đang di chuyển chất lỏng, đưa nó ra khỏi hệ thống đá hay đưa nó vào hệ thống đá, bạn cần cùng một công nghệ để giúp bạn quyết định những gì bạn phải làm để an toàn và hiệu quả trong việc quản lý chuyển động của chất lỏng.
Trong nhóm nghiên cứu của chúng tôi, chúng tôi đang áp dụng công nghệ địa chấn cho các vấn đề dầu khí giúp các công ty hoạt động hiệu quả hơn trong việc khai thác dầu khí từ các hồ chứa. Nhưng chúng tôi cũng thực hiện rất nhiều công việc áp dụng công nghệ tương tự cho các ứng dụng địa nhiệt và cho các ứng dụng cô lập CO2.
Vì vậy, việc sử dụng các công nghệ phản xạ địa chấn là khá rộng. Công nghệ này sẽ tiếp tục bị chi phối bởi cộng đồng dầu khí trong tương lai gần. Nhưng ai có thể nghĩ chỉ 10 năm trước rằng công nghệ phản xạ địa chấn sẽ đóng một vai trò quan trọng như vậy trong việc cô lập CO2, bạn biết không? Chúng tôi sẽ thấy những gì tương lai mang lại!
Kiểm tra video này về việc sử dụng công nghệ địa chấn để thăm dò dầu khí.