Dịch vụ mới thu thập dữ liệu địa chấn liên tục là phương pháp đơn giản và tiết kiệm chi phí, cho phép các nhà điều hành xem xét trước môi trường vi địa chấn trước khi quyết định có nên lắp đặt các hệ thống giám sát vi địa chấn thường xuyên hay không và lựa chọn cách tốt nhất để thực hiện việc này. Dịch vụ thu thập dữ liệu địa chấn liên tục CONDAQ của Baker Hughes thu thập dữ liệu mặt cắt địa chấn thẳng đứng chất lượng cao (Vertical Seismic Profile - VSP) và dữ liệu vi địa chấn trong các cuộc khảo sát VSP mà không cần khảo sát địa vật lý giếng khoan, loại bỏ được các chi phí phát sinh cho công việc này.

Dịch vụ thu thập dữ liệu VSP và vi địa chấn sử dụng phần mềm nội mỏ chuyên biệt để cung cấp 2 bộ dữ liệu cho phân tích vi địa chấn và VSP mà không cần thêm thời gian sử dụng giàn khoan hay lên kế hoạch hoạt động. Phép đo từ xa bằng cáp với tốc độ cao cho phép ghi lại dữ liệu liên tục không bị gián đoạn. Quá trình tự động trích xuất dữ liệu VSP, tương đương với dữ liệu thu được từ những đợt thu nổ riêng lẻ theo phương pháp truyền thống, đã có sẵn ngay tại khu vực giếng mà không ảnh hưởng tới chất lượng dữ liệu hoặc làm phức tạp quá trình xử lý.

Ví dụ về phân tích vi địa chấn này được lấy từ dữ liệu địa chấn liên tục CONDAQ (từ trái sang phải) cho thấy  sự phân bố nhiễu nền, sự thay đổi trong suy giảm địa chấn theo chiều sâu và vị trí sự kiện vi địa chấn được xử lý (Hình 1).

Ý nghĩa của giám sát vi địa chấn

Các nhà khai thác dầu khí đá phiến của Mỹ đã quen với công tác giám sát vi địa chấn ngắn hạn trong các  hoạt động nứt vỉa thủy lực. Giám sát quá trình kích thích vỉa được thực hiện bằng cách sử dụng một chuỗi các đầu thu triển khai tạm thời. Các phép đo xác định đặc tính nứt gãy như: phương vị, chiều dài và chiều cao cũng như chỉ ra sự phức tạp và thể tích vỉa được kích thích. Những dữ liệu này có thể được sử dụng để giám sát việc thực hiện các hoạt động kích thích vỉa đang diễn ra cũng như tối ưu hóa khoảng cách giữa các giếng và thiết kế giếng trong tương lai.

Ngoài các ứng dụng nứt vỉa thủy lực, giám sát vi địa chấn có thể được sử dụng để theo dõi vi địa chấn xảy ra theo thời gian; cung cấp các thông tin giá trị về bản chất đang xảy ra trong thành hệ đá; giúp hiểu rõ hơn về sản lượng vỉa hoặc quan sát quá trình thực hiện kế hoạch bơm ép. Phương pháp này cũng có thể được sử dụng để giám sát tính toàn vẹn của giếng bằng cách xác định và phân tích sự nén ép và các vấn đề về tính ổn định giếng. Khả năng xác định hoạt động vi địa chấn đáng kể trong hoặc gần khu vực không dự kiến có thể giúp cảnh báo, thúc đẩy điều tra về những gì đang diễn ra, dự báo trước hậu quả có thể xảy ra và đề xuất giải pháp giảm nhẹ chúng. Các ứng dụng khác bao gồm giám sát quá trình bơm ép và sự giảm áp của các bể chứa khí ngầm để tìm hiểu áp suất theo chu kỳ và các thay đổi ứng suất ở các thành hệ trong khu vực cũng như các phân nhánh có thể có cho môi trường gần đó.

Cam kết khó khăn

Các sự kiện vi địa chấn do kích thích thường thay đổi theo thời gian. Để tối đa hóa giá trị của dữ liệu vi địa chấn cần phải có một hệ thống giám sát thường xuyên hoặc bán thường xuyên bên trong giếng. Tuy nhiên, việc này cần chi phí lớn cũng như phải lập kế hoạch và thiết kế cụ thể nên nhiều nhà điều hành do dự hoặc không sẵn sàng thực hiện nếu không biết chắc chắn đang có hoạt động vi địa chấn đáng kể xảy ra. Do đó, nên tiến hành một nghiên cứu khả thi và thử nghiệm để tìm hiểu xem việc sử dụng một hệ thống cảm biến thường xuyên có mang lại các lợi ích tiềm năng hay không. Việc này đòi hỏi phải tiến hành khảo sát địa vật lý giếng khoan bằng cáp chuyên dụng với chi phí dịch vụ lớn và thời gian sử dụng giàn khoan, cộng với sự bất tiện trong quá trình vận hành.

Dịch vụ mới thu thập dữ liệu địa chấn liên tục không cần thiết phải tiến hành khảo sát địa vật lý giếng khoan, bằng cách cung cấp một phương án tiết kiệm chi phí, cho phép các nhà điều hành có thể tự tin đánh giá xem việc sử dụng giám sát vi địa chấn thường xuyên có phải là phương án tốt hay không. Mấu chốt của dịch vụ này là các hệ thống đầu thu địa chấn đo từ xa tốc độ cao cho phép ghi liên tục và phần mềm nội mỏ chuyên biệt.

Tăng gấp đôi hiệu quả VSP

Kỹ thuật VSP được sử dụng để thẩm định địa vật lý khu vực xung quanh giếng. Các hình ảnh 2D và 3D có độ phân giải cao mang thông tin cấu trúc và địa tầng quan trọng hỗ trợ việc tìm hiểu vỉa chứa, gồm cả nhận dạng các đứt gãy và vách khối muối. Cũng có thể thu nhận được các số liệu về tính bất đẳng hướng và hiệu    chỉnh biến đổi biên độ theo khoảng cách. Được tích hợp với dữ liệu địa chấn bề mặt và địa vật lý giếng khoan, dữ liệu VSP có thể được sử dụng để xác định các tính chất đá của thành hệ và các chỉ số áp suất lỗ rỗng cũng như xác định các chi tiết khác về vỉa chứa với độ phân giải cao. Kết quả cho phép các nhà điều hành hiểu   rõ hơn các phương thức tốt nhất để khai thác vỉa chứa.

Trong phương pháp thu thập VSP truyền thống, dữ liệu địa chấn được ghi từng đợt trong khi một nguồn phát năng lượng địa chấn vào mặt đất. Trong khoảng thời gian giữa các đợt thu nổ, thiết bị thu thường không hoạt động và không thu được dữ liệu, khiến thời gian sử dụng giàn không hiệu quả.

Bằng cách liên tục thu thập dữ liệu thông qua phương pháp mới này, thời gian được sử dụng hiệu quả hơn để ghi nhận dữ liệu vi địa chấn bên cạnh các dữ liệu VSP.   Các dữ liệu thu nhận liên tục tương ứng với các dữ liệu VSP được tự động trích xuất từ mỏ, được kiểm soát  chất lượng và xử lý để tạo ra một bộ dữ liệu VSP bình  thường.

Một bộ dữ liệu vi địa chấn thứ hai gồm các dữ liệu ghi nhận liên  tục cũng có  sẵn  để  phân  tích  và sử dụng nhằm giúp xác định tính khả thi của giám sát thường xuyên trong một giếng. Một vài chỉ số  vi địa chấn có thể được lấy ra để mô   tả tính chất của môi trường vi địa chấn. Ví dụ, có thể thiết lập sự phân bố và đặc điểm của các cấp độ nhiễu trong và xung quanh giếng. Bất  kỳ sự kiện vi địa chấn tự phát nào có thể ghi lại cũng sẽ được thu thập và cung cấp thông tin về tính chất và tần số xuất hiện. Kết hợp điều này với các thông tin khác trong bộ dữ liệu VSP từ cùng một  giếng  rất  có lợi. Sử dụng với dữ liệu vận tốc  và độ suy giảm thu nhận được từ VSP, có thể tạo ra được các bản đồ nhạy cảm, cho phép tối ưu hóa các thiết kế đã lên kế  hoạch.

Gần đây, dịch vụ thu thập dữ  liệu địa chấn liên tục đã tiết kiệm được 24 giờ sử dụng giàn ngoài khơi trong một ứng dụng xác định tính  khả thi và kỹ thuật tốt nhất cho việc triển khai hệ thống giám sát vi địa chấn thường xuyên, giúp đảm bảo tính toàn vẹn giếng. Khi chụp VSP trong một giếng thuộc khu vực đã được đề nghị lắp đặt hệ thống giám sát vi địa chấn thường xuyên, đã thu được đồng thời cả dữ liệu VSP và dữ liệu vi địa chấn, ước tính tiết kiệm  khoảng  600.000USD.

Những ứng dụng của dịch vụ mới này được kỳ vọng sẽ nâng cao hiệu quả trong công tác đánh giá tính khả thi, tối ưu hóa thiết kế và vị trí lắp đặt các hệ thống giám sát vi địa chấn thường xuyên.

Hiền Trang (theo E&P Magazine)