Địa vật lý lỗ khoan: Triển vọng trong thăm dò khoáng sản than

Máy móc trang thiết bị trong địa vật lý lỗ khoan có nhiều thay đổi

Địa vật lý lỗ khoan là một lĩnh vực của địa vật lý ứng dụng, bao gồm việc sử dụng nhiều phương pháp địa vật lý hiện đại nghiên cứu vật chất để khảo sát lát cắt địa chất ở thành lỗ khoan nhằm phát hiện, đánh giá các khoáng sản có ích, thu thập các thông tin về cấu trúc địa chất, trạng thái kỹ thuật của lỗ khoan.

Theo Cục Địa chất Việt Nam, việc ứng dụng các phương pháp địa vật lý để nghiên cứu lát cắt địa chất giếng khoan qua các thời kỳ và từng đối tượng khác nhau đã từng có các tên gọi khác nhau. Với tốc độ phát triển như vũ bão hiện nay của khoa học công nghệ, địa vật lý giếng khoan ngày càng phong phú về số phương pháp, hiện đại về công nghệ và sâu sắc về nội dung khoa học, nhiều ý tưởng khoa học mới hình thành hôm nay thì ngày mai đã trở thành công nghệ áp dụng trong sản xuất.

Ở Việt Nam, các phương pháp địa vật lý lỗ khoan đã được ứng dụng để nghiên cứu các lỗ khoan than từ cuối những năm 50, đầu những năm 60 của thế kỷ 20, dưới sự trợ giúp của các nước xã hội chủ nghĩa anh em, đặc biệt là Liên Xô trong công cuộc điều tra địa chất ở miền Bắc.

Từ những năm 80 của thế kỷ 20 khi công tác đo địa vật lý giếng khoan thăm dò và khai thác dầu khí phát triển nhanh cùng với sự phát triển của ngành công nghiệp dầu khí non trẻ ở Việt Nam, máy móc trang thiết bị trong địa vật lý lỗ khoan có nhiều thay đổi. Nhờ có những tiến bộ nhanh chóng trong công nghệ điện tử và tự động hóa, đến nay toàn bộ hệ thống thiết bị đo địa vật lý lỗ khoan đã được chuyển sang kỹ thuật đo ghi kỹ thuật số, thay thế các trạm đo ghi tương tự ở thế kỷ trước.

Kỹ thuật đo ghi cũng liên tục được thay đổi, từ chỗ trước đây mỗi phương pháp chỉ được thiết kế trên một đầu đo thì hiện nay, hầu hết các đầu đo được tích hợp từ 2-4 phương pháp, kỹ thuật đo ghi cũng hoàn toàn thay đổi, mọi hoạt động điều khiển trạm đo, đầu đo được thực hiện trên phần mềm máy tính về dễ dàng chuyển sang các phần mềm chuyên dụng để xử lý, xây dựng thiết đồ địa vật lý lỗ khoan.

Đối tượng nghiên cứu của địa vật lý lỗ khoan là các lỗ khoan tìm kiếm, đánh giá, thăm dò, khai thác khoáng sản có ích: than, dầu khí, các loại quặng, nước dưới đất.

Việc khai thác các thông tin địa chất và kỹ thuật trên thành lỗ khoan được thực hiện bằng các phương pháp vật lý, hóa học, nhờ đó có thể xác định được thành phần vật chất các lớp đất đá dọc thành lỗ khoan, trạng thái kỹ thuật, độ ổn định của công trình, đánh giá hiệu suất khai thác của giếng, độ ổn định của công trình tại chiều sâu bất kỳ.

Trong điều tra, đánh giá khoáng sản cho phép phát hiện nhanh chóng về khả năng, mức độ, chủng loại khoáng sản ngay khi kết thúc khoan, định hướng công tác triển khai tiếp theo. Trong thăm dò khoáng sản, nhiều trường hợp làm giảm đáng kể số lượng mẫu cần lấy hoặc cần lưu trữ, gây tốn kém về kinh tế.

Địa vật lý lỗ khoan thăm dò than - tài liệu đáng tin cậy

Theo ông Nguyễn Văn Nam, Cục Địa chất Việt Nam, trong thăm dò khoáng sản than, người ta sử dụng tổ hợp 4 phương pháp chính gồm: Đo gamma tự nhiên; đo gamma - gamma mật độ; đo điện trở suất biểu kiến và đo cường độ dòng điện. Với tổ hợp 4 phương pháp riêng biệt này, có thể xác định chính xác vị trí vách, trụ các tầng than dọc thành lỗ khoan; hay các phương pháp đo đường kính lỗ khoan, độ lệch và phương vị lỗ khoan cho phép xác định các vị trí sập lở thành lỗ khoan, các đoạn cong trong lỗ khoan…

Gần đây, trước sự phát triển mạnh mẽ của khoa học, công nghệ còn có sự bổ sung các phương pháp mới như chụp ảnh thành lỗ khoan, phương pháp siêu âm, phương pháp xác định chiều sâu, thế nằm của các lớp đất đá dọc thành lỗ khoan… qua đó cung cấp các thông tin khá toàn diện, đầy đủ về cấu trúc địa chất trong lỗ khoan.

Chính vì khả năng toàn diện và đầy đủ, chính xác của các phương pháp địa vật lý lỗ khoan trong các lỗ khoan thăm dò than hiện nay, mà tại Thông tư số 02/2011/TT-BTNMT ngày 29/1/2011 của Bộ Tài nguyên và Môi trường tại Phụ lục số 4 đã ban hành “Hướng dẫn sử dụng tài liệu địa vật lý lỗ khoan để tính trữ lượng than và khoan bỏ mẫu trong tìm kiếm, thăm dò than và nước dưới đất”. Trong thực tế hiện nay, các phương pháp địa vật lý lỗ khoan thăm dò than luôn là tài liệu đáng tin cậy để xác định vị trí, chiều dày các tầng than trong lỗ khoan và là cơ sở để so sánh, liên kết các vỉa than trong lỗ khoan.

Ông Nguyễn Văn Nam cho rằng một số phương pháp địa vật lý lỗ khoan mới như: siêu âm thành lỗ khoan, phương pháp xác định thế nằm của đá trong lỗ khoan sẽ là các phương pháp bổ sung để xác định toàn diện về vị trí các vỉa than và cấu trúc địa chất của các lớp đất đá dọc thành lỗ khoan.

Thúc đẩy nghiên cứu công nghệ địa vật lý lỗ khoan

Mặc dù công tác địa vật lý lỗ khoan có giá trị lớn trong thăm dò khoáng sản nói chung và thăm dò than nói riêng, nhưng trong công tác thi công thực tế tại các đơn vị sản xuất vẫn còn những bất cập. Ông Nam chỉ rõ, việc thành lập báo cáo tổng kết công tác địa vật lý lỗ khoan trong từng nhiệm vụ, dự án chưa phù hợp (mỗi nhiệm vụ, dự án khi kết thúc chỉ thành lập thiết đồ địa vật lý lỗ khoan và lập báo cáo chung về công tác địa vật lý lỗ khoan trong của toàn nhiệm vụ), dẫn đến các thông tin về địa vật lý lỗ khoan không có giá trị tham khảo lâu dài, mà chỉ có giá trị ngay trong khi thực hiện nhiệm vụ.

Hơn nữa, hiện tại, chỉ đo địa vật lý lỗ khoan 1 lần duy nhất sau khi khoan đến đáy lỗ khoan, dẫn đến những lỗ khoan quá sâu, hoặc khoan qua các tầng đã khai thác sẽ dẫn đến nhiều rủi ro về sự cố hoặc không đảm bảo điều kiện để đo địa vật lý lỗ khoan, hoặc chỉ thu nhận được các thông tin ở phần sâu dưới đáy lỗ khoan.

Bên cạnh đó, công tác đảm bảo chất lượng thiết bị đo địa vật lý lỗ khoan bằng hình thức định kỳ đo địa vật lý trên lỗ khoan chuẩn chưa được duy trì đầy đủ, bài bản trong thi công khoan thăm dò than. Cùng với đó là việc chậm triển khai các thiết bị công nghệ mới (các đầu đo thế hệ mới) trong quá trình thực hiện.

Trước những hạn chế trên, ông Nguyễn Văn Nam đề xuất tăng cường nghiên cứu triển khai các tiến bộ kỹ thuật, công nghệ địa vật lý lỗ khoan trong điều tra, đánh giá và thăm dò khoáng sản ẩn sâu (triển khai các phương pháp địa vật lý lỗ khoan trong các đề án, dự án có các lỗ khoan sâu).

Ngoài ra, thử nghiệm, triển khai ứng dụng tổ hợp phương pháp địa vật lý lỗ khoan trong đánh giá, thăm dò một số loại hình khoáng sản cụ thể (than, urani…) mà công tác địa vật lý có khả năng xác định trực tiếp vị trí, chiều dày vỉa, hàm lượng thân khoáng để tiến tới cải tiến quy trình khoan và lấy mẫu trong đánh giá và thăm dò đối với các loại hình khoáng sản đặc thù này.

Mai Đan