BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TỔNG CỤC BIỂN VÀ HẢI ĐẢO VIỆT NAM
TRUNG TÂM ĐỊA CHẤT VÀ KHOÁNG SẢN BIỂN
o0o Tác giả:

KS. Nguyễn Minh Hiệp
ThS. Lê Anh Thắng
ThS. Vũ Bá Dũng
KS. Nguyễn Lương Huy
KS.Lê Văn Đức
ThS. Đào Bùi Din
KS. Nguyễn Văn Minh
KS. Văn Đức Nam
ThS. Nguyễn Quỳnh Chi
CN. Lê Đắc Tuấn
và nnk

BÁO CÁO KẾT QUẢ
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ

NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM MÁY PHỔ GAMMA,
MÁY KHOAN THỔI VÀ THIẾT BỊ LẤY MẪU ĐỊA CHẤT KHOÁNG
SẢN BIỂN

Thuộc Chương trình: Nghiên cứu khoa học và công nghệ phục vụ quản lý
tổng hợp, thống nhất về biển và hải đảo Việt Nam giai đoạn 2010 – 2015
MỞ ĐẦU 8
PHẦN I. TỔNG QUAN, PHẠM VI, ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG
PHÁP NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 10
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI . 10
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ 10
1.2. MỤC TIÊU, NHIỆM VỤ
22
1.3. CÁCH TIẾP CẬN 23
CHƯƠNG 2. PHẠM VI, ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU 24
2.1. PHẠM VI, ĐỐI TƯỢNG VÀ THỜI GIAN NGHIÊN CỨU 24
2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 24
2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25
2.4. SẢN PHẨM CỦA ĐỀ TÀI 25
PHẦN II. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 27
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ CÔNG TÁC THIẾT KẾ, CHẾ TẠO, VẬN HÀNH
THỬ
NGHIỆM MÁY ĐO PHỔ GAMMA LIÊN TỤC 27
3.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THIẾT BỊ 27
3.2. KẾT QUẢ CÔNG TÁC THIẾT KẾ MÁY ĐO PHỔ GAMMA LIÊN TỤC
27
3.3. KẾT QUẢ CÔNG TÁC CHẾ TẠO MÁY ĐO PHỔ GAMMA LIÊN TỤC
42
3.4. KẾT QUẢ CÔNG TÁC VẬN HÀNH THỬ NGHIỆM 42
CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ CÔNG TÁC THIẾT KẾ, CHẾ TẠO, VẬN HÀNH
THỬ NGHIỆM THIẾT B
Ị KHOAN THỔI TRÊN BIỂN 59
4.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THIẾT BỊ 59
4.2. KẾT QUẢ CÔNG TÁC THIẾT KẾ 60
4.3. KẾT QUẢ CÔNG TÁC CHẾ TẠO 60

THỬ NGHIỆM CẦN CẨU THỦY LỰC 116
8.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THIẾT BỊ 116
8.2. KẾT QUẢ CÔNG TÁC THIẾT KẾ CẦN CẨU THỦY LỰC 116
8.3. KẾT QUẢ CÔNG TÁC CHẾ TẠO CẦN CẨU THỦY LỰC 118
8.4. KẾT QUẢ CÔNG TÁC VẬN HÀNH, THỬ NGHIỆM CẦN CẨU THỦY
LỰC 121
KẾT LUẬN VÀ KIẾ
N NGHỊ 125
TÀI LIỆU THAM KHẢO 126


5

TÓM TẮT KẾT QUẢ
Đề tài “Nghiên cứu, chế tạo và thử nghiệm máy phổ gamma, máy khoan thổi và
thiết bị lấy mẫu địa chất khoáng sản biển”
I. THÔNG TIN CHUNG ĐỀ TÀI
1. Tên báo cáo: Nghiên cứu, chế tạo và thử nghiệm máy phổ gamma, máy khoan thổi
và thiết bị lấy mẫu địa chất khoáng sản biển
2. Cơ quan chủ trì: Trung tâm Địa chất và Khoáng sản biển
3. Cơ quan chủ quản: Tổng cục Biển và Hải đảo Vi
ệt Nam
4. Đơn vị phối hơp:
4.1. Công ty cổ phần công nghệ cơ khí Bách Khoa ;
4.2. Viện khoa học và Công nghệ Giao thông vận tải;
4.3. Trung tâm Triển khai Công nghệ Khoáng chất – Đại học Mỏ - Địa chất
4.4. Khoa Điện tử Viễn Thông – Đại học Quốc gia Hà Nội
5. Cấp quản lý đề tài: Bộ Tài nguyên và Môi trường
6. Thuộc chương trình: “Nghiên cứu khoa học và công nghệ phục vụ qu
ản lý tổng

15. Sản phẩm của đề tài:
6

Đề tài đã hoàn thành các sản phẩm được đăng ký trong thuyết minh Đề tài gồm:
- Chế tạo được các thiết bị sau:
+ Thiết bị đo phổ gamma liên tục;
+ Bẫy trầm tích điều khiển từ xa;
+ Thiết bị khoan thổi;
+ Ống phóng piston;
+ Thiết bị lấy mẫu nguyên dạng;
+ Hệ thống nâng thiết bị.
Đồng thời đã hoàn thành các sản phẩm báo cáo gồm:
TT Tên sản phẩ
m
1
Báo cáo tổng quan về máy đo phổ gamma liên tục, bẫy trầm tích điều khiển
từ xa và hệ thống lấy mẫu trầm tích cùng cần cẩu (piston core và box core)
trên thế giới và Việt Nam
2
Báo cáo Tổng quan về điều kiện khí tượng thủy văn, hải văn đới biển ven bờ
Việt Nam (phục vụ nghiên cứu thiết kế máy đo phổ gamma liên tục, bẫy
trầm tích điều khiển từ xa)
3
Bộ bản vẽ thiết kế:
- Thiết bị đo phổ gamma liên tục:
- Bẫy trầm tích điều khiển từ xa:
- Thiết bị khoan thổi:
- Thiết bị lấy mẫu cùng cần cẩu: piston core và box core
4
Quy trình lắp đặt, sử dụng:

T,K,U,Th
2
Bẫy trầm tích điều khiển từ
xa
30 - 100m
nước
30m nước
Tự động
nhả
Tự động nhả
7

Tầm hoạt động Tính năng
STT Hạng mục thiết bị
Đề cương Chế tạo Đề cương Chế tạo
3 Thiết bị khoan thổi
10 - 20m
nước
20m nước
Lấy mẫu
6m
Lấy mẫu 8m
4 Ống phóng piston 100m nước 100m nước
Lấy mẫu
2m
2m (bùn sét);
1,2m (cát)
5
Thiết bị lấy mẫu nguyên
dạng

báu cho các nghiên cứu địa chất – khoáng sản, trầm tích, môi trường biển…
Các thiết bị khảo sát địa chất, địa vật lý biển là các thiết bị chuyên dụng, nhiều
thiết bị sản xuất đơn chiếc, việc sửa chữa, thay thế linh kiện phụ thuộc nhiều vào hãng
sản xuất vì vậy giá thành đầu tư rất cao Việc làm chủ công ngh
ệ sản xuất một số
thiết bị là cần thiết giúp tiết kiệm vốn đầu tư của nhà nước.
Xuất phát từ tình hình trên, Trung tâm Địa chất và Khoáng sản biển đã mạnh
dạn đề xuất mở Đề tài khoa học công nghệ cấp Bộ "Nghiên cứu, chế tạo và thử nghiệm
máy phổ gamma, máy khoan thổi và thiết bị lấy mẫu địa chất khoáng sản biển" và đ
ã
được Bộ Tài nguyên và Môi trường phê duyệt tại quyết định số 834/QĐ-BTNMT ngày
4/5/2009.
Đề tài nêu trên đã được thực hiện trong 3 năm 2010 và 2012. Cho đến nay, tập
thể tác giả tham gia đề tài đã tiến hành đầy đủ các nội dung nghiên cứu, thiết kế, chế
tạo và thử nghiệm các thiết bị máy phổ gamma, khoan thổi, bẫy trầm tích, cẩu thủy
lực, thiết bị lấy mẫu nguyên dạng, ống phóng piston như thuy
ết minh đề tài đã được
phê duyệt.
9

Báo cáo kết quả nghiên cứu của đề tài được chúng tôi tổng hợp các kết quả
chính đạt được của các chuyên đề. Ngoài phần mở đầu và kết luận, báo cáo được trình
bày theo 8 chương như sau:
Phần I. Tổng quan, phạm vi, đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên
cứu của đề tài
Chương 1. Tổng quan về nội dung nghiên cứu của đề tài
Chương 2. Phạm vi, đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu
Phần II. Kết quả và thảo luận
Chương 3. Kết quả công tác thiết kế, chế tạo, vận hành thử nghiệm máy đo phổ
gamma liên tục

1.1.1. NGOÀI NƯỚC
1.1.1.1. Đánh giá về tình hình nghiên cứu và ứng dụng các thiết bị khảo sát dị
thường phổ gamma đáy biển
Trên thế giới, hệ thống đo phổ gamma hoạt động trên biển chủ yếu phục vụ cho
công tác điều tra, tìm kiếm tài nguyên khoáng sản biển và đánh giá tác động môi
trường.
Dựa vào phương pháp đo, máy đo phổ gamma đáy biển
được phân thành hai
loại chính:
+ Máy đo phổ gamma tĩnh: là thiết bị đo phóng xạ dùng để dò các tia gamma tại
từng điểm khảo sát riêng biệt (đo điểm).
+ Máy đo phổ gamma liên tục: là thiết bị đo phóng xạ dùng để dò các tia
gamma, đo liên tục theo một tuyến khảo sát của tàu (đo liên tục).
Hiện nay, các máy đo phổ gamma đáy biển hiện đại thường có thiết kế linh
hoạt, tuỳ theo yêu c
ầu và đặc điểm địa hình mà có thể đo theo từng điểm khảo sát hoặc
đo liên tục kết hợp với hành trình khảo sát của tàu.
Ngoài ra, nếu dựa vào đặc điểm bộ phận phân tích phổ, máy đo phổ gamma có
thể chia thành hoặc là “tích phân” (integral) hoặc là “vi phân” (differential):
+ Máy đo phổ tích phân chỉ ghi lại những xung có biên độ vượt quá một
ngưỡng phân biệt (ngưỡng này có thể thay đổi để cho phép phân biệt các nuclit phóng
xạ riêng bi
ệt).
+ Máy đo phổ vi phân ghi lại các xung có biên độ nằm trong một khoảng biên
độ định trước (hay “kênh”), tương ứng với một dải năng lượng tia gamma riêng biệt.
Các khoảng năng lượng rộng hơn (bao gồm một vài kênh) được gọi là các cửa sổ năng
lượng.
Ngày nay, các bộ phân tích hiện đại sử dụng 256 hoặc 512 kênh, hoặc lớn hơn
nữa, với độ rộng vài keV mỗi kênh. Những hệ th
ống cũ hơn bị giới hạn, ghi số liệu

đầu dò nằm trên đáy biển khi độ sâu nước thay đổi hoặc để điều chỉnh thay đổi phù
hợp với tốc độ của tàu khảo sát. Tín hiệu suy giảm rất rõ nếu đầu dò “mất liên lạc”
(hay không tiế
p xúc) với đáy biển. Điều này là hiển nhiên đối với cả số liệu tia gamma
và tín hiệu âm thanh, và hãy làm cho máy dò được tiếp tục trên đáy biển ngay khi có
thể.
Mặc dù lúc đầu được phát triển cho thăm dò khoáng sản và đo vẽ bản đồ địa
chất, thiết bị này sau đó đã được sử dụng cho rất nhiều cuộc khảo sát môi trường, bao
gồm cả việc đo vẽ b
ản đồ các nuclit phóng xạ nhân tạo phát ra từ nhà máy hạt nhân
Sellafield ở biển Ai-len.
b. Hệ thống đo phổ tia Gamma “kết hợp”
Máy đo phổ gamma của Challenger Oceanic (Anh) có thể đo theo từng vị trí ,
triển khai bằng dây chão buộc cố định (ví dụ: dùng cho kiểm tra định lượng cửa sông),
hoặc đo liên tục theo tuyến khảo sát bằng cách triển khai trên xe ngầm dưới nước.
Hệ thống dùng cho công việc khảo sát các phát xạ gamma tự nhiên và nhân t
ạo
có trong trầm tích và đới nước. Cụ thể, thiết bị khảo sát phân bố các chất đồng vị “tự
nhiên” ở đáy biển, bao gồm: nhận dạng các lớp trầm tích; thăm dò khoáng sản bồi tích
và khai khoáng; theo dõi sự khoáng hoá ngoài khơi; đo vẽ bản đồ đá gốc Granitic; và
khảo sát đường ống và cáp ngầm. Ngoài ra, thiết bị cũng được ứng dụng trong việc xác
định sự nhiễm đồng vị
phóng xạ nhân tạo trên biển từ các nhà máy hạt nhân, bức xạ
nguyên tử khí quyển, các bãi rác thải, cửa cống các nhà máy tái xử lý…
Hệ thống có thiết kế hiện đại với nhiều tính năng nổi trội như:
• Tinh thể NaI (Tl) kích thước 150mm (chiều dài) x 100 mm (đường kính)
• Độ phân giải cao (độ rộng tối đa 60 keV, tối đa ½)
• Bộ phân tích đa kênh 1024 kênh tới 2 MeV
• Truyền số liệu dạ
ng số với tốc độ 32 kBaud

giữ cho các bộ cảm biến (sensor) luôn “giữ liên lạc” (tiếp xúc) với đáy biển, thứ hai là
để bảo vệ hộp sensor, và thứ ba là để tạo ra “sự tạo dòng” (stream-lining) trên địa hình
lởm chởm.
Lố
i ra của bộ phận đầu dò (gồm tinh thể NaI (Tl) và ống nhân quang điện bù
nhiệt) là các xung điện có biên độ tỷ lệ thuận với năng lượng của các tia gamma. Bộ
khuếch đại xung phục vụ cho hai mục đích cơ bản: khuếch đại tín hiệu từ đầu dò và
hình thành xung để có dạng thuận tiện cho xử lý tiếp theo. Máy phân tích đa kênh thực
chất là một máy phân tích biên độ nhiều kênh (multichannel analyzer - MCA), dùng để
phân chia biên độ
xung theo các “cửa sổ năng lượng” riêng.
Cáp dùng để truyền số liệu là cáp dẫn đơn Rochester 1-H-314D, đường kính
8mm. Tời cuốn cáp có thể được cung cấp khi có yêu cầu, ví dụ như khi đi khảo sát các
vùng nước nông (tới 400m).
Các lệnh số liệu (data commands) được gửi qua một modem số tới modem kết
nối giữa bộ vi xử lý của hệ thống dưới nước và máy tính PC của tàu. Việc sắp xếp này
sẽ đả
m bảo không có sự giảm sút tín hiệu.
Phần mềm là sự tích hợp các “gói” thương mại với phần mềm thu-phát, xử lý số
liệu, cùng chức năng quản lý file theo khối trong một máy chủ PC. Từ máy PC của tàu,
người vận hành hoàn toàn có thể điều khiển các chức năng thu nhận số liệu từ đáy
biển, cũng như điều khiển việc xử lý số liệu theo thời gian th
ực. Hình ảnh phổ độc lập
thu được từ đáy biển dựa trên một giới hạn thời gian hoặc tổng số đếm được. Việc tính
tổng phổ độc lập là cần thiết và kiểm soát liên tục các dải năng lượng chất đồng vị.
1.1.1.2. Đánh giá tổng quan về tình hình nghiên cứu bẫy trầm tích.
Trên thế giới, bẫy trầm tích được sử dụng khá phổ biế
n chủ yếu phục vụ cho
công tác nghiên cứu địa chất, địa chất môi trường và quan trắc chất lượng môi trường.
13

14

Mô hình và bẫy cố định do viện hải dương học Woods Hole (Mỹ) chế tạo.
Bẫy cố định có rất nhiều ưu điểm hơn so với bẫy tự do như tính ổn định làm việc
tốt, có thể thi công được tại những vùng có độ sâu lớn, đặt bẫy dài ngày mà không phụ
thuộc vào điều kiện thời tiết (sóng gió). Tuy nhiên nhược điểm là nó phụ thuộc rấ
t
nhiều vào cấu tạo địa chất của đáy biển. Bẫy cố định, về mặt cơ bản chỉ thích hợp đối
với các nền đáy biển có cấu tạo từ cát. Còn đối với các nền yếu (bùn nhão) thì rất khó
cố định bẫy và dẫn đến thất lạc bẫy.
c. Bẫy treo (Surface Tethered Trap)
Bẫy treo có cấu tạo gồm ba phần: phao tiêu, phao nâng và thân bẫy .
Phao tiêu nổi trên m
ặt biển. Phao nâng toàn bộ hệ thống bẫy nhưng không nổi
trên mặt biển mà thường nằm dưới mực nước khoảng 5-10m. Thân bẫy là các ống bẫy
gắn đối xứng trên một trục thẳng đứng. Mô hình và bẫy treo do công ty KC Denmark (Đan Mạch) chế tạo
Bẫy treo có nhiều ưu điểm nổi bật là dễ thi công, chế tạo. Có thể lấy mẫu ở nhiều
tầng khác nhau có thể thay đổi độ sâu lấy mẫu tùy ý, tùy thuộc vào điều kiện địa hình
cụ thể. Nhược điểm của loại bẫy này là không cố định nên chịu nhiều tác động của
điều kiện khí t
ượng thủy văn ( chỉ thi công được trong điều kiện thòi tiết nhất định).
1.1.1.3. Đánh giá tổng quan về tình hình nghiên cứu và ứng dụng các thiết bị khảo
sát lấy mẫu trầm tích đáy biển
Trên thế giới, hệ thống các thiết bị khảo sát biển đã được nghiên cứu và phát
triển từ thế kỷ 20 cho đến nay. Hệ thống thiết bị khảo sát biển rất phong phú và
đa
dạng, phục vụ nhiều mục đích khác nhau trong công tác điều tra, khảo sát, nghiên cứu

- Thiết bị lấy mẫu lõi kết hợp trọng lực và lực hút:
+ Ống phóng Piston;
+ Ống hút Piston tay.
- Thiết bị lấy mẫu lõi bằng lực rung: Ống phóng rung.
Nhìn chung các thiết bị khảo sát lấy mẫu lõi trầm tích đáy biển được nước ngoài
sử dụng trong nghiên cứu biển đều có giá thành rất cao (có những loại thiết b
ị có giá
thành lên tới hàng tỷ đồng Việt Nam), đồng thời những thiết bị này đòi hỏi phải có hệ
thống tàu nghiên cứu đồng bộ mới đủ điều kiện để vận hành một cách có hiệu quả.
1. Ống phóng trọng lực
a. Ống phóng trọng lực cỡ nhỏ
Loại ống phóng trọng lực nhỏ được dùng để lấy các mẫu trầm tích có tương đối
chắc (như trầm tích cát, cát hạt mịn…) và tại các vùng biển có độ sâu nhỏ (vùng biển
nông ven bờ, các vũng vịnh, đầm phá ven biển). Loại ống phóng trọng lực này được
làm hoàn toàn bằng thép không gỉ hoặc các kim loại chống gỉ khác, các ống phóng loại
nhỏ này chủ yếu phục vụ công tác điều tra khảo sát địa chất, môi trường và nghiên cứu
trầm tích tầng mặt.
Ống phóng có cấu tạo gồm những ph
ần sau:
- Phía trên của bộ ống phóng này có 4 cánh định hướng và quả nặng có thể gắn
được vào các cánh này (mỗi cánh gắn được 2 quả nặng loại 2 kg). Phía dưới các cánh
định hướng được treo 2 vật nặng loại 7 kg.
- Ống lấy mẫu được làm bằng thép không gỉ. Ở phần miệng của ống mẫu được
thiết kế một dao cắt và hệ thống chặn mẫu (hom hình quả cam) nhằm chặn không để
mất mẫu.
-Trọng lượng khi không có quả nặng là xấp xỉ 18 kg
- Trọng lượng bao gồm cả quả nặng là 48 kg
- Tổng chiều cao không có ống mẫu là 600 mm.
16


Hệ thống nhả được thiết kế bởi Kullenberg được lắp đặt ở phía trên của ống
phóng. Hệ thống quả nặng được trang bị gồm hơn 10 quả nặng loại 28 kg. Phần phía
trên được làm bằng thép không gỉ AISI 316.
Chiều dài của ống mẫu là:
- Ống nhựa PVC: 5 m
- Ống thép AISI 316: 6 m
17

Một bộ ống phóng piston hoàn chỉnh gồm các phần sau: 1 thân ống phóng, phần
phía trên, 1 hệ thống nhả Kullenberg với trọng lượng 30 kg,một dây cáp, 5 quả nặng
(mỗi quả 28 kg), 1 khóa ống mẫu, tổng trọng lượng là 270 kg.
5. Ống phóng rung
Ống phóng rung rất thích hợp cho việc lấy mẫu từ các tập trầm tích không vững
chắc và ít gắn kết. Không giống như kỹ thuật khoan xoay thông thường ống phóng
rung sử dụng có khả
năng làm việc ngầm dưới nước, được trang bị động cơ điện, đầu
rung được gắn hộp ống mẫu cứng (thường là nhôm,76 mm ID, 80 mm OD) và được
điều khiển đưa xuống dưới đáy biển
Biện pháp kỹ thuật này có hiệu quả cao trong nước bão hoà trầm tích bởi sự
tăng áp suất lỗ và sự xuất hiện của một lớp dung dịch mỏng d
ọc theo ống mẫu. Bộ
phận giữ ống mẫu được gắn vào phần cuối của barrel, nó giữ cho trầm tích nằm bên
trong barrel khi thiết bị đạt được độ sâu lấy mẫu cực đại hay không thể lấy thêm mẫu
từ đáy biển được nữa. Mẫu được lấy liên tục, không xáo trộn, đúng vị trí mẫu của nền
đáy biển
Toàn bộ quá trình lấy mẫu, bao gồ
m cả triển khai và lắp ráp lại thiết bị mất
khoảng 30 phút tuỳ thuộc vào độ sâu của nước và kiểu triển khai như thế nào. Ống
phóng rung có thể được triển khai và lắp ráp theo một số cách khác nhau phụ thuộc
vào hình dạng của nền khoan như (cẩu khung chữ A, cẩu thuỷ lực, Hiab). Dây thừng


1.1.1.5. Đánh giá tổng quan về tình hình nghiên cứu và ứng dụng các thiết bị nâng
hạ
Máy nâng chạy điện đầu tiên được sử dụng vào năm 1887. Loại máy này mang
lại nhiều ưu điểm hơn, đặc biệt về kinh tế, đơn giản trong kêt cấu và vận hành. Sử
dụng truyền động điện, các thiết bị nâng vận chuyển phát triển nhanh chóng. Nó đáp
ứng được đầy
đủ các đòi hỏi về kinh tế kỹ thuật của công nghiệp phát triển. Ngày nay
nhiều máy cẩu đã có sức nâng trên 400 tấn và không có trở ngại nào trong việc chế tạo
thiết bị nâng có tải trọng lớn hơn khi cần thiết. Sự phát triển của máy nâng chua dừng
lại. Để đáp ứng yêu cầu phát triển và đòi hỏi của các ngành công nghiệp khác, kỹ thuật
nâng vận chuyển còn tiếp tục xuấ
t hiện nhiều loại máy nâng vận chuyển mới, luôn cải
tiến và hợp lý hóa phương pháp phục vụ, nâng cao hơn độ tin cậy làm việc, tự động
hóa các khâu điều khiển, tiện nghi và thỏa mãn mọi yêu cầu của người sử dụng, kết
hợp cùng các thiết bị nâng vận chuyển và thiết bị công tác khác nhau tạo nên dây
truyền kỹ thuật sản xuất đáp ứng ngày càng cao của đời sống và k
ỹ thuật.
1.1.2. TRONG NƯỚC
1.1.2.1. Thiết bị đo phổ gamma đáy biển
Năm 2002, Công ty Công nghệ Địa vật lý phối hợp cùng Xí nghiệp máy Địa vật
lý thuộc Cục Địa chất và Khoáng sản đã nghiên cứu và chế tạo thành công máy đo phổ
gamma tĩnh đáy biển nông GA12B. Thiết bị sử dụng phương pháp đo điểm cho các
điểm khảo sát cụ thể với độ sâu nước <50m.
Máy đo phổ Gamma tĩnh đáy biển nông GA12B là một bộ phân tích phổ
Gamma đo đồng thời 4 cửa sổ năng lượng, kết cấu theo dạng máy đo đạc thực địa.
Đầu thu được kết cấu trong một vỏ ống kín nước bằng vật liệu Teflon có độ bền

hàng số.
Xung điện ứng với các tia gamma từ
đầu thu được khuếch đại và tạo dạng trên
bộ khuếch đại và ổn định phổ, rồi đưa vào bộ phân tích phổ. Bộ phân tích phổ là một
bộ phân tích biên độ có 9 cửa sổ, các tổ hợp lấy ra:
- 2 cửa sổ theo dõi đỉnh Cesi (Cs thấp và Cs cao)
- 1 cửa sổ ghi nhận các tia gamma nằm trong phổ Kali, quanh đỉnh 1,46MeV
- 1 cửa sổ ghi nhận các tia gamma nằm trong phổ Uran, quanh đỉnh 1,76MeV
- 1 cửa sổ ghi nhận các tia gamma nằm trong phổ Thori quanh
đỉnh 2.62MeV
- Các cửa sổ còn lại được tổ hợp để tạo thành kênh tổng (TC)
Như vậy, từ bộ phân tích phổ sẽ có 4 lối ra ứng với 4 kênh đo: K, U, Th và TC.
Trong bảng mạch phân tích phổ còn có bộ biến đổi nguồn từ nguồn 1 chiều 12V
thành các nguồn +15V +9V và -9V ổn định cung cấp cho các bảng mạch khác.
Xung ra từ 4 kênh của bộ phân tích phổ được đưa vào bảng mạch bộ đếm xung.
Bộ đế
m xung gồm 4 bộ đếm xung ứng với 4 kênh, mỗi bộ có 5 hàng số thập phân
dung lượng đếm là 99999. Một bộ gốc thời gian dao động thạch anh tạo ra các khoảng
thời gian lấy mẫu cần thiết và thay đổi được nhờ một chuyển mạch chọn thời gian lấy
mẫu.
Vì có 4 kênh đếm tích luỹ trong khi chỉ có một bộ chỉ thị nên trong bảng mạch
đếm còn có phần điều khiển ch
ỉ thị để chỉ thị lần lượt các kết quả đo sau khi dừng
đếm.
Đánh giá chung về máy đo phổ gamma:

So sánh với các máy đo xạ phổ tia gamma của nước ngoài, ta thấy máy GA12B có
những ưu nhược điểm sau:

Máy sản xuất trong nước GA12B Máy của nước ngoài hiện nay

đo đạc thực địa
- Hiển thị kết quả bằng màn hình đồ hoạ,
có thể kèm theo các thông số bổ sung (áp
suất(=độ sâu), nhiệt độ, “độ lởm chởm của
đáy” v v )
Đối với người sử dụng:
- Thao tác sử dụng máy còn phức tạp
(thao tác hoàn toàn bằng tay)
- Giao tiếp bằng bàn phím, hoạt động theo
Menu chức năng tuỳ chọn.
- Phải ghi chép lại số liệu tại mỗi điểm
khảo sát
- Có bộ nhớ trong, lưu trữ toàn bộ số liệu
thu được trong suốt quá trình khảo sát
- Thông số các kênh (chỉ có 4 kênh) là
cố định, được cài đặt trước bên trong
máy, người dùng không thể can thiệp.
- Có thể điều chỉnh, cài đặt thông số cho
nhiều kênh tuỳ chọn (VD: cài đặt các
ngưỡng “cửa sổ năng lượng” cho mỗi
kênh tương ứng với mỗi phổ cần đo )

- Có thể thiết đặt các tham số đo như chế
độ đo (chế độ lặp, đo theo từng khoảng
thời gian, hay đo liên tục …), thời gian lấy
mẫu …
- Kết nối dễ dàng với PC, máy in …

- Có thể xử dụng phần mềm xử lý số liệu
theo thời gian thực.

trắc (2-7 ngày), bẫy có phao tiêu nổi nên phải đặt thuyền trông giữ
nên rất tốn kém,
khả năng thất lạc bẫy cao (do vướng vào lưới, thuyền của ngư dân). Mặt khác các thiết
bị bẫy này chỉ thích hợp với các vùng nước nhỏ hơn 30m nươc, bẫy chưa có hệ thống
điều khiển nên chỉ lấy được mẫu liên tục, không lấy được mẫu theo chu kỳ.
Đánh giá chung về thiết bị bẫy trầm tích:
Với điều như trên có thể thấy rằng
việc quan trắc có sử dụng bẫy trầm tích còn rất nhiều hạn chế, đặc biệt là việc thu
thập mẫu theo chu kỳ và thi công trong vùng nước sâu.
Những hạn chế cụ thể:
- Độ sâu quan trắc mẫu nhỏ (10-30m nước)
- Không thu thập được mẫu theo chu kỳ.
- Dễ thất lạc bẫy (vướng phải lưới và thuyề
n bè hoạt động trên mặt biển)
- Chi phí thi công cao (do phải thuê thuyền và người canh giữ).
- Chỉ thi công được trong những điều kiện thời tiết nhất định (sóng không quá
cấp 4, gió không quá cấp 5).
Như vậy, việc nghiên cứu, thiết kế chế tạo bẫy trầm tích điều khiển là việc làm
cần thiết, phù hợp trong hoàn cảnh hiện nay. Ở giai đoạn đầu, tập thể tác giả chỉ
đề
xuất tiến hành chế tạo bẫy đơn (01 phễu thu mẫu), sử dụng đến 100m nước. Tiến tới sẽ
chế tạo các loại bẫy đa năng có thể kết hợp với các dạng quan trắc khác và sử dụng
được ở độ sâu lớn hơn. Kết quả của đề tài cũng là tiền đề để Trung tâm Địa chất và
Khoáng sản biển xin phép đầu tư ch
ế tạo một số bẫy trầm tích có điều khiển này.
1.1.2.3. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng các thiết bị khảo sát lấy mẫu trầm tích
đáy biển
Các hệ thống thiết bị lấy mẫu lõi trầm tích đáy biển hiện đang sử dụng ở Việt
Nam chủ yếu là các sản phẩm được nhập nguyên bộ từ nước ngoài và một số sản phẩm
tự

công ty dầu khí (trong và ngoài nước) khai thác, sử dụng. Một số giàn khoan, tàu
khoan do các công ty nước ngoài vận hành hiện đ
ang thăm dò và khai thác dầu khí ở
vùng biển Việt nam:
- Energy Searcher là tàu khoan có chiều sâu hoạt động khoảng 620m.
- Ensco 057 là giàn tự nâng có chiều sâu hoạt động khoảng 90m.
- Key Gibralta là giàn tự nâng có chiều sâu hoạt động khoảng 90m.
- Ocean Epoch là giàn bán chìm có chiều sâu hoạt động khoảng 1850m.
Trong những năm gần đây, Việt Nam đã ngày càng có nhiều tiến bộ trong công
tác nghiên cứu, chế tạo các giàn khoan phục vụ thăm dò, khai thác dầu khí:
* Trong năm 2003, Liên doanh Công ty Dịch vụ Kỹ thuật Dầu khí (PTSC) và
J.Ray McDermott đ
ã hạ thủy thành công khối thượng tầng giàn công nghệ đầu giếng
WHP-A từ bãi chế tạo của PTSC tại Vũng Tàu xuống xà lan để đưa ra lắp đặt tại mỏ
Sư Tử Đen thuộc lô 15-1 thềm lục địa Việt Nam.
* Năm 2008, tại Cảng dịch vụ dầu khí Vũng Tàu, Tổng công ty Cổ phần Dịch vụ
Kỹ thuật dầu khí (PTSC) đã phối hợp với các công ty trong và ngoài n
ước hạ thủy an
toàn giàn khai thác giếng dầu Sông Đốc A (SDA).
Đối với công tác khoan nông (độ sâu vài chục mét) trên biển (chủ yếu để nghiên
cứu địa chất công trình phục vụ lắp đặt giàn khoan) thì ngành dầu khí ở Việt Nam
thường sử dụng tàu khoan.
Năm 2001, trong khuôn khổ chương trình hợp tác giữa Cục Địa chất và Khoáng
sản Việt Nam với Công ty Timah (Indonesia), công ty Timah đã đưa tàu khoan
GEOTIN I khảo sát ở vùng biển ven bờ các tỉnh Hà Tĩnh, Thừa Thiên Huế
, Bình
Thuận, đã khoan trên 2000m khoan với độ sâu vài mét đến 62m ở độ sâu 5-20m nước.
Tuy nhiên, đối với các giàn khoan, tàu khoan dạng này đòi hỏi chi phí cao (chi
phí chế tạo cũng như chi phí vận hành, khai thác, bảo dưỡng).
Để nghiên cứu địa chất công trình phục vụ xây dựng cảng biển, một số công ty

ết bị nghiên cứu;
- Nghiên cứu thiết kế và chế tạo các thiết bị;
- Vận hành thử nghiệm, đúc rút kinh nghiệm và hoàn thiện thiết bị;
- Xây dựng báo cáo tổng kết.
1.3. CÁCH TIẾP CẬN
- Tiếp cận tổng hợp, thu thập tài liệu về công tác đo phổ gamma, bẫy trầm tích,
thiết bị khoan thổi và các thiết bị lấy mẫu trầm tích đáy biển.
- Tiếp cận chuyên gia: tham khảo kinh nghi
ệm từ các đơn vị, cá nhân đã tiến
hành các công tác có liên quan đến đề tài.
- Tiếp cận đa ngành: việc nghiên cứu, thiết kế, chế tạo đòi hỏi nhiều chuyên môn,
kỹ thuật trong các lĩnh vực khác nhau. Các nhà thiết kế, địa chất, chế tạo cần phối hợp
thực hiện nhằm tạo ra sản phẩm đạt yêu kỹ thuật đề ra.
- Tiếp cận hệ thống: phân tích hệ th
ống cơ khí để xác định kết cấu, vật liệu sử
dụng chế tạo máy phổ gamma, bẫy trầm tích, thiết bị khoan thổi và các thiết bị lấy mẫu
trầm tích đáy biển (piston core, box core).

24

CHƯƠNG 2. PHẠM VI, ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU
2.1. PHẠM VI, ĐỐI TƯỢNG VÀ THỜI GIAN NGHIÊN CỨU
2.1.1. Phạm vi và đối tượng nghiên cứu
Phạm vi nghiên cứu của Đề tài là các thiết bị nghiên cứu, điều tra địa chất và khoáng
sản biển. Trong đó, lựa chọn 03 nhóm thiết bị gồm:
- Thiết bị đo phổ gamma đáy biển;
- Thiết bị khoan thổi;
- Bộ thiết bị lấy mẫu địa chất biển:
+ Bẫy trầ

4. Chế tạo, lắp đặt các loại thiết bị

5. Vận hành thử nghiệm

25

6. Xây dựng qui trình lắp đặt, sử dụng các loại thiết bị

7. Xây dựng báo cáo tổng kết đề tài

2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.3.1. Phương pháp kế thừa
Thu thập, tổng hợp, phân tích, đánh giá các tài liệu có liên quan đến nội dung
nghiên cứu của đề tài từ các nghiên cứu trước, kế thừa có chọn lọc những tài liệu này.
Các tài liệu thu thập gồm:
- Tài liệu về các dạng máy đo phổ gamma, bẫy trầm tích, thiết bị khoan thổi và
các thiết bị lấy mẫu trầm tích đáy biển (piston core, box core). Nhằm đưa ra các đị
nh
hướng cơ bản cho việc nghiên cứu, thiết kế.
- Tài liệu về khí tượng – hải văn, địa hình, địa mạo nhằm đưa ra các đánh giá
phục vụ nghiên cứu, thiết kế và chế tạo máy đo phổ gamma liên thục và bẫy trầm tích
điều khiển từ xa
- Tài liệu về cấu trúc và thành phần vật chất tầng nông đáy biển làm cơ sở thiết
kế thiế
t bị khoan thổi và lựa chọn các vị trí khoan thử nghiệm phù hợp.
2.3.2. Nhóm các phương pháp thiết kế
- Các phương pháp phân tích hệ thống.
- Các phương pháp tính toán và thiết kế kết cấu.
- Sử dụng phần mềm đồ họa thể hiện các bản vẽ kỹ thuật
2.3.3. Các phương pháp chế tạo

tích điều khiển từ xa)
3
Bộ bản vẽ thiết kế:
- Thiết bị đo phổ gamma liên tục:
- Bẫy trầm tích điều khiển từ xa:
- Thiết bị khoan thổi:
- Thiết bị lấy mẫu cùng cần cẩu: piston core và box core
4
Quy trình lắp đặt, sử dụng:
- Thiết bị đo phổ gamma liên tục:
- Bẫy trầm tích điều khiển từ xa:
- Thiết bị khoan thổi:
- Thiết bị lấy mẫu cùng cần cẩu: piston core và box core
Các sản phẩm được xây dựng và giao nộp với khối lượng đầy đủ, đúng theo
thuyết minh Đề tài đã được phê duyệt.