CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊA CHẤT THỦY VĂN CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊA CHẤT THỦY VĂN III Kết luận NỘI DUNG I Địa chất thủy văn trong thăm dò dầu khí. hi vọng các bạn sẽ ủng hộ mình nhé hiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii
CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊA CHẤT THỦY VĂN GVHD: Huỳnh Tấn Tuấn Nhóm Phạm Nguyễn Duy Phương Nguyễn Bá Nhật Duy NỘI DUNG I Địa chất thủy văn thăm dị dầu khí II Các phương địa chất thủy văn tìm kiếm thăm dị dầu khí III Kết luận I ĐỊA CHẤT THỦY VĂN TRONG THĂM DỊ DẦU KHÍ Sự đa dạng phương pháp nghiên cứu địa chất thủy văn bồn dầu khí định trước hết tính cần thiết giải vấn đề phức tạp hình thành nước thạch Vấn đề bao gồm hàng loạt câu hỏi lớn hình thành trữ lượng thành phần vật chất dung dịch nước thạch quyển, vận động nước thạch quyển, động thái chúng Một loạt nghiên cứu địa chất thủy văn để giải tổng thể vấn đề câu hỏi riêng địa chất thủy văn bồn chứa dầu khí hình thành Trong số hướng cơng việc hình thành có nghiên cứu thủy địa hóa, thủy địa động lực, thủy địa nhiệt cổ địa chất thủy văn II CÁC PHƯƠNG PHÁP THĂM DÒ THUỶ VĂN Nghiên cứu thủy địa hóa Nghiên cứu khí hịa tan nước Nghiên cứu thủy địa động lực Nghiên cứu cổ địa chất thủy văn 1.NGHIÊN CỨU THỦY ĐỊA HÓA Nghiên cứu thủy địa hóa bao gồm phức hợp rộng rãi phương pháp nghiên cứu thành phần vật chất dung dịch nước thạch tiến hóa lịch sử phát triển bồn chứa dầu khí Trong số tiêu thành phần vật chất thơng số khác chia nhóm sau: Nghiên cứu hợp phần thành phần muối - ion (natri, kali, canxi, clo ); Nghiên cứu khí hịa tan nước (metan đồng đẳng, nitơ, cacbonic ); Nghiên cứu nguyên tố vi lượng (vanadi, nikel, chì, kẽm ); Nghiên cứu hợp phần vật chất hữu hòa tan nước (fenol, bezol, axit hữu ); Nghiên cứu số mơi trường thủy địa hóa (pH, Eh ) Trong năm gần đây, phương pháp nghiên cứu thủy địa hóa dựa việc nghiên cứu thành phần vật chất dung dịch nước thạch không cách li mà hệ thống tự nhiên đá - nước - vỉa dầu khẳng định Để xác định hợp phần thành phần hóa học khí dung dịch nước thạch người ta áp dụng tổ hợp phương pháp phân tích từ phương pháp phân tích hóa học truyền thống thiết bị đại (phân tích quang phổ, phân tích trắc quang lửa, đo phổ khối lượng ) Việc xác định hợp phần thành phần muối ion – hợp phần nhiều hợp phần khí nước thạch quyền tham khảo sách giáo trình cơng bố Khó khăn phức tạp nhiều việc xác định hợp chất hữu nước vi nguyên tố hàm lượng nhỏ chúng nước, nghĩa phải xác định vi tạp chất khối lượng vật chất chính, mà tạp chất muối kim loại kiềm hay kiềm thổ hòa tan nước Hàm lượng vi nguyên tố nhỏ ảnh hưởng độ khoảng hóa tới độ xác độ nhạy xác định chúng khó khăn thu số liệu đáng tin cậy hàm lượng hợp phần vật chất hữu hòa tan nước vi nguyên tố Dung dịch nước thạch bồn chứa khí thường nước mặn nước muối, hàm lượng muối chúng dao động từ 10 - 50 tới 200 - 300 g/kg Trong hàm lượng phần lớn vật chất hữu hòa tan nước dao động khoảng 10 - 10 -5 mg/l Hàm lượng phần lớn vi nguyên tố thấp (10-1 – 10-6 mg/l) • Ngồi ảnh hưởng muối độ khống hịa nước, độ nhạy phân tích hợp phần vấn đề cần ý hạ thấp độ nhạy, dung tích mẫu nước cần cho phân tích tăng lên đột ngột Ngồi ra, cẩn nhớ rằng, thành phần vi hợp phẩn nước vỉa lấy lên mặt đất bị thay đổi Như xác định vật chất hữu hòa tan nước vị nguyên tố dung dịch nước thạch bồn chứa dầu khí phịng thí nghiệm cần áp dụng biện pháp phương pháp tương ứng nhằm đảm bảo thơng tin đáng tin cậy • Phương pháp vi nguyên tố nước ban đầu xây dựng nước nhạt nước hóa yếu ứng dụng phương pháp thủy địa hóa để tìm kiếm mỏ quặng Kinh nghiệm tích lũy cho phép phổ biến rộng rãi nước khoáng hóa cao bồn chứa dầu Ngồi phương pháp hóa - phân tích, việc xác định riêng loại hợp phần (trọng lượng, so mẫu phương pháp khác) phương pháp phổ, quang nhiệt áp dụng thành công Đặc biệt áp dụng rộng rãi phương pháp phổ, phương pháp cho kết tốt điều kiện siêu bồn Tây - Siberi độ khoảng hóa nước đạt tới 50 g/l Đặc điểm địa hóa nước bồn dầu khí xác định phịng thí nghiệm đặt nơi lấy mẫu trở thành thiết khơng có phương pháp đóng gói mẫu đảm bảo hồn tồn việc bảo tồn thành phần hóa học nước theo thời gian Ngồi ra, việc xác định thơng số Eh, pH nước tiến hành miệng giếng khoan Bởi vậy, phương pháp lý tưởng nghiên cứu thủy địa hóa kết hợp phịng thí nghiệm trung tâm với phịng thí nghiệm lưu động (trên xe hơi, tàu thủy ) Trong trường hợp ảnh hưởng nhiều nhân tố tiêu cực bị loại bỏ (mức độ thay đổi thành phần theo thời gian, thể tích mẫu nước hạn chế) tạo khả nghiên cứu đồng thời vật chất hữu hòa tan nước vi nguyên tố Sơ đồ ngun tắc phân tích thủy địa hóa kèm theo sử dụng phương pháp phân tích khác nêu sơ đồ hình MINH GIẢI THỦY ĐỊA HÓA Nhiệm vụ quan trọng minh giải thủy địa hóa tách trường nồng độ vật chất hữu hòa tan vi nguyên tố, đồng thời giải thích chất chúng Trong thành phần trường nồng độ chia khu vực, địa phương dị thường Dị thường thủy địa hóa phản ánh điều kiện khác nhau, phát triển khoảng không gian địa chất hẹp Đó vỉa dầu, khí, condensat, muối mỏ, đứt gãy kiến tạo kèm theo dị thường địa nhiệt động, đới áp lực vừa siêu thủy tĩnh (và áp lực thấp áp lực thủy tĩnh) Tất nhân tố dẫn tới thay đổi điều kiện làm giàu nước thạch hợp phần muối – ion, thành phần khí, thành phần vật chất hữu hòa tan, vi nguyên tố thay đổi độ hòa tan vật chất nằm đá 2 Nghiên cứu khí hịa tan nước Lịch sử địa hóa nhiều hợp phần khí dung dịch nước thạch mức độ hay khác liên quan với trình thành tạo tích tụ dầu khí Những khí gồm metan, đồng đẳng metan, hydro, nitơ, cacbonic, sulfuahydro, heli, argon Những khí hịa tan nước thông số địa chất thủy văn tin cậy đặc tính chứa dầu khí Nghiên cứu chúng cho phép việc đánh giá điều kiện bảo tồn vỉa dầu cịn giải nhiệm vụ tìm kiếm quy mơ khu vực dự báo tính chứa dầu cấu trúc địa phương bình đồ mặt cắt • Khí metan khí phổ biến nước bồn chứa dầu khí Trong phần lớn trường hợp quan sát thấy tính phân đới thẳng đứng phân bố metan hòa tan nước kèm theo tính phân đới trầm tích địa chất thủy văn Theo ngun tắc, khí vừa lún chim sâu với gia tăng độ sâu diễn gia tăng nồng độ metan nước Ở tầng chứa nước cùng, metan tạo thành với khối lượng không lớn trình phân hủy vật chất hữu đá nước Ngoài ra, phần metan tạo thành khí biến tính dầu Trong hai trường hợp đạt tới nồng độ cao (giới hạn bão hịa) metan tách thành pha tự do, nằm bẫy độc lập (vỉa khí), kèm theo vỉa khí dấu (mũ khí) • Nồng độ khí metan phụ thuộc vào tuổi bồn chứa dầu khí Trong bồn phân bố miền trẻ, nguyên tắc có nồng độ metan nước cao hơn, ngược lại, bồn liên quan với miền nên cổ đặc trưng nồng độ metan hòa tan nước thấp • Các đồng đẳng metan ln tồn nước gần vỉa dầu Trong thành phần chúng người ta thường xác định riêng rẽ etan, protan, butan, pentan, hecxan Lúc đó, butan pentan dạng bình thường đồng phân Các đồng đẳng metan tạo thành lớp trầm tích chủ yếu độ sâu lớn chuyển hóa hóa học vật chất hữu biến tính dầu Khí hydro phổ biến nước bồn chứa dầu khí mức độ thấp nhiều so với khí cacbuahydro Vai trị tìm kiếm dầu khí hydro nghiên cứu, cịn có nhiều ý kiến khác Khó khăn lớn xuất thành tạo hydro nguồn gốc kỹ thuật mà nồng độ rõ ràng lớn nhiều so với nồng độ tự nhiên Khí cacbonic phổ biến nước bồn chứa dầu khí Ở phần mặt cắt nồng độ tăng cao xuất q trình oxy hóa vật chất hữu cơ, phần phá hủy vỉa cacbuahydro Ở tầng sâu hơn, nồng độ tăng cao cacbonic nước liên quan với lên chúng từ đới nhiệt độ cao, nơi diễn biến chất nhiệt chứa cacbon (chứa than, cacbonat ) Khí nitơ khí phổ biến nước, thêm phần lớn chúng có nguồn gốc hữu cơ, nghĩa chúng tạo thành phân hủy vật chất hữu có chứa nitơ Các hợp chất nitơ nitơ dạng khí ln tồn vỉa dầu khí Khí heli argon thuộc nhóm khí trơ chủ yếu có chất bán chất phóng xạ Theo nguyên tắc, hàm lượng heli tăng trầm tích cổ Hàm lượng tăng cao heli nước số số cách ly thủy động lực tin cậy phức hệ chứa nước hay chứng tỏ chảy qua cách khơng lâu heli từ phức hệ nên phức hệ Argon với khối lượng lớn thâm nhập vào nước từ khí Bởi tỷ lệ He/Ar (khí quyển) ứng dụng rộng rãi để đánh giá mức độ trao đổi nước để xác định “tuổi tuyệt đối" nước đất Nghiên cứu tính chứa khí nước thạch bao gồm xác định độ bão hịa khí (hay nhân tố khí - lượng khí hịa tan đơn vị thể tích chất lỏng), thành phần hợp phần khí, độ đàn hồi (áp lực bão hịa) đặc trưng địa hóa khí hịa tan nước Đới tích tụ dầu đặc trưng độ bão hịa khí tăng cao nước hợp phần cacbuahydro vượt trội thành phần khí hòa tan Bởi vậy, việc xác lập quy luật thay đổi thành phần độ đàn hồi khí hịa tan giai đoạn quan trọng dự báo đới tích tụ dầu khí Những khí nitơ, argon heli chuyển từ nước vây quanh vào vỉa, ngược lại, metan đồng đẳng từ vỉa vào nước Vành phân tán đồng đẳng metan gần vỉa dầu condensate phổ biến nhất, kèm theo chúng vành phân tan benzol, fenol, vài vi nguyên tố Vỉa hồn tồn khí đặc trưng vành phân tán metan rõ nét Sự thay đổi thành phần khí nước đới vành phân tán thường liên quan chặt chẽ với q trình sinh hóa Ví dụ trình khử vi sinh sulfat làm nước giàu khí sulfuahydro cacbnic Do hình thành nước đới cận chu vi lượng lớn cacbonic mà dung dịch nước tích tụ bicacbonat natri, vậy, phần vành phân tán vỉa, thay đổi thành phần khí cịn đặc trưng thay đổi thành phần muối ion nước Trong năm gần đây, tìm kiếm dầu khí người sử dụng rộng rãi thông tin thành phần đồng vị cacbon hydro Kết xác lập quy luật cảng xa vỉa, giá trị tỷ số l2C/13C tăng, nghĩa với “nặng lên” thành phần đồng vị cacbon metan, người ta luận bàn tiến gần tới vừa khí Tương tự người ta sử dụng tỷ số RC/C etan, propan, butan tỷ số H/D cacbuahydro khác 3 Nghiên cứu thủy địa động lực Khi nghiên cứu điều kiện địa chất thủy văn tự nhiên (chưa bị trình kỹ thuật phá vỡ) bồn chứa dầu khí, phương pháp thủy động lực truyền thống (bao gồm mơ hình hóa thủy động lực) áp dụng Ở đây, đặc điểm tính chất phi Newton chất lỏng, bất ổn định, tính thấm kênh dẫn, tương tác chuyển hóa pha lỏng pha rắn có ý nghĩa to lớn Từ điều kể phải thấy vai trò to lớn nghiên cứu điều kiện vận chuyển chất bồn chứa dầu khí thuộc thủy động lực hóa lý Sự thiếu hụt thông tin đặc trưng môi trường vận chuyển vật chất, tương quan pha lỏng pha rắn thường xảy Điều bắt buộc phải sử dụng phương pháp gián tiếp, chúng ghi nhận dấu vết vận chuyển vật chất; phương pháp chừng mực đáng kể trùng với nghiên cứu cổ địa chất thủy văn • Phương pháp nghiên cứu thủy địa động lực bồn chứa dầu khí phân loại sau: Phương pháp quan sát trực tiếp; Phương pháp tính tốn sở thơng số thủy địa động lực đại (bao gồm mơ hình hóa); Các phương pháp gián tiếp • Để kết luận cần nhắc lại nghiên cứu trình thủy địa động lực địa chấn Hiện nay, chuyển động ghi nhận phương pháp quan trắc trực tiếp Song vấn đề lượng dung dịch nước khoảng cách di chuyển q trình khoảng thời gian định chưa nghiên cứu Rõ ràng cần phải xây dựng phương pháp luận tính tốn vấn đề bồn chứa dầu khí có ý nghĩa quan trọng Lúc xác định độ dốc thủy lực xuất động đất, thời gian tồn chúng mức độ lặp lại động đất khu vực cụ thể, khoảng mặt cắt địa chất đó, tính tốn gần khoảng cách dịch chuyển tổng lưu lượng dịng phun theo nhịp Độ xác tính tốn khơng lẽ lại thua độ xác phương pháp tính tốn thủy địa động lực bình thường điều kiện bị phá vỡ tầng sâu bồn 4 Nghiên cứu cổ địa chất thủy văn Nhiệm vụ nghiên cứu cổ địa chất thủy văn bồn chứa dầu khí dựng lại điều kiện địa chất thủy văn tồn khứ, kể suốt khoảng thời gian địa chất riêng, phát vai trò dung dịch nước hình thành bảo tồn tích tụ dầu khí Khi tái cổ địa chất thủy văn, đặc biệt với mục đích đánh giá triển vọng chứa khí bồn, ý nghĩa quan trọng xác định độ cổ bão hịa khí nước thạch quyền a.A Khodjkulev L.A Abukova giải nhiệm vụ nhờ thống kê toán học phương pháp tương quan nhiều lớp Ở tác giả xuất phát từ quan điểm thành phần định lượng định tính khí hịa tan nước phụ thuộc vào hàng loạt nhân tố: tưởng - trầm tích, điều kiện thủy hóa mơi trường thời gian chơn vùi sinh thành vật chất hữu cơ, điều kiện địa nhiệt động định cải biến trường địa hóa theo thời gian, điều kiện thủy địa động lực Phân tích cổ thủy địa động lực khôi phục lại điều kiện thủy động lực phức hệ chứa nước, dầu khí giai đoạn riêng lịch sử địa chất thủy văn Phương pháp xây dựng sơ đồ cổ thủy địa động lực đơn giản dựa sở phân tích phân bố bề dày trầm tích Để đặc trưng cho giai đoạn trầm nén, người ta xây dựng đồ gia tăng bề dày trầm tích lớp phủ Giả sử rằng, građien áp lực vng góc với đường đẳng bề dày hướng từ đới lúc chìm cực đại xem áp lực cổ cực đại, tơi đới bề dày trầm tích cực tiểu – tương ứng với áp lực cổ cực tiểu Đới áp lực cổ cực đại xem đới thành tạo dầu khí, cịn đới áp lực cực tiểu - đới tích tụ dầu khí Một loạt đồ tạo khả luận giải tính thay đổi điều kiện di chuyển chất lưu phức hệ chứa nước theo thời gian hay trùng lặp điều kiện thủy động lực chúng có kế thừa phát triển kiến tạo khu vực hay bồn Những đồ thực hiện, ví dụ, trầm tích mezozoi - kainozoi vùng Predkavkaz (1963), hay bồn Leno - Viliuski (1982) Tái cổ thủy địa hóa nghĩa khơi phục lại độ khống hóa thành phần dung dịch nước giai đoạn qua lịch sử địa chất Những thử nghiệm khôi phục điều kiện cổ thủy địa hóa đầu dựa sở tách đới nước nguồn gốc khí chơn vùi Trên sở đồ cổ địa lý tướng - trầm tích, xây dựng sơ đồ cổ thủy địa hóa phản ánh điều kiện hình thành nước vỉa điều kiện cổ địa lý khác Trên sơ đồ phản ánh điều kiện ban đầu hình thành dung dịch nước giai đoạn trầm lắng tạo đá Những thay đổi tiếp sau điều kiện hình thành nước xem xét sở tính tốn số trao đổi nước thấm lọc trầm nén Phân tích cổ địa nhiệt cho khả khôi phục nhiệt độ nước giai đoạn khác lịch sử địa chất thủy văn Q trình hình thành thành phần hóa học dung dịch nước định nhiều chế độ nhiệt lòng đất Hiểu biết điều kiện nhiệt tồn giai đoạn địa chất vùng có ý nghĩa quan trọng địa chất dầu khí, mà trước tiên để phát đới thành tạo dầu khí định hướng di chuyển chất lưu kể cacbuahydro Với mục đích này, M.S Bushtar I.V Mashkov tiến hành tinh toán cổ địa nhiệt III Kết luận • Những phương pháp nghiên cứu địa chất thủy văn bồn chứa dầu khí đầy đủ cho dạng nghiên cứu thủy địa hóa, hòa tan, nghiên cứu thủy động lực nghiên cứu có địa chất thủy văn • Dung dịch nước bồn chứa dầu khí điều kiện sâu thường có tính chất đặc biệt Những tính chất có nhiệt độ, thành phần khí, ngun tố hàm lượng muối cao Nhờ tính chất mà nước bồn chứa dấu khí xem loại khống sản khơng thể bỏ qua q trình thăm dị khai thác đầu khí • Cơng tác thăm dị khai thác dầu khí tác động mạnh tới điều kiện địa chất thủy văn tự nhiên bồn chứa ầu khí, đơi tạo nên kiểu động thái đặc trưng cho vùng khai thác dầu khí ... Địa chất thủy văn thăm dò dầu khí II Các phương địa chất thủy văn tìm kiếm thăm dị dầu khí III Kết luận I ĐỊA CHẤT THỦY VĂN TRONG THĂM DỊ DẦU KHÍ Sự đa dạng phương pháp nghiên cứu địa chất thủy. .. cổ địa chất thủy văn II CÁC PHƯƠNG PHÁP THĂM DÒ THUỶ VĂN Nghiên cứu thủy địa hóa Nghiên cứu khí hịa tan nước Nghiên cứu thủy địa động lực Nghiên cứu cổ địa chất thủy văn 1.NGHIÊN CỨU THỦY ĐỊA... địa chất thủy văn để giải tổng thể vấn đề câu hỏi riêng địa chất thủy văn bồn chứa dầu khí hình thành Trong số hướng cơng việc hình thành có nghiên cứu thủy địa hóa, thủy địa động lực, thủy địa