TÌM HIỂU VỀ ĐÁ VỈA TRONG KỸ THUẬT VỈA 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT ĐỊA CHẤT VÀ DẦU KHÍ BỘ MÔN KHOAN VÀ KHAI THÁC DẦU KHÍ GVHD T s Mai Cao Lân Lớp DC15KK Nhóm 3 Sinh viên Nguyễn Mai Tấn Đạt[.]
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT ĐỊA CHẤT VÀ DẦU KHÍ BỘ MƠN KHOAN VÀ KHAI THÁC DẦU KHÍ GVHD : T.s Mai Cao Lân Lớp : DC15KK Nhóm : Sinh viên: Nguyễn Mai Tấn Đạt (1510686) Nguyễn Thành Đạt (1510693) Nguyễn Cao Kỳ (1511675) Nguyễn Văn Thành (1513055) Nguyễn Văn Trọng (1513704) Nguyễn Xuân Trực (1513804) HCM - 2016 TÌM HIỂU VỀ ĐÁ VỈA TRONG KỸ THUẬT VỈA MỤC LỤC: ĐỘ RỖNG CỦA ĐÁ VỈA ĐỘ THẤM ĐÁ VỈA MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG ĐÁ VỈA 19 TÀI LIỆU THAM KHẢO 12 TÌM HIỂU VỀ ĐÁ VỈA TRONG KỸ THUẬT VỈA ĐỘ RỖNG Khái Niệm: a Khái niệm Độ rỗng tỉ lệ thể tích phần lỗ rỗng hay khoảng trống nằm khối chất hay vật liệu so với tổng thể tích khối Trong đất đá ln tồn lỗ rỗng khe nứt không chứa chất rắn Thực tế đất đá cứng xem khơng có lỗ rỗng cịn đất đá mềm bở rời có độ rỗng lớn Giá trị độ rỗng tỉ số dao động khoảng từ đến Những loại đá chặt sít đá macma đơng kết, đá hoa cương có độ rỗng thường nhỏ khoảng 0,01; sét, than bùn,đá cát kết có độ rỗng từ 0,1 đến 0,5 cát bở rời có độ rỗng lớn, từ 0,5 đến 0,9 Độ rỗng đất đá có mối liên hệ mật thiết với tính chất vật lý học khác mật độ, khối lượng riêng, tỉ trọng độ thấm (Permeability) Độ rỗng thường xác định mẫu lõi phịng thí nghiệm hay từ tài liệu địa vật lý giếng khoan b Ý Nghĩa độ rỗng Đây khái niệm quan trong việc đánh giá khả chứa nước hydrocacbon đá vỉa, c Các yếu tố ảnh hưởng đến độ rỗng đá Thành phần thạch học Cấu trúc đường kính hạt Độ sâu trầm tích Thời gian trầm tích TÌM HIỂU VỀ ĐÁ VỈA TRONG KỸ THUẬT VỈA Tính chất chất lưu nguyên thủy d Phân loại Theo nguồn gốc hình thành Độ rỗng nguyên sinh: Là độ rỗng ban đầu khối đá hay trầm tích từ hình thành Độ rỗng hạt: lỗ rỗng đá mãnh vụn sinh vật Độ rỗng nội hạt: Lỗ rỗng khung xương sinh vật hóa thạch vật liệu khung đá trầm tích Độ rỗng thứ sinh: Là kết biến đổi hóa học khống vật bên khối đá, tạo khe nứt thứ sinh gia tăng độ rỗng toàn khối đá Độ rỗng đồng sinh:Là dạng lỗ rỗng phát triển không gian rỗng khung đá lớn hơnkhông gian trống cho phếp hạt Độ rỗng tinh thể:Lỗ rỗng phát triển tinh thể xuất nhiều mỏ dầu Ngoài Độ rỗng nứt nẻ: Có liên quan đến hệ thống khe nứt đứt gãy đá có vai trị độ rỗng thứ sinh Độ rỗng lỗ hổng (vuggy): Tao hòa tan hay phân hủy mảnh hóa thạch lớn đá cacbonat, để lại lỗ hổng chí hang động lớn Theo mối liên hệ thủy động lực học lỗ hổng Độ rỗng mở: Là phần độ rỗng có kết nối với dẫn chất lưu ngồi Độ rỗng đóng: Là phần độ rỗng không kết nối với không thông Độ rỗng toàn phần hay độ rỗng chung: tỷ lệ phần thể tích tất khơng gian rỗng (giữa hạt, khe nứt, kênh thông nối, hang hốc, bọt ) cộng lại có đá Độ rỗng tồn phần tổng độ rỗng jín hở Độ rỗng hiệu dụng: Thể tích lớn chứa dầu nước khí mà nước dầu khí trạng thái tự nghĩa khơng tính phần thể tích lớp nước bao, hydrat sét (nước hấp thụ bề mặt hạt sét) nước tàn dư Độ rỗng tồn phần TÌM HIỂU VỀ ĐÁ VỈA TRONG KỸ THUẬT VỈA Độ rỗng toàn phần biểu thị tỷ số tổng thể tích khơng gian rỗng khối đá với tổng thể tích thực khối đá Độ rỗng hiệu dụng a Khái niệm Độ rỗng hiệu dụng biểu thị tỷ số tổng thể tích khơng gian rỗng khối đá cho phép chất lưu (khí, dầu, nước) cho phép chảy qua tổng thể tích khối đá Giá trị độ rỗng hiệu dụng dùng để tính tốn trữ lượng lưu lượng khai thác giếng b Phân loại độ rỗng hiệu dụng 0%-5%: Không đáng kể 5%-10%: Nghèo thấp 10%-15%: Khá trung bình 15%-20% : Tốt cao Trên 20%: Rất tốt Nếu độ rỗng vỉa thấp sử dụng phương pháp nứt vỉa để tang độ thấm Phương pháp trực thể tích : Trong đó: C thể tích phần lỗ rỗng V tổng thể tích khối vật chất xét độ rỗng Phương pháp thủy ngân xâm nhập: Sử dụng lực nén để đẩy chất lỏng khơng dính ướt (thường thủy ngân) vào lỗ rỗng vật chất Phương trình cân lực (phương trình Washburn) biểu diễn sau: TÌM HIỂU VỀ ĐÁ VỈA TRONG KỸ THUẬT VỈA PL - PG = Trong đó: PL áp suất chất lỏng PG áp suất chất khí sức căng bề mặt chất lỏng D đường kính lỗ rỗng góc thấm ướt chất lỏng xâm nhập Một số phương pháp khác: Phương pháp quang học: Xác định thơng qua diện tích phần lỗ rỗng thấy qua kính hiển vi Độ rỗng theo diện tích thể tích xem tương ứng với cho khối vật chất có lỗ rỗng với cấu trúc ngẫu nhiên Phương pháp chụp cắt lớp: Dùng công nghệ CT cắp lớp để dựng hình 3D tồn khối vật chất máy tính Phương pháp thấm ướt: Ngâm khối vật chất vào loại chất lỏng điều kiện chân không để tính lượng chất lỏng chiếm chỗ lỗ rỗng Tóm lại, giá trị độ rỗng tỉ số dao động khoảng từ đến Những loại đá chặt sít macma đơng kết, đá hoa cương…có độ rỗng thường nhỏ khoảng 0,01; sét, than bùn,đá cát kết có độ rỗng từ 0,1 đến 0,5, cát bỡ rời có độ rỗng lớn từ 0,5 đến 0,9 2.Áp suất mao dẫn Áp suất mao dẫn đặc điểm đặc trưng vật lý thạch học quan trọng đá chứa dầu khí Áp suất mao dẫn xác định phương pháp màng bán thấm, ly tâm bơm ép thủy ngân Các phương pháp xác định áp suất mao dẫn: 2.1 Phương pháp bơm ép thủy ngân áp suất cao TÌM HIỂU VỀ ĐÁ VỈA TRONG KỸ THUẬT VỈA Công thức mô tả mối quan hệ áp suất đẩy kích cỡ lỗ rỗng nhỏ thủy ngân xâm nhập: P=Trong đó: P: Áp suất : ứng suất bề mặt chất lỏng : góc dính ướt d: đường kính lỗ rỗng Hình 2.1 Biểu mơ tả xâm nhập thủy ngân vào mẫu tương ứng với áp suất 2.2 Phương pháp màng bán thấm Công thức tính áp suất: P= Trong đó: P: áp suất mao dẫn : sức căng bề mặt góc dính ướt TÌM HIỂU VỀ ĐÁ VỈA TRONG KỸ THUẬT VỈA r: bán kính lỗ rỗng ĐỘ THẤM (Permeability) Định nghĩa Độ thấm tính chất quan trọng đất đá chứa dầu khí, đặc trưng cho khả cho chất lưu chảy qua hệ thống lỗ rỗng liên thông Độ thấm biểu thị qua hệ số thấm k Hệ số thấm k phụ thuộc vào môi trường lỗ rỗng mà không phụ thuộc vào chất lưu thấm qua k = Cd2 Trong đó: C: số không thứ nguyên, đặc trưng cho yếu tố độ rỗng, dạng hạt, phân bố xếp hạt,… d: kích thước hạt trung bình Độ thấm phụ thuộc vào yếu tố chính: - Độ lỗ rỗng - Đường kính lỗ rỗng - Kích thước hạt Dựa vào mức độ thấm nước người ta chia đá thành: Mức độ thấm Hệ số thấm m3 ngày Đá đêm Thấm nước tốt Thấm nước Đá hòn, cuội, tầng cát, đá hang hốc > 10 Tầng cát,cát kết, cuội 1- 10 TÌM HIỂU VỀ ĐÁ VỈA TRONG KỸ THUẬT VỈA kết, đá nứt nẻ Thấm trung bình nước Bột kết, đá vơi sét 1- 0,1 Thấm nước Đất cát, đất sét 0,1- 0,001 Không Đất sét, đá không nứt nẻ 0.001 thấm nước Dựa vào tính chất thấm vật liệu Trái đất người ta chia ra: - Tầng chứa nước: Là vật liệu thấm chứa nước đất, tầng chứa nước tốt là: cát, cuội, sỏi số loại đá vôi chưa bị nén chặt - Tầng cách nước: Là vật liệu có tính thấm kém, là: sét, phiến sét, đá biến chất đá magma kết tinh Trong dầu khí người ta thường phân chia độ thấm thành dạng: - Độ thấm tuyệt đối - Độ thấm hiệu dụng - Độ thấm tương đối Độ thấm tuyệt đối Độ thấm tuyệt đối độ thấm đá điều kiện bão hòa 100% loại chất lưu Các đặc trưng độ thấm tuyệt đối: - Là đặc tính riêng đá - Độ thấm tuyệt đối có có pha qua môi trường lỗ rỗng - Khả chất lưu di chuyển qua môi trường lỗ rỗng phụ thuộc vào lỗ rỗng đá, không phụ thuộc vào chất lưu - Các chất lưu khác qua môi trường lỗ rỗng cho giá trị TÌM HIỂU VỀ ĐÁ VỈA TRONG KỸ THUẬT VỈA Độ thấm hiệu dụng Độ thấm hiệu dụng độ thấm đá với chất lưu có độ bão hịa nhỏ 100% Các đặc trưng độ hiệu dụng: - Độ thấm hiệu dụng có có nhiều pha qua môi trường lỗ rỗng - Khả chất lưu di chuyển qua môi trường lỗ rỗng phụ thuộc vào lỗ rỗng đá chất lưu - Tổng độ thấm hiệu dụng nhỏ độ thấm tuyệt đối MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG ĐÁ VỈA Áp suất vỉa Chất lỏng khí nằm vỉa chịu áp suất định gọi áp suất vỉa.Áp suất vỉa ban đầu áp suất vỉa trước đưa vào khai thác Áp suất vỉa ban đầu tỉ lệ với độ sâu vỉa tương ứng với áp suất thủy tĩnh cột nước Áp suất vỉa yếu tố quan trọng tính toán phương án khai thác tối ưu.Áp suất vỉa định chiều lưu lượng di chuyển chất lưu vỉa.Nếu áp suất vỉa đủ lớn, ta sử dụng phương pháp khai thác tự phun,nếu áp suất suy giảm mạnh, cần có biện pháp trì áp suất vỉa.Cùng với độ thấm đất đá , áp suất vỉa, hay xác nhiệt độ chênh áp vỉa đáy giếng định đến phương pháp lưu lượng khai thác Nhiệt độ vỉa Nhiệt độ vỉa đóng vai trị quan trọng việc xác định tính chất vật lý trạng thái pha lưu chất vỉa.Cũng áp suất, nhiệt độ tang dần theo chiều sâu.Nhiệt độ vỉa tương đối ổn định đo nhiệt kế đo sâu Độ bão hòa chất lưu vỉa Độ bão hòa chất lưu thành hệ tỉ số phần trăm chất lưu chiếm chỗ khơng gian lỗ rỗng Do độ bão hịa nước tỉ số phần trăm thể tích rỗng TÌM HIỂU VỀ ĐÁ VỈA TRONG KỸ THUẬT VỈA 10 thành hệ chứa nước, kí hiệu Sw (%) Nếu thành hệ tồn nước mà khơng có diện chất lưu khác độ bão hịa nước 100% Thực chất khơng gian rỗng đát đá tồn chất lưu mà thường chúng bão hịa chất lưu khác Do độ bão hịa tổng cộng thành hệ ln 100% bao gồm độ bão hòa chất lưu thành phần Do đó, S= ∑ Độ bão hịa nước thành hệ biến đổi từ 100% đến giá trị thấp không Dù cho lượng hydrocacbon bão hòa vỉa chứa giàu đến đâu ln có lượng nước nhỏ không bị thay hydrocacbon tác dụng sức căng bề mặt TÌM HIỂU VỀ ĐÁ VỈA TRONG KỸ THUẬT VỈA 11 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1/ Địa chất dầu khí phương pháp thăm dị, 2006, Hồng Đình Tiến, Nhà xuất Đại Học Quốc Gia TP HCM Bài giảng Công nghệ khai thác dầu khí, 2006, PGS TS Lê Phước Hảo, Khoa Địa chất & Dầu khí, Trường Đại Học Bách Khoa 3/ http://doc.edu.vn/tai-lieu/khoa-luan-danh-gia-tinh-chat-co-ly-dat-da-va-thong-sopvt-cua-gieng-khoan-05-2-ht-2x-bon-trung-nam-con-son-35896/ 4/ http://luanvan.co/luan-van/ung-dung-cac-phuong-phap-dia-vat-ly-gieng-khoan-dephan-via-danh-gia-do-rong-do-bao-hoa-chat-luu-cho-gieng-rb-xx-mo-ruby-6107/ 5/http://text.123doc.org/document/2283848-nghien-cuu-moi-quan-he-giua-do-rongdo-tham-va-do-mo-cua-lo-rong-trong-da-chua-dau-khi.htm 6/ http://tapchi.vnu.edu.vn/tn_4_07/b1.pdf TÌM HIỂU VỀ ĐÁ VỈA TRONG KỸ THUẬT VỈA 12