Ứng dụng đường cong wireline để đánh giá tiềm năng của đá mẹ

Khoá luận tốt nghiệp Bùi Huy Quốc ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA ĐỊA CHẤT  KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH DẦU KHÍ Đề tài: ỨNG DỤNG ĐƯỜNG CONG WIRELINE ĐỂ ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG CỦA ĐÁ MẸ GVHD: PHẠM TUẤN LONG SVTH : BÙI HUY QUỐC Khóa: 2000-2004 1 Khoá luận tốt nghiệp Bùi Huy Quốc TP.HCM, THÁNG 7 NĂM 2004 2 Lời cảm ơn Bài Khoá Luận Tốt Nghiệp này được thực hiện và hoàn thành dưới sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của các thầy cô. Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến: Thầy Phạm Tuấn Long đã hết lòng hướng dẫn, truyền đạt những kinh nghiệm cũng như tận tình giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em thực hiện và hoàn thành đề tài này. Tất cả các thầy cô khoa Đòa Chất đặc biệt là Bộ Môn Đòa Chất Dầu Khí đã truyền đạt kiến thức giúp em thực hiện đề tài này. Tất cả các anh chò cùng như các bạn cùng khóa đã hướng dẫn và giúp đỡ trong quá trình thực hiện đề tài này. Xin chân thành cảm ơn. Khoá luận tốt nghiệp Bùi Huy Quốc Lời cảm ơn Mục lục Lời nói đầu Giới thiệu CHƯƠNG I: PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐIỆN TRỞ ĐẤT ĐÁ DƯỚI TÁC DỤNG NGUỒN ĐIỆN NHÂN TẠO…………………………………………… 1 CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐIỆN THẾ PHÂN CỰC TỰ NHIÊN TRONG ĐẤT ĐÁ…………………………………………………………2 CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP PHÓNG XẠ………………………… 2 1.Phương pháp gamma ray hay còn gọi là phương pháp gamma tự nhiên 3 a./Phương pháp gamma tự nhiên tổng…………………… 3 b./Phương pháp gamma tự nhiên thành phần …………… 3 2.Phương pháp gamma gamma (phương pháp mật độ)………… 4 3.Phương pháp neutron…………………………………………….4  Phương pháp neutron gamma ……………… …….5  Phương pháp neutron nhiệt và trên nhiệt……………….5 CHƯƠNG IV: PHƯƠNG PHÁP SÓNG SIÊU ÂM (SONIC)………… 6  Phương pháp siêu âm vận tốc………………………… 7 Ứng dụng……………………………………………………………… 9 3 Khoá luận tốt nghiệp Bùi Huy Quốc Nội dung CHƯƠNG I: PHẢN ỨNG CỦA CÁC ĐƯỜNG CONG WIRELINE ĐỐI VỚI VẬT CHẤT HỮU CƠ………………………………………………11 1. Đường cong nơtron và mật độ với vật chất hữu cơ……… 13 2. Đường cong gamma ray với vật liệu hữu cơ………… 16 3. Đường cong điện trở và siêu âm với vật chất hữu cơ…… 17 4. Đường cong đòa hóa hay nơtron xung động với vật chất hữu cơ………………………………………… 17 CHƯƠNG II: CẢI TIẾN ĐƯỜNG CONG MULTILOG ĐỂ GIẢI ĐOÁN ĐỘ DỒI DÀO CỦA VẬT CHẤT HỮU CƠ…………………………… 19 1. Đònh lượng về hàm lượng TOC từ giải đoán đường cong siêu âm và điện trở……………………………………………………… 21 2. Cải tiến về mặt đòa hóa trong việc minh giải tổng hàm lượng cacbon trong chất hữu cơ…………………………………… 24 3. Giải đoán độ trưởng thành vật chất hữu cơ từ đường cong điện trở……………………………………… 25 CHƯƠNG III: TƯƠNG LAI CỦA VIỆC THỐNG NHẤT CÁC PHÉP ĐO WIRELINE TRONG VIỆC ĐÁNH GIÁ ĐÁ MẸ……………………… 27 Kết luận………………………………………………………………… 29 Tài liệu tham khảo…………………………………………………… 32 4 Khoá luận tốt nghiệp Bùi Huy Quốc Lời mở đầu Đòa vật lý giếng khoan là một lónh vực của ngành đòa vật lý là phương pháp vật lý để nghiên cứu lát cắt đòa chất của giếng khoan mà giếng khoan có thể đi qua, từ đó có thể phát hiện và đánh giá trữ lượng dầu, thu thập những vùng mỏ khai thác và trạng thái giếng khoan. Hiện nay có rất nhiều phương pháp đòa vật lý khác nhau, theo bản chất ta có thể chia ra thành những nhóm như sau : phương pháp điện trường, phóng xạ, sóng siêu âm, nhiệt, cơ lý, từ trường, đòa hoá. Bản chất của những phương pháp trên là đo dọc theo thành giếng khoan để ghi một vài thông số, những thông số này đặc trưng cho một hay vài tính chất vật lý của đất đá Nhiều nghiên cứu gần đây cho ta thấy khả năng đánh giá tiềm năng của đá mẹ của việc sử dụng các đường cong wireline. Cho đến nay các công trình nghiên cứu đã tập trung vào việc đánh giá đònh tính và đònh lượng của vật chất hữu cơ trong đá mẹ. Ưu việt của nó hơn cả những phương pháp truyền thống như phân tích mẫu (ngay cả những mẫu được lấy liên tục theo giếng) nó đã cải thiện được đáng kể khả năng kiểm soát dưới sâu và tăng cường việc phân tích theo chiều thẳng đứng Bài khoá luận này cho ta có một cái nhìn tổng quát về những đặc tính của vật chất hữu cơ được xác đònh dựa trên các đường cong và giới thiệu một số đường cong wireline khác nhau đã được dùng để đáng giá tiềm năng đá mẹ. 5 Khoaự luaọn toỏt nghieọp Buứi Huy Quoỏc 6 Khoá luận tốt nghiệp Bùi Huy Quốc Chương I: PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐIỆN TRỞ ĐẤT ĐÁ DƯỚI TÁC DỤNG NGUỒN ĐIỆN NHÂN TẠO -Phương pháp này sử dụng nguồn điện phóng vào đất đá để đo điện trở suất của đất đá Giả sử có một dây dẫn đồng nhất có độ dài l và tiết diện là s Trong đó ρ là điện trở suất riêng của đất đá có đơn vò là (mét). Trong đó điện trở suất riêng tỷ lệ nghòch với độ dẫn điện Trong lớp đá trầm tích ở trạng thái tự nhiên bao giờ cũng tồn tại một lượng nước được gọi là lượng nước vỉa. Trong nước vỉa tồn tại nhiều loại muối khác nhau, nồng độ của nước vỉa còn gọi là độ khoáng hoá của nước vỉa R = ρ l/s 1 g/ml =1000 ppm 7 Khoá luận tốt nghiệp Bùi Huy Quốc Chương II: PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐIỆN THẾ PHÂN CỰC TỰ NHIÊN TRONG ĐẤT ĐÁ -Phương pháp này nghiên cứu trường điện tónh trong giếng khoan, trường điện từ này được tạo thành do các quá trình lý hoá diễn ra giữa mặt cắt giếng khoan với đất đá và giữa các lớp đất đá có thành phần thạch học khác nhau Các quá trình lý hoá bao gồm 1./Quá trình khuyếch tán muối từ nước vỉa đến dung dòch giếng và ngược lại 2./Quá trình hút các ion ở trên bề mặt của các tinh thể đất đá 3./Quá trình thấm từ dung dòch giếng khoan vào đất đá và nước vỉa vào giếng khoan 4./Phản ứng oxy hoá khử diễn ra trong đất đá và trên bề mặt tiếp xúc giữa đá với dung dòch giếng khoan Khả năng của đất đá phân cực dưới tác dụng của quá trình lý hoá nói trên được gọi là hoạt tính điện hoá tự nhiên.Trong bốn quá trình nói trên, thì quá trình khuyếch tán và hút ion đóng vai trò chính trong việc tạo ra dòng điện tự nhiên trong đất đá. Chương III: PHƯƠNG PHÁP PHÓNG XẠ 8 Khoá luận tốt nghiệp Bùi Huy Quốc Phương pháp đòa vật lý giếng khoan dựa trên các quá trình phóng xạ như phóng xạ tự nhiên, phóng xạ do bò kích và các quá trình phóng xạ xảy ra ở phần tử hạt nhân nguyên tử được gọi là phương pháp đòa vật lý phóng xạ, hiện nay có rất nhiều phương pháp phóng xạ, tuy nhiên chỉ có ba phương pháp phóng xạ sử dụng rộng rãi nhất là: 1/Phương pháp gamma ray hay còn gọi là phương pháp gamma tự nhiên a./Phương pháp gamma tự nhiên tổng -Là phương pháp đo độ gamma tự nhiên trong đất đá. Sự phân rã hạt nhân nguyên tử ở điều kiện tự nhiên (khi có phóng xạ). -α, β, γ, tất cả những bức xạ này sẽ tác động vào môi trường chung quanh và chúng sẽ bò hấp thụ một phần nào đó. Tia α lớn, kém bền vững có khả năng ion hoá cao. Dòng tia α này hầu như bò hấp thụ bởi những lớp đất đá thật mỏng vài Micromet, những tia β có khả năng đâm xuyên cao hơn tiaα và hầu như bò hấp thụ bởi những lớp đất đá có độ dày hơn vài millimet, còn dòng tia γ được xem là bức xạ điện từ , sóng ngắn có tần số cao được đo ở đơn vò MeV. Nhờ vậy khả năng đâm xuyên cao, nó có ý nghóa thực tế khi nghiên cứu mặt cắt giếng khoan, tia γ bò hấp thụ bởi lớp đất đá có độ dày khoảng một mét, chính vì vậy mà khi đo trong giếng khoan chống ống không ảnh hưởng đến gía trò đo. Cường độ bức xạ của đất đá trong giếng khoan được ghi bởi một dụng cụ gọi là Indicator, đơn vò đo của γ là Bq/g hay GAPI. b./Phương pháp gamma tự nhiên thành phần -Là phương pháp xác đònh thành phần nguyên tố phóng xạ trong tự nhiên như : K, U, Th. Phương pháp này giải quyết các bài toán sau đây : liên kết từng phần phân chia đất đá theo từng dạng thạch học khác nhau, đánh giá các dạng của vỉa sét, đánh giá thành phần hữu cơ trong sét kết. 9 Khoá luận tốt nghiệp Bùi Huy Quốc Nguyên lý : Dựa vào đặc tính tán xạ của gamma bức xạ xuất hiện khi kích thích lên đất đá 1 nguồn Gamma bên ngoài, kết quả sự tác động Gamma bức xạ và vật chất là việc tạo thành cặp điện tử Pozition, hiệu ứng quang điện, hiệu ứng Compton Cặp điện tử Pozition tạo thành dưới tác động Gama lượng tử có năng lượng lớn từ 5-10 MeV với hạt nhân nguyên tử kết quả Gamma lượng tử mất đi và trong trường điện hạt nhân cặp Electron pozition được tạo thành . Hiệu ứng quang điện diễn ra dưới sự hấp thụ gamma lượng tử từ một trong những electron của hạt nhân ,. Năng lượng gamma lượng tử được tạo thành là năng lượng động electron quay quanh hạt nhân. Thông thường hiệu ứng quang điện ảnh hưởng vật chất rất nhỏ Hiệu ứng comption khác với hiệu ứng quang điện là gamma lượng tử không mất đi mà chỉ mất một phần năng lượng cho electron của hạt nhân (từ thành cứng hơn) và thay đổi hướng chuyển động (tán xạ ). 2./Phương pháp gamma gamma hay còn gọi là phương pháp mật độ -Thông thường đường cong mật độ chỉ ra giá trò sai số và mức độ tin cậy đất đá đo được. 3./Phương pháp neutron -Nguyên lý hạt neutron là không tích điện, không bò ion hoá bởi môi trường xung quanh, khối lượng gần bằng khối lượng proton. Do không tích điện nên hat neutron không mất năng lượng khi tương tác các e tích điện và hạt nhân, neutron có khả đâm xuyên cao, năng lượng hạt neutron đo ở MeV. Khi các hạt neutron tương tác các hạt nguyên tử xảy ra tán xạ neutron hoặc bò 10 [...]... dụ của 1 giếng trong đó hầu hết các đường cong phản ứng một cách lý tưởng đối với tầng sét Kimmeridge giàu vật chất hữu cơ của biển Bắc.Những phản ứng của đường cong riêng biệt ở hình minh hoạ số 1 sẽ giải thích sự giới hạn lượng vật chất hữu cơ và có cách nhìn tổng quát một vài phương pháp kỹ sử dụng đường cong để đánh giá đá mẹ 18 Khoá luận tốt nghiệp Bùi Huy Quốc Hình minh hoạ số 1: Những đường cong. .. minh giải sử dụng sự khác biệt giữa hai đường cong để điềm chỉ sự hiện diện của vật chất hữu cơ Đây là một kỹ thuật ứng dụng việc minh giải các đường cong thông thường để xác đònh chất lượng của các tầng đá chứa dầu Những cái mới của việc nghiên cứu này trong quá trình minh giải có sử dụng độ trưởng thành của vật chất hữu cơ để giúp cho ta có khả năng xác đònh được sự khác biệt giữa hai đường cong về hàm... nghiệp Bùi Huy Quốc Chương I: PHẢN ỨNG CỦA CÁC ĐƯỜNG CONG WIRELINE ĐỐI VỚI VẬT CHẤT HỮU CƠ Bảng 1 giới thiệu những phản ứng mang tính đònh lượng của các đường cong wireline đối với vật chất hữu cơ hiện diện trong đá mẹ Meyer và Nederlof (1984) cho ta một loạt các ví dụ khác nhau về phản ứng của các đường cong wireline đối với thể tích, kiểu loại và độ trưởng thành của vật chất hữu cơ lắng đọng trong... độ phân giải cao về những lỗ khoan sẽ cung cấp khả năng thấy được kiểu lắng đọng Trong tương lai giá trò của đường cong wireline để đánh giá đá mẹ cũng như đường cong minh giải đòa hoá hạt nhân sẽ được cải thiện Các thiết bò hạt nhân và thiết bò đo đường cong đòa hóa cho hiệu suất cao về chất lượng đánh giá tổng hàm lượng cacbon trong chất hữu cơ và biểu hiện sự tập trung các 35 Khoá luận tốt nghiệp... vitrinite và điện trở của 23 giếng ở bồn Denver (Smagala et al., 1984.) Chương III: TƯƠNG LAI CỦA VIỆC THỐNG NHẤT CÁC PHÉP ĐO WIRELINE TRONG VIỆC ĐÁNH GIÁ ĐÁ MẸ Cho đến nay, việc minh giải wireline tập trung vào đánh giá hàm lượng TOC và dự đoán độ trưởng thành vật chất hữu cơ Cùng với sự cải tiến đường 34 Khoá luận tốt nghiệp Bùi Huy Quốc cong đòa hoá được chấp nhận, kỹ thuật đánh giá trữ lượng dựa trên... tạo nên đường cong đòa hoá Các đường cong gamma và gamma quang phổ tự nhiên ghi nhận độ tập trung của Thorium, Uranium, Potassium Ngoài ra, đường cong nơtron xung động cũng có thể được sử dụng để đo tỉ số C/O trong đá nhằm biểu hiện các tích tụ giàu hữu cơ (Lawrence et al.,1984) Đường cong nơtron xung động cũng có thể được sử dụng để kết hợp với đường cong quang phổ gamma tự nhiên và đo phóng xạ để xác... cho thấy hai ưu điểm lớn của việc sử dụng giá trò lấy từ đường cong wireline Đầu tiên là so mẫu vụn thì việc sử dụng các đường cong wireline cải tiến dựa trên các giải pháp theo chiều thẳng ứng Cái thứ hai là mẫu vụn do bò nhiễu với các đá khác do đó số liệu này không có độ chính xác Năm 1989, 1990, Passey cũng dựa trên cùng một nguyên lý về các đường cong siêu âm và điện trở để đưa ra một phương pháp... ràng, do vật chất hữu cơ và khoáng vật sét cùng tồn tại có giá trò HI gần như nhau đã làm cho việc minh giải đường cong nơtron để đánh giá tiềm năng đá mẹ trở nên phức tạp hơn Trong thành tạo Kimmeridge mật độ khung đá giảm mạnh từ 2,45 đến 2,3 g/cm3 liên quan đến sự hiện diện của vật chất hữu cơ có mật độ thấp 1g/cm 3, mật độ của các khoáng vật tạo đá 2,65-2,70 g/cm 3 Nếu cho rằng độ rỗng không bò lấp... không có đường cong chuẩn để phân chia nên giá trò 0,8% theo trọng lượng của TOC được chọn là giá trò cơ sở và được đưa vào kết qủa tính toán như trong phương trình (4) Ở hình minh họa số 3 nó giới thiệu một ví dụ về việc ứng dụng phương pháp minh giải này ở vùng Biển Bắc, trong đó sử dụng các tài liệu đường cong đã dự đoán khá tốt giá trò của hàm lượng TOC là 3% theo trọng lượng Các kỹ thuật của Carpentier... trở tăng lên từ 10 đến 1000 Ωm trong tầng đá mẹ sinh dầu trưởng thành Đường cong điện trở đã được sử dụng để chỉ ra sự hiện diện của các trầm tích giàu vật chất hữu cơ cùng với các đường cong khác nhưng nó thực sự tốt hơn khi được dùng để biểu hiện độ trưởng thành vật chất hữu cơ 8 Đường cong đòa hóa hay nơtron xung động với vật chất hữu cơ Ngoài các đường cong được miêu tả ở hình 1 trên cùng với các . ta thấy khả năng đánh giá tiềm năng của đá mẹ của việc sử dụng các đường cong wireline. Cho đến nay các công trình nghiên cứu đã tập trung vào việc đánh giá đònh tính và đònh lượng của vật chất. ĐỊA CHẤT  KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH DẦU KHÍ Đề tài: ỨNG DỤNG ĐƯỜNG CONG WIRELINE ĐỂ ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG CỦA ĐÁ MẸ GVHD: PHẠM TUẤN LONG SVTH : BÙI HUY QUỐC Khóa: 2000-2004 1 Khoá. sử dụng rộng rãi trong vóa, đánh giá thành phần thạch học và xác đònh vóa khí hoặc kết hợp với đường cong khác để xác đònh ranh giới dầu khí và đánh gía độ lỗ rỗng của vỉa. +Gamma tự nhiên để