Giáo trình địa vật lí giếng khoan

Mở đầu Đ ịa vật lý giếng khoan (ĐVLGK) lĩnh vực địa vật lý ứng dụng bao gồm việc sử dụng nhiều phơng pháp vật lý đại nghiên cứu vật chất để khảo sát lát cắt địa chất thành giếng khoan nhằm phát đánh giá khoáng sản có ích, thu thập thông tin vận hành khai thác mỏ trạng thái kỹ thuật giếng khoan Việc ứng dụng phơng vật lý để nghiên cứu lát cắt địa chất giếng khoan qua thời kỳ đối tợng khác đ có tên gọi khác Những năm 1960 trớc lĩnh vực đợc gọi tên Carota Thuật ngữ có gốc từ tiếng Pháp: Carottage xuất phát từ Carotté nghĩa mẫu lõi khoan, hay có nghĩa củ cà rốt Trong hệ thống Anh ngữ phơng pháp Địa vật lý giếng khoan đợc gọi thuật ngữ Log, Logging - có nghĩa đo vẽ liên tục tham số vật lý theo trục giếng khoan, chẳng hạn Log điện trở, Log siêu âm, Log nhiệt độ Với tốc độ phát triển nh vũ bo khoa học công nghệ, Địa vật lý giếng khoan phong phú số phơng pháp, đại công nghệ sâu sắc nội dung khoa học Trong phát triển nhanh chóng có đặc điểm dễ nhận thấy từ nghiên cứu lý thuyết đến triển khai công nghệ khoảng cách ngắn, dờng nh ý tởng khoa học hôm ngày mai đ trở thành công nghệ áp dụng sản xuất Việt Nam phơng pháp địa vật lý giếng khoan đ đợc ứng dụng để nghiên cứu lỗ khoan than từ cuối năm 50 đầu năm 60 kỷ vừa qua Liên Xô nớc XHCN anh em lúc đ bắt đầu giúp đẩy mạnh công tác điều tra địa chất miền Bắc Từ thời gian sản xuất ngời làm công tác địa vật lý Việt Nam đ quen với thuật ngữ Carota để loại hình công việc đo địa vật lý lỗ khoan thăm dò than tìm kiếm khoáng sản có ích khác Bắt đầu sang thập kỷ 80 công tác đo địa vật lý giếng khoan thăm dò khai thác dầu khí phát triển nhanh với phát triển ngành công nghiệp dầu khí non trẻ Việt Nam Từ ngành dấu khí quen với việc dùng thuật ngữ Địa vật lý giếng khoan để loại hình công việc nghiên cứu giếng khoan thăm dò khai thác dầu khí phơng pháp địa vật lý thay cho thuật ngữ Carota không đủ để bao quát hết nội dung hoạt động Trong tình hình song song tồn hai từ: Carota Địa vật lý giếng khoan, để công tác đo vẽ địa vật lý dới mặt đất, lĩnh vực thăm dò than, quặng nớc dới đất, lĩnh vực thăm dò khai thác dầu khí Về máy móc trang thiết bị địa vật lý giếng khoan có nhiều thay đổi nhờ có tiến nhanh chóng công nghệ điện tử tự động hoá Ngày nhiều máy thiệt bị đo địa vật lý giếng khoan đợc cải tiến, xuất lại tiếp tục cải tiến, xuất mới, Có tác giả đ nhận xét: Trên giới sau năm hệ máy đ đời gần thay hoàn toàn máy móc hệ trớc đó, lại có ý kiến cho rằng: chí sớm hơn! Việt Nam thay đổi trang thiết bị sở sản xuất, Viện nghiên cứu Trờng đại học cha đến mức nhanh nh rõ ràng 10 năm trở lại hệ máy Địa vật lý giếng khoan đ thay hoàn toàn máy móc thiết bị cũ kỹ trớc đây, đặc biệt ngành công nghiệp dầu khí Cùng với thay đổi nớc ta đội ngũ ngời làm công tác địa vật lý giếng khoan ngày đông đảo, ngời có sử dụng tài liệu đo vẽ địa vật lý giếng khoan quan tâm đến lĩnh vực khoa học công nghệ ngày nhiều Sau nhiều năm giảng dạy trờng đại học công tác ngành dầu khí tác giả định biên soạn giáo trình Giáo trình tài liệu phục vụ giảng dạy trờng đại học có đào tạo chuyên ngành kỹ s địa vật lý thăm dò, kỹ s địa chất dầu khí Ngoài giáo trình tài liệu tham khảo tốt cho kỹ s địa vật lý kỹ s địa chất dầu khí làm việc sở sản xuất, viện nghiên cứi đơn vị có sử dụng tài liệu đo địa vật lý giếng khoan Giáo trình chia làm hai phần Phần thứ nội dung dạy trờng đại học giới thiệu nội dụng phơng pháp đo địa vật lý giếng khoan, trọng sở vật lý - địa chất, nguyên lý đo vẽ thu thập tài liệu gợi ý phạm vi ứng dụng phơng pháp Trong giáo trình không trọng mô tả máy móc thiết bị đo Địa vật lý giếng khoan mà phơng pháp hay nhóm phơng pháp trình bày nguyên lý hoạt động máy sơ đồ khối máy Phần thứ hai giáo trình đợc trình bày nh tài liệu chuyên khoa phân tích địa chất tài liệu địa vật lý giếng khoan theo chuyên đề (nghiên cứu địa tầng, môi trờng địa chất, cấu kiến trúc đá chứa, xác định thành phần vật chất, tính toán trữ lợng mỏ dầu khí mỏ khoáng sản rắn, phần mềm phân tích tài liệu Địa vật lý giếng khoan ) đáp ứng yêu cầu tìm hiểu sâu Địa vật lý giếng khoan kỹ s công tác ngành dầu khí ngành có liên quan Chúng cho việc biên soạn giáo trình chuyên ngành Địa vật lý giếng khoan, thu nhỏ ngành địa vật lý ứng dụng giếng khoan việc làm dễ dàng tính đa ngành phát triển nhanh chóng Chắc chắn lần biên soạn tránh khỏi thiếu sót nội dung, thuật ngữ xếp phần giáo trình mong đợc đồng nghiệp đóng góp ý kiến Các tác giả bày tỏ lòng cảm ơn đồng nghiệp trờng Đại học Mỏ Địa chất Vietsovpetro đ cho nhiều ý kiến đóng góp trình biên soạn giáo trình này, đặc biệt xin cảm ơn kỹ s Nguyễn Trung Quân trờng Đại học Mỏ - Địa chất kỹ s Xí nghiệp Địa vật lý giếng khoan Vietsovpetro đ góp nhiều công sức việc trình bày soạn thảo để kịp cho in phần thứ giáo trình Các tác giả Chơng Đối tợng tham số nghiên cứu 1.1 Đối tợng nghiên cứu Đối tợng nghiên cứu địa vật lý giếng khoan giếng khoan tìm kiếm thăm dò, khai thác khoáng sản có ích: Than, dầu khí, loại quặng nớc dới đất Giếng khoan công trình tìm kiếm thăm dò khai thác Loại công trình đợc tạo phơng pháp học - phơng pháp khoan giếng, nhằm mục đích lấy mẫu đất đá, tạo vết lộ địa chất tơi, cha bị phong hoá, để khai thác chất lu nh dầu khí, nớc dới đất, nớc nóng có chứa lợng nhiệt Thông thờng việc lấy mẫu lõi khoan khó thực đợc tốt giá thành cao, trạng thái kỹ thuật độ ổn định công trình phụ thuộc vào nhiều yếu tố kỹ thuật địa chất Để thay cho việc lấy mẫu lõi, xác định trạng thái kỹ thuật theo dõi độ ổn định giếng khoan, ngời ta khai thác triệt để thông tin địa chất kỹ thuật vết lộ địa chất (lát cắt địa chất thành giếng khoan) công trình Ưu điểm vết lộ địa chất chỗ tơi nguyên, cha bị phong hoá lại xuyên cắt lớp đất đá tới chiều sâu đáy giếng Việc khai thác thông tin địa chất kỹ thuật vết lộ địa chất thành giếng khoan đợc thực phơng pháp vật lý, hoá học Nhờ phơng pháp ta xác định đợc thành phần vật chất lớp đất đá lát cắt, trạng thái kỹ thuật độ ổn định công trình chiều sâu thời điểm cần thiết Xác định thành phần vật chất, xây dựng lát cắt địa chất thành giếng khoan, xác định trạng thái kỹ thuật độ ổn định công trình, đánh giá hiệu suất khai thác giếng mục đích địa vật lý giếng khoan 1.2 Phân loại đá theo thành phần, điều kiện thành tạo đặc trng vật lý thạch học Đá tập hợp có quy luật khoáng vật tạo thành thể địa chất độc lập vỏ Quả đất Thể địa chất độc lập nói đến sản phẩm đặc trng trình địa chất định Vậy đá phải kết trình địa chất tập hợp ngẫu nhiên khoáng vật hay nguyên tố Trong địa chất học thờng dựa vào nguồn gốc đá để phân loại chúng, nguồn gốc thể rõ đặc trng vật lý, hoá học, học đá Theo nguồn gốc sinh thành đá, ngời ta phân đá vỏ Quả đất thành nhóm: macma, trầm tích biến chất; nhóm có đặc trng riêng nhng nghiên cứu chúng cần làm rõ ba vấn đề: Thế nằm đá quan hệ với đá khác xung quanh, nghĩa đá gặp tự nhiên nh nào? Kiến trúc cấu tạo đá, tức phần tử hợp thành đá đợc xếp sao? Thành phần khoáng vật hoá học đá? Ba vấn đề vừa nêu chứa đựng thông tin địa tầng, kiến tạo, môi trờng địa chất, tiềm khoáng sản có ích (quặng, than, dầu khí ) Địa vật lý giếng khoan nghiên cứu dầu khí có đối tợng chủ yếu đá trầm tích Khi phân tích tài liệu địa vật lý giếng khoan, mô hình đá đợc xem môi trờng có lỗ rỗng cấu tạo từ pha: Cứng, lỏng khí Pha cứng bao gồm xơng đá (matrix) hạt khoáng vật tạo đá, xi măng gắn kết thờng sét, cacbonat ; pha lỏng bao gồm nớc, dầu; pha khí bao gồm khí hydrocacbon, khí CO2, H2S, N2 Cũng có mô hình đơn giản bao gồm hai thành phần: matrix sét; không gian, lỗ rỗng đá đợc lấp đầy chất lu (dầu, khí, nớc) Hai thành phần cấu thành pha cứng đá (matrix sét) có ảnh hởng khác không lên phép đo địa vật lý, mà lên tính chất vật lý thạch học đá chứa (độ thấm, độ bo hoà ) Sét nhiều trờng hợp đợc phân biệt: sét nén (shale), hạt sét xâm tán đá dạng cấu trúc (clay), bột sét (silt) hạt mịn có kích thớc 1/16 - 1/256 mm Matrix: Trong phân tích tài liệu matrix đợc hiểu bao gồm thành phần cứng đá (các hạt, matrix, xi măng) không kể sét Đá đơn khoáng đá có matrix bao gồm loại khoáng vật (ví dụ nh canxit, thạch anh ) Đá đa khoáng matrix bao gồm nhiều khoáng vật, ví dụ xi măng đá có thành phần chất khác với hạt vụn (cát thạch anh có xi măng gắn kết canxit) Thành hệ thành hệ không chứa hạt sét hay sét nén hàm lợng cho phép (< 5%) Giới hạn hàm lợng sét phân biệt tên thành hệ (Đá) hay cát sét Các phụ lục 1.1a 1.1b tập hợp đặc trng vật lý (phóng xạ, điện trở, số hydro, mật độ khối, tốc độ sóng đàn hồi ) số khoáng vật thờng gặp đá trầm tích Sét: Phân biệt sét nén, hạt sét xâm tán bột sét - Sét nén (shale) Sét nén hay đá phiến sét có cấu tạo phân phiến phát sinh loại đá sét bị biến đổi dới tác dụng áp suất Trong đá cát sét, sét nén thờng có cấu tạo lớp mỏng, có chiều dày < 0,5 mm, song song cới mặt phân lớp Thành phần khoáng vật sét nén có tới 50% bột sét, 35% hạt sét hay hạt mịn mica 15% khoáng vật sinh - Sét xâm tán (clay) hạt mịn có đờng kính không 1/256 mm, có nguồn gốc sinh thứ sinh, trộn lẫn hay bám hạt khoáng vật tha sinh - Bột sét (silt) mảnh đá hay hạt có đờng kính khoảng tử 1/256 - 1/16 mm, chứa nhiều hạt sét với hàm lợng cao chứa thạch anh, felspat khoáng vật khác nh mica, zircon, apatit, turmalin Vậy thuật ngữ sét phân tích địa vật lý giếng khoan có phần không hoàn toàn giống với thuật ngữ thờng dùng địa chất Trong địa vật lý thuật ngữ phiến sét (shale) để lớp đá sét có 95% hạt khoáng vật sét đợc gắn kết nhờ nén ép, có cấu tạo phân phiến Trong đá chứa cát sét, sét nén (shale) lớp màng sét có chiều dày < 0,5 mm nằm xen kẹp lớp cát Sét nén dạng tồn sét đá cát sét (sét phân lớp mỏng) Màng sét, hay sét xâm tán (clay) hạt sét có đờng kính nhỏ 1/256 mm, lấp đầy hay phần lỗ rỗng đá bám thành khe lỗ rỗng nh màng sét bọc lấy hạt cứng Dạng sét xâm tán làm thay đổi đặc điểm thấm chứa (độ rỗng, độ thấm) đá mạnh dạng tồn khác sét Kích thớc Các khoáng vật sét Nhóm Tên Công thức %K Khối lợng riêng Chỉ số H (g/cm3) (%) A Do khả hấp phụ hạt sét nên sét thờng ngậm ôxit nhôm, mangan, sắt chất hữu Sét có đặc tính chịu uốn dẻo, đàn hồi không thấm, có kiến trúc ô mạng Các ô mạng tinh thể sét có chiều dày, phân bố không gian ngậm hydro nớc khác tuỳ loại Sét xâm tán ngậm hydro cao sét nén Hydro có trong: a) Các ion hydroxit phân Kích thớc tinh thể sét Bảng 1.2 Đặc trng khoáng vật sét Khả hấp phụ sét (méq./100g) Hình 1.1 Sơ đồ cấu trúc ô mạng số loại sét tử khoáng vật sét; b) Trên bề mặt (lớp nớc màng) hạt khoáng vật sét; c) Nớc không gian màng tinh thể sét Lợng nớc tự sét thay đổi phụ thuộc độ nén ép lên mạng tinh thể sét Các đặc điểm vừa nêu sét nói lên thành phần khoáng vật đá có ảnh hởng mạnh mẽ lên thông số vật lý đo đợc giếng khoan Lu chất Trong không gian rỗng hạt vụn đá đợc lấp đầy chất lu (nớc, dầu, không khí, khí tự nhiên ) Vậy có lu chất có đá trớc hết phụ thuộc không gian rỗng đá, tức vào độ lỗ rỗng đá (Hình 1.2) Nếu chất lu chứa lỗ rỗng đá nớc vỉa matrix nớc bo hoà có đặc tính dẫn điện hoàn toàn khác Thờng khoáng vật tạo đá matrix khoáng vật dẫn điện, nớc vỉa có độ khoáng hoá định trở thành chất dẫn điện tốt Trong môi trờng lỗ rỗng có chứa nớc khả dẫn điện môi trờng phụ thuộc chủ yếu vào nớc độ khoáng hoá nớc Dòng điện chiều hay dòng điện tần số thấp chủ yếu kênh lỗ rỗng đá Kênh dẫn Hạt vụn Lỗ rỗng Hình1.2 Độ rỗng hạt đá clastic bo hoà chất lu Đến ta thấy kiến trúc không gian lỗ rỗng có ảnh hởng lên khả dẫn điện đá Nếu phần lỗ rỗng đá thông nối với theo kênh thẳng rộng đá dẫn điện tốt, ngợc lại kênh thông nối hẹp lại cong queo độ dẫn điện giảm Sự khác đợc đánh giá tham số không thứ nguyên gọi độ cong kênh rỗng Độ cong kênh dẫn không ảnh hởng lên độ dẫn điện mà ảnh hởng lên độ thấm học đá - độ cong lớn độ thấm Trong trờng hợp chất lu bo hoà không gian lỗ rỗng đá nớc vỉa mà có hydrocacbon (dầu khí) chất không dẫn điện dẫn điện điện trở đá tăng lợng nớc đá giảm, lợng hydrocacbon tăng Trong trờng hợp này, độ dẫn điện đá hàm số độ bo hoà nớc đá 1.3 Đá chứa, tham số vật lý đá chứa Đá chứa đá (hay thành hệ) có lỗ rỗng có khả chứa chất lu (dầu, khí, nớc) không gian rỗng đá Các chất lu nh dầu khí chủ yếu di chuyển từ nơi khác đến lấp đầy lỗ rỗng đá chứa Đá chứa thờng đá có độ rỗng độ thấm cao nh đá cát, cacbonat đá móng nứt nẻ Đá chứa cát kết hay cát sét kết, lỗ rỗng chủ yếu lỗ rỗng hạt (độ rỗng nguyên sinh) có vai trò quan trọng, độ rỗng thứ sinh, nh khe nứt, rửa lũa gặm mòn lỗ rỗng quan trọng 10 Đá chứa cacbonat (đá vôi, dolomit) không gian rỗng quan trọng khe nứt nẻ lỗ gặm mòn hang hốc Đá cacbonat loại đá không chịu uốn, nên dễ bị nứt nẻ dới tác dụng lực kiến tạo Đá chứa đá macma, nh trờng hợp mỏ Bạch Hổ số mỏ khác bể Cửu Long, độ rỗng khe nứt lại quan trọng Độ rỗng khe nứt đá macma (hay đá móng nh quen gọi) có độ mở thông nối tốt nên có giá trị độ rỗng thấp mà thân dầu đá móng cho giá trị khai thác cao Các khe nứt đá macma đợc hình thành tác dụng lực kiến tạo, bị co ngót nguội, phá huỷ phong hoá lộ mặt đất Độ thấm đá chứa hàm số phức tạp phụ thuộc vào kiến trúc lỗ rỗng đá, đặc điểm chất lu Độ thấm đá chứa cát sét phụ thuộc vào độ rỗng, độ hạt, hàm lợng sét Độ mở hay độ thông nối kiểu lỗ rỗng khe nứt lớn lỗ rỗng hạt nên có độ rỗng nhng độ thấm tầng chứa đá cacbonat đá móng lớn đá cát sét 1.3.1 Độ rỗng Định nghĩa: Độ rỗng tỉ phần không gian không đợc lấp đầy chất rắn thể tích toàn phần khối đá (hay phát biểu: Tỷ số thể tích lỗ rỗng với thể tích khối đá) Căn vào đặc điểm riêng ngời ta chia lỗ rỗng loại: a) Độ rỗng toàn phần (t) hay độ rỗng chung tỷ phần thể tích tất không gian rỗng (giữa hạt, kênh thông nối, nứt nẻ, hang hốc, bọt ) cộng lại có đá t = vt v s v p = vt vt (1.1) Trong đó: vp: Thể tích không gian trống đá (thông thờng vp có chứa dầu, nớc, khí) vs: Thể tích vật liệu rắn vt: Thể tích toàn phần khối đá Độ rỗng toàn phần gồm phần: Lỗ rỗng nguyên sinh (1) độ lỗ rỗng thứ sinh (2) Độ lỗ rỗng lỗ rỗng hạt hay tinh thể, phụ thuộc vào kiểu, kích thớc hạt cách xếp hạt pha cứng phần lỗ rỗng đợc tạo thành trình phát triển đá, lực nén kiến tạo theo chiều khác nhau, trình biến đổi vật chất hữu mà để lại lỗ hổng b) Độ lỗ rỗng thông nối hay lỗ rỗng hở (thn) đợc tạo thành từ phần lỗ trống có thông nối với Độ lỗ rỗng thông nối thn thờng nhỏ lỗ rỗng toàn phần t có nhiều trờng hợp bọt rỗng đá không thông nối đợc với Chẳng hạn đá bọt có độ rỗng vào cỡ 50%, nhng bọt kênh thông nối với nên thn = 11 c) Độ lỗ rỗng tiềm (p) phần lỗ rỗng hở có đờng kính kênh thông nối đủ lớn dòng chất lu qua dễ dàng (lớn 50 àm dầu, àm khí) Độ lỗ rỗng tiềm (p) có giá trị nhỏ độ rỗng hở (thn) Ví dụ lớp sét có độ rỗng hở cao từ 50 - 85% nhng hoàn toàn lỗ rỗng tiềm lẽ lỗ rỗng kênh thông nối đá sét bé, sét lại có đặc điểm hấp phụ bề mặt cao nên độ thấm kém, lớp sét có vai trò lớp chắn d) Độ lỗ rỗng hiệu dụng (ef) thuật ngữ đợc sử dụng phân tích tài liệu địa vật lý giếng khoan Đây phần lỗ rỗng chứa chất lu tự không gian lỗ rỗng hở thn lỗ rỗng p, nghĩa không tính đến phần thể tích lớp nớc bao, nớc hydrat sét (nớc hấp phụ bề mặt hạt sét), nớc tàn d Chú ý: Độ rỗng, hay tỷ phần thể tích lỗ rỗng đá đại lợng không thứ nguyên biểu thị phần trăm (ví dụ 30%), số thập phân (0,3) hay đơn vị độ rỗng (30 pu) Các yếu tố địa chất hay môi trờng trầm tích ảnh hởng lên độ rỗng đá đợc đề cập chi tiết phần sau giáo trình 1.3.2 Điện trở suất độ dẫn điện Điện trở suất (R) vật chất số đo đánh giá cản dòng điện qua chất Điện trở suất đợc đo đơn vị Ohm.m2/m hay Ohm.m (m) Một khối đá đồng đẳng hớng có hình lập phơng với kích thớc mét có trở kháng hai mặt đối diện, có điện trở suất R = 1m Độ dẫn điện (C) số đo thể khả dẫn điện tích vật chất Đây số nghịch đảo điện trở suất biểu thị đơn vị millimho/m (mmho/m) hay mS/m (millisiemen/metre) (mmho/m) = 1000/R (m) = mS/m Có hai kiểu dẫn điện là: - Dẫn điện điện tử: Là đặc tính dẫn điện chất rắn nh graphit, kim loại (đồng, bạc ), oxit kim loại (hematit), sunfua kim loại (pyrit, galenit ) - Dẫn điện ion (hay dẫn điện điện môi): Là đặc tính dẫn dung dịch, ví dụ nớc có hoà tan muối Các đá khô không chứa chất dẫn điện điện tử nêu có điện trở lớn đến mức gần nh không dẫn điện Đặc tính dẫn điện đá trầm tích chủ yếu dẫn điện ion đá trầm tích thờng xuyên có nớc phân bố liên tục đá Điện trở suất đá phụ thuộc vào: - Điện trở suất chất lu lỗ rỗng Điện trở thay đổi theo chất, nồng độ muối hoà tan nớc nhiệt độ 12 - Lợng nớc chứa đá, nghĩa phụ thuộc vào độ rỗng độ bo hoà nớc đá - Loại đá, ví nh chất tồn sét, dấu hiệu kim loại dẫn điện - Kiến trúc đá: Phân bố lỗ rỗng, sét khoáng vật dẫn điện - Nhiệt độ, đặc biệt đá có đặc tính dẫn điện ion Đá, đặc biệt đá trầm tích, môi trờng không đẳng hớng khả dẫn điện nh dẫn dòng thấm Theo chiều phân lớp (dọc theo mặt phân lớp), điện trở suất dọc (R//) thờng thấp theo chiều vuông góc (R) Đặc điểm đá đợc đánh giá hệ số bất đẳng hớng : R = R // (1.2) Hệ số thay đổi phạm vi 1,0 2,5 Các phép đo điện trở giếng khoan thiết bị đo sâu khác (laterolog, cảm ứng) thờng đo đợc giá trị điện trở suất R: R = (R ì R // ) (1.3) Bất đẳng hớng phạm vi vỉa đồng đợc xem bất đẳng hớng vi mô; xét phạm vi tập vỉa hay đoạn lát cắt trầm tích gọi bất đẳng hớng vĩ mô Bất đẳng hớng vĩ mô ảnh hởng lên giá trị đo thiết bị đo điện trở khác Bất đẳng hớng vi mô thể sét lớp vỏ sét thành giếng thành giếng giá trị điện trở đo dọc theo trục giếng khoan nhỏ đo theo hớng vuông góc với thành giếng ảnh hởng thể lên giá trị đo hệ thiết bị MLL PML Tóm lại gọi điện trở suất thực (Rt) thành hệ điện trở phụ thuộc vào hàm lợng chất lu chất nh cấu hình xơng đá Quan hệ phụ thuộc điện trở suất với độ khoáng hoá Ta có nhận xét điện trở suất dung dịch phụ thuộc vào nồng độ loại muối hoà tan Hình 1.3 cho thấy quan hệ phụ thuộc độ dẫn C với nồng độ muối hoà tan dung dịch tính ppm nồng độ thấp dới 100.000ppm, quan hệ đồng biến Nhng nồng độ tiếp tục tăng lên đờng biểu diễn quan hệ muối khác bắt đầu chuyển sang quan hệ nghịch biến với giá trị nồng độ khác Hiện tợng 13 Trong điều kiện tự nhiên muối NaCl vừa có hoạt tính mạnh vừa có hàm lợng lớn nên nghiên cứu ngời ta thờng đa nồng độ muối khoáng dung dịch nồng độ tơng đơng muối NaCl Quan hệ phụ thuộc điện trở với nhiệt độ Điện trở suất dung dịch giảm nhiệt độ tăng Bản chuẩn hình 1.4 đợc dùng để chuyển đổi điện trở đo đợc nhiệt độ thứ (T1) điện trở nhiệt độ T2 Độ dẫn mMho m2/m quan hệ phụ thuộc độ dẫn vào nồng độ muối hoà tan đồng biến nồng độ thấp nghịch biến nồng độ cao đợc giải thích nồng độ bo hoà bo hoà, ion dung dịch dần hoạt tính linh động, khả dẫn điện dung dịch giảm Các dung dịch muối nhóm halogen, KCl NaCl dung dịch có hoạt tính dẫn điện mạnh CaCl2 MgCl2 mạnh nhóm sunfat (xem hình 1.3) Nồng độ ppm Hình 1.3 Quan hệ độ dẫn nồng độ khoáng hoá Nhiệt độ Nồng độ NaCl Điện trở suất dung dịch (m) Hình 1.4 Bản chuẩn quy đổi điện trở suất dung dịch từ nhiệt độ T1 nồng độ C1 điện trở suất nhiệt độ T2 14 t + t k có dạng y= ax + b, với t Biểu thức (8.6) hàm tuyến tính đối số log t + t k ; a =k, hệ số , b = T nhiệt độ thực đá t y= T, x = log Từ thời điểm ngừng tuần hoàn dung dịch, sau khoảng thời gian t1và t2 đo đợc giá trị nhiệt độ tơng ứng T1 T2, ta dễ dàng tính đợc hai cặp số (x,y) toạ độ điểm A B: t + t AT1 ,log k t1 t + t B T2 ,log k t (8.7) t + t k , trục y T, xác định vị trí t Dựng hệ toạ độ bán loga, trục x log điểm A B hệ toạ độ ta dễ dàng xác định đờng thẳng đồ thị biểu diễn phơng trình (8.6) nh hình 8.18 Giá trị nhiệt độ T() điểm (O,T) hệ toạ độ hình 8.18 x = t + t k log = nghĩa t t + t k = t Vậy T() điểm cắt đờng biểu đồ Horner với trục tung Nhận xét: Để tính toán đợc nhiệt độ vỉa, phép đo T đợc thực thời gian t, tính từ lúc ngừng tuần hoàn Khoảng thời gian t chờ cho đá ấm lên dài xác Tuy nhiên, thực tế không cho phép t kéo dài đến vô Vì cần xác định hai cặp số theo (8.7) điều kiện thuận lợi cho phép Muốn vậy: T T() T2 B T1 a Sự đo ghi nhiệt độ cực đại phải kèm với thời gian t chiều sâu Zond đo t + t x1 = log k t t + t x = log k t A x2 x1 10 X Hình 8.18 Nguyên tắc xây dựng biểu đồ Horner cho giếng khoan b Giảm thời gian tuần hoàn đến tối thiểu để lớp đá không bị làm nguội nhiều trớc đo (giảm thời gian tuần hoàn, đồng nghĩa với giảm thời gian làm nguội tk) c Tập hợp só liệu đầy đủ cho việc xác định t tk đợc tốt 244 ứng dụng phơng pháp biểu đồ Horner a Thu thập só liệu sau: Trớc đo nhiệt độ: + Chiều sâu đáy giếng + Thời gian ngừng khoan (ngày, giờ, phút) + Thời gian ngừng tuần hoàn (ngày, giờ, phút) + Thời gian xuyên choòng khoan 10m cuối + Thời gian khoan mét cuối (tk1) tính phút + Thời gian tuần hoàn (tk2) tính phút tk = tk1 + tk2 Khi phép đo tiến hành: + Loại máy giếng (nhiệt kế) + Chiều sâu tiến hành đo (tính chiều sâu lớn nhất) +Thời gian bắt đầu tiến hành + Khoảng thời gian từ lúc ngừng tuần hoàn đến lúc bắt đầu đo nhiệt độ, t + Nhiệt độ đo đợc lớn b Biểu đồ Horner: Nhiệt độ (0C) Xây dựng biểu đồ Horner không đặc biệt khó lập hệ toạ độ bán loga, t + t k trục tung Y = T, trục hoành log (xem t hình 8.18) Để dựng đờng thẳng biểu đồ Horner ta cân hai cặp số tính theo (8.7) để xác định đợc điểm A, B Kéo dài đờng AB cắt trục T T() chiều sâu lấy số đo t, t2 ta tính đợc giá trị T() Nối điểm T() chiều sâu khác giếng khoan, ta có biểu đồ địa nhiệt lát cắt giếng khoan (hình 8.19) Độ dốc đoạn thẳng nối hai điểm đo liền lát cắt giếng khoan thể gradien 245 Đồ thị nhiệt độ phần Đồ thị nhiệt độ trung bình (m) Hình 8.19 Xây dựng tuyến địa nhiệt giếng khoan địa nhiệt phần lát cắt hai điểm gọi gradien địa nhiệt phần Dựa vào đờng biểu diễn gradien nhiệt (hình 8.19) ta vạch đờng xu hay gradien địa nhiệt trung bình 8.4.2.2 Đo liên tục Phép đo liên tục nhiệt độ cột dung dịch khoan đợc thực nhờ nhiệt kế điện trở Sơ đồ nhiệt kế điện trở đo giếng khoan đợc thể hình 8.20, hoạt động nguyên tắc cầu điện trở Wheatston Cầu có điện trở số có điện trở nhạy nhiệt, chế tạo từ kim loại có khả thay đổi giá trị trở kháng theo nhiệt độ môi trờng xung quanh Trong thực tế ngời ta chọn kim loại có đặc tính thay đổi tuyến tính giá trị điện trở khoảng thay đổi nhiệt độ từ - 3500F Các điện trở nhạy nhiệt tiếp xúc với môi trờng (dung dịch khoan), nhiệt độ môi trờng thay đổi làm cho trị số điện trở thay đổi dẫn đến thăng cầu gây hiệu điện U điểm M N đờng chéo cầu U Nhiệt độ T môi trờng điểm đo đợc tính : T = T0 + C U (8.8) I Trong đó: T0: Nhiệt độ mặt đất nơi chuẩn cho cầu thăng C: Hệ số thiết bị đo (0C/), đợc xác định theo kết quẩ chuẩn định cỡ U: Hiệu lệch cầu (mV) Hình 8.20 Sơ đồ nhiệt kế điện dùng cầu Wheatstone cáp ruột I: Dòng nuôi cầu Và độ nhậy máy đo o = ( với độ nhạy I = C = 2.5 mV U T T0 = 2.5 mV C dòng tơng ứng ).C Từ C = 2I.5 [mA / mV / C 0 Thay C vào (8.8) ta có: T = T0 + I U I = T0 + ,4 U 25 I I 246 (8.9) ] C Trong trình đo cờng độ dòng muối I đợc trì không đổi I0 I = Io = const SP Điện trở Nhiệt độ (0C) (8.10) Thì ta có: T= To + 0,4U Nhiệt độ trung bình đá thàng giếng khoan (8.11) Phép đo đợc tiến hành từ miệng giếng đến đáy giếng khoan Trên đo nhiệt độ phải ghi ngày, giờ, phút bắt đầu đo ngày, giờ, phút kết thúc đo đáy giếng Tốc độ thả kéo cáp không cho phép vợt 3000m/h Nhiệt độ cột dung dịch Phép đo ghi thực từ (m) xuống giá trị đo chiều sâu H giá trị nhiệt độ cực đại Hình 8.21 Băng đo ghi nhiệt độ giếng khoan dung dịch chiều sâu thời điểm đo ghi Hình 8.21 thí dụ kết đo nhiệt độ giếng khoan 8.4.3 Các ứng dụng phơng pháp đo nhiệt độ giếng khoan Trong giếng khoan trần tài liệu phép đo nhiệt độ đợc sử dụng để xác định thay đổi cân nhiệt lát cắt Nhiệt độ nghiên cứu (năng lợng, dòng nhiệt, độ trởng thành vật chất hữu ) Dựa vào tài liệu ta xác định hoạt động địa nhiệt giếng khoan vùng Sự cân nhiệt đợc chi tiết cử liệu khoan, nhiều phù hợp với độ dẫn nhiệt đá Sự thay đổi nhiệt độ xem nh thị địa tầng Đới tuần hoàn Dựa vào thị để phát lớp sét có nén ép thấp (nhiệt độ tăng nhanh, gradien nhiệt tăng đột ngột) Cũng khoanh đợc vùng tuần hoàn (Hình 8.22) ft Hình 8.22 Phát đới dung dịch tuần hoàn Mặt khác, ngợc lại xác định đợc vị trí dòng nớc khí từ vỉa chảy vào giếng (khí chảy qua thành vào giếng khoan làm cho dung dịch nguội lạnh 247 hơn) Trong giếng khoan có chống ống giếng khai thác phơng pháp đo nhiệt độ dung dịch khoan đợc sử dụng nhiều Xác định chiều cao trám xi măng (Hình 8.23) Phát tầng khai thác (Hình 8.24) Xác định chiều sâu điểm sủi bọt khí Nhiệt độ (0F) Dung dịch sở nớc Điện trở (Ohmm) Xác định đới ép chất lu Đầu nối ống chống Nhiệt độ Đới khí Đỉnh cột ximăng ft Đờng kính ống Hình 8.23 Xác định mức dâng ximăng ống chống Điện trở (Ohmm) Hình 8.24 Ví dụ phát tầng khai thác khí (theo Schlumberger) 248 Chơng Lấy mẫu thành giếng khoan nổ Để giúp cho việc khẳng định tính toán phân tích kết luận phơng pháp địa vật lý giếng khoan thành phần thạch học hay chất lu bo hoà lớp đá ngời ta cần phải lấy mẫu thành giếng thiết bị có dùng cáp sau công việc khoan kết thúc Các mẫu lấy thành giếng đợc gán chiều sâu xác theo cáp, kết phân tích mẫu đợc so sánh với kết phân tích tài liệu đo địa vật lý giếng khoan Sự so sánh nh giúp cho việc chuẩn định cỡ zond đo địa vật lý giếng khoan đợc dễ dàng xác 9.1 Lấy mẫu đá Việc lấy mẫu đá (hay mẫu rắn) thành giếng thực theo hai cách hai loại thiết bị khác 9.1.1 Lấy mẫu thành giếng súng (Corgun) Từ năm cuối thập kỷ 30 (1937) Schlumberger đ chế tạo thiết bị máy giếng để lấy mẫu đất đá thành giếng gọi thiết bị lấy mu sờn Thiết bị hoạt động theo nguyên tắc dùng thuốc nổ mạnh bắn đầu đạn rỗng vào thành giếng Các đầu đạn vuông góc với thành giếng chụp lấy khối lợng định đất đá bị lấp nhét vào ruột rỗng chúng Nhờ có cáp nối đầu đạn với súng nên kéo thiết bị lên mặt đất đầu đạn chứa mẫu sờn lên theo Các súng lấy mẫu đợc lắp nhiều đầu đạn rỗng (có thể tới 50 đầu đạn) nối với thành hàng dọc, khiến chiều dài khoảng lấy mẫu lên tới 3-4m (hình 9.1) Thiết bị có loại đờng kính khác nhau: Loại lớn 101.6 mm, loại nhỏ 76.2 mm Đầu đạn đợc nối với súng hai dây cáp thép (hình 9.2) Đầu đạn rỗng hình trụ có lỗ rỗng để thoát nớc nhận mẫu Khi lắp vào cối súng, 249 Hình 9.1 Súng lấy mẫu thành giếng có đờng kính lớn nhỏ khác (theo Schlumberger) phía thuốc nổ ngòi nổ Khi đa súng tới chiều sâu lấy mẫu(1), theo điều khiển từ mặt đất, ngòi nổ đợc kích nổ đồng loạt Nhờ áp lực tạo nổ, đầu đạn bắn khỏi cối súng với tốc độ lớn Cắm vào đất đá, đầu đạn rỗng mặt chụp lấy mẫu đất đá, mặt khác tác động xung lực làm biến dạng phần đất đá xung quanh, gây nứt nẻ thành giếng khoan Khối lợng mẫu rắn đựng đầu đạn phụ thuộc vào độ cứng đất đá, đờng kính đầu đạn, công suất liều nổ, chiều sâu đâm xuyên đầu đạn Các đầu đạn rỗng thờng dùng có đờng kính từ 17 - 21.6 mm, chiều sâu đâm xuyên từ 20 63.5 mm tuỳ loại súng Sau đợc kích nổ, đầu đạn đợc kéo lên với súng Trên mặt đất mẫu đợc lấy từ đầu đạn đợc đánh số theo thứ tự từ xuống để định chiều sâu đợc xác Hình 9.3 ảnh chụp đầu đạn mẫu sờn Vỏ đạn (cối) Đầu đạn Thuốc nổ Ngòi nổ Thành hệ Vỏ máy (súng) Cáp nối Hình 9.2 Sơ đồ đầu đạn súng lấu mẫu a) Đầu đạn nạp cối súng b) Đầu đạn xuyên vào thành giếng 9.1.2 Lấy mẫu đá thiết bị khoan thành giếng Mẫu đá Đầu đàn Thiết bị đợc cấu tạo gồm máy giếng hộp điều khiển mặt đất làm việc nhờ máy tính Tất hoạt động khoan lấy mẫu đa mẫu vào ống đựng đợc kiểm soát hỗ trợ hình nhằm xác hoá lệnh điều khiển qua bàn phím máy tính Việc lấy mẫu từ thành giếng đợc thực nhờ khoan cụ xoay có đờng kính 120.7 mm (hình 9.4) Cáp nối Hình 9.3 Đầu đạn mẫu sờn (theo Schlumberger) Khi đa thiết bị vào giếng, mũi khoan nằm bên vỏ thiết bị Khi thiết bị đ chiều sâu lấy mẫu, mũi khoan quay vị trí làm việc khoan, áp sát vào thành giếng nhờ cần gạt phía đối diện có lực ép lớn Thờng xác định chiều sâu bắn để lấy mẫu ngời ta dựa vào đờng cong GR SP để xác định cho xác 250 Trong khoan mẫu ống định hớng mũi khoan đợc cố định chặt, mũi khoan xoay để khoan vào thành giếng Đờng mũi khoan đất đá luôn đợc kiểm soát qua đồ thị hình Sau sâu vào đất đá đến chiều sâu định trớc (tối đa 4.5cm) mũi khoan ngừng quay chuyển động thụt vào vỏ máy, vỏ định hớng lại quay trở vị trí tự Vào thời điểm đó, vỏ định hớng mũi khoan đợc tác động lực làm lắc mạnh, mẫu bị gy đợc đa vào ống đựng mẫu thiết bị Mũi khoan Càng gạt Thiết bị khoan thành giếng Schlumberger loại thiết bị chuyên dụng, có kích thớc hàng mét (10.8m) trọng lợng nặng nề (tối đa 342kg) Mẫu lõi khoan thiết bị loại có đờng kính 25.4mm chiều dài tối đa 44.5mm Thiết bị lấy mẫu lớp đá cứng, không tiến hành lấy mẫu thiết bị khoan thành giếng lớp than hay đá có độ gắn kết yếu 9.2 Lấy mẫu chất lu đo áp suất vỉa ống định hớng Hình 9.4 Hình ảnh máy giếng thiết bị khoan thành giếng (RCOR) (theo Western Atlas) Mỗi hng thực lấy mẫu chất lu đo áp suất vỉa thiết bị có tên thơng hiệu riêng mình, nhng có nguyên tắc hoạt động gần giống nhau, cần xem xét thiết bị Schlumberger 9.2.1 Thử vỉa (FT) Từ đầu thập kỷ 50 (1952) Schlumberger đ đa vào sản xuất thiết bị đo thử vỉa hoạt động theo sơ đồ nguyên tắc mô tả hình 9.5 Thiết bị có cấu trúc gồm cánh có đệm cao su dài 70cm, rộng khoảng 15cm có tác dụng áp chặt thiết bị vào thành giếng Trong thiết bị có nạp khối thuốc nổ nhỏ đủ để đột thủng thành giếng khoan cần chiều sâu lấy mẫu giếng cánh dơng nhờ áp suất thuỷ lực, bên cánh giữ chặt thiết bị, bên đối diện đệm cao su có cửa sổ lấy mẫu Sau định vị áp chặt cửa lấy mẫu vào thành giếng, từ mặt đất điều khiển để van đón dòng mở, vào thời 251 điểm chất lu vỉa chảy vào bình đựng mẫu qua lỗ cửa sổ Khi áp suất bình mẫu cân với áp suất lỗ rỗng đá (áp suất vỉa) van lại đóng chặt Độ thấm vỉa bình thờng Độ thấm vỉa Thuốc nổ Cửa mở Van đóng(mở) Van b) a) Hình 9.5 Nguyên tắc hoạt động thiết bị đo thử vỉa FT (theo Schlumberger) Trờng hợp áp suất vỉa nhỏ, đất đá thấm kém, dòng mẫu yếu cần phải kích nổ khối thuốc để mở dòng (hình 9.5b) Thuốc nổ tạo nứt nẻ lỗ thủng để chất lu dễ dàng tập trung chảy vào bình đựng mẫu Cũng nh trờng hợp trên, van đón dòng lại đóng kín Khi bình chứa đ đầy mẫu chất lu, van đ đóng, thiết bị đợc kéo lên mặt đất Thể tích bình khác nhau: 4,10 20 lít Trong trình thử vỉa đồng thời đo đờng cong biến thiên áp suất để theo dõi phát nổ khối thuốc, đo giá trị áp suất: a) áp suất lực ép cánh thiết bị (áp suất bên thiết bị tạo ra); b) áp suất cách ly; c) áp suất gia tăng áp suất tĩnh; d) áp suất cột dung dịch khoan Các thông tin kèm với phép thử vỉa kiểm tra lẫn trình làm việc 252 9.2.2 Thử vỉa phân tầng (FIT) Việc đo thử vỉa nh sơ đồ hình 9.5 có nhiều hạn chế chỗ bị kẹt vào thành giếng Cân áp suất để tháo gỡ cánh có kết quả, làm cho thiết bị mắc lại thành giếng Muốn tránh rủi ro dùng máy giếng có cần nhỏ Loại thiết bị nh có hình dáng nh hình 9.6 Hoạt động thiết bị đo thử vỉa phân tầng đợc mô tả hình 9.7 Cũng nh thiết bị lấy mẫu thử vỉa FT, thiết bị FIT lấy mẫu vị trí đặt thiết bị Nó thu đợc mẫu tích lít 10 lít Mẫu đợc rút từ vỉa chậm phải xuyên qua đệm nớc bị nghẹt tắc chảy vào bình đựng Sau chọn vị trí xác để lấy mẫu thử vỉa nhờ điện cực phần đợc cách điện với đờng dẫn dùng để đo SP, thay đổi áp suất trình lấy mẫu đợc ghi lại (hình 9.8) Cáp Hình 9.6 Thiết bị thử vỉaphân tầng (theo Schlumberger) áp suất thuỷ tĩnh Pistôn thuỷ tĩnh Lỗ thu mẫu Cần ép ống đệm Thành hệ Thuốc nổ áp kế đo P(t) Vỏ sét Van Van khoá Bình chứa nớc Bình đựng mẫu Mẫu chất lu Bình chứa nớc Hình 9.7 Đặt thiết bị đo thử vỉa theophân tầng (FIT) có ống dẫn dòng nạp thuốc nổ Đờng biểu diễn hình 9.8 kết đo ghi thiết bị FIT có, ống thu dòng cánh nạp thuốc nổ có lỗ định hớng ống thu dòng cắm sâu vào thành giếng đất đá mềm, thuốc nổ tạo lỗ định hớng vào thành giếng đá cứng Trên hình 9.8 có ký hiệu áp suất tơng ứng đờng đồ thị thay đổi áp suất theo thời gian: A - Chuẩn định cỡ cửa sổ đo áp suất B - Giá trị đo áp suất thuỷ tĩnh cột dung dịch C - Thời điểm mở Zond đo 253 D - Bắt đầu lấy mẫu chất lu Kiểm tra mặt E - Thời điểm kích nổ Ghi áp suất Hoạt động Thời điểm cần nổ F - Kết thúc lấy mẫu (đầy bình) áp suất G - Kết thúc tăng áp suất H - Đóng bình đựng mẫu I - Đóng máy Nhờ nổ để mở lỗ cánh bên dới mà thiết bị lấy mẫu thử vỉa đoạn (FIT) tiến hành giếng có ống chống 9.2.3 Thử vỉa lặp lại (RFT) Thiết bị thử vỉa lặp lại (RFT) tiến hành lấy mẫu thử vỉa không hạn chế số lần vị trí thành giếng khoan Giống nh thiết bị FT FIT, RFT có cánh lớp đệm bít kín để Hình 9.8 Một thí dụ đờng biểu diễn lấy mẫu, có cánh bên phía đối diện để thay đổi áp suất theo thời gian FIT ép chặt thiết bị vào thành giếng khoan Việc đóng mở thiết bị đợc điều khiển từ mặt đất, hoạt động thờng đợc kiểm soát van đóng mở lặp lặp lại không hạn chế số lần ống Pitton cánh ép Càng lấy mẫu Càng chống va quệt Hình 9.9 Thiết bị đo thử vỉa lặp lại (RFT) a) Cánh khép; b) Cánh mở 254 Các phép thử bao gồm thử sơ lấy 20 cm3 mẫu chất lu lần Trong lúc lấy mẫu lúc đo thay đổi áp suất Sau lần kết thúc thử nh lấy mẫu chất lu tích 3.78 10.4 lít dùng để phân tích thành phần chất lu Hình 9.9 thể ảnh chụp đoạn thiết bị đo thử vỉa lặp lại (RFT) đóng (a) mở (b) cánh gạt cánh lấy mẫu thử Hình 9.10 mô tả sơ đồ nguyên tắc thiết bị RFT Thiết bị có hai buồng thử tích buồng 10 cm3, chất lu vỉa đợc hút vào buồng thứ với lu lợng q1 = 37 cm3/phút; buồng thứ hai có q2 = 75 cm3/phút Đúng vào thời điểm đầy buồng thứ triger làm việc tự động mở van để hút chất lu chảy vào buồng thứ hai với lu lợng gấp 2.027 lần(1) Sự hồi phục áp suất diễn rõ ràng sau lần thử Nếu hai buồng sau đợc tiếp tục làm dầy tăng áp thứ hai diễn ống dẫn ống dẫn Van đối áp Buồng thử N01 Hình 9.11 mô tả đồ thị biểu diễn thay đổi áp suất theo thời gian Đồ thị đợc ghi tơng tự (hoặc số sau hiển thị) trình thử sơ Khi mở buồng thứ dòng q1 thời gian t, có giá trị 37 cm3/phút đờng đồ thị thể chênh sụt áo P1, liền sau khoảng thời gian (t2 t1), dòng chảy với lu lợng q2 = 75 cm3/phút tơng ứng P2 Thành hệ Buồng thử N02 Van khoá bình đựng mẫu Bình đựng mẫu N02 Bình đựng mẫu N01 Hình 9.10 Sơ đồ nguyên tắc thiết bị RFT Sau buồng thứ hai chất đầy chất lu áp suất tổng hệ đo hồi phụ nhanh để áp suất vỉa Pf Lu lợng Ngừng thử áp suất áp suất thuỷ tĩnh áp suất vỉa Hình 9.11 Thay đổi áp suất trình thử vỉa (theo Schlumberger) Mỗi phép thử sơ kéo dài khoảng thời gian từ 30 đến 35 giây Kết thúc phép thử nh vậy, van đối áp (xem sơ đồ hình 9.10) lại đợc mở, lòng thiết bị RFT lại có áp suất thuỷ tĩnh Pm cột dung dịch (Pm Pf) Trớc tiến hành vòng đo thử sơ mới, van đối áp lại đợc đóng lại Các máy Schlumberger phổ biến làm việc với q1 = 60 cm3/phút; q2 = 150 cm3/phút tỷ số 2.5 lần 255 Phép thử đợc lặp lại nhiều lần vị trí đợc chọn vỉa đá có độ thấm độ rỗng cao Trớc đa thiết bị lên mặt đất van kín vào thùng đựng mẫu đợc đóng lại để bảo quản mẫu chất lỏng chất khí áp suất áp suất Hình 9.12 thí dụ đo thử vỉa thiết bị RFT Các kết đo thử vỉa qua cáp đợc sử dụng: Dự báo xác nhận khả khai thác đá chứa dựa vào mẫu chất lu phân tích số đo áp suất Tính toán số đặc tính chất lu nh: - Mật độ (tỷ trọng dầu thô) - Tỷ số khí/dầu (GOR) cách sử dụng chuẩn thực nghiệm (hình 9.13) nh phụ thuộc hàm số thể tích thu đợc thử vỉa - Tỷ phần nớc, tỷ số thể tích nớc vỉa chia cho tổng thể tích dầu nớc vỉa Đánh giá áp suất lỗ rỗng (áp suất vỉa) cách dựng đồ thị chuyên dụng kiểu hàm số Horner t + t K P= f t Xác định tham số vỉa chứa: (a) số khai thác; (b) độ thấm Hình 9.12 Đo ghi thay đổi áp suất theo thời gian thiết bị đo thử vỉa RFT Xác định mặt ranh giới dầu/nớc, khí/nớc sở đo áp suất vỉa theo chiều sâu Trong phần địa tầng chứa nớc, dầu hay khí có gradien áp suất riêng Vị trí mặt ranh giới nhận đờng xu áp suất bị gy khúc (gradien áp suất thay đổi đột ngột) nh hình 9.14 256 Fiit khối Liên kết giếng khoan Việc liên kết đợc thực nguyên lý hai giếng khoan xuyên qua vỉa chứa áp suất vỉa đo đợc hai giếng vỉa phải không bị đứt gy kiến tạo cắt qua Đới khí Lợng thu hồi khí điều kiện mặt Đới dầu Đới nớc Lợng thu hồi dầu tính cm3 Hình 9.13 Bản chuẩn thực nghiệm phân tích dùng để tính GOR (theo Schlumberger) áp suất tính kg/cm2 khí G/o O/w Nớc Hình 9.14 Xác định ranh giới khí/dầu dầu/nớc theo số đo áp suất vỉa 257 Chiều sâu tuyệt đối (m) Dầu Tài liệu tham khảo - Daev D.S (1965) Diagraphie diélectricque par induction Geol J Razved N011.p.110-119 Trad IFP russe N0546.fev.1967 - Desbrandes R (1968) Théorie et interprétation des diagraphies Ed Technip Paris - Desbrandes R (1985) Encyclopedia of Well-logging Ed Technip Paris - Negut A (1977) Geofizica de sonda Institytal de petrol gaze Ai geologie din Bucarest (Rumania) - Nguyen Van Phon (1977) Contributii la interpretarea diagrfiei de rezistrivitate in geofizica de sonda (Teza de doctorat) Universitatea din Bucaresti - Nguyễn Văn Phơn (1982) Phơng pháp tổng quát giải toán tìm phân bố trờng dòng không đổi môi trờng héterogen Tuyển tập CTKH, Đại học Mỏ - Địa chất (1980-1981) trang 104-107 Hà Nội - Nguyễn Văn Phơn (1998) Sự hình thành đới ngấm quanh giếng khoan tợng điện trở suất thấp vỉa sản phẩm Tạp chí dầu khí số 3/1998, trang 6-10 - Nguyễn Văn Phơn (2000) 50 năm toán mô hình độ dẫn đá cát sét nhìn sâu Tạp chí Dầu khí số 4+5/2000 trang 42-46 - Sabba S Stefanescu (1950) Modeles theoriques de milieux héterogènes pour les mrthodes de prospection electricque courante stationaires Com Geol Studii Technice si Economice Scrie D N02 Bue - Schlumberger (1970) Fundamentals of Aipmeter Interpretation New York N.Y 10017 - Serra O (1979) Diagraphies différées Pau - Serra O (1984) Fundamentals of Well-log Interpretation T.1, the acquisition of logging data Amsterdam Oxford New York Tokyo Pau - Van Phon N et Babskow A (1977) Une application de la théorie des milieux hétérogenes Alpha dans (interprétaion des diagraphies électriques des sondages) Revue Roumaine de geologie geoph et geograph Tome 21 N pp 83-104 - Westaway R (1991) Production logging course Wireline measurements in cased hole Vol.1 - . (1938) - . (1967) ôằ - . (1972) ôằ - . (1975) ôằ - . (1986) ôằ 258 [...]... Nguyên lý chung trong địa vật lý giếng khoan 2.1 Các phơng pháp khảo sát 2.1.1 Hệ thiết bị đo (hệ quan sát) Cũng nh các hệ đo ghi của các phơng pháp địa vật lý trên mặt, mỗi phơng pháp địa vật lý trong giếng khoan đợc thực hiện nhờ một hệ thống thiết bị đo ghi Hệ đo ghi này có hai phần chính là máy giếng và trạm Hai phần này làm việc đồng bộ với nhau nhờ có cáp nối giữa chúng Máy giếng, hay còn gọi là... nh sau: - Cáp chuyên dụng địa vật lý giếng khoan - Tời cáp, có vận hành bằng động cơ để thả và kéo cáp từ giếng - Máy phát dòng điện xoay chiều 120 volt, có công suất đủ dùng cho công việc - Các khối chức năng và khối (panen) kiểm tra trên mặt - Các Zond (máy giếng) thả vào giếng khoan - Máy đo ghi tín hiệu (ghi tơng tự hoặc ghi số) Cáp Các cáp dùng trong địa vật lý giếng khoan có hai loại: cáp một... Nhiệt độ của các thành hệ, phơng pháp đo nhiệt độ (T) - Đờng kính giếng: Phơng pháp đo đờng kính (CALI) Đờng kính giếng khoan phản ánh tính cơ học và tính chất hoá học của đá ở thành giếng khoan - Độ lệch giếng khoan: Một phép đo góc nghiêng và góc phơng vị của trục giếng để xác định hớng đi của giếng khoan trong không gian b) Những tính chất vật lý đợc nghiên cứu bằng các phơng pháp kích thích nhân tạo... geophone trong giếng khoan Phép đo nh thế gọi là địa chấn giếng khoan (VST) hoặc địa chấn tuyến thẳng đứng (VSP) Phép đo biên độ (phổ biên độ hay phổ năng lợng) của sóng dọc hoặc sóng ngang: Amptitude logging (A) Phép đo biên độ tơng đối của thành phần sóng tới khác nhau, hình dạng sóng Đo biến đổi mật độ (VDL), truyền hình thành giếng khoan (BHTV) 2.2 Các vấn đề xung quanh việc đo vẽ ở giếng khoan Các... quả về sau Mỗi công ty dịch vụ có một logo biểu trng riêng cho công ty ở đầu băng đo ghi địa vật lý giếng khoan Tuy nhiên bất cứ công ty nào cũng cần ghi ở đầu băng về tổ hợp phơng pháp đo, tên giếng khoan, tên công ty, vùng mỏ, vùng lnh thổ, toạ độ giếng khoan, đờng kính khoan, các số liệu chỉ đặc trng dung dịch khoan, loại máy móc đo 2.5 Đo kiểm tra và chuẩn máy Bất cứ hệ máy thiết bị đo ghi nào làm... khoan Các phép đo trong giếng khoan chủ yếu là đo trực tiếp các tham số của đá ở thành giếng Các thiết bị đo đợc thả trong giếng khoan và tiếp cận với đất đá ở xung quanh Giá trị của mỗi phép đo đều chịu ảnh hởng trực tiếp của môi trờng xung quanh giếng 2.2.1 Sự ngấm dung dịch - Dung dịch khoan: ảnh hởng của dung dịch khoan lên một phép đo phụ thuộc vào một số yếu tố: đờng kính giếng, loại và tỷ trọng... trong 3 vị trí tơng đối so với trục giếng: Định tâm (trục của Zond và trục giếng khoan trùng nhau), không định tâm, hay áp sờn vào thành giếng ( = 0), và nằm ở vị trí cách thành giếng một khoảng nhỏ ( = const.) Đối với một số phơng pháp (nh BHC, CNL, FDC) việc xác định chính xác vị trí của Zond trong giếng khoan là rất quan trọng Hệ số lệch tâm của Zond trong giếng khoan đợc xác định: = 2 d d0 (2.1)... (hình 2.7) Khoảng trắng đánh dấu thời gian Hình 2.7 Dấu hiệu kiểm tra tốc độ kéo cáp 2.3 Nguyên lý đo ghi Việc đo ghi trong địa vật lý giếng khoan chủ yếu là thể hiện sự biến đổi của một tham số vật lý nào đó theo chiều sâu của giếng khoan Mỗi lần kéo thả cáp để đo trong giếng khoan ngời ta có thể phối hợp một số phép đo để cùng tiến hành Các phép đo trong cùng một lần kéo thả cáp phải độc lập không... đặt máy móc thiết bị đo giếng khoan 30 Bàn Rotor Trạm và tời cáp thờng đợc lắp đặt trên một xe tải có mui kín Đối với các giếng khoan sâu, để tiết kiệm thời gian, cùng một lúc ngời ta tiến hành đo nhiều phơng pháp Khi đó phần máy giếng bao gồm nhiều Zond đợc nối ghép hợp lý để cùng tiến hành đo trong một lần kéo cáp Để tiến hành một dịch vụ đo giếng khoan bằng các phơng pháp địa vật lý, hệ thiết bị đo... Đờng kính của Zond đo (máy giếng) bao giờ cũng nhỏ hơn đờng kính danh định của giếng Khi đờng kính giếng không quá lớn so với đờng kính Zond và luôn luôn ở vị trí định tâm thì ảnh hởng của giếng khoan lên kết qủa đo sẽ là không đổi hoặc sẽ nhỏ, có thể bỏ qua Trong thực tế đờng kính giếng khoan có thể thay đổi do những tác động cơ học hay hoá học gây ra với thành hệ xung quanh giếng, và khi đó Zond đo ... Địa vật lý giếng khoan ) đáp ứng yêu cầu tìm hiểu sâu Địa vật lý giếng khoan kỹ s công tác ngành dầu khí ngành có liên quan Chúng cho việc biên soạn giáo trình chuyên ngành Địa vật lý giếng khoan, ... dụng tài liệu đo địa vật lý giếng khoan Giáo trình chia làm hai phần Phần thứ nội dung dạy trờng đại học giới thiệu nội dụng phơng pháp đo địa vật lý giếng khoan, trọng sở vật lý - địa chất, nguyên... Trong giáo trình không trọng mô tả máy móc thiết bị đo Địa vật lý giếng khoan mà phơng pháp hay nhóm phơng pháp trình bày nguyên lý hoạt động máy sơ đồ khối máy Phần thứ hai giáo trình đợc trình