Bài giảng Địa chất dầu khí - Chương 6: Môi trường ngầm cung cấp cho học viên các kiến thức về nước dưới đất (ground water), nhiệt độ (temperature), áp suất, môi trường nhiệt độ ngầm, biến đổi vật liệu hữu cơ do xúc tác nhiệt,... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!
CHƯƠNG 06 MÔI TRƯỜNG NGẦM I NƯỚC DƯỚI ĐẤT (GROUND WATER) II NHIỆT ĐỘ (TEMPERATURE) III ÁP SUẤT I NƯỚC DƯỚI ĐẤT I.1 CÁC THUYẾT VỀ NGUỒN GỐC VÀ SỰ HÌNH THÀNH NƯỚC DƯỚI ĐẤT Thuyết ngấm đề Palixi E Mariơt (1580-1650) thuyết giải thích hình thành nước đất mưa ngấm vào đất đá Sau Lơmơnoxơp bổ sug thêm bằg thuyết địa hóa Thuyết ngưng tụ đề Đêcat 1962, Hôn 1663, Fônge 1887 theo thuyết nước xâm nhập vào đất đá với khơng khí sau ngưng tụ lại Thuyết nước sơ sinh nhà địa chất Áo Zusơ vào đầu kỷ XX: Nguồn gốc nước đất nước sản phẩm dạng tách từ macma nóng chảy lòng sâu trái đất; xâm nhập vào đới bên vỏ trái đất chúng bị ngưng tụ lại Thuyết nguồn gốc tàn dư nước đất theo thuyết nước đất đới sâu nước tàn dư khu vực nước cổ bị chôn vùi với đất đá trầm lắng I.2 PHÂN LOẠI NƯỚC DƯỚI ĐẤT Có nhiều cách phân lọai nước đất bật : - Cách phân lọai Xavarenxky dựa điều kiện phân bố, áp lực, đặc điểm vận động, nguồn gốc, cấu trúc địa chất, tính phân đới khí hậu, nhiệt độ, đới địa hóa thành phần hóa học Nước đất chia thành: nước thổ nhưỡng, nước lầy, nước thượng tầng, nước ngầm, nước atêzi, nước cactơ nước khe nứt - Cách phân loại Ovtsinnicov Klimentov lại dựa sở tàng trữ, đặc điểm áp lực, động thái, nguồn gốc khả sử dụng nước kinh tế quốc dân Đây cách phân loại tiện dụng tương đối phổ biến Nước đất chia thành: nước thượng tầng, nước ngầm nước atêzi Nước thượng tầng: Tồn phần vỏ trái đất có ý nghĩa lớn họat động kinh tế người, phân thành ba đới riêng biệt: a Đới thơng khí: liên quan với khí Nước mặt nước mưa ngấm qua đới Một phần lỗ hổng đới luôn chứa khơng khí b Đới mao dẫn: phân bố tầng nước ngầm Tại đới lỗ hổng nhỏ dạng sợi chứa đầy nước, lỗ hổng lớn khơng chứa nước c Đới bão hịa: lớp nước ngầm, tất lỗ hổng chứa đầy nước Nằm đới đất đá cách nước thấm yếu * Đặc điểm: NTT phân bố độ sâu không lớn (0,5m – 10m), bề dày mỏng, diện phân bố hạn chế mực nước dao động mạnh theo điều kiện thời tiết… * Thành phần hóa học: nước thượng tầng bị khống hóa yếu nhiều bị nhiễm bẩn hợp chất hữu Mư a Đới thơng khí Đới mao dẫn Đới bảo hịa (dịng ngầm) Mơ hình phân bố nước thượng tầng Nước ngầm (nước khơng áp lực): nước tầng chứa nước liên tục nằm phía tầng cách nước tính từ bề mặt trái đất Hệ tầng đất đá bở rời nức nẻ chứa đầy nước trọng lực gọi tầng chứa nước lớp chứa nước Đất đá không thấm nước nằm tầng chứa nước lớp nước đáy cách nước * Đặc điểm: Quan hệ thủy lực mật thiết với bồn chứa nước mặt Miền cung cấp miền tàng trữ trùng tạo mạch nước vùng thoát * Động thái nước đặc trưng dao động theo mùa, điều kiện khí hậu, lưu lượng, nhiệt độ thành phần hóa học chúng * Thành phần hóa học nước ngầm chịu ảnh hưởng mạnh điều kiện khí hậu, lọai đất đá đới thơng khí bồn nước mặt b b a Mưa H Sơ đồ mặt cắt, cấu tạo tầng nước khơng áp 1 – Tầng chứa nước khơng áp, 2 – Đới thơng khí, 3 – Mực nước, 4 – Chiều dịng thấm 5 – Đáy cách nước,6 – Nước áp cục bộ, 7 – Nước thương tầng, 8 – Sơng hoặc mạch nước, a – Miền cung cấp, b – Miền thốt Nước actêzi (nước áp lực): nằm hai đáy cách nước (2) (3), có cột áp lực cao đáy cách nước vận động thấm độ chênh áp lực Do bị lớp cách nước lớp đất có tính thấm nước phủ liên tục bên trên, tạo áp lực khơng có mặt thóang tự (trừ miền cung cấp vùng thóat) * Đặc điểm: Mực nước áp lực phát khoan thủng đáy cách nước gọi mực nước xuất hiện, mực nước sâu mực nước xác định giếng khoan sau 24 gọi mực nước ổn định Miền cung cấp thường xa tầng chứa nước sâu nên nước áp lực có độ cao, lưu lượng tương đối ổn định, động thái thay đổi theo mùa * Động thái nước đặc trưng dao động theo mùa, điều kiện khí hậu, lưu lượng, nhiệt độ thành phần hóa học chúng * Thành phần hóa học nước actêzi đa dạng nơi tiếp xúc với nước ngầm nước mưa nước bồn nước thấm xuống, độ khóang hóa thường thấp khơng ổn định; đọan sâu, độ khóang hóa thường cao, thành phần hóa học ổn định Đường mực áp lực a1 a LK3 LK2 LK1 Sơ đồ tầng chứa nước có áp dạng nếp võng b b1 Tên kiểu Đặc trưng áp lực Các lọai nước đất Miền cung cấp miền tàng trữ Đặc điểm động thái nước Nguồn gốc Phạm vi sử dụng Trùng Không thường xuyên Nước ngấm Nông nghiệp, cho sở nhỏ Nước thượng tầng Không áp Nước lầy, nước thổ nhưỡng, nước đóng băng… Nước khơng áp Thường khơng áp Trầm tích Trùng aluvi, thung lũng sông, lớp phủ miền núi, tầng cát ven biển Mực nước dao động theo mùa, bốc hơi, ngấm, áp lực cục Nước ngấm bản, ngưng tụ Dùng cấp nước tưới giếng khơi Actêzi Có áp Mỏ dầu, nước khóang, nước cơng nghiệp, nước nóng Thay đổi áp lực Ngấm xa nguyên sinh Cấp nước (CN), khai thác nguyên tố hiếm, khống chữa bệnh Khơng trùng • Lithostatic pressure is due to the weight of the rock overburden It is transmitted through the subsurface by grain-to-grain contacts in the rocks • The magnitude of this lithostatic pressure at a particular depth depends on the depth, the density of the overlying rocks, and the acceleration due to gravity • The lithostatic pressure gradient increases with depth and is approximately 0.6 psi/ft ( 0.136 kg/cm2 * m ) or ( 13.6 kPa/m ) • The fluid pressure, often called "pore pressure" or "formation pressure", is applied by the fluids within the pore spaces These fluids exert pressure against the grains • When the pressure in the pores is caused only by the weight of the column of fluid in the rocks above, it is called hydrostatic pressure • For a column of fresh water with a density of gm/cm3, the hydrostatic gradient is 433 psi/ft (0.0979 kg/cm2 * m) or ( 9.79 kPa/m) The gradient increases with increasing salinity of the water to about 465 psi/ft (0.1052 kg/cm2 * m) or (10.52 kPa/m) for typical connate water In the oil industry, fluid pressure is usually calculated as: p = 0.052 x wt x d where: – p = hydrostatic pressure ( psi ) – wt = mud height ( lb/gallon ) – d = depth ( ft ) The overburden pressure, which is also called geostatic pressure, is equal to the sum of the hydrostatic pressure plus the lithostatic pressure This pressure may also be thought of as the pressure caused by the weight of water plus sediment per unit area The overburden pressure increases with depth and averages about 1psi/ft ( 226 kg/cm2 * m ) or ( 22.6 kPa/m ) • Figure 03 summarizing differences between lithostatic and fluid pressure gradients we might normally expect to see III.2 Áp suất dầu khí Áp lực bão hịa khí của dầu (Ps) là áp lực có lượng khí hịa tan hay nói cách khác là áp lực khí nằm ở trạng thái cân bằng nhiệt động lực với dầu vỉa. Áp lực bão hịa khí phụ thuộc vào lượng khí hịa tan, thành phần dầu và khí, nhiệt độ vỉa. Đơn vị đo là MPa (Mega Pascal). Nếu áp lực vỉa (Pv) lớn hơn áp lực bão hịa khí (Pv > Ps) thì vỉa làm việc với chế độ đàn hồi – tức là tự phun. Nếu áp suất vỉa nhỏ hơn (Pv Ps) để khai thác ở chế độ đàn hồi (tự phun). Một trong các biện pháp đó là bơm ép nước vào vỉa ảnh hưởng tới độ hòa tan khí vào nước ngầm: tăng áp suất tạo khả năng thay đổi độ hịa tan khí vào chất lỏng. Nếu P 85 phản ánh nước khơng có liên quan tới dầu khí • Các mỏ dầu khí thường liên quan... nói chung đặc biệt với nước đất vùng mỏ dầu khí; phân loại sử dụng rộng rãi địa chất thuỷ văn mỏ dầu khí • Trên sở xem xét mối quan hệ (Trong rNa+, rCl- … tính %đl/l): Với đương lượng = Khối