Ứng dụng phương pháp siêu âm sóng để nghiên cứu đất đá
MỤC LỤC
PHƯƠNG PHÁP SểNG SIấU ÂM (SONIC)
Sóng ngang (S): hạt của môi trường chuyển động theo hướng vuông góc với hướng truyền sóng, sóng ngang lan truyền trong môi trường đặc. Sóng phản xạ xuất hiện khi khả năng cản sóng của môi trường này lớn hơn môi trương khác, khi sóng lan truyền từ môi trường này sang môi trường khác thì sóng sẽ đổi hướng và vận tốc. Ở thời điểm t1 mặt sóng đụng vào thành giếng khoan và xuất hiện sóng đàn hồi P11, sóng dọc truyền vào môi trường đất đá (P12) và sóng ngang P1S2.
Ở thời điểm t2, mặt sóng tạo thành với thành giếng khoan một góc lệch iβ, mặt sóng dọc trượt dọc theo thành giếng khoan đuổi theo sóng P1 và sóng phản xạ P11. Là phương pháp dựa trên nguyên tắc truyền sóng siêu âm đàn hồi của đất đá từ đó đo thời gian truyền sóng đối với môi trường đồng nhất. Phương pháp siêu âm sóng dùng để phân vỉa sản phẩm, đánh giá độ rỗng, nghiên cứu tính chất cơ lý của đất đá, phương pháp này đo không được trong trường hợp nước dung dịch khi hoà tan khí.
+Neutron thì xác định hydro và độ lỗ rỗng trong đất đá, thành phần chất lưu trong độ lỗ rỗng, từ đó người ta có thể giải quyết hàng loạt các bài toán về địa chất. +Mật độ được sử dụng rộng rãi trong vĩa, đánh giá thành phần thạch học và xác định vĩa khí hoặc kết hợp với đường cong khác để xác định ranh giới dầu khí và đánh gía độ lỗ rỗng của vỉa. +Gamma tự nhiên để phân tích thành phần thạch học, xác định sét có hàm lượng chứa trong vĩa và đánh gía hàm lượng chất hữu cơ trong sét.
PHẢN ỨNG CỦA CÁC ĐƯỜNG CONG WIRELINE ĐỐI VỚI VẬT CHẤT HỮU CƠ
Với mục tiêu minh giải các đường log, thì phản ứng của đường cong nơtron đôi khi giúp ta xác định chỉ số hydro (HI), trong đó HI được định nghĩa là tỉ số của số nguyên tử hydro trong cm3 của mẫu đối với số nguyên tử hydro trong 1 cm3 nước. Sự đóng góp khác nguyên tử hydro cho thành tạo là các khoáng vật sét trong đó illite có chỉ số HI là 0,12 kaolinite là 0,36 và montmorillonite là 0,13 khi không có tầng nước nào xen kẹp. Nếu cho rằng độ rỗng không bị lấp đầy bởi nước hoặc độ rỗng đồng nhất trong toàn bộ thành tạo thì ta có thể sử dụng đường cong mật độ để ước tính lượng vật chất hữu cơ .Schmoker (1979) và Schmoker và Hester (1983) đã thành công trong việc áp dụng phương pháp mật độ cho tầng sét Devon.
Điều này rất dễ nhận thấy trong những dữ kiện lấy từ công cụ gamma ray quang phổ, trong đó đường gamma ray tổng được tách riêng ra thành từng thành phần Thoranium, Uranium, Potassium. Để thực hiện thành công phương pháp này đòi hỏi ta phải có 1 hiểu biết chi tiết về đặc tính tự nhiên về mối quan hệ mật độ đường gamma và sự thay đổi của phóng xạ theo vị trí địa lý. Schmoker cho rằng khi tỉ lệ đường gamma/ vật chất hữu cơ không thay đổi thì việc dự đoán hàm lượng hữu cơ chính xác đến vài phần trăm, với giá trị thay đổi trong khoảng 0-20% thể tích.
Nhìn chung, đường cong siêu âm không được sử dụng trực tiếp để định lượng vật chất hữu cơ nhưng nó đóng vai trò quan trọng trong nhiều phân tích khác nhau, mà sẽ được thực hiện sau đây. Vật chất hữu cơ có độ điện trở cao nhưng khi chúng tồn tại ở dạng pha rắn trong đá, thì điện trở của đá rất thấp do đó chúng ít ảnh hưởng đến khi được đo bằng các thiết bị wireline. Đường cong địa hóa hay nơtron xung động với vật chất hữu cơ Ngoài các đường cong được miêu tả ở hình 1 trên cùng với các thiết bị đo log hạt nhân được kết hợp lại tạo nên đường cong địa hoá.
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 định độ tập trung của các nguyên tố vô cơ như Al, Si, Ca, Fe, K, S, Ti, và Mg trong thành hệ (Hertzog et al., 1989). Kết hợp những yếu tố này có thể sử dụng tỉ số C/O để đánh giá tổng hàm lượng cacbon và các nguyên tố vô cơ khác, và để đánh giá hàm lượng cacbon dạng khoáng vật, để có thể dự đoán được một cách định luợng về hàm lượng TOC (Herron, 1986; Herron và Herron, 1998 Herron và Le Tendre, 1990).
CẢI TIẾN ĐƯỜNG CONG MULTILOG ĐỂ GIẢI ĐOÁN ĐỘ DỒI DÀO CỦA VẬT CHẤT HỮU CƠ
Định lượng về hàm lượng TOC từ giải đoán đường cong siêu âm và điện trở
Phương pháp gần đây nhất trong việc minh giải đã quay trở lại vịêc cải tiến trong lĩnh vực vật lý dầu để minh giải hàm lượng vật chất hữu cơ từ những thông số của những phản ứng đường cong (Carpentier., 1989; Stocks và Lawrencce, 1990; Passey et al., 1989, 1990). Nguyên tắc chủ đạo của sự cải tiến này là khi thời gian di chuyển của sóng siêu âm tăng cùng với điện trở giảm thì dẫn đến hàm lượng sét hay nước tăng, khi thời gian di chuyển của sóng siêu âm tăng cùng với điện trở tăng thì biểu thị hàm lượng vật chất hữu cơ tăng. Kỹ thuật của họ sử dụng mối quan hệ giữa trung bình thời gian và điện trở Archie để thiết lập phương trình phản ứng cho đường cong siêu âm và điệntrở trong một thành tạo bao gồm vật chất hữu cơ, nước khoỏng vật sột và khung đỏ khụng chứa sột.
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 minh giải hàm lượng cacbon trong chất hữu cơ, kỹ thuật minh giải sử dụng sự khác biệt giữa hai đường cong để điềm chỉ sự hiện diện của vật chất hữu cơ. 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 định được sự khác biệt giữa hai đường cong về hàm lượng. Bởi vì trong quá trình minh giải vật chất hữu cơ được cho là không có đường cong chuẩn để phân chia nên giá trị 0,8% theo trọng lượng của TOC được chọn là giá trị 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 trị của hàm lượng TOC là 3% theo trọng lượng. Các kỹ thuật của Carpentier 1989 và Passey năm 1989, 1990 cho ta một đường cong liên tục về độ dồi dào của vật chất hữu cơ với giải pháp tốt với một giải phỏp tốt hơn việc sử dụng mẫu lừi. Việc cải tiến của Carpentier 1989 đòi hỏi phải được chuẩn hoá giá trị TOC trong một đơn vị địa chất chuẩn vì người ta cho rằng giữa những thành tạo đã được chuẩn hoá và các thành tạo minh giải có nét tương đồng nhau về đặc điểm địa chất.
Cải tiến về mặt địa hóa trong việc minh giải tổng hàm lượng cacbon trong chất hữu cơ
Then chốt của công việc minh giải này là ước tính thành phần oxy trong thành tạo trên một phép lặp. Thành tạo được chia làm hai thành phần bằng cách sử dụng đường cong mật độ: thành phần khoáng vật với 50% trọng lượng oxy và phần độ rỗng chứa nước với 89%. Tổng hàm lượng cacbon trong giải pháp này được xem như là một kerogen với hàm lượng oxy khoảng 6% trong lượng và tính toán giá trị tổng hàm lượng cacbon mới.
Đường cong Ca và Mg, từ đường cong nơtron xung động được sử dụng để xác định hàm lượng canxit và dolomit trong thành tạo và giá trị tương ứng cacbon vô cơ được chuyển hoá từ tổng hàm lượng cacbon thành TOC. Điều thuận lợi chính của phương pháp này là nó khá nhạy với một lượng nhỏ cacbon hữu cơ và không yêu cầu chuẩn hoá với số liệu từ mẫu lừi. Độ tin cậy của giỏ trị C/O đo được rất thấp ở tốc độ log bỡnh thường, trong khi độ tin cậy của các số liệu log rất cao nếu đo tại chỗ hoặc tốc độ chậm.
Biểu đồ thứ ba nú thể hiện đường cong TOC được tính toán cùng một phương pháp nhưng lần này các số liệu sử dụng được đo ở tốc độ logging 600 feet/giờ. Đối với các số liệu này được đo đứng yờn tại chỗ, thỡ giữa mẫu lừi và log thỡ cỏc số liệu rất tương. Trong giả thuyết hàm lượng chất hữu cơ khá cao, mức độ chính xác như nhau được chứng minh bằng cách sử dụng tỉ số C/O để cho giá trị TOC bằng 1% trọng lượng (Herron và Herron, 1990).
Giải đoán độ trưởng thành vật chất hữu cơ từ đường cong điện trở
Sự phự hợp giữa mẫu lừi và đường cong rất chớnh xỏc đối với dữ liệu được đo tại chỗ. Thành công của hai nghiên cứu này có thể được ứng dụng vào trường hợp các thành tạo được minh giải có độ rỗng giảm đáng kể tương ứng với độ nén dẻ và kết quả là quá trình tạo dầu liên quan đến sự tăng điện trở.