A. Log điện cực
Phƣơng pháp log điện cực là phƣơng pháp phát dòng một chiều không đổi vào môi trƣờng các đới thấm xung quanh thành giếng khoan để đo điện trở suất của môi trƣờng bên trong vỉa. Phƣơng pháp này sử dụng cho các dung dịch khoan dẫn điện.
30
Đối với mỗi khoáng vật, mỗi chất lƣu, mỗi đới thấm nhiễm sẽ có giá trị điện trở suất khác nhau. Dựa vào điện trở suất biểu kiến đo đƣợc, cùng với các phƣơng pháp khác, ta có thể đánh giá thành phần thạch học, xác định thành chất lƣu có trong vỉa.
Hình 1.22: Sự biến đổi điện trở suất qua các thành hệ khác nhau.
Đối với các vỉa sét (shale): giá trị điện trở suất thấp thƣờng (một vài Ωm). Trừ
các vỉa sét là đá sinh dầu-khí thì điện rở suất cao hơn.
Đối với đá móng, đá chặt sít có độ thấm chứa thấp thì điện trở suất rất cao.
Đối với các tầng thấm chứa tốt, tùy vào chất lƣu có trong đá sẽ cho giá trị điện
trở suất rất khác nhau. Thông thƣờng vỉa chứa khí là cao nhất, tới vỉa chứa dầu, và vỉa chứa nƣớc thì điện trở suất rất thấp, Tuy nhiên lƣu ý điện trở suất riêng phần của khung đá chứa (nhƣ là: cát kết) bình thƣờng là rất cao.
31
Phƣơng pháp log điện cực gồm có:
a) Phƣơng pháp đo sƣờn (hay laterolog):
Phƣơng pháp này đƣợc thiết kế để đo điện trở suất của các đới trong thành hệ. Phƣơng pháp này sử dụng thiết bị một cực phát, dòng điện đƣợc phát từ điện cực A0 hội tụ đi vào vỉa nhờ các điện cực chắn (A1 và A’1). Các cặp điện cực thu là M1 và M2, M’1 và M’2.Các điện cực chắn nằm bên trên và bên dƣới điện cực phát, chúng cũng phát ra các dòng điện nhƣ điện cực phát để không cho dòng điện của điện cực phát đi lệch ra khỏi vỉa, ép dòng này phải đi hƣớng vào vỉa (hình 1.23).
Hình 1.23: Sơ đồ điện cực hội tụ dòng.
Vì điện trở suất của vỉa rất cao so với điện trở suất trong dung dịch khoan, do đó dòng điện đƣợc phát ra từ điện cực phát đa phần sẽ đi vào dung dịch khoan hơn là đi vào vỉa. Để tăng cƣờng khả năng hội tụ dòng phát của điện cực phát A0 vào vỉa ngƣời ta có thể dùng hai điện cực chắn A1 và A1’ ở hai bên điện cực phát A0. Hai
điện cực A1 và A1’ có tác dụng phát ra các dòng để chiếm lấy phần không gian bên
trên và bên dƣới điện cực A0, vì các đƣờng dòng (đƣờng sức điện) không thể cắt
32
gian lại và hội tụ vào vỉa. Để tăng khả năng ép dòng thì ngƣời ta có thể lắp đặt thêm nhiều điện cực chắn hơn bên trên và bên dƣới điên cực ép.
Độ sâu nghiên cứu của phƣơng pháp đo sƣờn đƣợc điều khiển bằng sự thay đổi
cƣờng độ dòng phát. Để đo điện trở suất sƣờn sâu (đới nguyên, RLLD) thì cƣờng độ
dòng phát phải mạnh. Nếu giảm dần cƣờng độ dòng phát thì ta sẽ đo đƣợc điện trở suất của đới chuyển tiếp (Rj), và đới thấm nhiễm hoàn toàn (RLLS).
b) Phƣơng pháp đo sƣờn kép:
Phƣơng pháp này gồm thiết bị điện cực đo sƣờn sâu (RLLD) có thể xác định
điện trở suất của đới nguyên (Rt) và một thiết bị điện cực đo sƣờn nông (RLLS) để
xác định điện trở suất của đới chuyển tiếp (Rj) (hình 1.24). Phƣơng pháp này đƣợc
sử dụng rất phổ biến và thƣờng kết hợp với phƣơng pháp log vi hệ cực hội tụ cầu (phần tiếp theo) để thu đƣợc cả ba đƣờng cong điện trở suất của ba đới trong thành hệ.
33
c) Phƣơng pháp vi hệ cực hội tụ cầu (MSFL)
Vi hệ cực hội tụ cầu có dạng một tấm đệm trên đó có gắn các điện cực, các điện cực này đƣợc áp sát vào thành giếng (hình 1.25). Vì các điện cực đƣợc áp sát vào thành giếng nên phƣơng pháp này có thể dùng cho cả dung dịch khoan gốc nƣớc ngọt và dung dịch khoan gốc nƣớc mặn. Phƣơng pháp này có độ sâu xâm nhập vào sƣờn lỗ khoan rất nông nên dùng đề đo điện trở suất của đới thấm nhiễm hoàn toàn (Rxo).
Nguyên tắc hoạt động của vi hệ cực hội tụ cầu hoạt động cũng tƣơng tự nhƣ
phƣơng pháp log đo sƣờn, điện cực A0 là điện cực phát dùng để phát dòng điện vào
vỉa, điện cực A1 là điện cực chắn có nhiệm vụ chắn các đƣờng dòng của điện cực A0
giúp cho các dòng do điện cực A0 phát ra hƣớng vào vỉa nhiều hơn. Khoảng cách
đặt các điện cực là bé nên độ sâu nghiên cứu rất nông do đó phƣơng pháp này nghiên cứu rất tốt điện trở suất ở đới thấm nhiễm hoàn toàn.
Hình 1.25: Sơ đồ minh họa phƣơng pháp vi hệ cực hội tụ cầu.
B. Log cảm ứng
34
Phƣơng pháp log cảm ứng là phƣơng pháp đo độ dẫn điện của môi trƣờng, sử dụng trƣờng điện từ ở tần số thấp (khoảng 20 - 80 Hz), đƣợc phát ra từ một cuộn phát (cuộn sơ cấp) nuôi bởi nguồn điện xoay chiều (AC) ổn định. Phƣơng pháp này sử dụng với dụng với dung dịch khoan không dẫn điện. Kết quả đo thƣờng đƣợc biểu diễn dƣới dạng điện trở suất biểu kiến.
Nguyên lý của phƣơng pháp này (hình 1.26) chính là hiện tƣợng cảm ứng điện
từ, khi cuộn sơ cấp phát ra một từ trƣờng biến thiên B0, từ trƣờng này sẽ làm xuất
hiện trong đất đá xung quanh một dòng điện cảm ứng có chiều vuông góc với trục cuộn phát, dòng điện này lại làm xuất hiện trong cuộn thu một dòng thứ cấp.
Hình 1.26: Sơ đồ minh họa đo log cảm ứng.
Khi quá trình đo diễn ra, cuộn thứ cấp vẫn chịu cảm ứng điện từ trực tiếp từ cuộn sơ cấp, nhƣng việc sử lý lọc nhiễu trong trƣờng hợp này thì rất dể dàng. Khi đó từ dòng thứ cấp, xác định giá trị độ dẫn điện cũng nhƣ là điện trở suất biểu kiến tƣơng ứng trong thành hệ. Phƣơng pháp này đƣợc sử dụng đối với các loại dung dịch khoan không dẫn điện (Rmf > 3Rw).
35
Phƣơng pháp log cảm ứng đƣợc thiết kế để xác định điện trở suất sâu Rt và có
thể đo ở độ sâu lên tới 5 feet (1.5 m). Ngƣời ta phân biệt hai phƣơng pháp: phƣơng pháp log cảm ứng với phƣơng pháp log cảm ứng hội tụ kép.
b) Phƣơng pháp log cảm ứng hội tụ kép
Phƣơng pháp này gồm một thiết bị cảm ứng đo sƣờn sâu (đo RILD để xác định
Rt), một thiết bị cảm ứng đo sƣờn trung (đo RILM để xác định Rj) và thiết bị đo sƣờn nông (loại LL-8 hoặc MSFL).
Ngày nay, phƣơng pháp log cảm ứng hội tụ kép đƣợc sử dụng hầu hết các trƣờng hợp đo log cảm ứng, phƣơng pháp này đã đƣợc hoàn thiện hơn với nhiều cuộn dây để có giá trị do chính xác hơn. Phƣơng pháp này thay thế cho phƣơng pháp log điện cực trong trƣờng một số trƣờng hợp nhất định.
C. Các yếu tố ảnh hƣởng lên kết quả đo điện trở
Kiến trúc đá: nhƣ đã trình bày ở độ thấm của đá, điện trở suất phụ thuộc
vào sự sắp xếp của hạt, kiến trúc khung đá và phân lớp đá; hình dáng, phân bố của lỗ rỗng và kênh dẫn.
Hàm lƣợng sét cũng nhƣ thành phần khoáng vật có trong đá.
Độ khoáng hóa của nƣớc vỉa.
Nhiệt độ tại vỉa.
Loại chất lƣu chứa trong vỉa.
D. Ứng dụng của phƣơng pháp điện trở suât
Xác định tầng thấm và tầng không thấm: Để nhận biết tầng thấm ta phải sử dụng đồng thời ba đƣờng điện trở suất đo ở ba đới khác nhau. Tại vị trí ba đƣờng này nằm gần nhƣ chồng lên nhau thì đó là tầng không thấm. Ở vị trí mà ba đƣờng này tách ra khỏi nhau thì đó chính là dấu hiệu của tầng thấm.
Xác định tầng chứa nƣớc và chứa hydrocacbon: Tại vị trí các tầng thấm, ở cùng một độ sâu, lập đồ thị mặt cắt điện trở suất của ba đới, dựa vào dạng đồ thị xác định đới chứa nƣớc hay chứa hydrocacbon.
36
Liên kết địa tầng các giếng khoan trong khu vực nghiên cứu dựa trên sự đồng dạng của các đƣờng điện trở suất.
Xác định độ rỗng và độ bão hòa của các lớp đất đá.
Lƣu ý: vì đây là phƣơng pháp điện nên chỉ sử dụng đƣợc trong các giếng thân trần, không sử dụng trong giếng đã chống ống.