2. CÔNG TÁC ĐỊA CHẤT THĂM DÒ
2.2.6. Phương pháp âm (Sonic log)
Phương pháp âm là phương pháp nghiên cứu lát cắt giếng khoan thông qua nghiên cứu thời gian lan truyền của sóng đàn hồi ở tần số âm thanh trong môi trường đất đá [2].
a) Cơ sở vật lý và bản chất của phương pháp
Khi lan truyền trong các lớp đất đá khác nhau sóng âm truyền với tốc độ khác nhau và sự suy giảm năng lượng (biên độ) của nó trong từng lớp đất đá cũng khác nhau. Sự lan truyền của sóng làm các phần tử vật chất trong môi trường dao động. Năng lượng của sóng sẽ làm di chuyển các phần tử vật chất di chuyển theo phương song song hay vuông góc với hướng lan truyền sóng, ứng với hai loại sóng di chuyển trong đất đá.
Sóng dọc ( sóng P): có phương dao động trùng với phương truyền sóng. Sóng ngang (sóng S): có phương dao động vuông góc với phương truyền sóng. Phương pháp sóng âm là một phương pháp log để tính độ rỗng, dùng để đo khoảng thời gian DT của sóng dọc khi đi qua một đơn vị chiều dài (thường là feet).
Khoảng thời gian DT phụ thuộc vào thành phần thạch học, độ rỗng, độ bão hòa chất lưu trong đất đá. Ví dụ, khi độ rỗng của đất đá cao hay độ bão hòa chất lưu cao thì vận tốc truyền sóng thấp có nghĩa là thời gian truyền sóng sẽ cao [2].
b) Thiết bị đo âm.
Thiết bị đo siêu âm gồm có một hay nhiều nguồn phát có tác dụng chuyển xung điện thành xung dao động cơ học và một hay nhiều nguồn thu có tác dụng chuyển xung dao động cơ học nhận được thành xung điện.
Nguồn phát và nguồn thu được đặt cách nhau một khoảng cố định. Thời gian sóng đàn hồi đi từ nguồn phát qua dung dịch khoan, khúc xạ và lan truyền trong thành hệ, rồi tiếp tục khúc xạ và đi qua dung dịch khoan đến nguồn thu
được gọi là thời gian truyền sóng.
Hình 2.14. Mô Hình thiết bị đo sóng âm (hai nguồn thu) [1].
Sử dụng hai nguồn thu để loại trừ ảnh hưởng của dung dịch khoan. Dụng cụ đo âm hiện đại có tính năng bù lỗ khoan (BHC), tính năng này làm giảm ảnh hưởng của sự thay đổi đường kính lỗ khoan cũng như các sai số trong việc đặt nghiêng thiết bị.
c) Yếu tố ảnh hưởng đến kết quả đo
Vì độ sâu nghiên cứu của thiết bị đo Âm nhỏ hơn 30 inch nên kết quả đo chịu ảnh hưởng của các yếu tố sau:
- Khí trong dung dịch khoan. - Đường kính giếng khoan lớn. - Sự biến đổi khí trong đới thấm.
d) Ứng dụng
- Xác định độ rỗng của đất đá.
- Xác định thành phần thạch học của đất đá khi kết hợp với phương pháp nơtron (NPHI) và mật độ (RHOB) bằng cách xây dựng các biểu đồ trực giao.
- Minh giải địa chấn (synthetic - tích chập). - Phát hiện dị thường áp suất cao.
CHƯƠNG III MÔ HÌNH MINH GIẢI 3.1. Cơ sở dữ liệu.
Tài liệu chủ yếu là tài liệu đo ghi wireline, tài liệu mud log để phân tích trong phòng giúp xác định các thông số vỉa, đánh giá kết quả tính toán cũng như xác định các giá trị ngưỡng.
3.1.1.Các đường cong đầu vào.
Bảng 3.1: Các đường cong sử dụng trong quá trình minh giải
STT Đường cong Chú thích Đơn vị
đo
1 GR Đường cong đo gamma tự nhiên API
2 LLD/BK Đường cong điện trở suất đới nguyên OHMM
3 NPHI Đường cong độ rỗng neutron Dec
4 DT Đường cong độ rỗng sonic uSec/m
5 SP Đường cong đo thế tự nhiên mV
6 DEPTH/TVDSS Chiều sâu giếng khoan/Chiều sâu
tuyệt đối m
7 CALIPER Đường cong đường kính giếng khoan mm
8 BITSIZE Đường cong đường kính choòng
khoan inch
Công tác nghiên cứu ĐVLGK sử dụng thiết bị của trạm Halliburton. Tổ hợp các phương pháp đo bao gồm: carota điện (LLD, LLS), carota độ rỗng (NPHI, DT) và carota thạch học (GR). Trong quá trình khoan, công tác khảo sát carota khí được tiến hành bằng trạm Geoservices ( Bảng 3.1).
Đối với giếng khoan lô X, chất lượng tài liệu ĐVLGK thu được nói chung có chất lượng tốt và đáp ứng yêu cầu cả về số lượng và chất lượng cho công tác minh giải định lượng.
3.1.2. Các giá trị a, m, n và giá trị giới hạn
Các giá trị a, m, n :
a là hệ số thạch học có giá trị thay đổi từ 0,6 ÷ 2,0 tùy thuộc vào từng loại đá. m là hệ số xi măng gắn kết, có giá trị thay đổi từ 1.8 ÷ 2.2 tùy thuộc vào loại trầm tích kiểu biến dạng và đặc điểm phân bố của lỗ rỗng cũng như độ gắn kết xi măng của đá.
Đối với đá cát có độ gắn kết trung bình và tốt thường lấy a=1 hoặc 0,8 và m=2 hoặc 1,8.
n là hệ số bão hòa, giá trị thay đổi từ 1,2÷2,2 [2].
Các giá trị tới hạn :
Theo báo cáo đánh giá trữ lượng mỏ, giá trị tới hạn của giá trị hàm lượng sét để tính toán trữ lượng là 50%, của giá trị độ rỗng hiệu dụng là 10% và của độ bão hòa nước là 60%. Các vỉa thỏa mãn điều kiện hàm lượng sét nhỏ hơn 40%, độ rỗng hiệu dụng lớn hơn 10% và độ bão hòa nước nhỏ hơn 60% được coi là những vỉa có tiềm năng chứa hydrocacbon. (Bảng 3.2)
Bảng 3.2: Các giá trị hằng số và các giá trị tới hạn
Tầng sản phẩm Hằng số a Hằng số xi măng m Chỉ số bão hòa n Các giá trị tới hạn Vsh* (%) PHIe* (%) Swr* (%) Miocen 1.14 1.81 2.22 50 14 60 Oligocen 1.15 1.7 2.1 50 12 70
Bảng 3.3: Các giá trị ngưỡng của giếng X1
Tầng chứa (m)
Tham số
Miocen dưới Oligocen trên
(3012-3265 m) (3265-3474m)
a 1.14 1.15
m 1.81 1.70
n 2.22 2.10
GRmin (API) 51 44-60 Wma (deci) -0.01 -0.01 Wf (deci) 0.991 0.991 Wsh (deci) 0.45 0.4 DTma (мкс/фт) 55 55 DTf (мкс/фт) 189 189 DTsh (мкс/фт) 115 110 Cp 1.15 1.1 Rw (Ωм) @ oC 0.265 @ 25 1.056 @ 25 Rwb (Ωм) @ oC 0.265 @ 25 0.265 @ 25 Rmf (Ωм) @ oC 0.107@ 24 0.107@ 24
3.2. Các bước phân tích thông số vỉa.
3.2.1. Phân vỉa.
Sử dụng đường cong Gamma Ray để phân chia vỉa cát – sét. Các vỉa sét thì có cường độ gamma tự nhiên cao nhất Iγmax và các vỉa cát thì có cường độ gamma tự
nhiên thấp nhất Iγmin. Tuy nhiên, đá chứa trầm tích Oligocen trên mỏ X có hàm
lượng phóng xạ cao nên ta phải đối sánh với các đường cong khác để có thể phân vỉa chính xác hơn.
Dựa vào đường cong SP phân chia ra được vỉa cát thô có giá trị điện thế tự nhiên mang giá trị âm (-), sét mịn có giá trị điện thế tự nhiên mang giá trị dương (+). Dựa vào đường đo sâu sườn LLD, các vỉa cát thô có giá trị điện trở cao hơn vỉa sét, từ đó so sánh kết quả phân vỉa cho phù hợp ( Hình 3.1).
Đối sánh với đường CALIPER và đường BITSIZE, với vỉa sét trong quá trình khoan, các hạt sét gặp nước của dung dịch khoan thì trương nở, bung ra dẫn đến đường kính giếng khoan lớn hơn đường kính choòng khoan có khi vài chục mm mỗi bên và không đều. Trong khi đó, khi khoan qua vỉa cát thì dung dịch khoan thấm sâu vào vỉa. Trong quá trình thấm, dung dịch khoan để lại các hạt sét bên ngoài tạo vỏ bùn dày vài mm bảo vệ lớp cát không bị lở, do đó đường kính giếng khoan nhỏ hơn đường kính choòng khoan. Trong một số trường hợp, ở trong một
vỉa, giá trị GR biến đổi khá nhiều, chúng ta có thể chia chúng thành nhiều vỉa nhỏ (a, b, c,…). Đánh số thứ tự từ trên xuống dưới và chỉ lấy những vỉa các có chiều dày tương đối lớn hơn 2m.
Phân vỉa Phân vỉa Xác định giá trị GRclean, GRclay Xác định giá trị GRclean, GRclay Tính hàm lượng sét Vsh Tính độ rỗng hiệu dụng Φe Tính độ rỗng hiệu dụng Φe Nhập thông số vỉa Nhập thông số vỉa Xác định đường nhiệt độ Xác định đường nhiệt độ Tính điện trở suất nước vỉa Rw
Tính điện trở suất nước vỉa Rw
Tính độ bão hòa nước Cut off để xác định vỉa triển vọng Cut off để xác định vỉa triển vọng
Hình 3.1: Phân vỉa cát – sét giếng khoan X1
Với các vỉa có thành phần thạch học khác nhau thì cũng có các bước thực hiện khác nhau nguyên nhân là do đặc tính thấm chứa của các loại đất đá là khác nhau. Cùng với các yếu tố hàm lượng sét, độ rỗng, độ bão hòa có đặc trưng riêng, nên khi phân tích các bước làm khác nhau. Ví dụ phân tích trong vỉa cát kết và carbonat :
3.2.2. Xác định giá trị GRmax - GRmin
- GRmax là giá trị GR đọc được ở vỉa sét sạch đại diện nhất (có bề dày tương đối lớn hơn 2m).
- GRmin là giá trị GR đọc được ở vỉa cát sạch đại diện nhất (có bề dày tương đối lớn hơn 2m) (Hình 3.2).
Hình 3.2. Xác định giá trị GRmax – GRmin từ đường cong GR 3.2.3. Tính hàm lượng sét.
3.2.3.1. Tính theo Neutron – Mật độ.
Trước khi tính hàm lượng sét theo Neutron – Mật độ, cần phải xây dựng đồ thị Neutron – Mật độ với ρma= 2.65 g/cc để xác định chính xác độ rỗng trong từng zone (vỉa). Trong mỏ X, hàm lượng sét được tính dựa cả vào các giá trị neutron mật độ trên cơ sở xác định điểm cát sạch và điểm sét. Phương trình sau mô tả quy tắc tính: 2 1 2 1 ).( ) ).( ) ( ( cl cl cl cl cl clay c clND l Neu Neu Neu Neu V ρ ρ ρ ρ − − = − − (%) Với:
ρcl1 ρcl2: Hai giá trị mật độ 2 điểm đầu của đường cát sạch.
Neucl1 , Neucl2: Hai giá trị độ rỗng neutron 2 điểm đầu của đường cát sạch.
Neuclay: giá trị độ rỗng neutron của sét.
VclND: hàm lượng sét tính theo phương pháp Neutron – Mật độ.
Tuy nhiên trong trường hợp giếng khoan bị sạt lở hoặc có chứa khí sử dụng phương pháp Neutron-Mật độ không còn chính xác, khi đó sử dụng phương pháp Gamma Ray.
3.2.3.2. Tính theo Gamma Ray.
Để tính toán hàm lượng sét trong vỉa, thông thường sử dụng đường cong đo hàm lượng phóng xạ tự nhiên trong đất đá (GR) và xác định bằng quan hệ Vsh = f (ΔJ)
Với ΔJ – chỉ số Gamma (Gamma Ray Index) min max min GR GR J GR GR − ∆ = −
GR –giá trị cường độ bức xạ gamma đo được tại điểm quan sát (API)
GRmax, GRmin – giá trị cường độ bức xạ gamma tại vỉa sét và vỉa cát sạch (API). Tùy thuộc vào đặc tính phóng xạ đất đá của từng vùng, quan hệ Vsh = f(ΔJ) có thể là mối tương quan bậc 1, bậc 2 hoặc logarit.
Hiện nay để đánh giá hàm lượng sét trong vỉa, các công ty đều sử dụng hàm bậc 1: min max min GR GR J GR GR − ∆ = −
Đối với mỏ X nói riêng việc phân tích mẫu để xác định mối tương quan Vsh=f(ΔJ). Theo kết quả phân tích, mối tương quan Vsh=f(ΔJ) được xác định theo cong thức như sau:
=0.0083 *( -1) (3.4) Trong các đá trầm tích Oligocen trên, do hàm lượng phóng xạ trong nước vỉa cao nên có giá trị thu được của phương pháp gamma tự nhiên khá cao, không phản ánh được hàm lượng chất phóng xạ trong vỉa chứa. Do đó để xác định được hàm lượng sét cần kết hợp sử dụng các đường cong khác. Minh họa hình 3.3
Đường cong hàm lượng sét Vcl
(3.2)
Hình 3.3. Kết quả tính hàm lượng sét trong phần mềm IP 3.2.4. Tính độ rỗng.
3.2.4.1 Phương pháp mật độ.
Thông thường độ rỗng theo đường cong mật độ được xác định bằng công thức:
Φ D ma b ma fl ρ ρ ρ ρ − = − (%) Với ρma= 2,65g/ (cát kết) ρma = 2,71 g/ (đá vôi) ρfl= 1 g/ (đá vôi + cát kết)
Ở lô X trong các giếng khoan có mẫu lõi đều tiến hành phân tích mật độ tự nhiên, độ rỗng và thành phần thạch học khoáng vật của đất đá, từ các thông số này dễ dàng xác định giá trị mật độ khung của đất đá. Theo kết quả tính toán từ phân tích thành phần thạch học và khoáng vật đất đá, giá trị mật độ khung của cát vào khoảng 2,65 g/cm3 và của đá vôi vào khoảng 2,71g/cm3.
Mật độ chất lưu trong vỉa phụ thuộc vào mật độ của dầu, khí, nước trong vỉa và một phần nào đó bị ảnh hưởng bởi dung dịch khoan thấm vào trong vỉa. Để xác định chính xác giá trị mật độ chất lưu chung quanh thành giếng khoan là vô cùng phức tạp, do đó để đơn giản hóa trong việc tính toán độ rỗng bằng đường cong mật độ, mật độ chất lưu = 1 g/cm3 được sử dụng cho cả cát kết, đá vôi trong tất cả các giếng.
3.2.4.2. Phương pháp neutron.
Độ rỗng theo đường cong Neutron được xác định bằng mối quan hệ giữa độ rỗng vỉa hiệu dụng và giá trị Neutron theo log.
Φ N ma fl ma HI HI HI HI − = − (%) Trong đó: ΦN : Độ rỗng nơtron.
HI : chỉ số hydro đo được.
HIma : chỉ số hydro của khung đá.
HIfl : chỉ số hydro của chất lưu.
3.2.4.3. Phương pháp Neutron – Mật độ .
Độ rỗng hiệu dụng (Φeff) được xác định từ độ rỗng tổng (ΦT) khi đã hiệu chỉnh ảnh hưởng của sét, phương trình:
(3.5)
Φeff = ΦT * (1-Vsh) (%) (3.8) Đối với vỉa dầu, nước:
2
D N T
Φ + Φ
Φ = (%) (3.9)
Đối với vỉa khí: 2 2
2
D N T
Φ − Φ
Φ = (%) (3.10) Hình 3.4 minh họa cho bước làm trên phần mêm IP. Độ rỗng hiệu dụng được tính ra nhờ các đường cong RHOB, NPHI, DTCO.
Hình 3.4 : Kết quả tính độ rỗng hiệu dụng từ phần mềm IP
Đường cong độ rỗng hiệu dụng
3.2.5. Xác định các tham số cho quá trình tính Sw
3.2.5.1. Xác định Rw
Xác định ỉa chứa nước cho tầng chứa , thường là chọn vỉa cát sạch có gí trị GR cao và giá trị điện trở suất thấp làm vỉa nước đại diện. Sau đó Xplot giá trị điện trở suất trên độ rỗng hiệu dụng, kéo đường độ bõa hòa nước 100% đi vào giữa các điểm tần suất
Hình 3.5 : Xpot LLD/PHIE
3.2.5.2. Xác định đường nhiệt độ
- Nhiệt độ bề mặt là 250C - Gradient địa nhiệt: 30C/100m
Lập phương trình tuyến tính dạng y = ax + b, biểu diễn mối quan hệ giữa nhiệt độ và độ sâu vỉa như sau:
Tvỉa = Gradient nhiệt × Độ sâu vỉa + Nhiệt độ bề mặt
Tvỉa = 0.0333H + 25 (oC)
Trong phần mềm IP, vào menu Calculation, chọn mục Temperature Gradient, sau đó nhập như hình sau:
Hình 3.6. Nhập đường nhiệt độ trong phần mềm IP. 3.2.6. Độ bão hòa nước
Độ bão hòa nước là một thông số quan trọng cần được xác định bằng tài liệu ĐVLGK. Dựa vào giá trị của Sw ta có thể xác định được vỉa chứa dầu/khí hay chứa nước.
Mô Hình Dual Water:
Mô hình Dual Water được áp dụng để tính độ bão hòa nước cho cả phần đá vôi và phần trầm tích lục nguyên. Theo mô hình này, các yếu tố như khung đá, chất lưu (hydrocarbon, nước tự do), ảnh hưởng của sét và nước liên kết điều tham gia vào kết quả của độ bão hòa nước.
Hình 3.7: Mô hình Dual Water đá chứa cát sét.
Độ bão hòa nước được tính theo công thức sau:
= * * ( + * ( - )).
Trong đó:
Sw: độ bão hòa nước.
Swb = (ΦT – Φeff)/ ΦT: độ bão hòa nước bao. Rwb: điện trở nước liên kết tại vỉa sét sạch. RT: điện trở thật của vỉa.
RT: điện trở nước thành hệ tại vỉa cát sạch.
ΦT: độ rỗng. a: hệ số thạch học. m: hệ số xi măng. n: hệ số bão hòa nước.
3.2.7. Cutoff để xác định vỉa triển vọng.
Sau khi tính toán được độ bão hòa nước – Sw, hàm lượng sét - Vsh và độ rỗng hiệu dụng – PhiE, ta tiến hành cutoff để xác định vỉa triển vọng có khả năng chứa dầu khí. Sử dụng bảng 3.2 để nhập các giá trị tới hạn. Các vỉa ở tầng Miocen dưới thỏa mãn điều kiện hàm lượng sét nhỏ hơn 50%, độ rỗng hiệu dụng lớn hơn 14% và độ bão hòa nước nhỏ hơn 60% và các vỉa ở tầng Oligocen trên thỏa mãn điều kiện hàm lượng sét nhỏ hơn 50%, độ rỗng hiệu dụng lớn hơn 12% và độ bão hòa nước nhỏ hơn 70% được coi là những vỉa có tiềm năng chứa hydrocacbon (Hình 3.8).
Hình 3.9: Sơ đồ quy trình minh giải tầng Miocen dưới
Hình 3.10: Sơ đồ quy trình minh giải tầng Oligocen trên