Trong chương này chúng ta sẽ xét đến các phương pháp nghiên cứu lỗ khoan dựa vào trường điện không đổi. Trong địa vật lý giếng khoan, các phương pháp điện bao gồm rất nhiều phép đo khác nhau nhằm xác định giá trị điện trở suất/độ dẫn điện của đất đá ở thành giếng khoan. Khả năng dẫn dòng trong thành hệ phụ thuộc trực tiếp vào khả năng linh động của các ion trong nước vỉa bão hòa.
Những đá chứa sạch, khô là những vật chất không dẫn điện hoặc dẫn điện rất kém và thường có điện trở rất cao.
Nếu đá không chứa quặng dẫn điện thì yếu tố dẫn điện duy nhất trong đá là nước trong các lỗ rỗng giữa hạt.
Như vậy, điện trở của nước phụ thuộc vào lượng muối khoáng hòa tan trong nó, độ khoáng hóa của nước bão hòa càng cao thì đá càng dẫn điện tốt và điện trở càng thấp, nhiệt độ của môi trường cũng đóng vai trò quan trọng làm thay đổi điện trở của vỉa chứa nước vì nếu nhiệt độ tăng sẽ làm cho hoạt tính của các ion trong nó, độ khoáng hóa của nước bão hòa càng cao thì đá càng dẫn điện tốt và điện trở càng thấp, nhiệt độ của môi trường cũng đóng vai trò quan trọng làm thay đổi điện trở của vỉa chứa nước vì nếu nhiệt độ tăng sẽ làm cho hoạt tính của các ion trong nước tăng, đá có độ rỗng cao và nước trong nó có nồng độ ion cao thì chắc chắn có độ dẫn điện cao và điện trở thấp.
36
Trong quá trình khoan, dung dịch khoan sẽ xâm nhập vào trong thành hệ qua thành giếng khoan (vì áp suất của cột dung dịch khoan lớn hơn hoặc bằng áp suất của thành hệ) và trên lý thuyết sẽ hình thành ba đới tính từ giếng khoan vào trong thành hệ là: đới thấm nhiễm hoàn toàn, đới chuyển tiếp, và đới nguyên (Hình 2.5).
Trong quá trình thấm, nước của dung dịch khoan vào trong vỉa, sét của dung dịch khoan bị giữ lại ở thành giếng khoan tạo thành lớp vỏ sét (mud cake).
Hình 2.5 : Sơ đồ mô phỏng quá trình thấm và sự hình thành các đới thấm quanh thành giếng khoan.
37
Đới thấm hoàn toàn: dung dịch khoan sẽ chiếm toàn bộ phần không gian rỗng trong đới này.
Đới chuyển tiếp: dung dịch khoan cùng với một lượng chất lưu vỉa tồn tại trong không gian rỗng.
Đới nguyên: do dung dịch khoan không thấm sâu vào được, nên chất lưu vỉa chiếm toàn bộ không gian rỗng.
Các phương pháp trong nhóm này có đặc điểm chung là qua các điện cực (hoặc ống dây) phát tín hiệu dòng kích thích vào môi trường nghiên cứu rồi dùng các điện cực khác đặt cách điểm phát một khoảng nhất định để thu các tín hiệu tương ứng từ môi trường nghiên cứu. Một hệ gồm các điện cực/ống dây phát và thub tương ứng dùng để đo điện trở suất hay độ dẫn điện của môi trường nghiên cứu được gọi là hệ điện cực (device) hay Zond (tool). Các hệ điện cực đo có chiều sâu nghiên cức khác nhau từ một vài centimét đến vài mét phụ thuộc vào kích thước giữa cực phát và cực thu. Nhờ các phép đo bằng các hệ điện cực có chiều sâu nghiên cứu khác nhau, người ta có thể đánh giá các giá trị điện trở suất của các đới khác nhau xung quanh giếng khoan.