Trong đó:
Sw =
3.2.5. Tính toán độ bão hòa nước cho vỉa chứa có sét phân tán dựa trên tài liệu ĐVLGK ĐVLGK
Phương pháp Thomas- Stieber là phương pháp xác định được thể tích của các kiểu loại sét. XRD tổng hàm lượng sét gần với giá trị của sét phân tán, mẫu phân tích sét được lấy từ mẫu lõi thí sét được phân tán ở trong các không gian lỗ rỗng. Thomas- Stieber Crossplot được xây dựng dựa trên các điểm chuẩn cùng với sự biến đổi của các kiểu loại thành phần sét trên. Hình 3.18 tính toán thể tích sét cho đá chứa dầu trầm tích điện trở suất thấp.
Ф c T φ φ c
Mô hình xác định độ rỗng tổng và độ rỗng hiệu dụng cho đá chứa có sét phân tán và sét phân lớp. Hình 3.19 mô phỏng phương pháp tính độ rỗng cho đá chứa có sét phân lớp và sét phân tán
φ
T
φ
Xác định thể tích sét bằng phương pháp Tensor
Hình 3.20 Mô hình xác định thể tích sét bằng điện trở Tính toán độ bão hòa nước Tính toán độ bão hòa nước
Độ bão hòa nước sẽ được được tính toán theo các mô hình như sau. Phương pháp Archie:
Sw =n √
Phương pháp Simandoux:
Phương pháp Modified Simandoux:
1
Phương pháp Indonesian (Poupon-Leveaux):
1
Phương pháp Dual Water:
1 m∗ = m 1 Qvn = Vcl×∅ Tclay ∅T
Phương pháp Juhasz (Waxman-Smits):
1 ng pháp Juhas z (Wax man- Smits ):
(3.19) (3.20) (3.21) (3.22) (3.23) (3.24) (3.51) (3.25) (3.53) (3.26) (3.27)
1 Rf Qv = B = m∗ = minput + Cm(1.128 × Y + 0.22(1 − e−17.3×Y)) Y = Trong đó:
Sw: Độ bão hòa nước hiệu dụng SwT: Độ bão hòa nước tổng Swb: Độ bão hào nước bao Rwb: Điện trở suất nước bao Rw: là điện trở suất của nước vỉa Rcl: Điện trở của sét
Rt: Điện trở suất thật của thành hệ đã hiệu chỉnh các bước cho lát cát điện trở suất thấp
Φe: Độ rỗng hiệu dụng ΦT: Độ rỗng tổng a: Hệ số uốn khúc m: Hệ số xi măng hóa
m*: Hệ số xi măng hóa sử dụng cho mô hình Juhasz, Dual Water n: Hệ số mũ bão hòa
B: Độ dẫn điện tương đương của Cation sét T: Nhiệt độ thành hệ
3.2.6. Phương pháp tính toán độ bão hòa nước Sw dựa trên áp suất mao dẫn (Pc)
Áp suất mao dẫn là sự khác biệt về áp suất giữa hai pha trong cùng vỉa chứa, tương tự như vậy nó được định nghĩa là sự khác biệt áp suất giữa hai chất lỏng trộn lẫn chiếm chỗ các lỗ rỗng được gây ra bởi sức căng mặt ngoài giữa hai pha mà có gây ra dòng chảy.
Độ bão hòa nước tính toán dựa trên phân tích áp suất mao dẫn của mẫu lõi, đây là phương pháp không sử dụng đường cong điện trở suất. Áp suất của cùng vỉa chứa thường được cân bằng sau thời gian lắng đọng trầm tích ở cùng một độ sâu thẳng đứng so với mực nước biển. Áp suất mao dẫn đo ở điều kiện bề mặt với các phương pháp đo: ly tâm, màng bán thấm (poro plate) và bơm thủy ngân. Các mẫu phân tích Pc& Sw được lựa chọn là phải đặc trưng cho vỉa chứa và có tính chất đại diện về thành phần thạch học, độ rỗng, độ thấm.
Về mặt lý thuyết thì áp suất mao dẫn được dự đoán bằng cách sử dụng mô hình mao mạch đơn giản với bán kính lỗ rỗng là r.[1]
Pc =2σcosθ
lab r
Trong đó:
Pclab là áp suất mao dẫn đo trong phòng lab σ là sức căng bề mặt (IFT -dynes/cm) θ là góc dính ướt
r bán kính lỗ rỗng μm Chuyển đổi về điều kiện vỉa
Pcres = Pc
Hay
Pc= h *(ρw- ρhc)/144 Trong đó
h: chiều cao cột dầu (ft) ρw: mật độ của nước (lb/ft3)
ρhc: mật độ của hydrocacbon (lb/ft3)
(3.33)
(3.34)
Để chuyển đổi sức căng bề mặt từ điều kiện vỉa tại đối tượng nghiên cứu thì sức căng mặt ngoài được đo ở phòng thí nghiệm với các cấp áp suất khác nhau và sau đó nội suy ra áp suất của kiện vỉa của đối tượng nghiên cứu trong khoảng 3500- 4000 psi như hình dưới.
Hình 3.21 Chuyển đổi IFT về điều kiện vỉa
Như vậy trong môi trường có độ rỗng và độ thấm tương đồng với mẫu lõi nghiên cứu thì độ bão hòa nước Sw và áp suất mao dẫn có quan hệ với nhau theo hàm số mũ
Hay
Sw =
Trong đó: a, b,c là các hằng số thực nghiệm Đối với các mỏ có cùng tính chất dầu/khí thì
số không đổi nên mối quan hệ giữa độ bão hòa nước là một hàm số phụ thuộc trực tiếp vào chiều cao cột dầu. Các phương trình cơ bản để xây dựng mối quan hệ giữa độ bão hòa nước và chiều cao cột dầu như sau:
Phương trình quan hệ đường thẳng: Sw= a+ b*h
Phương trình quan hệ đường thẳng và log Sw = a + b*log(h)
Phương trình quan hệ log và đường thẳng Log(Sw)= a + b*h
Phương trình quan hệ log-log
Log(Sw) = a+b*log(h) Phương trình quan hệ Lambda
Sw=a*hλ +c Phương trình Hyperbola Sw = a/(h-b) +c Phương trình Exponential Sw= a*eb*h +c Trong đó:
h: là chiều cao cột dầu
a, b,c, λ là các hằng số thực nghiệm
3.2.7. Phương pháp tính toán độ bão hòa nước Sw dựa trên hàm J
Đường cong độ bão hòa nước được tính theo hàm J là phương pháp độc lập không sử dụng đường cong điện trở suất, việc kết hợp các thông số ĐVLGK và các thông số của chất lưu.
Phương pháp này đầu tiên được công bố bởi Leverett vào năm 1941 với hàm J như sau:
J(Sw) =
Trong đó
Pc áp suất mao dẫn (psi) θ góc dính ướt
σ sức căng mặt ngoài Ka: độ thấm tuyệt đối (mD) Ф: Độ rỗng đất đá (fraction)
Dựa trên các thí nghiệm thì Leverett đã xây dựng được độ bão hòa nước quan hệ với hàm J bằng một hàm số mũ
Sw =
Hàm J được tính toán dựa trên đo đạc của mẫu lõi (core plug) sau đó được chuyển về điều kiện vỉa chứa và biểu diễn cùng cặp với
hợp mẫu có đặc trưng rỗng thấm tương tự nhau sẽ được xếp vào cùng một nhóm và sau đó phân tích hồi quy bình phương nhỏ nhất để xác định các hệ số a, b, c. Trong phân tích độ bão hòa nước theo hàm J thì có ba yếu tố chính sẽ ảnh hưởng lớn đến kết quả tính toán là độ rỗng, độ thấm và chiều cao cột dầu- hay ranh giới dầu nước. Do vậy để giảm thiểu tính không chắc chắn và rủi ro thì việc phân nhóm hàm J là cần thiết để có kết quả độ bão hòa tin cậy.
Trong một số trường hợp số liệu đo Pc bị nhiều nhiễu hoặc độ thấm của số liệu mẫu lõi có sự biến đổi rộng, biến thể của hàm J được phát triển với ảnh hưởng của hệ số xi măng (m) như sau:
J(Sw) =
Trong đó: m là hệ số xi măng được xác định dựa trên quan hệ mẫu lõi giữa hệ số điện trở và độ rỗng. Các biến thể tính toán độ bão hòa nước dựa trên hàm J biến đổi được thể hiện như sau:
Hàm Hyperbola
Sw =
Hàm Exponential
Sw = a ∗ eb∗J + c
Trong đó a, b, λ và c là các hệ số
3.2.8. Độ bão hào nước theo phương pháp Johnson
Dựa trên nghiên cứu thực nghiệm mẫu lõi năm 1987, Jonhson đã xây dựng được mối quan hệ tuyến tính của độ bão hòa nước với độ thấm và áp suất mao dẫn thông qua biểu đồ log-log như sau:
Log(Sw) = a*log(K) + b*Pcc
Trong đó:
a, b, c là các hệ số thực nghiệm
Các hệ số a, b, c được xác định dựa trên hồi quy toán học không tuyến tính. Hệ số a là góc dốc trên đồ thị Log-log. Khi tính toán độ bão hào nước luôn nhỏ hơn hoặc bằng 1.
3.2.9. Độ bão hòa nước bằng phương pháp Cuddy
Phương pháp này được xây dựng dựa trên số liệu của vỉa khí, độ bão hào nước được xác định không phụ thuộc vào đường cong điện trở suất của đất đá. Độ bão hòa nước của phương pháp này phụ thuộc vào độ rỗng và chiều cao cột dầu và Ф.Sw (BVW) như sau.
Phương trình hồi qui đường thẳng BVW= a + b*h
Phương trình hồi quy đường thẳng và log BVW = a + b*log(h)
Phương trình hồi quy log- đường thẳng Log(BVW)= a+ b*h Phương trình hồi quy dạng log/log
Log(BVW) = a +b*log(h) Phương trình hồi quy dạng λ
BVW= a*h-λ+ c
Phương trình hồi quy dạng Hyperbola BVW = a/(h-b) +c
Phương trình hồi quy dạng Exponential BVW = a*e(b*h) +c
Trong đó a,b là các hằng số tìm bằng cách hồi quy, đây là phương pháp đơn giản và dễ sử dụng vì mối quan hệ trên cho thấy độ bão hòa nước giảm khi độ rỗng tăng và ngược lại, khi chiều cao cột dầu tăng thì độ bão hòa nước giảm và ngược lại Như vậy mối quan hệ giữa Ф.Sw (BVW) và chiều cao cột dầu, phương pháp này không phụ thuộc vào độ thấm. Trong trường hợp giải các bài toán ngược để tìm chiều cao cột dầu dựa trên dầu độ bão hòa nước. Phương pháp này kém chính xác khi độ rỗng nhỏ do chịu ảnh hưởng của các lực kiến tạo được tạo ra sau quá trình nạp bẫy.
3.2.10. Xác định độ bão hòa nước bằng phương pháp Sket- Harrison
Đây là phương pháp xác định độ bão hòa nước dựa trên chiều cao cột dầu và là một biến thể của phương pháp xác định độ bão hòa nước dựa trên Pc, đây là phương pháp đơn giản không phụ thuộc trực tiếp vào thạch học đá chứa và được xây dựng dựa trên mối quan hệ của độ bão hòa nước theo chiều cao cột dầu theo hàm exponential. Phương pháp này thuần túy được xây dựng trên mẫu lõi và phân loại theo tính chất thấm chứa trước khi xây dựng các hàm quan hệ. Độ bão hòa theo phương pháp Sket-Harrison được xác định như sau:
Sw = 1 − a ∗ exp[− (
Trong đó:
h: chiều cao cột dầu (ft)
a, b, c, d là các hệ số hồi quy thực nghiệm dựa trên số liệu mẫu lõi với các ý nghĩa như sau: hệ số a để điều chỉnh đường cong theo trục hoành để chuẩn hóa độ bão hòa nước dư. Hệ số b là hệ số dịch chuyển để điều chỉnh đường cong để match
theo chiều cao cột dầu, hệ số c và d là để dao động cho phép sự sai lệch của chiều cao cột dầu và ranh giới dầu nước.
3.2.11. Xác định độ bão hòa nước bằng phương pháp chất lượng đá chứa (RQI)
RQI là chỉ số chất lượng đá chứa và được định nghĩa là:
RQI= √
Chỉ số chất lượng đá chứa là đại lượng đặc trưng nhất cho tính chất vỉa chứa, RQI càng lớn thì đá chứa càng tốt và ngược lại. Đây là phương pháp tính độ bão hòa nước thể hiện được đặc trưng của vỉa chứa và liên qua trực tiếp đến đặc trưng thấm chứa của vỉa. Các phương trình thể hiện mối quan hệ của độ bão hào nước và chỉ số chất lượng đá chứa như sau:
Phương trình hồi qui đường thẳng Sw= a +b RQI*h
Phương trình hồi quy đường thẳng và log Sw = a + b*log(RQI*h) Phương trình hồi quy log- đường thẳng
Log(Sw)= a+ b*RQI*h Phương trình hồi quy dạng log/log
Log(Sw) = a +b*log(RQI*h) Phương trình hồi quy dạng λ
Sw= a*(RQI*h)-λ + c Phương trình hồi quy dạng Hyperbola
BVW = a/(RQI*h-b) +c Phương trình hồi quy dạng Exponential
BVW = a*e(b*RQI*h) +c
3.2.12. Xác định độ bão hòa nước theo độ rỗng và chiều cao cột dầu
Độ bão hòa nước quan hệ với độ rỗng và chiều cao cột dầu và độ rỗng thường có quan hệ tương đối rõ biệt, khi chiều cao cột dầu lớn thì đá chứa có độ bão hòa nước nhỏ và khi đá chứa có độ rỗng lớn thì thường liên quan đến độ bão hào
nước nhỏ. Do vậy mối quan hệ giữa độ bão hòa đá chứa và chiều cao cột dầu, độ rỗng được xây dựng dựa trên mối quan hệ thực nghiệm đá chứa như sau:
Hàm 1: Sw = Hàm 2 Sw = Hàm 3 Sw = a ∗ h(b∗Ф+c) + d
3.2.13. Xác định độ bão hòa nước bằng chất lượng đá chứa biến thể (RQIm*h)
Độ bão hòa nước được tính toán dựa trên biến thể của chất lượng đá chứa và chiều cao cột dầu.Biến thể của chất lượng đá chứa được định nghĩa như sau
RQIm = √
Ф
Trong đó:
m là hệ số xi măng
RQIm:biến thể chất lượng đá chứa
Trường hợp biến thể này áp dụng cho các đá chứa có cùng tính chất dầu, hệ số xi măng còn phản ánh được mức độ bất đồng nhất của đất đá cũng như ảnh hưởng của xi măng phân tán trong đá chứa tới độ bão hòa nước. Các phương trình thể hiện mối quan hệ giữa độ bão hòa nước và chất lượng đá chứa biến thể được thể hiện như sau:
Phương trình hồi qui đường thẳng Sw= a +b RQIm*h
Phương trình hồi quy đường thẳng và log Sw = a + b*log(RQIm *h) Phương trình hồi quy log- đường thẳng
Log(Sw)= a+ b* RQIm *h Phương trình hồi quy dạng log/log
Phương trình hồi quy dạng λ
Sw= a*(RQI *h)-λ + c
m
Phương trình hồi quy dạng Hyperbola BVW = a/(RQIm *h-b) +c Phương trình hồi quy dạng Exponential
BVW = a*e(b* RQIm *h) +c
Như vậy chiều cao cột dầu là yếu tố rất quan trọng để tính toán độ bão hòa nước. Để nâng cao độ chính xác dự báo các ranh giới dầu nước thì phương pháp áp suất dư đã được xây dựng để xác định chiều cao cột dầu.
3.3. Chiều cao cột dầu
3.3.1. Tổng quan chung
Chiều cao cột dầu được dự đoán thông qua các tài liệu địa vật lý giếng khoan, các phương pháp địa vật lý thông thường chỉ có khả năng phát hiện được các ranh giới dầu nước tại vị trí của giếng đi qua. Hiện nay hầu hết các tài liệu áp suất điểm có độ phân giải và độ chính xác cao để xác định những thay đổi đủ nhỏ trong vỉa chứa để xác định ranh giới áp suất hay ranh giới dầu nước (OWC)/(GOC)/(GWC). Phương pháp phân tích áp suất truyền thống dựa trên thay đổi của áp suất gây ra bởi mật độ của chất lưu và điều này sẽ khó phát hiện được ranh giới chất lưu. Excess Pressure (Áp suất dư) là hiệu áp suất tại điểm đo đạc trừ đi áp suất cột chất lưu tính từ mặt chuẩn. Khái niệm này được ứng dụng vào phân tích áp suất để có thể nhận biết các thay đổi nhỏ của áp suất gây ra bởi sự biến thiên mật độ và các ranh giới áp suất. Với mật độ của chất lưu thay đổi nhỏ hơn 0.02 g/cm3 cũng có thể được phát hiện, cũng như sự biến đổi nhỏ áp suất ở ranh giới khoảng 0.7psi cũng có thể được phát hiện. Sử dụng các tài liệu đo áp suất có chất lượng tốt, các hiệu ứng gây ra do áp suất từ dịch chuyển mao dẫn (capillary-displacement pressure) tại vỉa chứa có thể được phát hiện bởi khoảng cách giữa ranh giới nước tự do (FWL) và ranh giới dầu nước OWC. Hiệu ứng trên có thể được sử dụng nhằm đánh giá tính dính ướt của vỉa chứa. Các đánh giá về mật độ chất lưu dựa trên áp suất thành hệ có thể giúp đánh giá chất lượng dầu và khí trên quy mô vỉa chứa đối với bẫy chứa cả dầu và khí. Áp suất thành hệ ngoài việc
phát hiện được các biến đổi nhỏ của mật độ chất lưu để xác định ranh giới, ước lượng được nồng độ khoáng hóa nước vỉa và nhiệt độ tại vỉa chứa.
Trong đề tài này thì áp suất điểm dùng để xác định ranh giới chất lưu. Chính vì vậy, việc kiểm soát chất lượng áp suất đo đạc là rất thiết yếu. Các sai số trong đo đạc áp suất trong khoảng 0.5 psi có thể được phát hiện từ quá trình phục hồi áp suất. Các điểm đo được coi là supercharge (quá áp) sẽ không được sử dụng để phân tích.
Đối tượng nghiên cứu của luận án này sử dụng một phương pháp minh giải mới dựa trên khái niệm về áp suất dư (Excess Pressure). Dữ liệu được chuyển đổi nhằm loại bỏ các ảnh hưởng của trọng lượng từ áp suất thủy tĩnh của chất lưu. Qua đó các biển đổi nhỏ của áp suất có thể được thể hiện rõ. Phương pháp áp suất dư đã giúp xác định chính xác ranh giới nước tự do. Các ranh giới chất lưu rất khó phát hiện nếu dựa vào đồ thị áp suất-độ sâu truyền thống. Các hiện tượng như hiệu ứng gây ra do áp suất từ dịch chuyển mao dẫn (capillary-displacement pressure) gần ranh giới ranh giới chất lưu cũng được phát hiện dựa trên phân tích áp suất dư.
Việc phân tích áp suất dư đòi hỏi việc kiểm soát chất lượng tài liệu áp suất đầu vào chặt chẽ. Bởi vì sai lệch rất nhỏ trong đo đạc áp suất vỉa có thể ảnh hưởng