5.2.1: Khái niệm và phân loại độ thấm
Khái niệm
Độ thấm là đại lượng đặc trưng cho khả năng thấm qua môi trường của chất lưu.
𝐾 = 𝑄. 𝜇. ∆𝑙
∆𝑃. 𝐴
Trong đó: K – độ thấm (mD); Q – lưu lượng thấm (cm3/s); µ - độ nhớt của chất lưu (cP); Δl – chiều dài thấm (cm); ΔP – chênh áp giữa hai đầu môi trường thấm (at); A – tiết diện môi trường thấm (cm2).
Phân loại độ thấm:
Độ thấm tuyệt đối: là khả năng thấm qua môi trường của hệ chất lưu (có thể là một hay nhiều loại chất lưu). Kí hiệu là: K
Độ thấm pha: là khả năng thấm qua môi trường của một chất lưu duy nhất (dầu, khí hoặc nước). kí hiệu Ko – độ thấm pha dầu; Kw – độ thấm pha nước; Kg – độ thấm pha khí.
Độ thấm tương đối: độ thấm tương đối của một pha nào đó là tỉ số giữa độ thấm của pha đó với độ thấm tuyệt đối.
Độ thấm tương đối của pha dầu Kro: 𝐾𝑟𝑜 =𝐾𝑜
𝐾
Độ thấm tương đối của pha khí Krg: 𝐾𝑟𝑔 =𝐾𝑔
𝐾
Độ thấm tương đối của pha nước Krw: 𝐾𝑟𝑤 =𝐾𝑤
𝐾
5.2.2: Phương pháp xác định độ thấm
Ở đây chúng tôi tiến hành xác định độ thấm khí và độ thấm pha tương đối của dầu – nước và dầu – khí.
Xác định độ thấm khí:
- Chuẩn bị thí nghiệm:
Khoan cắt mẫu có hình dạng hình trụ chuẩn với kích thước: Đường kính từ 30 - 50 mm, chiều dài 50 - 80 mm;
Chiết rửa sạch bằng các dung môi như toluen hoặc benzen, chlorophorm, xylen, ...; Sấy ở nhiệt độ 80-100oC trong 48 giờ và đặt trong bình hút ẩm khoảng 12 giờ trước khi phân tích.
- Quy trình thí nghiệm
Chúng tôi sử dụng máy đo độ thấm khí Poroperm để đo độ thấm khí.
+ Mở chương trình đo trong máy tính, bật máy Poroperm lên và đợi khoảng nửa tiếng.
+ Kiểm tra tổng quát trước khi đo.
Van “Confining Pressure” để ở vị trí VENT; “Metering Valve” đóng;
Để van “Backward - Forward” ở vị trí Forward khi đo theo chế độ Single step; ở vị trí Backward khi đo theo chế độ Multi step;
“Source Valve” ở vị trí OFF; 2 van “Pressure Regulator” mở;
Mở van “Inlet” và “Outlet” ở Bộ giữ mẫu. “Matrix Valve” để ở vị trí VENT.
+ Các bước đo:
Mở van 2 bình khí cung cấp khí và điều chỉnh áp suất cho nén hông khoảng 300 psi; áp suất cho đầu vào khoảng 100 psi;
Lắp mẫu vào bộ giữ mẫu (nếu mẫu dài thì tháo cục đệm đồng ra);
Chọn Digram và bấm“Offset all” cho các đồng hồ hiển thị về 0 hết (nếu cần thiết); Nhập thông tin mẫu và điều kiện môi trường hiện tại vào phần “Experiment data”; chọn đường kính thích hợp, chế độ đo …
Chế độ đo Single step (đo 1 lần)
Bấm “START” và làm theo các yêu cầu của chương trình đưa ra như: Mở van “Confining Pressure”; ∆P ON; “Backward - Forward” ở vị trí Forward; “Source Valve” ON; nâng áp suất đầu vào bằng 1 trong 2 van “Pressure Regulator” sao cho ∆P nằm trong khoảng giới hạn cho phép (xem bảng ∆P) và cập nhật kết quả ở cột “BA” của file đo khi cột “K Stabilised” hiện chữ OK.
Hình 5.1: giao diện thao tác của chương trình thiết lập trong máyPoroperm chế độ đo Single step
Chế độ đo Multi step (đo nhiều lần)
Bấm “START” và làm theo các yêu cầu của chương trình đưa ra tương tự như chế độ đo Single step cho đến khi ra kết quả. Tiếp tục đo các cấp áp suất khác bằng cách nâng áp suất đầu vào lên mà vẫn giữ ∆P không đổi (điều chỉnh bằng “Metering Valve”). Cập nhật kết quả đo ở 2 cột “BD” và “BE” của file đo.
Hình 5.2: giao diện thao tác của chương trình thiết lập trong máyPoropermchế độ đo Multi step
Chú ý: Các cấp áp suất tiếp theo phải lần lượt cao hơn (gấp đôi, gấp ba, gấp bốn và gấp năm hoặc hơn) cấp áp suất đầu tiên.
Ngoài ra chúng tôi còn tiến hành đo độ thấm pha tương đối của dầu bằng cách bơm đồng thời hai pha dầu – nước, dầu – khí. Khi đó trong môi trường thấm có mặt đồng thời hai pha (dầu-nước, dầu - khí) thì độ thấm của mỗi pha sẽ phụ thuộc vào độ bão hòa và sự phân bố của mỗi pha trong không gian lỗ rỗng của đá. Đường độ thấm tương đối được sử dụng để biện luận các giá trị tới hạn của các tính chất colecto, xác định vùng chuyển tiếp của ranh giới dầu-nước, tính toán khai thác, dự đoán động thái quá trình ngập nước/khí của vỉa.Phương pháp này được tiến hành thông qua máy CFS 700.
Hình 5.3: Sơ đồ thiết bị CFS 700
5.3: Các phương xác định kích thước hạt
Kích thước hạt ở đây được hiểu là kích thước cơ học của các hạt đất, đá hay các chất rắn khác. Đá trầm tích rất đặc trưng về kiến trúc hạt và khi phân tích thì tiêu chuẩn trước hết là độ hạt của đá trầm tích.
Đối với mỗi đơn vị sẽ có cách phân chia kích thước hạt khác nhau. Ví như đối với Nga và Hoa Kỳ có cách phân chia như sau:
Kachinski
Khoảng kích thước hạt, mm Tên gọi hạt
>0.001 Bùn 0.001 – 0.005 Bụi nhỏ 0.005 – 0.01 Bụi trung bình 0.01 – 0.05 Bụi lớn 0.05 – 0.25 Cát nhỏ 0.25 – 0.5 Cát trung bình 0.5 – 1 Cát lớn
Bảng 5.1: Bảng phân loại hạt theo thang Kachinski (Nga)
Thang phi ϕ Khoảng kích thước hạt (mm) Tên gọi hạt
< -8 > 256 Đá tảng -6 đến -8 64 – 256 Đá cuội -5 đến -6 32 – 64 Sỏi rất thô -4 đến -5 16 – 32 Sỏi thô -3 đến -4 8 – 16 Sỏi trung bình -2 đến -3 4 – 8 Sỏi mịn -1 đến -2 2 – 4 Sỏi rất mịn 0 đến -1 1 – 2 Cát rất thô 1 đến 0 0.5 – 1 Cát thô 2 đến 1 0.25 – 0.5 Cát trung bình 3 đến 2 0.125 – 0.25 Cát mịn 4 đến 3 0.0625 – 0.125 Cát rất mịn 8 đến 4 0.0390625 – 0.0625 Bùn (bột)
10 đến 8 0.01 – 0.0390625 Sét
> 10 < 0.001 Keo
Bảng 5.2: Bảng phân loại hạt theo Hoa Kỳ. Trong đó ϕ = - log2(kích thước hạt theo mm).
Hiện nay có một số phương pháp phân tích độ hạt tiêu biểu như: phân tích độ hạt bằng phương pháp rây, sàng; phân tích độ hạt dưới kính hiểm vi;…
Phân tích độ hạt theo phương pháp rây, sàng tương đối phổ biến. Trong đề tài nghiên cứu này chúng tôi đã áp dụng phương pháp rây , sàng để phân tích độ hạt cát kết theo thang chia độ hạt như sau:
Bảng 5.3: Bảng chia kích thước cát kết theo Vietsopetro
Với đồ án này, tôi tiến tính toán và phân chia nhóm kích thước hạt trung bình của tầng Oligocen trên và Miocen dưới trên phần mềm microsoft excel. Trong đó sử dụng các hàm có sẵn để tiến hành phân tích như: hàm Normdist để tính toán giá trị tần suất tích lũy độ hạt theo thang logarit kích thước hạt, dùng solver để tính toán giá trị kích thước hạt trung bình và độ lệch chuẩn của kích thước hạt trung bình theo logarit. Qua đó xây dựng các biểu đồ tương quan giữa độ thấm – độ rỗng theo kích thước hạt trung bình; kích thước hạt trung bình – độ rỗng, kích thước hạt trung bình – độ thấm.
Hàm Normdist là hàm phân bố chuẩn tuần suất tích lũy ( ở đây là hàm phân bố chuẩn tần suất tích lũy của logarit kích thước hạt) vì giá trị lo-gic là TRUE, nó sẽ trả về
Kích thước hạt (ϕ) Kích thước hạt (mm) <-1 >2 -1 – 0 2 – 1 0 – 1 1 – 0.5 1 – 2 0.5 – 0.25 2 – 3.21928 0.25 – 0.1 3.21928 – 4.321928 0.1 – 0.05 4.321928 – 6.643856 0.05 – 0.01 >6.643856 <0.01
phân bố chuẩn của giá trị x theo độ lệch chuẩn và giá trị trung bình xác định (ở đây x là giá trị kích thước hạt, có độ lêch chuẩn std và kích thước hạt trung bình Md tương ứng). Cú pháp của hàm Normdist là:
Normdist(x,mean,standard_dev,cumulative) Trong đó:
x – giá trị cần phân bố
mean – giá trị trung bình xác định standard_dev – giá trị độ lệch chuẩn
cumulative – giá trị lo-gic bắt buộc là TRUE hoặc FALSE
Chú ý: nếu giá trị lo-gic là TRUE thì hàm trả về hàm phân bố tần suất tích lũy nếu giá trị lo-gic là FALSE thì hàm trả về hàm khối xác suất
Hàm solver là thay đổi giá trị các biến (by changing variable cells) đến khi giá trị mục tiêu (set objective) đạt được giá trị xác định (max, min, value of: ) với điều kiện kèm theo (subject to the constraints). Trong đồ án này, biến số sẽ là kích thước hạt trung bình (Md) và độ lệch chuẩn (std), giá trị mục tiêu là tổng sai số bình phương của kích thước hạt theo đơn vị minimet với logarit giá trị kích thước(SSE). Phép toán được tiến hành đến khi giá trị tổng sai số bình phương đạt giá trị minimum.
Dựa vào kết quả phân tích thành phần kích thước hạt bằng phương pháp rây, sàng ta tiến hành phân tích kích thước độ hạt của đối tượng nghiên cứu bằng các hàm
Normdist, solver trên excel. Ta được bảng kết quả kèm theo.
Từ số liệu phần trăm khối lượng theo kích thước hạt tiến hành thành lập bảng phần trăm tích lũy. Lấy logarit kích thước hạt thì ta được bảng phần trăm khối lượng theo logarit kích thước hạt.
Thành lập bảng phần trăm tích lũy khối lượng theo logarit kích thước hạt bằng hàm
Normdist. Ở đây tôi giả sử giá trị của kích thước hạt trung bình Md=0 (mm) với độ lệch chuẩn std=1 và tích lũy là TRUE thì hàm Normdist trả về hàm phân bố chuẩn hóa (phân bố tích lũy). Còn lấy tích lũy là FALSE thì hàm phân bố xác suất.
Sử dụng hàm Normdist để phân bố giá trị logarit kích thước hạt theo kích thước hạt trung bình và độ lệch chuẩn ta được bảng Normdist Caculation.
Tính sai số bình phương của kích thước hạt theo minimet và logarit kích thước hạt thì ta được bảng Square Error. Tiến hành lấy tổng các giá trị sai số bình phương ứng với mỗi chiều sâu thì ta có tổng sai số bình bình (SSE).
Khi đã có tổng sai số bình phương thì ta phân tích giá trị logarit kích thước hạt trung bình và độ lệch chuẩn sao cho giá trị tổng sai số bình phương ở mỗi chiều sau là nhỏ nhất, tức là giá trị logarit kích thước hạt trung là gần đúng nhất. Ở đây tôi sử dụng hàm solver để phân tích logarit kích thước hạt trung bình và độ lệch chuẩn. Sau khi phân tích mẫu 4-1-34 giếng X-1X xong thì ta có bảng số liệu và biểu đồ biểu diễn kích thước hạt như sau:
D, phi D,mm Calculated -1 2 0.007553729 -0.7 1.624505 0.015504015 -0.4 1.319508 0.029772578 -0.1 1.071773 0.053554622 0.2 0.870551 0.090366695 0.5 0.707107 0.143284785 0.8 0.574349 0.213931406 1.1 0.466516 0.301520973 1.4 0.378929 0.402373654 1.7 0.307786 0.510217858 2 0.25 0.61731566 2.3 0.203063 0.716088761 2.6 0.164938 0.800688901
2.9 0.133972 0.867983079 3.2 0.108819 0.917694664 3.5 0.088388 0.951799106 3.8 0.071794 0.973527969 4.1 0.058315 0.986384833 4.4 0.047366 0.993449706 4.7 0.038473 0.997055028 5 0.03125 0.998763678 5.3 0.025383 0.999515701 5.6 0.020617 0.999823081 5.9 0.016746 0.999939758 6.2 0.013602 0.999980888 6.5 0.011049 0.999994353
Bảng 5.4: bảng phân tích kích thước hạt của mẫu 4-1-34 giếng X-1X
Hình 5.5: Biểu đồ kích thước hạt theo minimet của mẫu 4-1-34 giếng X-1X Trong đó:Chiều sâu: 3514.40m; Md, phi: 1.67; Md, mm: 0.31385mm; So(std), phi: 1.10
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 0.01 0.1 1 10 Cu m m u la tiv e d, mm Gain Analysis
Observed Calculated Md,mm Ph16 Phi84
D, mm 2 1 0.5 0.25 0.1 0.05 0.01
D, phi -1 0 1 2 3.3219281 4.321928 6.643856
Sau khi có số liệu logarit kích thước hạt trung bình hay kích thước hạt trung bình tôi chia chúng làm 5 nhóm theo giá trị logarit kích thước hạt: nhóm thứ nhất nhỏ hơn 1; nhóm thứ 2 từ 1 tới 1.5; nhóm thứ 3 từ 1.5 tới 2; nhóm thứ 4 từ 2 tới 3; nhóm thứ 5 lớn 3;
Cùng với số liệu độ thấm, độ rỗng đo được ta mới tiến hành lập biểu đồ tương quan giữa kích thước hạt trung bình với độ thấm, độ rỗng, và môi tương quan giữa độ thấm, độ rỗng theo kích thước hạt trung bình.
CHƯƠNG 6: ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT, THẠCH HỌC VÀ TÍNH CHẤT VẬT LÝ ĐÁ CỦA ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
6.1: Đặc điểm địa chất của đối tượng nghiên cứu
Ở đây tôi tiến hành nghiên cứu tập cát kết hệ tầng là hệ tầng Trà Tân ( Oligocen trên), tập cát kết hệ tầng Bạch Hổ ( Miocen dưới). Nóc tập cát kết thuộc hệ tầng Trà Tân tương ứng với mặt phản xạ SH-7 intra nằm giữa Sh-7 và SH-8. và đã phát hiên ra tích tụ dầu khí trong trần tích Oligocen trên hệ tầng Trà Tân.
Hình 6.1: Mặt cắt địa chất qua giếng khoan X-1X và X-2X
6.1.1: Đặc điểm địa chất hệ tầng Trà Tân
Hệ tầng Trà Tân có nguồn gốc là trầm tích hạt vụn Oligocen trên. Trầm tích hệ tầng Trà Tân nằm bất chỉnh hợp lên các thành tạo của hệ tầng Trà Cú. Trên mặt cắt địa chấn , trầm tích của hệ tầng nằm giữa hai tầng phản xạ SH-7 và SH-11. Trong đó tôi tiến hành nghiên cứu tập cát kết nằm giữa Sh-7 và Sh-8 là SH-7intra.
Hình 6.2: Bản đồ đẳng nóc Oligocen trên bể Cửu Long
(địa chất và tài nguyên dầu khí Việt Nam)
Trong Oligocen, giãn đáy biển theo hướng Bắc Nam tạo biển Đông bắt đầu từ 32 triệu năm trước.Trục giãn đáy biển phát triển dần xuống Tây Nam vào cuối Oligocen. Các quá trình này đã gia tăng các hoạt động tách giãn và đứt gãy ở bể Cửu Long trong Oligocen và nén ép vào cuối Oligocen. Vì thế các đứt gãy điển hình là các đứt gãy dạng gàu xúc, phương Đông Bắc – Tây Nam cắm về phía Đông Nam, một số có phương Đông Tây. Nhiều bán địa hào, địa hào cùng hướng phát triển theo các đứt gãy được hình thành. Các bán địa hào, địa hào này được lấp đầy nhanh bằng các trầm tích vụn thô, phun trào thành phần bazơ.
Quá trình tách giãn tiếp tục phát triển làm cho bể lún chìm sâu, rộng hơn. Các hố, trũng trước núi được mở rộng, sâu dần và liên thông nhau và có chế độ trầm tích khá đồng nhất. Các tầng trầm tích hồ dày thuộc hệ tầng Trà Tân được thành tạo với thành phần chủ yếu là sét giàu vật chất hữu cơ màu nâu, nâu đen tới đen. Các hồ phát triển
trong các địa hào riêng biệt được liên thông nhau, mở rộng dần và có hướng kéo dài theo phương Đông Bắc – Tây Nam. Đây cũng là phương phát triển ưu thế của hệ thống đứt gãy mở bể. Các trầm tích thuộc hệ tầng Trà Tân dưới có diện phân bố hẹp, thường vắng mặt ở phần rìa bể, phần kề với các khối cao địa lũy và có dạng nêm điển hình, phát triển dọc theo các đứt gãy với bề dày thay đổi nhanh. Trầm tích giàu thành phần sét của hệ tầng Trà Tân giữa được tích tụ sau đó, phân bố rộng hơn, bao phủ trên hầu khắp các khối cao trong bể và các vùng cận rìa bể.
Hoạt động nén ép vào cuối Oligocen muộn đã đẩy trồi các khối móng sâu, gây nghịch đảo trong trầm tích Oligocen ở trung tâm các đới trũng chính, làm tái hoạt động các đứt gãy thuận chính ở dạng ép chờm, trượt bằng và tạo nên các cấu trúc “trồi”, các cấu tạo hình hoa, phát sinh các đứt gãy nghịch ở một số nơi như trên cấu tạo Rạng Đông, phía Tây cấu tạo Bạch Hổ và một số khu vực mỏ Rồng. Đồng thời xảy ra hiện tượng bào mòn và vát mỏng mạnh các trầm tích thuộc hệ tầng Trà Tân trên. Sự kết thúc hoạt động của phần lớn các đứt gãy và không chỉnh hợp góc rộng lớn ở nóc trầm tích Oligocen đã đánh dấu sự kết thúc thời kỳ đồng tạo rift.
6.1.2: Đặc điểm hệ tầng Bạch Hổ
Trầm tích hệ tầng Bạch Hổ với tổng chiều dày khoảng 1000-1500m, phát triển rộng khắp lô 09-1 và trong khu vực nghiên cứu. Chúng bắt gặp trong tất cả các GK ở khu vực các cấu tạo X, cấu tạo Gấu Trắng, cấu tạo Bạch Hổ và cấu tạo Rồng. Trầm tích của hệ tầng phủ bất chỉnh hợp góc lên các thành tạo của hệ tầng Trà Tân. Theo tài liệu địa chấn, lát cắt của hệ tầng này nằm giữa các tầng phản xạ địa chấn Sh-3 và Sh-7. Trầm tích của hệ tầng lằng đọng trong các điều kiện đồng bằng châu thổ, sông hồ, vũng vịnh,