Nghiên cứu xác định hệ số thấm hàm lượng sét và độ tổng khoáng hoá của nước dưới đất khu vực đồng bằng nam bộ theo tài liệu địa vật lý lỗ khoan

Nhiệt độ trong phòng thí nghiệm Nhiệt độ ở độ sâu tầng chứa nước Đường kính lỗ khoan Ty trọng dung dịch khoan Giá trị gamma chưa hiệu chỉnh Giá trị gamma đã hiệu chỉnh Chỉ số gamma Đơn

BQ TAI NGUYEN VA MOI TRUONG

LIEN DOAN DIA CHAT THUY VAN - DIA CHAT CONG TRINH MIEN NAM

Tác giả: Nguyễn Hồng Bàng, Ngô Đức Chân

Nguyễn Xuân Nhạ, Đoàn Ngọc Toản, Trịnh Quang Trung

BÁO CÁO

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HỆ SÓ THÁM, HÀM LƯỢNG SÉT

VÀ ĐỘ TỎNG KHOÁNG HOÁ CỦA NƯỚC DƯỚI ĐÁT

KHU VUC DONG BANG NAM BO THEO TAI LIEU DIA VAT LY LO KHOAN

DANH MUC CAC KY HIEU VA CHU VIET TAT

MO DAU

CHUONG I: KHAI QUAT DAC DIEM DIA CHAT, DIA CHAT

THUY VAN VUNG DONG BANG NAM BO

1.1 Tổng quan về vùng đồng bắng Nam Bộ

1.2 Địa tầng trầm tích

1.3 Các tầng chứa nước và các mô hình thủy hóa

1.4 Phân vùng địa chất thủy văn

CHUONG II: HIEU QUA VA TON TAI CUA VIEC AP DUNG DIA VAT

LY LO KHOAN NGHIEN CUU BIA CHAT THUY VAN 6 DONG BANG NAM BQ

2.1 Thiết bị và tổ hợp phương pháp đo địa vật lý lỗ khoan

2.2 Hiện tượng thắm và môi trường nghiên cứu quanh lỗ khoan

24

24

26

2.3 Các tồn tại chính trong áp dụng địa vật lý lỗ khoan nghiên cứu

2.4 Khả năng dự báo các thông số tang chứa nước theo tài liệu địa

vật lý lỗ khoan

2.5 Một số nhận xét

30

31

CHƯƠNG III: CƠ SỞ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG SÉT,

HỆ SÓ THÁM VÀ TỎNG ĐỘ KHOÁNG HÓA CỦA NƯỚC DƯỚI ĐÁT THEO CÁC ĐẶC TRƯNG

TAI LIEU DIA VAT LY LO KHOAN

3.1 Quan hệ giữa thành phần hạt sét của đất đá trầm tích

với hoạt tính phóng xạ tự nhiên và điện trở

3.2 Các tham số thắm chứa của vỉa chứa nước và quan hệ

giữa chúng với tham số địa vật lý lỗ khoan

3.3 Quan hệ giữa độ tong khoáng hóa của nước dưới đất

và tham sô điện trở suất của đất đá chứa nước

3.4 Tổ hợp các phương pháp ĐVLLK hợp lý để xác định hàm

lượng sét, hệ số thấm của đất đá chứa nước và độ tổng

khoáng hóa của nước dưới đất ở vùng đồng bằng Nam bộ

4.1 Khối lượng

4.2 Hiện trạng và chất lượng tài liệu sử dụng nghiên cứu

4.3 Phương pháp thực hiện

4.3.1 Hiệu chỉnh tài liệu địa vật lý lỗ khoan

4.3.2 Xử lý và lấy số liệu từ đường cong

lượng sét, hệ số thấm và tổng độ khoáng hoá của nước dưới đất 95

5.1.1 Tương quan giữa hàm lượng hạt sét Vại với GRI va F 5.1.2 Tương quan giữa độ lỗ rỗng ®, voi F

3.1.3 Tương quan giữa hệ số thấm K với GR,o„

5.1.4 Tương quan giữa điện trở nước vỉa R„ với R, 5.1.5 Tương quan giữa độ tổng khoáng hoá M với Rự„

5.1.6 Tương quan giữa độ tổng khoáng hoá M với R,

5.2 Xác định hệ số thực nghiệm khu vực co

5.2.1 Hé SỐ thực nghiệm trong hàm tính hệ SỐ thâm 3.2.2 Hệ sô thực nghiệm trong hàm tính độ tông khoáng hoá

5.3 Tiêu chuẩn địa vật lý - địa chất thủy văn đồng bằng Nam Bộ

5.4 Sản phâm của đê tài

CHƯƠNG VI: TÍNH TOÁN KIEM CHUNG VA XAC DINH

GIOI HAN SAI SO 6.1 Tính toán kiểm chứng ;

6.2 Tính sai sô và xác định giới hạn sai sô

CHUONG VII: BAO CAO KINH TE

KET LUAN

- PAU LUC

- DANH MUC CAC HINH VE

- DANH MUC CAC BIEU BANG

- TAI LIEU THAM KHAO

Nhiệt độ trong phòng thí nghiệm

Nhiệt độ ở độ sâu tầng chứa nước

Đường kính lỗ khoan

Ty trọng dung dịch khoan Giá trị gamma chưa hiệu chỉnh

Giá trị gamma đã hiệu chỉnh

Chỉ số gamma Đơn vị đo gamma (số đếm xung trên giây) Đơn vị đo gamma (microrenghen trên giờ)

Độ dẫn điện

Điện trở dung dịch khoan Điện trở dung dịch khoan hiệu chỉnh Điện trở vỏ sét

Điện trở chất thấm (filtrat)

Điện trở đới rửa

Điện trở nước vỉa

Điện trở tầng chứa nước (đới nguyên)

Điện trở suất biểu kiến

Thế điện tự phân cực Thế điện tự phân cực hiệu chỉnh Điện trở suất đo bằng hệ cực “normal”

kích thước 8 inches (20 em)

Điện trở suất đo bằng hệ cực “normal”

mS/cm hoac uŠ/cm Ohm.m

Ohm.m Ohm.m Ohm.m Ohm.m Ohm.m Ohm.m

Ohm.m

Ohm.m Ohm.m

Ohm.m

Ohm.m

%

% m/ngay; m/s

bao gồm tam giác kinh tế Tp Hồ Chí Minh-Biên Hoả-Vũng Tàu, nơi có các

ngành công nghiệp, dịch vụ phát triển; Đông Nam Bộ có tiềm năng cây công nghiệp đa dạng và đồng bằng sông Cửu Long là vựa lúa, là nơi có nguồn lợi thủy sản dồi dào, Thời gian gân đây, ĐBNB có sự phát triển mạnh mẽ về đầu tư nước ngoài, về công nghiệp thực phẩm, chế biến, tốc độ đô thị hóa tăng nhanh Vì vậy, nhu câu nước sạch ngày một bức thiết Ngoại trừ vùng Đông Nam Bộ có nước mặt ngọt, phần lớn nước mặt ở ĐBSCL bị mặn, lợ hoặc nhiễm ban nén nguén nước ngọt gần nhất là nước dưới đất Tuy nhiên, còn nhiều vấn đề chưa hiểu biết về nước dưới đất do điều kiện hình thành và phân bố phức tạp của nó

Việc xác định định lượng các thông số đánh giá khả năng chứa nước

và chất lượng nước dưới đất như hàm lượng sét, độ lễ rong, hệ số thấm và độ tổng khoáng hóa luôn là vấn đề phức tạp và tốn rất nhiều thời gian và kinh phí Đề giảm thiểu rủi ro và nâng cao hiệu quả trong thiết kế các công trình khoan tìm kiếm, thăm dò, khai thác nước dưới đất người ta sử dụng địa vật lý

lỗ khoan xác định các thông số tầng chứa nước trước khi chống ống

Những năm qua đã có một số công trình nghiên cứu sử dụng tài liệu địa

vật lý lỗ khoan đánh giá đặc điểm chứa nước và chất lượng nước dưới đất ở

ĐBNB nhưng chủ yếu là bán định lượng Số liệu trước đây cũng chưa hiệu chỉnh ảnh hưởng của đường kính lễ khoan, dung dịch khoan và nhiệt độ Đặc biệt là chưa xác lập hoàn chỉnh hệ phương pháp và công thức với hệ số thực nghiệm riêng cho khu vực nghiên cứu để tính các thông số tầng chứa nước Thực hiện được vấn đề tồn tại nêu trên có ý nghĩa khoa học và thực tiễn rất lớn, bởi vì các kết quả nghiên cứu này có thể sử dụng làm tiền dé và cơ sở để thiết kế các giếng khoan nghiên cứu ĐCTV và khai thác nước dưới đất một cách hữu hiệu Đồng thời, vừa nâng cao khả năng phục vụ nhu cầu nghiên

cứu ĐC-ĐCTV và có thể góp phần phát triển kinh tế xã hội khu vực

Đáp ứng yêu cầu đó, Bộ Tài Nguyên và Môi trường đã cho phép Liên đoàn Địa chất thuỷ văn- -Dia chất công trình Miền Nam thực hiện đề tài

“Nghiên cứu xác định hệ số thấm, hàm lượng sét và độ tổng khoáng hoá của

nước dưới đất vùng đồng bằng Nam Bộ theo tài liệu địa vật lý lỗ khoan” Đề

cương nghiên cứu của đề tài đã được Hội đồng xét duyệt thuyết minh đề tài

Bộ Tài nguyên và Môi trường xét duyệt ngày 6 tháng II năm 2003 va thực

hiện đề tài theo hợp đồng số 31/BTNMT-HĐKHCN ngày 10 tháng 12 năm

2003 giữa Vụ Khoa học và Công nghệ Bộ Tài nguyên và Môi trường và Liên

KHTC ngày 01/3/2004 cho 2 năm 2003 và 2004

Các dạng công tác gồm thu thập tài liệu; lấy mẫu đất, mẫu nước phân tích bỗ sung: tông hợp, xử lý tài liệu địa chất, địa chất thuỷ văn, địa vật lý lỗ khoan; xây dựng các tương quan giữa tham số địa vật lý và thông số tầng chứa nước Nguôn tài liệu thu thập sử dụng trong đề tài dựa trên cơ sở kết quả các báo cáo địa chất, địa chất thủy văn của Liên đoàn ĐCTV-ĐCCT Miền Nam, Liên đoàn Bản đồ Địa chất Miền Nam, cũng như các công trình sản xuất khác ở vùng đồng bằng Nam Bộ

Mục tiêu chính của dé tài là: Nghiên cứu mỗi tương quan giữa các tham số địa vật lý lỗ khoan với các thông số tầng chứa nước để xây dựng, xác

lập hệ các công thức thực nghiệm và xác định hệ số thực nghiệm khu vực để

xác định hệ số thấm, hàm lượng sét và độ tổng khoáng hoá của nước dưới đất

Sản phẩm chính của đề tài là: Các đồ thị và phương trình hồi qui, các

hệ số thực nghiệm khu vực, các chỉ tiêu (Tiêu chuẩn ĐVL-ĐCTV) để tính hệ

số thấm, hàm lượng sét và độ tổng khoáng hoá của nước dưới đất khu vực

đồng bằng Nam Bộ theo tài liệu địa vật lý lỗ khoan Thời gian thực hiện đề

tài: 18 tháng (từ tháng 7 năm 2003 đến tháng 12 năm 2004)

Phạm vi và đối tượng nghiên cứu của đề tài là nước dưới đất và đất đá

trong các trâm tích bở rời Kainozoi ở đông băng Nam Bộ

Thành phản chính lập báo cáo tổng kết đề tài gồm:

1 Th.s ÐVL Nguyễn Hồng Bang Chủ nhiệm

2.Ks ĐCTV Ngô Đức Chân

3.Ks.ĐVL Nguyễn Xuân Nha

4 Ks ĐCTV Đoàn Ngọc Toản

5.CN.MT Trịnh Quang Trung

Tham gia thành lập báo cáo tổng kết còn có CN Trần Lê Nguyệt Ánh,

KS Phan Trần Hải, CN Nguyễn Thái Sơn

Trong quá trình thực hiện đề tài và lập báo cáo tông kết, tập thể tác giả

đã nhận được sự quan tâm giúp đỡ và ý kiến đóng góp quan trọng của lãnh

đạo, phòng Kỹ thuật Liên đoàn ĐCTV-ĐCCT Miền Nam, các chuyên viên và

lãnh đạo ngành ở Bộ Tài nguyên và Môi trường, Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam Tập thé tac giả chân thành cảm ơn sự quan tâm giúp đỡ quí báu đó

THUY VAN VUNG DONG BANG NAM BỘ 1.1 Tổng quan về vùng đồng bắng Nam Bộ

Đồng bằng Nam Bộ có diện tích 53.650km”, dân số khoảng 24 triệu người (1999) được giới hạn trong tọa độ (Hình 1):

8°25730"-12°09"34” vĩ độ bắc 10322°55”-10700°00” kinh độ đông,

gồm 19 tỉnh, thành phố: Tây Ninh, Bình Phước, Bình Dương, Đồng Nai, Bà Rịa-Vũng Tàu, Tp Hồ Chí Minh, Long An, Tiền Giang, Đồng Tháp, Bến Tre, Trà Vinh, Vĩnh Long, An Giang, Kiên Giang, Tp Cần Thơ, Hậu Giang, Sóc

Trăng, Bạc Liêu, Cà Mau

+ Địa hình: Toàn vùng có 2 miền địa hình đặc trưng được phân chia bởi sông Vàm Cỏ Đông:

Miễn Đông Nam Bộ gồm Tp Hồ Chí Minh và các tỉnh phía bắc và phía đông Đây là vùng đồng bằng đổi don sóng thoải và đồi thấp bóc mòn chuyền

dần lên cao nguyên bazan dạng vom Dia hinh cao dan từ tây nam lên dong

bac, độ cao tuyệt đối từ 5- 15m dén 150 -200 m, bé mat dia hinh bi chia cat yéu O mién này còn một số núi sót như núi Bà Đen, nứi Ông, núi Tha La,

Miền Tây Nam Bộ gồm phần diện tích còn lại thuộc hữu ngạn sông Vàm Có Đông Là đồng bằng châu thổ của hệ thống sông Cứu Long, bề mặt địa hình khá bằng phẳng với độ cao tuyệt đối từ 0 - 2 m Phía đông thường gặp các giồng cát có độ cao 3 -4 m Các đồi, núi sót tập trung ở khu vực Tri Tôn (An Giang) và rải rác ở ven biển phía tây (Hòn Đất, Hà Tiên, Kiên

có hệ thống kênh, rạch chẳng chịt với tổng chiều dài đến 49 000 km

_ +Bo bién va thủy triều: Toàn khu vực có khoảng 600 km đường bờ biển gồm 2 doan: từ cửa Xoài Rạp đến mũi Cà Mau gọi là bờ biển đông, từ mũi Cà Mau đến Hà Tiên gọi là bờ biển Tây với chế độ thủy triều khác nhau Triều biển đông có chế độ bán nhật triều không đều, trong một tháng có 2 kỷ triều cường và 2 kỳ triều kém Triều biển đông và triều biến tây tạo nên miễn tiếp giáp ở phía tây Bạc Liêu-Cà Mau, có chế độ thủy triều phức tạp Nhìn chung, ảnh hưởng của triều biểu hiện trên toàn vùng, không những mực nước sông kênh rạch bị ảnh hưởng và đảo dòng mà còn kèm theo sự xâm nhập của nước mặn vào sâu trong đất liền

+ Mạng lưới giao thông: Vùng ĐBNB có mạng lưới giao thông khá phát triển, gồm đường bộ (Quốc lộ và đường liên tỉnh, liên huyện) và đường thuỷ Gần đây, hàng loạt các tuyến đường đã được tu sửa, nâng cấp và làm mới Ngoài ra, đường hàng không cũng khá phat | triển với sân bay quốc tế Tân Sơn Nhất và các sân bay nội địa như: Phú Quốc, Rạch Giá, Cần Thơ, Côn Đảo, Biên Hòa

+ Kinh tế: Các ngành nông nghiệp, khai thác hải sản rất phát triển và chiếm ưu thế ở miền Tây Nam Bộ Ngược lại, công nghiệp là thế mạnh ở miền Đông Nam Bộ đặc biệt là Tp Hồ Chí Minh và tam giác kinh tế trọng điểm ở phía Nam Du lịch cũng khá phát triển trong những năm gần đây

ĐBNB đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế đất nước Với hệ thống sông, kênh khá dày, tiêm năng về nguồn nước của vùng là rất đáng kê Tuy nhiên, phần lớn diện tích ĐBSCL nước trên mặt bị nhiễm mặn và phèn

Nước mặt còn bị nhiễm ban vao mua mua do lũ lụt hàng năm VÌ vậy, nước

dưới đất là nguồn chủ yếu để cung cấp nước cho công, nông nghiệp, dịch vụ

và sinh hoạt trong khu vực

Nhu cau cap nước sạch ở khu vực ĐBNB ngày càng lớn do mức độ phát triển kinh tế tăng nhanh và đời sống ngày một nâng cao Do đó, việc nâng cao hiệu quả các phương pháp chuyên ngành, trong đó có địa vật lý lỗ khoan, trong tìm kiếm, đánh giá chất lượng và trữ lượng nước dưới đất đặt biệt các tầng chứa nước nằm sâu là rất cấp bách

_ Theo Pham Thé Hiện và các nhà địa chất Liên đoàn Bản đồ Địa chất

Miễn Nam, sự hình thành các phân vị địa tang dia chat trong Neogen và Đệ tứ

được phân chia trên đây ở ĐBNB có liên quan chặt chẽ đến các quá trình biển tiến và lùi liên tục Ứng với các kỳ băng hà là biển lùi và mực nước biển thấp nhất Sau mỗi kỳ băng hà là các kỳ sông băng, nước biển đâng cao (biển: tiến) Thành phần trầm tích và cấu trúc phân lớp ứng với các kỳ như sau: Mỗi chu

kỳ trầm tích khởi điểm là biến lùi, giai đoạn này chủ yếu tạo thành các lớp đất

đá hạt thô thuộc tướng lục địa nằm dưới, và kết thúc là biển tiến cực đại tạo

thành các lớp đất đá hạt mịn thuộc tướng biển hoặc sông-biển năm trên Chiều

sâu và bề dày các lớp thay đổi khá mạnh và có khuynh hướng chìm sâu dần

theo hướng tây bắc - đông nam và tây - đông (hình 2)

Kết quả nghiên cứu độ hạt trong các đề án ĐC, ĐCTV ở khu vực DBNB [8, 9, 10, 11, 12, 15, 17, 19, 21, 22, 24, 28, 29, 31] cho thay dat da bo rời trong các trầm tích Neogen và Đệ tứ có độ gắn kết gần như nhau Ở một vài khu vực như Long Xuyên (An Giang), Hồng Ngự (Đồng Tháp) các mẫu đất lay trong trầm tích Neogen có độ gắn kết cao hơn nhưng chỉ tồn tại trong

phạm vi hẹp và cục bộ

Hinh 1.2: Mô hình 3D mô phing bề mặt đáy của hệ Neogen (N)

và Đệ tứ (Q) miễn Tây Nam Bộ (ĐBSCL) 1.3 Các tầng chứa nước và các mô hình thủy hóa

+ Các tầng chứa nước

Trơng Báo cáo phân chia địa tầng N-Q và nghiên cứu cấu trúc ĐBNB năm 2003 [B] các tác giả đã phân chia các tầng chứa nước chính sau đây (hình 3, 4):

~ Tầng chứa nước lỗ hồng tuổi Holoxen (qh)

- Tầng chứa nước lỗ hỗng tuổi Pleistocen trung-thugng (qp2.3)

- Tầng chứa nước lỗ hồng tuổi Pleistocen hạ (g¡)

- Tầng chứa nước lỗ hỗng tuổi Pliocen thượng (nạ?)

- Tầng chứa nước lỗ hồng tuổi Pliocen hạ (n;`)

- Tầng chứa nước lỗ hổng tuổi Miocen thượng (n¡”)

Hình 1.4: Các mặt cắt địa chất - địa chất thuỷ văn mô phỏng theo

hướng tây bắc - đông nam cắt qua đồng bằng Nam Bộ

(Theo Bochmer W_ và Ngô Đức Chân, 1999,

Groundwater Study Mekong Delta Project)

Các công trình nghiên cứu, lập bản đồ ĐCTV, cung cấp nước trên toàn ving DBNB [7, 8, 10] và các công trình đánh giá tim kiếm nước dưới đất ở

một số khu vực thuộc ĐBSCL [9, 11, 12, 15, 16, 17, 19, 21, 22, 24, 28, 31],

đặt biệt là các công trình nghiên cứu chuyên đề về nước dưới đất [13, 14, 18, 25] cho phép đưa ra một số đánh giá tổng quát về các tầng chứa nước ở ĐBNB như sau (hình 1.5):

- Diện phân bô các tâng chứa nước có xu hướng giảm từ theo chiêu sâu

Bê dày các tâng chứa nước biên động khá lớn với nhiều nơi vát mỏng và gián

đoạn tạo nên các cửa sô địa chât thủy văn hoặc gián đọan tâng chứa nước

- Phân bố độ hạt các tầng chứa nước khá phức tạp do điều kiện thành tạo Nhìn chung các tâng chứa nước được câu tạo bởi nhiêu lớp cát có độ hạt khác nhau xen các lớp hạt mịn tạo nên các nhịp trầm tích

ot Chất lượng nước ở các tầng thay đổi mạnh tuỳ theo khu vực liên quan đến quá trình thành tạo và sự phân đới thuỷ hoá khá phức tạp do có sự tham gia của những đới nước mặn và lợ ở phía biên giới

+ Các mô hình thủy hóa

Các công trình nghiên cứu của TS Đỗ Tiến Hùng [13, 14] đã đưa ra các mô hình thủy hóa của nước dưới đất ở vùng ĐBNB gồm:

- _ Mô hình nước nhạt từ trên xuống

- Mô hình nước mặn từ trên xuống

- Mô hình nước ở trên mặn, dưới nhạt

- Mô hình nước ở trên nhạt, dưới mặn

- Mô hình nước mặn, nhạt xen kẻ

Các mô hình thủy hóa khác nhau trong địa tầng cát - sét bở rời tuổi N-

Q ở vùng ĐBNB cho thấy sự phức tạp trong quá trình hình thành thành phần hóa học của nước dưới đất trong đó có sự tham gia của các chu kỳ biến tiên và

lùi, các quá trình rửa lũa, hòa tan, các quá trình hén hop va bốc hơi

Một số đặc điểm thủy hóa của 5 tầng chứa nước chính (Pleistocen

trung-thuong qp>.3, Pleistocen ha q\, Pliocen thuong nạ”, Pliocen hạ nạ` và

Miocen thượng mị” được tổng hợp trong Phụ lục 1 kèm theo báo cáo

rc kenh giới rốn nhợi tổng Q21 C Me1Q/

a tenh giới nhộn nhợt Rings ap IC Me 1g/)

Fou Ranh gist magn nbet tng N22 ( Mw Igy}

Baan gidi nưộn nhợt đẳng N21 Me]g/)

oo Ranh gid nhện nhợt Yfng M13 CM«1g/

o Cuing chai chi reidin moran}

tonh giới phôn bố tổng chúa nước:

Z7” _ thưởng chủi chívùng tốn Mạ lắng chóo nước)

Hình 1.5: Sơ đồ phân bố mặn nhạt 5 tầng chứa nước đồng bằng Nam Bộ

theo kết qua tổng hợp tài liệu địa vật lý - địa chất thuỷ văn

1.4 Phân vùng địa chất thủy văn

Trong công trình lập bản đồ ĐCTYV tý lệ 1/200 000 Nam Bộ năm 1992

[10] Ks Bùi thế Định đã phân vùng ĐCTV theo nguyên tắc cầu trúc địa chất

thủy văn trên cơ sở các đơn vị kiến tạo Theo cách phân vùng này, ĐBNB bao

gồm 3 miền ĐCTV trong đó miền ĐCTV Trũng Cửu Long chiếm hầu hết

diện tích đồng bằng Nam Bộ Trong miễn ĐCTV được chia ra các vùng ĐCTV và trong các vùng chia ra các phụ vùng ĐCTV

Năm 1998 trong chuyên khảo Nước dưới đất đồng bằng Nam Bộ [25]

TS Vũ Văn Nghi đã dựa vào kết quá phân vùng địa chất thủy văn truyền thống của các nghiên cứu trước đây trên đồng bằng Nam Bộ và đặc điểm địa

lý kinh tế của các vùng để phân vùng cấu trúc ĐCTV Trên cơ sở này, vùng đồng bằng Nam Bộ được phân chia thành 5 vùng ĐCTV như sau:

1- Ving dia chat thủy văn Đông Nam Bộ mà ranh giới từ đứt gầy Sông Sài Gòn về phía đông

2- Vùng địa chất thủy văn Đồng Tháp Mười bao gồm ranh giới từ sông

Tiền tới vùng Đông Nam Bộ

3- Vùng địa chất thủy văn giữa hai sông bao gồm diện tích giữa sông Tiền và sông Hậu

4- Vùng địa chất thủy văn tứ giác Long Xuyên bao gồm diện tích từ

sông Hậu qua Rạch Giá - Hà Tiên và vịnh Thái Lan

5- Vùng địa chất thủy văn Bán đảo Cà Mau là điện tích còn lại (xem cụ thé hinh 6)

Dưới đây là các thống kê về chiều sâu phân bố và bề dày các tầng chứa nước (bảng I, 2) và mô tả các đặc trưng địa chất, địa chất thuỷ văn, địa vật ly dưới dạng các bảng so sánh (bảng 3) giữa các vùng ĐCTV khác nhau đề có

cơ sở sử dụng chúng trong công tác tổng hợp xử lý tài liệu địa vật lý lỗ khoan

phục vụ xây dựng các tương quan và xác định hệ sô thực nghiệm khu vực

Bảng 1.1: Bảng thống kê đặc điểm phân bố và chiều day tang Holocen

¡ | Đông Nam | Phân bô không liên tục, bề dày có xu

Bộ hướng tăng về phía bờ biển 00 | 42.1 | 18,61

2 Đông Tháp | Gián đọan vài nơi dọc theo biên giới và bề

Mười | dày tăng dần về phía biển 20 | 635 | 204

on | Gian đoạn một khoảnh nhỏ ở Tân Châu, bê

Giữa hai

3 sôn dày tăng dần vào trung tâm (Bình Minh, 10,0 71,0 39,14

& Cửu Long)

Ban dao Ca | Phân bố liên tục, bề dày tăng về phía biển

LÝ | Mau | địch Hội Thượng Năm Căn.) | 4° | 43.0 | 24,99

Bang 1.2: Bang théng ké dic diém phan bé va chiéu dày các tầng

Ving DCTV Lop cach nude Lớp chứa nước

Độ sâu mái (m) Bề dày (m) Độ sâu mái (m) Bé day (m)

Min [ Ma | TB Min | Max | TB Min | Max | TB Min | Max | TB

Tâng chứa nước Pleistocen trung-thượng (qpz3)

Đông Nam Bộ 00 | 431 89 | 00 | 180 | 784 | 0,0 | 490 | 145 6,1 | 943 | 4941

| Đồng Tháp Mười | 00 | 63,5 189 | 50 | 230 | 152 | 320 | 1205 | 733 | 420 | 87,0 | 618 Giữa hai sông 100 | 710 | 381 | 3/0 | 332 | 149 | 270 | 88,7 | 541 | 570 | 1183 | 83,11 Bán đảo Cả Mau | 40 430 250 | 64 | 660 | 192 | 240 | 840 | 442 | 435 | 1210 | 78,48

Tầng chứa nước Pleistocen hạ 1) Đông NamBộ | 218 | 1273 | 687 | 00 | 150 | 65 30,0 | 1273 | 75/22 | 119 | 503 | 274 Đồng Tháp Mười | 60/0 | 1575 | 958 | 0,0 | 39,0 | 14,51 | 37,0 | 1700 | 1100 | 170 | 617 | 344 Giữa hai sông 93,0 | 2070 | 1371 | 00 | 136 | 37 | 930 | 2080 | 1408 | 240 | 71,0 | 49,6 Bán đảo Cà Mau | 967 | 1495 | 1227 | 20 | 520 | 189 | 967 | 1820 | 1369 | 74 | 1000 | 489

Tầng chứa nước Pliocen thượng (N;)_

Đông Nam Bộ 00 | 1540 | 9722 | 0,0 | 53,3 | 136 | 6/5 | 1710 | 196 00 | 745 | 294 Đồng Tháp Mười | 94/5 | 19645 | 1477 | 30 | 764 | 21,1 | 1165 | 2300 | 169 | 220 | 72,0 | 52,1 Giữa haisông | 123,0 | 260,3 | 1904 | 0/7 | 33,0 | 137 | 136,5 | 261,0 | 204 0,0 | 1235 | 52,7 Bán đảo Cả Mau | 1580 | 2260 | 1845 | 08 | 490 | 142 | 1620 | 2680 | 199 60 | 1248 | 45,1

Tầng chứa nước Pliocen hạ q;D Đông Nam Bộ | 26,2 | 2120 | 1302 | 0Ø | 327 | 1125 | 960 | 2145 | 168 | 130 | 621 | 406 Đông Tháp Mười | 150,5 | 291,0 | 220,8 | 2,0 | 240 | 12,5 j 1665 | 29745 | 233 | 2Lã | 1018 | 60,1 Giữahaisông | 1365 | 303/5 | 2568 | 5,0 | 300 | 161 | 2510 | 3170 | 286 | 40,0 | 88,5 | 65,0 Bán đảo Cà Mau | 1820 | 2983 | 2453 | 10 | 570 | 231 | 1960 | 3460 | 272 8,0 715 | 356

Tang chứa nước Miocen thượng (Nr) Đông Nam Bộ j 1238 | 2766 | 2104 | 40 | 142 | 8/98 | 138/0 | 283,0 | 2196 | 160 | 61,2 | 39,9 Đồng Tháp Mười | 188,0 | 3993 | 2928 | 00 | 370 | 162 | 2045 | 4272 | 3231 | 435 | 58,5 | 51,0 Giữa haisông | 3270 | 3885 | 3513 | 62 | 415 | 199 | 30 | 4300 | 3741 | 273 | 2001 | 792 Bán đáo Cà Mau | 2200 | 3694 | 3081 | 83 | 620 | 236 | 2870 | 4400 | 3⁄20 | 190 | 4100 | 3047

Bảng I.3: So sánh các đặc trưng ĐC, ĐCTV, ĐVL giữa các vùng ĐCTV

nước trong tram

tích Đệ tứ 70-130m, không liên | khoảng 60-80m Tầng | đến 60m Tầng qp¡: ở Sóc Trăng, Bạc Liêu

tục qp:: 100-200m thường 50-100m Tầng qp;: mái từ 100-

Thành phân hạt Tang gp2.3: Cat min, Tang qpo.3: thành phần | Tầng qpz-;: Cát trung, Tầng qpạ.;: Cát mịn Thành phân hạt trung

mịn trung lẫn bột hạt thô, khá đồng nhất | trung thô lẫn sạn sỏi ` | mịn trung đồng nhất, | thô, khá đồng nhất xen

Tầng qp¡: Cát mịn Tang qp1: Cat min lẫn bột và đáy là cát kẹp các lớp hạt mịn tỷ

ở một sô nơi) đên tôt

Khả năng chứa nước các tâng tốt (trừ Holocen)

Tang Qp2-3: từ 30 đến

60m ở Rạch Giá, 100-

120m ở Tân Hiệp-Ô Môn, đến 84 và 87m ở

Liém-Bén Tre: Cl-Na

hoặc CI-Mg-Ca; ở Trà Vinh: HCO:-Na-Mg Tầng qpị: HCO¿-Na-

Holocen có chất lượng nước kém Tầng qpa-;

ở Bến Tre: 2 đến 5g/l;

Tra Vinh: 0,16-2,3 g/l

Tầng gp2.3 tir 3 đến 10g/l, tang qp; la 1- 3g/1 (< 1g/l chi gap &

khu vuc Kién Luong)

Tầng qp¡: tir 5-7,2 Liêm-Bến Tre từ 7,6- | Tầng qp¡: 5,5-6,2 Tang qp;: 7-8,2

8,5; ở Trà Vinh từ 7-9

Tang qp¡: 6,5-8,2

Động thái nước Phức tạp, có ảnh Mực nước trong tầng | Mực nước trong qh

hưởng trực tiếp của Holocen (qh) dao động | dao động theo mùa

nước mặt theo mùa nên khả năng | Nước trong qpa- có

khai thác nước rất hạn | quan hệ trực tiếp với

2 Tầng chứa nước Khó phân chia với Độ sâu phân bố từ 200 | Mái tang chứa nước từ | Phân bố diện tíchnhỏ | Mái từ 200m ở Rạch

Pliocen Pleistocen Đáy tầng từ | đến 300 m 150m ở Tân Châu đến | ở phía đông nam vùng | Giá đến 250m ở Sóc

30-100m 300m ở Trà Vinh từ Châu Đốc qua Long | Trăng-Cà Mau

Xuyên tới Rạch Giá

trung lần ít thô, sạn sỏi

chứa Ít sạn sỏi

Rất tốt

Bê dày tầng chứa nước | Phố biến từ 35m-50m | Từ 50 đến 80 m Từ 50m dén 120m Từ 70 đến 100m

Loại hình hóa học HCO3-Cl-Na va Cl-Na_| HCO;-Cl-Na va Cl-Na_| HCOs-Cl-Na va Cl-Na HCO¿-CI-Na và Cl-Na Tổng độ khoáng hoá | 0,04 đến 0,27 g/l 0,2 đến 3,5g/1 0,4 đến 15 g/1 0,2 đến 10,5g/1

Nhiệt độ nước 28 dén 30°C 33 dén 38°C 35 dén 38°C 35 dén 38°C

không có ảnh hưởng không có ảnh hưởng không chịu ảnh hưởng trực tiệp của nước mặt,

nhưng có ảnh hưởng của nước đại dương

trực tiêp của nước mặt,

nhưng có ảnh hưởng của nước đại đương

trực tiệp của nước mặt

mà chỉ bị ảnh hưởng của nước đại dương

3 Tầng chứa nước

Miocen

Diện tích hạn chế tại

phía tây của Đông

Nam Bộ Độ sâu mái

Bề dày tâng chứa nước Phố biên từ 35 - 50m Chưa N/C hết

không có ảnh hưởng không có quan hệ thủy không có ảnh hưởng trực tiếp của nước mặt, | lực trực tiếp với nước trực tiếp của nước mặt nhưng có ảnh hưởng mặt, có ảnh hưởng của nhưng có ảnh hưởng của nước đại dương nước đại dương của nước đại dương

lượng tốt Vùng Đông

Nam Bộ là miền cấp của các tầng chứa nước Nam Bộ Ngoài ra, trong vùng này còn có phức hệ chứa nước đá

chứa nước nhạt và

mặn Các loại đất đá chứa nước có điều kiện hình thành giống

phân bô theo từng nhịp

chỉnh hợp với địa hình

rat bang phang, dia hinh

thấp Hàm lượng hạt sét

< 0,05 mm trong đá chứa nước từ 13 — 35

% Cát chứa nước là hạt

thô chiếm ưu thế và hiện diện nhiều lớp cuội, sạn sỏi Điều kiện ĐCTV rất phức tạp về

thủy hoá do có nhiều tầng với các tính chất thủy hoá rất khác nhau đồng ` thời cũng rất phức tạp về tính thấm do các loại đất đá chứa nước

có khả năng chứa nước

rất khác nhau, mặc dù hầu hết nước trong các

tầng chứa nước có chất lượng nước rat tot

Ving này thường xen

phẩm phong hóa và tích

tụ do sông, lũ, tàn tích

Hàm lượng hạt sét <

0,05 mm trong đá chứa nước từ 2-20 đôi khi

đến 25; 30 % Cát mịn trung chiếm ưu thế đôi khi chứa hạt thô Điều kiện địa chất thủy văn

rất phức tạp về tính

thấm cũng như về thủy

hóa, hầu hết các tầng chứa nước có chất lượng nước rất kém không thể sử dụng cho mục tiêu ăn uống và

sinh hoạt Tầng qp2-3 va

qp:¡ gặp nước nhạt với

M<1g/1 chỉ ở khu vực Kiên Lương Tầng

mm trong đá chứa nước

các loại đất đá chứa nước có điều kiện hình

thành tương tự nhau,

hầu hết nước có chất lượng tốt và phân bố rộng rãi trong vùng.Các

lớp nước nhạt và mặn

xen kẹp nhau Vùng bán đảo Cà Mau

nước yêu vào tầng chứa nước và cũng là miền

vận động của các tầng

chứa nước NB.nhau

Đây là miền cấp đo sự

thấm của 2 dòng sông

chính qua lớp thắm nước yếu vào tầng chứa

nước và cũng là miền

vận động của các tầng

chứa nước đá gôc

nước ở đồng bằng Nam

Bộ

khác biệt lớn về trầm tích độ hạt, tham số địa vật lý, giữa 2 vùng ĐCTV tứ

giác Long Xuyên và bán đảo Cà Mau Hơn nữa, vùng ĐCTV tứ giác Long Xuyên có diện tích nhỏ, núi sót (ngoài phạm vi của để tài là chỉ nghiên cứu đất đá bở rời tuổi Kainozoi) chiếm phần lớn ở phần phía tây, mức độ tài liệu

ít Vì vậy, trong quá trình thực hiện đề tài chúng tôi gộp 2 vùng này làm một

để xử lý tổng hợp tài liệu, xây dựng các tương quan, xác định hệ số thực nghiệm khu vực và lay tên chung là vùng ĐCTV bán đảo Cả Mau

- Các tầng chứa nước được cấu tạo bởi nhiều lớp cát có độ hạt khác nhau xen các lớp hạt mịn tạo nên các nhịp trầm tích Kết quả nghiên cứu cho thấy độ hạt của đất đá tuổi Pliocen (N) và Pleistocen (Q) từ bở rời đến gắn kết yếu và không có khác biệt nhiều giữa chúng

- Ở ĐBNB mà đặc biệt là ĐBSCL thường xen kẹp các lớp chứa nước

mặn và nhạt Tuy nhiên, các vùng ĐCTV có điều kiện thủy hóa khác biệt

nhau Độ tổng khoáng hóa và thành phần hóa học của nước đưới đất ở các

vùng thay đổi trong các giới hạn khác nhau Tóm lại, các tham số địa vật lý lỗ khoan giữa các vùng ĐCTV là khác biệt, đặt biệt là tham số gamma và điện

trở suật

- Mối quan tâm chính trong nghiên cứu ĐCTV là: L/ hệ số thấm, 2/ độ

lỗ rỗng hiệu dụng, 3/ hàm lượng hạt sét của các lớp đất đá bở rời chứa nước

và 4/ chất lượng nước (độ mặn, nhạt) chứa trong chúng Các thông số này cũng là mục tiêu chính của đề tài cần nghiên cứu, xác định trên cơ sở khai thác thông tin từ tài liệu địa vật lý lễ khoan

CHƯƠNG II

HIỆU QUÁ VÀ TÒN TẠI CỦA VIỆC ÁP DỤNG

ĐỊA VẬT LÝ LỖ KHOAN NGHIÊN CỨU ĐỊA CHẤT

THUY VAN Ở VÙNG ĐỒNG BANG NAM BQ 2.1 Thiết bj va t6 hợp phương pháp đo địa vật lý lỗ khoan

2.1.1 Thiết bị

Hình 2.1: Trạm MGX-H Hình 2.2: Trạm CKB-69

Liên đoàn ĐCTV-ĐCCT MN biện đang sử dụng 2 trạm carota: l/ Trạm

đo MGX-II kỹ thuật số, điều khiến bằng chương trình máy tính của hãng

Mt Sopris, Mỹ (hình 2 1) và trạm đo CKB-69 đặt trên ô tô, ghi bằng giấy ánh

của Liên bang Nga (hình 2.2)

2.1.2 Tổ hợp phương pháp đo địa vật lý lỗ khoan

- Trạm đo CKB-69 (Liên bang Nga)- Từ 1985

1 Phuong phép gamma tự nhiên (GR)

2 Các phương pháp điện trở (hình 2.3)

Hệ điện cực građien AI,SM0,25N

Hệ điện cực thế N1,5M0,25A Phương pháp thế điện tự phân cực

Đo điện trở suất dưng địch trên mặt đất

- Déi voi tram do MGX-II (M9)- Tic nam 1999

1 Phuong phap gamma ty nhién

2 Các phương pháp điện trở (hình 2.3)

- Hệ dign cuc Normal 8, 16, 32, 64 inches

- Phương pháp điện trở điểm

- Phương pháp điện trở dung dich

- Phương pháp thế điện tự phân cực

3 Phương pháp đo nhiệt độ

4 Phương pháp đo đường kính

A B Cc

Hình 2.3: Sơ đồ đo điện trở với các kích thước hệ cực khác nhau của

tram CKB-69 (A va B) va tram MGX-II (C)

A: Hé cuc thé (potential) v6i AM = 0.25 m va AN = 1.75 m B: Hệ cực gradien với AM =1.50 m and AN = 1.75m C: Hệ cực “normai” với 4 kích thước AM bằng 0,2; 0,41; 0,81

và 1.63 m (8, 16, 32 và 64 inch)

Các hệ điện cực đo điện trở có kích thước thay đổi do đó độ sâu nghiên

cứu cua chúng khác nhau (bang 2.1)

Bang 2.1: Độ sâu nghiên cứu của các hệ điện cực

Với điều kiện thiết bị và phương pháp đo như đã nêu trên, công tác

ĐVL LK những năm qua đã góp phần không nhỏ trong công tác lập bản dé ĐCTV, tìm kiếm, đánh giá nguôn nước dưới đất ở đồng bằng Nam Bộ như: chính xác hóa địa tầng lỗ khoan, xác định khả năng chứa nude cua tang trién

vong, chat lượng nước (mặn, nhạt) chứa trong chúng va đề xuất độ sâu chống ống chống, ống lọc phục vụ nghiên cứu và khai thác nước

2.2 Hiện tượng thắm và môi trường nghiên cứu quanh lỗ khoan

Sự xuất hiện dung dịch sét khi khoan đã làm xáo trộn trạng thái tự nhiên của môi trường quanh lỗ khoan Cột dung dịch sét có tỷ trọng Ion hon | g/em3 da tao áp suất lên thành lỗ khoan và áp suất này thường lớn hơn áp suất thủy tĩnh của nước vỉa có độ tổng khoáng hoá khác nhau (nhạt, lợ mặn) chứa trong đá ở cùng độ sâu Trong điều kiện chênh lệch áp suất đó, pha cơ sở lỏng

(ñltrat) của dung dịch khoan thấm vào đất đá có độ thấm (đá chứa nước) qua thành lễ khoan Pha cơ sở cứng (các hạt) tích tụ lại trên thành lỗ khoan tạo

thành lớp vỏ (mud cake) [27, 34] Khi lớp vỏ có chiều dày đủ lớn, nó sẽ trở thành màng chống thấm thực sự và quá trình thấm dung dịch sẽ dừng lại Filtrat thắm vào vỉa sẽ đây lùi chất lưu tự nhiên (nước) chứa trong vỉa vào sâu

hơn và chiếm lấy một phần hay toàn bộ lỗ trống trong đá Phần môi trường ngay sát thành lỗ khoan (sau lớp vỏ sét) filtrat choáng gần hết lỗ rỗng của

thành hệ, chỉ còn một phần nhỏ nước tự nhiên còn sót lại gọi là đới rủa

Phần sâu hơn, phía trong đới rửa là đới chuyển tiếp Trong đới này sự

trộn lẫn giữa nước tự nhiên và filtrat trong lỗ rỗng giảm dần theo phương bán

kính Ranh giới ngoài cùng của đới chuyên tiếp xác định ở đường kính d,, nơi bắt đầu không còn sự trộn lẫn của filtrat trong lỗ rỗng Kích thước của d, cua đới chuyển tiếp (cũng là kích thước của đới ngắm) phụ thuộc vào đặc điểm của sự thấm filtrat trong thành hệ Môi trường phía sâu hơn đới chuyến tiếp được gọi là đới nguyên (hình 2.4)

Hình 2.4: Sơ đồ mô phỏng quá trình thấm và sự hình thành

các đới quanh giếng khoan

Quá trình thấm dung dịch qua thành lỗ khoan, đã tạo ra sự bất đồng nhất của môi trường nghiên cứu Bắt đồng nhất trong trường hợp này chủ yếu

là trong pha lỏng dẫn đến thay đổi quan trọng trong tính chất lý hoá của đá chứa nước và nước via Phạm vi thấm phụ thuộc vào bản chất của các lớp đất

đá khoan qua Như vậy, từ trong ra ngoài là lỗ khoan, lớp vỏ sét, đới rửa, đới

chuyên tiếp và đới nguyên Các mặt ranh giới của các đới này là những mặt

trụ đồng trục với giếng khoan.

Đối với đới rửa, có thể viết ra công thức sau đây [34, 36, 37, 40, 43]:

Trong đó: R„, - Điện trở của đới rửa

R„r - Điện trở của filtrat

F_ - Yếu tố thành hệ điện trở (tham số độ rỗng)

Đối với đới nguyên, yếu tố thành hệ điện trở F không đổi, do liên quan đên cùng một đơn vị đá chứa nước, có thê việt:

Trong đó: R¿ - Điện trở của đới nguyên

Ry - Điện trở của nước vỉa

_ Quá trình nghiên cứu ĐCTV trong điều kiện địa tầng cát - sét ở đồng băng Nam Bộ [1, 3, 23] đã cho phép tông hợp phạm vi bê dày các đới thâm và

tham số điện trở của chúng như dưới đây (bảng 2.2):

Bảng2.2: Kích thước và các tham số điện trở của các đới

xung quanh lỗ khoan

Chiều dày đới | Dien to | Dien to | Thành | Hệ cực đo

(m) (Ohm.m) | (Ohm.m) | Phẩn | tươngứng

Như vậy, độ sâu nghiên cứu của các hệ cực do điện trở tăng dần theo

trình tự: R8< R16 ~ Roo < R32 < R64 = ,Rzas Hình 2.5 mình họa sự phân đị của các đường cong điện trở ở các lớp thâm chứa nước

Từ đó ta thấy các số liệu điện trở cần quan tâm là: R16, Ryo nghiên

cứu điện trở đới rửa, R64 và R„„„«- nghiên cứu điện trở đới nguyên Trong quá

trình phân tích các tài liệu carota, tùy theo điều kiện cụ thể, đôi khi sử dụng

R§ thay cho R16 hoặc R32 thay cho R64

Hình 2.5: Tài liệu carota đo bằng trạm MGX-II (Mỹ) ở LK G3-Long

An thể hiện sự phân dị của các đường điện trở ở các lớp có độ thấm lớn (174-196 m và 205-226 m) chứa nước nhạt tạo thành đới thấm và điện trở R64 > R32 > R16 > R8 Các lớp hat min không thắm (170-173 m; 196-200 m

và 226-230 m) có điện trở R8, R16, R32 và R64 gần bằng nhau

2.3 Các tồn tại chính trong áp dụng địa vật lý lỗ khoan nghiên cứu

địa chất thuỷ văn ở đồng bằng Nam Bộ

- Các tham số đo bằng tô hợp phương pháp trên đây là tập hợp số liệu tối thiểu để có thể xử lý, phân tích xác định các thông số tằng chứa nước Tổ hợp phương pháp đầy đú cần bổ sưng phương pháp gamma mật độ hoặc

phương pháp nơtron Tuy nhiên, trong điều kiện hiện tại việc thực biện các

phương pháp bỗ sung trên là không khả thi Vì vậy, mục tiêu chính là khai thác tối đa các thông tin địa vật lý lỗ khoan hiện có để nâng cao độ tin cậy trong đánh giá các thông số tầng chứa nước

- Các công trình trước đây [1, 2, 3, 4, 5, 23] đã có xây dựng các tương

quan giữa điện trở suất biểu kiến và điện trở nước vỉa với độ tổng khoáng hoá của nước dưới đất và chỉ số gamma GRI với độ sét (% hạt < 0,005 mm) cho toàn vùng đồng bằng Nam Bộ Số liệu gamma và điện trở chưa được hiệu

chỉnh ánh hướng đường kính và dung địch khoan và chưa qui về nhiệt độ

chuẩn, vì vậy mức độ chính xác chưa cao Các công thức tính toán chưa được

thiết lập Hệ số thấm, độ lỗ rỗng hiệu dụng chưa đề cập đến.

- Một số công trình gần đây [6] đã đưa ra phương pháp hiệu chỉnh tài liệu carota, tuy nhiên, đó chỉ là công trình đơn lẻ chưa tông hợp cho các vùng ĐCTV đặc trưng Hệ số thực nghiệm trong các công thức tính độ tông khoáng

hoá và hệ số thấm chưa được xác định

,_ Các chỉ tiêu địa vật lý - địa chất thủy văn đã được xác lập nhưng chưa chi tiết cho từng vùng ĐCTV khác nhau Qui trình tính các thông sô chưa tự động hóa

2.4 Khả năng dự báo các thông số tầng chứa nước theo tài liệu địa vật lý

lỗ khoan

Ta biết rằng sự thấm dung dịch của via đá làm thay đổi môi trường

xung quanh lỗ khoan và tạo ra các đới rửa, đới chuyển tiếp có tính chất vật lý khác nhau theo phương ngang so với đới nguyên Khi vỏ sét hình thành và trở thành màng chống thấm thực sự thì quá trình thấm dừng lại và bắt đầu có sự phân đị theo tỷ trọng của các thành phần pha lỏng theo phương thắng đứng

Sự phân dị này làm cho thành phần chất lưu có tỷ trọng nhỏ nhất sẽ nôi lên phía nóc của vỉa và thành phần có tỷ trọng lớn nhất sẽ chìm xuống đáy vỉa

Như vậy, cả hai quá trình dịch chuyển ngang và phân đị theo phương

thăng đứng của filtrat làm cho thành phần chất lưu trong đới rửa, đới chuyên tiếp thay đổi theo không gian và thời gian Nếu đới chuyến tiếp (đới ngắm) có

kích thước càng lớn thì việc nghiên cứu bản chất của môi trường trong đới nguyên càng khó khăn

Các kết quả nghiên cứu ở nhiều lỗ khoan cho thấy thông thường lớp vỏ sét có chiều dày vành trụ từ 0,3-1 cm, điện trở là Rmc với thành phần chủ yếu

là hạt sét; đới rửa có chiều dày vành trụ từ 5-10 cm đến 30-40 cm, điện trở R„„ với thành phần chủ yếu là đá chứa và filrat; đới chuyển tiếp có chiều dày

vành trụ từ 50-60 cm, điện trở R¡ thành phần gồm khung đá chứa + filtrat + nước vỉa; đới nguyên có chiều dày vành trụ là nửa vô cùng, điện trở R, ( R, )

và thành phần gồm khung đá chứa + nước vỉa Để tính toán điện trở suất của các đới xung quanh lỗ khoan, người ta tiến hành đo tham số này bằng phương pháp điện trở với máy đo và các hệ cực (tool) có chiều sâu nghiên cứu tương ứng với kích thước của đới rửa (bảng 2.2), đới _chuyển tiếp và đới nguyên Việc xác định điện trở suất của mỗi đới trong lỗ khoan có ý nghĩa rất quan trọng trong việc nghiên cứu bản chất của môi trường xung quanh lỗ khoan, trong đó có độ bão hòa nước, hệ số thấm và độ tổng khoáng hóa của nước chứa trong đất đá quanh lỗ khoan

Ưu thế của địa vật lý lỗ khoan là do ghi lién tục sự thay đôi của các tham số vật lý theo độ sâu Chất lượng tài liệu đo ghi tốt sẽ cho phép đánh giá

chính xác các thông số tầng chứa nước Việc xử lý tài liệu ĐVL LK là cả một

nghệ thuật và khoa học, vì vậy, kiến thức về địa chất, địa chất thuỷ văn khu

vực và kinh nghiệm xử lý phân tích số liệu là rất cần thiết

Khả năng áp dụng các tham sé DVL LK trong gidi quyết các nhiệm vụ nghiên cứu DCTV dugc thong kê trong bảng 2.3 dưới đây

2.5 Một số nhận xét

- Các phương pháp trong tổ hợp đo ĐVL LK nước dưới đất được thực hiện ở đồng bằng Nam Bộ là khá hợp lý Mặc dù các phương pháp gamma mật độ và nơtron rất cần thiết nhằm xác định độ lỗ rỗng của đất đá đạt độ chính xác cao hơn nhưng ít khả thi trong điều kiện kinh phí đầu tư hiện tại

- Khả năng áp dụng tổng hợp các phương pháp carota khác nhau là rất

da dang (bang 2.1) va việc giải quyết các tồn tại đã nêu trên là có thể thực hiện được trên cơ sở các số liệu địa vật lý lỗ khoan hiện có ở khu vực

- Việc đánh giá các thông số tầng chứa nước có thể đạt đến mức độ

chính xác chấp nhận được bằng cách sử dụng các phương pháp mới trong hiệu chỉnh, xứ lý và khai thác các thông tin có ích từ các số liệu đo carota hiện tại ở đồng bằng Nam Bộ Các phương pháp xử lý tài liệu sẽ được đề cập chỉ tiết trong chương tiếp theo

Stt Viết Tên phương pháp Sử dụng Phân tích định lượng Phân tích định tính Ghỉ chú

1 R§ Điện trở normal Điện trở R„, | Bề dày lớp Thạch học

với AM = 8” Rines Ryo

2 RI6 | Dién trd normal Điện tro Rx | Bè dày lớp Thạch học

với AM = 16”

3 R32 Điện trở normal - Điện trở đới nguyên R, điện trở | Thạch học

voi AM = 32” nước via Ry, dé 16 rong, bé day lép

4 R64 Dién tro normal - Điện trở đới nguyên R, điện trở | Thạch học

6 Rin Điện trở dung dịch | Điện trở - Xác định vị trí đới địch

7 T Nhiệt độ dung dịch | Điện rởR„ |- Xác định vị trí đới dịch

9 SP Thế điệntựphân | - Điện trở nude via Ry, hàm lượng sét | Ranh giới mặn/nhạt, Nhiều yếu tố

1l Ryore | Điện trở hệ cực thế | - Bề dày lớp Thạch học

12 Rgraa | ĐT hệ cực gradien |- Điện trở đới nguyên Rạ điện trở | Thạch học nước vỉa R„„ độ lễ rỗng, bề dày lớp

CHUONG ITI

CƠ SỞ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HỆ SÓ THÁM, HAM LƯỢNG SET VA TONG ĐỘ KHOÁNG HÓA CỦA NƯỚC DƯỚI ĐÁT THEO

CAC DAC TRUNG TAI LIEU DIA VAT LY LO KHOAN

Lỗ khoan là một công trình thường được sử dụng trong công tác tìm kiếm, thăm dò và khai thác khoáng sản nói chung và nước dưới đất nói riêng Đặc biệt ở vùng đồng bằng Nam bộ, không thể sử đụng các công trình tìm

kiểm, thăm dò và khai thác nước nào khác ngoài việc sử dụng các công trình khoan Với mỗi một lỗ khoan, ta đã tạo ra một vết lộ để tiến hành lẫy các loại

mẫu phục vụ cho công tác tìm kiếm, thăm đò và khai thác nước dưới đất Việc lấy mẫu và phân tích mẫu không thể đạt được 100 % nhất là trong các trầm tích bở rời và phải có thời gian khá lâu chờ đợi các kết quả phân tích Để làm giảm thiểu các hạn chế này, người ta sử dụng các phương pháp địa vật lý 16 khoan để nhanh chóng cho những lượng thông tin độc lập, khách quan với tài liệu khoan nhằm làm chính xác hóa cột địa tầng lỗ khoan (đặc biệt là trong trường hợp có tỷ lệ lấy mẫu thấp hoặc mất mẫu), xác định bề dày và vị trí của tầng chứa nước, tốc độ và hướng dòng chảy, độ tổng khoáng hóa của nước

dưới đất, độ sét và hệ số thấm lọc của các vỉa chứa nước

Trong công tác địa vật lý lỗ khoan việc đo đạc thu thập số liệu được

tiến hành đọc theo thành lỗ khoan nên trường vật lý quan sát được không phải

là nửa không gian như các phương pháp địa vật lý trên mặt đất mà là toàn bộ không gian của môi trường nghiên cứu Chính vì vậy mà các phương pháp địa vật lý, lỗ khoan không chịu ảnh hưởng của điều kiện biên về ranh giới giữa mặt đất và không khí như đối với các phương pháp địa vật lý trên mặt đất, do

đó hiệu quả của chúng được tăng lên đáng kê và đồng thời tạo ra khả năng

nghiên cứu bản chất của môi trường xung quanh lỗ khoan như việc xác định

các tham số vat ly của đất đá, chất lượng nước dưới đất, độ sét và hệ số thắm

của vỉa chứa nước

3.1 Quan hệ giữa thành phần hạt sét của đất đá trầm tích với họat tính

Tia gamma (y) là một dạng sóng điện từ có năng lượng cao phát ra từ một nguyên tố đồng vị phóng xạ trong tự nhiên Hầu hết các tia gamma ở vỏ quả đất được phát ra từ nguyên tố K” và phần ít hơn là từ các đông vị trong dãy phóng xạ Uran U” và Thori Th'”” Mỗi nguyên tố đồng vị phóng xạ phát

ra tia gamma có cường độ và năng lượng khác nhau Chia theo phổ năng

lượng, nguyên tố K“” có một phổ duy nhất và khá thấp E„ = 1,46 MeV Các

dãy phóng xạ Uran và Thori phát xa tia gamma ở những phổ rất khác nhau,

nhưng có thể chọn phố 2,62 MeV và 1,76 MeV là phổ đặc trưng lần lượt cho

các dãy Thori va Uran [26, 27]

Khi đi qua trong môi trường đất đá, tia gamma thực hiện các va chạm Compton với các electron của các nguyên tử trong môi trường đó và mat dan năng lượng sau mỗi lần tương tác và cho đến khi bị hấp thụ hoàn toàn đo hiệu ứng hấp thụ quang điện bởi một nguyên tử trong môi trường đất đá Tốc độ tuy giảm về số lượng tia gamma phụ thuộc vào mật độ của đất đá trong môi trường Như vậy các lớp đất đá có cùng hàm lượng đồng vị phóng xạ nhưng khác nhau về mật độ khối thì sẽ đặc trưng bằng các cường độ phóng xạ

gamma tự nhiên khác nhau và các đá có mật độ thấp sẽ thể hiện cường độ

phóng xạ cao hơn

Giá trị cường độ phóng xạ gamma (GR) đo được trong lỗ khoan sau khi

đã hiệu chỉnh hệt các ảnh hưởng (đường kính, dung dịch lỗ khoan) sẽ tỷ lệ với hàm lượng (tính theo trọng lượng) chật phóng xạ trong thành hệ

Pr

pi: Mat dé của khoáng vật phóng xạ Vị; Phần trăm thé tích của khoáng vật phóng xạ Ai: Hệ số tỷ lệ với khoáng vật phóng xạ

Pv: Mat do khối của đá

Các kết quả nghiên cứu cũng đã chỉ ra rằng: cường độ phóng xạ tự nhiên trong đá trầm tích phụ thuộc chặt chẽ vào hàm lượng sét, ở một mức độ nhất định, cường độ phóng xạ của đá trầm tích tăng dần theo chiều mịn dần của độ hạt Đá cát kết hạt thô, chọn lọc tốt có độ phóng xạ thấp nhất và các lớp đất đá thuần sét có độ phóng xạ cao nhất Qua nhiều kết quả thực nghiệm người ta xác lập công thức quan hệ giữa độ sét (Ca) và hoạt tính phóng xạ q;

của các loại đá chứa sét như sau:

qp =(1- Ca) * qa + Ca * der (3.2)

trong đó

q Hoạt tính phóng xạ của sét

qa Hoạt tính phóng xạ của đá không chứa sét

Từ quan hệ này cho thấy có thể xác định độ sét (Ca) hoặc hàm lượng sét (Vụ) theo các kết quả đo phóng xạ gamma tự nhiên của các đá chứa sét trong không gian xung quanh lỗ khoan

Phương pháp GR có ưu điểm là có thể đo trong 2 trạng thái lỗ khoan: chống ống và không chống ống với bất kỳ dạng dung dịch nào hoặc không khí Ngoài việc cho phép xác định hàm lượng hạt sét trong lớp cát chứa nước,

GR còn cho biết các thông tin về thạch học đá, đặt biệt là tầng sét cách nước

phục vụ phan tang và liên kết theo lát cắt giếng khoan

> Mỗi quan hệ giữa thành phần hạt sét với điện trở suất của đất đá

chứa nước là hiện hữu, trực tiếp và đã được nhiều nhà nghiên cứu đẻ cập đến Tuy nhiên, hàm lượng hạt sét trong đất đá chứa nước thường thấp và giá trị điện trở đo được trong lỗ khoan còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác mà quan

trọng nhất là điện trở nước vỉa, sau đó là độ hạt và nhiệt độ Vì vậy, quan hệ

này trở nên phức tạp và khi sử dụng số liệu điện trở suất của đất đá chứa nước

để tính hàm lượng sét thường dẫn đến sai số lớn

Khắc phục hạn chế trên, chúng tôi sử dụng tham số yếu tố thành hệ

điện trở F (tham sô độ rồng) trên cở sở định luật Archie đề xác lập quan hệ tính hàm lượng sét Định luật Archie được việt dưới dạng sau:

m - Hệ sô găn kết, thường là đại lượng không đỗi đối với từng loại

đá nhất định “m” phụ thuộc vào loại nước chứa trong đá Nó cũng phụ thuộc v vào hình dạng của lễ rỗng và mức độ thông nối nhau giữa chúng

F - Yếu tô thành hệ điện trở hay còn gọi là tham số độ rỗng, vì có liên quan trực tiếp với độ rỗng 6

R,- Dién tro tang chứa nước (R,)

Rự- Điện trở nước via

Yếu tế thành hệ điện trở F là đại lượng không đổi đối với mỗi đơn vị trầm tích chứa nước Quan hệ (3.3) trên đây cũng cho thấy, tham số F phụ thuộc vào thành phần thạch học (độ hạt) và kết cấu của đất đá chứa nước nghĩa là sự thông nối nhau giữa các lỗ rỗng Tỷ lệ hàm lượng hạt sét cao có trong trầm tích cát chứa nước sẽ chiếm một phần không gian lỗ rỗng, làm giảm sự thông nối nhau giữa chúng

Công thức (3.3) giải thích theo cách tiếp cận định luật Archie đã làm sáng tỏ hơn quan hệ giữa đại lượng F với hàm lượng sét trong đất đá và ảnh hưởng của điện trở nước vỉa, nhiệt độ là thứ yếu Mỗi quan hệ này là quan hệ hàm số và khá chặt chẽ Khai thác đặc điểm trong quan hệ này cho phép xây dựng tương quan giữa hàm lượng hạt sét Vại và F đồng thời xác lập hàm hồi qui để tính Vại chứa trong đá chứa nước

> Việc triển khai từ lý thuyết vào thực tiễn phương pháp xác định hàm lượng sét Vụ là mục tiêu hàng đầu của đề tài này Dưới đây là cách tiếp cận tính hàm lượng sét Vại theo số hiệu đo cường độ phóng xạ và yếu tố thành

hệ điện trở F của vỉa chứa nước

+ Xác định cấp độ hạt không chứa nước

Các thang tiêu chuẩn thành phần hạt phân tích các mẫu đá trong nghiên cứu địa chất công trình cho thấy ngoài hạt sét (kích thước hạt < 0,005 mm)

còn có hạt bụi (kích thước hạt từ 0,05 + 0,005 mm) cũng là hạt không chứa

nước và có tính chất dẻo gần với hạt sét

Vì vậy, để đạt được kết quá có giá trị sử dụng, chúng tôi lẫy giới han

kích thước hạt < 0,05 mm làm cơ sở tính toán và hàm lượng hạt < 0,05 mm được gọi chung là hàm lượng sét Vại sẽ được sử dụng trong việc xây dựng các tương quan với tham số chỉ số gamma GRI và với yếu tô thành hệ điện trở F

+ Tĩnh hàm lượng sét theo cường độ phóng xạ gamma

Đề có thể tính được hàm lượng sét trong đất đá chứa nước, người ta

dựa vào quan hệ thực nghiệm giữa độ sét Cạị và hoạt tính phóng xạ gamma có

thê xác định được theo tài liệu đo phóng xạ lỗ khoan

Từ biểu thức (3.2) qua các phép biến đổi, ta có:

dp = qa- Ca.ga+ Cade

p = qa- Ca.(Qa - đe)

Gp - da =~ Ca.(da - da)

Op-d¢ = Ca (det - da)

Công thức (3.4) chỉ ra rằng: độ sét Cạ phụ thuộc vào hoạt tính phóng

xạ gamma của vỉa đá chứa sét qy vào hoạt tính phóng xạ của vỉa đá chứa nước không có sét qa và vào hoạt tính phóng xạ của sét qa

Mặt khác, hoạt tính phóng xạ gamma q và cường độ phóng xạ gamma

l¿ có quan hệ tỷ lệ thuận, nên có thê tính độ sét Cạ¡ theo các giá trị cường độ

phóng xạ gamma đo được trong lỗ khoan như sau:

nước không pha sét

1ý" : Cường độ phóng xạ gamma tự nhiên của vỉa sét

Các giá trị trên được sử dụng sau khi đã hiệu chỉnh các ảnh hưởng của đường kính lỗ khoan và dung dịch khoan Sử dụng các kết quả tính toán trên

và kết quả phân tích độ sét của mẫu trong phòng thí nghiệm, lập các quan hệ

giữa AI, và Cái để sử dụng cho việc tính toán Cại của các vỉa chứa nước cho

vùng nghiên cứu

Theo hướng nảy, năm 1989 tác giả H REPSOLD [37] đã đề xuất cách tính toán hàm lượng sét trong vỉa đá chứa nước theo giá trị cường độ bức xạ gamma do được trong lỗ khoan bang chi s6 gamma GRI (Gamma Ray Index)

Các giá trị cường độ phóng xạ gamma được dùng để tính toán chỉ số gamma GRI sau khi đã hiệu chỉnh các ảnh hưởng của lỗ khoan (đường kính, dung địch) trong đó chủ yêu là đường kính lỗ khoan

Tiến hành lấy mẫu lõi khoan để phân tích xác định phần trăm hạt

< 0,05 mm (gồm | hạt bụi và sét) và lập tương quan với chỉ số GRI tương ứng tính được trong lỗ khoan Công thức hỏi qui để tính độ sét Vạị có dạng:

A,B:_ Hệ số thực nghiệm không đổi cho từng vùng GRI: Chỉ sô gamma của lớp đá cần xác định

+ Tỉnh hàm lượng sét theo yếu tô thành hệ điện trở F

Tương tự như trên, khi có kết quả phân tích thành phần hạt kích thước

< 0,05 mm (bụi và sét) và < 0,005 mm (sét) của mẫu đá ở vị trí tương ứng với

giá trị yếu tô thành hệ điện trở F của vỉa đá chứa nước, có thể xác lập quan hệ

Vụ = fŒ) phục vụ cho việc tính hàm lượng sét theo phương pháp thống kê thực nghiệm

+ Tính V„ạ theo cường độ gamma và yếu tố thành hệ điện trở F

_ Trên cơ sở các kết quả tính hàm lượng sét Vụ, theo chỉ số gamma GRI

và yêu tô thành hệ điện trở F, ta có thê lây giá trị hàm lượng sét của vỉa đá chứa nước theo 2 cách như sau:

- Nếu kết quả tính toán theo GRI và F gan giống nhau thì có thé lay giá trị trung bình cộng của hai giá trị tính toán làm kết quả tính cuối cùng

ot Nếu kết quả tinh toán có sự sai lệch nhiều hoặc sai lệch giữa các cặp

số hiệu khác nhau nhiều thì lập mỗi quan hệ

Xác định hàm hồi qui để tính độ sét Vạ theo cả hai tham số sẽ có độ tin

cậy cao hơn so với kết quả tính theo một tham sô

3.2 Các tham số thấm chứa của vỉa chứa nước và quan hệ giữa chúng với

tham số địa vật lý lỗ khoan

Trong nghiên cứu ĐCTV địa tầng cát-sét bở rời và gắn kết yếu, các tham

số thấm chứa của vỉa đất đá chứa nước được quan tâm là độ rỗng hiệu dụng

®, và độ thấm K Độ bão hòa nước S„ ít được chú ý ý do các lớp chứa luôn bảo hoà nước S„= 1 (trừ đới thông khí ngoài phạm vi nghiên cứu của đề tài)

Đô rỗng toàn phần ® và độ rồng hiéu dung ®,

Độ rỗng là đại lượng không có thứ nguyên phản ảnh tỷ số giữa thể tích

của các lỗ rồng có trong khối đá và thẻ tích toàn phần của khối đá Tùy theo tính chất của các lỗ rỗng thông nối với nhau mà người ta phân ra độ rỗng hiệu dụng và độ rong khéng higu dung Cac 16 réng thong nối với nhau là điều kiện thuận lợi cho việc thâm nước qua khối đá nên gọi là độ rỗng hiệu dụng và

ngược lại là độ rỗng không hiệu dụng

- Độ rỗng toàn phần ® phản ảnh tỷ số giữa tổng thể tích các lỗ rỗng có

trong khôi đá và tông thê tích của khôi đá

Tổng thê tích các lỗ rỗng của khối đá

Tông thê tích của khôi đá

- Độ rong hiệu dụng Œ, là các lỗ rỗng thông nối với nhau cho phép nước thấm qua khối đá và biểu thị bằng tỷ số sau:

Thể tích các lỗ rỗng thông nối nhau

Tổng thể tích của khối đá

Đây là độ rỗng tạo bởi các lỗ rỗng giữa hạt hay lỗ rỗng nguyên sinh trong da tram tích Độ rong hiệu dụng ®, có vai trò tất quan trọng déi với khả năng chứa nước của đất đá và tốc độ vận động của nước qua khối đá Độ rỗng hiệu dụng luôn nhô hơn độ rỗng toàn phần ®, < ®

Hệ số thấm k

Hệ số thấm hay độ thắm tuyệt đối k là số đo biểu thị khả năng chuyển

tải nước của vỉa đá chứa nước khi nó bão hòa nước 100 % Trong lớp dat da