Word nhóm 3

TÌM HIỂU VỀ ĐÁ VỈA TRONG KỸ THUẬT VỈA 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT ĐỊA CHẤT VÀ DẦU KHÍ BỘ MÔN KHOAN VÀ KHAI THÁC DẦU KHÍ GVHD T s Mai Cao Lân Lớp DC15KK Nhóm 3 Sinh viên Nguyễn Mai Tấn Đạt[.]

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA KỸ THUẬT ĐỊA CHẤT VÀ DẦU KHÍ

BỘ MÔN KHOAN VÀ KHAI THÁC DẦU KHÍ

GVHD : T.s Mai Cao Lân Lớp : DC15KK

Nhóm : 3

Sinh viên: Nguyễn Mai Tấn Đạt (1510686)

Nguyễn Thành Đạt (1510693) Nguyễn Cao Kỳ (1511675) Nguyễn Văn Thành (1513055) Nguyễn Văn Trọng (1513704) Nguyễn Xuân Trực (1513804)

HCM - 2016

MỤC LỤC:

ĐỘ RỖNG CỦA ĐÁ VỈA 3

ĐỘ THẤM ĐÁ VỈA 8

MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG ĐÁ VỈA 19

TÀI LIỆU THAM KHẢO 12

ĐỘ RỖNG

1 Khái Niệm:

a Khái niệm

Độ rỗng là tỉ lệ giữa thể tích phần lỗ rỗng hay khoảng trống nằm trong một khối chất

hay vật liệu so với tổng thể tích của khối

Trong đất đá luôn tồn tại lỗ rỗng khe nứt không chứa chất rắn

Thực tế đất đá cứng xem như không có lỗ rỗng còn đất đá mềm bở rời thì có độ rỗng lớn

Giá trị độ rỗng là một tỉ số dao động trong khoảng từ 0 đến 1 Những loại đá chặt sít như đá macma đông kết, đá hoa cương có độ rỗng thường nhỏ khoảng 0,01; sét, than bùn,đá cát kết có độ rỗng từ 0,1 đến dưới 0,5 trong khi cát bở rời có độ rỗng rất lớn, từ 0,5 đến 0,9

Độ rỗng của đất đá có mối liên hệ mật thiết với các tính chất vật lý và cơ học khác như mật độ, khối lượng riêng, tỉ trọng và nhất là độ thấm (Permeability)

Độ rỗng thường được xác định trên mẫu lõi trong phòng thí nghiệm hay từ tài liệu địa vật lý giếng khoan

b Ý Nghĩa của độ rỗng

Đây là một khái niệm quan trong trong việc đánh giá khả năng chứa nước và hydrocacbon của đá vỉa,

c Các yếu tố ảnh hưởng đến độ rỗng của đá

 Thành phần thạch học

 Cấu trúc đường kính hạt

 Độ sâu trầm tích

 Thời gian trầm tích

 Tính chất của chất lưu nguyên thủy

d Phân loại

 Theo nguồn gốc hình thành

 Độ rỗng nguyên sinh: Là độ rỗng ban đầu của một khối đá hay trầm tích từ khi mới hình thành

 Độ rỗng giữa các hạt: lỗ rỗng giữa các đá hoặc giữa các mãnh vụn sinh vật

 Độ rỗng nội hạt: Lỗ rỗng trong khung xương của các sinh vật hóa thạch hoặc vật liệu khung của đá trầm tích

 Độ rỗng thứ sinh: Là kết quả của những biến đổi hóa học của các khoáng vật bên trong khối đá, có thể tạo ra các khe nứt thứ sinh và gia tăng độ rỗng của toàn khối đá

 Độ rỗng đồng sinh:Là dạng lỗ rỗng phát triển khi các không gian rỗng trong khung đá lớn hơnkhông gian trống cho phếp giữa các hạt

 Độ rỗng tinh thể:Lỗ rỗng phát triển giữa các tinh thể xuất hiện trong nhiều mỏ dầu

Ngoài ra

 Độ rỗng nứt nẻ: Có liên quan đến hệ thống khe nứt hoặc đứt gãy trong đá và cũng có vai trò như độ rỗng thứ sinh

 Độ rỗng lỗ hổng (vuggy): Tao ra bởi sự hòa tan hay phân hủy của các mảnh hóa thạch lớn trong đá cacbonat, để lại các lỗ hổng thậm chí là những hang động lớn

 Theo mối liên hệ thủy động lực học giữa các lỗ hổng

 Độ rỗng mở: Là phần độ rỗng có kết nối với nhau và có thể dẫn chất lưu ra ngoài

 Độ rỗng đóng: Là phần độ rỗng không kết nối với nhau hoặc không thông ra ngoài

 Độ rỗng toàn phần hay độ rỗng chung: tỷ lệ phần thể tích của tất cả không gian rỗng (giữa các hạt, khe nứt, kênh thông nối, hang hốc, bọt ) cộng lại có trong đá Độ rỗng toàn phần là tổng độ rỗng jín và hở

 Độ rỗng hiệu dụng: Thể tích lớn nhất chứa dầu nước khí mà ở đó nước dầu khí ở trạng thái tự do nghĩa là không tính phần thể tích các lớp nước bao, hydrat sét (nước hấp thụ trên bề mặt các hạt sét) nước tàn dư

2 Độ rỗng toàn phần

Độ rỗng toàn phần được biểu thị bằng tỷ số giữa tổng thể tích không gian rỗng của khối đá với tổng thể tích thực của khối đá

3 Độ rỗng hiệu dụng

a Khái niệm

Độ rỗng hiệu dụng được biểu thị bằng tỷ số tổng thể tích không gian rỗng của khối đá cho phép chất lưu (khí, dầu, nước) cho phép chảy qua trên tổng thể tích của khối đá

Giá trị độ rỗng hiệu dụng dùng để tính toán trữ lượng và lưu lượng khai thác của giếng

b Phân loại độ rỗng hiệu dụng

 0%-5%: Không đáng kể

 5%-10%: Nghèo hoặc thấp

 10%-15%: Khá hoặc trung bình

 15%-20% : Tốt hoặc cao

 Trên 20%: Rất tốt

Nếu độ rỗng của vỉa rất thấp có thể sử dụng phương pháp nứt vỉa để tang độ thấm

1 Phương pháp trực tiếp theo thể tích :

Trong đó:

C là thể tích phần lỗ rỗng

V là tổng thể tích của khối vật chất đang xét

là độ rỗng

2 Phương pháp thủy ngân xâm nhập: Sử dụng lực nén để đẩy một chất lỏng không

dính ướt (thường là thủy ngân) vào các lỗ rỗng của vật chất Phương trình cân bằng lực (phương trình Washburn) được biểu diễn như sau:

PL - PG =

Trong đó:

PL là áp suất chất lỏng

PG là áp suất chất khí

là sức căng bề mặt chất lỏng

D là đường kính lỗ rỗng

là góc thấm ướt của chất lỏng xâm nhập

Một số phương pháp khác:

 Phương pháp quang học: Xác định thông qua diện tích phần lỗ rỗng thấy

được qua kính hiển vi Độ rỗng theo diện tích và thể tích được xem là tương ứng với nhau cho một khối vật chất có lỗ rỗng với cấu trúc ngẫu nhiên

 Phương pháp chụp cắt lớp: Dùng công nghệ CT cắp lớp để dựng hình 3D

của toàn khối vật chất trên máy tính

 Phương pháp thấm ướt: Ngâm khối vật chất vào một loại chất lỏng trong

điều kiện chân không để tính lượng chất lỏng chiếm chỗ lỗ rỗng

Tóm lại, giá trị độ rỗng là một tỉ số dao động trong khoảng từ 0 đến 1 Những loại

đá chặt sít như macma đông kết, đá hoa cương…có độ rỗng thường nhỏ khoảng 0,01; sét, than bùn,đá cát kết có độ rỗng từ 0,1 đến dưới 0,5, cát bỡ rời có độ rỗng lớn từ 0,5 đến 0,9

2.Áp suất mao dẫn

 Áp suất mao dẫn là một trong những đặc điểm đặc trưng vật lý thạch học quan trọng của đá chứa dầu khí

 Áp suất mao dẫn được xác định bằng các phương pháp màng bán thấm, ly tâm và bơm ép thủy ngân

Các phương pháp xác định áp suất mao dẫn:

2.1 Phương pháp bơm ép thủy ngân áp suất cao

Công thức mô tả mối quan hệ giữa áp suất đẩy và kích cỡ lỗ rỗng nhỏ nhất được thủy ngân xâm nhập:

P = -

Trong đó:

P: Áp suất

: ứng suất bề mặt của chất lỏng

: góc dính ướt

d: đường kính lỗ rỗng

Hình 2.1 Biểu mô tả sự xâm nhập của thủy ngân vào mẫu tương ứng

với các áp suất

2.2 Phương pháp màng bán thấm

Công thức tính áp suất:

P =

Trong đó:

P: áp suất mao dẫn

: sức căng bề mặt

góc dính ướt

r: bán kính lỗ rỗng

ĐỘ THẤM (Permeability)

1 Định nghĩa

Độ thấm là một trong những tính chất quan trọng của đất đá chứa dầu khí, đặc trưng cho khả năng cho chất lưu chảy qua hệ thống lỗ rỗng liên thông nhau

Độ thấm được biểu thị qua hệ số thấm k Hệ số thấm k chỉ phụ thuộc vào môi trường lỗ rỗng mà không phụ thuộc vào chất lưu thấm qua nó

k = Cd2

Trong đó:

C: là hằng số không thứ nguyên, đặc trưng cho các yếu tố độ rỗng, dạng hạt, phân

bố và sắp xếp hạt,…

d: kích thước hạt trung bình

Độ thấm phụ thuộc vào 3 yếu tố chính:

- Độ lỗ rỗng

- Đường kính lỗ rỗng

- Kích thước hạt

Dựa vào mức độ thấm nước người ta có thể chia đá thành:

đêm

Thấm nước tốt Đá hòn, cuội, tầng cát,

đá hang hốc

> 10

Dựa vào tính chất thấm của vật liệu trên Trái đất người ta chia ra:

- Tầng chứa nước: Là vật liệu thấm chứa nước dưới đất, những tầng chứa nước tốt là: cát, cuội, sỏi và một số loại đá vôi chưa bị nén chặt

- Tầng cách nước: Là vật liệu có tính thấm kém, như là: sét, phiến sét, đá biến chất và đá magma kết tinh

Trong dầu khí người ta thường phân chia độ thấm thành 3 dạng:

- Độ thấm tuyệt đối

- Độ thấm hiệu dụng

- Độ thấm tương đối

2 Độ thấm tuyệt đối

Độ thấm tuyệt đối là độ thấm của đá ở điều kiện bão hòa 100% một loại chất lưu

Các đặc trưng của độ thấm tuyệt đối:

- Là đặc tính riêng của đá

- Độ thấm tuyệt đối có khi chỉ có một pha đi qua môi trường lỗ rỗng

- Khả năng chất lưu di chuyển qua môi trường lỗ rỗng chỉ phụ thuộc vào lỗ rỗng của đá, không phụ thuộc vào chất lưu

- Các chất lưu khác nhau đi qua môi trường lỗ rỗng cho cùng một giá trị

kết, đá nứt nẻ

trung bình

nước

Đất sét, đá không nứt nẻ 0.001

3 Độ thấm hiệu dụng

Độ thấm hiệu dụng là độ thấm của đá với một chất lưu có độ bão hòa nhỏ hơn 100%

Các đặc trưng của độ hiệu dụng:

- Độ thấm hiệu dụng có khi có nhiều hơn một pha đi qua môi trường lỗ rỗng

- Khả năng chất lưu di chuyển qua môi trường lỗ rỗng phụ thuộc vào lỗ rỗng của đá và chất lưu

- Tổng các độ thấm hiệu dụng luôn nhỏ hơn độ thấm tuyệt đối

MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG ĐÁ VỈA

1 Áp suất vỉa

Chất lỏng và khí nằm trong vỉa chịu một áp suất nhất định gọi là áp suất vỉa.Áp suất vỉa ban đầu là áp suất vỉa trước khi đưa vào khai thác Áp suất vỉa ban đầu luôn tỉ

lệ với độ sâu của vỉa và tương ứng với áp suất thủy tĩnh của cột nước Áp suất vỉa là yếu tố quan trọng khi tính toán phương án khai thác tối ưu.Áp suất vỉa quyết định chiều và lưu lượng di chuyển của chất lưu trong vỉa.Nếu áp suất vỉa đủ lớn, ta có thể

sử dụng phương pháp khai thác tự phun,nếu áp suất suy giảm mạnh, cần có biện pháp duy trì áp suất vỉa.Cùng với độ thấm của đất đá , áp suất vỉa, hay chính xác hơn là nhiệt độ chênh áp giữa vỉa và đáy giếng sẽ quyết định đến phương pháp và lưu lượng khai thác

2 Nhiệt độ vỉa

Nhiệt độ vỉa đóng vai trò quan trọng trong việc xác định tính chất vật lý cũng như trạng thái pha của lưu chất trong vỉa.Cũng như áp suất, nhiệt độ tang dần theo chiều sâu.Nhiệt độ vỉa tương đối ổn định và được đo bằng nhiệt kế đo sâu

3 Độ bão hòa chất lưu trong vỉa

Độ bão hòa chất lưu của một thành hệ là tỉ số phần trăm của chất lưu đó chiếm chỗ

thành hệ chứa nước, kí hiệu Sw (%) Nếu trong thành hệ chỉ tồn tại nước mà không có

sự hiện diện của bất kì chất lưu nào khác thì độ bão hòa nước là 100%

Thực chất không gian rỗng trong đát đá ít khi nào chỉ tồn tại duy nhất một chất lưu mà thường là chúng được bão hòa bởi một chất lưu khác nhau Do đó độ bão hòa tổng cộng của một thành hệ tuy luôn là 100% nhưng bao gồm độ bão hòa chất lưu thành phần Do đó, S= ∑

Độ bão hòa nước của thành hệ có thể biến đổi từ 100% đến giá trị khá thấp nhưng không bao giờ bằng 0 Dù cho lượng hydrocacbon bão hòa trong các vỉa chứa giàu đến đâu thì luôn có một lượng nước nhỏ không hề bị thay thế bởi hydrocacbon do tác dụng của sức căng bề mặt

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1/ Địa chất dầu khí và các phương pháp thăm dò, 2006, Hoàng Đình Tiến, Nhà xuất bản Đại Học Quốc Gia TP HCM

2 Bài giảng Công nghệ khai thác dầu khí, 2006, PGS TS Lê Phước Hảo, Khoa Địa chất & Dầu khí, Trường Đại Học Bách Khoa

3/ http://doc.edu.vn/tai-lieu/khoa-luan-danh-gia-tinh-chat-co-ly-dat-da-va-thong-so-pvt-cua-gieng-khoan-05-2-ht-2x-bon-trung-nam-con-son-35896/

4/ http://luanvan.co/luan-van/ung-dung-cac-phuong-phap-dia-vat-ly-gieng-khoan-de-phan-via-danh-gia-do-rong-do-bao-hoa-chat-luu-cho-gieng-rb-xx-mo-ruby-6107/

5/ http://text.123doc.org/document/2283848-nghien-cuu-moi-quan-he-giua-do-rong-do-tham-va-do-mo-cua-lo-rong-trong-da-chua-dau-khi.htm

6/ http://tapchi.vnu.edu.vn/tn_4_07/b1.pdf