Xây dựng chương trình xác định các thông số của tầng chứa dầu khí bằng phương pháp biểu đồ crossplot

DƯƠNG HOÀI THANH XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CỦA TẦNG CHỨA DẦU – KHÍ BẰNG PHƯƠNG PHÁP... LỜI CẢM ƠN Sau hơn một năm tìm hiểu và nghiên cứu một cách nghiêm túc, luận văn

DƯƠNG HOÀI THANH

XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CỦA TẦNG CHỨA DẦU – KHÍ BẰNG PHƯƠNG PHÁP

LỜI CẢM ƠN



Sau hơn một năm tìm hiểu và nghiên cứu một cách nghiêm túc, luận văn cao

học với đề tài “Xây dựng chương trình xác định các thông số của tầng chứa dầu – khí bằng phương pháp biểu đồ cắt crossplot” của học viên Dương Hoài Thanh,

chuyên ngành Vật Lý Địa Cầu đã hoàn thành Để có được kết quả này, tác giả đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ, chỉ bảo và hướng dẫn tận tình của các thầy cô và bạn bè đồng nghiệp

Lời cảm ơn chân thành đầu tiên tác giả xin gửi đến PGS TS Trần Vĩnh Tuân, Thầy là người đã hướng dẫn rất tận tình cho tác giả trong việc lựa chọn đề tài và trong suốt quá trình thực hiện Thầy Trần Vĩnh Tuân cũng là người cung cấp cho tác giả nguồn tài liệu tham khảo quí giá và các số liệu địa vật lý giếng khoan để thực hiện đề tài này

Xin cảm ơn chân thành PGS TS Nguyễn Thành Vấn – trưởng bộ môn Vật

Lý Địa Cầu, khoa Vật Lý – Vật Lý Kỹ Thuật, trường ĐH Khoa Học Tự Nhiên và các thầy cô, đồng nghiệp trong bộ môn Vật Lý Trái Đất đã tạo điều kiện và giúp đỡ tác giả hoàn thành đề tài này

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc các thầy cô giáo giảng dạy chương trình cao học khóa 17 năm 2007 chuyên ngành Vật Lý Địa Cầu, trường ĐH Khoa Học Tự Nhiên đã tận tâm truyền đạt những kiến thức cơ bản và cần thiết làm nền tảng cho qua trình nghiên cứu sau này

Cuối cùng tác giả xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè và các đồng nghiệp trong đội 2D – làm việc trên tàu khảo sát địa chấn Bình Minh 02, công ty PTSC Marine đã cổ vũ, động viên và khích lệ tinh thần tác giả trong suốt quá trình thực hiện đề tài

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 9 năm 2010

Tác giả

Dương Hoài Thanh

MỤC LỤC

Trang

Lời cảm ơn

Mục lục

Danh mục bảng

Danh mục hình vẽ

CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TIỀM NĂNG DẦU KHÍ CỦA VIỆT NAM 3

1.1 Giới thiệu 3

1.2 Thành công trong tìm kiếm thăm dò 5

1.3 Tài nguyên dầu khí của Việt Nam 9

1.3.1 Hiện trạng nguồn tài nguyên dầu khí 9

1.3.2 Trữ lượng dầu khí Việt Nam trong khung cảnh dầu khí toàn cầu 11

CHƯƠNG 2: CÁC THÔNG SỐ CỦA TẦNG CHỨA VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊA VẬT LÝ GIẾNG KHOAN DÙNG ĐỂ XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ VỈA CỦA TẦNG CHỨA 15

2.1 Những vấn đề cơ bản của Địa Vật Lý Giếng Khoan 15

2.1.1 Môi trường lỗ khoan 15

2.1.2 Độ rỗng 18

2.1.3 Độ sét của đất đá trầm tích 20

2.1.4 Độ thấm 22

2.1.5 Điện trở suất 22

2.1.6 Độ bão hòa nước 24

2.1.7 Các giá trị a, m, n 24

2.1.8 Nhiệt độ vỉa 25

2.2 Nhận dạng tầng chứa (hay vỉa chứa ) bằng tài liệu Địa Vật Lý Giếng Khoan 26

2.2.2 Xác định tầng chứa bằng phương pháp điện trở suất 26

2.2.3 Xác định tầng chứa bằng phương pháp phóng xạ tự nhiên 28

2.2.4 Xác định tầng chứa bằng phương pháp log đường kính giếng khoan 29

2.3 Các phương pháp địa vật lý giếng khoan dùng để xác định các thông số vỉa của tầng chứa 30

2.3.1 Các phương pháp Log độ rỗng 30

2.3.2 Phương pháp Log phóng xạ tự nhiên 36

2.3.3 Phương pháp trường điện tự nhiên 38

2.3.4 Phương pháp log điện trở suất 40

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP BIỂU ĐỒ CẮT CROSSPLOT 46

3.1 Phương pháp biểu đồ cắt 46

3.1.1 Biểu đồ P (Pickett) 46

3.1.2 Biểu đồ H (Hingle) 47

3.1.3 Biểu đồ M – N 52

3.2 Chương trình biểu đồ cắt crossplot viết bằng ngôn ngữ Matlab 56

3.2.1 Thuật toán phần mềm Crossplot 56

3.2.2 Giao diện phần mềm Crossplot và cách sử dụng 59

CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG CHƯƠNG TRÌNH BIỂU ĐỒ CẮT CROSSPLOT ĐỂ XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ VỈA CỦA CÁC TẦNG CHỨA CỦA CẤU TẠO X BỒN TRŨNG CỬU LONG 69

4.1 Đặc điểm địa chất dầu khí của bồn trũng Cửu Long 69

4.1.1 Vị trí địa lý 69

4.1.2 Các thành tạo địa chất bồn trũng Cửu Long 70

4.1.3 Đặc điểm địa chất dầu khí của cấu tạo X Bồn Trũng Cửu Long 71

4.2 Xác định các thông số của các vỉa trầm tích 78

4.3 Xác định thành phần thạch học của tầng chứa 84 Kết luận và kiến nghị 88 Danh mục công trình của tác giả

Tài liệu tham khảo

Phụ lục

Bảng 3.1 Bảng tính các giá trị của các đường Sw < 100%

Bảng 3.2 Bảng tính các giá trị của các đường Sw < 100%

Bảng 3.3 Hệ số dung dịch và khung đá của một vài khoáng vật và độ rỗng

Bảng 3.4 Giá trị các hằng số M* và N* cho một số khoáng vật phổ biến

Bảng 3.5 Giá trị trị ∆Tma, ρma, M*, N* của các khoáng vật phổ biến trong đá móng

CHƯƠNG 4

Bảng 4.1 Số liệu vỉa cát sạch để xây dựng đường Ro

Bảng 4.2 Bảng số liệu các vỉa chứa cần xác định thông số

Bảng 4.3 Độ bão hòa nước của các vỉa tính bằng chương trình “biểu đồ cắt P” Bảng 4.4 Độ bão hòa nước của các vỉa tính bằng chương trình “biểu đồ cắt H” Bảng 4.5 Số liệu thiết lập biểu đồ thạch học của đá chứa ở tập D

Bảng 4.6 Số liệu thiết lập biểu đồ thạch học của đá móng

DANH MỤC HÌNH VẼ

CHƯƠNG 1

Hình 1.1 Sơ đồ phân bố các mỏ dầu khí ở Việt Nam

Hình 1.2 Phân chia Play các bể trầm tích Đệ Tam Việt Nam

Hình 1.3a Phân bố các phát hiện dầu khí

Hình 1.3b Trữ lượng dầu khí phát hiện

Hình 1.4 Trữ lượng dầu khí phát hiện gia tăng hàng năm

Hình 1.5 Trữ lượng dầu khí giai đoạn 1982 – 2004

Hình 1.6 Biểu đồ khoan thăm dò, khoan phát triển và giá dầu hàng năm

Hình 1.7 Chi phí tìm kiếm thăm dò 1988 – 2000 (theo VPI)

Hình 1.8 Trữ lượng và tiềm năng dầu khí theo mức độ thăm dò

Hình 1.9 Phân bố cấp trữ lượng và tiềm năng theo bể (theo mức độ thăm dò)

Hình 1.10 Phân bố cấp trữ lượng và tiềm năng theo play (theo mức độ thăm dò) Hình 1.11a Phân bố trữ lượng dầu các khu vực trên thế giới

Hình 1.11b Phân bố trữ lượng dầu các nước khu vực Châu Á – Thái Bình Dương Hình 1.12a Phân bố trữ lượng khí các khu vực trên thế giới

Hình 1.12b Phân bố trữ lượng khí các nước khu vực Châu Á – Thái Bình Dương

CHƯƠNG 2

Hình 2.1 Môi trường lỗ khoan

Hình 2.2 Các mặt cắt điện trở suất

Hình 2.3 Độ rỗng mở

Hình 2.5 Các kiểu phân bố của sét trong thành hệ

Hình 2.6 Xác định tầng thấm bằng phương pháp log SP

Hình 2.7 Xác định tầng chứa bằng phương pháp điện trở suất

Hình 2.8 Xác định tầng chứa bằng phương pháp gamma tự nhiên

Hình 2.9 Xác định tầng chứa bằng phương pháp log đường kính giếng khoan

Hình 2.10 Biểu đồ hiệu chỉnh log độ rỗng nơtron bù của đá

Hình 2.11 Biểu đồ hiệu chỉnh log độ rỗng nơtron sườn của đá

Hình 2.12 Đường Gamma Ray điển hình đối với các loại đất đá

Hình 2.13 Mô hình minh họa việc xác định thạch học từ đường log SP

Hình 2.14 Mô hình hệ thống đo cảm ứng trong phương pháp điện trở suất

CHƯƠNG 3

Hình 3.1 Phương pháp đồ thị Pickett

Hình 3.2 Giấy vẽ biểu đồ cắt Hingle cho đá chứa là cát kết

Hình 3.3 Giấy vẽ biểu đồ cắt Hingle cho đá chứa là đá vôi

Hình 3.4 Biểu đồ cắt Hingle

Hình 3.5 Biểu đồ đặc điểm thạch học M – N cho trầm tích

Hình 3.6 Biểu đồ đặc điểm thạch học M – N cho đá móng

Hình 3.7 Giao diện chính của Crossplot

Hình 3.8 Giao diện của phương pháp “biểu đồ cắt P”

Hình 3.9 Giao diện chính của phương pháp biểu đồ cắt

Hình 3.10 Cửa sổ nhập các thông số số hóa

Hình 3.17 Giao diện phương pháp biểu đồ M – N với trầm tích

Hình 3.18 Giao diện phương pháp biểu đồ M – N với đá móng

CHƯƠNG 4

Hình 4.1 Vị trí Bồn Trũng Cửu Long

Hình 4.2 Cột địa tầng Bồn Trũng Cửu Long

Hình 4.3 Bản đồ vị trí cấu tạo X – Lô 01/97

Hình 4.4 Mặt cắt địa chấn và địa tầng qua cấu tạo X thuộc Bồn Trũng Cửu Long Hình 4.5 Đường Ro các điểm số liệu trên chương trình “biểu đồ cắt P”

Hình 4.6 Đường Ro các điểm số liệu trên chương trình “biểu đồ cắt H”

Hình 4.7 Biểu đồ đặc điểm thạch họcM – N tập D1

Hình 4.8 Biểu đồ đặc điểm thạch họcM – N tập D2

Hình 4.9 Biểu đồ đặc điểm thạch họcM – N của đá móng

CHƯƠNG MỞ ĐẦU

Hiệu quả của công tác thăm dò và khai thác các mỏ dầu khí phụ thuộc rất nhiều vào việc xác định các đặc tính, thông số vỉa đặc biệt là ở ngoài hiện trường thực địa Hiện nay có rất nhiều phần mềm phân tích số liệu Địa Vật Lý Giếng Khoan như : GEOFRAME, IP, ULTRA,…được dùng để xác định đặc tính và thông

số vỉa Tuy nhiên đây là các phần mềm lớn nó chỉ được sử dụng ở các trung tâm xử

lý do đó chúng không phù hợp cho việc phân tích và kiểm tra ở hiện trường ngoài thực địa

Trong hoàn cảnh đó, tác giả đã chọn đề tài “Xây dựng chương trình xác định các thông số của tầng chứa dầu – khí bằng phương pháp biểu đồ cắt crossplot” với

nội dung chính là tìm hiểu và nghiên cứu các phương pháp biểu đồ cắt crossplot để xây dựng nên phần mềm xác định các đặc tính và thông số vỉa có thể ứng dụng một cách linh hoạt trong việc phân tích và kiểm tra ở hiện trường ngoài thực địa

Mục đích của đề tài là xây dựng một phần mềm có thể cài đặt và sử dụng trên máy tính cá nhân (PC) nhằm giúp cho các nhà Địa Vật Lý có thể xác định, kiểm tra các đặc tính và thông số vỉa ở ngoài thực địa để có những quyết định đúng

đắn trong việc hoàn thiện giếng Để đạt được mục đích trên, các nhiệm vụ chính cần

phải giải quyết là :

- Tìm hiểu các phương pháp biểu đồ cắt crossplot

- Xây dựng phần mềm Crossplot bằng ngôn ngữ Matlab để xác định thông

số vỉa

- Áp dụng xác định các thông số vỉa của các tầng chứa của cấu tạo X Bồn Trũng Cửu Long để thấy được khả năng ứng dụng của phần mềm

Để giải quyết các nhiệm vụ trên, dưới đây là các bước và phương pháp

nghiên cứu mà tác giả đã áp dụng :

- Thu thập các tài liệu Địa Vật Lý Giếng Khoan

- Số hóa các tài liệu Địa Vật Lý Giếng Khoan

- Phân tích các phương pháp biểu đồ cắt, xây dựng thuật toán lập trình và dùng Matlab để viết thành phần mềm Crossplot

- Xử lý tài liệu Địa Vật Lý Giếng Khoan bằng Crossplot để thấy được khả năng ứng dụng của phần mềm

Sau hơn một năm tiềm hiểu và nghiên cứu, các nhiệm vụ và mục tiêu của đề tài đặt ra đã được hoàn thành với các nội dung chính như sau :

- Chương 1 – gồm 12 trang là phần tổng quan về tiềm năng dầu khí của Việt Nam

- Chương 2 – gồm 31 trang, trình bày các vấn đề cơ bản của Địa Vật Lý Giếng Khoan, phương pháp nhận dạng tầng chứa và các phương pháp Địa Vật Lý Giếng Khoan dùng để xác định các thông số vỉa của tầng chứa

- Chương 3 – gồm 23 trang, phân tích các phương pháp biểu đồ cắt crossplot,

đưa ra thuật toán và xây dựng chương trình biểu đồ cắt crossplot bằng ngôn ngữ

Matlab, giới thiệu về cách sử dụng chương trình biểu đồ cắt crossplot

- Chương 4 – gồm 19 trang, ứng dụng chương trình biểu đồ cắt crossplot để xác định các thông số vỉa của các tầng chứa của cấu tạo X Bồn Trũng Cửu Long để thấy được khả năng ứng dụng của phần mềm

Dù đã tận dụng tối đa các các khả năng và điều kiện có thể để hoàn thành các nhiệm vụ đặt ra nhưng chắc chắn không tránh khỏi những thiếu xót Tác giả luôn mong nhận được sự quan tâm góp ý và chỉ dẫn của các thầy cô và đồng nghiệp để

đề tài “Xây dựng chương trình xác định các thông số của tầng chứa dầu – khí bằng

phương pháp biểu đồ cắt crossplot” được hoàn thiện hơn và ứng dụng có hiệu quả

vào thực tế

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ TIỀM NĂNG DẦU KHÍ VIỆT NAM

1.1 Giới thiệu

Công tác tìm kiếm thăm dò dầu khí ở Việt Nam được bắt đầu từ đầu những năm 60 của thế kỷ trước, hoạt động tìm kiếm thăm dò chỉ thực sự được triển khai mạnh mẽ từ khi thành lập Tổng cục Dầu mỏ và khí đốt Việt Nam vào năm 1975

Trừ các hợp đồng nhượng địa được ký trước năm 1975, từ hợp đồng PSC

đầu tiên được ký vào năm 1978 cho đến nay (31-12-2004) đã có trên 50 hợp đồng

dầu khí (JV, PSC, BCC, JOC,…) được ký

Kết quả công tác tìm kiếm thăm dò trong thời gian qua đã xác định được các

bể trầm tích Đệ Tam có triển vọng dầu khí :

Bể Cửu Long : Chủ yếu phát hiện dầu, trong đó có 5 mỏ đang khai thác (Bạch Hổ,

Rồng, Rạng Đông, Hồng Ngọc, Sư Tử Đen) và nhiều mỏ khác (Sư Tử Vàng, Sư Tử Trắng,…) đang chuẩn bị phát triển Đây là bể chứa dầu chủ yếu ở thềm lục địa Việt Nam

Bể Nam Côn Sơn : Phát hiện cả dầu và khí trong đó có 2 mỏ đang khai thác là mỏ

dầu Đại Hùng và mỏ khí Lan Tây – Lan Đỏ, ngoài ra còn một số mỏ khí đang phát triển (Rồng Đôi – Rồng Đôi Tây, Hải Thạch,…)

Bể Sông Hồng : Chủ yếu phát hiện khí, trong đó mỏ khí Tiền Hải “C” ở đồng bằng

Sông Hồng đang được khai thác và một số phát hiện khác ở ngoài khơi vịnh Bắc

Bộ

Bể Malay – Thổ Chu : Phát hiện cả dầu và khí trong đó các mỏ dầu – khí : Bunga

Kekwa – Cái Nước, Bunga Raya, Bunga Seroja ở vùng chồng lấn giữa Việt Nam và Malaysia đang được khai thác

Hình 1.1 Sơ đồ phân bố các mỏ dầu khí ở Việt Nam

Nhìn chung các phát hiện dầu khí thương mại ở thềm lục địa và đất liền Việt Nam cho đến nay thường là các mỏ nhiều tầng chứa dầu, khí trong các dạng play có tuổi khác nhau : móng nứt nẻ trước Đệ Tam (play 1), cát kết Oligocen (play 2), cát kết Miocen (play 3), carbonat Miocen (play 4) và đá phun trào (play 5), trong đó play móng phong hóa nứt nẻ trước Đệ Tam là đối tượng chứa dầu chủ yếu ở bể Cửu Long với các mỏ khổng lồ Tùy thuộc vào đặc điểm thành tạo các play này lại được chia ra các play phụ (Hình 1.2)

1.2 Thành công trong tìm kiếm thăm dò

Tính đến 31-12-2009 đã có trên 70 phát hiện dầu khí, tuy nhiên chỉ có 51 phát hiện được đưa vào đánh giá thống kê trữ lượng, trong đó có 24 phát hiện dầu chủ yếu ở bể Cửu Long, 27 phát hiện khí (kể cả phát hiện khí – dầu) phân bố ở các

bể : Nam Côn Sơn, Malay – Thổ Chu, Cửu Long và sông Hồng (Hình 13a, 13b, 14)

Hình 1.2 Phân chia Play các bể trầm tích Đệ Tam Việt Nam

Trữ lượng dầu khí phát hiện gia tăng hàng năm và tính cho giai đoạn 1982 –

2004 được minh họa ở Hình 1.5

Hoạt động thăm dò có bước đột biến và phát triển liên tục từ khi Luật Đầu tư nước ngoài ở Việt Nam được ban hành và nhất là khi nhà nước ban hành luật Dầu

Hình 1.3a Phân bố các phát hiện dầu khí Hình 1.3b Trữ lượng dầu khí phát hiện

Hình 1.4 Trữ lượng dầu khí phát hiện gia tăng hàng năm

Hình 1.5 Trữ lượng dầu khí giai đoạn 1982 – 2004

Hình 1.6 Biểu đồ khoan thăm dò, khoan phát triển và giá dầu hàng năm

khí năm 1993 Số giếng phát triển đến nay trên 320 giếng, trung bình 17 giếng/năm (Hình 1.6) Đầu tư cho công tác tìm kiếm thăm dò giai đoạn 1988 – 2000 ở bể Nam Côn Sơn là lớn nhất, thấp nhất là bể Malay – Thổ Chu (Hình 1.7)

Tỷ lệ thành công các giếng thăm dò ở đất liền là thấp nhất (>10%), bể Sông Hồng là 32%, Nam Côn Sơn là 36% Ở bể Cửu Long, Malay – Thổ Chu hệ số thành công rất cao tương ứng là 59% và 80% nhờ công nghệ 3D mới (PSDM, AVO, AI hoặc EI,…) Đặc biệt sự kiện phát hiện dầu trong móng trước Đệ Tam ở mỏ Bạch

Hổ đã mở ra quan điểm mới trong thăm dò giúp thành công trong phát hiện nhiều

mỏ mới Tỷ lệ thành công khoan thăm dò từng play thay đổi từ 31 – 42% cụ thể như sau : Móng phong hóa nứt nẻ trước Đệ Tam 34%, Oligocen 32%, Miocen 31%, carbonat Miocen 37% và Miocen trên – Pliocen dưới 42%

Hình 1.7 Chi phí tìm kiếm thăm dò 1988 – 2000 (theo VPI)

1.3 Tài nguyên dầu khí của Việt Nam

1.3.1 Hiện trạng nguồn tài nguyên dầu khí

Kết quả tính trữ lượng và tiềm năng dầu khí đã phát hiện của các bể trầm tích

Đệ Tam Việt Nam theo mức độ thăm dò tính đến ngày 31-12-2004 được trình bày ở

Hình 1.8 Tổng trữ lượng và tiềm năng dầu khí có khả năng thu hồi của các bể trầm

tích Đệ Tam của Việt Nam khoảng 4300 triệu tấn dầu qui đổi (Hình 1.9, 1.10), đã phát hiện là 1.208,89 triệu tấn, chiếm khoảng 28% tổng tài nguyên dầu khí Việt Nam, trong đó trữ lượng dầu khí có khả năng thương mại là 814.7 triệu tấn dầu qui

đổi, xấp xỉ 67% tài nguyên dầu khí đã phát hiện Trữ lượng đã phát hiện tính cho

các mỏ dầu khí của các mỏ đã tuyên bố thương mại, phát triển và đang khai thác

được phân bổ như sau : trữ lượng dầu và condensat khoảng 420 triệu tấn (khoảng 18

triệu tấn condensat), khí 394,7 tỷ m3 trong đó trữ lượng khí đồng hành 69,9 tỷ m3, khí không đồng hành 324,8 tỷ m3 Trữ lượng dầu đã khai thác 169,94 triệu tấn, khí

đồng hành và không đồng hành đã khai thác khoảng 37,64 tỷ m3 trong đó lượng khí

đưa vào bờ sử dụng chỉ đạt 18,67 tỷ m3 khí (50%), số còn lại được dùng tại mỏ và

Hình 1.8 Trữ lượng và tiềm năng dầu khí theo mức độ thăm dò

đốt bỏ để bảo vệ môi trường Hiện nay (đến 31-12-2004) trữ lượng còn lại 250,06

triệu tấn dầu và 357 tỷ m3 khí

Hình 1.9 Phân bố cấp trữ lượng và tiềm năng theo bể (theo mức độ thăm dò)

Hình 1.10 Phân bố cấp trữ lượng và tiềm năng theo play (theo mức độ thăm dò)

1.3.2 Trữ lượng dầu khí Việt Nam trong khung cảnh dầu khí toàn cầu

Việt Nam là quốc gia có tiềm năng dầu khí nhưng với trữ lượng không đáng

kể nên trước năm 1990 trữ lượng dầu khí của Việt Nam chưa được thống kê trong khu vực và thế giới Chỉ sau khi phát hiện và khai thác dầu từ móng nứt nẻ trước Đệ Tam của mỏ Bạch Hổ ở bể Cửu Long thì trữ lượng dầu của Việt Nam mới được đưa vào thống kê vào năm 1990 và sau khi phát hiện mỏ khí Lan Tây – Lan Đỏ ở bể Nam Côn Sơn trữ lượng khí của Việt Nam mới được đưa vào bảng thống kê của thế giới từ năm 1992 Theo thống kê trữ lượng dầu thế giới vẫn giữ được mức tăng trưởng so với năm 1992 và đạt 1.147,8 tỷ thùng cuối năm 2003 chủ yếu tập trung ở Trung Đông (63%) Trong khi đó ở khu vực Châu Á – Thái Bình Dương từ năm

1992 đến 31-12-2003 trữ lượng dầu tăng khoảng 3 tỷ thùng từ 44,6 tỷ thùng lên 47,7 tỷ thùng chỉ chiếm khoảng 4% trữ lượng dầu thế giới (Hình 1.11a) Mặc dù trữ lượng dầu của Việt Nam tăng lên khoảng 1,7 lần so với năm 1992 từ 250,9 triệu tấn (1.930 triệu thùng) lên 420 triệu tấn (3.203 triệu thùng) vào cuối 2004 nhưng vẫn là rất nhỏ so với trữ lượng dầu của thế giới và chỉ chiếm khoảng 7,8% trữ lượng trong

dầu của khu vực Châu Á – Thái Bình Dương, đứng hàng thứ 6 (sau Malaysia)

Hình 1.11a Phân bố trữ lượng dầu các khu vực trên thế giới

khu vực Châu Á – Thái Bình Dương (Hình 1.11b) Tổng trữ lượng khí của thế giới

đến cuối năm 2003 khoảng 175,78 nghìn tỷ m3, trong đó các nước khu vực Châu Á – Thái Bình Dương có trữ lượng khí khoảng 13,47 nghìn tỷ m3 chiếm khoảng 8% trữ lượng khí thế giới, đứng thứ 4 sau Châu Phi (Hình 12a) Trữ lượng khí của Việt Nam mặc dù tăng 3 lần từ 120 tỷ m3 vào năm 1992 lên 395 tỷ m3 vào năm 2004 nhưng chỉ chiếm khoảng 2,9% trữ lượng khí khu vực Châu Á – Thái Bình Dương (Hình 1.12b) và xếp thứ 9 sau Papua New Guinea

Hình 1.11b Phân bố trữ lượng dầu các nước khu vực Châu Á – Thái Bình Dương

Hình 1.12a Phân bố trữ lượng khí các khu vực trên thế giới

Hình 1.12b Phân bố trữ lượng khí các nước khu vực Châu Á – Thái Bình Dương

Nghiên cứu xu hướng biến động trữ lượng dầu khí khu vực Châu Á – Thái Bình Dương cho thấy trong khi các nước Trung Quốc, Ấn Độ, Indonesia, Malaysia trữ lượng dầu giảm so với năm 1992 thì Việt Nam lại có sự tăng trữ lượng nhanh cả dầu và khí Đặc biệt việc phát hiện lần đầu tiên dầu trong móng trước Đệ Tam đã bổ sung nguồn trữ lượng rất lớn để duy trì và tăng sản lượng khai thác Như vậy ngay

cả khi những phát hiện mới bị giảm, số lượng và qui mô, trữ lượng có khả năng tăng mạnh đáng kể ở các vùng xung quanh mỏ sẵn sàng khai thác Điều đó nhấn mạnh tầm quan trọng các hoạt động phát triển các mỏ đã phát hiện trong việc thăm dò hợp

lý các tiềm năng dầu khí có thể

Kết luận :

Dầu mỏ và khí thiên nhiên là tài nguyên quý hiếm, không tái tạo, là nguồn năng lượng và nguyên liệu quan trọng cho sự phát triển kinh tế của đất nước Do đó

để đảm bảo gia tăng trữ lượng, duy trì khai thác ổn định lâu dài đảm bảo an ninh

năng lượng cho phát triển kinh tế của đất nước luôn là thách thức lớn đối với ngành dầu khí Việt Nam Bởi vậy trong thời gian tới Tổng công ty Dầu khí Việt Nam cần phải phát huy nội lực để đẩy mạnh và mở rộng thăm dò dầu khí ở các vùng còn chưa được thăm dò đồng thời cần đầu tư nghên cứu tìm các giải pháp kinh tế - công nghệ để phát triển khai thác các mỏ được xem là nhỏ và các mỏ khí có hàm lượng

CO2 cao mà các nhà thầu đã hoàn trả và có được một tổ hợp các giải pháp, chính sách ưu đãi khuyến khích đầu tư nước ngoài để phát triển khai thác các mỏ giới hạn kinh tế trên biển là đòi hỏi thực tế rất cấp bách Mặt khác, cần phối hợp với các nhà thầu nghiên cứu áp dụng các giải pháp công nghệ mới để tăng khả năng thu hồi dầu tại các mỏ đang khai thác Điều này có ý nghĩa kinh tế rất lớn trong tương lai khi

mà các mỏ dầu khí khai thác ngày càng cạn kiệt và việc phát triển các mỏ nhỏ ở thềm lục địa và vùng đặc quyền kinh tế Việt Nam ngày càng trở nên phổ biến

CHƯƠNG 2 CÁC THÔNG SỐ CỦA TẦNG CHỨA VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊA VẬT LÝ GIẾNG KHOAN DÙNG ĐỂ XÁC ĐỊNH

CÁC THÔNG SỐ VỈA CỦA TẦNG CHỨA

2.1 Những vấn đề cơ bản của Địa Vật Lý Giếng Khoan

Địa Vật Lý nghiên cứu giếng khoan là một lĩnh vực của ngành Địa Vật Lý,

bao gồm những phương pháp Vật Lý, sử dụng để nghiên cứu lát cắt địa chất mà giếng khoan đi qua, từ đó có thể phát hiện và đánh giá trữ lượng khoáng sản, thu

nhập những thông tin về vùng mỏ khai thác và trạng thái giếng khoan

Hiện nay, có rất nhiều phương pháp Địa Vật Lý khác nhau, theo bản chất có

thể chia ra thành những nhóm như sau :

• Phương pháp điện trường

• Phương pháp địa hóa

Bản chất của những phương pháp trên là đo dọc thành giếng khoan để ghi một vài thông số, những thông số này đặc trưng cho một hay vài tính chất vật lý của

đất đá mà giếng đã đi qua

2.1.1 Môi trường lỗ khoan

Trong quá trình khoan, khi khoan qua thành hệ của tầng thấm thì nước trong dung dịch khoan sẽ thấm nhiễm vào bên trong thành hệ còn thành phần sét trong dung dịch khoan thì không thấm vào thành hệ được nên chỉ bám ở ngoài thành hệ

(dọc theo thành giếng khoan) Khi lớp sét bám vào thành giếng đủ dày thì nó sẽ ngăn chặn không cho nước từ dung dịch khoan xâm nhập vào thành hệ nữa Khi nước từ dung dịch khoan thâm nhập vào thành hệ thì thành hệ sẽ hình thành nên ba

đới theo hướng từ thành giếng vào là : đới thấm nhiễm hoàn toàn, đới chuyển tiếp

và đới nguyên (Hình 2.1)

Hình 2.1 Môi trường lỗ khoan

• Đới thấm nhiễm hoàn toàn có bề dày khoảng vài inchs là đới mà nước lọc

mùn khoan ngấm hoàn toàn vào vỉa

• Đới chuyển tiếp thì nằm giữa đới nguyên và đới thấm nhiễm hoàn toàn Ở đới này thì chất lưu vỉa và nước lọc mùn khoan trộn lẫn vào nhau

• Đới nguyên nằm cạnh đới chuyển tiếp và chất lưu vỉa ở đây không bị

nhiễm nước lọc mùn khoan

Chiều sâu của đới thấm nhiễm phụ thuộc vào : áp suất thủy tĩnh, sự mất dung dịch khoan, thời gian, độ rỗng, độ thấm, đới chứa nước và đới chứa dầu Dựa vào các giá trị điện trở suất của ba đới, người ta xây dựng nên một mặt cắt gọi là mặt cắt

điện trở suất Dựa vào mặt cắt này người ta có thể xác định được vỉa chứa là nước

hay dầu (Hình 2.2)

Hình 2.2 Các mặt cắt điện trở suất

• Đới chứa nước : ở đới chứa nước thì điện trở suất của đới thấm nhiễm

hoàn toàn sẽ lớn hơn hoặc bằng điện trở suất đới nguyên và không có sự xuất hiện của đới vành

• Đới chứa dầu : ở đới chứa dầu thì điện trở suất của đới thấm nhiễm hoàn

toàn nhỏ hơn điện trở suất của đới nguyên và có sự xuất hiện của đới vành

2.1.2 Độ rỗng

Đất đá được hình thành từ ba pha : rắn, lỏng, khí Thể tích của đất đá không

phụ thuộc pha rắn được gọi là thể tích rỗng Thể tích rỗng bao gồm những phần không gian khác nhau gọi chung là lỗ hổng Các lỗ hổng có nguồn gốc, hình dạng kích thước và mối liên hệ giữa chúng khác nhau

• Các hoạt động thứ sinh diễn ra trong đất đá

• Hoạt động kiến tạo

• Áp suất nén trên đất đá,…

Phân loại độ rỗng theo nguồn gốc hình thành :

• Độ rỗng nguyên sinh : xuất hiện khi đất đá được hình thành và bị thay đổi

về độ lớn, hình dáng do quá trình nén ép của các lớp đất đá bên trên, quá trình xi măng hóa và sự biến chất của đất đá

• Độ rỗng thứ sinh : là các hang hốc, khe nứt trong đất đá được tạo thành

do quá trình hòa tan, phong hóa, kết tinh, đôlômit hóa đá vôi,… trong các quá trình kiến tạo và hóa sinh

(2.1)

Phân loại theo mối liên hệ giữa các lỗ hổng :

• Độ rỗng mở : là độ rỗng của các lỗ hổng có mối liên hệ với nhau, thông

• Độ rỗng hiệu dụng : là thể tích lớn nhất của lỗ hổng chứa nước, dầu, khí

mà ở đó nước, dầu, khí nằm ở trạng thái tự do

• Độ rỗng phi hiệu dụng : là tổng thể độ rỗng chứa chất lưu trong trạng thái

bị giữ lại, bị hấp thụ

Các giá trị độ rỗng được chia như sau :

2.1.3 Độ sét của đất đá trầm tích

Độ sét của đất đá trầm tích là bản chất của đất đá khi chứa các hạt có đường

kính nhỏ hơn 0.01 mm, có khi nhỏ hơn 0.001 mm Các hạt có kích thước bé này sẽ

ảnh hưởng đặc biệt đến tính chất của đất đá trầm tích

Các hạt sét là những khoáng vật sét thuộc nhóm kaolinite, montmorillonite, illinite có đường kính thông thường nhỏ hơn 0.005 mm, các mảnh vụn thạch anh, fenspat, khoáng vật nặng, carbonat, pyrite và các khoáng vật khác Tham gia vào độ sét của đất đá có các loại sét cấu trúc, sét phân lớp, sét phân tán Sử dụng Gamma Ray để xác định hàm lượng sét

Các kiểu phân bố của sét trong thành hệ :

• thành hệ sạch,

• thành hệ có sét cấu trúc,

• thành hệ có sét phân tán,

• thành hệ có sét phân lớp

Hình 2.5 Các kiểu phân bố của sét trong thành hệ

2.1.4 Độ thấm

Khả năng của đất đá trong tự nhiên truyền dẫn chất lỏng, khí hoặc hỗn hợp chất lỏng và khí đi qua nó dưới tác dụng của gradient áp suất (∆p/l) được gọi là tính chất thấm của đất đá

Giả sử có một lượng Q chất lỏng, khí hoặc hỗn hợp chất lỏng và khí đi qua

đất đá, có tiết diện F, dưới tác dụng của gradient áp suất (∆p/l), chất đi qua có độ

Điện trở suất là đặc tính của đất đá, phương pháp điện trở suất là phương

pháp được phát triển đầu tiên Điện trở suất là một đặc tính cố hữu của vật liệu thể hiện khả năng cản trở dòng điện, bất kể hình dạng và kích thước của vật liệu như thế nào Các loại vật liệu khác nhau có khả năng cản trở dòng điện khác nhau

Phương pháp điện trở suất dựa trên phép đo điện trở suất, nghịch đảo của

điện trở suất là độ dẫn điện Trong minh giải tài liệu Địa Vật Lý Giếng Khoan, các

loại hydrocacbon, khung đá, nước ngọt, tất cả đều đóng vai trò như là chất cách điện

vì nó có tính cản trở dòng điện cao Đơn vị của điện trở suất là Ωm và được tính :

L

A r

R = ×

(2.3) Trong đó :

R : điện trở suất (Ωm)

A : diện tích mặt cắt ngang (m2)

L : chiều dài (m)

Điện trở suất là phép đo cơ bản cho độ bão hòa của chất lưu trong vỉa chứa,

nó liên quan đến độ rỗng, loại chất lưu (hydrocacbon, nước biển, nước ngọt) và loại

đá Bởi vì cả đá và hydrocacbon đều đóng vai trò như một chất cách điện, nhưng

nước biển là một chất dẫn điện

Phép đo điện trở suất được thực hiện bởi các thiết bị Địa Vật Lý Giếng Khoan, nhằm để phát hiện ra hydrocacbon và đánh giá độ rỗng của đá chứa Bởi vì trong suốt quá trình khoan, dung dịch di chuyển vào các lỗ hổng và thấm vào các thành hệ xung quanh giếng khoan Phép đo điện trở suất ghi được những đặc tính của vỉa ở những độ sâu khác nhau, vì ở những độ sâu khác nhau thì giá trị điện trở suất khác nhau

Các thí nghiệm của Archie đã chỉ ra rằng điện trở suất của thành hệ (Ro)

được lấp đầy bởi nước vỉa và điện trở suất của nước vỉa là Rw có mối quan hệ thông qua hệ số điện trở thành hệ (hoặc hệ số vỉa) F như sau :

w

Trong đó :

Ro : điện trở suất của thành hệ bão hòa (100%) nước vỉa

Công thức kinh nghiệm của Archie cũng cho phép tính toán hệ số vỉa :

m : hệ số xi măng hóa

Độ bão hòa nước cũng có thể được xác định từ điện trở suất của thành hệ bão

hòa Ro nếu được lấp đầy bởi nước vỉa và điện trở suất của thành hệ Rt không bị xâm nhiễm bởi nước vỉa Rw :

n 1

t

o w

t

w w

R

R F

2.1.6 Độ bão hòa nước

Độ bão hòa nước là phần trăm thể tích rỗng trong đó được chứa đầy bởi nước

vỉa Tính bằng phần trăm, ký hiệu Sw

S w = Nước vỉa chứa trong lỗ rỗng / Tổng thể tích lỗ rỗng trong đá

Độ bão hòa nước là một khái niệm quan trọng trong việc minh giải tài liệu Địa

Vật Lý Giếng Khoan bởi vì từ độ bão hòa nước có thể xác định được độ bão hòa của hydrocacbon trong vỉa chứa

2.1.7 Các giá trị a, m, n

Các giá trị a, m, n là những số dùng trong công thức tính độ bão hòa nước (dầu, khí) Chúng được lấy từ mẫu lõi, nếu những giếng không có mẫu lõi thì lấy từ các giếng lân cận

• a : là hệ số uốn khúc, là một hàm biểu diễn độ phức tạp của đường dẫn

mà chất lưu và dòng điện phải di chuyển qua đất đá

• m : là hệ số xi măng hóa, giá trị của nó thay đổi theo kích thước của hạt, theo sự phức tạp của các đường nối các lỗ rổng, giá trị m lớn khi hệ số uốn khúc lớn

• n : là hệ số bão hòa có giá trị thay đổi từ 1.8 đến 2.5 nhưng giá trị thường

sử dụng là 2

2.1.8 Nhiệt độ vỉa

Nhiệt độ vỉa ký hiệu là Tf cũng là một thông số quan trọng trong việc phân tích tài liệu Địa Vật Lý Giếng Khoan bởi vì điện trở suất của dung dịch khoan, nước lọc bùn, nước vỉa khác nhau tùy theo nhiệt độ

Nhiệt độ vỉa được xác định sau khi biết chiều sâu của vỉa, nhiệt độ đáy lỗ khoan, chiều sâu tổng cộng của giếng, nhiệt độ bề mặt Ta có thể xác định giá trị hợp lý của nhiệt độ vỉa bằng cách sử dụng các dữ liệu và các tuyến gradient địa nhiệt

Nhiệt độ vỉa cũng được tính toán bằng cách sử dụng phương trình hồi quy tuyến tính :

2.2 Nhận dạng tầng chứa bằng tài liệu Địa Vật Lý Giếng Khoan

Công việc đầu tiên của việc đánh giá đặc trưng thấm chứa là phải xác định

được tầng chứa Một lớp đất đá được gọi là tầng chứa khi chúng có khả năng chứa được các loại chất lưu và các chất lưu này có khả năng dịch chuyển được trong lớp đất đá đó Đối với các loại đá trầm tích thì cát kết và cacbonat là hai loại đá chứa

phổ biến Đối với đá magma và đá biến chất thì không có khả năng chứa, tuy nhiên khi các loại đá này bị phong hóa tạo ra các nứt nẻ thì chất lưu có khả năng đi vào các khe nứt đó và lúc này chúng có khả năng là một tầng chứa Các phương pháp

Địa Vật Lý Giếng Khoan rất hữu dụng trong việc xác định tầng chứa Việc nhận

dạng tầng chứa dựa trên bốn phương pháp chủ yếu là : phương pháp điện trường tự nhiên (Log SP), phương pháp điện trở suất, phương pháp phóng xạ tự nhiên (gamma ray) và phương pháp đường kính giếng khoan

2.2.1 Xác định tầng chứa bằng phương pháp Log SP

Để xác định tầng chứa bằng phương pháp Log SP thì ta phải tìm cho được đường sét cơ sở trên đường Log SP

Khoảng nào mà đường Log SP lệch khỏi đường sét cơ sở thì khoảng đó chính là tầng chứa, tại vị trí mà đường Log SP bắt đầu lệch đi so với đường sét thì

đó chính là ranh giới của tầng chứa (Hình 2.6)

2.2.2 Xác định tầng chứa bằng phương pháp điện trở suất

Để xác định tầng chứa bằng phương pháp điện trở suất thì ta phải kết hợp

ba đường điện trở suất đo ở ba đới khác nhau trên cùng một độ sâu của thành hệ Khoảng nào mà ba đuờng điện trở suất tách ra thì đó chính là tầng thấm, tại vị trí

mà ba đường điện trở suất này tách ra chính là ranh giới tầng thấm (Hình 2.7)

2.2.3 Xác định tầng chứa bằng phương pháp phóng xạ tự nhiên

Trong đá trầm tích, tầng chứa chủ yếu là cát hoặc cacbonat Vì hàm lượng phóng xạ trong hai loại đá này bé nên giá trị gamma ray đo được cũng bé Do đó, ở những vị trí mà giá trị gamma ray của thành hệ giảm chính là dấu hiệu để nhận biết tầng thấm (Hình 2.8) Tuy nhiên ở phương pháp này cũng phải chú ý vì có thể nếu cát hoặc cacbonat có chứa chất phóng xạ thì lúc này giá trị gamma ray vẫn cao

2.2.4 Xác định tầng chứa bằng phương pháp Log đường kính giếng khoan

Trong môi trường lỗ khoan khi khoan qua tầng chứa thì nước lọc mùn khoan

sẽ thấm vào vỉa chứa còn lớp sét thì bám lại trên thành giếng khoan làm cho đường kính giếng khoan bị giảm đi Do đó, khi đường kính giếng khoan giảm thì đây chính

là dấu hiệu của đới thấm (Hình 2.9) Đối với các giếng khoan bị sụp lở thành hệ thì phương pháp này không thể xác định được tầng chứa

Hình 2.9 Xác định tầng chứa bằng phương pháp Log đường kính giếng khoan

2.3 Các phương pháp Địa Vật Lý Giếng Khoan dùng để xác định các thông

số vỉa của tầng chứa

2.3.1 Các phương pháp Log độ rỗng

• Log siêu âm

Log siêu âm là một phương pháp Log độ rỗng, dùng để đo khoảng thời gian

∆t của sóng dọc khi đi qua 1 foot của vỉa Thiết bị đo sóng siêu âm gồm có một hay

nhiều nguồn phát và hai hay nhiều đầu thu Khoảng thời gian truyền sóng ∆t được tính bằng micro giây cho mỗi foot và tỷ lệ nghịch với vận tốc sóng dọc

Khoảng thời gian ∆t mà sóng đi qua phụ thuộc vào thành phần thạch học và

độ rỗng của đất đá Vì thế vận tốc khung đá của vỉa (Bảng 2.1) phải được biết để

xác định độ rỗng từ đường cong độ rỗng đo bằng siêu âm hoặc sử dụng công thức Willie :

ma f

ma log sonic

t t

t t

khoan gốc nước ngọt ∆tf= 189, bùn khoan gốc nước mặn ∆tf = 185 )

Bảng 2.1 Các giá trị vận tốc siêu âm và thời gian truyền sóng qua các loại khung

Sóng siêu âm thường dùng để xác định độ rỗng trong cát chưa cố kết thì trong phương trình Willie người ta đưa thêm vào một hệ số hiệu chỉnh :

p ma

f

ma log sonic

C

1t

t

tt

7 0

sonic × φ

=

9 0

sonic × φ

=

• Log mật độ

Log mật độ là một phương pháp độ rỗng thông việc đo mật độ electron trong

vỉa Dụng cụ đo Log mật độ bao gồm nguồn phát tia gamma vào trong vỉa Các tia gamma va chạm với các electron trong vỉa, kết quả là một số tia gamma mất năng lượng Sự tương tác giữa các tia gamma và các hạt electron trong vỉa gọi là tán xạ Compton, các tia gamma tán xạ tới máy thu và được máy thu ghi nhận