bài giảng địa vật lý các phương pháp địa vật lý giếng khoan

ĐVLGK • Chính xác • Chi tiết • Xác định địa chất thành hệ, chất lưu thành hệ • Thành phần, kiến trúc, cấu trúc của đá • Thông tin độc lập với tài liệu khoan, sự biến đổi vật lý trong qu

CÁC PHƯƠNG PHÁP

ĐỊA VẬT LÝ GiẾNG KHOAN

Nội dung

6.1 Giới thiệu

6.2 Các khái niệm cơ bản

6.3 Các yếu tố ảnh hưởng lên phép đo ở GK

6.4 Các phương pháp điện trong GK

6.7.1 Phương pháp đo nhiệt trong GK

6.7.2 Phương pháp đo độ nghiêng của vỉa

6.7.3 Phương pháp đo khí dung dịch khoan

6.7.4 phương pháp xác định trạng thái kỹ thuật khoan

6.8 Ứng dụng

6.1 Giới thiệu

a Ưu điểm của phương pháp ĐVL giếng khoan (ĐVLGK) – carota

What?

ĐVLGK

Trong ĐVL giếng khoan

ĐVLGK

• Chính xác

• Chi tiết

• Xác định địa chất thành hệ, chất lưu thành hệ

• Thành phần, kiến trúc, cấu trúc của đá

• Thông tin độc lập với tài liệu khoan, sự biến đổi vật lý trong quá trình khoan

b Nhược điểm

Chỉ xác định được thông tin tại vị trí lỗ khoan

Chủ yếu được áp dụng cho thăm dò và khai thác dầu khí, địa chất thủy văn, ít được áp dụng trong tìm kiếm khoáng sản rắn khác.

c Vai trò của ĐVLGK

Phân chia ranh giới địa tầng

Xác định các tham số vật lý và thành phần vật chất của đất đá xung quanh giếng khoan

So sánh với các kết quả đo ĐVL trên mặt

d Đặc điểm của phương pháp ĐVL trong giếng khoan

• Đặc điểm trường ĐVL trong giếng khoan

– Trường địa vật lý trong GK là toàn bộ không gian đất đá.

– Trong GK áp suất cân bằng giữa dung dịch khoan và áp suất thành hệ.

• Đặc điểm máy ĐVLGK

– Thiết bị đo trong giếng khoan (máy giếng)

– Thiết bị ghi trên mặt đất

Sơ đồ máy móc địa vật lý giếng khoan

6.2 Các khái niệm cơ bản

b Các tham số của đá chứa

s

t t

V

V V

Darwin V Ellis và Julian M Singer, 2008

• Quan hệ giữa độ rỗng và điện trở suất





F- yếu tố thành hệ

Rw- điện trở suất của nước chứa trong đá

R0- điện trở suất của đá

a- là một hế số có giá trị thay đổi từ 0.6-2.0

m- là hệ số gắn kết (yếu tố độ cong của mao quản), thay đổi từ

1 đến 3

R

Thực nghiệm

R0- điện trở suất của đá trong điều kiện

bão hòa nước với điện trở Rw

Rt- điện trở suất thực của chính đá

n- hệ số có giá trị thay đổi từ 1.2-2.2

w t

S

FR

R 

Phương trình Archie 2

c Độ sét

O Serra, 1984

Sự phân bố của sét có ảnh hưởng lên điện trở suất, thế tự phân cực, và tốc độ sóng siêu âm, làm thay đổi độ thấm, độ bão hòa của tầng chứa

O Serra, 1984

O Serra, 1984

6.3 Các yếu tố ảnh hưởng lên phép đo của địa vật lý giếng khoan

a Sự ngấm dung dịch

• Dung dịch khoan

• Sự ngấm dung dịch

• Ống chống và trám xi măng

Darwin V Ellis và Julian M Singer, 2008

O Serra, 1984

Darwin V Ellis và Julian M Singer, 2008

b Hiệu ứng hình học của máy giếng

O Serra, 1984

c Tốc độ kéo cáp

O Serra, 1984

6.4 Các phương pháp điện trong GK

• Khi hệ điện cực thế: qua các vỉa có bề dày so

với kích thước điện cực dị thường có dạng đối xứng, nếu vỉa mỏng dị thường không rõ ràng

• Hệ điện cực gradien: qua các vỉa dày dị

thường có dạng không đối xứng Tùy theo vị trí điện cực khác cặp ở phía trên hay phía dưới

so với các điện cực cùng cặp mà gọi đó là hệ gradien thuận hoặc nghịch.

Darwin V Ellis và Julian M Singer, 2008

6.5

b Phương pháp đo sâu sườn GK

• Nguyên lý đo:

giống đo trên mặt đất

• Khác là đo liên tục

 xác định điện trở suất thật của đất đá xung quanh giếng khoan

Darwin V Ellis và Julian M Singer, 2008

Darwin V Ellis và Julian M Singer, 2008

c Phương pháp hệ điện cực màn

• Dung dịch khoan có điện trở suất

thấp hơn đất đá vây quanh

thành giếng khoan.

 dòng điện phát chủ yếu đi trong

giếng khoan, mà không thấm sâu

vào thành giếng khoan.

O Serra, 1984

Một số hệ điện cực màn LL3; LL7, LLD, LLS

d Phương pháp vi hệ điện cực

e Phương pháp đo điện trở suất dung dịch khoan

Phương pháp đo điện trở suất dung dịch được áp dụng có hiệu quả để xác định vị trí tầng chứa và cách nước trong giếng khoan

A M N

Darwin V Ellis và Julian M Singer, 2008

O Serra, 1984

O Serra, 1984

GEOL 553 Lecture 3; Subsurface Analysis

GEOL 553 Lecture 3; Subsurface Analysis

GEOL 553 Lecture 3; Subsurface Analysis

Fig 11.10 (a) A simple induction log.

(b) A focused induction log

Darwin V Ellis

và Julian M

Singer, 2008

 Trong lát cắt phức tạp, có các lớp điện trở suất thấp thì phương pháp cảm ứng có

hiệu quả tốt hơn phương pháp điện trở.

trong các giếng khoan khô, tuy nhiên nó thường được áp dụng rộng rãi trong các giếng khoan chứa dung dịch sét

Darwin V Ellis và Julian M Singer, 2008

Darwin V Ellis và Julian M Singer, 2008

Nội dung

6.1 Giới thiệu

6.2 Các khái niệm cơ bản

6.3 Các yếu tố ảnh hưởng lên phép đo ở GK

6.4 Các phương pháp điện trong GK

6.4.1 Các phương pháp điện trở

6.4.2 Phương pháp thế tự phân cực

6.4.3 Các phương pháp điện từ

6.5 Các phương pháp phóng xạ trong GK

6.5.1 Phương pháp gamma tự nhiên (GR)

6.5.2 Phương pháp phổ gamma tự nhiên (SGR, NGR)6.5.3 Phương pháp gamma tán xạ

6.7.1 Phương pháp đo nhiệt trong GK

6.7.2 Phương pháp đo độ nghiêng của vỉa

6.7.3 Phương pháp đo khí dung dịch khoan

6.7.4 phương pháp xác định trạng thái kỹ thuật khoan

6.8 Ứng dụng

6.5 Các PP phóng xạ trong GK

• Các PP ĐVLGK phóng xạ và địa vật lý hạt nhân nghiên cứu trường phóng xạ tự nhiên hoặc nhân tạo xuất

hiện trong giếng khoan do đất đá gây ra.

• Các PP ĐVLGK phóng xạ cho phép phân chia ranh giới đất đá, nghiên cứu đặc điểm lát cắt giếng khoan để giải quyết các nhiệm vụ địa chất khác nhau

• Những đặc điểm riêng so với PP ĐVLGK Điện:

– Nghiên cứu được ở cả phần GK có ống chống, có trám xi măng mà phương pháp điện không nghiên cứu được.

– Quá trình phóng xạ không chịu ảnh hưởng của sự thay đổi điều kiện vật lý trong môi trường như nhiệt độ, áp

suất

• Nhược điểm của các PP phóng xạ là chịu ảnh hưởng nhiều của sự thay đổi đường kính GK Các PP phóng xạ được chia thành 2 nhóm chính:

+ Nhóm các PP : PP gamma tự nhiên và PP

gamma - gamma (gamma tán xạ)

+ Nhóm các PP nơtron: PP notron - gamma, PP notron - notron, PP kích hoạt

6.5.1 Phương pháp gamma tự nhiên (GR)

• PP này nghiên cứu

• Các bức xạ gamma tự nhiên

do các đồng vị trong đất đá

gây ra đi vào detectơ (1)

được đưa đến bộ khuếch

đại sơ bộ (3) rồi qua dây

Kết quả ghi được đường cong biểu diễn sự thay đổi cường độ bức xạ  theo giếng khoan Từ đó

có thể tách được các lớp đất đá khác nhau.

Do cường độ phóng xạ càng cao khi hàm lượng sét càng nhiều nên đường cong GR cho dấu hiệu tốt để phân biệt các lớp sét

Phương pháp GR có thể đo trong giếng khoan có ống chống

Natural gamma and neutron logs over the same sequence of dolomite and shale

(After Wood et al 1974.)

• Tính hàm lượng sét theo đường cong đo GR

  VSh

f GR

min

 Nguyễn Văn Phơn và Hoàng Văn Quý, 2004

GR – giá trị cường độ bức xạ gamma đo được tại điểm quan sát

GRmax, GRmin – cường độ bức xạ gamma tại vỉa sét và vỉa cát sạch

38 3 7

1 ( 5

Darwin V Ellis và Julian M Singer, 2008

6.5.2 Phương pháp phổ gamma tự nhiên (SGR, NGR)

Darwin V Ellis và Julian M Singer, 2008

O Serra, 1984

6.5.3 Phương pháp gamma tán xạ

Trong phương pháp gamma

– gamma:

Sau khi bức xạ gamma đi

vào môi trường, cường độ

Sơ đồ nguyên tắc phương pháp đo G-G

trong giếng khoan

2 1

6.5.4 Các phương pháp nơtron

- nhanh: E>0,1 MeV

- trên nhiệt: 1 eV<E<0.1 MeV

- nhiệt E<1 eV

Tán xạ đàn hồi (N hầu như

không mất năng lượng)

a Phương pháp nơtron – gamma (N-G)

• Phương pháp N-G trong GK nghiên cứu cường

độ bức xạ gamma thứ cấp tạo ra khi phát vào môi trường một chùm hạt nơtron

b Phương pháp nơtron – nơtron (N-N)

Ưu điểm so với phương pháp N-G, có thể xác

định định lượng nước trong đất đá

4 Be 9 + 2 He 4 = 6 C 12 + 0 n 1

c Phương pháp xung nơtron

• Để có thêm thông tin về sự thay đổi trạng thái của nơtron, gamma, phát chùm nơtron nhanh vào môi trường trong thời gian ngắn và cách nhau một khoảng thời gian nhất định.

• Sau khi ngừng phát ta đo được mật độ nơtron nhiệt giảm dần theo thời gian (thường theo qui luật hàm mũ) phản ánh đặc điểm của thành phần vật chất của đất đá.

Nội dung

6.1 Giới thiệu

6.2 Các khái niệm cơ bản

6.3 Các yếu tố ảnh hưởng lên phép đo ở GK

6.4 Các phương pháp điện trong GK

6.4.1 Các phương pháp điện trở

6.4.2 Phương pháp thế tự phân cực

6.4.3 Các phương pháp điện từ

6.5 Các phương pháp phóng xạ trong GK

6.5.1 Phương pháp gamma tự nhiên (GR)

6.5.2 Phương pháp phổ gamma tự nhiên (SGR, NGR)6.5.3 Phương pháp gamma tán xạ

6.7.1 Phương pháp đo nhiệt trong GK

6.7.2 Phương pháp đo độ nghiêng của vỉa

6.7.3 Phương pháp đo khí dung dịch khoan

6.7.4 phương pháp xác định trạng thái kỹ thuật khoan

6.8 Ứng dụng

6.6.2 Phương pháp địa chấn trong GK

• Phương pháp ĐC trong GK nghiên cứu sóng đàn hồi ở giải tần thấp hơn phương pháp siêu âm.

• Trong thăm dò ĐC việc chuyển từ lát cắt thời gian thành lát cắt chiều sâu đòi hỏi phải xác định chính xác tốc độ Các kết quả xác định tốc độ trong GK

có ý nghĩa rất quan trọng để giải quết vấn đề này.

• Hạn chế của phương pháp này là chỉ ghi được

sóng đến đầu tiên.

GEOL 553 Lecture 3; Subsurface Analysis

Nội dung

6.1 Giới thiệu

6.2 Các khái niệm cơ bản

6.3 Các yếu tố ảnh hưởng lên phép đo ở GK

6.4 Các phương pháp điện trong GK

6.4.1 Các phương pháp điện trở

6.4.2 Phương pháp thế tự phân cực

6.4.3 Các phương pháp điện từ

6.5 Các phương pháp phóng xạ trong GK

6.5.1 Phương pháp gamma tự nhiên (GR)

6.5.2 Phương pháp phổ gamma tự nhiên (SGR, NGR)6.5.3 Phương pháp gamma tán xạ

6.7.1 Phương pháp đo nhiệt trong GK

6.7.2 Phương pháp đo độ nghiêng của vỉa

6.7.3 Phương pháp đo khí dung dịch khoan

6.7.4 phương pháp xác định trạng thái kỹ thuật khoan

6.8 Ứng dụng

6.7 Cỏc phương phỏp khỏc

6.7.1 Phương phỏp đo nhiệt trong GK

• NC trường nhiệt tự nhiờn hay nhõn

tạo trong GK cú ống chống hoặc

NM

Sơ đồ nhiệt kế điện dùng cầu Uynston và cáp 3 ruột

6.7.2 Phương pháp đo độ nghiêng của vỉa

6.7.3 Phương pháp đo khí dung dịch khoan

• Đo khí dung dịch khoan được tiến hành trong quá trình khoan bằng cách lấy và phân tích

mẫu khí từ dung dịch khoan.

• Được sử dụng để nghiên cứu đặc điểm địa

tầng, phát hiện các vỉa chứa dầu khí, dự báo đặc điểm các tầng sản phẩm… ngoài ra, cung cấp số liệu cần thiết cho quá trình khoan.

6.7.4 phương phỏp xỏc định trạng thỏi kỹ thuật khoan

5

3

4

2 2

1

1

Sơ đồ thiết bị đo đ-ờng kính giếng khoan

1Lò xo 2Các thanh dò hình quả trám 3Thanh gắn với con chạy

4Biến trở 5Cáp

G ãc lÖch  vµ ph-¬ng vÞ  cña trôc giÕng khoan



 B

5 4

6

a

b

c d

N

 Xác định các tham số vật lý của đất đá,

 Xác định các yếu tố kỹ thật và trạng thái GK.

GEOL 553 Lecture 3; Subsurface Analysis

http://en.allexperts.com/q/Geology-1359/2009/1/gas-water-contac.htm

http://www.sjgs.com/well_log.jpg

• Any Questions?