Giải đoán tài liệu địa vật lý giếng khoan xác định các thông số vỉa tập chứa miocene hạ giếng khoan a 5x bồn trũng malay – thổ chu

Thành tạo trầm tích đệ tamCác đơn vị địa tầng trầm tích của khu vực nghiên cứu được sử dụng theo thang phân chia của Esso EPMI dựa trên các thông tin địa chấn - địa tầng ở phần phía Bắc

CHƯƠNG I CÁC ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ – ĐỊA CHẤT CHUNG

BỒN MALAY-THỔ CHU

  

I VỊ TRÍ ĐIẠ LƯ

Bể Malay-Thổ Chu nằm ở vịnh Thái Lan, phía Đông là vùng biển Tây Nam Việt Nam, phía Đông Bắc là vùng biển Campuchia, phía Tây Bắc và Tây là vùng biển Thái Lan và phía Tây Nam là vùng biển Malayxia

Về cấu trúc, bể có dạng kéo dài phương TB-ĐN, tiếp giáp với bể Pattani phía Tây Bắc, bể Penyu phía Nam và bể Tây Natuna phía Đông Nam, còn phía Đông là đới nâng Khorat- Natuna Chiều dày trầm tích của bể có thể đạt tới 14 km Thềm lục địa Tây Nam Việt Nam( TLĐTN) là vùng rìa Đông Bắc của bể Malay Thổ Chu, kéo dài phương TB-ĐN với diện tích khoảng 100.000 km2, chiếm xấp xỉ 31% tổng diện tích vùng biển chung, bao gồm các lô 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 46, 48/95, 50, 51, B, 52/97

Trong đó, giếng khoan A – 5X nằm ở lot 52/97, phía bắc bồn trũng Malay – Thổ Chu

Thềm lục địa Tây Nam Việt Nam trong khung cảnh vịnh Thái Lan

II LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU ĐỊA CHẤT

-1973 Mandrel khảo sát 1790km tuyến địa vật lư với mạng 50x50km.

-1980 tàu địa vật lư Liên Xô khảo sát 1780km tuyến địa chấn với mạng 65x65km.-1980 tàu địa vật lư “viện sỹ Gubkin” khảo sát 4000km tuyến địa chấn, từ và trọng lực thành tàu với mạng 20x30km và 30x40km

-1990 FINA khảo sát 11076km tuyến địa chấn

-1991 PETROFINA tiếp tục khảo sát 4000km tuyến địa chấn 2D và 466 km2 tuyến địa chấn 3D

-1996-1998 Unocal khảo sát 4663 km tuyến địa chấn 2D với mạng 0.5x0.5km và 1264km2 tuyến địa chấn 3D

-1997 Unocal phát hiện khí ở giếng B-KL-1X

-1999 Unocal khảo sát 1813km2 tuyến địa chấn 3D

-2000 phát hiện khí ỏ cấu tạo Ác Quỷ,Cá Voi

-2004 phát hiện khí ở cấu tạo Vàng Đen

III ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT

III.1.Đặc điểm địa tầng khu vực nghiên cứu

Trong phạm vi bồn trũng nói chung và khu vực nghiên cứu nói riêng, địa tầng được chia thành hai phần cơ bản:

- Thành tạo móng trước đệ tam

- Thành tạo trầm tích đệ tam

III.1.1 Thành tạo móng trước đệ tam

Đá móng trước đệ tam là phần nằm sâu của bồn trũng nên có rất ít thông tin được biết Theo tài liệu khoan của công ty Fina và Unocal thực hiện ở các đới nâng thuộc rìa Bắc Đông Bắc, đá móng của bồn trũng chủ yếu là đá trầm tích biến chất tuổi Jura-Crêta với một vài thể đá magma xâm nhập và trầm tích biến chất tuổi Paleozoic; ngoài ra, một ít đá carbonate cũng được bắt gặp Theo nghiên cứu ở giếng khoan Kim Quy – 1X, đá móng trước đệ tam bao gồm sét, bột và một ít cát kết đã bị biến chất có tuổi Creta Sự hiện diện của mặt bất chỉnh hợp góc trên bề mặt móng cho thấy một thời gian dài đá móng đã bị nâng lên và xói mòn mạnh mẽ Thông tin về bề dày của móng không được biết đến nhiều nhưng theo tài liệu địa chấn có thể bề dày của móng tăng dần về phía Tây Bắc của khu vực

III.1.2 Thành tạo trầm tích đệ tam

Các đơn vị địa tầng trầm tích của khu vực nghiên cứu được sử dụng theo thang phân chia của Esso( EPMI) dựa trên các thông tin địa chấn - địa tầng ở phần phía Bắc và phía Nam của bồn trũng Ma lay Thổ Chu, được đánh dấu theo mẫu tự từ A tới M tương ứng các nhóm địa tầng từ trẻ tới cổ, và mỗi tập nhỏ bên trong được đánh số theo thứ tự lớn dần Hầu hết những ranh giới địa tầng đều trùng hợp với các mặt bất chỉnh hợp xói mòn xác định tại rìa của bồn trũng, ngoại trừ nóc của tập I là trùng vói mặt tràn lũ cực đại (maximum flooding surface)

Các đơn vị cổ nhất của bồn- Tập M đến tập J có tuổi Oligicene sớm đến đầu Miocene sớm chủ yếu thành tạo trong môi trường lục nguyên- đầm hồ Trẻ hơn là các trầm tích I, H tuổi cuối Miocene sớm – đầu Miocene giữa tích tụ trong môi trường địa chất tương đối ổn định Biển thoái xảy ra trong một vài giai đoạn tương ứng thời điểm giữa tập H nhưng sau

đó được liên tục bởi giai đoạn biển tiến mạnh mẽ được đánh dấu ở phần trên tập H và tập

F tuổi Miocene giữa Đến tập E tuổi gần cuối Miocene giữa lại chiếm ưu thế bởi các giai đoạn biển thoái Sau đó là các chu kì biển tiến suốt trong giai đoạn của Miocene giữa thành tạo tập D Cuối tập D được đánh dấu bởi một bất chỉnh hợp cực đại MMU Bước sang thời kỳ Miocene muộn- Pleistocene trầm tích tập B và tập A đánh dấu thời kỳ biển tràn trên toàn bồn trũng

là trầm tích hạt vụn tướng bồi tích aluvi lấp ở các địa hào và phủ trên địa hình, trầm tích đầm hồ là các tập sét dày có khả năng sinh dầu ở đáy hồ và các tướng trầm tích hồ đi kèm như turbidite hồ, tam giác châu đầm hồ và tướng ven hồ

Tập K

Trầm tích tập K đại diện cho đới chuyển tiếp từ đồng hồ tạo rift sang giai đoạn đầu của pha lún võng, chủ yếu tích tụ trong môi trường sông hồ đến đầm hồ Phủ trên trầm tích tập K là tập sét hồ “K shale” phân bố rộng trong toàn bồn trũng

Hệ Neogene

có bề dày lớn đại diện cho giai đoạn cuối của pha lún võng Phần trên là phần chủ yếu của tập J bao gồm các trầm tích thô tướng sông chủ yếu lắng đọng trong giai đoạn đẩu của pha lún võng nhiệt

Bề dày trầm tích của tập thay đổi từ 680 đến 1160 mét với thành phần chủ yếu là sét kết màu đỏ xen kẹp với các lớp cát, bột kết, đôi chỗ hiện diện một ít lớp than và sét giàu vật chất hữu cơ có thể được tích tụ ở phía trên khu vực đồng bằng ven biển ( Upper Coastal Plain) Càng vể phía Đông, trầm tích tập J càng chịu ảnh hưởng bởi yếu tố sông

Tập I

Trầm tích tập I phủ trực tiếp trên trầm tích tập J, tại một số giếng khoan thuộc khối nâng Kim Long trầm tích tập I phủ bất chỉnh hợp trên bề mặt móng Các tập trầm tích này được lắng đọng trong môi trường sông hồ cho đến tam giác châu (?) thành tạo trong quá trình sụt lún nhiệt Trầm tích tập I được đặc trưng bởi các lớp cát hạt mịn và các lớp than, sét giàu vật chất hữu cơ là một trong những tầng sinh của khu vực Đánh dấu trong giai đoạn tầng I là sự kiện mực nước biển xuống thấp ( lowstand) sau đó là các giai đoạn biển tiến cho các tập trầm tích Miocene trung

Phụ thống Miocene trung

Các tập trầm tích được đặc trưng bởi tướng sông- tam giác châu thành tạo trong suốt quá trình sụt lún nhiệt Giai đoạn này thành tạo các tập trầm tích từ H đến D với sự hiện diện của một chuỗi các giai đoạn mực biển cao (highstand) và mực biển thấp (low stand) chi phối sự có mặt rộng rãi theo chiều đứng và chiều ngang của các lớp than và sét than -

đá mẹ quan trọng của bồn trũng Malay Thổ Chu Theo từng giai đoạn highstand and lowstand, các tập cát chứa cũng thay đổi hướng phân bố và dạng hình học trong không gian ba chiều Trong giai đoạn thành tạo tập H, hiện diện một đợt biển tiến bao phủ đột ngột lên các trầm tích mực biển thấp của của tập I Cuối Miocene giữa thành tạo tập D cũng được đánh dấu bằng giai đoạn biển tiến

Nhìn chung, sự gia tăng ảnh hưởng của biển ở những lớp cát trán tam giác châu (delta front) thì liên quan đến giai đoạn mực biển cao; trong khi đó, liên quan đến ảnh hưởng của sông là giai đoạn mực biển thấp.

Phụ thống Miocene thượng – Thống Pliocene

Trầm tích tập B và A phủ trực tiếp trên bất chỉnh hợp MMU – pha nghịch đảo ở cuối thời kỳ hình thành tập D Các tập trầm tích này chủ yếu lắng đọng trong chu kỳ biển tiến mạnh tạo nên những lớp phủ trầm tích tưong đối lớn trên khắp bồn trũng với bề dày thay đổi từ 900 đến 1400 mét Sự hiên diện của những lớp sét dày là đặc điểm thuận lơi tạo nên khả năng chắn giữ hydrocacbon sinh ra từ các trầm tích bên dưới

Cột địa tầng tổng hợp bồn Malay Thổ Chu

III.2.1 Phân tầng cấu trúc

Cấu trúc địa chất bể Malay- Thổ Chu có hai tầng chính: trước Đệ Tam và Đệ Tam

Tầng cấu trúc trước Đệ Tam được thành tạo bởi nhiều pha khác nhau trong thời kỳ

trước Rift bị uốn nếp và phân dị mạnh bởi các hệ thống đứt gãy với các hướng khác nhau,

có thành phần thạch học không đồng nhất và có tuổi khác nhau ở bể trầm tích Tầng này bao gồm toàn bộ phức hệ móng cố kết, biến tính carbonate, đá phun trào, xâm nhập có tuổi Paleozoic, Mezozoic Phức hệ này lộ ra và quan sát thấy ở các đảo và vùng ven rìa Tây Nam Bộ

Ở bể Malay – Thổ Chu đá móng chủ yếu là các đá lục nguyên biến chất ở mức độ thấp Đá vôi tuổi từ Carbon muộn đến Jura Tầng móng trưóc Đệ Tam được đánh dấu bằng tập địa chấn SHB và nhận biết bởi các đặc trưng trường sóng địa chấn yếu hoặc không có phản xạ, hỗn độn không phân dị hoặc phân dị kém

Lược đồ mặt cắt ngang qua thềm lục địa Tây Nam Việt Nam

Tầng cấu trúc Đệ Tam là tầng trầm tích Paleogene – Neogene – Q, phủ trực tiếp lên

tầng móng tuổi trước Đệ Tam, hình thành và phát triển cùng quá trình thành tạo bể Đệ Tam

từ Oligocene đến hiện đại Trầm tích Đệ Tam trong bể Malay Thổ Chu chủ yếu là lục nguyên, có nơi dày 9 – 14km Trong đó phần thềm lục địa Tây Nam có chiều dày trầm tích

Đệ Tam lớn nhất khoảng 4.000m

III.2.2 Các yếu tố cấu trúc và kiến tạo

Các đơn vị cấu trúc

Bể Malay Thổ Chu hình thành do quá trình tách giãn kéo toạc dưới ảnh hưởng của đứt gãy Three Pagodas Hệ thống đứt gãy của bể ở phía Bắc chủ yếu có hướng kinh tuyến, còn phía Nam chủ yếu có hướng TB-ĐN với các cấu trúc chính: Đơn nghiêng Đông Bắc, Đơn nghiêng Tây Nam, Địa hào Đông Bắc, Địa lũy trung tâm và Địa hào trung tâm

Thềm lục địa Tây Nam là nơi gặp nhau của trũng Pattani có hướng cấu trúc bắc – nam

và bể Malay Thổ Chu có hướng TB-ĐN Vì thế , đặc điểm cấu trúc địa chất và tiềm năng dầu khí ở đây bị chi phối và khống chế bởi sự hình thành và phát triển của các bể trên

Đặc điểm đứt gãy

Hệ thống đứt gãy của bể Malay Thổ Chu hình thành và chịu sự chi phối của các hệ thống đứt gãy trượt bằng khu vực chính có hướng TB-ĐN là:

-Hệ thống đứt gãy Hinge

-Hệ thống đứt gãy Three Pagodas

-Các đới phá hủy chính hướng B-N được xác định bởi các hệ đứt gãy:

-Hệ thống đứt gãy Bergading- Kapal

-Hệ thống đứt gãy Dulang

-Hệ thống đứt gãy Laba- Mesah

Về phía rìa Bắc của bể, hệ thống đứt gãy Dulang và Laba-Mesah chuyển sang hướng TB- ĐN và tạo nên một loạt các trũng hẹp kiểu kéo toạc

Ở khu vực thềm lục địa Tây Nam hệ thống đứt gãy chủ yếu là đứt gãy thuận có phương B-N, TB-ĐN Ngoài ra còn có một số đứt gãy theo phương á vĩ tuyến Chính các

hệ thống đứt gãy này tạo nên kiểu cấu trúc sụt bậcnghiêng về phía trung tâm bể và hình thành các địa hào và bán địa hào xen kẽ nhau

Các đứt gãy phương B-N là đứt gãy thuận, xuyên cắt từ móng với biên độ dịch chuyển

từ vài chục mét đến hành nghìn mét Chúng hoạt động và phát triển đến cuối thời kỳ Miocene, thậm chí có đứt gãy hoạt động đến tận Pliocene Hoạt động của hệ thống đứt gãy B-N làm cho đơn nghiêng có sự sụt bậc về phía Tây và hình thành một loạt nếp lồi, lõm xen kẽ nhau theo phương đứt gãy

Các đứt gãy có phương á vĩ tuyến và á kinh tuyến được phát hiện chủ yếu ở các lô 45,

46, 51 Các đứt gãy trên diện tích các lô 45- 51 hoạt động mạnh mẽ từ móng cho đến hết thời kỳ Miocene, một số thậm chí phát triển đến tận Pliocene

Các hệ thống đứt gãy chính của bể MaLay- Thổ Chu

III.3 Lịch sử phát triển địa chất

Lịch sử địa chất Đệ Tam bể Ma Lay- Thổ Chu nằm trong tiến trình phát triển địa chất chung của các bể trầm tích khu vực Đông Nam Á và Việt Nam, có thể được chia thành các giai đoạn chính:

Giai đoạn tạo rift Eocene(?)- Oligocene:

Hoạt động kiến tạo chủ yếu tác động mạnh mẽ đến khu vực nghiên cứu là quá trình tách giãn nội lục (Intra- Cratonic rifting) hay còn gọi là giai đoạn đồng tạo rift tạo nên các bồn trầm tích Đệ Tam chủ yếu ở bể Malay- Thổ Chu và trũng Pattani Quá trình tách giãn Eocene(?) – Oligocene xảy ra dọc theo đới cấu trúc Trias cổ, dẫn tới việc hình thành hành loạt các đứt gãy thuận có hướng B-N ở phấn Bắc vịnh Thái lan và đứt gãy có hướngTB-

ĐN ở bể Malay- Thổ Chu Ban đầu quá trình trầm tích bị ngăn cách bởi các bán graben ( haft graben), sau đó là các thành tạo trầm tích lục nguyên có tướng lục địa- đầm hồ, tam giác châu và ven bờ lấp đầy các bể phụ mở rộng, bao gồm chủ yếu là cát sét, các tập bồi tích( fluviolacustrine), trầm tích dòng xoáy( braided streams); trầm tích cổ nhất là

Oligocene Do các đứt gãy phát triển từ móng trước Kainozoic, nên các thành tạo Oligocene thương bị phân dị, chia cắt mặt địa hình cổ thành các đới nâng hạ không đều của móng trước Kainozoic tạo ra một hình thái kiến trúc hết sức phức tạp Vào cuối Oligocene do chuyển động nâng lên, quá trình trầm tích bị gián đoạn và bóc mòn Sự kiện này được đánh dấu bằng bất chỉnh hợp cuối Oligocene, đầu Miocene sớm.

Giai đoạn sau tạo rift Miocene- Đệ Tứ:

Miocene sớm bắt đầu băng pha lún chìm, oằn võng- biển tiến, đây chính là giai đoạn đặc trưng cho pha chuyển tiếp từ đồng tạo rift đến sau tạo rift

Vào Miocene giữa tiếp tục thời kỳ lún chìm của bể mà nguyên nhân chủ yếu là do giảm nhiệt của thạch quyển Hoạt động giao thoa kiến tạo do sự thay đổi hướng hút chìm của mảng Ấn Độ theo hướng Đông Bắc vả chuyển động của mảng Úc lên phía Bắc vào cuối Miocene giữa- đầu Miocene muộn có thể là nguyên nhân của chuyển động nâng lênvà dẫn tới việc hình thành bất chỉnh hợp Miocene giữa Trên cơ sở kết quả định tuổi tập basalt liên quan tới bất chỉnh hợp chính ỏ bể Phisanulok, tuổi của bất chỉnh hợp trên là 10,4 triệu năm ( Legendre và nnk, 1988)

Thời kỳ cuối Miocene muộn đến hiện tại là pha cuối cùng củat tiến trình phát triển bể,

đó là sự tiếp tục của giai đoạn sau tạo rift

Vào Pliocene – Đệ Tứ, quá trình sụt lún chậm dần và ổn định, biển tiến rộng khắp, mạnh mẽ, các bể và các phụ bể lân cận trong cùng vịnh Thái Lan được liên thông với nhau Lớp phủ trầm tích hầu như nằm ngang, không bị tác động bởi các hoạt động đứt gãy hay uốn

Sơ đồ lịch sử phát triển địa chất bể MaLay-Thổ Chu

IV ĐẶC ĐIỂM CÁC TẦNG SINH CHỨA CHẮN

IV.1 Đá sinh

Bồn trũng Malay được xác định có hai hệ thống chính:

- Hệ thống Oligocene/ Miocene: hệ thống này có đá mẹ sinh kerogen loại I tuổi

Oligocene, thành phần thạch học là đá phiến sét đầm hồ thành tạo trong giai đoạn đồng tạo rift Loại này sinh dầu có độ nhớt cao là kết quả của quá trình chuyển hóa các vật liệu hữu

cơ nguồn gốc thực vật môi trường đầm hồ Đá chứa chính là các tập cát kết sông tuổi Miocene sớm và giữa hình thành trong giai đoạn đầu của quá trình sụt võng do nhiệt (nhóm địa tầng J, I, H) Chúng được chắn bởi các tầng trầm tích hạt mịn phân bố giữa các

hệ tầng

- Hệ thống Miocene/ Miocene: đá mẹ sinh chủ yếu là các tầng sét than giàu vật chất

hữu cơ tuổi Miocene sớm và giữa Loại đá mẹ này đặc trưng sinh khí và khí/ condensate với kerogen loại III Đá chứa và chắn cũng như hệ thống trên, riêng đá chứa tướng sông ngòi và châu thổ phân bố xen lẫn với đá sinh Ngoài ra, tầng sét dày thuộc tập A và B cũng được xem là tầng chắn mang tính khu vực

Một số nghiên cứu cho thấy dầu khí trong khu vực có độ trưởng thành tương ứng độ phản xạ vitrinite Ro = 0.8%, tương đương khoảng 2800m sâu tính theo địa nhiệt trung

bình Do đó có thể kết luận rằng hầu hết đá mẹ phân bố trong khu vực nghiên cứu chưa đủ trưởng thành để có thể sinh ra hydrocarbon Các nghiên cứu địa hóa cho thấy các phát hiện dầu khí trong khu vực có nguồn gốc dịch chuyển từ vùng sâu hơn phía trung tâm bồn Và tầng J với tỷ lệ cát cao, lại nằm gần tầng sinh đóng vai trò là tầng dẫn lý tưởng.

IV.2 Đá chứa và bẫy

Ở bồn trũng Mã Lay Thổ Chu tồn tại những tập cát tiềm năng thành tạo trong các giai đoạn đồng và sau tạo rift, trong môi trường tam giác châu ven hồ, sông ngòi và châu thổ

Ở khu vực nghiên cứu nói riêng và bồn Mã Lay Thổ Chu nói chung quá trình diagenesis xảy ra rất sớm liên quan đến gradient địa nhiệt cao ở vùng này, điều đó đã làm giảm chất lượng đá chứa theo chiều sâu một cách đáng kể, đặc biệt là ở những tập cát kết hạt mịn Ở độ sâu nông hơn 2100 m, quá trình diagenesis hầu như mới bắt đầu, đá chứa nhìn chung có chất lượng tốt (độ rỗng tối đa có thể lên đến 27%) Ở độ sâu lớn hơn, xảy ra quá trình hòa tan feldspar, thành tạo thạch anh thứ sinh và kaolinite, chuyển đổi kaolinite thành dickite ở nhiệt độ 130 - 140oC Ở nhiệt độ cao hơn > 150 – 170oC ứng với độ sâu chôn vùi lớn, quá trình thành tạo thạch anh thứ sinh và illite mạnh mẽ hơn làm giảm rõ rệt khả năng thấm của đá, đặc biệt là cát kết hạt mịn Tuy nhiên, với cát kết hạt thô ở bên dưới

độ sâu 3000 m vẫn có thể cho khả năng chứa tốt

Một trong những nhân tố ảnh hưởng lớn đến chất lượng đá chứa cát kết là kích thước hạt vụn Trong từng môi trường trầm tích cho những đặc trưng về thạch học nói chung và kích thước hạt nói riêng, chính vì vậy công tác thăm dò tập trung nhiều vào việc xác định môi trường trầm tích của đối tượng chứa nhằm hiểu rõ hơn về tiềm năng dầu khí của chúng

Nhìn chung, ở khu vực nghiên cứu có thể phân chia năm nhóm môi trường trầm tích của cát chứa dựa trên tài liệu mẫu và địa vật lý giếng khoan:

- Môi trường chủ yếu là ở phần dưới của đồng bằng ven biển (Lower Coastal Plain): bao gồm những tướng cát sông có liên hệ mật thiết với những lớp than và/hoặc sét

than và sét kết màu xám tích tụ trong môi trường sông ít uốn khúc cho đến uốn khúc mạnh (bao gồm cả các cửa kênh phân phối – distributary channel)

- Môi trường chủ yếu là ở phần trên của đồng bằng ven biển (Upper Coastal Plain): bao gồm các tướng cát sông giống như trên chỉ trừ những nhóm tướng có liên hệ

với các lớp than và sét than Môi trường tích tụ này không bao gồm các cửa kênh phân phối và hầu như chỉ liên quan đến những tập sét màu đỏ/nâu lắng đọng trong điều kiện giàu oxy

- Môi trường Tam giác châu (Deltaic): liên quan là những cát kết tướng thô dần lên

trên và sét kết màu xám

- Môi trường biển (Marine): hiện diện rất ít trong khu vực nghiên cứu, thường liên

quan đến khoáng glauconite và phosphates

- Môi trường đầm hồ (Lacustrine): liên quan đến những tập sét có bề dày lớn màu

xám đen đến xám tối và cát kết thuộc môi trường tam giác châu đầm hồ và quạt phù sa (fan delta)

 Bẫy

Việc xác định các bẫy chứa dầu trong khu vực nghiên cứu chủ yếu dựa trên bản đồ cấu trúc, nhưng do tính phứa tạp của tầng chứa – không phải là tập cát lớn liên tục mà bao gồm nhiều dải cát có bề dày nhỏ phân bố không liên tục theo chiều sâu và chiều rộng – nên cho đến nay vẫn không thể xác định được sự phân bố của các tập chứa dầu Mô hình địa chất cho các vỉa chứa cát lòng sông là những bẫy kết hợp địa tầng và những đứt gãy khép kín cấu trúc

CHƯƠNG II CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊA VẬT LÝ GIẾNG KHOAN XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ VỈA

  

I.PHƯƠNG PHÁP GAMMA RAY

Phương pháp Gamma ray là phương pháp nghiên cứu trường phóng xạ tự nhiên do các bức xạ gamma tự nhiên của đất đá xung quanh thành giếng khoan gây

ra Tia phóng xạ phát ra từ các nguyên tố: Uranium, Thorium, Kalium có trong đất

đá Log gamma ray đơn giản chao ta sự kết hợp tính phóng xạ của 3 nguyên tố này Đơn vị được chấp nhận cho log Gamma Ray là API (American Petroleum Institute)

Hầu hết các đá đều có tính phóng xạ nhưng ở các mức độ khác nhau Đá magma và biến chất thì có tính phóng xạ cao hơn đá trầm tích Tuy nhiên, trong số các loại đá trầm tích thì đá phiến sét có tính phóng xạ cao nhất Đó cũng là lý do log Gamma Ray còn được gọi là “Shale Log”

1.Bản chất:

Sự phân rã hạt nhân nguyên tử ở điều kiện tự nhiên bao giờ cũng kèm theo hiện tượng bức xạ các tia , , γ Tất cả bức xạ , , γ tác động vào môi trường xung quanh và chúng sẽ bị hấp thụ một phần nào đó

Những tia phần lớn kém bền vững, có khả năng ion hoá cao Dòng tai này hầu như bị hấp phụ bởi lớp đá cực mỏng vài micromet Dòng tia có khả năng đăm

xuyên cao hơn và hầu như cũng bị hấp phụ bởi lớp đá có bề dày lớn hơn vài milimet Dòng tia γ được xem là bức xạ điện từ sóng ngắn có tần số cao, được đo ở đơn vị là MeV (Megaelectron vol) Khả năng đâm xuyên cao của bức xạ γ có ý nghĩa thực tế trong nghiên cứu mặt cắt giếng khoan Do tia gamma bị hấp phụ bởi lớp đất đá có bề dày gần 1 met, chính vì vậy nên khi ta đo trong điều kiện giếng khoan đã chống ống cũng không ảnh hưởng đến giá trị đo.

Biểu đồ thẻ hiện một đoạn log Gamma Ray của giếng A-5X

Tuỳ theo mức độ phóng xạ tự nhiên của đất đá mà người ta chia đất đá ra làm 3 loại:

Đất đá có độ phóng xạ

cao (1-3 Bq/g)

Đất đá có độ phóng xạ trung bình (0.1-1 Bq/g)

Đất đá có độ phóng xạ thấp (<0.04 Bq/g)Sét bitum đen

Đá cacbbonat bị dolomite hoá

Muối natriVôi Than đá Thạch anh hạt toCát

Thạch caoAnhydrite Dolomit

2.Các yếu tố ảnh hưởng đến giá trị Gamma Ray:

- Vị trí đặt của thiết bị đo

- Đường kính giếng khoan

- Tỷ trọng mùn khoan

- Sự phân bố và tỷ trọng của đất đá

- Xi măng (tạo bởi vôi và sét)

Vì có vô số tổ hợp của những điều kiện trên nên tuỳ thuộc vào điều kiện thực tế mà các công ty dịch vụ, các hãng chế tạo dụng cụ đo phải công bố tài liệu hiệu chỉnh kết quả của dữ liệu đo về dạng tiêu chuẩn

Trong điều kiện chuẩn log Gamma Ray không có yêu cầu về hiệu chỉnh Các điều kiện này gồm: kích thước đường kính giếng khoan là 8 inch, tỷ trọng của mùn khoan là 10 lb, kết hợp với đường kính của thiết bị đo là 3.5/8inch trong giếng Tuy nhiên, với kích thước lơn và mùn khoan nặng hơn hoặc với thiết bị định tâm thì có

sự hiện diện của vật liệu hấp phụ tia gamma giữa thành hệ và thiết bị, sự ghi nhận

sẽ giảm đi Vì vậy sự ghi nhận sẽ chính xác hơn trong giếng nhỏ hơn hoặc giếng rỗng Các đường cong hiệu chỉnh co thể tìm thấy ở các công ty dịch vụ

Hệ số hiệu chỉnh thường ở mức độ vùa phải, trong pham vi từ 1.0-1.3 Chúng có thể được bỏ qua ngoại trừ Gamma Ray (GR) được dùng để xác định hàm lượng sét Sự hiệu chỉnh rất quan trọng trong những trường hợp hiếm xảy ra như khi GR được dùng để phân tích chất trầm tích K2CO3 và Urani Đôi khi hàm lượng kali hoặc urani trong mùn khoan quá mức, hoặc là do KCl được thêm vào mùn khoan để ngăn chặn sự trội sét Chính điều này làm cho giá trị GR cao hơn bình thường.

3 Ứng dụng của phương pháp Gamma Ray:

- phân tích thành phần thạch học của đất đá

- Xác định hàm lượng sét chứa trong vỉa

- Xác định ranh giới các lớp

II PHƯƠNG PHÁP GAMMA GAMMA MẬT ĐỘ (DENSITY)

Phương pháp Gamma Gamma mật độ là phương pháp đo mật độ khối của thành hệ đất đá Mật độ khối là mật độ tổng cộng của đất đá bao gồm khung đất đá

và chất lưu chiếm chổ trong các lỗ trống

1.Bản chất:

Bản chất của phương pháp Gamma Gamma mật độ là dựa vào đặc tính tán

xạ của γ bức xạ, xuất hiện khi kích thích lên đất đá một nguồn bức xạ γ bên ngoài Tia γ được phát ra liên tục bởi một nguồn (khoảng o.66 MeV từ Cs137) được truyền vào thành hệ đất đá Ơ đó chúng va chạm nhiều lần với các electron, làm cho chúng

bị mất đi năng lượng và tán xậ theo hướng khác – gọi là tán xạ Compton Khi năng lượng của chúng rơi xuống khoảng 0.1 MeV, tia γ bị mất đi bởi một quá trình gọi là hấp thụ quang điện (photoelectric absorption) Sự tác động giữa γ bức xạ và vật chất là việc tạo thành cặp điện tử Pozitron, hiệu ứng quang điện và hiệu ứng Compton

-Cặp điện tử Pozitron được tạo thành dưới tác động của γ lượng tử có năng lượng rất lớn (5-10 MeV) với hạt nhân nguyên tử, kết quả γ lượng tử mát đi và trong trường điện hạt nhân cặp electron pozitron được tạo thành

-Hiệu ứng quang điện diễn ra dưới sự hấp thụ γ lượng tử từ một trong những electron của hạt nhân Năng lượng của γ lượng tử chuyển thành năng lượng động

của electron Electron này quay quanh hạt nhân Thông thường thì ảnh hưởng của hiệu ứng quang điện đối với vật chất rất nhỏ.

-Hiệu ưng Compton: khác với hiệu ứng quang điện là γ lượng tử không mất

đi mà chỉ mất một phần cho một trong những electron của hạt nhân và thay đổi hướng chuyển động (tán xạ) Tán xạ Compton chỉ phụ thuộc vào mật độ electron của thành hệ (số electron trong một đơn vị thể tích) mà gần như là liên quan tới mật

độ khối Đây là cơ sở của phép đo mật độ chuẩn

Nếu gọi Ne là số lượng electron trong một đơn vị thể tích của vật chất

A :khối lượng nguyên tử

Từ công thức trên bằng phương pháp Gamma Gamma người ta có thể xác định mật

độ đất đá mà giếng khoan đi qua

2 Đặc tính của log Gamma Gamma:

Đường cong mật độ khối ρ được ghi nhận trên log với thước đo thay đổi từ 2.0-3.0 g/cc Mật độ tiêu chuẩn thay đổi từ 2.0-2.7 g/cc khi độ rỗng thay đổi từ 0-40% Đường hiệu chỉnh nhằm xác định tính ứng dụng của đường ρ, nó không coá nghĩa là cộng vào hoạc trừ đi giá trị ρ mà cho thấy tính chính xác của ρ

Khi phân tích một log Density, đầu tiên ta nên quan sát giá trị trên đường bù

∆ρ vì đây là đường cong kiểm soát chất lượng Trong giếng trơn nhẵn giá trị ∆ρ

gần với giá trị 0 Đường ∆ρ sẽ bị lệch sang phải nếu vỏ bùn là loại bùn thường (không chứa barit), lệch sang trái nếu vỏ bùn là loại chứa nhiều barit Khi gặp phải