ĐÊ CƯƠNG ÔN TẬP ĐỊA CHẤT THỦY VĂN

tài liêu này mang đến cho các bạn thêm nguồn kiến thức mới . tạo điều kiện để các bạn có thể ôn tập cung như kham khảo .Có thêm kiến thức địa chất thủy văn áp dụng vào thực tiễn tốt hơn .xin cam ơn các bạn đã xem qua tài lêu

1-2-3/PHÂN LOẠI NƯỚC TRONG QUYỂN ĐỊA TẦNG

Trong quyển địa tầng nước và các dung dịch nước lấp đầy các khe hổng

có trong đá.Các nhà nghiên cứu phân loại nước theo các đặc điểm khác nhau

a.Theo nguồn gốc hình thành

.Nước có nguồng gốc khí quyển là nước được hình thành từ nước mưa

và nước trên bề mặt ngấm vào lòng đát

.Nước trầm tích là nước được hình thành cùng với quá trình lắng đọng

và hình thành các đá trầm tích trong bồn chứa nước

.Nước sinh thạch(litogens) là nước được hình thành trong quá trình

khử,thải nước quá đá(nước kết cấu,tinh thể,nước zeolit).Sự khử,thải nước của đá xẩy ra do nén ép và xít chặt lại của đá,vì vậy còn gọi là nước nén ép(Eliziz)

.Nước ngưng tụ là nước được hình thành do ngưng tụ hơi nước khi giảm

áp suất và nhiệt độ,chủ yếu trong các tích tụ dầu khí

.Nước có nguồn gốc sâu là nước từ dưới sâu dưới lớp vỏ của Trái đất đi lên theo các khe nứt( nước từ macma,nước từ Manti)

.Nước công nghệ là nước do con người bơm vào lòng đất(dung dịch khoan,nước biển…)

b.Phân loại theo chiều sâu

.Nước ngầm(đất)so với mặt thoáng tự nhiên là lớp nước ngầm nằm phía trên tầng đá chắn dầu tiên tính từ mặt đát,có mặt thoáng tự do và được hình thành do ngấm từ bề mặt.Khối lương của lớp nước này chủ yếu phụ thuộc vào lượng nước mưa và lưu lượng nguồn xả

.Nước vỉa Đây là các tầng nước nằm dưới tầng đá chắn đầu tiên tính từ mặt đát,nước nằm trong hầu hết các khoảng trống của đá,Nước vỉa hoàn toàn hoặc gần như không có liên quan với mặt đất

Trong nước vỉa có chứa các ion hòa tan tùy vào ngồn gốc nước,sự hình thành đá mà hàm lượng các chất hòa tan có ảnh hưởng đến khả năng tan,tách tiên của Hydrocacbua trong nước vỉa

Có người cho rằng nước vỉa sâu là nước nằm sâu trong lòng đát >3-4km

Vẽ lại hình I.12 Tr.42

c.Theo trạng thái áp lực

Tùy vào điều kiện địa chất cụ thể ta chia nước vỉa là nước có áp,không

có áp(có,không chụi áp suất)

.Nước không chụi áp: là nước trong các khe hổng của đá chứa với số lượng nhỏ,k đủ lấp đầy các khe rỗng Nước k chụi áp thường là tầng nước ngầm trên cùng của vỏ Trái đất,nằm trên tầng đác có độ thấm

nhỏ(tần cơ sở).Các vỉa chứa nước k chụi áp thường có sự liên thông thủy lực với môi trường bên ngoài như nguồn cấp,điểm xả(tháo)

.Nước có áp là nước trong các vỉa chụi nén ép và truyền áp suất.Nước trong các mỏ dầu khí nằm trong các két chứa ở độ sâu lớn,trong các bẫy khép kín vì vậy luôn là nước chụi áp suất cao và được gọi là nước vỉa

d.Theo tương quan hình thành với đá chứa:người ta phân biệt nước

đồng sinh và nước biểu sinh

.Nước đồng sinh:là nước được hình thành cùng với quá trình lắng đọng

và hình thành trầm tích.hay còn gọi là nước Đồng trầm tích

.Nước biểu sinh:là tất cả các loại nước được sinh ra sau khi hình thành đá.Ví dụ nươc thâm nhập lấp đầy khe rỗng của đá,nước ngấm từ bề mặt…

4/Hydrat khí là chất rắn bề ngoài trông giống như tuyết ướt klr

ρ=0,88-0,9g/cm3.Hydrat khí còn được gọi là dung dịch rắn với dung môi là nước,chất tan là pt khí

Sự hình thành Hydrat khí T=5÷120C,p=0,5÷30at,khí có đường kính pt lớn hơn 0,7nm khó có thể tạo Hydrat khí.Ngoại trừ N2 các khí trơ thì tất

cả các khí đều có thể tạo Hydrat.Nhờ liên kết Hydro csc pt nước khi đóng bawngtajo ra khuôn tinh thể có khoảng trống để pt có thể lấp đầy

Có 2 loại cấu trúc tinh thể Hydrat

Ct I khoảng trống nhỏ chứa pt khí có kích thước <5,2A0,kt lớn chứa pt chứa pt có kt<5,9 A0

Ct II kt nhỏ chứa pt kt ,4,8 A0,khoảng trống lớn chứa pt kt<6,9 A0

Nhiệt độ tới hạn tạo Hydrat là nhiệt độ cao nhất tạo ra Hydratcura khí đó.Nếu T vượt gía trị Tth thì dù có tăng p bao nhiêu nữa cũng k tạo ra Hydrat khí

Nhiệt độ tạo Hydrat khí có thể giảm đi nếu độ khoáng hóa,p tăng lên

5/Sự tạo thành nước trong quyển địa tầng

Nước trong quyển địa tầng được tạo ra do pt nước hình thành ngay trong lòng đất(nước nội sinh) hoặc do nước thâm nhập từ bên ngoài vào(nước ngoại sinh)

a.Nước ngoại sinh hình thành do tích tụ và chôn vùi cùng trầm

tích(nước đồng trầm tích) hoặc do nước ngấm từ bề mặt(từ khí quyển,ao

hồ sông biển) vào lớp trầm tích đã được hình thành từ trước

-Nước đồng trầm tích nằm ngay trong các khe giữa các hạt trầm tích

ngay từ khi diễn ra quá trình lằng đọng trầm tích

-Nước ngấm là nước thâm nhập vào trong đá sau khi đá đã được hình

thành do thấm từ trên bề mặt đất hoặc từ các bồn chứa

Nước ngấm từ bề mặt:nước thâm nhập vào đá do trực tiếp ngấm từ bề mặt thông qua các khe,hang sâu,ngưng tụ hơi nước.Khối lượng lượng nước này phụ thuộc vào lượng mưa,nguồn nước mặt,tốc độ bay hơi,độ

ẩm kk,sự tồn tại của các cửa xả

Nước ngấm từ bồn chứa là nước ngấm từ đáy ao,hồ,sông,biển,đại dương…làm cho nước ngấm có sự thay đổi lớn về khối lượng,tp hóa học(trừ khi có cửa xa,xảy ra quá trình biển tiến)

b.Nước nội sinh hình thành do các PƯHH xảy ra trong thạch quyển.Lúc

mới sinh ra nước hoàn toàn tinh khiết chưa hoàn tan các muối

khoáng,khí(rau sạch rau sạch ):).Nước nội sinh bảo gồm cả nước tái sinh,nước trong thạch quyển,từ macma,nước từ dưới sâu trong lòng đất

Nước tái sinh được hình thành được hình thành chủ yếu do quá trình khử

nước của các khoáng vật mà trong thành phần khoáng vật ,cấu trúc

đá,cấu trúc tinh thể đá có chứa Nước hoặc ion OH

-Nước từ đá macma Theo vernadsky trong điều kiện nhiệt độ áp suất cao

của lòng đất phân tử nước có thể tổng hợp từ các nguồn macma theo các PƯHH sau CO + 2H2= CH4 =H2O

4CO + 2H2 = 3C +CO +H2O (T =900÷10000C)

CO2 +3H2O =CO + 2H2 + H2O (nung đỏ)

Các pư tạo ra tích tụ nước độc lập và k chiếm quá 10-15% lượng nước

Nước có nguồn gốc sâu trong lòng đất có khả năng hòa tan các chất

khác,nước sinh ra từ nguồn macma ở Tcao áp suất cao,dạng lỏng hay hơi cũng đã có chứa nhiều Clo,Natri,Brom,Silicat

6/PHÂN LOẠI BỂ CHỨA NƯỚC NGẦM THEO A.A Carsev và S.b Vaghin

Căn cứ vào các đặc điểm khác nhau người ta tiến hành phân loại các bể chứa nước ngầm.Theo A.A Carsev,S.b Vaghin,V.P Sugrin và Iu.Y

Braghin phân chia bể nước ngầm như sau:

-Theo vị trí phân bố:

.Bể chứa nước ngầm trong lục địa là các bể chứa nước ngầm phân bố

trên phạm vi lục địa,thường liên quan tới các bồn trầm tích có độ lấp đầy trầm tích lớn có chứa nhiều đới chứa

.Bể chứa nước ngầm dưới đáy biển và Đại dương là các bể chứa nước

ngầm nằm trên thềm lục địa ,trên đáy biển và Đại dương.Đặc điểm nối bật của loại bể này là k có vùng thông với mặt đất

-Theo đặc điểm đá chứa nước

.Bể chứa nước ngầm dạng vỉa đây là các bồn trũng lớn,được lấp đầy chủ

yếu bằng đá trầm tích phủ trên mặt đá móng,nước được chứa trong các khe hổng của đác trầm tích.Các vỉa chứa nước kết hợp với nhau tạo thành đới chứa,được giới hạn bởi các vỉa hay tập đá có độ thấm kém(đa chắn)

.Bể chứa nước ngầm trong đá nứt nẻ hang hốc- đây là thường là các bể

chứa nước có liên quan tới các miền uốn nếp biến vị(thay đổi vị trí) mạnh,các khối macma nhô cao,đá biến chất mạnh bị vò nhàu.Nước được chứa trong các khe nứt,hang hốc

-Theo dấu hiệu tồn tại áp lực

.Bể chứa nước ngầm k có áp- đây là các bể chứa nước với các hệ thống

chứa k được lấp đầy toàn bộ,có mặt thoáng tự do,cửa xả hay nói cách khác là có sự liên thông thủy lực với môi trường xung quanh

.Bể chứa nước ngầm có áp- đây là các bể nươc ngầm mà trong đó các hệ

thống chứa tạo thành các hệ thống thủy lực có áp suât cao(là 1 hệ thống kín k có sự liên thông thủy lực với môi trường bên ngoài)

7/Hệ thống thủy động lực là gì? Phân loại hệ thống thủy động lực a.Hệ thống thủy lực ngầm là hệ thống nước ngầm được đặc trưng bởi

các đặc điểm chung về điều kiện dịch chuyển của nước trong khe hổng của đá

Nguyên nhân hình thành là do lực trọng trường,sự chênh lệch áp suất

quy đổi do bị nén ép nên gây nên sực dịch chuyển của nước

b.Phân loại hệ thống thủy lực ngầm

-HTTĐLN k có áp là hệ thống nước ngầm k tạo áp suất với mặt thoáng

tự do(k có sự liên thông thủy lực với mt bên ngoài)

-HTTĐ áp lực ngầm(nước ngầm có áp suất)- là hệ thống nước ngầm

trong các khe rỗng,khe nứt tạo áp lực,sự dịch chuyển cho nước ngầm

HTTĐ áp lực có 2 loại là:

+HTTĐ áp lực ngầm do ngấm:là hệ thống hở trong đó nguồn cung

cấp,tạo áp cho nước là nước từ trên bề mặt ngấm sâu vào trong lòng đất dưới tác dụng của lực trọng trường

+HTTĐ áp lực ngầm do nén ép là hệ thống kín,bán kín trong đó nguồn cung cấp,tạo áp suât là sự nén,ép,khử(thải nước) của đá dưới tác động của áp suất địa tĩnh,địa động lực và nhiệt độ

Ta phân biệt HTTĐ áp lực ngầm do nén ép như sau:

HTTĐ áp lực ngầm do nén ép địa tĩnh- áp suât được tạo nên do nước thoát ra từ đá bị nén ép chặt xít.Hệ thống này có liên quan đến các vùng lún chìm của vỏ Trái đất,được bù đắp bởi lớp trầm tích dày

HTTĐ áp lực ngầm do nén ép kiến tạo(địa dộng lực) áp được tạo ra do

sự nén ép của các vận động kiến tạo,thường gây dị thường áp suất cao HTTĐ áp lực ngầm do “khử” nước dưới tác động của nhiệt độ xảy ra trong quá trình thải nước từ các khoáng vật có chứa nước và dẫn đến giảm độ khoáng hóa của nước ngầm.(dài vãi…):)

8/Nêu các dạng chuyển động cơ bản của nước ngầm theo quan điểm

cơ học

Theo quan điểm cơ học phân biệt Chảy rối(xoáy) và chảy phân lớp(phân tầng)

Chảy rối là dòng chuyển động của nước trong đó các phân tử nước

chuyển động hỗn loạn với V lớn(gần bằn V nước sông trên bề mặt).Ta gặp thấy dạng chuyển động này trong các hang Cactơ,dòng sông ngầm Hiện tượng này ít gặp,nước chả k tuân theo đl Dacy nên k có ý nghĩa

đối với các mỏ dầu khí.(Vẽ hình I.19)

Chảy phân tầng là dòng chuyển động của nước ngầm với V nhỏ,các

phần tử nước chuyển động phân thành lớp song song với nhau.Đây là dạng chuyển động cơ bản của nước ngầm tự do trong quá trình thấm qua

trầm tích,dòng chảy tuân theo định luật Dacy,khích thước khe rỗng k

thay đổi nên có ý nghĩa đối với các mỏ dầu khí(Vẽ hình I.20)

Theo A.A Carsev đưa ra khái niệm chuyển động theo màng là chuyển

động của nước hấp thụ trên bề mặt đá từ nơi có độ dày lớn đến nơi có độ dày mỏng,nhỏ hơn.Nguyên nhân là do sự khác biệt về độ dày của lớp nước liên kết,khả năng,độ bão hòa nước khác nhau đối với đá

9/Đặc điểm hóa học của nước vỉa trong các mỏ dầu khí.

Nước vỉa trong các mỏ dầu khí có 1 số đđ nổi bật như sau:

-Có độ khoáng hóa cao

-Thường có chứa các muối Clorua(NaCl KaCl CaCl) và NaHCO3 (…) -Hàm lượng Sunfat thường rất nhỏ

-Hàm lượng Br,I,NH4+so với các loại nước khác

-Thường chứa H2S,Hydrocacbua hòa tan

-Có chứa 1 số hợp chất axit Naften và axit béo,Fenol

Các chất vô cơ hòa tan trong nước vỉa chính như:

Na+,Ca2 +,Mg+,SO42-,HCO3

-Nước vỉa trong các mỏ dầu khí chứa nhiều chất hữu cơ hòa tan hơn so với nước vỉa nói chung chất tan gồm có: khí Hydrocacbua,hydrocacbua lỏng hòa tan,chất hữu cơ phân ly thành Ion,tồn tại ở dạng keo,phân tử, Thường gặp nhất trong nước vỉa các mỏ dầu khí là Axit hoặc muối của Naften,hợp chất của Fenol,nhiều nhất là axit hay hợp chât của Axit béo

có khối lượng pt k cao,hàm lượng Nitơ,Phốt pho hữu cơ nhỏ hơn vài mg/l

Khí hòa tan trong nước vỉa trong các mỏ dầu khí thường là

N2,H2,H2S,CO2,đồng đẳng của CH4,lượng ít Argon,Heli.

10/Vai trò của nước vỉa trong di chuyển dầu khí.

Vai trò của nước trong di chuyển dk thể hiện:

Do có khả năng dính ướt cao nước có khả năng tạo lực đẩy thủy lực rất tốt với dầu khí trong khe hổng của đá

Trong điều kiện áp suất và nhiệt độ cao của vỉa nước có thể hòa tan lượng lớn mang kéo dầu mỏ và khí đốt đi khi nước di chuyển

11/Vai trò của nước vỉa trong phân hóa tích tụ dầu khí

Trong nước vỉa luôn có khí,dầu hoàn tan trong nó khi giảm áp thì chúng

sẽ tách ra(khí tách trước dầu tách sau)

Nước luôn chảy từ nơi có áp suất cao đến nơi có áp suất thấp

Khi áp suất vỉa nhỏ hơn áp suất bão hòa thì khí sẽ tách ra trước và được nước mang lên theo và khí sẽ chui vào các bẫy

Khi nước tiếp tục di chuyển khí sẽ tách ra tiếp nhưng lượng đã giảm nên chỉ chiếm được 1 phần trên(đỉnh vòm) của bẫy và phần dưới khí sẽ là dầu

Khi khí hòa tan đã hết thì trong các bẫy tiếp theo toàn bộ sẽ là dầu

Nước đã di chuyển khí,dầu đến các bẫy,sắp xếp chúng theo đường dịch chuyển của nước

Ý nghĩa,vai trò của việc phân hóa các tích tụ dk dưới tác động của yếu tố thủy văn giúp cho t định hướng được vị trí mỏ khí,dầu làm thuận tiện hơn cho công tác tìm kiếm,thăm dò dầu khí

12/Yếu tố địa chất thủy văn trong hình thành và bảo tồn tích tụ dầu khí.

Trong phạm vi các bẫy chứa khi gặp đk thuận lợi dầu,khí sẽ tách ra,phân hóa theo khối lượng riêng

Nhưng k phải trong bẫy chứa dầu,khí nào tách ra khỏi nước đều có thể tích tụ tạo thành khoáng thể.Vì

-Chất lưu luôn chuyển động,nếu góc nghiêng của nóc chắn nhỏ,kích thước của hạt dầu,khí k đủ lớn để nổi(nổi nhờ lực đẩy Acximet)và tổng lực cản của bẫy chứa k thắng lực cuốn của dòng chảy thì hạt dầu,bọt khí

sẽ bị cuốn đi ra khỏi bẫy

Nước khi dịch chuyển đã tạo điều kiện cho dầu,khí tách ra va dịch

chuyển chúng vào các bẫy(hình thành tích tụ dk)

Nhưng nếu dòng chảy có vận tốc lớn,Lực đẩy Acximet nhỏ,lực cản của bẫy k thắng được lực cuốn của nước thì các tích tụ dk sẽ bị cuốn theo dòng chảy và ra khỏi bẫy(sẽ chui vào vào các bẫy có đk chứa tốt hơn,khi kích thước hạt lớn hơn)

13/Vai trò của nước vỉa trong việc phá hủy tích tụ dầu khí.

Dưới as lớn,t cao khả năng khí tan vào trong nước vỉa tăng cao.Nếu như

nước vỉa luôn trong trạng thái chuyển động nó sẽ mang theo dầu khí đã hòa tan đi nơi khác làm cho khoáng thể dk bị phá hủy

Tốc độ phá hủy tỷ lệ thuận với V di chuyển của dòng nước,diện tích tiếp xúc dầu nước hay khí nước.(tự nói thêm nếu gặp câu này)

14/Các tham số phản ánh sự tồn tại của dk

Trong nhóm này tập trung chủ yếu các tham số Thủy địa hóa,sự có mặt hay thiếu vắng của các hợp chất có liên quan về nguồn gốc với

Hydrocacbua

Đây có thể là khí(meetan,eetan,propan butan),Hydrocacbua

lỏng(Benzolmtoluen,ksilen ),các chất hữu cơ khác như: Axit hữu cơ,các Phenol ,Các hợp chât vô cơ

Amooni,Iốt,Sunfuahdro,Hydrosunfid,Sunfat,Nito,Brom

-Khí Nitơ,Amôni, Iốt,Brôm khi gia tăng hàm lượng hòa tan trong nước vỉa thì chứng tỏ có triển vọng dầu khí trong vùng nghiên cứu

- Sunfuahdro,Hydrosunfid :nếu trên diện tích nghiên cứu k có các vỉa than thì sự có mặt của các nt này là yếu tố phản ánh triern vọng tốt về

dầu khí.NaOH là sản phẩm của PƯ phá hủy Hydrocacbua bằng Na2SO4 nên khi có xút và Sunfat cũng chứng tỏ sự tồn tại của Hydrocacbua

Người ta còn sd hàm lượng các nguyên tố hiếm hay vi

lượng(Va,Ni,Cr,Co,Sr) để đánh giá triển vọng dầu khí.Hơn nữa hàm lượng Ni,Cu,Mo,Co, trong nước vỉa giảm dần theo mức độ gia tăng khoảng cách đến các tích tụ(càng xa tích tụ hàm lượng giảm dần)

Càng gần tích tụ hàm lượng Radi tăng,Uran giảm đi

15/Yếu tố địa chất thủy văn trong phân bố tích tụ dầu mỏ

Sự phân bố của các tích tụ dầu mỏ và khí đốt chụi ảnh hưởng của yếu tố địa chất thủy văn(yt dị thường địa chất thủy văn là hiện tượng khác biệt mang tính cục bộ về đặc điểm Địa chất thủy văn trên pvi giới hạn so với phông chung toàn khu vực)

Dị thường về Thủy động lực ngầm là hiện tượng giảm hay tăng đáng kể

as nước ngầm tạo ra Pmax,min.Tích tụ dk chỉ được tạo ra ở khoảng Pmin và k có dòng chảy

Dị thường thủy địa hóa(dị thường T,as) tạo nên sự phát tán của các chất chứa trong khoáng thể(as T thay đổi khí,dầu tách ra,hòa tan vào các tích tụ)

16/Phương pháp nghiên cứu Địa chất thủy văn,thủy địa hóa trong TKTD dk

Các phương pháp gồm Khảo sát(Ks),đo vẽ địa chất Thủy văn và Ks Địa chất thủy văn trong giếng khoan

a.Ks đo vẽ địa chất Thủy Văn

Công việc bao gồm: Ks,mô tả,nghiên cứu đặc tính lý,hóa và đưa lên bản

đồ tất cả các biểu hiện của nước ngầm(vị trí,nguồn gốc nước từ khe nứt,hagn hốc hay từ giếng,công trình khai đào)

Tại các điểm ks mô tả :Vị trí,đặc điểm địa chất(địa tầng,tc thachj

học,hướng chảy),loại dòng(phun hay tự nhiên),T,lưu lượng.Tại các giếng