Bài giảng Lý thuyết về địa vật lý nghiên cứu giếng khoan

LÝ THUYẾT VỀ ĐỊA VẬT LÝ NGHIÊN CỨU GIẾNG KHOAN CHƯƠNG I: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1-Địa vật lý nghiên cứu 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 thập 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 ta có thể chia ra thành những nhóm như sau: -Phương pháp điện trường -Phương pháp cơ lý -Phương pháp phóng xạ -Phương pháp từ trường -Phương pháp sóng siêu âm -Phương pháp chụp ảnh -Phương pháp nhiệt -Phương pháp địa hóa *Bản chất của những phương pháp trên là đo dọc theo 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-Độ rỗng:(porosity) *Đất đá được hình thành từ 3 pha: pha rắn, pha lỏng và pha khí. Một phần thể tích của đất đá được cấu thành từ pha rắn, không gian phần còn lại được lấp đầy bởi những pha khác (pha lỏng , pha khí). *Thể tích Vr của đất đá không thuộc pha rắn ở trạng thái khô xác định, thể tích đó được gọi là thể tích rỗng. *Thể tích rỗng được cấu thành từ những phần không gian khác nhau gọi là lổ hổng.Các lổ hổng có nguồn gốc, hình dáng, kích thước và mối liên hệ giữa chúng khác nhau. *Tỷ số giữa thể tích không gian rỗng Vr và thể tích của đất đá Vđđ được gọi là độ rỗng, ký hiệu là F. F = Vr/Vđđ *Độ rỗng đất đá phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như: -Cấu trúc, đường kính hạt -Các hoạt động thứ sinh diễn ra trong đất đá -Hoạt động kiến tạo -Aùp suất nén lên trên đất đá… *Phân loại độ rỗng a/Theo nguồn gốc hình thành Độ rỗng nguyên sinh(primary porosity):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(secondary porosity):Các hang hốc, khe nứt trong đất đá được tạo thành do quá trình hoà tan, phong hoá, tinh thể hoá, kết tinh, đolomit hoá đá vôi, quá trình kiến tạo và hoá sinh. b/Theo mối liên hệ thuỷ động lực giữa các lổ hổng: Độ rỗng mở(opend porosity): Là độ rỗng của các lổ hổng có mối liên thông với nhau. Độ rỗng kín(closed porosity): Là độ rỗng của các lổ hổng không có mối liên thông với nhau. Độ rỗng chung(total porosity):Là tổng của độ rỗng kín và độ rỗng mở Độ rỗng hiệu dụng(effective porosity):Là thể tích lớn nhất của lổ hổng chứa nước, dầu, khí mà ở đó nước dầu, khí nằm ở trạng thái tự do. 3-Độ thấm(permeability) 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 Dp/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 gradient áp suất Dp/l, chất đi qua có độ nhớt là m. Ta có: Dp x F Q= Ka ----------- m x l Ka - được gọi là hệ số độ thấm, có đơn vị là D (Darcy) với Q (cc/sec), Dp (atm), l (cm), F (cm2) Độ thấm tuyệt đối(absolute permeability):Là độ thấm khi khí khô hoặc chất lỏng một thành phần đi qua đất đá. Độ thấm pha của khí, dầu, nước:Khi hỗn hợp(khí-dầu, khí-nước, dầu-nước hoặc khí-dầu-nước) đi qua đất đá, độ thấm đo được cho từng loại khí, dầu, nước riêng biệt được gọi là độ thấm pha của khí, dầu, nước. Độ thấm tương đối của khí, dầu, nước:Là tỷ số giữa độ thấm pha của khí, dầu, nước với độ thấm tuyệt đối. Ktđ(khí)=K(khí)/Ka, Ktđ(dầu)=K(dầu)/Ka Ktđ(nước)=K(nước/Ka) 4/Độ sét đất đá trầm tích(Vshale): *Là bản chất của đất đá khi chứa các hạt có đường kính nhỏ hơn 0.01 mm, có khi nhỏ hơn 0.001mm hoặc 0.002mm và 0.005mm. Các hạt có kích thước bé 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, illite có đường kính thông thường nhỏ hơn 0.005mm,mảnh vụn thạch anh, fenspat, khoáng vật nặng, carbonate, pirite và các loại khoáng vật khác. 5/Mật độ đất đá(density): Khối lượng đất đá xác định trên một đơn vị thể tích, giá trị đó được gọi là mật độ, ký hiệu là r, đơn vị là g/cm3. 6/Mẫu đất đá(core sample): có 3 loại Mẫu vụn(cutting core):Thu được trong quá trình khoan. Mẫu sườn(sidewall core):Lấy dọc theo thành giếng khoan. Mẫu khối:Lấy theo giếng khoan. 7/Dung dịch khoan(drilling mud): có 2 loại Dung dịch khoan gốc dầu(oil base mud) Dung dịch khoan gốc nước(water base mud): bao gồm hỗn hợp sét nước và vài loại hợp chất khác. *Vai trò của dung dịch khoan:-Giữ cân bằng áp suất giữa cột dung dịch khoan và áp suất vỉa. Làm nguội choàng khoan…. 8/Giếng khoan và trạng thái giếng khoan khi sử dụng dung dịch khoan gốc nước *Giếng khoan là đối tượng nghiên cứu của địa vật lý giếng khoan, giếng khoan có thể khoan thẳng đứng hoặc khoan nghiêng tuỳ theo mục đích và đối tượng địa chất nghiên cứu. *Do áp suất của cột dung dịch giếng khoan lớn hơn áp suất vỉa nên nước của dung dịch khoan ngấm vào trong đất đá có độ thấm tốt (cát, đá vôi),nước dung dịch khoan đẩy toàn bộ chất lưu trong vỉa và chiếm chổ hoàn toàn tạo thành đới ngấm hoàn toàn. Bên cạnh của đới ngấm hoàn toàn là đới chuyển tiếp được tạo thành một phần do nước của dung dịch khoan ngấm từ đới ngấm hoàn toàn và một phần của chất lưu trong vỉa, phần còn lại của vỉa không bị nước của dung dịch khoan xâm nhập gọi là đới nguyên. *Trong quá trình ngấm, nước của dung dịch khoan vào trong vỉa, sét của dung dịch khoan bị giữ lại ở thành giếng khoan tạo thành một lớp bùn sét (mud cake), vì vậy đối với những vỉa có độ thấm tốt ta thường quan sát thấy hiện tượng đường kính của giếng khoan nhỏ hơn đường kính của choàng khoan (mũi khoan) . 9/Bài tập: Tính mật độ tự nhiên của một vỉa cát chứa dầu, biết rằng độ rỗng chung là 35% độ sét 15%, độ rỗng của sét 35%, nước trong sét có tỷ trọng 1g/cm3, dầu có tỷ trọng 0.8g/cm3, mật độ khung của cát 2.68g/cm3, sét 2.7g/cm3, Sw = 50%. CHƯƠNG II:PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN NGHIÊN CỨU GIẾNG KHOAN Phương pháp điện nghiên cứu giếng khoan bao gồm: 1-P/ pháp đo điện trở đất đá dưới tác dụng nguồn điện nhân tạo. 2-Phương pháp đo điện thế phân cực tự nhiên trong đất đá. 3-Phương pháp cảm ứng điện từ. BÀI I. PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐIỆN TRỞ ĐẤT ĐÁ DƯỚI TÁC DỤNG NGUỒN ĐIỆN NHÂN TẠO * Phương pháp đo điện trở đất đá dưới tác dụng nguồn điện nhân tạo là phương pháp sử dụng nguồn điện phóng vào trong đất đá để đo điện trở suất riêng của đất đá. Giả sử có một dây dẫn đồng chất có độ dài là l và tiết diện là S. Điện trở của dây dẫn có thể được xác định như sau: l R = R ------- S Trong đó R là điện trở suất riêng của đất đá, có đơn vị là (W.m). Điện trở suất riêng tỷ lệ nghịch với độ dẫn điện. Điện trở suất riêng của vài loại đất đá và khoáng quặng: -Anhydrite : 107 - 1010 -Than đa ù : 10 - 1016 -Canxite (CaCO3): 107 - 1014 -Antraxit (than không khói) : 10-3 - 1 -Thạch anh (SiO2): 1012 - 1014 -Pirite (FeS2) : 10-4 - 10-1 -Feldspar : 1011 - 1012 -Grafite (than chì) : 10-6 - 10-4 -Mica : 1014 - 1015 -Macnetite (Fe3O4) : 10-4 - 10-2 -Dầu thô : 109 - 1016 Hệ số thành hệ F *Khi nghiên cứu sự phụ thuộc của điện trở từ độ rỗng (loại trừ ảnh hưởng của độ khoáng hoá nước vỉa) thông thường người ta sử dụng giá trị tương đối của điện trở. Khi những lổ hổng của đất đá được bão hòa 100% nước vỉa ta có: Rt( 100%nước) F = ------------------ (1) Rw Rt - Điện trở của vỉa(đã bão hòa 100% nước vỉa) Rw- Điện trở của nước vỉa F- Thông số của độ rỗng hay hệ số thành hệ (Formation factor). *Bằng thực nghiệm người ta đã đưa ra sự tương quan giữa F và F như sau: a F = -------- (2) Fm Hệ số thông của đất đá (permeability factor, cementation factor). m- Hệ số kết dính phụ thuộc vào thành phần xi măng có trong đất đá (cementation exponent). *Ở mỗi vùng đều có giá trị a, m khác nhau phụ thuộc vào thành phần, tính chất của đất đá ở vùng đó. a, m được xác định trong phòng thí nghiệm. Thông thường a =1 và m = 2 Hệ số tăng điện trở Q *Để nghiên cứu sự ảnh hưởng của độ bão hòa dầu lên điện trở, người ta sử dụng tỷ số giữa điện trở của vỉa chứa dầu Rt(dầu) hay khí Rt(khí) và điện trở của chính vỉa đó được bão hòa 100% nước Rt(nước). Rt(dầu,khí) Q = ------------------- (3) Rt(100%nước) *Tỷ số đó (Q) được gọi là hệ số tăng điện trở (resistivity index) *Đối với vỉa dầu hay khí thì giá trị Q chỉ rằng vỉa chứa bao nhiêu phần trăm dầu và khí thì Q tăng lên bấy nhiêu lần so với vỉa nước. *Bằng thực nghiệm người ta đã thiết lập mối quan hệ như sau: 1 1 Q = ----------- hoặc Q = -------------- (4) Swn (1-Shydro.)n n-Hệ số bão hòa (saturation exponent). Cũng giống như a,m hệ số n đặc trưng cho từng loại đất đá và cũng được xác định trong phòng thí nghiệm. Khi vỉa có nhiều sét n < 1.5, thông thường n=2. Công thức Archie Từ 1, 2, 3, 4 ta có: 1 Rt(dầu,khí) Q = --------- = ---------------- (5) Swn Rt(100%nước) a.Rw Rt(100%nước) = F.Rw = ---------- (6) Fm Từ 5 và 6 suy ra: a.Rw Swn = ------------------- Rt(dầu,khí)* Fm Công thức trên gọi là công thức Archie dùng cho vỉa cát sạch Với a = 1, m = n =2 ta có: Rw Sw = ---------------- Rt . F2 *Thiết bị đo điện nhân tạo đơn giản được cấu tạo từ 4 điện cực A, B, M, N, điện cực B nằm trên mặt đất, A, M, N nằm ở thiết bị đo được thả theo giếng. *Điện cực A, B để phóng ra nguồn điện. M, N để đo hiệu điện thế giữa hai điểm của giếng khoan ở thời điểm dòng điện đi qua.Khi di chuyển máy đo dọc theo thành giếng khoan thì hiệu điện thế được ghi bởi M, N sẽ thay đổi phụ thuộc vào điện trở suất của đất đá xung quanh. Ta có : DU R = K ----------- I R -Điện trở suất của đất đá. DU - Hiệu điện thế giữa hai cực M, N. I - Cường độ dòng điện đi qua. K - Hệ số đặc trưng của máy (phụ thuộc vào khoảng cách M, N) N M A B Hình 2.2 Các dạng bố trí điện cực *Các điện cực được sắp xếp theo những qui luật nhất định và mỗi cách sắp xếp có tên gọi khác nhau, các điện cực này còn được gọi là dôn (sonde). .Điện cực thế hay dôn thế (Normal):Là điện cực mà khoảng cách giữa hai cặp điện cực cùng loại A,B hoặc M,N lớn hơn khoảng cách từ một trong hai điện cực đó đến điện cực không cùng cặp gần nhất. .Điện cực gradient hay dôn gradient(Lateral):Là điện cực mà khoảng cách giữa một cặp điện cực cùng loại nhỏ hơn khoảng cách từ một trong hai điện cực cùng loại đến điện cực khác gần nhất. N M A N A M M M A B N A Điện cực thế Điện cực gradient *Trong dôn thế khoảng cách AM được gọi là độ dài của dôn. Điểm ghi là điểm giữa của AM. *Trong dôn gradient, độ dài của dôn là AO, O là điểm giữa của các cặp điện cực cùng loại gần nhất. Các phương pháp đo điện nhân tạo Theo độ dài của dôn người ta chia làm 2 loại : -Đo sườn -Đo vi điện cực (Micro) A-ĐO SƯỜN a/ Đo sườn định hướng 7 điện cực: Ao là điện cực trung tâm, 3 cặp điện cực bố trí đối xứng qua Ao là M1 và M2, M1’ và M2’, A1 và A2 Nguyên lý: Ao, A1, A2 phóng ra dòng điện định hướng. Dưới tác dụng của dòng điện không đổi Io được phóng ra bởi điện cực Ao, dòng điện định hướng phóng ra từ điện cực định hướng A1 và A2 được điều chỉnh sao cho không phụ thuộc từ điện trở của đất đá kế bên và điện trở của dung dịch trong giếng khoan, bảo đảm sự cân bằng điện thế giữa các điện cực Ao, A1 và A2 .Điều kiện để điện thế giữa các điện cực được cân bằng là hiệu điện thế giữa hai cặp điện cực ghi M1 M1’ và M2 M2’ bằng 0 dưới sự thay đổi cường độ dòng điện định hướng. Nếu như dưới điện thế của điện cực Ao,A1,A2 là bằng nhau thì sẽ không có dòng điện chạy dọc theo giếng khoan và chỉ theo hướng vào đất đá nghiên cứu. Độ dài của dôn là O1O2. Điện trở biểu kiến được xác định như sau: DU R = K -------- Io DU - Hiệu điện thế giữa M1 hay M1’ và điện cực N xa nhất b/Đo sườn định hướng 3 điện cực: Bao gồm 3 điện cực hình trụ dài Ao,A1 và A2 Ao là điện cực trung tâm, hai điện cực đối xứng qua Ao là A1 và A2 Nguyên lý hoạt động cũng giống như 7 điện cực Độ dài của dôn O1O2 , DU - Hiệu điện thế giữa 1 trong những điện cực phóng và điện cực N xa nhất. c/Đo sườn định hướng đôi DLL(Dual Laterolog): *Đo sâu sườn LLD(Deep Laterolog): Bao gồm 9 điện cực Ao, A1, A1’, A2, A2’, M1, M1’, M2, M2’ Nguyên lý hoạt động cũng như 7 điện cực A1,A1’,A2,A2’ được nối với nhau và dùng để phóng ra dòng điện định hướng. Dòng này sau khi đi qua đất đá sẽ bị uống cong và quay trở lại điện cực thu *Đo nông LLS (Shallow Laterolog) Cũng bao gồm 9 điện cực, nhưng khác với phương pháp đo sâu là điện cực A1 và A1’ phóng ra dòng điện định hướng còn A2,A2’ được sử dụng như là điện cực thu. *Phương pháp đo sâu sườn LLD và đo nong LLS dùng để nghiên cứu: -Điện trở thực của vỉa -Điện trở của vùng thấm -Đường kính vùng thấm -Phân loại đất đá, ranh giới vỉa B-ĐO VI ĐIỆN CỰC a/Đo vi điện cực không định hướng ML(Microlog) Gồm ba điện cực Ao, M1 và M2 được bố trí trên một đệm lót cao su dùng để chống lại sự n ép của thành giếng khoan khi thiết bị tiếp xúc với thành giếng. Các điện cực này cách nhau 1 inch b/Đo vi điện cực định hướng MLL (MicroLaterolog) Bao gồm điện cực nhỏ Ao bao quanh bởi 3 điện cực tròn A1,M1 và M2 được bố trí trên một đệm lót cao su. Điện cực Ao phát ra dòng điện không đổi Io để duy trì hiệu điện thế bằng 0 giữa M1 và M2 khi A1 phóng ra dòng điện. Đối với lớp bùn sét có đường kính lớn hơn 3/8 in thì giá trị điện trở của MLL phải hiệu chỉnh. Độ phân giải của MLL khoảng 1.7 in và độ sâu nghiên cứu từ 1 đến 2 in (1 in = 2,54cm) c/Đo vi điện cực định hướng dạng cầu MSFL(Micro Spherically Focused Log). *Phương pháp MSFL được thay thế cho ML và MLL từ khi được kết hợp đo một lượt với các thiết bị khác như DLL. Thiết bị đo bao gồm điện cực trung tâm Ao, điện cực phát A1, điện cực ghi Mo và hai điện cực điều chỉnh điện thế (Monitor electrodes). *So với MLL thì MSFL ít bị ảnh hưởng bởi chiều dày của lớp bùn sét vì vậy nó có thể đo chính xác giá trị điện trở của đới ngấm hoàn toàn Rxo trong cả điều kiện vỉa có độ thấm kém. *Trong trường hợp lớp bùn sét có bề dày lớn hơn 1/2in, giá trị điện trở MSFL cần phải hiệu chỉnh thông qua hai thông số là chiều dày (dmc) và điện trở của lớp bùn sét Rmc. BÀI 2- PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐIỆN THẾ PHÂN CỰC TỰ NHIÊN TRONG ĐẤT ĐÁ Gọi tắt là SP (Spontaneous potential) SP là phương pháp nghiên cứu trường điện tỉnh trong giếng khoan, trường điện này được tạo thành do các quá trình lý hóa diễn ra giữa mặt cắt giếng khoan với đất đá và giữa các lớp đất đá có thành phần thạch học khác nhau. Các quá trình lý hóa bao gồm: 1-Quá trình khuếch tán muối từ nước vỉa đến dung dịch giếng và ngược lại. 2-Quá trình hút các ion ở trên bề mặt của các tinh thể đất đá. 3-Quá trình thấm từ dung dịch giếng vào đất đá và nước vỉa vào giếng khoan. 4-Phản ứng ôxy hoá khử diễn ra trong đất đá và trên bề mặt tiếp xúc giữa đá với dung dịch giếng khoan. Khả năng của đất đá phân cực dưới tác dụng của quá trình lý hoá nói trên được gọi là hoạt tính điện hóa tự nhiên. Trong 4 quá trình trên, quá trình khuếch tán và hút ion đóng vai trò chính trong việc tạo ra trường điện tự nhiên trong đất đá. A/ QUÁ TRÌNH KHUẾCH TÁN (DISTRIBUTION) VÀ HÚT ION Gọi Sawater - là độ khoáng hóa của nước vỉa Safluid độ khoáng hóa của dung dịch giếng khoan +Do khác nhau về độ khoáng hóa và thành phần hóa học sẽ tạo ra sức điện động khuếch tán được xác định bởi công thức: ED = KDln (Sawater / Safluid) KD - Hệ số sức điện động khuếch tán, phụ thuộc vào thành phần hóa học của muối. +Đối với nước vỉa và dung dịch giếng khoan có thành phần muối đơn giản (NaCl) ta có công thức: ED = KDlg (Rfluid / Rwater ) +Giả sử ở nhiệt độ 18oC, dung dịch NaCl ta có : ED = -11.6lg (Rfluid / Rwater) +Khi hai lớp đất đá tiếp xúc với nhau khác về thành phần thạch học hoặc giữa chất lỏng với đất đá thì sẽ xuất hiện sức điện động: ED = (KD + ADA)lg (Rfluid / Rwater) ADA- Hoạt độ khuếch tán và hút các ion của đất đá +Đối với lớp cát sạch tiếp xúc với sét sạch ta có: Es max = -69.6lg (Rfluid / Rwater) Es max - Biên độ tĩnh lớn nhất của SP +Trong thực tế người ta không ghi được biên độ tĩnh mà ghi được biên độ tĩnh cộng với sự hụt điện thế ở từng đoạn giếng khoan DUSP = ISPRWELL = Esmax - ISP ( RT + RCL ) RT - Điện trở của vỉa RWELL - Điện trở của từng đoạn giếng khoan RCL - Điện trở của sét; ISP - Cường độ dòng điện B-CÁC PHƯƠNG PHÁP CỦA SP: a) Phương pháp SP thông dụng . Gồm hai điện cực M và N, N cố định, M chạy dọc theo giếng khoan DUSP = USP M - UCONST Giá trị DUSP phụ thuộc rất nhiều yếu tố khác nhau (môi trường, thiết bị) vì vậy khi sử dụng cần phải hiệu chỉnh. b)Phương pháp Gradient SP: Hai điện cực M và N đều nằm trong giếng khoan và cách nhau 1m. Phương pháp này dùng để nghiên cứu chi tiết mặt cắt giếng khoan và khi dòng điện nuôi không ổn định. c)Phương pháp đo bằng điện cực tự chọn Gồm điện cực chính M để ghi và hai điện cực phụ N1 và N2, A1 và A2 là hai điện cực nguồn. Phương pháp này có tác dụng giảm ảnh hưởng độ dày của vỉa và điện trở của đất đá lên DUSP nên được dùng để phân chia những vỉa sét và vỉa có độ thấm cao nằm giữa đất đá có điện trở cao. d)Phương pháp đo hiệu chỉnh SP. Các phương pháp trên giá trị DUSP ghi được cần phải hiệu chỉnh: độ dày vỉa, điện trở vỉa, điện trở vùng thấm, đường kính giếng khoan và vùng thấm.Ở phương pháp đo hiệu chỉnh SP có những điện cực đặc biệt, có khả năng tự điều chỉnh điện trường, điện cực M1N1 và M2N2 giữ cho hiệu điện thế giữa chúng luôn luôn bằng không. có nghĩa là giữa các điện cực này không có dòng điện, vì vậy phương pháp này cho phép giảm tối đa những ảnh hưởng lên giá trị DUSP . - Đơn vị ghi của SP là MV (Millivôl), ỨNG DỤNG CHUNG: P/ pháp SP khi kết hợp với các đường cong khác, người ta có thể: -Nghiên cứu mặt cắt thạch học của giếng khoan; -Liên kết lát cắt; Xác định vỉa sản phẩm -Xác định độ khoáng hoá nước vỉa và nước dung dịch giếng khoan. -Xác định độ sét, độ rỗng, độ thấm và độ bão hòa dầu trong đất đá. BÀI 3- PHƯƠNG PHÁP ĐO CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ TRONG ĐẤT ĐÁ(INDUCTION) * Phương pháp cảm ứng điện từ là phương pháp đo trong giếng khoan điện thế của từ trường thay đổi tạo ra bởi dòng điện xoáy, dòng điện này đi trong đất đá và được tạo ra bởi cuộn dây nguồn. *Phương pháp cảm ứng điện từ có thể sử dụng (đo) trong giếng khoan ngập nước dung dịch, thậm chí trong cả giếng khoan dung dịch không dẫn điện như dầu, không khí hoặc khí tự nhiên. A-NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG Thiết bị đo cảm ứng điện từ được cấu tạo bởi một nguồn cảm ứng và hệ thống mạch điện. Nguồn cảm ứng được cấu tạo từ hai cuộn dây: cuộn nguồn và cuộn ghi, hai cuộn này được đặt cách nhau bằng một thanh không dẫn điện. Hệ thống mạch điện bảo đảm cho cuộn dây nguồn có một dòng điện thay đổi với tần số cao 20 - 80 Hz, nhờ vậy ở cuộn dây ghi sẽ nhận được những tín hiệu mạnh và rõ. Dòng điện thay đổi ở cuộn dây nguồn sẽ sinh ra từ trường thay đổi(H1), gây cảm ứng ở môi trường xung quanh và tạo ra dòng điện xoáy.Trong môi trường đồng nhất, đường lực của dòng điện này được hình dung là những vòng tròn với trục là trục giếng khoan(nếu trục máy đo là trục giếng khoan).Dòng điện này lại một lần nữa sẽ tạo ra từ trường thay đổi H2 trong đất đá. Phương pháp cảm ứng điện từ.( Tiếp theo) Từ trường H1 và H2 sẽ cảm ứng lên cuộn ghi với sức điện động là E1 và E2. E1 là sức điện động nhiễu sẽ bị loại bằng hệ thống bù của cuộn ghi. Như vậy chỉ còn lại sức điện động E2 ta có: E2 = f(sđđ) = f (1/Rđđ) Tín hiệu được ghi dọc theo giếng khoan là đường cong thay đổi của độ dẫn điện đất đá,giá trị này sđđ là giá trị biểu kiến.Để có được giá trị thực ta cần hiệu chỉnh hiệu ứng phân bố dao động điện từ trường và hệ số tắt dần sđđ = E2 / Kgk Trong thực tế để đo độ dẫn điện người ta sử dụng không những hai cuộn dây mà còn thêm vào vài cuộn dây phụ B-ĐƯỜNG CONG ID Hình vẽ Đường cong ID bị ảnh hưởng: đường kính giếng khoan, độ dày vỉa và vùng thấm. C-ỨNG DỤNG Phương pháp cảm ứng điện từ được kết hợp với các đường cong khác để: -Xác định vỉa sản phẩm. -Xác định điện trở Rt của vỉa -Xác định điện trở vùng thấm và đường kính vùng thấm. BÀI III:CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÓNG XẠ Phương pháp địa vật lý giếng khoan dựa trên quá trình phóng xạ (phóng xạ tự nhiên, phóng xạ do bị kích) xảy ra ở các phần tử hạt nhân nguyên tử được gọi là phương pháp địa vật lý phóng xạ hay carota phóng xạ. Hiện nay có rất nhiều phương pháp phóng xạ khác nhau, tuy nhiên chỉ có 3 phương pháp sau đây là được sử dụng rộng rãi nhất: 1) Phương pháp Gamma Ray (GR) hay còn gọi là Gamma tự nhiên. 2) Phương pháp Gamma Gamma hay còn gọi là phương pháp mật độ (Density) 3) Phương pháp Neutron. Những phương pháp này có thể được sử dụng trong giếng khoan đã và chưa chống ống. A- PHƯƠNG PHÁP GAMMA TỰ NHIÊN 1-PHƯƠNG PHÁP GAMMA TỰ NHIÊN TỔNG Là phương pháp đo hoạt độ Gamma tự nhiên trong đất đá . Sự phân rã hạt nhân nguyên tử ở điều kiện tự nhiên( khi có phóng xạ) bao giờ cũng kèm theo hiên tượng bức xạ a, b, g .Tất cả những bức xạ a, b, g sẽ tác động vào môi trường chung quanh và chúng sẽ bị hấp thụ một phần nào đó. *Những tia a phần lớn kém bền vững có khả năng ion hóa cao. Dòng tia a này hầu như bị hấp thụ bởi những lớp đất đá cực mỏng vài micromét. *Dòng tia b có khả năng đâm xuyên cao hơn a và hầu như cũng bị hấp thụ bởi những lớp đất đá có độ dày lớn hơn vài milimét. *Dòng tia g được xem là bức xạ điện từ sóng ngắn có tần số cao (giới hạn ranh giới của bức xạ rengen cứng), được đo ở đơn vị MeV (Megaelectron Vol). Nhờ vào khả năng đâm xuyên cao của bức xạ g , nó có một ý nghĩa thực tế khi nghiên cứu mặt cắt giêng khoan(tia g bị hấp thụ bởi lớp đất đá có độ dày gần 1mét), chính vì vậy mà khi đo trong giếng khoan chống ống không ảnh hưởng đến giá trị đo. Cường độ bức xạ của đất đá trong giếng khoan được ghi bởi một dụng cụ gọi là indicator g bức xạ được đặt trong máy đo. Đơn vị đo của Gamma tự nhiên là Bq/g hay GAPI. a- phương pháp gamma tự nhiên (tiếp theo) Tuỳ theo mức độ phóng xạ tự nhiên của đất đá người ta chia đất đá ra làm ba loại: -Đất đá có phóng xạ cao: (1-3 Bq/g) .Sét bitum đen .Muối kali .Sét phiến .Sét kết .Fenspat kali -Đất đá có phóng xạ trung bình: (0.1- 1 Bq/g) .Thạch anh có chứa một ít fenspat .Cát fenspat có kali . Đá carbonat bị đolomit hoá -Đất đá có phóng xạ thấp: (< 0.04 Bq/g) .Muối natri .Thạch anh hạt to SiO2 .Anhydrit .Vôi .Cát .Đolomit CaCO3MgCO3 .Than đá .Thạch cao CaSO4.2H2O Phương pháp Gamma tự nhiên được sử dụng để giải quyết các vấn đề sau: -Phân tích thành phần thạch học của đất đá. -Xác định sét lục nguyên và đá carbonat. -Xác định hàm lượng sét chứa trong vỉa. 2-PHƯƠNG PHÁP GAMMA TỰ NHIÊN THÀNH PHẦN Là phương pháp xác định thành phần các nguyên tố phóng xạ tự nhiên như K,U,Th. Phương pháp này dùng để giải quyết mhững bài toán sau đây: -Liên kết từng phần phân chia đất đá theo từng dạng thạch học khác nhau. -Đánh giá các dạng của vỉa sét(loại sét) thành phần khoáng vật sét trong đất đá. -Đánh giá thành phần hữu cơ trong sét kết B- PHƯƠNG PHÁP GAMMA GAMMA (DENSITY) 1-NGUYÊN LÝ: Dựa vào đặc tính tán xạ của g bức xạ, xuất hiện khi kích thích lên đất đá một nguồn bức xạ g bên ngoài. Sự tác động giữa g bức xạ và vật chất là việc tạo thành cặp điện tử pozitron, hiệu ứng quang điện, hiệu ứng Compton. *Cặp điện tử pozitron: tạo thành dưới tác động của g lượng tử (kvant)có năng lượng rất lớn(5-10MeV) với hạt nhân nguyên tử, kết quả g lượng tử mất đi và trong trường điện hạt nhân cặp electron pozitron được tạo thành. *Hiệu ứng quang điện:Diễn ra dưới sự hấp thụ g lượng tử từ một trong những electron của hạt nhân. Năng lượng g lượng tử tạo thành ở năng lượng động electron,electron này quay quanh hạt nhân. Thông thường thì ảnh hưởng của hiệu ứng quanh điện đối với vật chất rất nhỏ. *Hiệu ứng Compton:Khác với hiệu ứng quang điện g lượng tử không mất đi mà chỉ mất một phần năng lượng cho một trong những electron của hạt nhân (trở thành cứng hơn ) và thay đổi hướng chuyển động(tán xạ) . Nếu gọi Ne là số lượng electron trong một đơn vị thể tích của vật chất ta có: Ne = (NA Z r) / A NA - Hằng số Avogaro = 6,02.1023 mol –1 r - Mật độ vật chất Z - Số thứ tự nguyên tố trong thành phần vật chất A- Khối lượng nguyên tử. phương pháp gamma gamma (tiếp theo) Từ công thức trên bằng phương pháp Gamma Gamma người ta có thể xác định được mật độ của đất đá mà giếng khoan đi qua. Đơn vị đo của mật độ là g/cm3 . 2-ĐƯỜNG CONG MẬT ĐỘ Thông thường trên băng carota, đường cong mật độ được ghi kèm với đường bù mật độ, đường cong bù mật độ chỉ ra mức độ tin cậy của giá trị mật độ đất đá đo được. Liên hệ giữa độ rỗng đất đá và mật độ: r đđk - r đđ F = ------------- r đđk - r c.l r đđk - Mật độ đất đá khung, r đđ - Mật độ đất đá tự nhiên r c.l - Mật độ chất lưu chứa trong đất đá Cát : r đđk = 2.65 - 2.68 g/cm3 Đá vôi : r đđk = 2.70 - 2.72 g/cm3 Dolomit : r đđk = 2.85 g/cm3 Anhydrit : r đđk = 2.98 g/cm3 3-ỨNG DỤNG Phương pháp Gamma Gamma (đường cong mật độ) được sử dụng rộng rãi để phân vỉa, đánh giá thành phần thạch học, đánh giá độ rỗng, phát hiện vỉa khí, kiểm tra trạng thái giếng khoan C- PHƯƠNG PHÁP NEUTRON 1-NGUYÊN LÝ :Hạt neutron là những hạt không tích điện, không bị ion hóa bởi môi trường xung quanh.Khối lượng của Neutron gần bằng khối lượng của Proton (1,66.10-24 g), ký hiệu 01 n, khối lượng bằng 1đơn vị và điện tích bằng không. Do không tích điện nên Neutron không bị mất năng lượng khi tương tác với các electron tích điện và hạt nhân, bởi vậy01 n có khả năng đâm xuyên cao. Năng lượng của Neutron đo ở MeV. Năng lượng của Neutron biểu hiện ở vận tốc chuyển động V. Theo năng lượng của Neutron, người ta chia làm 4 loại: - Neutron nhanh 1-15 MeV - Neutron chậm (nhiệt) 10-0.1eV - Neutron trung bình 1MeV-10eV - Neutron trên nhiệt 0.025eV *Khi các hạt Neutron tương tác với các hạt nhân nguyên tử thì xảy ra hiện tượng tán xạ Neutron hoặc bị bắt giử bởi hạt nhân. Sự tán xạ Neutron dẫn đến các hạt Neutron thay đổi hướng chuyển động. Có hai loại tán xạ Neutron: Tán xạ Neutron đàn hồi:Khi Neutron có năng lượng từ vài MeV đến 0.1eV Tán xạ không đàn hồi: Diễn ra đối với các Neutron nhanh. Trong đất đá khi các hạt Neutron tương tác với vật chất chứa nhiều nguyên tố H2 thì sẽ làm chậm các hạt Neutron. Nếu trong đất đá tồn tại một lượng nhỏ nước hay dầu(chứa nhiều H2), sự chậm các hạt Neutron chủ yếu xảy ra ở nguyên tử H2 .Khi nghiên cứu mặt cắt giếng khoan bằng phương pháp Neutron, người ta phóng vào đất đá những hạt Neutron nhanh và ghi bức xạ g (xảy ra khi Neutron bị bắt giữ 11 H + 01 n = 21 H + g ).Tùy theo cách ghi,người ta phân làm 3 phương pháp sau: -Phương pháp Neutron Gamma. -Phương pháp Neutron Neutron nhiệt -Phương pháp Neutron Neutron trên nhiệt B-PHƯƠNG PHÁP NEUTRON GAMMA a/Nguyên lý Cường độ của g bức xạ được ghi theo phương pháp Neutron Gamma gồm 3 phần: 1/ Xuất hiện do kết quả bắt giữ các hạt Neutron ở hạt nhân nguyên tử Ing . 2/Gamma bức xạ của nguồn Neutron Igg, Gamma bức xạ này một phần tán xạ trong đất đá, một phần được ghi bởi dụng cụ gọi là Indicator, để làm giảm cường độ các hạt Igg người ta đặt một màng chì ngăn cách giữa nguồn phóng và Indicator. 3/Gamma tự nhiên Ig . Cường độ của Gamma bức xạ Neutron lớn hơn nhiều so với Gamma bức xa Igg và Ig. b)Đường cong neutron gamma Đất đá chứa nhiều thành phần H2, thì trên băng carota (Shlumberger), giá trị Neutron Gamma cao và khi chưa ít thành phần H2 thì giá trị Neutron Gamma thấp. Những phân tử có khả năng bắt giữ Neutron lớn như Cl, Li, Co, Bor có ảnh hưởng đến kết quả ghi của P/P Neutron Gamma. c)Ứng dụng Phương pháp Neutron Gamma được kết hợp với các phương pháp khác dùng để:-Đánh giá độ rỗng của vỉa. -Xác định ranh giới dầu khí Theo khả năng chứa H2, đất đá có thể chia làm hai nhóm: Nhóm cao: Sét(có khả năng ngậm nước lớn và nhận phần lớn các khoáng vật có thành phần hoá học liên hệ với H2O. Thạch cao CaSO4.2H2O, tuy có độ rỗng thấp nhưng thành phần hóa học liên hệ với H2O. Vài loại đất đá chứa dầu và nước. Nhóm thấp: Đá vôi, Dolomit, đá chứa nhiều thành phần xi măng, anhydrite, đá muối. Đối với đất đá trầm thì giá trị của Neutron Gamma phụ thuộc từ độ sét và lượng H2 và Cl chứa trong lổ rỗng của đất đá. Đơn vị ghi của Neutron Gamma là V/V (%). C-PHƯƠNG PHÁP NEUTRON NEUTRON NHIỆT VÀ TRÊN NHIỆT a)Nguyên lý : Cũng giống như phương pháp Neutron Gamma, đối với những vỉa mà thành phần hoá học có nhiều H2 thì phương pháp NN nhiệt biểu hiện thấp.Tuy nhiên NN nhiệt rất nhạy cảm đối với Cl cho nên đường cong NN nhiệt phụ thuộc rất nhiều vào độ khoáng hóa nước vỉa và dung dịch của giếng khoan. b)Đường cong N N: Đường cong NN trên nhiệt không phụ thuộc vào thành phần của Cl mà nó chỉ phụ thuộc vào thành phần của H2 chứa trong đất đá Giá trị của NN trên nhiệt liên hệ với H2 tương đối chặt chẽ hơn so với NG và NN nhiệt.Tuy nhiên phương pháp NN trên nhiệt có bán kính hoạt động nhỏ. c)Ứng dụng: Theo kết quả của các phương pháp Neutron qua xác định khả năng chứa H2 trong đất đá, người ta có thể xác định độ rỗng của đất đá, thành phần chất lưu chứa trong các lổ rỗng, từ đó người ta có thể giải quyết hàng loạt các bài toán về địa chất . BÀI IV: PHƯƠNG PHÁP SÓNG SIÊU ÂM (SONIC) Là phương pháp dựa trên tính chất lan truyền của sóng siêu âm có tần số cao(> 20 Hz) để nghiên cứu tính chất vật lý, cũng như thạch học của đất đá . Dựa trên những thông số ghi ta có thể chia làm ba phương pháp: 1/Siêu âm theo vận tốc 2/Siêu âm theo sự tắt dần 3/Siêu âm sóng. Siêu âm theo vận tốc và theo sự tắt dần của sóng là phương pháp siêu âm chuẩn được ghi trên cùng một băng. 1-NGUYÊN LÝ TRUYỀN SÓNG Đất đá nằm trong môi trường tự nhiên thực tế là những vật đàn hồi. Nếu ta kích thích một lực bên ngoài vào nó thì trong môi trường sẽ xuất hiện một ứng lực kích thích lên làm dịch chuyển các hạt. Trong trường hợp chung dẫn đến sự xuất hiện biến dạng. Quá trình dao động lan truyền theo trình tự của sự biến dạng được gọi là sóng đàn hồi. Bề mặt, mà trong một thời điểm nào đó xuất hiện các hạt chuyển động được gọi là mặt sóng. Bước sóng là khoảng cách giữa những điểm chuyển động ở cùng một pha. Có hai loại sóng: Sóng dọc: Các hạt của môi trường chuyển động theo hướng lan truyền sóng, sóng dọc lan truyền trong môi trường đặc, lỏng và khí. Sóng ngang: Các hạt của môi trường chuyển động theo hướng vuông góc với hướng truyền sóng, sóng ngang lan truyền trong môi trường đặc. Sóng phản xạ: Xuất hiện khi khả năng cản sóng của môi trường này lớn hơn môi trường khác. Khi sóng lan truyền từ môi trường này sang môi trường khác thì sóng sẽ bị đổi hướng và đổi vận tốc. A-SỰ LAN TRUYỀN SÓNG TRONG GIẾNG KHOAN ( hình vẽ). Giả sử trong giếng khoan đặt một điểm phát sóng I và thu sóng B đều nằm trên trục giếng khoan. *Ở thời điểm t=0 I phát ra một sóng siêu âm đàn hồi, P1 là sóng dọc sẽ lan truyền trong giếng khoan. *Ở thời điểm t1 thì mặt sóng đụng vào thành giếng khoan và xuất hiện sóng đàn hồi P11, sóng dọc truyền vào môi trường đất đá P12 và sóng ngang P1S2. *Ở thời điểm t2 mặt sóng tạo thành với thành giếng khoan một góc lệch ip, mặt sóng dọc trượt dọc theo thành giếng khoan đuổi theo sóng P1 và sóng phản xạ P11. Sóng P12 trượt dọc theo giếng khoan và đất đá và đi vào giếng khoan tạo thành sóng P121. Trong khoảng thời gian nào đó,thì tại B sẽ nhận được sóng P121, P1S2P1, P1 và P11. Vận tốc lan truyền sóng trong giếng khoan phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố của môi trường xung quanh. Thiết bị của phương pháp siêu âm có thể sử dụng 3,4,6 hoặc nhiều nguồn thu và phát (dôn) và có thể đo cùng một lúc nhiều thông số khác nhau như t1,t2 (thời gian truyền sóng ) Dt (khoảng thời gian truyền sóng siêu âm), A1,A2 (biên độ sóng) , hệ số tắt dần a . B-PHƯƠNG PHÁP SIÊU ÂM THEO VẬN TỐC a)Nguyên lý: Là phương pháp dựa trên vận tốc truyền sóng siêu âm đàn hồi ở trong đất đá từ đó đo thời gian truyền sóng. Đối với môi trường đồng nhất : S V = ------------ (t2 - t1) S khoảng cách giữa hai nguồn nhận sóng. Khoảng thời gian truyền sóng Dt (interval transit time): là thời gian truyền sóng siêu âm đàn hồi với khoảng cách là 1 mét. 1 (t2 - t1) Dt = ------- = ------------ V S Bằng thực nghiệm người ta đã đưa ra phương trình trung bình thời gian: Dt = F Dt + (1-F)Dt hay Dt - Dtmat. F = ------------------- Dt fluid - Dtmat. Dt cl , Dtđđk.- Khoảng thời gian truyền sóng trong chất lưu và trong đất đá khung. Phương trình trên sử dụng với đất đá tương đối đồng nhất, ít sét và có độ rỗng hạt b)Hình dáng đường cong (hình vẽ minh họa) Phương pháp siêu âm dùng để phân vỉa sản phẩm , đánh giá độ rỗng, nghiên cứu tính chất cơ lý của đất đá . c)Ứng dụng: Phương pháp siêu âm không đo được khi giếng khoan chưa ngập nước dung dịch.Khi dung dịch giếng khoan có hoà tan khí cũng gây ảnh hưởng (làm yếu) đến kết quả đo. BÀI V: PHƯƠNG PHÁP ĐO NHIỆT ĐỘ GIẾNG KHOAN Ở độ sâu 10 - 40 m nhiệt độ của đất đá thay đổi theo ngày, mùa và năm. Nguồn nhiệt có trong lòng đất chủ yếu là do năng lượng thoát ra từ sự phân rả phóng xạ của các nguyên tố hoặc do các quá trình phản ứng lý hoá và các quá trình khác diễn ra trong lòng đất. Cường độ tăng nhiệt độ theo một đơn vị chiều sâu được gọi là gradient nhiệt độ (trong thực tế tính trên 100 mét hoặc 100f). Gradient nhiệt độ tỷ lệ thuận với trở nhiệt z đất đá(giá trị này phụ thuộc vào thành phần đất đá và thế nằm của chúng) r = q z (q - mật độ dòng nhiệt ) Trở nhiệt tỷ lệ nghịch với độ dẫn nhiệt z = 1/ l (l - độ dẫn nhiệt ) Khi nhiên cứu nhiệt độ ở giếng khoan, ống chống không ảnh hưởng đến quá trình đo bởi vì trở nhiệt của sắt 40 - 80 lần nhỏ hơn so với sét. Nhờ vào sự thay đổi nhiệt độ ở giếng khoan theo chiều sâu, ta có thể xác định được vị trí vỉa sản phẩm, ranh giới dầu khí, vùng bị phá vở do nước, xác định chiều sâu để trám xi măng. BÀI VI: PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐƯỜNG KÍNH GIẾNG KHOAN Sự sai lệch đường kính giếng khoan so với đường kính ban đầu (đường kính của choàng khoan) có thể do tác động của nhiều quá trình lý hoá cơ khác nhau. Sự thay đổi đường kính giếng khoan còn phụ thuộc vào thành phần thạch học của đất đá. Đường cong thay đổi đường kính giếng khoan theo chiều sâu có thể cho chúng ta thông tin về thành phần thạch học của đất đá, mức độ thấm của đất đá ...Ngoài ra đường cong thay đổi đường kính giếng khoan còn giúp cho chúng ta xác định được thể tích không gian cần bơm trám xi măng từ đó có thể tính được lượng xi măng cần dùng, đường cong thay đổi đường kính giếng khoan là thông tin phụ , giúp hiệu chỉnh các đường cong địa vật lý khác. BÀI VII: CAROTA KHÍ (MUD LOGGING) Carota khí chủ yếu nghiên cứu thành phần và phần trăm của khí hydrocarbon ở trong mùn khoan và các thông số cơ bản đặc trưng cho trạng thái khoan. Trong quá trình khoan, khí từ các lổ hổng của vỉa chứa hydrocarbon thoát ra và đi theo dòng tuần hoàn của mùn khoan (đất đá vụn + dung dịch khoan) lên bề mặt của giếng khoan. Ở đấy người ta đặt một thiết bị để ghi nhận và phân tích thành phần của khí hydrocarbon ( CnH2n+2 ) chứa trong hỗn hợp khí (gồm khí nhẹ CH4 metan và khí nặng C2H6 etan, C3H8 propan, C4H10 butan, dạng hơi C5H12 petan và C6H14 hecxan. A/ Những thông số cơ bản đo trong carota khí Những thông số cơ bản đặc trưng trạng thái khoan đo trong carota khí bao gòm t1, QA, QB, QN, Ep, t1 - Thời gian khoan liên tục Theo giá trị t1 ta có thể xác định được độ dài của giếng khoan mà đã khoan qua một đơn vị thời gian. Với giá trị trên người ta có thể xây dựng được đường cong thay đổi vận tốc khoan theo chiều sâu. Đường cong t1 phụ thuộc vào thiết bị khoan. Theo đường cong tốc độ khoan, ta có thể đánh giá một cách chính xác đất đá sản phẩm ít thành phần xi măng hoặc đất đá cứng đặc 1. Hệ số mất dung dịch: Đặc trưng thể tích dung dịch trào ra giếng khoan (l/s). Khi giá trị QA thay đổi dọc theo giếng khoan trong quá trình khoan cho ta biết mức độ hấp thụ dung dịch của vỉa từ đó có thể phát hiện vỉa thấm hay là khoảng hấp thụ dung dịch. QB: hệ số mất dung dịch cho máy bơm Được xác định bởi năng xuất máy bơm khoan (l/s) giá trị này thay đổi không lớn. Qn: Qn = QA-QB Ep: hệ số pha loãng - Lượng dung dịch sử dụng trong một đơn vị thể tích đất đá khoan qua (m3/m3) xác định bởi công thức: Ep = 0.77 * 1000 QA t1 / d2N dN- Đường kính chuẩn giếng khoan: Phụ thuộc từ điều kiện kỹ thuật và địa chất Ep thay đổi từ 50 - 4000 m3/m3. 2. Thông số đặc trưng cho thành phần khí và dầu trong vỉa Để xác định những th6ng số đặc trưng cho thành phần khí và dầu trong vỉa từ dung dịch giếng khoan trào lên trên bề mặt người ta tiến hành tách khí từ dung dịch đó. Để thực hiện công việc trên, người ta phải tiến hành tách liên tục bằng một dụng cụ tách khí. Dụng cụ tách khí được đặc ở máng trên một cái phao gần miệng giếng. Khi dung dịch giếng khoan (dung dịch sét) thoát ra khí, khí này hòa tan vào không khí tạo thành hỗn hợp khí. Để xác định những thông số cơ bản đặc trưng cho từng thành phần khí và dầu ở vỉa, người ta thực hiện qua quá trình sau: Liên tục phân tích dung dịch hỗn hợp khí (khí và không khí) để xác định thành phần chung của khí hydrocarbon CT và sau đó sẽ tiến hành tách khí từ C1 -C6 a/ Phân tích thành phần khí Nhờ vào thiết bị phân tích thành phần khí theo phần trăm, người ta có thể xác định được tỉ lệ phần trăm của metan, etan, propan, butan, pentan và hecxan. b/ Xác định độ sâu Đối với carota khí việc xác định độ sâu tách khí để đối chiếu với kết quả phân tích là một việc vô cùng quan trọng. Khi trên bề mặt nhận được khí cần phải biết ở độ sâu nào khí đi từ vỉa lên miệng giếng. Để xác định độ sâu này ta phải biết được thời gian mà dung dịch khoan đi từ đáy giếng lên miệng giếng và thời gian di chuyển của khí từ lúc khi bị tách đến lúc phân tích. Thời gian sau xác định dễ dàng. Xác định thời gian thời gian di chuyển của dung dịch từ đáy đến miệng rất khó. Thời gian này trong thực tế và carota khí người ta gọi là thời gian tách, thay đổi không ngừng PHƯƠNG PHÁP DST ( DRILL STEM TEST) 1. Thiết bị thử DST Thông thường thử DST đưodc tiến hành ở những đoạn có biểu hiện dầu khí. Khoảng thử này được cách ly bởi phần trên nó và dưới nó bằng các packer. Nên dựa vào đó người ta chia ra là thiết bị nằm trên packer và thiết bị nằm dưới packer. a. Thiết bị nằm dưới packer - Phin lọc: Làm giảm vận tốc dòng ở khoảng mở vỉa và ngăn càn các mảnh vụn có kích thước lớn không cho vào ống khai thác. - Súng bắn: Dùng để mở dòng b. Thiết bị nằm trên packer - Packer: Có tác dụng làm kín không gian vành khuyên trên và dưới nó. Nhờ đó mà cách ly tải trọng của cột dung dịch nằm trên khoảng mở vỉa. - Van PCT: Đóng mở dòng sản phẩm ngay trên khoảng thử. Sự hoạt động của van này có ý nghĩa rất lớn đến độ chính xác khi thử DST. - Đầu nối an toàn: Trường hợp packer bị kẹt không có khả năng kéo lên thì bộ thiết bị thử vỉa sẽ được tháo ra và đưa lên trên từ vị trí trên packer. - Bộ phận rung: Có tác dụng rung packer khi kéo lên trong trường hợp có hiện tượng kẹt cố. - Short: Bộ phận này tương đối đơn giản, thành phần là thiết bị được định sẵn lực phá vỡ. Trong trường hợp có sự phun dòng trong cần, để dập dòng nhanh chóng người ta dùng một lực bơm dung dịch phá vỡ tràn vào dập sự cố. - Van tuần hoàn trong và ngoài cần phun. Ngoài ra còn có các thiết bị khác phụ trợ như các thiết bị đường ống dẫn dòng sản phẩm đến bình tách, các côn điều chỉnh dòng sản phẩm từ giếng khoan đi ra phù hợp với chênh áp vùng đáy giếng khoan dể tránh giảm áp suất xuống dưới mức dưới hạn cho phép. Cũng như các thiết bị làm nóng dòng sản phẩm trước khi dẫn đến bình tách, hệ yhống đo đếm sản phẩm (dầu, khí, nước )... 2. Hoạt động thử DST - Giai đoạn đầu dòng. - Giai đoạn làm sạch vỉa. - Giai đoạn dòng chính. - Giai đoạn phục hồi áp suất. 3. Ưùng dụng Thử DST nhằm xác định chế độ thủy động lực, các thông số vỉa như độ rỗng, độ thấm, độ nhớt của chất lưu, hệ số nén tổng hợp vỉa, hệ số bít đáy, hệ số tích dồn sản phẩ trong giếng khoan, hệ số sản phẩm, hiệu suất dòng. - Hệ số bít đáy: Đánh giá mức độ ảnh hưởng của quá trình mở vỉa do dung dịch thấm vào vỉa và mức độ mở dòng của vỉa. - Hệ số tích dồn sản phẩm: Lượng chất lưu tồn đọng tại đáy của khoảng thử gây ảnh hưởng đến quá trình phục hồi áp suất. - Hệ số sản phẩm: Lưu lượng dòng sản phẩm tăng lên trên một đơn vị giảm áp. - Hiệu suất dòng: Xác định mức độ ảnh hưởng của quá trình koan bắn mở vỉa đến khả năng cho dòng của vỉa so với trường hợp không bị ảnh hưởng. PHƯƠNG PHÁP RFT ( REPEAT FORMATION TEST) Là phương pháp được sử dụng rộng rãi để thu thập chất lưu, áp suất, nhiệt độ vỉavà các thông số khác. Thông thường RFT được đo khi giếng khoan chưa chống ống. 1. Thiết bị RFT - Hai bình lấy mẫu chất lưu - Piston và packer : Dùng để ép chất lưu vào bình mẫu - Đồng hồ đo áp suất - Lưới lọc 2. Hoạt động RFT Packer áp sát vào thành giếng khoan và piston cứ hoạt động liên tục. Chính nhờ sự ép của packer và hoạt động của piston làm chất lưu chảy ra và thu vào bình mẫu. Đồng thời cũng xác định được áp suất và nhiệt độ vỉa 3. Ưùng dụng RFT - Xác định thành phần chất lưu và ranh giới giữa chúng bằng cách phân tích thành phần chất lưu thu được và xây dựng biểu đồ biểu diễn sự thay đổi tỉ trọng chất lưu theo độ sâu nhằm xác định các ranh giới dầu, khí, nước. - Xác định hệ số thấm K của vỉa. -Xác định gradient nhiệt độ của mỏ. PHƯƠNG PHÁP ĐO MDT ( MODULAR FORMATION DYNAMIC TEST) 1. Thiết bị đo MDT - Nguồn điện: Cung cấp năng lượng thường nằm trên đầu dụng cụ. - Thủy lực kế: Dùng đo áp suất. - Máy dò: Aùp vào thành giếng khoan và mở dòng. - Bình thu mẫu - Piston và packer: Ép chất lưu vào bình mẫu. 2. Nguyên tắc hoạt động Piston và packer hoạt động tương tự như trong phần đo RFT nhưng thiết bị được cải tiến hơn nên khoảng mở dòng sâu hơn. Ở đây 3 bình thu chất lưu khác nhau. Một bình thu H2S còn hai bình kia thu chất lỏng. 3. Ưùng dụng của đo MDT - Xác định nhanh chóng và chính xác áp suấ vỉa. - Phương pháp đo MDT trong quá trình lấy mẫu được điều khiển chính xác nên giảm những biến cố như tắt ngẽn dòng hoặc mất tầng chắn. - Dụng cụ trong đo MDT có bộ phận OFA nhằm phân tích chất lưu, cung cấp cho ta thành phấn chất lưu ngay cả khi dòng chảy phức tạp.