Khoá luận tốt nghiệp Bùi Huy Quốc
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA ĐỊA CHẤT
KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP CHUYÊN
NGÀNH DẦU KHÍ
Đề tài:
ỨNG DỤNG ĐƯỜNG CONG
WIRELINE ĐỂ ĐÁNH GIÁ
TIỀM NĂNG CỦA ĐÁ MẸ
GVHD: PHẠM TUẤN LONG
SVTH : BÙI HUY QUỐC
Khóa: 2000-2004
1
Khoá luận tốt nghiệp Bùi Huy Quốc
TP.HCM, THÁNG 7 NĂM 2004
2
Lời cảm ơn
Bài Khoá Luận Tốt Nghiệp này được thực hiện và hoàn thành
dưới sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của các thầy cô.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến:
Thầy Phạm Tuấn Long đã hết lòng hướng dẫn, truyền đạt những
kinh nghiệm cũng như tận tình giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận
lợi cho em thực hiện và hoàn thành đề tài này.
Tất cả các thầy cô khoa Đòa Chất đặc biệt là Bộ Môn Đòa Chất
Dầu Khí đã truyền đạt kiến thức giúp em thực hiện đề tài này.
Tất cả các anh chò cùng như các bạn cùng khóa đã hướng dẫn và
giúp đỡ trong quá trình thực hiện đề tài này.
Xin chân thành cảm ơn.
Khoá luận tốt nghiệp Bùi Huy Quốc
CHƯƠNG II: CẢI TIẾN ĐƯỜNG CONG MULTILOG ĐỂ GIẢI ĐOÁN
ĐỘ DỒI DÀO CỦA VẬT CHẤT HỮU CƠ…………………………… 19
1. Đònh lượng về hàm lượng TOC từ giải đoán đường cong siêu âm và
điện trở……………………………………………………… 21
2. Cải tiến về mặt đòa hóa trong việc minh giải tổng hàm lượng
cacbon trong chất hữu cơ…………………………………… 24
3. Giải đoán độ trưởng thành vật chất hữu cơ
từ đường cong điện trở……………………………………… 25
CHƯƠNG III: TƯƠNG LAI CỦA VIỆC THỐNG NHẤT CÁC PHÉP ĐO
WIRELINE TRONG VIỆC ĐÁNH GIÁ ĐÁ MẸ……………………… 27
Kết luận………………………………………………………………… 29
Tài liệu tham khảo…………………………………………………… 32
4
Khoá luận tốt nghiệp Bùi Huy Quốc
Lời mở đầu
Đòa vật lý giếng khoan là một lónh vực của ngành đòa vật lý là phương pháp vật
lý để nghiên cứu lát cắt đòa chất của giếng khoan mà giếng khoan có thể đi qua, từ đó
có thể phát hiện và đánh giá trữ lượng dầu, thu thập những vùng mỏ khai thác và trạng
thái giếng khoan.
Hiện nay có rất nhiều phương pháp đòa vật lý khác nhau, theo bản chất ta có thể
chia ra thành những nhóm như sau : phương pháp điện trường, phóng xạ, sóng siêu
âm, nhiệt, cơ lý, từ trường, đòa hoá. 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
Nhiều nghiên cứu gần đây cho ta thấy khả năng đánh giá tiềm năng của đá mẹ của
việc sử dụng các đường cong wireline. Cho đến nay các công trình nghiên cứu đã tập
trung vào việc đánh giá đònh tính và đònh lượng của vật chất hữu cơ trong đá mẹ. Ưu
việt của nó hơn cả những phương pháp truyền thống như phân tích mẫu (ngay cả
những mẫu được lấy liên tục theo giếng) nó đã cải thiện được đáng kể khả năng kiểm
soát dưới sâu và tăng cường việc phân tích theo chiều thẳng đứng
2./Quá trình hút các ion ở trên bề mặt của các tinh thể đất đá
3./Quá trình thấm từ dung dòch giếng khoan vào đất đá và nước vỉa vào
giếng khoan
4./Phản ứng oxy hoá khử diễn ra trong đất đá và trên bề mặt tiếp xúc
giữa đá với dung dòch 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 hoá tự nhiên.Trong bốn quá trình nói trên, thì
quá trình khuyếch tán và hút ion đóng vai trò chính trong việc tạo ra dòng điện
tự nhiên trong đất đá.
Chương III: PHƯƠNG PHÁP PHÓNG XẠ
8
Khoá luận tốt nghiệp Bùi Huy Quốc
Phương pháp đòa vật lý giếng khoan dựa trên các quá trình phóng xạ
như phóng xạ tự nhiên, phóng xạ do bò kích và các quá trình phóng xạ xảy ra ở
phần tử hạt nhân nguyên tử được gọi là phương pháp đòa vật lý phóng xạ, hiện
nay có rất nhiều phương pháp phóng xạ, tuy nhiên chỉ có ba phương pháp
phóng xạ sử dụng rộng rãi nhất là:
1/Phương pháp gamma ray hay còn gọi là phương pháp gamma tự nhiên
a./Phương pháp gamma tự nhiên tổng
-Là phương pháp đo độ gamma tự nhiên trong đất đá. Sự phân rã hạt
nhân nguyên tử ở điều kiện tự nhiên (khi có phóng xạ).
-α, β, γ, tất cả những bức xạ này sẽ tác động vào môi trường chung
quanh và chúng sẽ bò hấp thụ một phần nào đó. Tia α lớn, kém bền vững có
khả năng ion hoá cao. Dòng tia α này hầu như bò hấp thụ bởi những lớp đất đá
thật mỏng vài Micromet, những tia β có khả năng đâm xuyên cao hơn tiaα và
hầu như bò hấp thụ bởi những lớp đất đá có độ dày hơn vài millimet, còn dòng
tia γ được xem là bức xạ điện từ , sóng ngắn có tần số cao được đo ở đơn vò
MeV. Nhờ vậy khả năng đâm xuyên cao, nó có ý nghóa thực tế khi nghiên cứu
mặt cắt giếng khoan, tia γ bò hấp thụ bởi lớp đất đá có độ dày khoảng một
mét, chính vì vậy mà khi đo trong giếng khoan chống ống không ảnh hưởng
hạt nhân, neutron có khả đâm xuyên cao, năng lượng hạt neutron đo ở MeV.
Khi các hạt neutron tương tác các hạt nguyên tử xảy ra tán xạ neutron hoặc bò
10
Khoá luận tốt nghiệp Bùi Huy Quốc
bắt giữ bởi hạt nhân. Sự tán xạ có hai dạng: là tán xạ đàn hồi và tán xạ không
đàn hồi. Trong đất đá hạt neutron tương tác các vật chất chứa nhiều hydro.
Nếu đất đá tồn tại một lượng nước, dầu (chứa nhiều hydro) sự chậm neutron
chủ yếu diễn ra ở hydro, khi nghiên cứu mặt cắt giếng khoan bằng phương
pháp neutron, người ta phóng vào đất đá một neutron nhanh và ghi được bức
xạ γ. Tùy theo cách ghi người ta phân ra ba phương pháp sau:
Phương pháp neutron gamma
Nguyên lý: cường độ của gamma khúc xạ được ghi theo phương
pháp neutron– gamma gồm 3 thành phần:
a./Xuất hiện do sự bắt giữ các hạt neutron ở hạt nhân nguyên tử
b./Gamma bức xạ của nguồn neutron (I
δδ
)
c./Gamma bức xạ này một phần tán xạ trong đất đá, một phần được ghi
bằng dụng cụ Indicator . Để làm giảm cường độ các hạt I
δδ
người ta đặt một
màng chì ngăn cách giữa nguồn phóng và indicator.
Phương pháp neutron nhiệt và trên nhiệt
Nguyên lý: giống như phương pháp neutron – gamma, đối với những
vỉa có thành phần hoá học có nhiều hydro thì phương pháp neutron – neutron
nhiệt có biểu hiện cao. Tuy nhiên phương pháp này rất nhạy cảm đối với Cl
nên đường cong neutron – neutron nhiệt phụ thuộc rất nhiều vào độ khoáng
hoá của nước vỉa và dung dòch giếng khoan.
Đường cong neutron – neutron nhiệt (và neutron trên nhiệt) không phụ thuộc
vào thành phần Cl, chỉ phụ thuộc vào thành phần hoá học của hydro trong đất
điểm phát sóng I và thu sóng B đều nằm trên trục giếng khoan.
Ở thời điểm t=0 , điểm I phát ra 1 sóng siêu âm đàn hồi P1 là sóng dọc sẽ lan
truyền trong giếng khoan.
Ở thời điểm t
1
mặt sóng đụng vào thành giếng khoan và xuất hiện sóng đàn hồi
P
11
, sóng dọc truyền vào môi trường đất đá (P12) và sóng ngang P
1
S
2
.
Ở thời điểm t
2
, mặt sóng tạo thành với thành giếng khoan một góc lệch i
β
, mặt
sóng dọc trượt dọc theo thành giếng khoan đuổi theo sóng P
1
và sóng phản xạ
P
11
. Sóng P
12
trượt dọc theo giếng khoan vào đất đá đi vào giếng khoan tạo
thành sóng P
121
. Trong khoảng thời gian nào đó thì tại B nhận được sóng P
121
S: là khoảng cách giữa hai nguồn sóng
T1-T2 :thời gian nhận sóng giữa hai nguồn sóng
ΔT: khoảng thời gian truyền sóng siêu âm là khoảng cách siêu
đàn hồi với khoảng cách 1 mét
Bằng thực nghiệm người ta đưa ra phương trình thời gian
14
( )
2 2
(1 )
1
2
chấtlưu đấtđá khung
đấtđákhung
chấtlưu đấtđákhung
mậtđộ Neutron
vỉakhí
t t t
t t
t t
∆ = Φ∆ + − Φ ∆
∆ − ∆
⇒ Φ =
∆ − ∆
Φ +Φ
Φ =
2 1
S
V
T T
Bảng 1: Phản ứng của các đường cong đối với vật chất hữu cơ.
Đường cong
Tia gamma (GR) và
Uranium (U)
Mật độ (ρ)
Nơtron
Siêu âm
Điện trở
Xung nơtron
Giá trò vật chất hữu cơ
Cao
~1 g/cm
3
Cao
Thời gian lan truyền
nhanh
Cao
Tỷ số C/O cao
Chú thích
-Tia gamma cao là do có
U
-Thành phần chất lưu
trong lỗ rỗng
-Do có H trong vật chất
hữu cơ
-Sự ước lượng biến đổi
từ 150 đến >200 μsec/ft
-Phản ứng đường cong
không ảnh hưởng ngoại
trừ HC chiếm lỗ rỗng
truyền sóng siêu âm nhanh. Đường cong điện trở được biểu hiện ở biên
thành giếng ( do Meyer và Nederlof 1984)
Khoá luận tốt nghiệp Bùi Huy Quốc
5. Đường cong nơtron và mật độ với vật chất hữu cơ.
Đường Nơtron và đường mật độ cả hai đều cho thấy độ uốn cong rất đáng
kể trong tầng sét Kimmerdge giàu chất hữu cơ ở hình minh hoạ số 1. Đường
Nơtron trong tầng trầm tích Kreta thường nằm trên cho ta đọc được là 20 đơn
vò lỗ rỗng (pu) tăng lên đến 45 đơn vò lỗ rỗng trong tầng Kimmerdge. Sự gia
tăng này liên quan đến sự tập trung hydro lớn trong vật chất hữu cơ. Với mục
tiêu minh giải các đường log, thì phản ứng của đường cong nơtron đôi khi giúp
ta xác đònh chỉ số hydro (HI), trong đó HI được đònh nghóa là tỉ số của số
nguyên tử hydro trong cm
3
của mẫu đối với số nguyên tử hydro trong 1 cm
3
nước. Do đó nước có chỉ số HI bằng 1. Sự thay đổi độ tập trung hydro ( 3-10 %
theo trọng lượng ) của các kiểu Kerogen điển hình theo báo cáo của Tissot và
Welte (1984) sẽ phù hợp HI trong khoảng 0,3-0,9 kerogen kiểu II điển hình
có giá trò gần bằng 0,7.
Mặc dù sự gia tăng trong đường cong nơtron đã được nghiên cứu trong
nhiều thành tạo chất hữu cơ, nhìn chung nó vẫn chưa được sử dụng cho mục
đích nào khác ngòai vai trò đònh tính. Lý do của điều này là do hydro trong
thành tạo có nhiều nguồn gốc khác nhau. Sự đóng góp khác nguyên tử hydro
cho thành tạo là các khoáng vật sét trong đó illite có chỉ số HI là 0,12 kaolinite
20
Khoá luận tốt nghiệp Bùi Huy Quốc
là 0,36 và montmorillonite là 0,13 khi không có tầng nước nào xen kẹp. Đối
với 1 lớp montmorillonite xen kẹp 2 tầng nước thì chỉ số HI sẽ tăng lên khoảng
0,6. Rõ ràng, do vật chất hữu cơ và khoáng vật sét cùng tồn tại có giá trò HI
gần như nhau đã làm cho việc minh giải đường cong nơtron để đánh giá tiềm
ρ
= −
(1)
Khoá luận tốt nghiệp Bùi Huy Quốc
22
Hình minh hoạ số 2: Biểu đồ đường cong đòa hoá
Biểu đồ liên kết Δlog R với TOC và mức độ biến đổi chất hữu cơ (LOM)
Khoá luận tốt nghiệp Bùi Huy Quốc
6. Đường cong gamma ray với vật liệu hữu cơ
Trong thành tạo Kimmeridge thì đường cong gamma ray tăng từ khoảng
60 đến 200 đơn vò API. Sự có mặt của Uranium trong trầm tích giàu vật chất
hữu cơ làm cho đường gamma ray tăng lên. Điều này rất dễ nhận thấy trong
những dữ kiện lấy từ công cụ gamma ray quang phổ, trong đó đường gamma
ray tổng được tách riêng ra thành từng thành phần Thoranium, Uranium,
Potassium. Sự có mặt của khá nhiều uranium trong tầng trầm tích này liên
quan đến sự khử U
+6
được tách ra từ nước biển và kết tủa thành U
+4
. Điều kiện
khử thuận lợi cho việc kết tủa uranium cũng góp phần bảo tồn vật chất hữu cơ
và do đó có sự tương quan giữa giá trò TOC và uranium. Supernaw et al (1978)
đưa ra kỹ thuật sử dụng lượng uranium đo được bằng dụng cụ đo đường cong
gamma ray tự nhiên để dự đóan giá trò TOC.
Năm 1981, Schmoker đã ứng dụng việc sử dụng đường cong gamma tổng
để giải đoán thể tích vật chất hữu cơ trong tầng sét tuổi Devon của bồn
Appalach. Trong tướng đá này, người ta nhận thấy có 1 tỉ lệ tương ứng giữa
uranium và chất hữu cơ. Hơn nữa, người ta còn ghi nhận được có 1 sự tập trung
23
Khoá luận tốt nghiệp Bùi Huy Quốc
chất hữu cơ.
8. Đường cong đòa hóa hay nơtron xung động với vật chất hữu cơ
Ngoài các đường cong được miêu tả ở hình 1 trên cùng với các thiết bò đo
log hạt nhân được kết hợp lại tạo nên đường cong đòa hoá. Các đường cong
gamma và gamma quang phổ tự nhiên ghi nhận độ tập trung của Thorium,
Uranium, Potassium. Ngoài ra, đường cong nơtron xung động cũng có thể được
sử dụng để đo tỉ số C/O trong đá nhằm biểu hiện các tích tụ giàu hữu cơ
(Lawrence et al.,1984). Đường cong nơtron xung động cũng có thể được sử
dụng để kết hợp với đường cong quang phổ gamma tự nhiên và đo phóng xạ
để xác đònh độ tập trung của các nguyên tố vô cơ như Al, Si, Ca, Fe, K, S, Ti,
và Mg trong thành hệ (Hertzog et al., 1989). Kết hợp những yếu tố này có thể
sử dụng tỉ số C/O để đánh giá tổng hàm lượng cacbon và các nguyên tố vô cơ
khác, và để đánh giá hàm lượng cacbon dạng khoáng vật, để có thể dự đoán
được một cách đònh lïng về hàm lượng TOC (Herron, 1986; Herron và
Herron, 1998 Herron và Le Tendre, 1990)
25
Copyright: Tài liệu đại học ©