ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA VẬT LÝ – VẬT LÝ KỸ THUẬT
BỘ MÔN VẬT LÝ ĐỊA CẦU
----------

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Đề tài:

XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ VỈA
BẰNG TÀI LIỆU ĐỊA VẬT LÝ GIẾNG
KHOAN CHO GIẾNG R-1X CẤU TẠO X
THUỘC BỒN TRŨNG NAM CÔN SƠN

CBHD: PGS.TS TRẦN VĨNH
TUÂN
THS.KS ĐÀO THANH
TÙNG
SVTH: TRẦN MINH THIỆN
MSSV: 0613103

Thành phố Hồ Chí Minh – 7/2011


Khóa luận tốt nghiệp

SVTH: Trần Minh Thiện

LỜI CẢM ƠN
Trƣớc tiên con xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và lòng kính trọng sâu sắc đến ba


Khóa luận tốt nghiệp

SVTH: Trần Minh Thiện

MỤC LỤC
DANH SÁCH HÌNH VẼ .......................................................................................... iv
DANH SÁCH BẢNG SỐ LIỆU .............................................................................. vii
MỘT SỐ KÝ HIỆU – VIẾT TẮT VÀ TỪ TIẾNG ANH ...................................... viii
MỞ ĐẦU

............................................................................................................. ix

CHƢƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHƢƠNG PHÁP MINH GIẢI TÀI
LIỆU ĐỊA VẬT LÝ GIẾNG KHOAN .................................................1
1.1. ĐỐI TƢỢNG VÀ THAM SỐ VẬT LÝ CỦA TẦNG CHỨA. .......................1
1.1.1.

Đối tƣợng nghiên cứu ............................................................................1

1.1.2.

Đá chứa và các tham số vật lý của đá chứa ...........................................2

1.1.2.1. Độ rỗng: ............................................................................................3
1.1.2.2. Độ thấm:............................................................................................7
1.1.2.3. Độ bão hòa nƣớc: ..............................................................................9
1.1.2.4. Điện trở suất và độ dẫn điện: ..........................................................10
1.1.2.5. Độ sét của đá trầm tích....................................................................11
1.2. MÔI TRƢỜNG GIẾNG KHOAN .................................................................17

Xác định hàm lƣợng sét.......................................................................58

2.1.2.

Xác định giá trị điện trở suất ...............................................................67

2.1.3.

Xác định giá trị độ rỗng.......................................................................73

2.1.4.

Xác định độ bão hòa nƣớc ...................................................................78

2.1.5.

Xác định độ thấm của vỉa ....................................................................83

2.1.6.

Xác định thành phần thạch học của tầng chứa ....................................84

2.2. CÁC PHƢƠNG PHÁP KHẢO SÁT NHANH ..............................................87
2.3. PHÂN TÍCH BẰNG PHƢƠNG PHÁP MDT VÀ SO SÁNH KẾT QUẢ ....91
CHƢƠNG III: TÍNH TOÁN CÁC THAM SỐ VỈA CHO GIẾNG R-1X. BIỆN
LUẬN VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ ..................................................94
3.1. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT ................................................................................94
3.1.1.

Giới thiệu .............................................................................................94

...........................................................................................................128

iii


Khóa luận tốt nghiệp

SVTH: Trần Minh Thiện

DANH SÁCH HÌNH VẼ
CHƢƠNG I:
Hình 1.1: Giếng khoan đƣợc ứng dụng trong thăm dò và khai thác dầu khí.
Hình 1.2: Mô hình độ rỗng trong đá chứa.
Hình 1.3: Lỗ rỗng giữa hạt.
Hình 1.4: Lỗ rỗng trong hạt.
Hình 1.5: Lỗ rỗng mở và lỗ rỗng kín.
Hình 1.6: Thí nghiệm đo độ thấm của đá chứa.
Hình 1.7: Độ thấm của chất lƣu trong đá chứa.
Hình 1.8: Các kiểu phân bố của sét trong thành hệ.
Hình 1.9: Sự tuần hoàn của dung dịch khoan
Hình 1.10: Môi trƣờng xung quanh giếng khoan.
Hình 1.11: Một số dạng đƣờng cong đo sâu điện thành giếng khoan.
Hình 1.12: Mô hình một số tool đo hiện đại.
Hình 1.13: Hình ảnh tool Supercombo đặt trong xƣởng
Hình 1.14: Mô hình một số tool đo trong phƣơng pháp logging while drilling.
Hình 1.15: Sự hình thành điện trƣờng tự nhiên do chênh lệch nồng độ.
Hình 1.16: Sự hình thành thế hấp thụ khi có sự hấp thụ

trên màng sét.


nhau.
Hình 1.39: Sơ đồ thiết bị đo trong phƣơng pháp log siêu âm.
Hình 1.40: Sơ đồ bố trí thiết bị đo trong phƣơng pháp log siêu âm bù.
CHƢƠNG II:
Hình 2.1: Minh họa cách xác định giá trị GRmax và GRmin trên đƣờng log.
Hình 2.2: Phân vỉa dựa vào đƣờng GR.
Hình 2.3: Xác định tầng thấm bằng phƣơng pháp SP.
Hình 2.4: Xác định hàm lƣợng sét từ log SP.
Hình 2.5: Đồ thị xác định hệ số hiệu chỉnh giá trị SP về SSP.
Hình 2.6: Biểu đồ cắt xác định hàm lƣợng sét theo phƣơng pháp neutrondensity.
Hình 2.7: Biểu đồ cắt xác định hàm lƣợng sét của một đới theo neutron-density.
Hình 2.8: Xác định hàm lƣợng sét theo phƣơng pháp neutron-density và GR.
Hình 2.9: Xác định tầng chứa bằng phƣơng pháp log điện trở.
Hình 2.10: Đồ thị hiệu chỉnh điện trở suất theo nhiệt độ vỉa và độ khoáng hóa.
Hình 2.11: Xác định tỉ số
Hình 2.12: Đồ thị hiệu chỉnh

.
về

.

Hình 2.13: Đồ thị hiệu chỉnh giá trị điện trở suất RLLD về giá trị điện trở suất Rt
và hiệu chỉnh giá trị điện trở suất RMSFL về giá trị điện trở suất Rxo.

v


Khóa luận tốt nghiệp


Hình 3.15: Kết quả phân tích MDT cho vỉa 24.
Hình 3.16: Kết quả phân tích log cho vỉa 10.

vi


Khóa luận tốt nghiệp

SVTH: Trần Minh Thiện

DANH SÁCH BẢNG SỐ LIỆU
CHƢƠNG 1:
Bảng 1.1: Độ rỗng của một số loại đá khác nhau
Bảng 1.2: Hệ số uốn khúc và hệ số xi măng của một số loại đá
Bảng 1.3: Mật độ của một số loại khung đá
CHƢƠNG 2:
Bảng 3.1: Dữ liệu log từ giếng khoan
Bảng 3.2: Một số dữ liệu khác
Bảng 3.3: Các vỉa cát có khả năng thấm chứa tốt
Bảng 3.4: Kết quả minh giải cho vỉa 12
Bảng 3.5: Kết quả minh giải cho vỉa 22
Bảng 3.6: Kết quả minh giải cho vỉa 23
Bảng 3.7: Kết quả minh giải cho vỉa 24
Bảng 3.8: Kết quả minh giải cho vỉa 10

vii


Khóa luận tốt nghiệp


vào nguồn năng lƣợng hóa thạch, nhiều nƣớc đã có kế hoạch cắt giảm nguồn năng
lƣợng này trong tƣơng lai, VD: đầu 7/2011 chính phủ Đức tuyên bố sẽ đóng của tất
cả các lò phản ứng hạt nhân muộn nhất vào 2020, đến 2050 sẽ cắt giảm 80% năng
lƣợng hóa thạch và thay vào đó là các nguồn năng lƣợng sạch (www.reuters.com)…
Tuy là có nhiều kế hoạch cắt giảm nguồn năng lƣợng hóa thạch trong tƣơng lai,
nhƣng theo xu thế của nhu cầu năng lƣợng ngày một tăng thì dù có cắt giảm, dù có
sử dụng hết sức tiết kiệm nhƣng nhu cầu năng lƣợng hóa thạch sẽ ngày một tăng,
nguồn năng lƣợng hóa thạch vẫn tiếp tục là nguồn năng lƣợng chủ chốt trong nhiều
thập kỷ tới. Không có cách nào khác, ngoài việc áp dụng các công nghệ hiện đại để
khai thác hiệu quả nhất, thì việc triển khai tìm kiếm thăm dò nhiều hơn và chi tiết
hơn sẽ là những phƣơng án hàng đầu trong thời điểm hiện nay và trong thời gian
tới.
Trƣớc tình hình nhƣ vậy, tác giả đã có định hƣớng cho đề tài của mình: sử
dụng các phƣơng pháp địa vật lý giếng khoan trong thăm dò và khai thác dầu khí,
thực hiện khóa luận tốt nghiệp với đề tài “Xác định các thông số vỉa bằng tài liệu
địa vật lý giếng khoan cho giếng R-1X cấu tạo X thuộc bồn trũng Nam Côn
Sơn”. Đề tài hoàn toàn nằm trong vấn đề tìm kiếm thăm dò và khai thác nguồn
năng lƣợng hóa thạch, đó là dầu khí. Nói một cách khác mục đích ở đây là “đánh
giá tầng chứa bằng các phƣơng pháp địa vật lý giếng khoan”. Vấn đề này là những
công việc trong chuỗi các công việc phải làm ở giai đoạn tìm kiếm thăm dò cũng
nhƣ ở giai đoạn khai thác dầu khí. Đề tài và những vấn đề liên quan đƣợc tác giả

ix


Khóa luận tốt nghiệp

SVTH: Trần Minh Thiện

tìm hiểu trong suốt thời gian thực tập và làm khóa luận. Nội dung của khóa luận là


x


Khóa luận tốt nghiệp

SVTH: Trần Minh Thiện

CHƢƠNG 1
CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHƢƠNG PHÁP MINH GIẢI
TÀI LIỆU ĐỊA VẬT LÝ GIẾNG KHOAN

1.1.

ĐỐI TƢỢNG VÀ THAM SỐ VẬT LÝ CỦA TẦNG CHỨA.

1.1.1. Đối tƣợng nghiên cứu
Đối tƣợng nghiên cứu của ngành Địa Vật lý giếng khoan là các giếng khoan
tìm kiếm thăm dò và khai thác tài nguyên có ích: nhƣ là dầu khí, than, các quặng
mỏ và nƣớc dƣới đất. Giếng khoan là một công trình tìm kiếm thăm dò hoặc khai
thác tài nguyên. Công trình này đƣợc tạo bằng phƣơng pháp cơ học – phƣơng pháp
khoan giếng với mục đích lấy mẫu đất đá, tạo ra một vết lộ địa chất còn “tƣơi” chƣa
bị phong hóa, hoặc nhằm để khai thác các chất lƣu nhƣ dầu, khí, nƣớc dƣới đất,
nƣớc nóng mang nhiệt năng.
Thông thƣờng việc lấy mẫu lõi khoan khó thực hiện đƣợc tốt và giá thành lại
cao, trạng thái kỹ thuật và độ ổn định của công trình phụ thuộc vào nhiều yếu tố kỹ
thuật và địa chất. Để hạn chế việc lấy mẫu lõi thƣờng xuyên, cũng nhƣ xác định
trạng thái kỹ thuật và theo dõi các giếng khoan trong quá trình khai thác. Ngƣời ta
khai thác triệt để các thông tin địa chất và kỹ thuật trên vết lộ địa chất của công
trình. Ƣu điểm của vết lộ địa chất này là nó còn “tƣơi” nguyên chƣa phong hóa,

Độ thấm của đá chứa là một hàm số phức tạp, phụ thuộc vào kiến trúc lỗ
rỗng, thành phần thạch học của đá chứa cũng nhƣ là đặc điểm của chất lƣu. Độ mở
hay độ thông nối của kiểu lỗ rỗng khe nứt lớn hơn lỗ rỗng giữa hạt nên cùng độ
2


Khóa luận tốt nghiệp

SVTH: Trần Minh Thiện

rỗng nhƣng độ thấm trong các tầng chứa là đá cacbonat bao giờ cũng lớn hơn trong
đá cát sét.
Các đặt tính vật lý thạch học của tầng chứa nhƣ là: độ rỗng, độ thấm, độ bảo
hòa nƣớc, điện trở suất,… sẽ phản ánh trong các phép đo Địa Vật lý. Nắm vững các
đặt tính này sẽ hết sức cần thiết trong nghiên cứu ứng dụng địa vật lý giếng khoan.
1.1.2.1.

Độ rỗng:

Đất đá đƣợc cấu thành gần nhƣ từ 3 pha: pha rắn, pha lỏng và pha khí. Một
phần thể tích của đất đá đƣợc cấu thành từ pha rắn, không gian phần còn lại đƣợc
lấp đầy bởi những pha khác (pha lỏng , pha khí). Không gian đó đƣợc gọi là không
gian rỗng (không gian lỗ rỗng); gọi tắt là lỗ rỗng, lỗ hỗng hay lỗ trống.
Định nghĩa: độ rỗng là tỉ phần không gian rỗng trong thể tích toàn phần của
khối đá. Độ rỗng thƣờng đƣợc tính bằng phần trăm (%) và đƣợc kí hiệu là Ф.

Hình 1.2: Mô hình độ rỗng trong đá chứa.

3


5 – 50%
Đá vôi cactơ
5 – 50%
Cát kết
5 – 30%
Đá vôi, dolomite
0 – 20%
Sét kết
0 – 10%
Đá kết tinh nứt nẻ
0 – 10%
Đá kết tinh chặt sít
0 – 5%

Phân loại lỗ rỗng: Các lỗ rỗng có nguồn gốc, hình dáng, kích thƣớc khác
nhau, mối liên hệ giữa chúng cũng khác nhau. Căn cứ vào những đặc điểm riêng,
ngƣời ta phân chia lỗ rỗng theo nhiều cách nhƣ sau:
Theo nguồn góc hình thành:
 Độ rỗng nguyên sinh (Ф1 ): là độ rỗng xuất hiện khi đá đƣợc hình thành; do
quá trình nén ép của các lớp đất đá bên trên, cũng nhƣ quá trình xi măng hóa và
quá trình biến chất đã làm các lỗ rỗng thay đổi về độ lớn và hình dáng, do đó độ

4


Khóa luận tốt nghiệp

SVTH: Trần Minh Thiện

rỗng nguyên sinh cũng thay đổi. Có bốn yếu tố ảnh hƣởng đến độ rỗng nguyên sinh

đủ lớn để cho dòng các chất lƣu có thể đi qua dể dàng (lớn 50μm đối với dầu và
5μm đối với khí).
 Độ rỗng hiệu dụng (Фef ): phần lỗ rỗng chứa chất lƣu mà ở đó chất lƣu nằm
ở trạng thái tự, đây là phần lỗ rỗng chứa chất lƣu tự do trong không gian của lỗ
rỗng mở (Фthn ) hay độ rỗng tiềm năng (Фp ), nghĩa là không tính đến phần thể tích

6


Khóa luận tốt nghiệp

SVTH: Trần Minh Thiện

của các lớp nƣớc bao, nƣớc hydrat set (nƣớc hấp thụ trên bề mặt các lớp sét), nƣớc
tàn dƣ.
 Độ rỗng phi hiệu dụng: phần lỗ rỗng chứa chất lƣu mà ở đó chất lƣu ở trạng
thái bị giữ lại, bị hấp thụ.
Phân loại giá trị độ rỗng:

1.1.2.2.

Độ thấm:

Khái niệm: Độ thấm là một thông số cho biết khả năng truyền dẫn chất lƣu
của đất đá dƣới tác dụng của gradient áp suất.
Giả sử có một lƣu lƣợng Q (cm3/s) chất lƣu đồng nhất đi qua đất đá có tiết diện
A (cm2) dƣới tác dụng của gradient áp suất ∆p/L (at/cm), chất lƣu đi qua có độ nhớt
là μ và không tác dụng hóa học với đá.

Hình 1.6: Thí nghiệm đo độ thấm của đá chứa.

Phân loại độ thấm:
 Độ thấm tuyệt đối: là độ thấm của đất đá khi có một chất lƣu đồng nhất khi
đi qua nó mà không gây ra phản ứng hóa học với pha rắn của đá, đƣợc tính theo
công thức (1.2).
 Độ thấm hiệu dụng (hay độ thấm pha) của khí, dầu, nƣớc: Khi hỗn hợp
(khí-dầu, khí-nƣớc, dầu-nƣớc hoặc khí-dầu-nƣớc) đi qua đất đá, độ thấm đo đƣợc
cho từng loại khí, dầu, nƣớc riêng biệt đƣợc gọi là độ thấm hiệu dụng (độ thấm
pha) của khí, dầu, nƣớc. Trong các trƣờng hợp này việc tính toán độ thấm hiệu
dụng phức tạp hơn nhiều vì có sự cản trở lẫn nhau giữa các pha chất lƣu.
 Độ thấm tƣơng đối của khí, dầu, nƣớc: để đơn giản hơn khi đánh giá độ
thấm cho từng pha chất lƣu ngƣời ta đƣa ra khái niệm “độ thấm tƣơng đối”, là tỷ số
giữa độ thấm hiệu dụng của khí, dầu, nƣớc với độ thấm tuyệt đối.

Hình 1.7: Độ thấm của chất lƣu trong đá chứa.
Phân loại giá trị độ thấm:

8


Khóa luận tốt nghiệp
1.1.2.3.

SVTH: Trần Minh Thiện

Độ bão hòa nƣớc:

Định nghĩa: độ bão hoà nƣớc là tỷ số phần trăm thể tích lỗ rỗng mà chất đó chiếm
so với thể tích độ rỗng toàn phần của đá. Kí hiệu là Sw

Trong đó:

Hydrocacbon (HC) không bao giờ bão hòa 100% trong đá chứa vì hầu hết các
trƣờng hợp dầu đƣợc sinh ra từ nơi khác và di chuyển đến. Khi hydrocacbon đẩy
nƣớc để choán chổ trong lỗ rỗng thì nƣớc luôn luôn còn sót lại do lực mao dẫn.
Nƣớc lƣu lại trong vỉa dầu tạo nên độ bão hòa nƣớc dƣ. Độ bão hòa nƣớc dƣ (Swirr)
là giá trị chỉ độ bảo hòa nƣớc mà ở đó nƣớc đƣợc đá chứa hấp thụ, giữ lại bởi áp
suất mao dẫn, điều này liên quan tới độ hạt (độ mịn) của đá. Nói một cách khác: ở
độ bão hòa nƣớc dƣ thì nƣớc không thể di chuyển, độ thấm pha và độ thấm tƣơng
đối bằng không. Tƣơng tự ta cũng có độ bão hòa dầu dính (Sor).
1.1.2.4.

Điện trở suất và độ dẫn điện:

 Điện trở suất (Resistivity)
Mỗi vật liệu dẫn điện đều có riêng một tham số đặc trƣng cho tính chất cản trở
dòng điện của vật liệu đó, đó là điện trở suất. Ta định nghĩa điện trở suất “ρ” của
một vật liệu là điện trở R của một đoạn dây dẫn làm bằng vật liệu đó có chiều dài l
= 1m, tiết diện ngang là S = 1m2 khi có dòng điện đi qua nó. Điện trở suất ρ có đơn
vị là Ohm.m (Ωm) và đƣợc xác định trong biểu thức sau:

Trong đó:
 R: điện trở của đoạn dây (Ω)
 l: chiều dài dây dẫn (m)
 S: tiết diện dây dẫn (m2)
Trong môi trƣờng, đất đá không phải là đồng nhất, nên điện trở suất chúng ta đo
đƣợc luôn là điện trở suất biểu kiến của môi trƣờng.
Độ dẫn điện
Định nghĩa: nghịch đảo của điện trở suất ρ đƣợc định nghĩa là độ dẫn điện σ
tƣơng ứng. σ có đơn vị là

, với

dẫn điện điện tử hay không.
 Kiến trúc đá chứa: sự phân bố lỗ rỗng, phân bố khoáng vật.
 Nhiệt độ vỉa: nhiệt độ không chỉ có ảnh hƣởng lên điện trở suất của chất lƣu
có trong đá chứa. Một cách thứ yếu: còn ảnh hƣởng lên cả điện trở suất của
khung đá, nhìn chung nhiệt độ sẽ ảnh hƣởng lên tính dẫn diện của các kim
loại có trong các khoáng vật.
1.1.2.5.

Độ sét của đá trầm tích

Là bản chất của đất đá khi chứa các hạt có đƣờng kính nhỏ hơn 0.01 mm. Các
hạt có kích thƣớc bé sẽ ảnh hƣởng đặc biệt đến tính chất của đất đá trầm tích. Các
11


Khóa luận tốt nghiệp

SVTH: Trần Minh Thiện

hạt sét là những khoáng vật sét thuộc nhóm kaolinite, montmorillonite, illinite,
mảnh vụn thạch anh, fenspat, khoáng vật nặng, carbonate, pirite và các loại khoáng
vật khác. Tham gia vào độ sét của đất đá bao gồm : các loại sét cấu trúc, sét phân
lớp và sét phân tán (hình 1.8).

Hình 1.8: Các kiểu phân bố của sét trong thành hệ.
MỘT SỐ THAM SỐ VÀ KHÁI NIỆM KHÁC
A.

Hệ số vỉa F (Formation factor)


Cát sạch
B.

a
1
0.81
0.62
1.45
1.65
1.45

m
2
2
2.15
1.54
1.33
1.7

0.85

2.14

1

2.05 – Φ

Mật độ đất đá và mẫu đất đá

Mật độ đất đá (hay mật độ khối): là khối lƣợng đất đá tính trên một đơn vị thể


Muối

2.032

Mẫu đất đá (core sample): có 3 loại:

C.

-

Mẫu vụn (cutting core): Thu đƣợc trong quá trình khoan.

-

Mẫu sƣờn (sidewall core): Lấy dọc theo thành giếng khoan.

-

Mẫu lõi hay mẫu khối (head core): Lấy theo giếng khoan.
Nhiệt độ vỉa và áp suất vỉa

Nhiệt độ vỉa (Tf): nhiệt độ vỉa là một thông số quan trọng trong phân tích tài
liệu địa vật lý giếng khoan, việc tính toán gradient nhiệt và nhiệt độ tại vỉa sẽ giúp
cho ta xác định chính xác điện trở suất dung dịch khoan, nƣớc lọc bùn, nƣớc vỉa…
Nhiệt độ vỉa xem nhƣ là một hàm tuyến tính theo đô sâu:

Trong đó:
 c : nhiệt đô tại vị trí x = 0 (thƣờng là nhiệt độ bề mặt).
 x : độ sâu.