Nhóm – Địa Vật Lý K57 TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT HÀ NỘI Khoa Dầu Khí Bộ môn Địa Vật Lý ******* BÁO CÁO THỰC TẬP GIÁO HỌC ĐỊA VẬT LÝ GIẾNG KHOAN Đề tài: Ứng dụng phương pháp địa vật lý giếng khoan đánh giá độ bão hòa chất lưu Nhóm – Địa Vật Lý K57 Mục lục Xác định Sw thành hệ chứa sét…………………………………2 Nhóm – Địa Vật Lý K57 MỞ ĐẦU Dầu khí nguồn tài nguyên thiên nhiên vô giá quan trọng đất nước Dầu khí ý nghĩa to lớn mặt kinh tế, quốc phòng mà có giá trị mặt ý nghĩa trị xã hội, tạo lượng vật chất to lớn giúp người thoát khỏi khủng hoảng, góp phần xoay chuyển khởi sắc kinh tế đất nước Ngành Dầu Khí giữ vai trò vô quan trọng góp phần cho nhiều ngành kinh tế kỹ thuật khác đời phát triển Trong công tác tìm kiếm thăm dò khai thác dầu khí, tài liệu địa vật lý giếng khoan mang lượng thông tin lớn giúp ta định hướng khoanh vùng có triển vọng, đánh giá tiềm chứa chắn thông qua tham số vật lý độ rỗng, độ thấm, độ bão hòa, ; xác định thành phần thạch học, môi trường cổ địa chất tất đối tượng nằm dọc theo lát cắt giếng khoan bao gồm tầng sinh, tầng chứa, tầng chắn Chính lẽ nhóm chúng em chọn đề tài: “ỨNG DỤNG CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊA VẬT LÝ GIẾNG KHOAN ĐÁNH GIÁ ĐỘ BÃO HOÀ CHẤT LƯU” Đề tài hướng đến nghiên cứu, tìm hiểu phương pháp địa vật lý giếng khoan phổ biến nay, áp dụng quy trình minh giải để tính toán thông số vỉa cho giếng , xác định khí / dầu dầu / nước liên lạc thay đổi bão hòa dư với chiều sâu, gián tiếp sử dụng biến tương quan để ước tính suất loại đá chứa vàđể làm tài liệu cho quy trình tính toán trữ lượng, lập phương án khai thác sau Để thực đề tài này, chúng em nhận hướng dẫn tận tình thầy Trần Văn Hữu quan tâm bảo thầy cô môn Dầu khí bạn sinh viên khác Chúng Em xin chân thành cảm ơn quan tâm giúp đỡ bảo tận tình quý thầy cô bạn, tạo điều kiện thuận lợi để chúng em hoàn thành đề tài Do thời gian thực hạn chế, nguồn tài liệu thu thập chưa đầy đủ với hiểu biết hạn hẹp sinh viên nên đề tài khó tránh khỏi nhiều sai sót mặt nội dung lẫn hình thức trình bày Kính mong cảm thông đóng góp ý kiến Quý Thầy Cô bạn Chúng em xin cảm ơn! Nhóm – Địa Vật Lý K57 ĐỘ BÃO HÒA I Định nghĩa: -Độ bão hòa chất lưu đá chứa định nghĩa tỷ số thể tích lỗ rỗng mà chất chiếm so với thể tích lỗ rỗng toàn phần đá -Độ bão hòa đại lượng không thứ nguyên, biểu thị phần trăm (%), số thập phân (nằm khoảng từ đến 1) II Phân loại: -Nếu chất lưu nước vỉa độ bão hòa nước Sw, tính bằng: Sw=Vw/Vp -Nếu chất lưu khí ta có Sg tính công thức: Sg=Vg/Vp -Nếu chất lưu dầu ta có So: So=Vo/Vp - Tổng độ bão hòa nước, độ bão hòa khí độ bão hòa dầu 1: Sw+Sg+So=1 -Hydrocacbon không bão hòa 100% đá chứa thường chúng di dời từ nơi khác đến Khi hydrocacbon đẩy nước để choán chỗ lỗ rỗng đá chứa nước luôn sót lại lực mao dẫn Nước lưu lại vỉa dầu tạo nên độ bão hòa nước dư Sw irr Giá trị phụ thuộc vào loại lỗ rỗng, kích thước kênh rỗng, tính chất hạt đá, số chất rắn sót lại nước ảnh hưởng lớn đến tượng III Các phương pháp đo: 1.Phương pháp đo độ bão hòa nước: Sw Trong thực nghiệm người ta thường dùng công thức Archie sau để tính độ bão hòa nước: Ta tìm hiểu số cách xác định thông số từ phương pháp đo Nhóm – Địa Vật Lý K57 2.Các phương pháp xác định độ rỗng 2.1 Phương pháp Sonic: 2.1.1 Cơ sở phương pháp Phương pháp sonic phương pháp nghiên cứu lát cắt giếng khoan thông qua nghiên cứu thời gian lan truyền song đàn hồi tầ số âm môi trường đất đá Phương pháp siêu âm phương pháp nghiên cứu lát cắt giếng khoan thông qua nghiên cứu thời gian lan truyền sóng đàn hồi tần số âm môi trường đất đá Khi sóng lan truyền lớp đất đá khác sóng âm truyền với tốc độ khác suy giảm lượng (biên độ) lớp đá khác Sóng đàn hồi đặc trưng tham số: biên độ, chu kỳ, tần số, bước sóng vận tốc Các đặc điểm vừa nêu sở để tiến hành phương pháp đo âm khác Hình 2.11: Lan truyền sóng âm môi trường Nhóm – Địa Vật Lý K57 Sóng đàn hồi phát từ chấn tử phát (T), qua dung dịch khoan (a), khúc xạ lan truyền thành hệ (b), sau lại bị khúc xạ qua dung dịch (c) tới chấn tử thu (R) • Chấn tử phát chấn tử thu đặt cách khoảng L cố định • Thời gian sóng đàn hồi theo đường a, b, c gọi thời gian truyền sóng t • Vận tốc truyền sóng là: L/ (a+b+c) • Hình 2.12: Sơ đồ nguyên lý đo âm Vì sóng lỗ rỗng khe nứt nên độ rỗng đo độ rỗng thực cộng với độ rỗng khe nứt Do độ rỗng tính theo phương pháp lớn độ rỗng thực đất đá Để hạn chế sai khác Schlumberger sử dụng phương pháp đo gồm Zond đo dài Zond đo ngắn Việc sử dụng hai Zond đo có ý nghĩa đo đá móng có nhiều rạn nứt hang hốc ta đo Sự xếp hạt rắn lỗ hổng đá có ảnh hưởng lớn đến tốc độ truyền sóng âm đá Nhiều công trình nghiên cứu rằng: hình dáng, kích thước phân bố xếp lỗ rỗng tác động lên tốc độ truyền sóng âm Trong đá có độ rỗng thấp, lỗ rỗng nhiều bị tách biệt phân bố lộn xộn Thông thường độ rỗng đạt đến khoảng 5-10% thời gian lan truyền sóng thực sự thay đổi lớn Vì vậy, phương pháp sóng âm giếng khoan xem rõ độ rỗng thứ sinh điều kiện hang hốc Nhóm – Địa Vật Lý K57 Ngược lại, hạt thô chất lưu kiểu đá sét gắn kết đá cát gần mặt đất có độ rỗng cao 48-50% Hiện nay, để giảm ảnh hưởng dung dịch khoan, đường kính giếng khoan tăng độ xác người ta thiết kế sử dụng nhiều chấn tử thu, phát lúc với cách xếp vị trí khác Hình 2.13: Sơ đồ nguyên lý đo âm 2.1.2 Xác định độ rỗng đá chứa sử dụng phương pháp sóng âm Ta có: ∆t = Φ∆t f + ( − Φ ) ∆tma (1) Nhóm – Địa Vật Lý K57 Trong đó: ∆t ∆t f - thời gian lan truyền sóng âm đá, ( ∆tma µ s / ft ) - thời gian lan truyền sóng âm chất lưu (pha lỏng), ( Φ - thời gian lan truyền sóng âm matrix (pha cứng), ( µ s / ft µ s / ft ) ) - độ rỗng đá (%) Thời gian để sóng âm đoạn đường L đá tổng thời gian sóng pha lỏng thời gian sóng qua pha rắn (matrix) đoạn đường Sóng qua không gian lỗ rỗng Φ bão hòa nước qua matrix có tỷ phần ( 1− Φ ) thể tích đá Từ (1) ta có: Φs = ∆t − ∆tma ∆t f − ∆tma (2) Φ Trong thành hệ gắn kết yếu (2) tính lớn không nên sử dụng trực tiếp mà cần có hiệu chỉnh Cần có lượng hiệu chỉnh ảnh hưởng cuả nhiệt độ áp suất, giá trị tính toán sát với giá trị thực Khi ta có: ( Φs ) e = ∆t − ∆tma 100 ∆t f − ∆tma C.∆tsh Trong đó: C- độ nén ép đá sét Cách tốt để tính tích C.∆tsh so sánh cá giá trị tính rỗng thực xác đinh thừ nguồn khác nhau: pháp Rv Hoặc C.∆tsh = 100 Φs ΦR với giá trị độ ΦD ,ΦN ,ΦR đá bão hòa nước 100%) Có vài công thức tính C Φ C.∆t sh = 100 s ΦN Φs ∆tsh (từ phương sau: Nhóm – Địa Vật Lý K57 Trong đó: ∆tsh Φs - tốc độ sóng lớp sét kề bên - độ rỗng tính theo (2) Trong năm gần có kết nghiên cứu phương trình (1) phù hợp trường hợp ( Φ > 45% rỗng lớn (( hàm tuyến tính Φ < 25% ) đá cát kết quan hệ ) Ở môi trường có độ ∆t = f (Φ ) không quan hệ 2.2 Phương pháp mật độ: 2.2.1 Cơ sở phương pháp Phương pháp mật độ phương pháp đo ghi mật độ khối biểu kiến thành hệ dựa tượng tán xạ tia gamma tương tác với môi trường Dựa vào trình tương tác tia gamma với điện tử bao quanh nguyên tử Chiếu vào môi trường xung quanh giếng khoan chùm tia gamma có lượng khác đo kết tương tác chúng với môi trường đất đá Khi tia gamma tương tác với môi trường đất đá chúng gây ba hiệu ứng: Kompton, tạo cặp hấp thụ quang điện (hình 2.8) Sau tương tác tia gamma bị tán xạ dần lượng Hình 2.8: Tia gamma tương tác với môi trường vật chất Trong phương pháp dùng nguồn phóng xạ gamma chứa đồng vị phóng xạ Trong ĐVLGK thường dùng hai nguồn Co60 Cs137 Thiết bị đo đặt giếng khoan hay áp sườn Các khối nguồn khối đo máy giếng đặt ống trụ hợp kim nhẹ có Nhóm – Địa Vật Lý K57 đường kính nhỏ đường kính danh định giếng khoan Áp sườn nhờ hệ lò xo cánh tay gạt Detector nguồn phóng xạ đặt chì có khe rãnh hướng tới thành giếng khoan phía áp sườn nhằm tăng độ nhạy kết với mật độ đất đá Detector ghi cường độ tia gamma tán xạ đặt cách nguồn khoảng L Cường độ phụ thuộc vào mật độ môi trường Hình 2.9: Sơ đồ phương pháp mật độ 2.2.2 Xác định độ rỗng đá chứa phương pháp mật độ Xuất phát từ mối quan hệ cường độ chùm tia gamma đo với mật độ vật chất cấu thành đất đá chất lưu chứa chúng người ta xây dựng hàm mật độ đo máy đo gamma gamma sau: ρx = ρf φ + ρsh Vsh + ρma (1- φ - Vsh) : ρx : mật độ đo ρf : mật độ chất lưu ρsh : mật độ sét phân tán ρma : mật độ khung đá tương ứng φ - độ rỗng, Vsh - hàm lượng sét Từ công thức độ rỗng đá xác định theo công thức sau: Φ = 10 Nhóm – Địa Vật Lý K57 Trong máy giếng (1) gồm có nguồn S phát xạ neutron detector D để đếm lượng tử gamma chiếm giữ Giữa nguồn S detector D có chì (4) để ngăn tia gamma không thẳng từ nguồn đến detector Tín hiệu từ máy giếng theo cáp lên mặt đất qua ngăn điều chế tín hiệu (2) sau đưa lên ghi (3) 2.3.2 Phương pháp neutron-neutron Phương pháp neutron-neutron thực theo nguyên tắc bắn phá môi trường nghiên cứu xung quanh giếng khoan luồng neutron nhanh đo ghi neutron có lượng thấp (En < 1eV), kịp tới detector trước bị số nguyên tố môi trường chiếm giữ Dựa vào mức lượng neutron chạm tới detector để phép đo thực người ta chia phương pháp thành hai biến thể: - Phương pháp neutron-neutron nhiệt Phương pháp neutron-neutron nhiệt 2.3.2.1 Phương pháp neutron-neutron nhiệt Trong biến thể phép đo ghi neutron trạng thái neutron nhiệt, neutron có đặc tính thay đổi lượng khuếch tán lan tỏa môi trường đất đá bị bắt giữ Sơ đồ nguyên tắc tiến hành đo neutron-neutron nhiệt gần giống với sơ đồ đo neutron-gamma Một khác biệt detector D đếm neutron nhiệt mà không đếm lượng tử gamma chiếm giữ 2.3.2.2 Phương pháp neutron-neutron nhiệt Các neutron có lượng khoảng 0.1 xác định m - Tại Φ=100% xác định a*Rw í Ví dụ Pickett crossplot 2.2 Hingle Crossplot loại: - cát kết: a=0,62 m=2,15 - carbonate: a=1 m=2 Vẽ đồ thị: trục x Φ, tục y Rt^(-1/m) Tất đường Sw xuất phát từ matrix ponit( Φ=0; 1/Rt=0) Rw=hằng số Vẽ đường Ro (Sw=100%) từ điểm matrix point qua điểm phía tây bắc Các đường Sw xác định theo công thức Archie: Rt = Ro/Sw2 Ví dụ Hingle crossplot Xác định Sw thành hệ cát chứa sét: 3.1.Xác định hàm lượng sét: S 3.2Xác định độ rỗng hiệu dụng Φe Φe= Φ(1-Vsh) 3.3.Các công thức xác định Sw thành hệ cát sét - Phương trình Ximandoux: Sw = -Vsh/Rsh + ((Vsh/Rsh)2 + 4Φem/a Rw (1-Vsh) Rt)1/2/(2Φem/a Rw (1-Vsh) - Các phương trình khác: ... địa chất tất đối tượng nằm dọc theo lát cắt giếng khoan bao gồm tầng sinh, tầng chứa, tầng chắn Chính lẽ nhóm chúng em chọn đề tài: ỨNG DỤNG CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊA VẬT LÝ GIẾNG KHOAN ĐÁNH GIÁ ĐỘ... -Nếu chất lưu nước vỉa độ bão hòa nước Sw, tính bằng: Sw=Vw/Vp -Nếu chất lưu khí ta có Sg tính công thức: Sg=Vg/Vp -Nếu chất lưu dầu ta có So: So=Vo/Vp - Tổng độ bão hòa nước, độ bão hòa khí độ bão. .. 2.3.3 Ứng dụng xác định độ rỗng phương pháp neutron Trong trường hợp đơn giản, ta có độ rỗng phi N đo vỉa cát bão hòa khí tính: 12 Nhóm – Địa Vật Lý K57 Trong đó: , độ bão hòa dầu dính độ bão hòa