Môc lôc
Më ®Çu ............................................................................................................................5
Ch−¬ng 1. §èi t−îng vµ c¸c tham sè nghiªn cøu.......................................................7
1.1. §èi t−îng nghiªn cøu ...........................................................................................7
1.2. Ph©n lo¹i ®¸ theo thµnh phÇn, ®iÒu kiÖn thµnh t¹o vµ c¸c ®Æc tr−ng vËt lý th¹ch
häc ...............................................................................................................................7
1.3. §¸ chøa, c¸c tham sè vËt lý cña ®¸ chøa ............................................................10
1.3.1. §é rçng ........................................................................................................11
1.3.2. §iÖn trë suÊt vµ ®é dÉn ®iÖn ........................................................................12
1.4. CÊu kiÕn tróc cña ®¸ ...........................................................................................16
1.4.1. YÕu tè thµnh hÖ - mèi liªn hÖ gi÷a ®é rçng víi ®iÖn trë suÊt ......................16
1.4.2. Quan hÖ gi÷a ®é b∙o hoµ vµ ®iÖn trë suÊt - C«ng thøc Archie ....................18
I.4.3. ¶nh h−ëng cña ®é sÐt lªn gi¸ trÞ ®iÖn trë suÊt vµ ®é b∙o hoµ cña ®¸ ...........20
1.5. §é thÊm ..............................................................................................................23
Ch−¬ng 2. Nguyªn lý chung trong ®Þa vËt lý giÕng khoan.......................................30
2.1. C¸c ph−¬ng ph¸p kh¶o s¸t ..................................................................................30
2.1.1. HÖ thiÕt bÞ ®o (hÖ quan s¸t)..........................................................................30
2.1.2 Ph©n lo¹i c¸c phÐp ®o trong giÕng khoan .....................................................32
2.2. C¸c vÊn ®Ò xung quanh viÖc ®o vÏ ë giÕng khoan..............................................34
2.2.1. Sù ngÊm dung dÞch ......................................................................................34
2.2.2. HiÖu øng h×nh häc cña Zond .......................................................................35
2.2.3. Tèc ®é kÐo c¸p.............................................................................................38
2.3. Nguyªn lý ®o ghi ................................................................................................39
2.4. BiÓu diÔn kÕt qu¶ ®o ghi .....................................................................................40
2.5. §o kiÓm tra vµ chuÈn m¸y..................................................................................40
2.6. ChuyÓn t¶i sè liÖu ...............................................................................................42
Ch−¬ng 3. C¸c ph−¬ng ph¸p ®iÖn tõ tr−êng.............................................................43
3.1. Giíi thiÖu ............................................................................................................43
3.2. C¸c ph−¬ng ph¸p ®o b»ng hÖ ®iÖn cùc kh«ng héi tô ..........................................43
3.2.1. Bµi toµn lý thuyÕt cña ph−¬ng ph¸p ®iÖn trë trong giÕng khoan .................47
3.2.2. §iÖn trë suÊt biÓu kiÕn.................................................................................53
3.2.3. D¸ng ®iÖu cña ®−êng cong ®o ®iÖn trë trong giÕng khoan..........................57
3.2.3.1. Tr−êng hîp hÖ ®iÖn cùc thÕ......................................................................57
3.2.3.2. Tr−êng hîp hÖ ®iÖn cùc gradien...............................................................58
3.2.4. ChiÒu s©u nghiªn cøu cña c¸c hÖ ®iÖn cùc ..................................................59
3.2.5. C¸c phÐp hiÖu chØnh.....................................................................................61
3.2.6. Vi hÖ ®iÖn cùc (kh«ng héi tô dßng) - Microlog ML....................................62
3.3. C¸c ph−¬ng ph¸p ®o b»ng hÖ ®iÖn cùc cã héi tô dßng .......................................64
3.3.1. Ph−¬ng ph¸p Laterolog, LL .........................................................................65
3.3.2. Ph−¬ng ph¸p vi hÖ ®iÖn cùc héi tô dßng......................................................71
3.4. C¸c ph−¬ng ph¸p ®iÖn tõ tr−êng.........................................................................73
3.4.1. Tr−êng ®iÖn tõ trong m«i tr−êng ®Êt ®¸.......................................................73
3.4.2. Tr−êng ®iÖn tõ cña mét èng d©y trong giÕng khoan...................................75
3.4.3. Ph−¬ng ph¸p ®o c¶m øng (Induction Log - IL) ...........................................78
3.4.4. C¸c d¹ng kh¸c cña ph−¬ng ph¸p ®iÖn tõ tr−êng ..........................................88
3.5. C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng lªn kÕt qu¶ ®o vµ ph¹m vi øng dông cña c¸c ph−¬ng ph¸p
®iÖn trë.......................................................................................................................91
1
3.5.1. Thµnh phÇn ®¸ .............................................................................................91
3.5.2. KiÕn tróc ®¸ .................................................................................................91
3.5.3. Gãc dèc vµ cÊu tróc c¸c líp ®¸ ....................................................................91
3.5.4. NhiÖt ®é, ¸p suÊt nÐn Ðp...............................................................................92
3.5.5. C¸c øng dông ...............................................................................................92
Ch−¬ng 4. C¸c ph−¬ng ph¸p thÕ tù ph©n cùc vµ ph©n cùc kÝch thÝch.......................94
4.1. Ph−¬ng ph¸p thÕ ®iÖn tù ph©n cùc - SP...............................................................94
4.1.1. C¸c qu¸ tr×nh ®iÖn ho¸ vµ ®iÖn ®éng lùc trong m«i tr−êng quanh giÕng
khoan: ....................................................................................................................95
4.1.2. ThÕ ®iÖn tù ph©n cùc toµn phÇn - SP.........................................................101
4.1.3. S¬ ®å ®o thÕ ®iÖn tù ph©n cùc - SP.............................................................102
4.1.4. C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng ®Õn h×nh d¸ng vµ biªn ®é dÞ th−êng ∆USP ..............104
4.1.5. Ph¹m vi øng dông cña ph−¬ng ph¸p SP.....................................................106
4.2. Ph−¬ng ph¸p thÕ ®iÖn ph©n cùc kÝch thÝch – PP .............................................106
4.2.1. Qu¸ tr×nh h×nh thµnh thÕ ®iÖn ph©n cùc kÝch thÝch....................................106
4.2.2. §o thÕ ®iÖn ph©n cùc kÝch thÝch trong giÕng khoan ..................................109
1. S¬ ®å nguyªn t¾c .............................................................................................109
2. C¸c ®−êng cong ®o ghi thÕ ∆UPP .....................................................................110
3. ThÕ ph©n cùc kÝch thÝch ..................................................................................110
4. Ph¹m vi øng dông cña ph−¬ng ph¸p ph©n cùc kÝch thÝch ...............................111
Ch−¬ng 5. C¸c ph−¬ng ph¸p phãng x¹ h¹t nh©n ...................................................112
5.1. C¬ së vËt lý - ®Þa chÊt .......................................................................................112
5.1.1. C−êng ®é phãng x¹ tù nhiªn trong ®¸........................................................112
5.1.2. C−êng ®é phãng x¹ nh©n t¹o hay kÝch thÝch .............................................115
5.1.3. MËt ®é electron vµ mËt ®é khèi .................................................................119
5.2. §Æc ®iÓm cña c¸c phÐp ®o phãng x¹ tù nhiªn vµ nh©n t¹o trong giÕng khoan.124
5.3. C¸c ph−¬ng ph¸p ®o phãng x¹ nghiªn cøu giÕng khoan ..................................125
5.3.1. Ph−¬ng ph¸p ®o bøc x¹ gamma tù nhiªn (GR)..........................................126
5.3.2. Ph−¬ng ph¸p ®o phæ gamma tù nhiªn- SGR, NGS ....................................129
5.3.2.1. C¬ së vËt lý - ®Þa chÊt.............................................................................129
5.3.2.2. C¸c thiÕt bÞ m¸y giÕng ®o phæ gamma...................................................132
5.3.2.3. Ph¹m vi øng dông...................................................................................134
5.3.3. C¸c ph−¬ng ph¸p gamma t¸n x¹................................................................135
5.3.3.1. C¬ së vËt lý.............................................................................................135
5.3.3.2. S¬ ®å ®o gamma t¸n x¹ trong giÕng khoan ............................................137
5.3.3.3. PhÐp ®o gamma t¸n x¹ mËt ®é bï (kÐp).................................................138
5.3.3.4. ChiÒu s©u nghiªn cøu vµ ®é ph©n gi¶i cña c¸c Zond ®o gamma t¸n x¹ mËt
®é.........................................................................................................................139
5.3.3.5. ChuÈn kh¾c ®é c¸c m¸y ®o gamma t¸n x¹.............................................139
5.3.3.5. Ph¹m vi øng dông cña ph−¬ng ph¸p gamma t¸n x¹ mËt ®é...................140
5.3.4. Ph−¬ng ph¸p ®ång vÞ phãng x¹ gamma.....................................................142
5.3.5. C¸c ph−¬ng ph¸p n¬tron ............................................................................145
5.3.5.1. Ph−¬ng ph¸p n¬tron - gamma ................................................................145
5.3.5.2. Ph−¬ng ph¸p n¬tron - n¬tron..................................................................150
5.3.5.3. Ph−¬ng ph¸p xung n¬tron ......................................................................159
5.3.5.4. Ph−¬ng ph¸p quang n¬tron ....................................................................167
5.3.5.5. Ph−¬ng ph¸p kÝch ho¹t phãng x¹ ...........................................................167
2
Ch−¬ng 6. Ph−¬ng ph¸p sãng ©m.............................................................................171
6.1. TÝn hiÖu sãng ©m ..............................................................................................171
6.2. Sãng ©m (Siªu ©m)............................................................................................171
6.3. Tèc ®é sãng ©m.................................................................................................173
6.4. C¬ chÕ lan truyÒn sãng ©m ...............................................................................176
6.5. Ph−¬ng ph¸p ®o tèc ®é sãng ©m .......................................................................178
6.5.1. Nguyªn lý vµ s¬ ®å m¸y giÕng ..................................................................178
6.5.2. NhËn biÕt sãng däc vµ sãng ngang ............................................................179
6.5.3. Lo¹i trõ ¶nh h−ëng ®−êng kÝnh giÕng khoan.............................................182
6.5.4. ChiÒu s©u nghiªn cøu vµ ®é ph©n gi¶i cña Zond ®o tèc ®é siªu ©m kÐp
(BHC)...................................................................................................................183
6.5.5. §¬n vÞ ®o ...................................................................................................183
6.5.6. C¸c yÕu tè thÓ hiÖn lªn kÕt qu¶ ®o.............................................................184
6.5.7. Ph©n tÝch kÕt qu¶........................................................................................187
6.5.8. C¸c sai sè cã thÓ gÆp..................................................................................189
6.5.9. DÊu tÝch luü thêi gian truyÒn sãng ............................................................191
6.5.10. C¸c øng dông ...........................................................................................192
6.6. PhÐp ®o suy gi¶m biªn ®é sãng ©m .................................................................193
6.6.1. C¸c tr−êng hîp xuÊt hiÖn suy gi¶m n¨ng l−îng vµ t¸i ph©n bè n¨ng l−îng
cña sãng ..............................................................................................................194
6.6.2. PhÐp ®o chÊt l−îng tr¸m xi m¨ng (CBL) ...................................................197
6.6.3. PhÐp ®o biÕn thiªn mËt ®é (VDL)..............................................................199
Ch−¬ng 7. C¸c ph−¬ng ph¸p ®o khÝ dung dÞch vµ c¸c tham sè c¬ häc.................201
7.1. Më ®Çu..............................................................................................................201
7.2. C¸c phÐp ®o dung dÞch .....................................................................................202
7.2.1. Sù thÊm cña khÝ vµ chÊt láng trong m«i tr−êng lç rçng ............................202
7.2.2. Vai trß cña dung dÞch khoan vµ sù th©m nhËp cña dÇu khÝ vµo dßng dung
dÞch ®èi l−u ..........................................................................................................203
7.2.3. Tr¹ng th¸i cña hydrocacbon khi x©m nhËp vµo dßng dung dÞch ®èi l−u...204
7.2.4. T¸ch khÝ tõ dung dÞch khoan .....................................................................206
7.2.5. Ph¸t hiÖn vµ ph©n tÝch khÝ toµn phÇn .........................................................207
7.2.6. Ph©n tÝch khÝ b»ng s¾c ký ..........................................................................208
7.2.7. Ph¸t hiÖn khÝ H2S .......................................................................................210
7.2.8. §o c¸c tham sè phô trî kh¸c .....................................................................210
7.3. C¸c phÐp ®o mïn khoan ...................................................................................211
7.3.1. Ph¸t hiÖn vµ m« t¶......................................................................................211
7.3.2. Hµm l−îng dÇu khÝ vµ sù ph©n tÝch ...........................................................212
7.3.3. MËt ®é........................................................................................................213
7.3.4. Ph©n tÝch hµm l−îng cacbonat ...................................................................214
7.3.5. Sù ®¸nh gi¸ tiÒm n¨ng dÇu khÝ cña ®¸ mÑ .................................................214
7.4. Ph©n tÝch vµ sö dông c¸c kÕt qu¶ ......................................................................215
7.4.1. NhËn biÕt th¹ch häc ...................................................................................215
7.4.2. Ph©n tÝch c¸c biÓu hiÖn khÝ ........................................................................217
7.4.3. §¸nh gi¸ ®Þnh l−îng c¸c dÞ th−êng khÝ .....................................................217
7.4.4. TÝnh chØ sè b∙o hoµ khÝ ë ®¸y giÕng..........................................................219
7.4.5. Tû sè hµm l−îng khÝ ..................................................................................220
7.4.6. d- exponent ................................................................................................222
7.5. C¸c ch−¬ng tr×nh hç trî øng dông ....................................................................226
3
7.6. NhËn xÐt............................................................................................................227
Ch−¬ng 8. C¸c ph−¬ng ph¸p ®o kh¸c......................................................................228
8.1. §o ®−êng kÝnh giÕng ........................................................................................228
8.1.1. S¬ ®å nguyªn t¾c cña phÐp ®o....................................................................228
8.1.2. C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng ................................................................................229
8.1.3. ¸p dông .....................................................................................................229
8.2. X¸c ®Þnh gãc nghiªng vµ gãc ph−¬ng vÞ cña trôc giÕng khoan ........................230
8.2.1. S¬ ®å cÊu t¹o cña m¸y ®o gãc nghiªng vµ ph−¬ng vÞ ................................230
8.2.2. Xö lý tÝnh to¸n c¸c ®¹i l−îng nghiªn cøu ..................................................231
8.3. §o gãc c¾m cña c¸c líp ®Êt ®¸ .........................................................................232
8.3.1. Nguyªn lý cña phÐp ®o gãc c¾m................................................................233
8.3.2. TÝnh gãc c¾m cña vØa.................................................................................234
8.3.3. BiÓu diÔn c¸c kÕt qu¶ ®o, vÏ gãc c¾m vµ ph−¬ng vÞ ..................................240
8.3.4. Ph¹m vi øng dông ......................................................................................241
8.4. §o nhiÖt ®é trong giÕng khoan .........................................................................242
8.4.1. Tr−êng nhiÖt ®é trong giÕng khoan .................................................................242
8.4.2. PhÐp ®o nhiÖt ®é ........................................................................................243
8.4.2.1. §o kh«ng liªn tôc...................................................................................243
8.4.2.2. §o liªn tôc..............................................................................................246
8.4.3. C¸c øng dông cña ph−¬ng ph¸p ®o nhiÖt ®é ë giÕng khoan ......................247
Ch−¬ng 9. LÊy mÉu thµnh giÕng vµ khoan næ ........................................................249
9.1. LÊy mÉu ®¸ .......................................................................................................249
9.1.1. LÊy mÉu thµnh giÕng b»ng sóng (Corgun) ................................................249
9.1.2. LÊy mÉu ®¸ b»ng thiÕt bÞ khoan thµnh giÕng.............................................250
9.2. LÊy mÉu chÊt l−u vµ ®o ¸p suÊt vØa...................................................................251
9.2.1. Thö vØa (FT)...............................................................................................251
9.2.3. Thö vØa lÆp l¹i (RFT) .................................................................................254
Tµi liÖu tham kh¶o chÝnh ..........................................................................................258
Phô lôc sè 1.1a,b. C¸c ®Æc tr−ng ®Þa vËt lý cña nh÷ng kho¸ng vËt phæ biÕn trong ®¸
trÇm tÝch
. 260
Phô lôc sè 2. C¸c ký hiÖu viÕt t¾t
...
263
Phô lôc sè 3. Tra cøu theo trang in
... . 264
Phô lôc sè 4. ChuyÓn ®æi vµ sö dông t−¬ng ®−¬ng
. ...268
4
Më ®Çu
§
Þa vËt lý giÕng khoan (§VLGK) lµ mét lÜnh vùc cña ®Þa vËt lý øng dông bao
gåm viÖc sö dông nhiÒu ph−¬ng ph¸p vËt lý hiÖn ®¹i nghiªn cøu vËt chÊt ®Ó
kh¶o s¸t l¸t c¾t ®Þa chÊt ë thµnh giÕng khoan nh»m ph¸t hiÖn vµ ®¸nh gi¸ c¸c kho¸ng s¶n
cã Ých, thu thËp c¸c th«ng tin vÒ vËn hµnh khai th¸c má vµ vÒ tr¹ng th¸i kü thuËt cña
giÕng khoan.
ViÖc øng dông c¸c ph−¬ng vËt lý ®Ó nghiªn cøu l¸t c¾t ®Þa chÊt giÕng khoan qua
c¸c thêi kú vµ tõng ®èi t−îng kh¸c nhau ®∙ tõng cã nh÷ng tªn gäi kh¸c nhau. Nh÷ng
n¨m 1960 vÒ tr−íc lÜnh vùc nµy ®−îc gäi b»ng c¸i tªn “Carota”. ThuËt ng÷ nµy cã gèc
tõ tiÕng Ph¸p: Carottage xuÊt ph¸t tõ CarottÐ nghÜa lµ mÉu lâi khoan, hay còng cã
nghÜa lµ cñ cµ rèt. Trong hÖ thèng Anh ng÷ c¸c ph−¬ng ph¸p §Þa vËt lý giÕng khoan
®−îc gäi b»ng thuËt ng÷ Log, Logging - cã nghÜa lµ ®o vÏ liªn tôc mét tham sè vËt lý
theo trôc giÕng khoan, ch¼ng h¹n Log ®iÖn trë, Log siªu ©m, Log nhiÖt ®é...
Víi tèc ®é ph¸t triÓn nh− vò b∙o hiÖn nay cña khoa häc c«ng nghÖ, §Þa vËt lý
giÕng khoan nµy cµng phong phó vÒ sè ph−¬ng ph¸p, hiÖn ®¹i vÒ c«ng nghÖ vµ s©u s¾c
vÒ néi dung khoa häc. Trong sù ph¸t triÓn nhanh chãng ®ã cã mét ®Æc ®iÓm dÔ nhËn
thÊy lµ tõ nghiªn cøu lý thuyÕt ®Õn triÓn khai c«ng nghÖ lµ mét kho¶ng c¸ch rÊt ng¾n,
d−êng nh− nh÷ng ý t−ëng khoa häc h«m nay th× ngµy mai ®∙ trë thµnh c«ng nghÖ ¸p
dông trong s¶n xuÊt.
ë ViÖt Nam c¸c ph−¬ng ph¸p ®Þa vËt lý giÕng khoan ®∙ ®−îc øng dông ®Ó
nghiªn cøu c¸c lç khoan than tõ cuèi nh÷ng n¨m 50 ®Çu nh÷ng n¨m 60 cña thÕ kû võa
qua khi Liªn X« vµ c¸c n−íc XHCN anh em lóc bÊy giê ®∙ b¾t ®Çu gióp chóng ta ®Èy
m¹nh c«ng t¸c ®iÒu tra ®Þa chÊt ë miÒn B¾c.
Tõ nh÷ng thêi gian ®ã ë s¶n xuÊt nh÷ng ng−êi lµm c«ng t¸c ®Þa vËt lý cña ViÖt
Nam ®∙ quen víi thuËt ng÷ Carota ®Ó chØ mét lo¹i h×nh c«ng viÖc ®o ®Þa vËt lý trong
c¸c lç khoan th¨m dß than vµ t×m kiÕm c¸c kho¸ng s¶n cã Ých kh¸c.
B¾t ®Çu sang thËp kû 80 khi c«ng t¸c ®o ®Þa vËt lý trong c¸c giÕng khoan th¨m
dß vµ khai th¸c dÇu khÝ ph¸t triÓn nhanh cïng víi sù ph¸t triÓn cña ngµnh c«ng nghiÖp
dÇu khÝ non trÎ ë ViÖt Nam. Tõ ®ã trong ngµnh dÊu khÝ quen víi viÖc dïng thuËt ng÷
§Þa vËt lý giÕng khoan ®Ó chØ c¸c lo¹i h×nh c«ng viÖc nghiªn cøu giÕng khoan th¨m dß
vµ khai th¸c dÇu khÝ b»ng c¸c ph−¬ng ph¸p ®Þa vËt lý thay cho thuËt ng÷ Carota kh«ng
cßn ®ñ ®Ó bao qu¸t hÕt c¸c néi dung cña ho¹t ®éng nµy.
Trong t×nh h×nh ®ã ë chóng ta song song tån t¹i hai tõ: Carota vµ §Þa vËt lý giÕng
khoan, cïng ®Ó chØ c«ng t¸c ®o vÏ ®Þa vËt lý ë d−íi mÆt ®Êt, mét trong lÜnh vùc th¨m dß
than, quÆng vµ n−íc d−íi ®Êt, vµ mét trong lÜnh vùc th¨m dß khai th¸c dÇu khÝ.
VÒ m¸y mãc trang thiÕt bÞ trong ®Þa vËt lý giÕng khoan còng ®ang cã nhiÒu thay
®æi nhê cã nh÷ng tiÕn bé nhanh chãng trong c«ng nghÖ ®iÖn tö vµ tù ®éng ho¸. Ngµy
cµng nhiÒu c¸c m¸y thiÖt bÞ ®o ®Þa vËt lý trong giÕng khoan ®−îc c¶i tiÕn, xuÊt hiÖn
míi råi l¹i tiÕp tôc c¶i tiÕn, xuÊt hiÖn míi,... Cã t¸c gi¶ ®∙ nhËn xÐt: Trªn thÕ giíi cø
5
sau 5 n¨m th× mét thÕ hÖ m¸y míi ®∙ ra ®êi vµ gÇn thay thÕ hoµn toµn c¸c m¸y mãc
cña thÕ hÖ tr−íc ®ã, l¹i còng cã ý kiÕn cho r»ng: thËm chÝ cßn sím h¬n!
ë ViÖt Nam tuy sù thay ®æi vÒ trang thiÕt bÞ trong c¸c c¬ së s¶n xuÊt, ViÖn
nghiªn cøu vµ c¸c Tr−êng ®¹i häc ch−a ®Õn møc nhanh nh− vËy nh÷ng râ rµng 10 n¨m
trë l¹i ®©y c¸c thÕ hÖ m¸y §Þa vËt lý giÕng khoan míi ®∙ thay thÕ hoµn toµn c¸c m¸y
mãc thiÕt bÞ cò kü tr−íc ®©y, ®Æc biÖt lµ trong ngµnh c«ng nghiÖp dÇu khÝ.
Cïng víi nh÷ng thay ®æi ®ã ë n−íc ta ®éi ngò nh÷ng ng−êi lµm c«ng t¸c ®Þa vËt
lý giÕng khoan ngµy cµng ®«ng ®¶o, nh÷ng ng−êi cã sö dông c¸c tµi liÖu ®o vÏ ®Þa vËt lý
giÕng khoan vµ quan t©m ®Õn lÜnh vùc khoa häc c«ng nghÖ nµy ngµy cµng nhiÒu h¬n.
Sau nhiÒu n¨m gi¶ng d¹y ë tr−êng ®¹i häc vµ c«ng t¸c trong ngµnh dÇu khÝ c¸c
t¸c gi¶ quyÕt ®Þnh biªn so¹n gi¸o tr×nh nµy. Gi¸o tr×nh sÏ lµ mét tµi liÖu phôc vô gi¶ng
d¹y ë c¸c tr−êng ®¹i häc cã ®µo t¹o chuyªn ngµnh kü s− ®Þa vËt lý th¨m dß, kü s− ®Þa
chÊt dÇu khÝ. Ngoµi ra gi¸o tr×nh nµy sÏ lµ tµi liÖu tham kh¶o tèt cho c¸c kü s− ®Þa vËt
lý vµ kü s− ®Þa chÊt dÇu khÝ ®ang lµm viÖc t¹i c¸c c¬ së s¶n xuÊt, viÖn nghiªn cøi vµ c¸c
®¬n vÞ cã sö dông tµi liÖu ®o ®Þa vËt lý giÕng khoan.
Gi¸o tr×nh chia lµm hai phÇn. PhÇn thø nhÊt lµ néi dung chÝnh d¹y ë tr−êng ®¹i
häc trong ®ã giíi thiÖu néi dông c¸c ph−¬ng ph¸p ®o ®Þa vËt lý giÕng khoan, chó träng
c¬ së vËt lý - ®Þa chÊt, nguyªn lý ®o vÏ thu thËp tµi liÖu gîi ý ph¹m vi øng dông cña c¸c
ph−¬ng ph¸p. Trong gi¸o tr×nh kh«ng chó träng m« t¶ c¸c m¸y mãc thiÕt bÞ ®o §Þa vËt
lý giÕng khoan mµ trong mçi ph−¬ng ph¸p hay nhãm ph−¬ng ph¸p chØ tr×nh bµy
nguyªn lý ho¹t ®éng cña m¸y vµ s¬ ®å khèi cña c¸c m¸y ®ã.
PhÇn thø hai cña gi¸o tr×nh sÏ ®−îc tr×nh bµy nh− c¸c tµi liÖu chuyªn khoa vÒ
ph©n tÝch ®Þa chÊt c¸c tµi liÖu ®Þa vËt lý giÕng khoan theo tõng chuyªn ®Ò (nghiªn cøu
®Þa tÇng, m«i tr−êng ®Þa chÊt, cÊu kiÕn tróc cña ®¸ chøa, x¸c ®Þnh thµnh phÇn vËt chÊt,
tÝnh to¸n tr÷ l−îng má dÇu khÝ vµ c¸c má kho¸ng s¶n r¾n, c¸c phÇn mÒm ph©n tÝch tµi
liÖu §Þa vËt lý giÕng khoan...) ®¸p øng c¸c yªu cÇu t×m hiÓu s©u vÒ §Þa vËt lý giÕng
khoan cña c¸c kü s− ®ang c«ng t¸c trong ngµnh dÇu khÝ vµ c¸c ngµnh cã liªn quan.
Chóng t«i cho r»ng viÖc biªn so¹n mét gi¸o tr×nh chuyªn ngµnh §Þa vËt lý giÕng
khoan, mét sù thu nhá cña ngµnh ®Þa vËt lý øng dông trong c¸c giÕng khoan kh«ng ph¶i
lµ viÖc lµm dÔ dµng do tÝnh ®a ngµnh vµ ph¸t triÓn nhanh chãng cña nã. Ch¾c ch¾n trong
lÇn biªn so¹n ®Çu tiªn nµy kh«ng thÓ tr¸nh khái nh÷ng thiÕu sãt vÒ néi dung, thuËt ng÷
vµ s¾p xÕp c¸c phÇn cña gi¸o tr×nh... mong ®−îc c¸c ®ång nghiÖp ®ãng gãp ý kiÕn.
C¸c t¸c gi¶ bµy tá lßng c¶m ¬n ®èi víi c¸c ®ång nghiÖp ë tr−êng §¹i häc Má §Þa chÊt vµ ë Vietsovpetro ®∙ cho nhiÒu ý kiÕn ®ãng gãp trong qu¸ tr×nh biªn so¹n gi¸o
tr×nh nµy, ®Æc biÖt xin c¶m ¬n kü s− NguyÔn Trung Qu©n ë tr−êng §¹i häc Má - §Þa
chÊt vµ c¸c kü s− ë XÝ nghiÖp §Þa vËt lý giÕng khoan – Vietsovpetro ®∙ gãp nhiÒu
c«ng søc trong viÖc tr×nh bµy vµ so¹n th¶o ®Ó kÞp cho in phÇn thø nhÊt cña gi¸o tr×nh.
C¸c t¸c gi¶.
6
Ch−¬ng 1
§èi t−îng vµ c¸c tham sè nghiªn cøu
1.1. §èi t−îng nghiªn cøu
§èi t−îng nghiªn cøu cña ®Þa vËt lý giÕng khoan lµ c¸c giÕng khoan t×m kiÕm th¨m
dß, khai th¸c c¸c kho¸ng s¶n cã Ých: Than, dÇu khÝ, c¸c lo¹i quÆng vµ n−íc d−íi ®Êt.
GiÕng khoan lµ mét c«ng tr×nh t×m kiÕm th¨m dß hoÆc khai th¸c. Lo¹i c«ng
tr×nh nµy ®−îc t¹o b»ng ph−¬ng ph¸p c¬ häc - ph−¬ng ph¸p khoan giÕng, nh»m môc
®Ých lÊy mÉu ®Êt ®¸, t¹o ra mét vÕt lé ®Þa chÊt cßn “t−¬i”, ch−a bÞ phong ho¸, hoÆc ®Ó
khai th¸c c¸c chÊt l−u nh− dÇu khÝ, n−íc d−íi ®Êt, n−íc nãng cã chøa n¨ng l−îng nhiÖt.
Th«ng th−êng viÖc lÊy mÉu lâi khoan khã thùc hiÖn ®−îc tèt vµ gi¸ thµnh cao,
tr¹ng th¸i kü thuËt vµ ®é æn ®Þnh cña c«ng tr×nh phô thuéc vµo nhiÒu yÕu tè kü thuËt vµ
®Þa chÊt. §Ó thay thÕ cho viÖc lÊy mÉu lâi, x¸c ®Þnh tr¹ng th¸i kü thuËt vµ theo dâi ®é
æn ®Þnh cña c¸c giÕng khoan, ng−êi ta khai th¸c triÖt ®Ó c¸c th«ng tin ®Þa chÊt vµ kü
thuËt trªn vÕt lé ®Þa chÊt (l¸t c¾t ®Þa chÊt trªn thµnh giÕng khoan) cña c«ng tr×nh. ¦u
®iÓm cña vÕt lé ®Þa chÊt nµy lµ ë chç nã cßn “t−¬i” nguyªn, ch−a bÞ phong ho¸ l¹i
xuyªn c¾t mäi líp ®Êt ®¸ tíi chiÒu s©u ®¸y giÕng.
ViÖc khai th¸c c¸c th«ng tin ®Þa chÊt vµ kü thuËt trªn vÕt lé ®Þa chÊt ë thµnh
giÕng khoan ®−îc thùc hiÖn b»ng c¸c ph−¬ng ph¸p vËt lý, ho¸ häc. Nhê c¸c ph−¬ng
ph¸p nµy ta cã thÓ x¸c ®Þnh ®−îc thµnh phÇn vËt chÊt ë c¸c líp ®Êt ®¸ trong l¸t c¾t, tr¹ng
th¸i kü thuËt vµ ®é æn ®Þnh cña c«ng tr×nh t¹i chiÒu s©u bÊt kú ë thêi ®iÓm cÇn thiÕt.
X¸c ®Þnh thµnh phÇn vËt chÊt, x©y dùng l¸t c¾t ®Þa chÊt ë thµnh giÕng khoan,
x¸c ®Þnh tr¹ng th¸i kü thuËt vµ ®é æn ®Þnh cña c«ng tr×nh, ®¸nh gi¸ hiÖu suÊt khai th¸c
cña giÕng... lµ môc ®Ých cña ®Þa vËt lý giÕng khoan.
1.2. Ph©n lo¹i ®¸ theo thµnh phÇn, ®iÒu kiÖn thµnh t¹o vµ c¸c ®Æc tr−ng vËt
lý th¹ch häc
§¸ lµ nh÷ng tËp hîp cã quy luËt cña nh÷ng kho¸ng vËt t¹o thµnh nh÷ng thÓ ®Þa
chÊt ®éc lËp ë vá Qu¶ ®Êt. ThÓ ®Þa chÊt ®éc lËp ë ®©y lµ nãi ®Õn nh÷ng s¶n phÈm ®Æc
tr−ng cña mét qu¸ tr×nh ®Þa chÊt nhÊt ®Þnh. VËy ®¸ ph¶i lµ kÕt qu¶ cña mét qu¸ tr×nh
®Þa chÊt nµo ®ã chø kh«ng ph¶i lµ mét tËp hîp ngÉu nhiªn c¸c kho¸ng vËt hay c¸c
nguyªn tè.
Trong ®Þa chÊt häc th−êng dùa vµo nguån gèc cña ®¸ ®Ó ph©n lo¹i chóng, v×
nguån gèc thÓ hiÖn rÊt râ trªn c¸c ®Æc tr−ng vËt lý, ho¸ häc, c¬ häc cña ®¸. Theo nguån
gèc sinh thµnh cña ®¸, ng−êi ta ph©n ®¸ ë vá Qu¶ ®Êt thµnh 3 nhãm: macma, trÇm tÝch
vµ biÕn chÊt; mçi nhãm cã nh÷ng ®Æc tr−ng riªng nh−ng khi nghiªn cøu chóng ®Òu cÇn
lµm râ ba vÊn ®Ò:
7
1. ThÕ n»m cña ®¸ vµ quan hÖ cña nã víi c¸c ®¸ kh¸c xung quanh, nghÜa lµ ®¸
gÆp trong tù nhiªn nh− thÕ nµo?
2. KiÕn tróc vµ cÊu t¹o cña ®¸, tøc lµ c¸c phÇn tö hîp thµnh ®¸ ®−îc s¾p xÕp ra sao?
3. Thµnh phÇn kho¸ng vËt vµ ho¸ häc cña ®¸?
Ba vÊn ®Ò võa nªu chøa ®ùng c¸c th«ng tin vÒ ®Þa tÇng, kiÕn t¹o, m«i tr−êng ®Þa
chÊt, tiÒm n¨ng kho¸ng s¶n cã Ých (quÆng, than, dÇu khÝ...).
§Þa vËt lý giÕng khoan trong nghiªn cøu dÇu khÝ cã ®èi t−îng chñ yÕu lµ ®¸
trÇm tÝch. Khi ph©n tÝch tµi liÖu ®Þa vËt lý giÕng khoan, m« h×nh ®¸ ®−îc xem lµ m«i
tr−êng cã lç rçng cÊu t¹o tõ 3 pha: Cøng, láng vµ khÝ. Pha cøng bao gåm x−¬ng ®¸
(matrix) lµ nh÷ng h¹t kho¸ng vËt t¹o ®¸, xi m¨ng g¾n kÕt th−êng lµ sÐt, cacbonat...; pha
láng bao gåm n−íc, dÇu; pha khÝ bao gåm c¸c khÝ hydrocacbon, khÝ CO2, H2S, N2...
Còng cã mét m« h×nh ®¬n gi¶n bao gåm hai thµnh phÇn: matrix vµ sÐt; trong kh«ng
gian, lç rçng cña ®¸ ®−îc lÊp ®Çy chÊt l−u (dÇu, khÝ, n−íc). Hai thµnh phÇn cÊu thµnh
pha cøng cña ®¸ (matrix vµ sÐt) cã ¶nh h−ëng rÊt kh¸c nhau kh«ng chØ lªn c¸c phÐp ®o
®Þa vËt lý, mµ lªn c¸c tÝnh chÊt vËt lý th¹ch häc cña ®¸ chøa (®é thÊm, ®é b∙o hoµ...).
SÐt trong nhiÒu tr−êng hîp ®−îc ph©n biÖt: sÐt nÐn (shale), h¹t sÐt x©m t¸n trong ®¸ ë
d¹ng cÊu tróc (clay), bét sÐt (silt) lµ c¸c h¹t mÞn cã kÝch th−íc 1/16 - 1/256 mm.
Matrix: Trong ph©n tÝch tµi liÖu matrix ®−îc hiÓu lµ bao gåm mäi thµnh phÇn
cøng cña ®¸ (c¸c h¹t, matrix, xi m¨ng) kh«ng kÓ sÐt. §¸ ®¬n kho¸ng lµ ®¸ cã matrix
chØ bao gåm mét lo¹i kho¸ng vËt (vÝ dô nh− canxit, th¹ch anh...). §¸ ®a kho¸ng trong
matrix bao gåm nhiÒu kho¸ng vËt, vÝ dô xi m¨ng trong ®¸ cã thµnh phÇn vµ b¶n chÊt
kh¸c víi c¸c h¹t vôn (c¸t th¹ch anh cã xi m¨ng g¾n kÕt lµ canxit).
Thµnh hÖ s¹ch lµ thµnh hÖ kh«ng chøa c¸c h¹t sÐt hay sÐt nÐn qu¸ hµm l−îng
cho phÐp (< 5%). Giíi h¹n hµm l−îng sÐt ®ã ph©n biÖt tªn thµnh hÖ (§¸) lµ s¹ch hay
c¸t sÐt.
C¸c phô lôc 1.1a vµ 1.1b lµ tËp hîp c¸c ®Æc tr−ng vËt lý (phãng x¹, ®iÖn trë, chØ sè
hydro, mËt ®é khèi, tèc ®é sãng ®µn håi...) cña mét sè kho¸ng vËt chÝnh th−êng gÆp trong
®¸ trÇm tÝch.
SÐt: Ph©n biÖt sÐt nÐn, h¹t sÐt x©m t¸n vµ bét sÐt.
- SÐt nÐn (shale). SÐt nÐn hay ®¸ phiÕn sÐt cã cÊu t¹o ph©n phiÕn ph¸t sinh trong
c¸c lo¹i ®¸ sÐt bÞ biÕn ®æi d−íi t¸c dông cña ¸p suÊt. Trong ®¸ c¸t sÐt, sÐt nÐn th−êng
cã cÊu t¹o líp máng, cã chiÒu dµy < 0,5 mm, song song cíi mÆt ph©n líp. Thµnh phÇn
kho¸ng vËt cña sÐt nÐn cã tíi 50% bét sÐt, 35% h¹t sÐt hay h¹t mÞn mica vµ 15% lµ c¸c
kho¸ng vËt t¹i sinh.
- SÐt x©m t¸n (clay) lµ c¸c h¹t mÞn cã ®−êng kÝnh kh«ng qu¸ 1/256 mm, cã
nguån gèc t¹i sinh hoÆc thø sinh, trén lÉn hay b¸m trªn c¸c h¹t kho¸ng vËt tha sinh.
- Bét sÐt (silt) lµ nh÷ng m¶nh ®¸ hay nh÷ng h¹t cã ®−êng kÝnh trong kho¶ng tö
1/256 - 1/16 mm, chøa nhiÒu h¹t sÐt víi hµm l−îng cao vµ chøa th¹ch anh, felspat vµ
c¸c kho¸ng vËt kh¸c nh− mica, zircon, apatit, turmalin...
8
VËy lµ thuËt ng÷ sÐt trong ph©n tÝch ®Þa vËt lý giÕng khoan cã phÇn kh«ng hoµn
toµn gièng víi c¸c thuËt ng÷ th−êng dïng trong ®Þa chÊt.
Trong ®Þa vËt lý thuËt ng÷ phiÕn sÐt (shale) ®Ó chØ c¸c líp ®¸ sÐt cã trªn 95% lµ
h¹t kho¸ng vËt sÐt ®−îc g¾n kÕt nhê nÐn Ðp, cã cÊu t¹o ph©n phiÕn. Trong ®¸ chøa c¸t
sÐt, sÐt nÐn (shale) chØ c¸c líp mµng sÐt cã chiÒu dµy < 0,5 mm n»m xen kÑp trong c¸c
líp c¸t. SÐt nÐn lµ mét d¹ng tån t¹i cña sÐt trong ®¸ c¸t sÐt (sÐt ph©n líp máng).
Mµng sÐt, hay sÐt x©m t¸n (clay) lµ c¸c h¹t sÐt cã ®−êng kÝnh nhá h¬n 1/256
mm, lÊp ®Çy hay mét phÇn lç rçng cña ®¸ hoÆc b¸m trªn thµnh c¸c khe lç rçng nh−
mµng sÐt bäc lÊy c¸c h¹t cøng. D¹ng sÐt x©m t¸n lµm thay ®æi ®Æc ®iÓm thÊm chøa (®é
rçng, ®é thÊm) cña ®¸ m¹nh h¬n c¸c d¹ng tån t¹i kh¸c cña sÐt.
KÝch
th−íc
C¸c kho¸ng vËt sÐt
Nhãm
Tªn
C«ng thøc
%K
Khèi
l−îng
riªng
ChØ
sè
H
(g/cm3)
(%)
0
A
Do kh¶ n¨ng hÊp
phô cña c¸c h¹t sÐt nªn
sÐt th−êng ngËm c¸c «xit
nh«m, mangan, s¾t vµ
c¸c chÊt h÷u c¬. SÐt cã
®Æc tÝnh chÞu uèn dÎo,
®µn håi vµ kh«ng thÊm,
cã kiÕn tróc « m¹ng.
C¸c « m¹ng tinh
thÓ cña sÐt cã chiÒu dµy,
ph©n bè kh«ng gian vµ
ngËm hydro vµ n−íc
kh¸c nhau tuú tõng lo¹i.
SÐt x©m t¸n ngËm hydro
cao h¬n sÐt nÐn. Hydro
cã trong: a) C¸c ion
hydroxit trong c¸c ph©n
KÝch th−íc c¸c tinh thÓ sÐt
B¶ng 1.2. §Æc tr−ng cña c¸c kho¸ng vËt sÐt
Kh¶ n¨ng hÊp phô cña sÐt (mÐq./100g)
H×nh 1.1. S¬ ®å cÊu tróc « m¹ng cña mét sè lo¹i sÐt
9
tö kho¸ng vËt sÐt; b) Trªn bÒ mÆt (líp n−íc mµng) cña h¹t kho¸ng vËt sÐt; c) N−íc
trong kh«ng gian gi÷a c¸c mµng tinh thÓ cña sÐt.
L−îng n−íc tù do trong sÐt thay ®æi phô thuéc ®é nÐn Ðp lªn c¸c m¹ng tinh thÓ
cña sÐt.
C¸c ®Æc ®iÓm võa nªu cña sÐt nãi lªn r»ng thµnh phÇn kho¸ng vËt nµy trong ®¸
cã ¶nh h−ëng rÊt m¹nh mÏ lªn c¸c th«ng sè vËt lý ®o ®−îc trong giÕng khoan.
L−u chÊt Trong kh«ng gian rçng gi÷a c¸c h¹t vôn cña ®¸ ®−îc lÊp ®Çy chÊt l−u
(n−íc, dÇu, kh«ng khÝ, c¸c khÝ tù nhiªn...). VËy cã bao nhiªu l−u chÊt cã trong ®¸ tr−íc
hÕt phô thuéc kh«ng gian rçng trong ®¸, tøc vµo ®é lç rçng cña ®¸ (H×nh 1.2).
NÕu chÊt l−u chøa trong lç rçng cña ®¸ lµ
n−íc vØa th× gi÷a matrix vµ n−íc b∙o hoµ cã ®Æc
tÝnh dÉn ®iÖn hoµn toµn kh¸c nhau. Th−êng th× c¸c
kho¸ng vËt t¹o ®¸ trong matrix lµ nh÷ng kho¸ng
vËt kÐm dÉn ®iÖn, trong khi ®ã n−íc vØa cã ®é
kho¸ng ho¸ nhÊt ®Þnh trë thµnh chÊt dÉn ®iÖn rÊt
tèt. Trong m«i tr−êng lç rçng cã chøa n−íc th× kh¶
n¨ng dÉn ®iÖn cña m«i tr−êng ®ã phô thuéc chñ
yÕu vµo n−íc vµ ®é kho¸ng ho¸ cña n−íc. Dßng
®iÖn mét chiÒu hay dßng ®iÖn tÇn sè thÊp chñ yÕu
®i trong c¸c kªnh lç rçng trong ®¸.
Kªnh dÉn
H¹t vôn
Lç rçng
H×nh1.2. §é rçng gi÷a h¹t cña
®¸ clastic b∙o hoµ chÊt l−u
§Õn ®©y ta thÊy kiÕn tróc kh«ng gian lç rçng cã ¶nh h−ëng lªn kh¶ n¨ng dÉn
®iÖn cña ®¸. NÕu c¸c phÇn lç rçng trong ®¸ th«ng nèi víi nhau theo nh÷ng kªnh th¼ng
vµ réng th× ®¸ sÏ dÉn ®iÖn tèt, ng−îc l¹i c¸c kªnh th«ng nèi hÑp l¹i cong queo th× ®é
dÉn ®iÖn gi¶m. Sù kh¸c nhau ®ã ®−îc ®¸nh gi¸ b»ng mét tham sè kh«ng thø nguyªn
gäi lµ ®é cong kªnh rçng. §é cong kªnh dÉn kh«ng chØ ¶nh h−ëng lªn ®é dÉn ®iÖn mµ
cßn ¶nh h−ëng lªn ®é thÊm c¬ häc cña ®¸ - ®é cong cµng lín th× ®é thÊm cµng kÐm.
Trong tr−êng hîp chÊt l−u b∙o hoµ trong kh«ng gian lç rçng cña ®¸ kh«ng chØ cã
n−íc vØa mµ cßn cã hydrocacbon (dÇu khÝ) lµ c¸c chÊt kh«ng dÉn ®iÖn hoÆc dÉn ®iÖn rÊt
kÐm th× ®iÖn trë cña ®¸ t¨ng khi l−îng n−íc trong ®¸ gi¶m, l−îng hydrocacbon t¨ng.
Trong tr−êng hîp nµy, ®é dÉn ®iÖn cña ®¸ lµ mét hµm sè cña ®é b∙o hoµ n−íc trong ®¸ ®ã.
1.3. §¸ chøa, c¸c tham sè vËt lý cña ®¸ chøa
§¸ chøa ë ®©y lµ c¸c ®¸ (hay thµnh hÖ) cã lç rçng vµ cã kh¶ n¨ng chøa chÊt l−u
(dÇu, khÝ, n−íc) trong kh«ng gian rçng cña ®¸. C¸c chÊt l−u nh− dÇu khÝ chñ yÕu lµ di
chuyÓn tõ n¬i kh¸c ®Õn vµ lÊp ®Çy trong lç rçng cña ®¸ chøa. §¸ chøa th−êng lµ ®¸ cã
®é rçng vµ ®é thÊm cao nh− c¸c ®¸ c¸t, cacbonat vµ ®¸ mãng nøt nÎ.
§¸ chøa lµ c¸t kÕt hay c¸t sÐt kÕt, lç rçng chñ yÕu lµ lç rçng gi÷a h¹t (®é rçng
nguyªn sinh) cã vai trß quan träng, cßn ®é rçng thø sinh, nh− khe nøt, röa lòa gÆm
mßn lµ lç rçng Ýt quan träng h¬n.
10
§¸ chøa lµ cacbonat (®¸ v«i, dolomit) kh«ng gian rçng quan träng nhÊt lµ c¸c
khe nøt nÎ vµ lç gÆm mßn hang hèc. §¸ cacbonat lµ lo¹i ®¸ kh«ng chÞu uèn, nªn dÔ bÞ
nøt nÎ d−íi t¸c dông cña lùc kiÕn t¹o.
§¸ chøa lµ ®¸ macma, nh− tr−êng hîp cña má B¹ch Hæ vµ mét sè má kh¸c ë bÓ
Cöu Long, th× ®é rçng trong c¸c khe nøt l¹i lµ quan träng. §é rçng khe nøt trong ®¸
macma (hay ®¸ mãng nh− vÉn quen gäi) cã ®é më th«ng nèi rÊt tèt nªn mÆc dï cã gi¸
trÞ ®é rçng thÊp mµ c¸c th©n dÇu trong ®¸ mãng vÉn cho gi¸ trÞ khai th¸c cao. C¸c khe
nøt trong ®¸ macma ®−îc h×nh thµnh do t¸c dông cña lùc kiÕn t¹o, do bÞ co ngãt khi
nguéi, vµ do ph¸ huû phong ho¸ nÕu lé trªn mÆt ®Êt.
§é thÊm cña ®¸ chøa lµ mét hµm sè phøc t¹p phô thuéc vµo kiÕn tróc lç rçng
cña ®¸, ®Æc ®iÓm cña chÊt l−u. §é thÊm cña ®¸ chøa c¸t sÐt phô thuéc vµo ®é rçng, ®é
h¹t, hµm l−îng sÐt... §é më hay ®é th«ng nèi cña kiÓu lç rçng khe nøt lín h¬n lç rçng
gi÷a h¹t nªn cã cïng ®é rçng nh−ng ®é thÊm trong c¸c tÇng chøa lµ ®¸ cacbonat vµ ®¸
mãng bao giê còng lín h¬n trong ®¸ c¸t sÐt.
1.3.1. §é rçng
§Þnh nghÜa: §é rçng lµ tØ phÇn kh«ng gian kh«ng ®−îc lÊp ®Çy chÊt r¾n trong thÓ
tÝch toµn phÇn cña khèi ®¸ (hay còng cã thÓ ph¸t biÓu: Tû sè thÓ tÝch cña lç rçng víi thÓ
tÝch cña khèi ®¸). C¨n cø vµo nh÷ng ®Æc ®iÓm riªng ng−êi ta chia lç rçng ra c¸c lo¹i:
a) §é rçng toµn phÇn (Φt) hay ®é rçng chung lµ tû phÇn thÓ tÝch cña tÊt c¶ kh«ng
gian rçng (gi÷a h¹t, kªnh th«ng nèi, nøt nÎ, hang hèc, bät...) céng l¹i cã trong ®¸.
Φt =
vt − v s v p
=
vt
vt
(1.1)
Trong ®ã:
vp: ThÓ tÝch cña mäi kh«ng gian trèng trong ®¸ (th«ng th−êng trong vp cã
chøa dÇu, n−íc, khÝ)
vs: ThÓ tÝch cña vËt liÖu r¾n
vt: ThÓ tÝch toµn phÇn cña khèi ®¸.
§é rçng toµn phÇn gåm 2 phÇn: Lç rçng nguyªn sinh (Φ1) vµ ®é lç rçng thø sinh
(Φ2). §é lç rçng Φ1 lµ lç rçng gi÷a h¹t hay gi÷a c¸c tinh thÓ, nã phô thuéc vµo kiÓu, kÝch
th−íc h¹t vµ c¸ch s¾p xÕp cña c¸c h¹t trong pha cøng. Φ2 lµ phÇn lç rçng ®−îc t¹o thµnh
do c¸c qu¸ tr×nh ph¸t triÓn cña ®¸, do c¸c lùc nÐn kiÕn t¹o theo c¸c chiÒu kh¸c nhau, vµ
cßn do qu¸ tr×nh biÕn ®æi cña vËt chÊt h÷u c¬ mµ ®Ó l¹i c¸c lç hæng.
b) §é lç rçng th«ng nèi hay lç rçng hë (Φthn) ®−îc t¹o thµnh tõ c¸c phÇn lç
trèng cã th«ng nèi víi nhau. §é lç rçng th«ng nèi Φthn th−êng nhá h¬n lç rçng toµn
phÇn Φt bëi cã nhiÒu tr−êng hîp c¸c bät rçng trong ®¸ kh«ng th«ng nèi ®−îc víi nhau.
Ch¼ng h¹n ®¸ bät cã ®é rçng Φ1 vµo cì 50%, nh−ng v× c¸c bät kh«ng cã kªnh th«ng
nèi víi nhau nªn Φthn = 0.
11
c) §é lç rçng tiÒm n¨ng (Φp) lµ phÇn lç rçng hë cã ®−êng kÝnh c¸c kªnh th«ng
nèi ®ñ lín ®Ó cho dßng c¸c chÊt l−u cã thÓ ®i qua dÔ dµng (lín h¬n 50 µm ®èi víi dÇu,
vµ 5 µm ®èi víi khÝ). §é lç rçng tiÒm n¨ng (Φp) ®«i khi cã gi¸ trÞ nhá h¬n ®é rçng hë
(Φthn). VÝ dô c¸c líp sÐt cã ®é rçng hë rÊt cao tõ 50 - 85% nh−ng hoµn toµn kh«ng cã
lç rçng tiÒm n¨ng v× lÏ lç rçng vµ kªnh th«ng nèi trong ®¸ sÐt rÊt bÐ, sÐt l¹i cã ®Æc
®iÓm hÊp phô bÒ mÆt cao nªn ®é thÊm rÊt kÐm, c¸c líp sÐt cã vai trß líp mµn ch¾n.
d) §é lç rçng hiÖu dông (Φef) lµ thuËt ng÷ ®−îc sö dông trong ph©n tÝch tµi liÖu
®Þa vËt lý giÕng khoan. §©y lµ phÇn lç rçng chøa chÊt l−u tù do trong kh«ng gian cña lç
rçng hë Φthn hoÆc lç rçng Φp, nghÜa lµ kh«ng tÝnh ®Õn phÇn thÓ tÝch cña c¸c líp n−íc
bao, n−íc hydrat sÐt (n−íc hÊp phô trªn bÒ mÆt c¸c h¹t sÐt), n−íc tµn d−.
Chó ý: §é rçng, hay tû phÇn thÓ tÝch lç rçng trong ®¸ lµ ®¹i l−îng kh«ng thø
nguyªn cã thÓ biÓu thÞ b»ng phÇn tr¨m (vÝ dô 30%), b»ng sè thËp ph©n (0,3) hay ®¬n vÞ
®é rçng (30 pu).
C¸c yÕu tè ®Þa chÊt hay m«i tr−êng trÇm tÝch ¶nh h−ëng lªn ®é rçng cña ®¸ sÏ
®−îc ®Ò cËp chi tiÕt ë phÇn sau cña gi¸o tr×nh nµy.
1.3.2. §iÖn trë suÊt vµ ®é dÉn ®iÖn
§iÖn trë suÊt (R) cña vËt chÊt lµ sè ®o ®¸nh gi¸ sù c¶n dßng ®iÖn ®i qua chÊt ®ã.
§iÖn trë suÊt ®−îc ®o b»ng ®¬n vÞ Ohm.m2/m hay Ohm.m (Ωm). Mét khèi ®¸ ®ång
nhÊt ®¼ng h−íng cã h×nh lËp ph−¬ng víi kÝch th−íc 1 mÐt cã trë kh¸ng 1Ω gi÷a hai
mÆt ®èi diÖn, sÏ cã ®iÖn trë suÊt R = 1Ωm.
§é dÉn ®iÖn (C) lµ sè ®o thÓ hiÖn kh¶ n¨ng dÉn ®iÖn tÝch cña vËt chÊt. §©y lµ sè
nghÞch ®¶o cña ®iÖn trë suÊt vµ biÓu thÞ b»ng ®¬n vÞ millimho/m (mmho/m) hay mS/m
(millisiemen/metre).
1 (mmho/m) = 1000/R (Ωm) = 1 mS/m
Cã hai kiÓu dÉn ®iÖn lµ:
- DÉn ®iÖn ®iÖn tö: Lµ ®Æc tÝnh dÉn ®iÖn cña c¸c chÊt r¾n nh− graphit, c¸c kim
lo¹i (®ång, b¹c...), oxit kim lo¹i (hematit), sunfua kim lo¹i (pyrit, galenit...).
- DÉn ®iÖn ion (hay dÉn ®iÖn ®iÖn m«i): Lµ ®Æc tÝnh dÉn cña c¸c dung dÞch, vÝ
dô n−íc cã hoµ tan c¸c muèi. C¸c ®¸ kh« vµ kh«ng chøa c¸c chÊt dÉn ®iÖn ®iÖn tö nªu
trªn th× cã ®iÖn trë rÊt lín ®Õn møc gÇn nh− kh«ng dÉn ®iÖn.
§Æc tÝnh dÉn ®iÖn cña ®¸ trÇm tÝch chñ yÕu lµ dÉn ®iÖn ion v× trong ®¸ trÇm tÝch
th−êng xuyªn cã n−íc vµ ph©n bè liªn tôc trong ®¸.
§iÖn trë suÊt cña ®¸ phô thuéc vµo:
- §iÖn trë suÊt cña chÊt l−u trong lç rçng. §iÖn trë nµy thay ®æi theo b¶n chÊt,
nång ®é muèi hoµ tan trong n−íc vµ nhiÖt ®é.
12
- L−îng n−íc chøa trong ®¸, nghÜa lµ phô thuéc vµo ®é rçng vµ ®é b∙o hoµ n−íc
cña ®¸.
- Lo¹i ®¸, vÝ nh− b¶n chÊt vµ sù tån t¹i cña sÐt, dÊu hiÖu cña c¸c kim lo¹i dÉn ®iÖn.
- KiÕn tróc cña ®¸: Ph©n bè lç rçng, sÐt vµ c¸c kho¸ng vËt dÉn ®iÖn.
- NhiÖt ®é, ®Æc biÖt lµ c¸c ®¸ cã ®Æc tÝnh dÉn ®iÖn ion.
§¸, ®Æc biÖt ®¸ trÇm tÝch, lµ m«i tr−êng kh«ng ®¼ng h−íng vÒ kh¶ n¨ng dÉn
®iÖn còng nh− dÉn dßng thÊm. Theo chiÒu ph©n líp (däc theo c¸c mÆt ph©n líp), ®iÖn
trë suÊt däc (R//) th−êng thÊp h¬n theo chiÒu vu«ng gãc (R⊥). §Æc ®iÓm ®ã cña ®¸ ®−îc
®¸nh gi¸ b»ng hÖ sè bÊt ®¼ng h−íng λ:
R
λ = ⊥
R //
1
2
(1.2)
HÖ sè λ cã thÓ thay ®æi trong ph¹m vi 1,0 ≤ λ ≤ 2,5. C¸c phÐp ®o ®iÖn trë trong
giÕng khoan b»ng c¸c thiÕt bÞ ®o s©u kh¸c nhau (laterolog, c¶m øng) th−êng ®o ®−îc
gi¸ trÞ ®iÖn trë suÊt R:
1
R = (R⊥ × R // ) 2
(1.3)
BÊt ®¼ng h−íng trong ph¹m vi mét vØa ®ång nhÊt ®−îc xem lµ bÊt ®¼ng h−íng vi
m«; khi xÐt trong ph¹m vi mét tËp vØa hay mét ®o¹n l¸t c¾t trÇm tÝch th× gäi lµ bÊt ®¼ng
h−íng vÜ m«. BÊt ®¼ng h−íng vÜ m« sÏ ¶nh h−ëng lªn mäi gi¸ trÞ ®o cña c¸c thiÕt bÞ ®o
®iÖn trë kh¸c nhau.
BÊt ®¼ng h−íng vi m« chØ thÓ hiÖn trong sÐt vµ líp vá sÐt ë thµnh giÕng. ë thµnh
giÕng gi¸ trÞ ®iÖn trë ®o däc theo trôc giÕng khoan th× nhá h¬n khi ®o theo h−íng
vu«ng gãc víi thµnh giÕng. ¶nh h−ëng ®ã thÓ hiÖn lªn gi¸ trÞ ®o b»ng hÖ thiÕt bÞ MLL
hoÆc PML.
Tãm l¹i khi gäi lµ ®iÖn trë suÊt thùc (Rt) cña thµnh hÖ lµ ®iÖn trë phô thuéc vµo
hµm l−îng chÊt l−u vµ b¶n chÊt còng nh− cÊu h×nh cña x−¬ng ®¸.
Quan hÖ phô thuéc gi÷a ®iÖn trë suÊt víi ®é kho¸ng ho¸
Ta cã nhËn xÐt r»ng ®iÖn trë suÊt cña mét dung dÞch th× phô thuéc vµo nång ®é
vµ lo¹i muèi hoµ tan.
H×nh 1.3 cho thÊy quan hÖ phô thuéc gi÷a ®é dÉn C víi nång ®é muèi hoµ tan
trong dung dÞch tÝnh b»ng ppm.
ë nång ®é thÊp d−íi 100.000ppm, quan hÖ nµy lµ ®ång biÕn. Nh−ng khi nång
®é tiÕp tôc t¨ng lªn th× ®−êng biÓu diÔn quan hÖ nµy cña c¸c muèi kh¸c nhau b¾t ®Çu
chuyÓn sang quan hÖ nghÞch biÕn víi nh÷ng gi¸ trÞ nång ®é kh¸c nhau. HiÖn t−îng
13
Trong ®iÒu kiÖn tù nhiªn
muèi NaCl võa cã ho¹t tÝnh m¹nh
võa cã hµm l−îng lín nªn trong
nghiªn cøu ng−êi ta th−êng ®−a nång
®é c¸c muèi kho¸ng cña dung dÞch
vÒ nång ®é t−¬ng ®−¬ng muèi NaCl.
Quan hÖ phô thuéc cña ®iÖn
trë víi nhiÖt ®é
§iÖn trë suÊt cña dung dÞch
gi¶m khi nhiÖt ®é t¨ng. B¶n chuÈn ë
h×nh 1.4 ®−îc dïng ®Ó chuyÓn ®æi
®iÖn trë ®o ®−îc ë nhiÖt ®é thø nhÊt
(T1) vÒ ®iÖn trë ë nhiÖt ®é T2 bÊt kú.
§é dÉn mMho m2/m
quan hÖ phô thuéc cña ®é dÉn vµo nång ®é muèi hoµ tan lµ ®ång biÕn ë nång ®é thÊp
vµ nghÞch biÕn ë nång ®é cao ®−îc gi¶i thÝch lµ ë nång ®é b∙o hoµ vµ qu¸ b∙o hoµ, c¸c
ion trong dung dÞch mÊt dÇn ho¹t tÝnh vµ kÐm linh ®éng, kh¶ n¨ng dÉn ®iÖn cña dung dÞch
gi¶m. C¸c dung dÞch muèi trong nhãm halogen, KCl vµ NaCl lµ c¸c dung dÞch cã ho¹t tÝnh
dÉn ®iÖn m¹nh h¬n CaCl2 vµ MgCl2... vµ m¹nh h¬n nhãm sunfat (xem h×nh 1.3).
Nång ®é
ppm
H×nh 1.3. Quan hÖ gi÷a ®é dÉn vµ nång ®é
kho¸ng ho¸.
NhiÖt ®é
Nång ®é NaCl
§iÖn trë suÊt dung dÞch (Ωm)
H×nh 1.4. B¶n chuÈn quy ®æi ®iÖn trë suÊt cña dung dÞch tõ nhiÖt ®é T1 vµ nång ®é C1 vÒ
®iÖn trë suÊt ë nhiÖt ®é T2 bÊt kú.
14
C¬ së ®Ó x©y dùng b¶n chuÈn ë h×nh 1.4 lµ c«ng thøc gÇn ®óng cña Arps:
T + 6 ,77
RWT2 = RWT1 1
T2 + 6 ,77
(1.4)
khi dïng thang ®o °F, vµ
RWT2 = RWT1
T1 + 21,5
T2 + 21,5
(1.5)
khi dïng thang ®o °C.
Trong ®ã RWT vµ RWT lµ ®iÖn trë suÊt dung dÞch ë thiÖt ®é T1 vµ T2.
1
2
§iÖn trë suÊt cña sÐt
Ngo¹i trõ mét sè kho¸ng vËt quÆng hay vËt liÖu b¸n dÉn nh− graphit, pyrit,
hematit vµ mét vµi kho¸ng vËt kh¸c, cßn l¹i c¸c kho¸ng vËt kh« hÇu nh− kh«ng dÉn ®iÖn.
Cã mét vµi kho¸ng vËt bÒ ngoµi d−êng nh− lµ vËt dÉn ®iÖn ë thÓ r¾n, sÐt lµ mét
thÝ dô nh− thÕ. Theo Waxman vµ Smits (1968), vËt liÖu trÇm tÝch sÐt b¶n th©n nã gièng
nh− mét thµnh hÖ s¹ch cã ®é rçng, ®é cong kªnh dÉn vµ chÊt l−u b∙o hoµ ngoµi n−íc,
d−êng nh− dÉn ®iÖn tèt h¬n ta t−ëng do bÒ mÆt khèi cña nã (h×nh 1.5a).
(a)
(b)
H×nh 1.5. §é dÉn C0 cña ®¸ c¸t sÐt phô thuéc vµo ®é dÉn cña n−íc CW (a);
Quan hÖ gi÷a ®é dÉn mÆt vµ ®é rçng cña c¸c lo¹i sÐt (b)
SÐt gièng nh− mµng rÊt máng nh−ng cã diÖn tÝch bÒ mÆt riªng rÊt lín, tuú tõng
lo¹i kho¸ng vËt sÐt (1.5b).
Cã sù thiÕu hôt ®iÖn tÝch d−¬ng ë c¸c mµng sÐt. §iÒu nµy lµm n¶y sinh tr−êng
®iÖn ©m vu«ng gãc víi bÒ mÆt mµng sÐt, hót c¸c ion d−¬ng (Na+, K+, Ca2+...) vµ ®Èy
c¸c ion ©m (Cl-...) cã trong n−íc. KÕt qu¶ cña sù trao ®æi trung hoµ ®iÖn tÝch Êy sÏ h×nh
thµnh dung tÝch hÊp phô cation, th−êng ký hiÖu b»ng CEC (meq/g ®¸ kh«) hoÆc QV
(meq/cm3 thÓ tÝch rçng toµn phÇn). CEC quan hÖ chÆt chÏ víi diÖn tÝch riªng Sq cña sÐt
15
vµ phô thuéc vµo lo¹i kho¸ng vËt sÐt. §¹i l−îng nµy thÊp nhÊt ë sÐt caolimit vµ cao
nhÊt ë sÐt montmorilonit vµ vermiculit.
SÐt kh«ng chØ gÆp phæ biÕn ë c¸c vØa riªng biÖt mµ cßn trén lÉn trong c¸c ®¸
kh¸c nh− c¸t kÕt, ®¸ v«i.
Khi ®Ò cËp tíi sÐt trong ®¸ ta cã thÓ xem phÇn x−¬ng ®¸ lµ kh«ng dÉn ®iÖn.
Thµnh phÇn sÐt sÏ ®−îc tÝnh ®Õn trong tÝnh to¸n dùa trªn c¸c phÐp ®o ®iÖn trë (yÕu tè
thµnh hÖ, ®é lç rçng, ®é b∙o hoµ...). ¶nh h−ëng cña sÐt sÏ phô thuéc vµo tû phÇn, tÝnh
chÊt vËt lý vµ d¹ng h×nh tån t¹i cña sÐt trong ®¸.
1.4. CÊu kiÕn tróc cña ®¸
C¸c ®¸ trong vá Qu¶ ®Êt ®Òu cã nguån gèc vµ hoµn c¶nh sinh thµnh riªng cña
mçi lo¹i. Nghiªn cøu cÊu tróc vµ kiÕn tróc cña ®¸ lµ mét vÊn ®Ò hÕt søc cã ý nghÜa
trong thùc tÕ, lµ mèi quan t©m chung cña c¸c nhµ ®Þa chÊt vµ ®Þa vËt lý má. Kh¸i niÖm
vÒ kiÕn tróc bao gåm c¸c ®Æc tÝnh vÒ kÝch th−íc, h×nh d¸ng, ®Æc tÝnh bÒ mÆt vµ sè
l−îng t−¬ng ®èi cña c¸c phÇn tö t¹o nªn ®¸. Cßn cÊu tróc cña ®¸ th× ph¶n ¸nh c¸c ®Æc
®iÓm ph©n bè cña c¸c phÇn tö ®ã trong ®¸.
Nãi ®Õn kiÕn tróc lµ nãi ®Õn b¶n th©n c¸c phÇn tö t¹o nªn ®¸, cßn nãi vÒ cÊu tróc
lµ nãi vÒ sù ph©n bè vµ mèi t−¬ng quan gi÷a c¸c phÇn tö t¹o ®¸.
1.4.1. YÕu tè thµnh hÖ - mèi liªn hÖ gi÷a ®é rçng víi ®iÖn trë suÊt
Trong ®¸ c¸t s¹ch chøa n−íc cã ®iÖn trë RW, khi ®ã ®iÖn trë suÊt cña ®¸ R0 tû lÖ
víi ®iÖn trë RW:
R0 = FRW
(1.6)
Trong ®ã hÖ sè tû lÖ F cã tªn gäi lµ yÕu tè thµnh hÖ hay tham sè ®é rçng:
F=
R0
RW
(1.7)
Tham sè F lµ hµm sè cña kiÕn tróc ®¸.
Trong thùc tÕ dßng ®iÖn ®i qua m«i tr−êng
lç rçng theo c¸c kªnh th«ng nèi tõ c¸c lç rçng
gi÷a h¹t. §−êng dÉn ®ã rÊt phøc t¹p, phô thuéc
vµo kiÕn tróc cña ®¸ vµ cÊu h×nh cña hÖ thèng
kªnh dÉn nh− nh÷ng mao qu¶n xen chÐo vµ c¾t
nhau. Møc ®é phøc t¹p cña ®−êng dÉn trong ®¸
®−îc ®¸nh gi¸ b»ng hÖ sè ®é cong kªnh dÉn, lµ tû
sè gi÷a chiÒu dµi thùc l cña kªnh dÉn trªn chiÒu
dµi l0 cña mÉu ®¸ (h×nh 1.6).
l
l0
l
Víi mét tËp hîp lín sè ®o cña c¸c mÉu ®¸ H×nh 1.6. HÖ sè ®é cong T = l ≥ 1
0
Archie (1942), cho thÊy yÕu tè thµnh hÖ cña ®¸
c¸t sÐt cã quan hÖ víi ®é rçng Φ theo ph−¬ng tr×nh mang tªn «ng:
16
F=
a
Φm
(1.8)
Víi a lµ mét hÖ sè cã gi¸ trÞ thay ®æi 0,6 - 2,0 tuú tõng lo¹i ®¸; m lµ hÖ sè g¾n
kÕt, hay yÕu tè ®é cong mao qu¶n, m thay ®æi trong kho¶ng tõ 1 ®Õn 3, phô thuéc vµo
lo¹i trÇm tÝch, kiÓu d¹ng vµ ®Æc ®iÓm ph©n bè cña lç rçng còng nh− ®é g¾n kÕt xi m¨ng
cña ®¸. §èi víi kiÓu lç rçng nøt nÎ ë d¹ng hÑp kh«ng kÐo dµi th−êng lÊy m = 1; F =
1
Φ
C¸c ®¸ c¸t kÕt th¹ch anh cã lç rçng gi÷a h¹t lµ chÝnh. C«ng thøc Humble th−êng
®−îc dïng ®Ó ®¸nh gi¸ lç rçng trong c¸c tr−êng hîp nµy: F =
0,62
.
Φ 2,15
1
cã vÎ thÝch hîp h¬n. C¸c ®¸ cacbonat
Φm
1
cÊu t¹o khèi ®é rçng thÊp th−êng phï hîp víi c«ng thøc Shell: F = m víi
Φ
0,019
m = 1,87 +
.
Φ
§èi víi c¸c ®¸ cã ®é g¾n kÕt tèt, F =
§é lç rçng Φ (%)
B¶n chuÈn ë h×nh 1.7 thÓ hiÖn sù phô thuéc cña F vµo ®é rçng Φ víi c¸c gi¸ trÞ
cña hÖ sè a vµ m kh¸c nhau.
YÕu tè thµnh hÖ F
H×nh 1.7. Quan hÖ phô thuéc F víi Φ (theo Schlumberger)
17
ViÖc ®¸nh gi¸ chÝnh x¸c c¸c
tham sè a vµ m th−êng ®−îc thùc
hiÖn nhê mét ®å thÞ dùng trªn to¹
®é vu«ng gãc loga kÐp, cña tû sè
R0
(trôc tung), vµ ®é rçng Φ (trôc
RW
hoµnh), lÊy tõ sè ®o cña phÇn c¸t
s¹ch chøa n−íc 100% cña tÇng s¶n
phÈm (h×nh 1.8).
C¸c gi¸ trÞ ®é rçng lÊy tõ c¸c
sè ®o mÉu lâi hoÆc tõ sè ®o cña
ph−¬ng ph¸p ®Þa vËt lý giÕng khoan
kh¸c (vÝ dô neutron - density).
Trªn h×nh vÏ ®−êng ®Ëm nÐt
®i qua phÝa “t©y nam” cña tËp hîp
H×nh 1.8. §å thÞ F víi Φ dùng trªn to¹ ®é
c¸c ®iÓm hµm ý r»ng ®−êng v¹ch
loga kÐp ®Ó x¸c ®Þnh a vµ m.
nµy lµ “®−êng n−íc” cña thµnh hÖ
(c¸c ®iÓm trªn ®−êng nµy kh«ng cã liªn quan ®Õn dÇu). Trªn ®å thÞ víi c¸c gi¸ trÞ F1 vµ
F2 ta cã thÓ t×m ®−îc c¸c gi¸ trÞ Φ1 vµ Φ2 t−¬ng øng. Tõ 2 cÆp sè (Φ1, F1) vµ (Φ2, F2),
dùa vµo (1.8)
R0
a
= F = m cã thÓ x¸c ®Þnh c¸c gi¸ trÞ m vµ a nh− sau:
RW
Φ
m=
vµ
log F1 − log F2
log Φ 2 − log Φ 1
(1.9)
a = F1 Φ 1m = F2 Φ m2
(1.10)
VËy ta cã thÓ thÊy r»ng c¸c sè ®o R0 (b»ng c¸c phÐp ®o sau: LLd, lLd) hay Rx0
(b»ng c¸c vi hÖ ®iÖn cùc) cã thÓ ®−îc dïng ®Ó tÝnh ®é lç rçng Φ nÕu biÕt a vµ m (dÜ
nhiªn khi dïng Rx0 thay cho R0 th× còng ph¶i dïng Rmf thay cho RW trong c¸c biÓu thøc
tÝnh).
Chó ý: Trong tr−êng hîp võa xÐt ®iÖn trë suÊt chØ phô thuéc vµo ®é rçng cã
th«ng nèi Φthn hay ®é rçng hë.
1.4.2. Quan hÖ gi÷a ®é b∙o hoµ vµ ®iÖn trë suÊt - C«ng thøc Archie
§é b∙o hoµ cña mét chÊt l−u nµo ®ã trong ®¸ chøa ®−îc ®Þnh nghÜa b»ng tû sè
thÓ tÝch lç rçng mµ chÊt ®ã chiÕm so víi thÓ tÝch ®é rçng toµn phÇn cña ®¸. NÕu chÊt
l−u lµ n−íc vØa th× ®ã lµ ®é b∙o hoµ n−íc SW vµ tÝnh b»ng:
SW =
VW
Vp
(1.11)
18
Tr−êng hîp trong lç rçng kh«ng cã c¸c chÊt l−u kh¸c, VW = Vp, th× SW = 1,0;
khi ®ã ®¸ chøa gäi lµ ®¸ chøa n−íc, tÇng chøa n−íc (aquifer).
NÕu trong lç rçng cã c¶ c¸c thµnh phÇn chÊt l−u kh¸c, nh− hydrocacbon (Vhy)
th× VW = Vp - Vhy, nªn:
SW =
VW V p − Vhy
=
Vp
Vp
(1.12)
Chó ý: Còng nh− ®é rçng, ®é b∙o hoµ lµ ®¹i l−îng kh«ng thø nguyªn, cã thÓ
biÓu thÞ ®é b∙o hoµ b»ng phÇn tr¨m (%), b»ng sè thËp ph©n 0 ≤ SW ≤ 1,0.
Trªn thÕ giíi cã nhiÒu phßng thÝ nghiÖm thùc hiÖn c¸c phÐp ®o vµ chØ ra r»ng SW
cã quan hÖ víi ®iÖn trë suÊt theo ph−¬ng tr×nh cã d¹ng:
S Wn =
R0
Rt
(1.13)
Trong ®ã:
R0 lµ ®iÖn trë cña ®¸ cã ®é rçng hiÖu dông Φef, chøa b∙o hoµ 100% n−íc
cã ®iÖn trë RW.
Rt lµ ®iÖn trë suÊt thùc cña chÝnh ®¸ ®ã cã b∙o hoµ c¶ n−íc vµ
hydrocacbon (b∙o hoµ n−íc SW, b∙o hoµ hydrocacbon Sh = 1 - SW)
n lµ sè mò b∙o hoµ, ®−îc x¸c ®Þnh b»ng thùc nghiÖm vµ thay ®æi trong
ph¹m vi 1,2 ÷ 2,2.
Tû sè
Rt
cã tªn gäi kh¸c nhau: chØ sè t¨ng ®iÖn trë, tham sè b∙o hoµ; ký hiÖu I,
R0
hoÆc RI.
ChØ sè I = 1 khi SW = 1,0 vµ lín
h¬n 1 khi cã hydrocacbon xuÊt hiÖn
trong lç rçng cña ®¸ chøa.
H×nh 1.9 m« t¶ ph−¬ng ph¸p x¸c
®Þnh sè mò n theo c¸c sè ®o trong
phßng thÝ nghiÖm. Trªn to¹ ®é loga kÐp
mçi ®iÓm lµ to¹ ®é cña cÆp sè (I; SW).
§−êng v¹ch ®Ëm nÐt lµ ®−êng håi quy
tuyÕn tÝnh ®Æc tr−ng cho tËp c¸c gi¸ trÞ I
vµ SW. (I ≥ 1; 0 ≤ SW ≤ 1). Tõ ®−êng håi
quy ta cã thÓ viÕt:
I
H×nh 1.9. §å thÞ x¸c ®Þnh sè mò n theo SW vµ I
1
n log S W = log = − log I
I
19
(1.14)
1
n
1
n
VËy log SW = − log I vµ − lµ hÖ sè gãc cña ®−êng biÓu diÔn.
Tõ ®ã cã thÓ tÝnh:
n=−
log I
log S W
(1.15)
Trong tr−êng hîp chung, víi gÇn ®óng bËc 1, n lÊy b»ng 2.
NÕu theo (1.6) ta thay R0 = FRW th×:
Rt =
FRW
S Wn
(1.16)
Ph−¬ng tr×nh (1.16) gäi lµ ph−¬ng tr×nh Archie thø hai cho tr−êng hîp ®¸ s¹ch.
Hydrocacbon kh«ng bao giê b∙o hoµ 100% trong ®¸ chøa v× th−êng chóng di
dêi tõ n¬i kh¸c ®Õn. Khi hydrocacbon ®Èy n−íc ®Ó cho¸n chç trong lç rçng cña ®¸
chøa th× n−íc lu«n lu«n cßn sãt l¹i do lùc mao dÉn. N−íc l−u l¹i trong vØa dÇu t¹o nªn
®é b∙o hoµ n−íc d− S W . Gi¸ trÞ S W phô thuéc vµo lo¹i lç rçng, kÝch th−íc kªnh rçng,
tÝnh chÊt cña h¹t ®¸, mét sè chÊt r¾n sãt l¹i trong n−íc còng ¶nh h−ëng lín ®Õn hiÖn
t−îng nµy.
ir
ir
DÇu khÝ ®∙ b∙o hoµ trong ®¸ chøa th× còng cã ®Æc ®iÓm lµ dÇu b¸m vµo thµnh lç
rçng víi lùc b¸m kh¸ bÒn v÷ng.
I.4.3. ¶nh h−ëng cña ®é sÐt lªn gi¸ trÞ ®iÖn trë suÊt vµ ®é b∙o hoµ cña ®¸
Khi cã thµnh phÇn sÐt trong ®¸ lµ thªm yÕu tè dÉn ®iÖn trong ®¸ ®ã vµ v× vËy sÐt
cã ¶nh h−ëng ®Õn sè ®o ®iÖn trë. Ch¼ng h¹n cã hai mÉu ®¸, mét lµ ®¸ s¹ch, mÉu kia lµ
cã sÐt, vµ chóng b∙o hoµ cïng thø n−íc trong lç rçng. §iÖn trë suÊt cña c¸c mÉu ®¸
nµy l¹i hoµn toµn kh¸c nhau. §iÖn trë suÊt cña ®¸ sÐt phô thuéc vµo lo¹i sÐt, hµm l−îng
vµ kiÓu ph©n bè cña sÐt.
Trong ph©n tÝch ®Þa vËt lý
ng−êi ta chó ý ®Õn ba kiÓu ph©n bè
cña sÐt trong ®¸ nh− h×nh vÏ 1.10.
Mçi kiÓu ph©n bè cña sÐt ®Òu cã
¶nh h−ëng lªn ®iÖn trë suÊt, thÓ tù
ph©n cùc vµ tèc ®é sãng siªu ©m,
lµm thay ®æi ®é thÊm, ®é b∙o hoµ
cña tÇng chøa theo c¸ch kh¸c nhau.
a) SÐt ph©n líp: §©y lµ c¸c
líp máng hay mµng sÐt kÑp gi÷a
c¸c líp cña tËp ®¸ chøa (c¸t, v«i...)
nh− h×nh 1.11.
C¸t s¹ch
SÐt ph©n líp
SÐt cÊu tróc SÐt ph©n t¸n
H×nh 1.10. C¸c kiÓu ph©n bè kh¸c nhau cña sÐt
trong ®¸ chøa
20
- Xem thêm -