Đăng ký Đăng nhập
Trang chủ Kỹ thuật - Công nghệ Hóa học - Dầu khi Giáo trình địa vật lý khoan giếng ( www.sites.google.com/site/thuvientailieuvip ...

Tài liệu Giáo trình địa vật lý khoan giếng ( www.sites.google.com/site/thuvientailieuvip )

.PDF
269
336
86

Mô tả:

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 -

Tài liệu liên quan