ỨNG DỤNG CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊA VẬT LÝ GIẾNG KHOAN ĐỂ PHÂN VỈA, ĐÁNH GIÁ ĐỘ RỖNG, ĐỘ BÃO HOÀ CHẤT LƯU CHO GIẾNG RBXX – MỎ RUBY

Khóa Luận Tốt Nghiệp Hoàng Anh Đức
Chương 1
Giới thiệu chung về mỏ Ruby
Giới thiệu chung về mỏ Ruby
1. Vị trí địa lý:
Mỏ Ruby thuộc phần Đông Bắc bể Cửu Long, nằm ở phía Tây Nam lô số 1, khu
vực 01&02, cách cảng Vũng Tàu 155km về phía Đông Bắc. Lô số 1 thuộc rìa phía
Đông Bắc của bồn trũng Cửu Long, phía Tây tiếp giáp với lô 15.1, phía Tây Nam tiếp
giáp với lô 15.2, phía Nam giáp lô 09.2. Phía Tây Bắc của mỏ Ruby được giới hạn bởi
đơn nghiêng Thuận Hải, đồng thời sự dịch chuyển của đơn nghiêng này đóng vài trò
phân định ranh giới của bồn trũng Cửu Long.
Hình 1.1: Vị trí mỏ Ruby
2. Lịch sử thăm dò – khai thác:
Hiện nay mỏ đang hoạt động theo hợp đồng PSC giữa Petronas CARIGALI với
Petrovietnam ký ngày 10 tháng 9 năm 1991, Petronas CARIGALI và PVEP cùng tham
gia thầu.
Mỏ Ruby được phát hiện tháng 6 năm 1994 sau khi khoan giếng thăm dò RB-
1X. Giếng 1X khoan qua các tầng Miocene trung, sớm thuộc thành hệ Bạch Hổ,
1
Khóa Luận Tốt Nghiệp Hoàng Anh Đức
Oligocene muộn thuộc thành hệ Trà Tân trung và thượng. Giếng đánh giá thẩm lượng
RB-2X được khoan vào tháng 4 năm 1995 để mô tả đặc điểm phần Tây Nam của mỏ.
Giếng RB-3X được khoan nhằm mục đích thẩm lượng phần Đông Bắc mỏ. Kết quả thu
được từ 3 giếng và kết hợp với tài liệu địa chấn 2D đã củng cố sự hiện diện của
hydrocarbon tại mỏ này.
Chiến dịch khoan phát triển khai thác giai đoạn đầu tiên “Pilot Production
Phase” được bắt đầu ngày 18/08/1998, kết thúc ngày 17/08/1999 với 10 giếng khoan
mới và 2 giếng hoàn thiện lại. Kế hoạch đặt ra là sẽ khai thác lưu lượng tối đa là 27000
thùng/ngày giai đoạn đầu và thu hồi khoảng 45 triệu thùng dầu. Tháng 9 năm 2000, tiến
hành khoan thêm 3 giếng khai thác, trong đó giếng 11P hoàn thiện 1 ống khai thác
trung tâm vỉa Miocene, giếng 12P và 13P hoàn thiện kiểu ống khai thác đôi, khai thác

trên các tầng Miocene và Andesite.
Mỏ Ruby được đưa vào khai thác ngày 22/10/1998 với 2 giếng 1P, 2P. Trong
năm 1999 và đầu năm 2000 lần lượt đưa thêm 7 giếng mới vào khai thác (từ RB-5P –
RB-11P). Tháng 4 và tháng 5 năm 2001 đưa thêm RB-12P và RB-13P vào khai thác.
Dầu mỏ Ruby được khai thác từ các tầng Miocene, Oligocene, và tầng móng Andesite.
Trong đó, sản lượng dầu khai thác chủ yếu từ tầng Miocene.
Hiện nay ngoài hoạt động khai thác, mỏ đang tiếp tục được thăm dò và thẩm
lượng, nghiên cứu và phát triển toàn mỏ. Sản lượng khai thác 15.000 - 20.000
thùng/ngày từ 13 giếng khai thác. Năm 2003, khai thác 6.3 triệu thùng.
Năm 2004, đã có 40,79 triệu thùng dầu thô được khai thác tại đây. Giàn Ruby -B
đã được đưa vào hoạt động vào cuối năm 2004, nâng mức khai thác dầu của mỏ này lên
20.000 thùng/ngày.
3. Đặc điểm địa chất – địa tầng:
3.1. Đặc điểm địa chất cấu tạo thành hệ Miocene:
Thành hệ Miocene gồm thành hệ Bạch Hổ hạ và trung được giới hạn bởi đáy của
bất chỉnh hợp Oligoxen muộn và tại đỉnh của bất chỉnh hợp trong Mioxen sớm II
(IEMU-II). Bất chỉnh hợp trong Mioxen sớm I (IEMU-I) thì tách riêng rẽ thành thành
hệ Bạch Hổ hạ và giữa. Bạch Hổ hạ cho thấy mặt nghiêng cát với những lớp cát dày
xen kẹp với những lớp phiến sét mỏng chỉ ra môi truờng biển hồ. Về thạch học, khu
vực này có thể chia thành khu vực đá mảnh vụn và núi lửa xâm nhập và đôi khi cũng có
khu vực mảnh vụn núi lửa. Vùng đá mảnh vụn trong Bạch Hổ giữa được chia thành hai
vùng riêng rẽ bởi bề mặt biển tiến MI-60. Vùng thấp hơn thì có nhiều mặt nghiêng của
cát trong khi phần cao hơn ở trước MI-60 thì được tạo ra bởi sự xen kẹp của các lớp cát
và phiến sét. Bạch Hổ giữa được minh giải như là sự lắng đọng trong môi trường biển
hồ tới môi trường duyên hải.
Thành hệ tầng chứa Miocene là 1 thành hệ chính của mỏ Ruby được đánh giá
chứa hơn 26% lượng dầu của mỏ. Tầng chứa bao gồm các tập cát tương đối mỏng độ
2
Khóa Luận Tốt Nghiệp Hoàng Anh Đức
dày từ 5m đến 9m định vị trong các tập sét dày. Các tập cát được đặt tên là MI-09, MI-

10, MI-20, MI-30 hay còn gọi là các tầng khai thác.
Hình 1.2: Cột địa tầng tổng hợp mỏ Ruby
Tầng MI-09 có sự hiện diện của mũ khí, tầng MI-20 đã xác định đã xác định
được ranh giới dầu-nước ở độ sâu 1771m. Các tầng MI-30, MI-20 không liên tục và độ
3
Khóa Luận Tốt Nghiệp Hoàng Anh Đức
dày tăng dần về phía Bắc và hướng Tây Nam. Giá trị độ rỗng hiệu dụng trung bình
trong phạm vi từ 16% - 20% và giá trị độ thấm khoảng 100mD – 200mD. Nhiệt độ vỉa
khoảng 183
0
F.
3.2. Đặc điểm địa chất cấu tạo thành hệ Oligocene:
Thành hệ Oligocene của mỏ Ruby nằm trong điệp Trà Tân giữa và dưới, bao
gồm các tập cát mỏng và sét dày nằm xen kẹp nhau.
Thành hệ Trà Tân giữa được giới hạn bởi bất chỉnh hợp Oligoxen muộn tại đỉnh
và tại đáy của bất chỉnh hợp Oligoxen sớm. Thành phần thạch học nghiêng về phiến sét
và sét kết với các lớp cát và bùn kết xen kẹp nhau. Thành hệ này được minh giải như là
sự lắng đọng của môi trường biển hồ.
Thành hệ Trà Tân hạ được giới hạn bởi bất chỉnh hợp Oligoxen sớm và móng
granit trước Đệ Tam. Thành hệ Trà Tân hạ được minh giải như là sự lắng đọng của môi
trường sông tới môi trường biển hồ. Chúng tạo ra các lớp sét đen dày xen kẹp lớp cát
phủ chồm lên phần nâng khối nhô trung tâm của mỏ. Sét màu nâu đen, chắc, dễ vỡ vụn,
chứa nhiều vật liệu vôi, một ít vảy mica, nhiều vệt đốm.
Độ rỗng trung bình khoảng 10% - 18%. Trong các tầng OL-08, OL-09, OL-10
tỷ trọng hydrocarbon hơn 30
0
API, các tầng OL-35, OL-40, OL-50, OL-65, OL-100 tỷ
trọng thấp khoảng hơn 20
0
API. Riêng phần đỉnh tầng OL-40, OL-60, OL-100 phát hiện

thấy mũ khí. Tính chất của tầng Oligocene nói chung không tốt với độ rỗng và độ thấm
thấp, đôi khi rất thấp. Độ rỗng hiệu dụng trung bình khoảng 5 – 12%, độ thấm nhỏ hơn
20mD.
3.3. Đặc điểm địa chất cấu tạo đá móng:
Đá móng là granit với một vài cấu tạo andesite và basalt phun trào. Tầng móng
phức tạp do ảnh hưởng của kiến tạo và sự xuất hiện nhiều đứt gãy địa tầng tạo nên do
những biến cố cục bộ. Dầu được khai thác ở khoảng địa tầng sâu khoảng 200 - 300m
dưới tầng móng. Tuy nhiên khó khăn lớn nhất là tính toán trữ lượng dầu trong vùng đứt
gãy này do sự phức tạp của cường độ, hướng và độ thấm. Độ rỗng trong móng được tạo
ra bởi hệ thống đứt gãy và sự biến đổi khoáng vật học.
4
Khóa Luận Tốt Nghiệp Hoàng Anh Đức
Chương 2


Các khái niệm cơ bản
Các khái niệm cơ bản
1. Độ rỗng:
1.1. Khái niệm:
Đất đá được hình thành từ 3 pha: pha rắn, pha lỏng và pha khí. Một phần thể
tích của đất đá được cấu thành từ pha rắn, không gian phần còn lại được lấp đầy bởi
những pha khác (pha lỏng, pha khí).
Thể tích lỗ rỗng V
p
của đất đá không thuộc pha rắn ở trạng thái không xác định,
thể tích đó được gọi là thể tích rỗng.
Thể tích rỗng được cấu thành từ những phần không gian khác nhau gọi là lỗ
hổng. Các lỗ hổng có nguồn gốc, hình dáng, kích thước và mối liên hệ giữa chúng khác
nhau.
Tỷ số giữa thể tích không gian rỗng V

p
và thể tích của đất đá V
t
được gọi là độ
rỗng, ký hiệu là Ф.
p
t s
t t
V
V V
V V
−
φ = =
(2.1)
Trong đó:
V
p
: Thể tích của mọi không gian trống trong đá (thông thường trong V
p
có chứa
dầu, nước, khí).
V
s
: Thể tích của vật liệu rắn.
V
t
: Thể tích toàn khối đá.
Độ rỗng đất đá phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như:
-Cấu trúc, đường kính hạt
-Các hoạt động thứ sinh diễn ra trong đất đá

-Hoạt động kiến tạo
-Áp suất nén lên trên đất đá…
5
Khóa Luận Tốt Nghiệp Hoàng Anh Đức
1.2. Phân loại độ rỗng:
Căn cứ vào những đặc điểm riêng người ta chia lỗ rỗng ra nhiều loại:
1.2.1. Theo nguồn gốc hình thành:
• Độ rỗng nguyên sinh (primary porosity): Xuất hiện khi đất đá được hình thành
và bị thay đổi về độ lớn, hình dáng do quá trình nén ép của các lớp đất đá bên trên, quá
trình xi măng hóa và sự biến chất của đất đá. Độ rỗng nguyên sinh phụ thuộc vào kiểu,
kích thước hạt và cách sắp xếp của các hạt trong pha cứng.
• Độ rỗng thứ sinh (secondary porosity): là tỷ phần thể tích các hang hốc, khe nứt
trong đất đá được tạo thành do quá trình hoà tan, phong hoá, tinh thể hoá, đolomit hoá
đá vôi, hoạt động kiến tạo và quá trình hoá sinh.
1.2.2. Theo mối liên hệ thuỷ động lực giữa các lỗ hổng:
• Độ rỗng mở(opend porosity): Là độ rỗng của các lổ hổng có mối liên thông với
nhau, có đường kính các kênh nối thông đủ lớn để cho dòng các chất lưu có thể đi qua
dễ dàng (lớn hơn 50 µm đối với dầu, và 5 µm đối với khí). Độ lỗ rỗng mở đôi khi có
giá trị nhỏ hơn độ rỗng kín. Ví dụ các lớp sét có độ rỗng kín rất cao từ 50 - 85% nhưng
hoàn toàn không có lỗ rỗng mở vì lẽ lỗ rỗng và kênh nối thông trong đá sét rất bé, sét
lại có đặc điểm hấp phụ bề mặt cao nên độ thấm rất kém, do vậy các lớp sét thường
đóng vai trò lớp màn chắn.
• Độ rỗng kín (closed porosity): Là độ rỗng của các lỗ hổng không có mối liên
thông với nhau. Trường hợp đá bọt là một ví dụ, chúng có độ rỗng vào cỡ 50%, nhưng
vì các bọt không có kênh nối thông với nhau nên độ rỗng chủ yếu ở đây là độ rỗng kín.
• Độ rỗng toàn phần hay độ rỗng chung Ф
t
(total porosity): là tỷ phần thể tích của
tất cả không gian rỗng (giữa hạt, kênh thông nối, nứt nẻ, hang hốc, bọt ) cộng lại có
trong đá. Độ rỗng toàn phần là tổng của độ rỗng kín và độ rỗng mở.

• Độ rỗng hiệu dụng Ф
ef
(effective porosity): là thuật ngữ được sử dụng trong
phân tích tài liệu địa vật lý giếng khoan. Độ rỗng hiệu dụng là thể tích lớn nhất của lỗ
hổng chứa nước, dầu, khí mà ở đó nước dầu, khí nằm ở trạng thái tự do, nghĩa là không
tính đến phần thể tích của các lớp nước bao, nước hydrat sét (nước hấp phụ trên bề mặt
các hạt sét), nước tàn dư.
Chú ý: Độ rỗng, hay tỷ phần thể tích lỗ rỗng trong đá là đại lượng không thứ
nguyên có thể biểu thị bằng phần trăm (ví dụ 30%), bằng số thập phân (0,3) hay đơn vị
độ rỗng (30pu).
2. Độ bão hòa:
Độ bão hòa chất lưu của một thành hệ là tỷ số phần trăm của chất lưu đó
choán chỗ trong không gian lỗ rỗng. Do đó độ bão hòa nước là tỷ số phần trăm của
thể tích rỗng thành hệ chứa nước, kí hiệu S
W

(%). Nếu trong thành hệ chỉ tồn tại nước
mà không có sự hiện diện của bất kì chất lưu nào khác thì độ bão hòa nước là
6
Khóa Luận Tốt Nghiệp Hoàng Anh Đức
100%. Tương tự ta có những khái niệm về độ bão hòa dầu S
O
, độ bão hòa khí S
G
, hoặc
là độ bão hòa hydrocarbon S
HC
(S
h
).

tổng lượng nước V
W
S
W
= = tương tự với S
O
và S
G
. (2.2)
tổng lỗ rỗng V
r
Thực chất không gian rỗng trong đất đá ít khi nào chỉ tồn tại duy nhất một
chất lưu mà thường là chúng được bão hòa bởi một vài chất lưu khác nhau. Do đó độ
bão hòa tổng cộng trong một thành hệ tuy luôn là 100% nhưng bao gồm độ bão hòa
của các chất lưu thành phần (đôi lúc còn có sự tham gia của CO
2
hay không khí).
Do đó: S = ΣS
i
=1, trong đó S
i
là độ bão hòa của các chất lưu hiện diện trong
thành hệ: S
W
+ S
h
= S
W
+ S

G
+ S
O
= 1 .
Độ bão hòa nước của thành hệ có thể biến đổi từ 100% đến giá trị khá thấp
nhưng không bao giờ bằng 0. Dù cho lượng hydrocarbon bão hòa trong các vỉa
chứa giàu đến đâu thì luôn có một lượng nước nhỏ không thể bị thay thế bởi
hydrocarbon do tác dụng của sức căng bề mặt, các tác dụng điện hoá và
mật độ. Độ bão hòa này thường được gọi là độ bão hòa nước dư S
Wir

và lượng
nước này chính là nước liên kết. Giá trị S
Wir
phụ thuộc vào loại lỗ rỗng, kích thước
kênh rỗng, độ bão hoà nước dư, tính chất của hạt đá, một số chất rắn sót lại trong
nước cũng ảnh hưởng lớn đến hiện tượng này.
Tương tự, đối với một vỉa đá sinh dầu khí, thực sự khó có thể ép tất cả các
hydrocarbon được hình thành vào các đá chứa rỗng thấm hơn bởi các chế độ chất lưu
cũng như các biện pháp kỹ thuật nâng cao hệ số thu hồi. Luôn tồn tại một lượng
hydrocarbon vẫn còn bị giữ lại trong thể tích lỗ rỗng. Lượng hydrocarbon này được gọi
là độ bão hòa hydrocarbon thặng dư, S
hir
hay S
rh
.
Mặc dù chúng ta thường quan tâm đến độ bão hoà hydrocarbon, nhưng các
phương pháp địa vật lý thường chỉ cho phép ta ước lượng độ bão hoà nước vỉa, và
chúng ta chỉ có thể tính toán độ bão hoà hydrocarbon khi đã biết độ bão hoà nước vỉa.
3. Độ thấm:

Đá thấm là đá có độ lỗ rỗng mở. Độ thấm của đá là khả năng cho chất lưu có độ
nhớt nhất định đi qua đá đó dưới một đơn vị gradient áp lực. Độ thấm tuyệt đối K biểu
thị dòng chất lưu đồng nhất không có những tác động hoá học với đá ở pha cứng được
biểu thị theo định luật Darcy như sau:
( )
1 2
S
Q k. p p
h
= −
µ
(2.3)
Trong đó:
7
Khóa Luận Tốt Nghiệp Hoàng Anh Đức
Q: Lưu lượng (cm/s)
μ : Độ nhớt của chất lưu (cp)
S: Diện tích tiết diện ngang (cm
2
)
h: Chiều dài tính bằng cm của phần môi trường qua đó có dòng thấm đi theo
phương thấm
p
1
, p
2
: áp suất (atmosphere) ở hai mặt phẳng chắn vuông góc với dòng thấm ở
đầu và cuối dòng
k: Độ thấm tuyệt đối tính bằng Darcy.
3.1. Quan hệ giữa độ thấm và độ rỗng:

Hiện chưa tìm được một quan hệ chung về mặt toán học giữa độ thấm và độ
rỗng để dùng cho mọi trường hợp. Nói chung, đối với các đá hạt vụn, độ thấm có chiều
hướng tăng lên khi độ rỗng tăng.
Tuy vậy trong thực tế có trường hợp độ rỗng rất cao nhưng độ thấm lại rất kém.
Có thể lấy thí dụ trường hợp của đá bọt và đá sét. Trường hợp các đá bọt có độ rỗng rất
cao nhưng độ thấm bằng không vì các bọt rỗng trong đá không có kênh thông nối với
nhau; trường hợp của đá sét thì do lực ma sát bề mặt của dung dịch thấm với mạng tinh
thể sét là rất lớn. Cả hai trường hợp vừa nêu có thể độ rỗng của đá tới 80%, nhưng độ
thấm thì gần như triệt tiêu. Điều đó cho thấy rằng giá trị độ rỗng không quyết định cho
khả năng thấm của đá mà kiến trúc lỗ rỗng mới là quan trọng.
3.2. Hiện tượng mao dẫn trên bề mặt tiếp xúc giữa nước và đá:
Lỗ rỗng hay thông nối với nhau qua các đường ống có bán kính r cỡ dưới 1μm.
Trên thành các ống đó xảy ra hiện tượng kéo nước thấm dâng lên tới chiều cao h tạo ra
một áp lực P
e
gọi là áp lực mao dẫn (hình 2.1). Phương trình Laplace biểu thị quá trình
trên như sau:
2
e
Tcos
P
r
θ
=
(2.4)
Trong đó:
P
e
là áp lực mao dẫn (dyn/cm
2

)
T là sức căng trên bề mặt tiếp xúc giữa nước với thuỷ tĩnh (dyn/cm)
θ là góc tiếp giáp giữa mặt cong với thành ống (độ)
r là bán kính ống (cm)
Có thể tính (2.4) tương đương như sau:
8
Khóa Luận Tốt Nghiệp Hoàng Anh Đức
2
e
Tcos
P h g
r
θ
= = ρ
(2.5)
với h là chiều cao cột nước (cm); ρ là mật độ
của nước (g/cm
3
); g là gia tốc trọng lực (cm/s
2
)
Từ (2.5) ta có:

2Tcos
h
r g
θ
=
ρ
(2.6)

Phương trình (2.6) là phương trình chiều
cao cột nước theo định luật Jurin.
Từ (2.6) ta thấy ngay là khi bán kính ống
mao dẫn càng nhỏ thì chiều cao dâng cột nước càng lớn. Ví dụ, đối với nước trong ống
thuỷ tinh, T = 73 dyn/cm ở 20
o
C và θ = 0
o
; nếu r = 1mm thì h = 1,5cm, và nếu r = 1m
thì h = 15m.
Áp lực mao dẫn trong đá cát phụ thuộc vào độ hạt của đá, và thay đổi trong
khoảng 3000 dyn/cm
2
, đối với cát hạt thô, và 60000 dyn/cm
2
đối với cát hạt rất mịn.
3.3. Độ thấm hiệu dụng và độ thấm tương đối:
Trong phần lớn các đá chứa là đá trầm tích, thoạt đầu chúng bão hoà nước, khi
dầu di cư từ nơi khác tới thì dầu sẽ lấn dần choán chỗ thay nước trong lỗ rỗng. Sự lấn
dần đó chỉ xảy ra khi lực đẩy nước của dầu trên bề mặt tiếp xúc dầu - nước lớn hơn lực
mao dẫn giữa nước với đá. Với các đá có độ hạt càng mịn, đường kính kênh dẫn càng
nhỏ, lực mao dẫn càng lớn thì dầu không thể đẩy được nước khỏi không gian lỗ rỗng.
Trong trường hợp đó đá sẽ không thấm dầu. Vì vậy một cách tương đối (phụ thuộc áp
lực) đá có thể chỉ thấm nước, không thấm dầu và có trường hợp đá có thể thấm cả hai
lưu chất dầu nước.
Nếu trong hệ thấm chỉ có một trong hai chất lưu kể trên thì dòng thấm sẽ phù
hợp với định luật Darcy (2.3). Trường hợp tồn tại cả hai, hoặc nhiều hơn số chất lưu
trong hệ thì hoạt động động học của các pha thành phần đó sẽ không đơn giản như vậy.
Ví dụ trong hệ thấm có cả dầu lẫn nước, độ thấm hiệu dụng tính cho mỗi thành phần đó
sẽ là:

• Đối với pha dầu:
.
O O
O
Q h
k
P S
µ
=
∆
(2.7)
• Đối với pha nước:
9
Khóa Luận Tốt Nghiệp Hoàng Anh Đức
.
W W
W
Q h
k
P S
µ
=
∆
(2.8)
Trong đó:
Q
O
và Q
W
là lưu lượng thấm của dầu và nước

µ
O
và µ
W
là độ nhớt của dầu và của nước
ΔP = P
1
– P
2
là áp lực thấm
h và S có ý nghĩa như ở (2.3)
Trong thực tế, thường gặp đồng thời cả hai pha dầu và nước, khi đó k
t
= k
O
+ k
W
sẽ nhỏ hơn độ thấm tuyệt đối k, và đương nhiên Q
t
= Q
O
+ Q
W
cũng nhỏ hơn lưu lượng
thấm của dòng đơn pha. Điều đó có nghĩa là hai pha cản trở lẫn nhau khi thấm qua môi
trường lỗ rỗng.
Có một cách đánh giá hiện tượng này theo định nghĩa của độ thấm tương đối:
Độ thấm tương đối là tỷ số của độ thấm hiệu dụng của đá đối với một pha chia
cho độ thấm tuyệt đối, và biến thiên theo giá trị độ bão hoà của pha đó.
k

ro
= k
o
/k là độ thấm tương đối của dầu (2.9)
k
rw
= k
w
/k là độ thấm tương đối của nước (2.10)
Trên hình 2.2 ta thấy độ thấm
tương đối của dầu (k
ro
) ở giá trị bão
hòa nước dư (S
Wir
) nhỏ hơn 1,0 và nó
tiếp tục giảm khi độ bão hoà nước (S
W
)
tăng, nhưng cuối cùng tiến tới không
khi S
W
có giá trị tới hạn, tương đương
với giá trị bão hoà dầu dính (Sor).
Độ thấm tương đối của nước
tiến tới không ngay ở giá trị bão hoà
nước dư (S
Wir
). Ta có nhận xét trong đá
cát sét, độ bão hoà nước dư thường lớn

hơn độ bão hoà dầu dính và tăng theo
độ bão hoà nước S
W
. Ở vùng bão hoà
chuyển tiếp S
W
≤ S
Wir
chỉ có dòng dầu
thấm, ngược lại ở vùng S
o
≤ S
or
chỉ có
dòng nước thấm. Trong thực tế ta hay gặp k
ro
= k
rw
ở giá trị độ bão hoà S
W
= 60%.
4. Điện trở suất và độ dẫn điện:
Điện trở suất (R) của vật chất là số đo đánh giá sự cản dòng điện đi qua chất đó.
Điện trở suất được đo bằng đơn vị Ohm.m
2
/m hay Ohm.m (Ωm).
10
Khóa Luận Tốt Nghiệp Hoàng Anh Đức
Giả sử có một dây dẫn đồng chất có độ dài là l và tiết diện là S, điện trở của dây
dẫn có thể được xác định như sau:

l
R
S
ρ
=
(2.11)
Trong đó ρ là điện trở suất riêng của đất đá, có đơn vị là ohm.m, điện trở suất
riêng tỷ lệ nghịch với độ dẫn điện.
Một khối đá đồng nhất đẳng hướng có hình lập phương với kích thước 1 mét có
trở kháng 1 Ω giữa hai mặt đối diện, sẽ có điện trở suất R = 1 Ωm.
Độ dẫn điện (C) là số đo thể hiện khả năng dẫn điện tích của vật chất. Đây là số
nghịch đảo của điện trở suất và biểu thị bằng đơn vị millimho/m (mmho/m) hay mS/m
(millisiemen/metre).
1 (mmho/m) = 1000/R (Ωm) = 1 mS/m
Sau đây là điện trở suất riêng của vài loại đất đá và khoáng quặng:
- anhydrite : 10
7
- 10
10
- than đá : 10 - 10
16
- canxite (CaCO
3
) : 10
7
- 10
14
- antraxit (than không khói) : 10
-3
- 1

- thạch anh (SiO
2
) : 10
12
- 10
14
- pirite (FeS
2
) : 10
-4
- 10
-1
- feldspar : 10
11
- 10
12
- grafite (than chì) : 10
-6
- 10
-4
- mica : 10
14
- 10
15
- macnetite (Fe
3
O
4
) : 10
-4

- 10
-2
- dầu thô : 10
9
- 10
16
Có hai kiểu dẫn điện là:
• Dẫn điện điện tử: Là đặc tính dẫn điện của các chất rắn như graphit, các kim loại
(đồng, bạc ), oxit kim loại (hematit), sunfua kim loại (pyrit, galenit ).
• Dẫn điện ion (hay dẫn điện điện môi): Là đặc tính dẫn của các dung dịch, ví dụ
nước có hoà tan các muối. Các đá khô và không chứa các chất dẫn điện điện tử
nêu trên thì có điện trở rất lớn đến mức gần như không dẫn điện.
Đặc tính dẫn điện của đá trầm tích chủ yếu là dẫn điện ion vì trong đá trầm tích
thường xuyên có nước và phân bố liên tục trong đá.
Điện trở suất của đá phụ thuộc vào:
• Điện trở suất của chất lưu trong lỗ rỗng. Điện trở này thay đổi theo bản chất,
nồng độ muối hoà tan trong nước và nhiệt độ.
• Lượng nước chứa trong đá, nghĩa là phụ thuộc vào độ rỗng và độ bão hoà nước
của đá.
• Loại đá, ví như bản chất và sự tồn tại của sét, dấu hiệu của các kim loại dẫn
điện.
• Kiến trúc của đá: phân bố lỗ rỗng, sét và các khoáng vật dẫn điện.
11
Khóa Luận Tốt Nghiệp Hoàng Anh Đức
• Nhiệt độ, đặc biệt là các đá có đặc tính dẫn điện ion.
Đá, đặc biệt đá trầm tích, là môi trường không đẳng hướng về khả năng dẫn điện
cũng như dẫn dòng thấm. Theo chiều phân lớp (dọc theo các mặt phân lớp), điện trở
suất dọc (R
//
) thường thấp hơn theo chiều vuông góc (R


). Đặc điểm đó của đá được
đánh giá bằng hệ số bất đẳng hướng λ:
1
2
//
R
R
⊥
 
λ=
 ÷
 
(2.12)
Hệ số ở có thể thay đổi trong phạm vi 1,0 ≤ λ ≤ 2,5. Các phép đo điện trở trong
giếng khoan bằng các thiết bị đo sâu khác nhau (laterolog, cảm ứng) thường đo được
giá trị điện trở suất R:
1
2
//
R (R R )
⊥
= ×
(2.13)
Bất đẳng hướng trong phạm vi một vỉa đồng nhất được xem là bất đẳng hướng
vi mô; khi xét trong phạm vi một tập vỉa hay một đoạn lát cắt trầm tích thì gọi là bất
đẳng hướng vĩ mô. Bất đẳng hướng vĩ mô sẽ ảnh hưởng lên mọi giá trị đo của các thiết
bị đo điện trở khác nhau. Bất đẳng hướng vi mô chỉ thể hiện trong sét và lớp vỏ sét ở
thành giếng, ở thành giếng giá trị điện trở đo dọc theo trục giếng khoan thì nhỏ hơn khi
đo theo hướng vuông góc với thành giếng. Ảnh hưởng đó thể hiện lên giá trị đo bằng hệ

thiết bị MLL hoặc PML.
Tóm lại khi gọi là điện trở suất thực (R
t
) của thành hệ là điện trở phụ thuộc vào
hàm lượng chất lưu và bản chất cũng như cấu hình của khung đá.

4.1. Hệ số thành hệ F:
Khi nghiên cứu sự phụ thuộc của điện trở từ độ rỗng (loại trừ ảnh hưởng của độ
khoáng hoá nước vỉa) thông thường người ta sử dụng giá trị tương đối của điện trở. Khi
những lỗ hổng của đất đá được bão hòa 100% nước vỉa ta có:

t
W
R
F
R
=
(2.14)
R
t
- Điện trở của vỉa (đã bão hòa 100% nước vỉa)
R
w
- Điện trở của nước vỉa
F - Thông số của độ rỗng hay hệ số thành hệ (Formation factor).
Bằng thực nghiệm người ta đã đưa ra sự tương quan giữa F và
φ
như sau:

m

a
F
φ
=
(2.15)

12
Khóa Luận Tốt Nghiệp Hoàng Anh Đức
a - Hệ số thông của đất đá (permeability factor, cementation factor): (mức độ thông
được định nghĩa như độ phức tạp của các đường thông nối giữa các lỗ rỗng của
thành hệ rỗng thấm. Đường dẫn càng quanh co, hệ số càng lớn). Giá trị của a thay
đổi từ 0.62 với cát chưa cố kết, đến 0.81 cho cát cố kết, 1.0 cho đá carbonate.
m- Hệ số kết dính, là một hàm của cỡ hat, phân bố cỡ hạt và độ quanh co, phụ thuộc
vào thành phần xi măng có trong đất đá (cementation exponent). Giá trị thay đổi
trong khoảng 1.4 đến 3.8.
Ở mỗi vùng đều có giá trị a, m khác nhau phụ thuộc vào thành phần, tính chất
của đất đá ở vùng đó. A, m được xác định trong phòng thí nghiệm. Thông thường được
làm tròn: a =1 và m = 2.
4.2. Hệ số tăng điện trở Q:
Để nghiên cứu sự ảnh hưởng của độ bão hòa dầu lên điện trở, người ta sử
dụng tỷ số giữa điện trở của vỉa chứa dầu R
t
(dầu) hay khí R
t
(khí) và điện trở
của chính vỉa đó được bão hòa 100% nước R
t
(nước).
=
(dÇu, khi')

(100%níc)
t
t
R
Q
R
(2.16)
Tỷ số đó được gọi là hệ số tăng điện trở Q (resistivity index).
Chỉ số Q = 1 khi S
W
= 1,0 và lớn hơn 1 khi có hydrocacbon xuất hiện trong lỗ
rỗng của đá chứa. Đối với vỉa dầu hay khí thì giá trị Q chỉ rằng vỉa chứa bao nhiêu phần
trăm dầu và khí thì Q tăng lên bấy nhiêu lần so với vỉa nước.
Bằng thực nghiệm người ta đã thiết lập mối quan hệ như sau:
1
n
w
Q
S
=
hoặc
.
1
(1 )
n
hydro
Q
S
=
−

(2.17)
n - Hệ số bão hòa (saturation exponent). Cũng giống như a, m hệ số n đặc trưng
cho từng loại đất đá và cũng được xác định trong phòng thí nghiệm, thay đổi
từ 1.8 đến 2.5.
Khi vỉa có nhiều sét n < 1.5, thông thường n = 2.
4.3. Công thức Archie:
Từ (2.16), (2.17) ta có:

1
= =
(dÇu, khi')
(100%níc)
t
n
w t
R
Q
S R
(2.18)
= =
φ
.
.(100%níc)
w
t w
m
a R
R F R
(2.19)
13

Khóa Luận Tốt Nghiệp Hoàng Anh Đức
Từ (2.18) và (2.19) suy ra:

=
φ
.
.(dÇu, khi')
n
w
w
m
t
a R
S
R
(2.20)
Công thức trên gọi là công thức Archie dùng cho vỉa cát sạch.
Với a = 1, m = n = 2 ta có:
W
W
2
t
R
S
R .
=
φ
(2.21)

4.4. Quan hệ phụ thuộc giữa điện trở suất với độ khoáng hoá:

Ta có nhận xét rằng điện trở
suất của một dung dịch thì phụ thuộc
vào nồng độ và loại muối hoà tan.
Hình 2.3 cho thấy quan hệ phụ thuộc
giữa độ dẫn C với nồng độ muối hoà
tan trong dung dịch tính bằng ppm.
Ở nồng độ thấp dưới
100.000ppm, quan hệ này là đồng biến.
Nhưng khi nồng độ tiếp tục tăng lên thì
đường biểu diễn quan hệ này của các
muối khác nhau bắt đầu chuyển sang
quan hệ nghịch biến với những giá trị
nồng độ khác nhau. Hiện tượng quan
hệ phụ thuộc của độ dẫn vào nồng độ muối hoà tan là đồng biến ở nồng độ thấp và
nghịch biến ở nồng độ cao được giải thích là ở nồng độ bão hoà và quá bão hoà, các ion
trong dung dịch mất dần hoạt tính và kém linh động, khả năng dẫn điện của dung dịch
giảm. Các dung dịch muối trong nhóm halogen, KCl và NaCl là các dung dịch có hoạt
tính dẫn điện mạnh hơn CaCl và MgCl và mạnh hơn nhóm sunfat (xem hình 2.3).
Trong điều kiện tự nhiên muối NaCl vừa có hoạt tính mạnh vừa có hàm lượng
lớn nên trong nghiên cứu người ta thường đưa nồng độ các muối khoáng của dung dịch
về nồng độ tương đương muối NaCl.
4.5. Quan hệ phụ thuộc của điện trở với nhiệt độ:
Điện trở suất của dung dịch giảm khi nhiệt độ tăng. Bản chuẩn ở hình 2.4 được
dùng để chuyển đổi điện trở đo được ở nhiệt độ thứ nhất (T
1
) về điện trở ở nhiệt độ T
2
bất kỳ.
14
Khóa Luận Tốt Nghiệp Hoàng Anh Đức

Cơ sở để xây dựng bản chuẩn ở hình 2.4 là công thức gần đúng của Arps:
2 1
1
2
6 77
6 77
WT WT
T ,
R R
T ,
 
+
=
 ÷
+
 
(2.22)
khi dùng thang đo
o
F, và:
2 1
1
2
21 5
21 5
WT WT
T ,
R R
T ,
 

+
=
 ÷
+
 
(2.23)
khi dùng thang đo
o
C.
Trong đó: R
1
và R
2
là điện trở suất dung dịch ở nhiệt độ T
1
và T
2
.
4.6. Điện trở suất của sét:
Ngoại trừ một số khoáng vật quặng hay vật liệu bán dẫn như graphit, pyrit,
hematit và một vài khoáng vật khác, còn lại các khoáng vật khô hầu như không dẫn
điện.
Có một vài khoáng vật bề ngoài dường như là vật dẫn điện ở thể rắn, sét là một
thí dụ như thế. Theo Waxman và Smits (1968), vật liệu trầm tích sét bản thân nó giống
15
Khóa Luận Tốt Nghiệp Hoàng Anh Đức
như một thành hệ sạch có độ rỗng, độ cong kênh dẫn và chất lưu bão hoà ngoài nước,
dường như dẫn điện tốt hơn ta tưởng do bề mặt khối của nó (hình 2.5a).
Sét giống như màng rất mỏng nhưng có diện tích bề mặt riêng rất lớn, tuỳ từng
loại khoáng vật sét (1.5b).

Có sự thiếu hụt điện tích dương ở các màng sét. Điều này làm nảy sinh trường
điện âm vuông góc với bề mặt màng sét, hút các ion dương (Na
+
, K
+
, Ca
2+
) và đẩy
các ion âm (Cl
-
) có trong nước. Kết quả của sự trao đổi trung hoà điện tích ấy sẽ hình
thành dung tích hấp phụ cation, thường ký hiệu bằng CEC (meq/g đá khô) hoặc Q
V
(meq/cm
3
thể tích rỗng toàn phần). CEC quan hệ chặt chẽ với diện tích riêng S
q
của sét
và phụ thuộc vào loại khoáng vật sét. Đại lượng này thấp nhất ở sét caolinit và cao nhất
ở sét montmorilonit và vermiculit.
Sét không chỉ gặp phổ biến ở các vỉa riêng biệt mà còn trộn lẫn trong các đá khác như
cát kết, đá vôi.
Khi đề cập tới sét trong đá ta có thể xem phần khung đá là không dẫn điện.
Thành phần sét sẽ được tính đến trong tính toán dựa trên các phép đo điện trở (yếu tố
thành hệ, độ lỗ rỗng, độ bão hoà ). Ảnh hưởng của sét sẽ phụ thuộc vào tỷ phần, tính
chất vật lý và dạng hình tồn tại của sét trong đá.
4.7. Ảnh hưởng của độ sét lên giá trị điện trở suất và độ bão hoà của đá:
Khi có thành phần sét trong đá là thêm yếu tố dẫn điện trong đá đó và vì vậy sét
có ảnh hưởng đến số đo điện trở. Chẳng hạn có hai mẫu đá, một là đá sạch, mẫu kia có
sét, và chúng bão hoà cùng thứ nước trong lỗ rỗng. Điện trở suất của các mẫu đá này lại

hoàn toàn khác nhau. Điện trở suất của đá sét phụ thuộc vào loại sét, hàm lượng và kiểu
phân bố của sét.
Trong phân tích địa vật lý người ta chú ý đến ba kiểu phân bố của sét trong đá
như hình 2.6. Mỗi kiểu phân bố của sét đều có ảnh hưởng lên điện trở suất, thể tự phân
16
Khóa Luận Tốt Nghiệp Hoàng Anh Đức
cực và tốc độ sóng siêu âm, làm thay đổi độ thấm, độ bão hoà của tầng chứa theo nhiều
cách khác nhau.

• Sét phân lớp: đây là các lớp mỏng hay màng sét kẹp giữa các lớp của tập đá
chứa (cát, vôi ) trong đá chứa như hình 2.7.
Bởi vậy trong trường hợp này sét không làm thay đổi độ rỗng hiệu dụng, độ bão
hoà hay độ thấm trong vỉa chứa, nó không tạo ra những bờ chắn thấm theo chiều dọc
mặt phân lớp. Cố nhiên theo chiều vuông góc với bề mặt vỉa chứa thì sét phân lớp làm
triệt tiêu khả năng thấm theo chiều thẳng đứng của tầng. Nói cách khác các lớp sét
mỏng ngăn đường thấm giữa các lớp cát có lỗ rỗng ở bên trên và dưới chúng.
Về mặt dẫn điện, sét phân lớp tạo ra một hệ thống các đường dẫn song song với
các lớp có độ dẫn lớn hoặc nhỏ hơn.
• Sét xâm tán: dạng xâm tán sét bám phủ trên bề mặt các hạt đá tạo thành lớp
màng bao và lấp nhét một phần kênh thông nối giữa các nang rỗng. Sét xâm tán làm
thay đổi các tính chất vật lý của đá nhiều hơn là sét phân lớp. Độ thấm rõ ràng giảm đi
nhiều nhất, vì sét xâm tán làm bít các kênh thông nối trong hệ thống lỗ rỗng, chất lưu
khó lưu thông trong hệ đó hơn là trường hợp sét phân lớp. Mặt khác sét trương nở
ngậm nhiều nước, nước bám vào các hạt sét bằng lực lớn hơn khi bám vào hạt thạch
anh. Các yếu tố đó dẫn đến trong vỉa đá có sét xâm tán thì độ bão hoà nước lớn hơn,
nhưng nước linh động (nước tự do) lại ít đi thành thử độ thấm giảm nhiều.
Về khả năng dẫn điện, ở đá có sét xâm tán cơ chế dẫn hỗn hợp của các đường
dẫn hợp bởi nước lỗ rỗng và sét xâm tán.
• Sét cấu trúc: Sét cấu trúc là các hạt hay phiến sét cấu thành một phần của pha
cứng như những hạt thạch anh hoặc các khoáng vật khác. Loại hình tồn tại của loại sét

này có nhiều đặc tính giống với sét phân lớp vì chúng cùng phụ thuộc vào độ nén ép
như nhau. Tuy nhiên các ảnh hưởng của chúng lên độ thấm và điện trở suất thì ít hơn
nhiều so với sét xâm tán, mặc dù chúng là một phần của sét trong đá. Sét phân lớp và
sét cấu trúc có cùng một nguồn gốc lắng đọng, trong khi đó sét xâm tán lại rất khác
nhau về thành phần khoáng vật (fieldspar ) hoặc điều kiện lắng đọng.
17
Khóa Luận Tốt Nghiệp Hoàng Anh Đức
Tất cả ba kiểu tồn tại của sét có thể đồng thời có trong thành hệ cát sét. Không
có loại đá chỉ có sét phân lớp mà không có sét xâm tán hay sét cấu trúc, cũng không có
trường hợp chỉ có sét xâm tán mà không có loại hình sét khác. Điều đó cũng giống như
trong các đá trầm tích lục nguyên không có đá là cát sạch và cũng không tồn tại một lớp
đá thuần sét không có cát. Vậy ta phải hiểu rằng khi nói lớp đá cát thì đó là đá có nhiều
cát, ít sét, cũng như khi nói đến lớp sét ta hiểu rằng thành phần khoáng vật chính của
lớp đó là sét, ít cát.
18
Chương 3
Địa vật lý giếng khoan
Địa vật lý giếng khoan
Địa vật lý nghiên cứu giếng khoan là một lĩnh vực của ngành địa vật lý, bao
gồm những phương pháp vật lý, sử dụng để nghiên cứu lát cắt địa chất mà giếng khoan
đi qua từ đó có thể phát hiện và đánh giá trữ lượng khoáng sản, thu thập những thông
tin về vùng mỏ khai thác và trạng thái giếng khoan.
Hiện nay có rất nhiều phương pháp địa vật lý khác nhau, theo bản chất ta có thể
chia ra thành những nhóm như sau:
-Phương pháp điện trường -Phương pháp cơ lý
-Phương pháp phóng xạ -Phương pháp từ trường
-Phương pháp sóng siêu âm -Phương pháp chụp ảnh
-Phương pháp nhiệt -Phương pháp địa hóa
Bản chất của những phương pháp này là đo dọc theo thành giếng khoan để ghi
một vài thông số nhất định, những thông số này đặc trưng cho một hay vài tính chất vật

lý của đất đá nơi giếng cắt qua.
1. Trạng thái giếng khoan khi sử dụng dung dịch khoan gốc nước:
Do áp suất của cột dung dịch
giếng khoan lớn hơn áp suất vỉa nên
nước của dung dịch khoan ngấm vào
trong đất đá có độ thấm tốt (cát, đá
vôi), nước dung dịch khoan đẩy toàn
bộ chất lưu trong vỉa và chiếm chỗ
hoàn toàn tạo thành đới ngấm hoàn
toàn. Bên cạnh của đới ngấm hoàn toàn
là đới chuyển tiếp được tạo thành một
phần do nước của dung dịch khoan
ngấm từ đới ngấm hoàn toàn và một
phần của chất lưu trong vỉa, phần ngoài
cùng không bị nước của dung dịch
khoan xâm nhập gọi là đới nguyên.
Trong quá trình nước của dung dịch khoan ngấm vào trong vỉa, sét của dung
dịch khoan bị giữ lại ở thành giếng khoan tạo thành một lớp bùn sét (mud cake), vì vậy
đối với những vỉa có độ thấm tốt ta thường quan sát thấy hiện tượng đường kính của
giếng khoan nhỏ hơn đường kính của choòng khoan.
2. Log và thông tin từ log:
Một bản log chuẩn thông
thường bao gồm các phần chính sau:
* Phần đầu log: phần này
chứa các thông tin chung về giếng và
những dữ liệu cốt yếu sử dụng trong
minh giải log. Thông thường gồm
các thông tin như: tên và vị trí giếng,
thời điểm ghi, đường kính choòng
khoan, loại bùn khoan và tính chất

của bùn khoan, độ sâu giếng, nhiệt
độ đáy giếng, tên công ty tiến hành
đo, tên bộ dụng cụ đo, …
* Phần Remark: các lưu ý
(cần thiết) ở đầu log, phần này liệt kê
mọi chi tiết bất qui chuẩn liên quan
đến quá trình chạy thiết bị, cách thể hiện của log, các yêu cầu bất thường hoặc những
yêu cầu đặc biệt làm khác quy trình hoạt động chuẩn.
Phần chính của log: chứa các thông tin, dữ liệu trên thang độ sâu. Phần này thể
hiện loại đường cong được ghi, thang tỉ lệ, đơn vị đo, … trên các track khác nhau.
Thông thường, track 1 thể hiện các đường cong GR, SP, Bitsize, caliper,… track 2 là
các đường điện, còn các đường neutron, mật độ, sonic,… ghi trên track 3.
Hình 3.3: Phần chính của log và phần cuối của log
Phần đuôi log: thường là một danh sách các thông số liên quan đến log, cần có
trong quá trình xử lý log, và các thông tin về việc thể hiện log.
Ngoài các phần chính này, tùy theo yêu cầu đo đạc, thể hiện và sử dụng, một
bản log thường có các phần khác nữa như: phần log lặp (repeat section), phần phác thảo
giếng (well sketch), phần phác thảo bộ thiết bị (tool sketch), phần thể hiện các thông tin
kiểm định dụng cụ(tools calibration), …
3. Vai trò của log trong ngành công nghiệp dầu khí:
Với nhà vật lý dầu khí, nhiệm vụ cuối cùng của họ là xác định loại đá và thành
phần chứa trong đó. Những việc này có thể được thực hiện tại giếng hay trong phòng
thí nghiệm.
Công việc của nhà vật lý dầu khí liên quan đến nhiều khía cạnh của các ngành
nhánh khác, tùy thuộc vào yêu cầu của giai đoạn nào: từ khi tìm kiếm thăm dò một mỏ
mới cho đến giai đoạn phát triển khai thác, nâng cao sản lượng thu hồi. Nhà vật lý dầu
khí kết hợp với mỗi nhà khoa khoa học địa chất, mỗi kĩ sư để thực hiện các nhiệm vụ
sau:
Với nhà địa vật lý:
• Xác định mối liên hệ thời gian với độ sâu khi khoan

• Tổng hợp tín hiệu địa chấn
• Dự báo sự thay thế chất lưu
Với nhà địa chất:
• Xác định thành phần thạch học từ việc giải đoán log và mẫu lõi
• Xác định các mặt địa tầng, hệ thống khe nứt, đứt gãy từ log ảnh
• Xây dựng mô hình 3D từ log ảnh kết hợp với đọc độ sâu
Với kĩ sư mỏ:
• Quyết định vị trí giếng, số lượng giếng
• Tìm mối liên hệ giữa các đường cong độ thấm và độ mao dẫn
• Thử áp lực vỉa bằng các thiết bị thử giếng
• Nghiên cứu độ đặc của đá
Với kĩ sư khai thác:
• Đánh giá chất lượng xi măng từ tài liệu log trong giếng đã chống ống
• Định kế hoạch khai thác từ log khai thác
• Kiểm tra sự ăn mòn ống chống
• Dự trù hiện tượng cát chảy từ việc phân tích lực đá
Với kĩ sư khoan:
• Chỉnh hướng khoan từ LWD
• Dự đoán áp lực lỗ rỗng từ mudlogging
• Chọn biện pháp gia cố giếng từ việc phân tích lực đá
• Chọn kích thước giếng và hình dạng ống chống
Những nhiệm vụ này không thực hiện riêng lẻ, mà thường có liên hệ với nhau.
Do đó các nhà khoa học địa chất và các kĩ sư thường hợp tác vì mục đích chung là
nhằm nâng cao thành quả thu được từ mỏ khai thác.
4. Nguyên lý đo ghi:
Việc đo ghi trong địa vật lý giếng khoan chủ yếu là thể hiện sự biến đổi của một
tham số vật lý nào đó theo chiều sâu của giếng khoan. Mỗi lần kéo thả cáp để đo trong
giếng khoan người ta có thể phối hợp một số phép đo để cùng tiến hành. Các phép đo
trong cùng một lần kéo thả cáp phải độc lập không làm ảnh hưởng lẫn nhau. Không nên
kết hợp các phương pháp cần đo với tốc độ kéo cáp chậm với các phương pháp có thể

đo với tốc độ kéo cáp nhanh.
Khi kéo cáp để tiến hành đo từ đáy giếng, cáp sẽ đi qua một ròng rọc có chu vi
cho trước. Nhờ hệ cơ học chiều dài của đoạn cáp đi qua ròng rọc được chuyển vào làm
cho băng ghi (băng giấy ảnh hoặc băng từ) dịch chuyển một đoạn tương đương theo tỷ
lệ đã chọn. Các tỷ lệ chiều sâu có thể chọn: 1/1000, 1/500, 1/200, 1/100, 1/40 và 1/20.
Nghĩa là tương ứng 1000m, 500m, 200m, 100m, 40m và 20m chiều sâu thực ở giếng
khoan được thể hiện trên 1m chiều dài của băng ghi.
Trong địa vật lý giếng khoan thực hiện các kiểu ghi chính: tương tự và ghi số.
Đo ghi tương tự có thể trên giấy đặc biệt bằng bút ghi hoặc trên giấy ảnh bằng một
camera có nhiều điện kế gương. Ghi số trên băng từ là cách ghi hiện tại có nhiều ưu
điểm hơn. Nhờ ghi số có thể nén các số liệu để truyền từ giếng khoan về trung tâm tính
toán hoặc căn cứ ở đất liền cách xa hàng trăm, ngàn cây số; ở đó có các chơng trình xử
lý mạnh sẽ cho các kết luận kịp thời ngay sau khi kết thúc đo. Từ số liệu ghi số có thể
hiển thị ra các đường ghi tương tự theo tỷ lệ bất kỳ. Các số liệu đo ghi số dễ biến đổi và
gọn nhẹ, bền vững trong việc lưu giữ bảo quản.
5. Truyền tải số liệu:
Các băng kết quả do ghi địa vật lý giếng khoan phải được nhanh chóng xử lý để có kết
quả sớm nhất. Vì vậy, một mặt các số liệu đo được xử lý nhanh tại trạm (nếu đủ các
phân mềm xử lý nhanh), mặt khác các số liệu này phải được chuyển ngay về trung tâm
tính toán hay văn phòng công ty, ở đó có đủ các thiết bị máy tính và chương trình phần
mềm xử lý mạnh, có khả năng cho kết quả đầy đủ, chính xác nhất. Các số liệu băng ghi
có thể gửi về trung tâm bằng email qua hệ thống thông tin viễn thông.
Chương 4
Các
Các


phương pháp điện từ
phương pháp điện từ

trường nghiên cứu giếng khoan
trường nghiên cứu giếng khoan
1. Phương pháp đo điện trở đất đá dưới tác dụng nguồn điện nhân tạo:
Trong tất cả các công cụ đo log, các thiết bị đo điện trở là những kiểu mẫu đầu
tiên được sử dụng. Chúng được Conrad Schlumberger áp dụng lần đầu ở công ty của
ông vào năm 1919.
1.1. Cơ sở lý thuyết:
Phương pháp đo điện trở đất đá dưới tác dụng nguồn điện nhân tạo là phương
pháp sử dụng nguồn điện phóng vào trong thành giếng khoan để đo điện trở suất riêng
của đất đá thành giếng khoan. Đường log điện trở là thước đo điện trở đất đá xung
quanh lỗ khoan, tức trở kháng chống lại sự truyền qua của dòng điện.
Hầu hết các vật chất tạo đá gần như cách điện, trong khi các chất lưu bên trong
lại dẫn điện. Hydrocarbon, là ngoại lệ về tính chất dẫn điện của chất lưu, ngược lại, dẫn
điện rất kém. Khi một thành tạo đá có độ rỗng và chứa nước khoáng hóa thì điện trở
chung sẽ thấp. Cũng với thành tạo đó, nhưng chứa hydrocarbon thì điện trở chung sẽ rất
cao.
Chính đặc điểm này được ứng dụng vào đường log điện trở: với giá trị điện trở
cao có thể nhận định về một thành tạo có độ rỗng chứa hydrocarbon.
1.1.1. Nguyên lý bố trí điện cực:
Thiết bị đo điện nhân tạo đơn giản
được cấu tạo từ 4 điện cực A, B, M, N, điện
cực B nằm trên mặt đất, A, M, N nằm ở thiết
bị đo được thả theo giếng (hình 4.1).
Điện cực A, B để phóng ra nguồn điện.
M, N để đo hiệu điện thế giữa hai điểm của
giếng khoan ở thời điểm dòng điện đi qua.
Khi di chuyển máy đo dọc theo thành giếng
khoan thì hiệu điện thế được ghi bởi M, N sẽ thay đổi phụ thuộc vào điện trở suất của

đất đá xung quanh. Ta có :
∆
=
U
R K
I
(4.1)
R - Điện trở suất của đất đá.
∆U - Hiệu điện thế giữa hai cực M, N.
I - Cường độ dòng điện đi qua.
K - Hệ số đặc trưng của máy (phụ thuộc vào khoảng cách M, N)
1.1.2. Các dạng bố trí điện cực:
Các điện cực được sắp xếp theo những qui luật nhất định và mỗi cách sắp xếp có
tên gọi khác nhau, các điện cực này còn được gọi là zond (sonde).
Điện cực thế hay zond thế (Normal): Là điện cực mà khoảng cách giữa hai cặp
điện cực cùng loại A, B hoặc M, N lớn hơn khoảng cách từ một trong hai điện cực đó
đến điện cực không cùng cặp gần nhất.
Điện cực gradient hay zond gradient (Lateral): Là điện cực mà khoảng cách
giữa một cặp điện cực cùng loại nhỏ hơn khoảng cách từ một trong hai điện cực cùng
loại đến điện cực khác gần nhất.
Trong zond thế khoảng cách AM được gọi là độ dài của zond. Điểm ghi là điểm
giữa của AM. Trong zond gradient, độ dài của zond là AO, O là điểm giữa của các cặp
điện cực cùng loại gần nhất.
1.2. Các phương pháp đo điện nhân tạo:
1.2.1. Thiết bị đo điện trở thường và đo sườn: