Giáo trình địa vật lý giếng khoan part 9 doc

217
7.4.2. Phân tích các biểu hiện khí
Khí có trong dung dịch khoan mà ta thu đợc bằng bộ tách khí không chỉ có khí
đợc giải phóng từ thể tích đá bị phá vỡ mà còn có thể từ những nguồn khác nhau:
- Khí từ các lớp sét tạo ra khí nền.
- Khí từ tầng khai thác do nguyên nhân thay đổi đột ngột của nồng độ khí.
- Khi tiếp cần khoan, ta kéo cần lên gây sự giảm áp suất cột dung dịch, các chất
lu từ vỉa có thể thâm nhập vào giếng.
- Khí tái tuần hoàn do máy tách khí không hết, khí sinh ra ở vòng tuần hoàn trớc
lại đợc đa vào giếng để tham gia vòng tuần hoàn tiếp theo. Khí tái tuần hoàn khi lên
mặt đất lại gây ra dị thờng giả giống nh dị thờng thật nhng có biên độ nhỏ hơn.
- Khí khuyếch tán từ vỉa vào dung dịch khoan do ở tầng áp suất cao, áp suất vỉa
lớn hơn áp suất dung dịch.
- Ngoài ra còn có các yếu tố khác có thể làm xuất hiện khí nhng ít xảy ra nh:
- Giếng khoan gặp các lớp than hay lignit.
- Có các vật liệu núi lửa trong đá.
- Gặp các đứt gy.
Khi phân tích các biểu đồ đo khí tổng hoặc khí thành phần, cần phải tìm hiểu
nguyên nhân họăc nguồn gốc gây ra các dị thờng khí.
Trở lại với hình 7.12, ở phần trên cùng của băng Master Log có một phông nền
khí methan trong dung dịch với nồng độ thấp 0,1% có tồn tại một vài pick ở những
đoạn có thấu kính Dolomit, cát và sét từ chiều sâu 7321 đến 7420.
Từ chiều sâu 7430, nồng độ khí tăng gồm có cả ethan, propane trong vỉa chứa.
Vỉa chứa thực sự bắt đầu ở độ sâu 7465.
ở
vị trí bắt đầu vào vỉa chứa có biểu hiện tăng
nhanh nồng độ khí, trong khi đó cũng thấy xuất hiện giảm mật độ ở dòng dung dịch
chảy ra (dòng đối lu). Các hydrocacbon nặng có cả butan trong dung dịch, trong khi
chỉ có methane là xuất hiện ngay cả nơi không phải là vỉa chứa. Có biểu hiện độ thấm
khi có sự tổn hao dung dịch hay chất lu chảy vào giếng khoan. Hiện tợng mất dung

dịch hay chất lu chảy vào giếng sẽ đợc phát hiện theo phép đo độ sai khác giữa tốc
độ dung dịch vào và ra hay đo mức dung dịch trong bể.
7.4.3. Đánh giá định lợng các dị thờng khí
Khi phân tích định lợng các dị thờng khí đối lu cần phải qua thử nghiệm. Số
đo hàm lợng khí đợc tách qua bộ tách khí liên tục cần phải đợc chuẩn khắc độ thành
phần phần trăm (%) khí tổng trong dung dịch. Việc này cần phải dùng máy tách khí
quay tay tiến hành đồng thời với quá trình tách khí liên tục. Với các máy tách khí quay
tay kiểu VMS (Vacunm Mud Still) có thể tách toàn bộ khí hoà tan trong dung dịch.

218
RO
P
D
QG
,
t
2
019730=
Ta giả thiết rằng:
-
Lợng khí chứa trong dung dịch là khí đợc tách ra từ thể tích đá bị
choòng khoan phá huỷ (khí phông và khí tái tuần hoàn xem nh đ đợc
loại bỏ).
-
Tất cả các hydrocacbon chứa trong phần đá bị phá vỡ đều xâm nhập hết
vào dung dịch (không có phần nào ngấm vào đất đá ở đáy giếng).
-
Tốc độ bơm dung dịch và tốc độ khoan cơ học đều đợc xác định.
Khi đó, tỷ số tiềm năng PSS có thể định nghĩa nh sau:
(Thể tích khí + dung dịch)/ 1 đơn vị thời gian

PSS =
Thể tích đá đ đợc khoan/ 1 đơn vị thời gian
Hoặc (7.5)
ở
đây:
G
t
: Hàm lợng khí toàn phần (%)
Q: Lu lợng bơm (l/min)
ROP: Tốc độ khoan cơ học (m/min)
D: Đờng kính choòng (in)
Ví dụ ta có:
Hàm lợng khí trong dung dịch = 0.54%
Hàm lợng khí trong dòng bơm (khí tái tuần hoàn) = 0.364%
Tốc độ bơm = 2175 (l/min)
ROP = 20min/m, tơng đơng 0,05 m/min; D =
"
4
1
12

Hàm lợng khí thoát ra từ đất đá bị phá huỷ sẽ là:
G
t
= 0.54 - 0.364 = 0.186%
Và tính đợc:
PSS = 1.06m
3
khí/m
3

đất đá.
Tỷ số tiềm năng PSS có thể nhỏ hơn một tại các vỉa nớc có chứa methan trong
pha lỏng.

219
100.Z.
PT
PT
PSSCGS
va
av
=
Quan hệ phụ thuộc giữa PSS với tiềm năng khai thác có thể đợc thiết lập cho
từng mỏ cụ thể.
7.4.4. Tính chỉ số bo hoà khí ở đáy giếng
Chỉ số bo hoà ở đáy giếng có thể định nghĩa nh là độ bo hoà khí tính toán
(CGS), là tỷ số giữa thể tích khí trong điều kiện vỉa và thể tích đá chứa theo ký thuyết, (%):
(7.6)
Trong đó:
T
v
và
P
v
: Lần lợt
là nhiệt độ và
áp suất vỉa.
T
a
và

P
v
: Lần lợt
là nhiệt độ và
áp suất trên
mặt đất.
Z: Hệ
số nén khí;
bằng 1,0 đối
với khí lý
tởng và biến
thiên từ 0,7
đến 1,2 đối
với khí thực.
Hệ số này có
thể tính đợc
theo toán đồ
Katz (Hình
7.13) khi biết
nhiệt độ và
áp suất giả
rút gọn
1
.
Sau
khi tìm đợc
Z, thay giá trị
hệ số nén ép
Z vào (7.6)
thì ta tính

đợc CGS.


1. Nhiệt độ giả rút gọn T
r
là tỷ số của nhiệt độ vỉa T
v
và nhiệt độ tới hạn T
c
, cũng nh thế áp suất giả rút gọn P
r
là
tỷ số của áp suất vỉa P
v
và áp suất tới hạn P
c

H
ình 7.13. Toán đồ tính hệ số nén Z theo phơng pháp Katz
Nhiệt độ giả
rút
gọ
n
á
p suất giả rút gọn

á
p suất giả rút gọn

Hệ số nén ép Z

Hệ số nén ép Z

220
Độ bo hoà khí lý thuyết có mối quan hệ phụ thuộc với độ bo hoà khí S
G
nh sau:
100.
CGS
S
G

= (7.7)
Ví dụ: Giá trị độ bo hoà khí lý thuyết xác định theo (7.6) bằng 0,5%; độ rỗng
xác định theo phơng pháp điện trở hoặc phơng pháp hạt nhân bằng 15%. Độ bo hoà
khí sẽ là:
%,
,.
S
g
33
15
50100
==

7.4.5. Tỷ số hàm lợng khí
Khí tự nhiên trong các thành hệ ở bể trầm tích có thành phần khác nhau phụ
thuộc vào điều kiện thành tạo và lịch sử tồn tại cuối cùng của chúng.
ở
các tầng nông,
gặp các khí CH

4
, CO
2
, N
2
, nhng chúng thờng không tích tụ lại trong các bẫy để tạo
thành mỏ. Các khí mà phép đo khí dung dịch khoan quan tâm là khí ở các lớp có chiều
dày lớn và thờng tích tụ lại để tạo thành mỏ trong các bẫy địa tầng hay bẫy kiến tạo.
Thành phần chính của các khí này hydrocacbon, cacbonic và khí nitơ.
Khí hydrocacbon đều có trong các mỏ dầu, khí hoặc than nhng thành phần của
chúng ở các loại mỏ đó hoàn toàn khác nhau.
Khí mỏ dầu đặc trng bằng nồng độ lớn những hydrocacbon nặng không chỉ có
hydrocacbon ở thể khí nh ethan, propan, butan, iso butan mà còn có cả những
hydrocacbon thuộc nhóm dầu nhẹ là C
5
H
12
, C
6
H
14
và cao hơn. ngời ta thấy trong khí
đồng hành khi khai thác dầu, nồng độ hydrocacbon nặng thờng có từ 2 - 10%, hữu hạn
có trờng hợp thành phần này chiếm tới 40 - 50%; hàm lợng CH
4
thờng 50 - 70%.
Khí ở các mỏ khí sạch có nồng độ hydrocacbon nặng không cao và ít khi vợt
quá 2 - 3%, còn CH
4
lại đạt tới 97 - 98%. Cũng có trờng hợp gặp hydrocacbon nặng

chiếm tới 3 -6%, đó là trờng hợp liên quan đến các vỉa khí trong các mỏ dầu khí.
Ngoài ra trong mỏ khí còn có thể gặp những khí H
2
S, CO
2
, H
2
, N
2
.
Khí trong các mỏ than đặc trng bởi hàm lợng hydrocacbon nặng rất thấp
khoảng từ 0,1 - 1% hoặc hầu nh không có.
ở
đây gặp chủ yếu là methan.
Tất cả những khí tự nhiên có thể ở trạng thái tự do hoặc hoà tan trong nớc,
trong dầu và hấp phụ trong đá. Những hydrocacbon nặng thờng hoà tan mạnh trong
dầu. Nhiệt độ và áp suất có ảnh hởng lớn đến trạng thái khí và dầu ở trong vỉa chứa. ở
dới sâu, nhiệt độ và áp suất cao các khí C
3
H
8
, nC
4
H
10
, iC
4
H
10
thờng ở thể lỏng và hoà

tan vào trong dầu. Khi lên gần mặt đất, nhiệt độ và áp suất giảm, phần lớn các thành
phần chuyển sang trạng thái hoá hơi.
Theo hàm lợng hydrocacbon nặng, khí tự nhiên đợc phân loại nh sau:
Khí mỏ dầu có hàm lợng hydrocacbon nặng 1 - 60% và lớn hơn.

221
%.
C
C
n
i
i
i
83100
1
<

=
%.
C
C
n
i
i
i
83100
1
>

=

=
n
i
i
C
1
Mỏ khí hoá lỏng hàm lợng hydrocacbon nặng 3 - 18%.
Khí ở mỏ khí hàm lợng hydrocacbon nặng từ 0 - 3%.
Khí ở mỏ than, hàm lợng hydrocacbon nặng từ 0 - 1%.
Để dễ phân biệt giữa chúng ngời
ta cần có thêm những dấu hiệu khác thể
hiện sự khác nhau về tơng quan giữa các
cấu tử riêng biệt trong khí tự nhiên. Dấu
hiệu đợc sử dụng trong phân tích là tỷ số
giữa hàm lợng các hydrocacbon với nhau.
Trong mỏ dầu

Trong mỏ khí
ở
đây:
: Tổng hàm lợng của các cấu
tử hydrocacbon từ C
1
đến C
n
.
Theo phơng pháp tỷ số, các khí
hydrocacbon lấy từ vỉa sản phẩm đợc phân
tích bằng sắc ký khí để có hàm lợng của

các khí thành phần C
1
, C
2
, C
3
, C
4
, Tính tỷ
số
2
1
C
C
,
3
1
C
C
,
4
1
C
C
và
5
1
C
C
. Các giá

trị tỷ số này đợc vẽ trên biểu đồ nh hình
7.14.
Trên biểu đồ có các vùng giới hạn
bằng các đờng thẳng không liền nét.
Vùng có triển vọng dầu đối với các vỉa có
tỷ số 2 <
2
1
C
C
10; 2 <
4
1
C
C
20; vùng
có triển vọng khí 10


2
1
C
C

35 và 20

4
1
C
C

200. Bên ngoài các giới hạn trên là vùng không có sản phẩm.
Các đờng đồ thị (nét đậm) nối các giá trị tỷ số
2
1
C
C
,
3
1
C
C
,
4
1
C
C
và
5
1
C
C

đối với từng vỉa nghiên cứu chỉ ra sự thay đổi của các tỷ số này. các đờng đồ thị này
rơi vào vùng triển vọng nào trên biểu đồ (dầu hay khí) thì vỉa nghiên cứu đó đợc xếp
vào vùng triển vọng đó.
H
ình 7.14. Khả năng chứa sản phẩm
của vỉa n
g
hiên cứu

T
ỷ
số h
y
drocacbon
Khôn
g
sản
p
hẩm
Khôn
g
sản
p
hẩm

222
Theo thứ tự:
2
1
C
C
,
3
1
C
C
,
4
1

C
C
nếu tỷ số đứng sau mà nhỏ hơn tỷ số đứng
trớc thì vỉa đó có thể là vỉa nớc.
Đặc biệt, tỷ số
3
2
C
C
đôi khi đợc sử
dụng để xác định vị trí đới dị thờng áp suất
làm cho chất lu từ vỉa chảy vào giếng dự báo
nguy cơ phun. Hình 7.15 là một thí dụ về sự
biến thiên của tỷ số
3
2
C
C

Ngoài phơng pháp phân tích trên biểu
đồ tỷ số các cấu tử khí thành phần để đánh giá
đặc trng của vỉa chứa, trong sản xuất còn sử
dụng biểu đồ tam giác thành phần và phơng
pháp tỷ số alkane nhẹ. Kỹ thuật biểu đồ tam
giác dựa vào tơng quan giữa các tỷ số
T
C
C
2
,

T
C
C
3
và
T
C
nC
4
(C
T
- hàm lợng khí tổng)
trong các mẫu khí để đánh giá triển vọng của
vỉa. Kỹ thuật tỷ số alkane nhẹ thì dựa vào 3
tham số:
54321
5432
CCCCC
CCCC
W
h
++++
+++
=
là tham số tỷ
lệ với độ ẩm của dầu hoặc khí;
543
32
CCC
CC

B
h
++
+
=
là tham số thể hiện khả năng chứa hydrocacbon của vỉa. B
h

càng cao triển vọng càng thấp và
3
54
C
CC
C
h
+
= là tham số hỗ trợ để đánh giá đặc trng
chứa của vỉa. C
h
<
2
1
vỉa thiên về khí ớt hoặc condensat; C
h
>
2
1
có khả năng là vỉa
chứa dầu.
7.4.6. d- exponent

Từ lâu ngời ta đ nhận thấy rằng khi khoan qua các lớp đá sét ở phần lát cắt có
áp suất cao thì vận tốc khoan (ROP) tăng cao. hiện tợng này đợc giải thích nh sau:
ở
điều kiện địa chất bình thờng, sét đợc nén chặt do áp suất thạch tĩnh, vì thế càng ở
chiều sâu lớn thì sét càng bị nén chặt làm cho mật độ, độ bền cơ học, độ cứng tăng, độ
rỗng giảm và lợng chất lu trong các lớp sét vì vậy cũng giảm. Nhng ở vùng có dị
thờng áp suất cao thì sét không bị nén chặt, bức tranh vừa nêu lại bị thay đổi, ngợc
lại, nghĩa là độ rỗng và lợng chất lu tơng đối trong sét tăng, mật độ, độ bền cơ học
giảm làm cho các tham số khoan thay đổi.
H
ình 7.15. Thay đổi tỷ số
3
2
C
C
ở vỉa
có hiện tợng chất lu chảy vào giếng.
Nóc dị thờng
áp suất

223
ở
đây, vấn đề đợc đặt ra là liệu dựa vào sự thay đổi của các thông số khoan
nh vận tốc, vòng quay rotor (RPM), tải trọng của choòng (WOB), kích thớc choòng
(BS) ta có thể tính đợc áp suất thành hệ trong tầng sét không?.
Để trả lời câu hỏi đó, ngời ta đa ra một phơng trình có tên gọi là phơng
trình khoan, biểu thị khả năng khoan. Một trong những phơng trình do Jorden và
Shirley (1966) đa ra có dạng:
d
BS

WOB
RPMROP






=
(7.8)
Từ đó, d- exponent là tham số biểu thị khả năng khoan có thể đợc tính
BS
WOB
ln
RPM
ROP
ln
d
exp
= (7.9)
Về sau (1971) phơng trình (7.9) đợc hiệu chỉnh sửa đổi khi tính đến sự khác
nhau giữa áp suất của dung dịch ở đáy giếng và áp suất thuỷ tĩnh ở cùng chiều sâu.
Một hiệu chỉnh khác cũng đợc đa vào là đệm (áo) choòng và loại choòng:
ECD
G
.
BS
WOB.,
ln
RPM

a.ROP,
ln
d
H
p
exp
3
10
7655
60
283
= (7.10)
ROP tính bằng m/h G
H
- gradien áp suất thuỷ tĩnh - kg/dm
3

RPM tính bằng vg/ph ECD - Mật độ tuần hoàn tơng đơng- kg/dm
3

WOB tính bằng tấn a-hệ số phụ thuộc khoảng cách từ choòng đến áo, thay đổi từ 1 - 8
BS tính bằng m p-hệ số phụ thuộc loại choòng.
p = 0,5 - 0,6 đối với choòng có răng.
p = 0,2 choòng có gắn cacbit
p = 0,01 choòng có gắn kim cơng.
Giá trị d
exp
thờng gặp thay đổi từ 0,5 đến 3. Nó đợc ghi lại trên biểu đồ bán
logarit (Hình 7.16) khi tiến hành đo đồng thời với quá trình khoan.
Gradien áp suất thuỷ tĩnh (G

H
) hay gradien áp suất vỉa bình thờng là gradien áp
lực của cột nớc có cùng chiều cao bằng chiều sâu giếng khoan tính theo phơng thẳng
đứng.


224
Mật độ tuần hoàn tơng đơng (ECD) là tham số tính đến sự giảm áp của cột
dung dịch đối lu giữa bên ngoài cần khoan và thành giếng (vành xuyến). Khi vận
động theo phơng thẳng đứng từ đáy lên miệng giếng, nếu thành giếng trơn nhẵn thì sự
mất áp ít, ngợc lại thành giếng ghồ ghề, xần xìu thì mức giảm áp sẽ tăng cao. giá trị
giảm áp của dung dịch đối lu trong vành xuyến P
D
bằng tổng

P
A
của giá trị giảm áp
trong toàn lát cắt của vành xuyến. Đại lợng này đợc tính tự động nhờ một chơng
trình có tên là chơng trình thuỷ tĩnh đ cài đặt sẵn trong máy tính.
Khi đó, mật độ tuần hoàn tơng đơng đợc tính:






+
=
3

09810
dm
kg
,
Z,
PP
ECD
V
DH
(7.11)
Z
V
- chiều sâu của vỉa tính theo phơng thẳng đứng (chiều sâu tuyệt đối)
Trong đó: P
H
= 0,0981.
m
.Z
V
(với
m
- mật độ dung dịch) gọi là áp suất lên
thành hệ trong quá trình khoan (áp suất đáy giếng) tính bằng đơn vị [bar].
H
ình 7.16. Thí dụ đo ghi
d
ex
p
,

225
Ngoài tham số d - exponent ngời ta còn chú ý đến một tham số (

) căn bậc
hai của ứng suất

. Tham số
)(

cũng có quan hệ với ROP, RPM, WOP và BS theo
một phơng trình thực nghiệm tơng tự nh d
exp
nhng không đợc sử dụng rộng ri.
Một ứng dụng quan trọng của d
exp
là tính áp suất vỉa hay áp suất chất lu trong
lỗ rỗng.
Để tính áp suất chất lu trong lỗ rỗng của các thành hệ, việc đầu tiên là vạch
đờng xu thế (trend) của d
exp
trong các vỉa sét có điều kiện nén ép bình thờng (d
cn
)
đờng trend đợc vẽ theo phơng trình:
ln(d
cn
) =

Z
V

+

(7.12)
Trong đó:
Z
V
Chiều sâu tuyệt đối của vỉa.

và là các tham số có thể đợc xác định theo các cách:
- Tự động theo phơng pháp tính hồi
quy, chọn một điểm rơi vào giữa hai hay
nhiều điểm đ biết trớc giá trị của tham số
nghiên cứu.
- Thủ công theo một vài điểm trớc khi
dùng chơng trình tính bình phơng tối thiểu.
- Ước lợng: ngời phân tích xác định
đờng xu thế theo tính toán thực nghiệm.
Hình 7.17 là sơ đồ chỉ rõ nên chọn
các điểm (2, 3 và 4) hay loại bỏ (điểm 1) để
xác định các hệ số cho phơng trình (7.12).
Mọi phép phân tích của d
exp
theo tốc
độ khoan đều dựa trên cơ sở của một gần đúng sát nhất với đờng xu thế.
Việc này tơng đối dễ nếu làm cho toàn bộ lát cắt của giếng khoan nhng hơi
phức tạp vì phải xác định tiến trình khoan.
Ví dụ, ngang với chiều sâu Z
n
nào đó ta tính đợc d
cn

theo phơng trình (7.12)
và d
exp
theo phơng trình (7.10). Khi đó, gradien áp suất lỗ rỗng (áp suất vỉa) G
FP
có thể
tính nh sau:
2,1
cn
d








=
exp
HOBFP
d
).G - (G G
(7.13)
Trong đó:
G
OB
- Gradien áp suất thạch tĩnh.
H
ình 7.17. Xác định xu thế của

d
exp
.

Lề phải
Lề trái
á
p
suất cao
Khoảng dịch hồi quy
Đ
ờn
g
xu thế
(
Trend
)

226
G
H
- Gradien thuỷ tĩnh bình thờng.
Phơng trình (7.13) cho thấy rằng nếu mọi điều kiện khác là nh nhau thì tốc độ
khoan cơ học phụ thuộc vào sự chênh lệch giữa áp suất dung dịch và áp suất vỉa.
Khi đó áp suất lỗ rỗng P
FP
có thể tính cho vỉa ở chiều sâu Z
V
theo phơng trình:
P

FP
= 0,0981.G
FP
.Z
V
(7.14)
ở
đây:
Z
V
- Chiều sâu vỉa tính theo phơng thẳng đứng (m).
P
FP
- áp suất vỉa, tính bằng đơn vị bar.
7.5. Các chơng trình hỗ trợ ứng dụng
Khi tiến hành đo khí dung dịch (khí nông) và khí mùn khoan (khí sâu) đồng thời
với quá trình khoan ngời ta phải tính toán xử lý hơn 200 thông số địa chất, dung dịch,
khoan. Các thông số này đợc thu nạp từ hồ sơ, từ phép đo theo định kỳ thời gian,
chiều sâu hoặc đo liên tục bằng các loại cảm biến khác nhau. Để tính toán xử lý phân
tích nhiều tham số cùng một lúc nhằm xử lý các tình huống trong khi khoan, giải quyết
các nhiệm vụ địa chất, địa vật lý phải nhờ vào các chơng trình phần mềm có cài đặt
trong các máy tính của trạm đo khí ở thực địa. Nhờ các chơng trình hỗ trợ nh vậy mà
mọi tính toán đợc nhanh chóng, chính xác, giúp cho ngời đứng máy và kỹ s khoan
đa ra các kết luận kịp thời đúng đắn, làm cho quá trình khoan an toàn và tối u.
Các trạm đo khí đồng thời với quá trình khoan ngày nay đ đợc trang bị hiện
đại có nhiều cảm biến, đầu dò và thiết bị phụ trợ cùng các máy tính chuyên dụng. Các
chơng trình hỗ trợ ứng dụng đợc cài đặt trong các máy PC. Mỗi công ty dịch vụ có
những chơng trình phần mềm riêng của mình, tuy nhiên các chơng trình đó đều có
mục đích nh nhau: Xử lý các tình huống trong khi khoan, giải quyết các nhiệm vụ địa
chất - địa vật lý, có thể chia chúng thành 3 nhóm chơng trình chính:

a. Các chơng trình xử lý khoan
-
Thông báo chế độ thuỷ lực.
-
Chơng trình tham số dung dịch.
- Chơng trình hút nén.
-
Chơng trình xử lý phun.
-
Chơng trình thông báo hớng đi của choòng khoan.
-
Chơng trình thông báo về choòng khoan.
-



227
b. Các chơng trình địa chất
-
Chơng trình xác định dị thờng áp suất trong quá trình khoan (d
exp
).
-
Chơng trình đánh giá hydrocacbon.
- Chơng trình đo kết hợp (các phơng pháp địa vật lý, điện trở, GR, SGR,
CNL đồng thời quá trình khoan).
-

c. Các chơng trình đo điện trở gồm: các chơng trình liên quan đến xử lý tài
liệu đo các phơng pháp điện kết hợp với phơng pháp đo khí dung dịch khoan

7.6. Nhận xét
Hiện nay, các công tác khoan giếng trong thăm dò - khai thác đ chiếm một tỷ
trọng lớn trong ngành công nghiệp dầu khí. Công nghệ khoan đang có những thay đổi:
Khoan nghiêng, khoan ngang, khoan đờng kính bé, thì các phơng pháp đo dung
dịch khoan cũng đang đợc phát triển và trở thành một dạng dịch vụ quan trọng đáng
tin cậy cho các giếng khoan ở những điều kiện khác nhau. Đặc biệt các phơng pháp
này đợc sử dụng trong 3 lĩnh vực:
1. An toàn khoan: Trong lĩnh vực này, các phơng pháp đo khí dung dịch là
phơng tiện chủ đạo và chính xác nếu nó đợc tiến hành cẩn thận cho dù không phải là
tất cả.
2. Đánh giá các thành hệ đá chứa: Các tính chất cơ học của thành hệ đợc tính
toán trực tiếp theo đặc tính dễ khoan của chúng và bản chất của đá đợc xác định theo
mùn khoan đa lên mặt đất. Sự xuất hiện và thành phần của hydrocacbon sẽ đợc phát
hiện và tính toán trực tiếp.
3. Tối u hoá giá thành khoan: Nhờ có các phép đo dung dịch khoan ở dạng tính
toán trên máy tính, các thông số khoan đợc tối u hoá nh chọn tốc độ khoan tốt nhất
và để tính toán giá thành một cách lâu dài xem cần duy trì nó hay chọn khả năng hạ
thấp hơn,

228
Chơng 8
Các phơng pháp đo khác

8.1. Đo đờng kính giếng
Đờng kính giếng khoan là một tham số thể hiện đặc tính cơ học rất quan trọng,
mặt khác nó lại là một số liệu dùng để thể hiệu chỉnh các số liệu đo của các phơng
pháp địa vật lý giếng khoan khác nhau khi xử lý tài liệu.
8.1.1. Sơ đồ nguyên tắc của phép đo
Phép đo đờng kính giếng đợc thực hiện nhờ
các cặp càng. Các càng trong cặp đặt đối diện nhau qua

trục máy giếng. Khi thả tới đáy giếng các cặp càng này
đợc điều khiển từ mặt đất để mở ra tỳ vào thành
giếng. Từ đây khi kéo lên miệng giếng để thực hiện
phép đo thì độ mở rộng ra, hay khép vào của mỗi cặp
càng đều phụ thuộc vào đờng kính của giếng rộng hay
hẹp. Sự thay đổi đờng kính giếng làm cho một điểm
tiếp xúc trợt chạy dẫn đến sự thay đổi điện trở của thể
điện kế (hình 1).
Bằng cách chuẩn
đơn giản ta dễ dàng lập
đợc mối quan hệ phụ
thuộc giữa những thay
đổi của đờng kính giếng với chỉ thị của phép đo trên
điện thế kế.
Có nhiều Zond đo có thể gắn trên các càng của
Zond đo đờng kính để đo đồng thời. Ví dụ: MLL, FDC,
INCL, GR
Nhờ hai cặp càng đo vuông góc với nhau (hình
8.2) nên thiết bị có thể đo chính xác đờng kính giếng
trên hai mặt phẳng vuông góc giao nhau theo trục giếng:
d
1
và d
2
. Nếu d
1
= d
2
chứng tỏ giếng tròn, còn d
1

khác
d
2
giếng bị ovan.
Thiết bị đo đờng kính giếng BGT do
Schlumberger chế tạo (hình 8.2) có chiều dài 13

4

;
đờng kính khép 4

; Trọng lợng 205lb; làm việc đợc ở
nhiệt độ 350
0
F, áp suất 2000psi; độ nghiêng lớn nhất của
giếng khoan 72
0
.
H
ình 8.1. Sơ đồ nguyên tắc
đo đờn
g
kính
g
iến
g
H
ình 8.2. Kích thớc của
Zond đo đờn

g
kính
đ
ầu cáp
Càng
đị
nh tâm
Đo
đ
ờng kính
Đo góc nghiêng
v
à phơng v
ị

Càng đo
đ
ờng kính

229
Trong thiết bị này có lắp đặt đo đồng
thời các tham số góc phơng vị và góc
nghiêng của trục giếng.
Với thiết bị BGT của Schlumberger
phép đo thực hiện vẽ (hình 8.3) các đờng
cong d
1
và d
2
, độ căng dây cáp

và các vạch
tích luỹ chỉ thể tích giếng (ở cột bên phải).
Các đờng cong chỉ giá trị góc nghiêng và
góc phơng vị của trục giếng khoan theo
chiều sâu (cột thứ nhất bên trái).
8.1.2. Các yếu tố ảnh hởng
Các yếu tố địa chất có ảnh hởng
nhiều nhất lên giá trị đờng kính của giếng
có thể kể đến là:
+ Thành phần thạch học, vì có một số
đá có thể:
- Hoà tan trong dung dịch khoan (ví dụ
nh muối mỏ).
- Trở nên bở rời, trơng nở dẫn đến bị
xói lở khi tiếp xúc với dung dịch khoan ở
dòng đối lu (ví dụ nh cát, sét, ) sinh ra sập lở thành giếng.
- Đất đá bị co ngót trong trờng hợp đó giếng khoan cũng sẽ rộng ra.
+ Kiến trúc và cấu trúc của đá. Các lớp đất đá trong lát cắt có độ rỗng và thấm
cao (cát kết, đá vôi nứt nẻ), dới áp lực của cột dung dịch filtrat thấm qua thành giếng
để lại trên đó một lớp vỏ sét có chiều dài tới hàng chục milimet. Trong trờng hợp đó
đờng kính của giếng nhỏ lại, có khi nhỏ hơn các cả đờng kính danh định. Đây là một
trong các dấu hiệu của vỉa thấm trong lát cắt lục nghuyên. Mặc dù, nên nhớ là tuy gặp
ít nhng cũng có trờng hợp trong vỉa do bị nén ép chặt khi bị tác động của lực kiến
tạo hay do mũi khoan công phá cũng để lại những vi khe nứt, có khả năng thấm.
8.1.3.
á
p dụng
Những tài liệu đo đờng kính giếng đợng sử dụng để:
- Phát hiện các đới có độ rỗng và khả năng thấm (sự xuất hiện lớp vỏ sét ở

thành giếng ), và xác định chiều dầy lớp vỏ sét: h
mc
= (d
b
- d
h
)/2, với d
h
- đờng kính mũi
khoan hay đờng kính danh định.
- Xác định thể tích giếng khoan để gia công thể tích khối xi măng cần thiết khi
trám giếng khoan.
H
ình 8.3. Thí dụ đo góc nghiêng
và
p
hơn
g
v
ị
bằn
g
má
y
BGT

230
- Phát hiện các phần lát cắt rắn chắc và kín để đặt các packer trong thể thử vỉa ở
giếng khoan.
- Làm số liệu để hiệu chỉnh số đo của nhiều phơng pháp địa vật lý giếng khoan

khác.
- Dấu hiệu để phân biệt một số loại đá.
8.2. Xác định góc nghiêng và góc phơng vị của trục giếng khoan
Khối lợng các giếng khoan co góc nghiêng lớn, khoan định hớng, khoan
ngang ngày càng có tỷ trọng lớn trong công tác khoan tìm kiếm, thăm dò khai thác dầu
khí. Việc xác định hớng đi của giếng khoan trong không gian ở dới sâu trong lòng
đất là rất quan trọng. Muốn làm đợc việc đó thì ở những chiều sâu nhất định ta cần đo
đợc góc nghiêng

và góc phơng vị

của trục giếng khoan ở chiều sâu đó. Góc
nghiêng
là góc tạo bởi trục giếng khoan và phơng thẳng đứng (mặt chiếu nghiêng)
có chứa trục giếng tại điểm đo. Góc phơng vị
là góc tạo bởi hình chiếu của trục
giếng khoan lên mặt phẳng nằm ngang so với hớng bắc từ N. Đo hai góc

và

có thể
đo liên tục bằng thiết bị BGT của schlumberger (hình 8.3), những thông dụng nhất vẫn
là đo từng điểm theo chiều sâu giếng khoan. Khoảng cách giữa hai điểm đo liên tiếp
thay đổi từ 10 đến 20m tuỳ thuộc vào từng trờng hợp.
8.2.1. Sơ đồ cấu tạo của máy đo góc nghiêng và phơng vị
Sơ đồ nguyên tắc của máy giếng đo góc
và (hình 8.4) có hai khối chính:
khối đo góc nghiêng

và khối đo phơng vị

. Hai khối này làm việc luân phiên nhau
theo một chơng trình có điều khiển từ mặt đất.
Các khối đợc gắn với nhau và xoay
trên trục chung dựa vào hai điểm tựa 9 và 1
(hình 8.4). Trục quay này đợc đặt trùng với
trục của giếng. Nhờ quả nặng lệch trọng 16
xê dịch trên mặt chiếu nghiêng, mặt phẳng
của hệ sẽ luôn vuông góc với mặt phẳng này.
Chỉ số góc
dựa vào kim nam châm
4 gắn trên điểm tựa 8. Bên dới kim 4 có
một biến trở 6 và một điểm tiếp xúc vòng 7.
Khi đó kim tiếp xúc gắn với kim nam châm
sẽ tiếp xúc với vành 7 ở một điểm của biến
trở 6. Quả nặng 10 trong khi đo giữ cho hệ
đo phơng vị cân bằng ở vị trí nằm ngang và
tựa trên biến trở 11 nhờ đó mà phép đo
hớng theo mặt chiếu nghiêng của giếng
khoan.
Khi đo góc nghiêng quả nặng 12 làm
xê dịch kim 13 xê dịch khỏi vị trí zerô là lúc
thiết bị hoàn toàn đợc đặt theo phơng
H
ình 8.4. Sơ đồ nguyên tắc của máy
giếng đo góc

và

231
thẳng đứng. Khi đo kim 13 tạo ra một điểm tiếp xúc là điểm cuối nối giữa biến trở 15
với 14.
Cổ góp 3 có ba vòng tiếp xúc 2 cho phép nối với một trong hai biến trở (6 hoặc
15) trong sơ đồ đo. Thiết bị này khi đo trong giếng khoan có ống chông thì chỉ cho giá
trị góc
, còn giá trị đo góc không chính xác.
Sơ đồ mạch điện của một máy đo góc nghiêng

và
góc phơng vị

đợc thể hiện ở hình 8.5.
Sơ đồ đợc xây dựng trên nguyên tắc của cầu điện
trở. Ba cánh của cầu là các điện trở không đổi và lắp đặt
trong hộp điều khiển ở mặt đất. Các điện trở R
1
và R
2
đợc
nối với khi đo các góc. Điện trở R
4
và R
5
- để đo phơng vị.
R
3
là điện trở chung của cầu.
Cánh thứ t đợc lấy từ điện trở của ruột cáp. Biến

trở R
7
đợc nối trong mạch để bù cho sự thay đổi của điện
trở ruột cáp và các điện trở của biến trở từ đo góc nghiêng
R
6
và góc phơng vị R
4
.
Nguồn môi E đợc mắc vào đờng chéo AB của cầu,
đờng chéo còn lại (MN) thì đợc mắc điện kế G. Điện trở
thay đổi R
6
dùng để bù cho cầu khi đo

R
6
hay

R
4
.
8.2.2. Xử lý tính toán các đại lợng nghiên cứu
Chiều dài hình chiếu đoạn giếng khoan l
i
lên mặt
phẳng thẳng đứng (hình 8.6a) tính bằng công thức:
l
iver
= l

i
. Cos

i
(8.1)









N
m
N

P
S
S
m

l
i
Sin

i
(
b

)
l
i-1


i

i+1

i+2
l
i
l
i+1
l
i
Sin

i

l
i
Cos

i

(a)
H
ình 8.6. Hình chiếu của các đoạn giếng khoan giữa hai điểm đo lên mặt
phẳng thẳng đứng (a) và nằm ngang (b)

Hình 8.5. Sơ đồ mạch
điện của một thiết bị đo

và

của trục giếng khoan

232
Vậy điểm mét tuyệt đối của lớp thứ i, là H
i
từ miệng giếng đến đoạn nghiên cứu
đợc tính bằng tổng của các hình chiếu thẳng đứng.
H
i
=

l
iver
=

l
i
cos

i
(8.2)
Hình chiếu lên mặt nằm ngang của đoạn giếng thứ i

l
i

có góc nghiêng

i
(hình
8.4.6) tính bằng:

l
i
= l
i
sin

i
(8.3)
Dựa vào các số đo

ta
tính các đoạn hình chiếu l
i
theo
(8.1) và

l
i
theo (8.3).
Từ các số đo góc và kết
quả tính toán này ta có thể xây
dựng biểu đồ hình chiếu của trục
giếng khoan lên mặt phẳng nằm
ngang (hình 8.7) theo tỷ lệ chọn

trớc (thờng là 1:500).
Đờng nối thẳng đứng từ
miệng giếng đến điểm cuối của
đoạn đo cuối cùng (
) thể hiện
khoảng xê dịch của giếng khoan
trong vùng nghiên cứu. Chiều dài
và phơng vị của đoạn
thể hiện
đặc điểm của giếng khoan.
8.3. Đo góc cắm của các lớp đất đá
Góc cắm (góc dốc) là góc của một mặt bất kỳ (có thể là phân lớp, vết nứt nẻ hở
hoặc kín, mặt bào mòn hay mặt tiếp giáp giữa hai phần khoáng vật có tính chất vật lý
khác hẳn nhau) với mặt phẳng
nằm ngang (hình 8.8). Khi giếng
khoan ở chiều thẳng đứng xuyên
qua những mặt nh vậy sẽ để lại
một vết cắt hình tròn, nếu mật độ
vuông góc với trục giếng khoan
hình elip nếu nó không vuông
góc với trục giếng khoan. Nh
vậy, trên hình 8.8 ta thấy góc
cắm của mặt phân lớp là góc tạo
bởi bản trục lớn hình elip với
mặt phẳng nằm ngang. Góc
phơng vị
sẽ là góc tạo bởi
hình chiếu của bản trục dài hình
elip trên mặt phẳng nằm ngang
với hớng bắc từ.

i


l
i

EW
S
N


H
ình 8.7. Biểu đồ hình chiếu trục giến
g
lên m
ặ
t
p
hẳn
g
nằm n
g
an
g

N
m
Góc cắm

Mặt phân lớp
P
Hình 8.8. Góc cắm và góc phơng vị



233
8.3.1. Nguyên lý của phép đo góc cắm
Mặt phân lớp cắt qua giếng khoan tạo thành một vết cắt hình elip. Trên vết cắt
đó khi chọn đợc ít nhất ba điểm thì ta có thể dựng đợc mặt phẳng phân lớp.
Nhằm đo đợc góc cắm của một mặt phân lớp hay vết nứt nẻ cắt qua giếng
khoan, ngời ta chế tạo một Zond đo có từ ba hoặc bốn điện cực gắn trên ba hoặc bốn
tấm cách điện đợc tì sát vào thành giếng nhờ các lò so (hình 8.9). Trên vành tròn mỗi
điện cực đợc sắp xếp cách đều nhau 120
0
(trờng hợp thiết bị ba cực) hoặc 90
0
(thiết bị
bốn cánh).
Qua mỗi điện cực trên các cánh ghi đợc một đờng điện trở khi nó quét trên
thành giếng Vì kích thớc của các điện cực gần trên các cánh có tấm đệm là rất nhỏ lại
đợc hội tụ dòng nên các đờng cong điện trở đo đợc đều có độ phân giải rất cao, do
H
ình 8.9. Nguyên tắc của thiết bị đo góc cắm
Trục
g
iến
g
khoan
Thành

g
iến
g

Bộ phận đo
g
óc
nghiêng và phơng
vị của trục giếng
La bàn
Đ
o đờn
g
kính
Đ
o điện trở
(
4 cực
)
Các đờn
g
con
g
điện trở
Mặt phân lớp
Hớn
g
qua
y
của

điện cực 1
Góc lệch của trục
g
iến
g
Góc phơn
g
vị
của điện cực 1
Hớn
g
bắc từ
Đ
o đờn
g
kính
Đ
iện cực 1

234
đó có thể xem các số đo là kết quả đo của từng điểm trên thành giếng. Khi thiết bị đi
qua mặt phân cách giữa các lớp đá khác nhau, hay một vết nứt nẻ thì đờng cong đo
điện trở trên mỗi cánh đều thể hiện sự thay đổi điện trở suất. Dấu hiệu thay đổi điện trở
qua các mặt phân cách đó sẽ xuất hiện không trên cùng một chiều sâu nếu trục giếng
khoan không vuông góc với mặt phân cách đó. Các chiều sâu đánh dấu sự thay đổi đột
ngột giá trị điện trở suất trên mỗi cánh gọi là chiều sâu biểu kiến (hay là chiều sâu
tơng đối tính theo trục giếng khoan). Sự khác nhau của các chiều sâu tơng đối này
giữa các điện cực chứa đựng thông tin cần thiết để đánh giá góc cắm và góc phơng vị
nếu ta biết đợc:
a. Hớng của trục thiết bị và hớng của một trong số các cánh sử dụng (thờng

dùng cánh thứ nhất) so với hớng bắc từ.
b. Góc nghiêng và phơng vị của trục giếng khoan.
c. Đờng kính giếng tại điểm quan sát.
Sơ đồ của một thiết bị đo góc cắm ở hình 8.9 là sơ đồ nguyên tắc lắp ráp của
hng Dresser Atlas. Trong sản xuất còn dùng những máy đo góc cắm khác của
Schlumberger, Halliburton có các đặc tính kỹ thuật khác nhau nhng nguyên tắc chung
thì nhiều phần giống nhau. Bộ con lắc bên trên và các vòng góp là để đo góc nghiêng
của giếng. Thanh nam châm cùng các cổ góp là bộ phận xác định phơng vị của càng
số một (N
01
). Phần cuối của sơ đồ là các càng gắn điện cực 1- 2 và 3 (COM) hoặc N
o
1,2,3 và 4 (HDT). Các càng này cũng dùng để đo đờng kính giếng khoan. Phần bên
phải phía dới hình vẽ là các đờng cong đo điện trở bằng các điện cực đặt ở các càng
tơng ứng. Khi thiết bị đi qua mặt phân cách giữa hai lớp đá có điện trở khác nhau các
đờng cong thay đổi đột ngột ở các chiều sâu tơng đối 1,2,3 và 4. Dựa vào chiều sâu
tơng đối này và các tham số khác nh đờng kính giếng, ta có thể tính đợc góc của
trục giếng khoan với mặt phân cách. Dựa vào góc nghiêng của trục giếng khoan với
phơng thẳng đứng có thể tính đợc góc cắm của mặt, dựa vào phơng vị của cánh thứ
nhất (N
o
1) sẽ tính đợc hớng đổ hay góc phơng vị của mặt phân cách.
Ta lu ý rằng góc cắm thay đổi trong phạm vi từ 0
0
- 90
0
, còn góc phơng vị
trong khoảng từ 0
0
- 360

0
, hết vòng thay đổi 360
0
góc phơng vị lại trở về 0
0
. Trong
thực tế góc phơng vị xác định đợc
= 360
0
hay 0
0
có nghĩa là hớng đổ của mặt
phân cách là nh nhau.
8.3.2. Tính góc cắm của vỉa
Các giá trị góc nghiêng
của trục giếng so với phơng thẳng đứng đợc ghi ở
dạng đờng cong đo liên tục (thờng sắp xếp ở cột bên trái của băng ghi , với thang 0-
9
0
/18
0
/36
0
/72
0
), trong đó thang 36
0
hay đợc sử dụng hơn cả.
Trong trờng hợp của hệ thang 36
0

các đờng cong chỉ góc phơng vị

của
điện cực N
0
1 so với hớng bắc từ, đờng cong chỉ phơng của điện cực N
0
1 so với
hớng của trục giếng (vòng

) cũng đợc ghi liên tục theo chiều sâu của giếng khoan
(hình 8.10).
Các bớc tiến hành tính toán :

235
a) Xác định góc cắm và phơng vị biểu kiến so với hớng của giếng (

, F).
b) Xác định góc và phơng vị từ sau khi hiệu chỉnh góc nghiêng

của trục
giếng (
, AZM).
c) Xác định phơng vị địa lý của góc cắm theo phép hiệu chỉnh cho góc lệch từ
(AZG).
d) Xác định góc cắm biểu kiến và phơng vị của điện cực N
0
1.
H
ình 8.10. Thí dụ băng đo góc cắm ở giếng khoan

(Cột bên trái các đờng cong chỉ hớng phơng vị, cột bên phải là các
đờng cong điện trở dùng để liên kết)

236
Các tính toán này khá phức tạp, ở đây xin trình bầy ngắn gọn cơ sở của phân
tích đo góc cắm (Fundamentals of Dipmeter Interpretation) theo tài liệu của
Schlumberger.
Hình 8.11 thể hiện một lát cắt của
giếng khoan qua một mặt phân lớp B. Trong
hình trục giếng OA nằm theo phơng thẳng
đứng dễ dàng cho việc xác định góc cắm

và
phơng vị biểu kiến
.
Mặt DOF vuông góc với trục OA. Các
điện cực 1, 2 và 3 đi từ dới lên gặp mặt B ở
các độ cao lần lợt l
1
, l
2
, và l
3
ở phía trên
DOF. Mặt AOD chứa điện cực 1. Qui ớc là
Zond đo không quay theo hớng vuông góc
với mặt B.
Theo dấu vết của mặt B trên thành
giếng, chọn điểm thấp nhất M là điểm nằm
trên mặt nằm ngang FOD. Dựng mặt phẳng

chứa trục OA và M vuông góc với mặt B.
Giao tuyến MC của mặt phẳng mới dựng với
B tạo với mặt nằm ngang một góc

; là góc
dốc lớn nhất và là góc cắm biểu kiến của mặt B. Vì M sẽ là hớng đổ dốc (xuống) của
mặt B, nên góc DOM sẽ là góc phơng vị biểu kiến

có chiều dơng theo kim đồng
hồ từ D đến M.
Cho a là bán kính của giếng (a = d
h
/2 ) ta có thể tính:
(
)


Cos1atgl
1
=

=



3
2
Cos1atgl
2
(8.4)












=



3
4
Cos1atgl

3

Vì vậy, các khoảng lệch của các số đo giữa các đờng cong sẽ là:












==




3
2
Cosatgllh
1221

==




3
4
Cosatgllh
1331

Chú ý:
()
(
)
2
3
3
4
Sin
3
2
Sin ==

và
(
)
(
)
2
1
3
4
Cos
3
2
Cos ==



Nên có thể biến đổi thành:
H
ình 8.11. Mối quan hệ giữa các
đờng cong, góc cắm và phơng vị
biểu kiến so với điện cực N
0
1


237

+=






=




Sin
3
1
Cosatg
2
3
h
Sin
3
1
Cosatg
2
3
h
31
21

(8.5)
Khi biết a thì có thể tìm

và

qua hệ phơng trình (8.5). Để tiện việc giải hệ
phơng trình (8.5) bằng phơng pháp đồ thị ta sử dụng cách tính kết hợp khoảng lệch.
Ta đặt

atgK
2
3
=
= khoảng lệch kết hợp


Sin
3
1
CosI
2
=

Sin
3
1
CosI
3
+=

và
331
221
I.Kh
I.Kh
=
=


(8.5)


Các phơng trình trong (8.5)

là những phơng trình của lới các elip nh hình
(8.12a). Mỗi elip với một giá trị K.
Đo các khoảng lệch h
1-2
và h
1-3
trên các trục tơng ứng. Nếu điện cực 2 ở trên
điện cực 1 thì h
1-2
sẽ là dơng và tơng tự nh thế đối với điện cực 3 và h
1-3
. Nếu ngợc
lại thì các giá trị lệch mang dấu âm.
Nếu các điện cực 2 và 3 đều nằm cao hơn điện cực 1 thì các số đo sẽ rơi vào góc
trên bên phải của hình vẽ 8.12a. Điện cực 3 ở cao hơn còn điện cực 2 nằm thấp hơn
điện cực 1 thì các số tính toán rơi vào góc dới bên phải của toán đồ,

Đặt các giá trị h
1-2
và h
1-3
trên các trục tơng ứng với chúng. Điểm giao của các
khoảng lệch h
1-2
và h
1-3
sẽ xác định giá trị K và phơng vị biểu kiến

.
Nếu điểm giao nói trên nằm giữa hai elip thứ i và thứ (i+1) thì phải tính giá trị K
bằng phép nội suy từ các giá trị K
i
và K
i+1
. Cũng làm nội suy tơng tự nếu điểm giao
rơi vào giữa hai góc

k
và

k+1

Phần dới của toán đồ 8.12b dùng để tính góc cắm biểu kiến
khi biết K và
đờng kính giếng cho trớc.
Ví dụ :1, Khoảng lệch giữa các đờng cong:
Đờng cong 1 và 2, 2 up (2 ở trên) = 3 mm.

Đờng cong 1 và 3, 3 up = 1,5mm.
Bán kính giếng a = 4,125in.
Trên lới hình elip của toán đồ 8.12a, xác định K = 2,65 mm, với tỷ lệ 1/20, nên
K = 2,65x20 = 53mm.

238
Và a= 4.125x 25,4 =104,775mm.
Vì vậy:
33723,0
325.314
106
a3
K2
tg ===

góc = 18
0
38

.
So sánh kết quả trên với việc dùng toán đồ hình 8.12 cho kết quả nh sau:
Toạ độ của điểm giao (h
1-3
, h
1-2
) bằng (1.5,3.0) tơng đơng với elip có khoảng
lệch kết hợp K= 2,65.
Phơng vị biểu kiến
= 330
0

.
H
ình 8.12. Toán đồ tính góc cắm và phơng vị biểu kiến
1

biểu kiến

239
Dùng phần dới của toán đồ với các giá trị K= 2,65,
4
1
8d
h
= inch
ta nhận đợc
= 18
0
30

.
Ví dụ 2: cho phơng vị điện cực N
0
1 AZM 1= 120
0
.
Góc quay tơng đối

= 60
0
.

Góc nghiêng của trục giếng
= 6
0
30

.
Đờng kính giếng
inch
4
1
8d
h
=
Khoảng lệch giữa các đờng cong:
H
1-2
; 2 ở trên 3.0mm
H
1-3
; 3 ở trên 1.5mm
Tính toán:
Phơng vị trí của hớng lệch
Hình 8.13. Thí dụ tính góc cắm thực tế

và góc phơng vị
th
ự
c G của vỉa bằn
g
toán đồ lới l

ập
thể

240
AZMd= AZM 1-

= 120
0
- 60
0
Góc cắm biểu kiến so với điện cực 1.
Từ toạ độ của điểm (1,5; 3,0) trên toán đồ 8.12a xác định
=AZMa = 330
0
đối
với vành elip K = 6,25 (điểm A). Từ toán đồ 8.12b xác định góc
= 18
0
30

(điểm B).
Phơng vị F của góc cắm biểu kiến so với hớng nghiêng của trục giếng:
F = AZMa +

= 330 +60
0
- 360
0
= 30
0

Tính góc cắm thực tế
và phơng vị G của góc cắm thực tế so với hớng dốc
của trục giếng.
Trên toán đồ lới lập thể ở 8.13, từ góc F = 30
0

vạch đờng thẳng vào tâm điểm
cắt vòng tròn 18
0
30

tại điểm C. Từ C dịch xuống phái dới một đoạn vào vòng nhỏ
hơn bằng góc
ta có điểm D nằm trên vòng = 13
0
.
Từ tâm điểm vạch đờng thẳng qua D ta sẽ đọc đợc góc phơng vị G của góc
cắm

.
Còn một số cách xử lý và tính các góc phơng vị và góc cắm khác phức tạp hơn
nhng chính xác hơn. Tuy nhiên, tất cả các phép tính đều có điểm chung là dựa vào
phép tính trong toạ độ cầu để xây dựng các toán đồ lập thể giúp cho việc tính toán đợc
nhanh và chính xác hơn.
Trong thực tế sản xuất, việc tính toán các góc
, và G đều đợc thực hiện nhờ
các phần mềm của máy tính.
8.3.3. Biểu diễn các kết quả đo góc cắm và phơng vị
Có nhiều cách biểu diến kết quả đo góc cắm

và góc phơng vị G, góc lệch

.
Các cách biểu diễn bằng biểu đồ phải thể hiện chiều sâu thế nằm của mặt B (Xem hình
8.11).
H
ình 8.14 Mẫu biểu diễn góc và hớng cắm của vỉa và độ nghiêng của
giếng khoan bằng đầu con nòng nọc
Đ
ờng cong liên kết

Góc và hớng cắm thực của vỉa
Góc
nghiêng
Độ
sâu


241
Hình 8.14 là một thí dụ đoạn băng biểu diễn kết quả đo góc cắm của vỉa góc
nghiêng và hớng dốc của trục giếng khoan.
Cột thứ nhất (bên trái) là đờng cong liên kết (trong trờng hợp hình vẽ này là
đờng SP). Cột thứ hai là chiều sâu. Cột thứ ba là phần biểu diễn góc và hớng cắm của
vỉa. Góc cắm thay đổi từ 0- 90
0
, phơng vị từ 0
0
(hớng bắc địa lý) đến 360
0

. Dùng
hình ảnh của con nòng nọc hoặc mũi tên để biểu diễn chiều sâu, góc và hớng cắm
của vỉa. Đầu nòng nọc xác định chiều sâu và góc cắm thực của vỉa, đuôi nòng nọc chỉ
hớng dốc (phơng vị)
của vỉa so với hớng
bắc địa lý.
Cột cuối cùng
(bên phải) chỉ góc
nghiêng (

) và hớng đi
của trục giếng khoan
(cũng chính là hớng
dốc của trục Zond đo).
8.3.4. Phạm vi
ứng dụng
Các kết quả đo
góc cắm là tài liệu cơ sở
quan trọng để xác định
góc đổ cấu tạo hay khu
vực của lát cắt địa chất,
phát hiện các dị thờng
góc đổ có liên quan đến
các biến dạng kiến tạo
nh đứt gy uốn nếp
(Hình 8.15).
Các đờng cong
điện trở khi tiến hành
đo góc cắm có thể đợc
dùng để phát hiện các

đới nứt nẻ.
áp dụng phép đo
góc cắm trong nghiên
cứu địa tầng có thể
nhận đợc các thông tin
về các hiện tợng bất
chỉnh hợp địa tầng hay
bất chỉnh hợp góc (Hình 8.16).
H
ình 8.15. Một thí dụ đo góc cắm xác định dạng
uốn nếp của vùng địa chất