bài giảng bồn trầm tích chương 7 trầm tích luận các đá chứa dầu khí (đá colectơ)

CHƯƠNG 7
CHƯƠNG 7
TRầM TíCH LUậN CáC đá CHứA DầU
TRầM TíCH LUậN CáC đá CHứA DầU
KHí (đá COLECTƠ)
KHí (đá COLECTƠ)

rng, thm v phng phỏp o

iu kin tng trm tớch nh hng n cht lng ỏ colect

Phõn loi cht lng ỏ colect

Mt s phng phỏp nghiờn cu nh lng ỏ cỏt kt cha du
khớ

H s trm tớch tng hp v ý ngha

độ rỗng hiệu dụng

ộ rỗng hiệu dụng
Vl: Thể tích không gian rỗng liên thông với nhau
Vt: Thể tích toàn bộ mẫu.

ộ rỗng h u ích
Sw: Là hệ số n ớc chứa trong lỗ hổng
1-Sw: Là độ bão hòa dầu (Sp) hoặc khí (Sz)

%100.
Vt
Vl
Me =
MeSwMu ).1( =




dx
KdP
SQ
η
=
Q lµ l u l îng cña mét chÊt l u víi gradien ¸p suÊt t¸c dông trªn mét
tiÕt diÖn S, ®é nhít η.
dx
dP
é thÊm cña m«i tr êng lµ kh¶ n ng Đ ă
cho phÐp 1cm
3
chÊt l u mµ ®é nhít lµ
1cPo ®i qua 1cm
2
d íi t¸c dông cña mét
gradien ¸p su t b»ng 1atm trªn 1cmấ
2
.
®é thÊm
Độ thấm: là tính chất của một môi trường xốp cho phép các chất lưu

dịch chuyển qua không gian rỗng liên thông với nhau.
Ý nghĩa: đối với độ thu hồi dầu khí
- Tõ 0-10mD: ®é thÊm yÕu
- Tõ 10-100mD: ®é thÊm trung bình
- Tõ 100-1000mD: ®é thÊm tèt


Ph ơng pháp đo độ rỗng và độ thấm
Ph ơng pháp đo độ rỗng và độ thấm

RNG COLECT GIA HT

o trờn mu ỏ

Tớnh t biu Karotaj

o trờn lỏt mng thch hc

RNG COLECT NT N (ỏ magma xõm nhp, ỏ cỏcbonnat, ỏ phun tro )

rng ỏ colect ỏ nt n rt nh so vi colect gia ht

Dao ng 1% n 3 %

Cng thc hin bng 3 phng phỏp trờn

COLECT M TIấU VN SINH VT

rng v thm tng lờn t ngt, tng kh nng cha du khớ
sau khi b nộn ộp, dp v phỏ v cu trỳc ban u.

RNG


r
T
Pc

cos2
=
Ph ơng pháp đo độ rỗng và độ thấm
Ph ơng pháp đo độ rỗng và độ thấm
Quan hệ với độ rỗng khá phức tạp song nhèn chung tuân
theo quy luật đồng biến mà độ thấm là hàm số và độ rỗng
là biến số:
THM

QUAN H VI RNG
)(MefK =

THM V KCH THC HT TRM TCH

c tớnh mao dn:
Kh nng mao dn ca du gp 4 ln nc

bóo hũa ca nc v du:
p sut mao dn
NEXT PAGE
độ bão hòa của n ớc và dầu
N ớ c
D ầ u

Đ á
N ớ c
N ớ c
Đ á
D ầ u
D ầ u
Đ á
Đ á
D ầ u
N ớ c
M i quan h gi a n c v d u
ới với sản phẩm:
bão hòa dầu khoảng
80%
ới chứa n ớc :
bão hòa dầu
khoảng 10-20%
ới chuyển tiếp:
bão hòa dầu khoảng
50%
Da trờn t l
du/nc phõn
chia 3 i

t ớng trầm tích ảnh h ởng đến
chất l ợng đá colectơ

I VI COLECT GIA HT ( LC NGUYấN)
Nhng th
cỏt cú tim

nng cha
thuc nhúm
tng sau
õy

Tng cỏt cn chn ca sụng

Tng cỏt cn sụng

Tng cỏt bói triu

I VI COLECT M TIấU SAN Hễ
ỏ ỏm tiờu san hụ úng vai trũ colect du khớ phi cú cỏc iu kin cng
sinh c trng.



Ph©n lo¹i chÊt l îng ®¸ colect¬
Ph©n lo¹i chÊt l îng ®¸ colect¬

Chất lượng colectơ được phân loại dựa trên các tiêu chí quy định khả
năng chứa, khả năng thu hồi dầu khí, những tham số trầm tích ảnh
hưởng đến độ rỗng, độ thấm và điều kiện tướng – môi trường trầm tích.

Mối quan hệ giữa các tham số theo quy luật hàm – biến và mang tính hệ thống
Me(K) = f(t íng trÇm tÝch, So, Ro, Q, Md, Li, I, Co)
Phân loại của Trebin (1945) và của Aliep A.G và Acmedop (1958); đều
dựa trên độ thấm và độ rỗng hiệu dụng
Phân loại của Conluukhop I.A(1958) và của Khanhin A.A. (1956-1965);
dựa trên độ thấm và độ rỗng hiệu dụng và xác định thêm đặc điểm trầm

tích lục nguyên
CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN LOẠI TRÊN THẾ GIỚI


Lớp Nhóm K(mD) Me(%)
Chất
l ợng
Khả nng chứa
I
II
A
1000
500-1000
15
Rất tốt
Tốt
Lớn
III
IV
B
100-500
10-100
5-15
Trung bỡnh
Yu
Trung bỡnh
V
C
10 5 Rất yếu
Nhỏ

Aliep A.G. và
Acmedop (1958)
Nhóm
ộ thấm
(mD)
ộ rỗng hiệu dụng
(Me) (%)
Chất l ợng
colectơ
A
1
300-3000 14-15, 25 Tốt
B
1
40-50, 300-350 9-10, 14-15
Trung bỡnh
B
0-40, 50 0-9, 10
Kém
Trebin (1945)
1
Phõn loi ca Trebin (1945) v ca Aliep A.G v Acmedop (1958); u
da trờn thm v rng hiu dng


Khả n ng
chứa
Nhóm
Me
(%)

K
(mD)
Lớp ặc điểm trầm tích lục nguyên
Lớn
A 15
1000
500-1000
300-500
I
II
III
Cát và cát kết chọn lọc, mài tròn tốt
Cát và cát kết hạt nhỏ chọn lọc, mài tròn tốt
Cát kết, bột kết hạt lớn chọn lọc tốt
Trung bỡnh
B 5-15
100-300 IV
Cát kết hạt nhỏ, bột kết hạt lớn chọn lọc trung
bỡnh chứa 10% cacbonat
50-100 V
Bột kết hạt nhỏ, chọn lọc trung bỡnh chứa 20%
cacbonat
Nhỏ
C 5
10-50 VI
Cát bột kết chứa sét, bột sét kết giàu cacbonat
(20%)
1-10 VII
Cát bột kết chứa sét chứa trên 25% cacbonat,
chọn lọc kém

Conl ukhop I.A (1958)
2
Phõn loi ca Conl ukhop I.A(1958) v ca Khanhin A.A. (1956-1965);
da trờn thm v rng hiu dng v xỏc nh thờm c im trm
tớch lc nguyờn
Khanhin A.A. (1956-1965)
Nhóm Trầm tích Me(%) K(mD) Chất l ợng
I
Cát kết hạt trung
Cát kết hạt nhỏ
Bột kết hạt lớn
Bột kết hạt nhỏ
16
20
23.5
29
>1000 Rất tốt
II
Cát kết hạt trung
Cát kết hạt nhỏ
Bột kết hạt lớn
Bột kết hạt nhỏ
15-16,5
18-20
21-23,5
26-29
500-1000 Tốt
III
Cát kết hạt trung
Cát kết hạt nhỏ

Bột kết hạt lớn
Bột kết hạt nhỏ
11-15
14-18
16-21,5
20-26,5
100-500
Trung bỡnh
IV
Cát kết hạt trung
Cát kết hạt nhỏ
Bột kết hạt lớn
Bột kết hạt nhỏ
5,8-11
8-14
10-16,5
12-20,5
10-100 T ơng đối yếu
V
Cát kết hạt trung
Cát kết hạt nhỏ
Bột kết hạt lớn
Bột kết hạt nhỏ
0,5-5,8
2-8
3,3-10
3,6-12
1-10 Yếu
VI
Cát kết hạt trung

Cát kết hạt nhỏ
Bột kết hạt lớn
Bột kết hạt nhỏ
0,5
2
3,3
3,6
< 1
Rất yếu, không có ý nghĩa
công nghiệp

1. Phân loại chủ yếu dựa vào hai tham số Me và K còn đặc điểm thạch học có mô
tả song quá sơ sài không phân tích đ ợc nguyên nhân và quy luật ảnh h ởng của các
tham số thạch học đến độ rỗng và độ thấm
2. Ch a chú ý vai trò của môi tr ờng thủy động lực và t ớng trầm tích là nhân tố tiên
quyết nh một chỉ tiêu quan trọng quyết định chất l ợng colectơ.
3. Biến đổi thứ sinh và tính chất sắp xếp các hạt vụn ch a đ ợc xem xét nh là hai
đại l ợng biến đổi kiến trúc của đá ảnh h ởng đến tính chất colectơ dầu khí.
Nhận xét
các sơ đồ phân loại do các tác giả ng ời Nga
đề nghị
PHNG PHP PHN LOI MI CA GS.TS. TRN NGHI

PHN LOI CHT LNG COLECT DU
KH, THEO TRN NGHI
DA TRấN MT S TIấU CH SAU
1. Các kiểu đá trầm tích và đặc điểm thạch học.
2. T ớng trầm tích.
3. Quy mô (chiều dày và chiều rộng của các thể cát)
4. Các chỉ tiêu thạch học, kiến trúc và biến đổi thứ sinh bao gồm:

- Md là Kích th ớc hạt trung bình
- Ro là Hệ số mài tròn
- So là Hệ số chọn lọc
- Sf là Hệ số cầu
- Li là Hàm l ợng xi măng
- Q là Hàm l ợng thạch anh
- Co là Hệ số nén ép
- I là Hệ số biến đổi thứ sinh
- Me là ộ rỗng
- K là ộ thấm
TT
Me
(%)
K
(mD)
Q Li So Ro Co I Li Thạch học T ớng Chất l ợng
1
20
>1000 >0,6 0,08-0,15 1,1-2,5 0,7-1,0 0,4-0,6 <0,25 1,8-2,0
Cát kết hạt
lớn đến nhỏ
Cồn chắn cửa
sông, bãi triều, Đê
cát ven bờ, lòng
sông
Rất tốt
2
15
500-1000 0,15-0,20 1,8-3,0 0,5-0,7 0,6-0,7 0,25-0,5 1,6-1,8
Cát kết, bột

kết
Bãi triều, Lòng
sông, Biển nông,
châu thổ
Tốt
3
11
100-500 0,20-0,30 2,5-3,5 0,3-0,5 0,7-0,8 0,5-0,7 1,4-1,6
Cát kết, bột
kết
Bãi triều, châu
thổ, biển nông
Trung bỡnh
4
2
2-100 0,30-0,40 3,0-4,5 0,1-0,3 0,8-1,0 0,7-0,9 1,2-1,4
Cát kết, bột
kết
Châu thổ, biển
nông
Yếu
5 < 2 < 2 0,40-0,50 3,5->4,5 < 0,2 <0,2 >0,8 >0,9-1,0 1,0-1,2
Cát kết, bột
kết
Châu thổ, biển
nông
Rất yếu

Một số ph ơng pháp nghiên cứu định
l ợng đá cát kết chứa dầu khí

Phng phỏp phõn tớch ht v hiu chnh s liu ỏ cỏt kt
bng lỏt mng thch hc di kớnh hin vi phõn cc

Phng phỏp phõn tớch h s mi trũn ht vn

Phng phỏp nghiờn cu trng thnh ca ỏ trm tớch vn
c hc

Phng phỏp xỏc nh cht sớt ca mt tp hp ht vn ca ỏ
vn c hc

Phng phỏp xỏc nh mc bin i th sinh ca ỏ vn c
hc bng lỏt mng thch hc

Phng phỏp phõn tớch tng quan gia tham s trm tớch v
cỏc tham s colect du khớ ca ỏ vn c hc



Q
1
= 1/0,56. = 1,79F
1

Q
2
= 1,79 (F
2
F

1
- 0,25Q
1
)

Q
3
= 1,79 [F
3
- (0,25Q
2
+ 0,11Q
1
)]

Q
4
= 1,79 [F
4
- (0,25Q
3
+ 0,11Q
2
+ 0,05Q
1
)]

Q
5
= 1,79 [F

5
- (0,25Q
4
+ 0,11Q
3
+ 0,05Q
2
+ 0,02Q
1
)]

Q
6
= 1,79 [F
6
- (0,25Q
5
+ 0,11Q
4
+ 0,05 Q
3
+ 0,02Q
2
+0,01Q
1
)]
Phương pháp phân tích độ hạt và hiệu chỉnh số liệu đá
cát kết dưới kính hiển vi phân cực

Phương pháp hiệu chỉnh của Svanop


Phương pháp hiệu chỉnh của Trần Nghi
Q
1, 2,3 6
: Hàm lượng % cấp hạt thật
F
1, 2, 3 6
: Hàm lượng % cấp hạt đo được
C¸c cÊp h¹t (mm) C«ng thøc hiÖu chØnh
2-1 T
1
= 1.33.M
1
1-0.5 T
2
= 1.36 (M
2
- 0,19 T
1
)
0.5-0.25 T
3
= 1.44 [M
3
- (0,047T
1
+ 0,18T
2
)]
0.25-0.1 T

4
= 1.79 [M
4
- (0,0127T
1
+ 0,044T
2
+ 0.165T
3
)]
0.1-0.01 T
5
= M
5
- [0,001T
1
+ 0,037T
2
+ 0.142T
3
+ 0.44T
4
)]
M
1, 2, 5
: Hàm lượng cấp hạt đo được T
1,2, 5
: Hàm lượng cấp hạt nguyên thủy

Phương pháp phân tích hệ số mài tròn hạt vụn của đá
bằng lát mỏng thạch học

Phương pháp Wadell (1935)

Phương pháp Rukhin (1961, 1969)

Phương pháp Trần Nghi đề nghị (1999, 2003)

Xác định hệ số mài tròn dựa trên bán
kính các vòng tròn nội tiếp góc lồi rỡa
(theo Wadell, 1935)
R
r
R
rrrr
Kt
n
i
n

=
++++
=
1
321

r
1
, r

2
, r
3
r
n
: là bán kính các vòng
tròn lồi của rỡa hạt
R: bán kính vòng tròn nội tiếp lớn nhất
n: số phép đo
Các bậc mài tròn theo ph ơng pháp ớc l ợng
(theo Rukhin, 1961)
%x
n
nnnnn
Kt 25
43210
43210

++++
=
0, 1, 2, 3, 4 là các cấp mài tròn
n
o
, n
1
, n
2
, n
3
, n

4
là số l ợng các
hạt theo từng cấp
n tổng số hạt vụn đ ợc xác định
Phng phỏp Wadell (1935) Phng phỏp Rukhin (1961, 1969)

Ph ơng pháp Trần Nghi (1999, 2003)
Sơ đồ biến thiên hỡnh dạng hạt vụn từ khi ch a bị mài tròn (số góc lồi 10) đến
bị mài tròn tối đa (số góc lồi = 0)
A1. A2 A0 - số góc lồi; R00, R01 R010 - hệ số mài tròn
n
Roi
n
Ro RoRo
Ro
n
in

=
=
+++
=
121
Ro: hệ số mài tròn trung bỡnh của đá (lát mỏng
đá),
Roi: hệ số mài tròn của hạt thứ i,
n: là số hạt quan trắc.
Cấp mài tròn Ro Gọi tên cấp mài tròn Môi Tr ờng trầm tích
Cấp 1 0-0.1 Mài tròn rất kém (rất góc cạnh) Eluvi - Deluvi
Cấp 2 0.1-0.3 Mài tròn kém (góc cạnh) Deluvi - Proluvi

Cấp 3 0.3-0.5 Mài tròn TB (nửa góc cạnh) Aluvi - delta
Cấp 4 0.5-0.7 Mài tròn t ơng đối tốt (nửa tròn cạnh) Biển nông ven bờ
Cấp 5 0.7-0.9 Mài tròn tốt (tròn cạnh) Ven biển
Cấp 6 0.9-1.0 Mài tròn rất tốt (rất tròn cạnh) Cuội ven biển

!"


LiSo
QSfRo
Mt
+
++
=
Ls là hệ số mảnh đá bền vng
So
MsRo
Mt
+
=
2008
Mt là hệ số tr ởng thành
(Maturity)
Ms là hệ số khoáng vật bền vng,
Ms = Q + Ls
a) Ro 0
So > 5
Ms 0
Vậy: Mt 0 (min)
b) Ro 1

So 1
Ms 1
Vậy: Mt 2
(max)
ộ tr ởng thành của cát kết chứa dầu khí có mối
quan hệ tuyến tính với độ rỗng và độ thấm:
Me(K) = a.Mt + b
Mt < 0,5: á colectơ có chất l ợng kém
Mt = 0,5 1,0: á colectơ có chất l ợng trung bỡnh
Mt = 1,0 1,5: á colectơ có chất l ợng tốt
Mt = 1,5 2,0: á colectơ có chất l ợng rất tốt
Phng phỏp nghiờn cu trng thnh ca ỏ
trm tớch vn c hc
Sa i


XÁC ĐỊNH ĐỘ CHẶT XÍT XÁC ĐỊNH MỨC ĐỘ BIỂN ĐỔI THỨ SINH
∑
=
−
=
N
i
i
i
)K(
n
N
C
1

0
1
1
Co hÖ sè nÐn Ðp
n
i
lµ sè tiÕp xóc c¸c h¹t c¾t th íc hµng thø i
K
i
lµ sè h¹t c¾t th íc hµng thø i
N lµ sè hµng quan tr¾c
Me (K) = f (Co) d íi d¹ng: Y = ax
2
+ bx + c
∑
+
=
n
ii
i
)BA(
B
n
I
1
1
Thành đá
sớm
Thành đá
sớm

Thành đá
sớm
Hậu sinh
muộn và
biến sinh
0
0,25
0,5 0,75
1
I

Ph ơng pháp phân tích t ơng quan giƯã các
tham số trầm tích và các tham số
colectơ dầu khí của đá vụn cơ học
Tính chất colectơ của đá (độ rỗng hiệu dụng, độ thấm và độ bão
hoà ) đ ợc quy định bởi các thông số trầm tích:

chn lc (So)

mài tròn (Ro)

Kích th ớc trung bỡnh hạt vụn (Md)

Hàm l ợng ximng (Li),

ặc tính kiến trúc (hệ số nén ép - Co)

Hàm l ợng thạch anh (Q)

Hệ số biến đổi thứ sinh (I)

Kiểu phụ thuộc t ơng quan:

Me: ộ rỗng và K: độ thấm
Me (K) = F (So, Ro, Md, Li, Co, Q, I)

ảnh h ởng của độ chọn lọc đến độ rỗng hiệu
dụng và độ thấm
8
8
M e ( % )
K
( m D )
1 6
4 0
1 2
2 0
1 . 1
1 . 2
1 . 3
1 . 4
S o
S o
1 . 5
1 . 6
1 . 7
1 . 8
1 . 9


= 0 . 5 3

= 0 . 4 5
r = - 0 . 3 1
r = - 0 . 2 5
a
b
TT Chất l ợng colectơ Me K So
1 Rất tốt > 15 >1000 500 1.0 1.5
2 Tốt 15 10 500 300 1.5 2.0
3 Trung bỡnh 10 3 300 50 2.0 3.0
4 Kém < 3 < 50 > 3.0
Sự phụ thuộc gia độ
rỗng (a) và độ thấm
(b) vào độ chọn lọc của
đá cát kết Oligocen
Sông Cacpat, Rumani
Quan hệ gia độ rỗng, độ thấm vào độ chọn lọc
Me = - 4,6614So + 21,3 K = - 54,6431So + 115,6

ảnh h ởng của kích th ớc trung bỡnh hạt vụn đến
độ rỗng và độ thấm
TT Chất l ợng colectơ Me K (mD) Md (mm)
1
Rất tốt
> 15 >1000 500 2.0 5.0
2
Tốt
15 10 500 300 0.5 0.25
3
Trung bình
10 3 300 50 0.25 0.1

4
Kém
< 3 < 50 < 0.1
0
8
M e ( % )
K
( m D )
1 6
8 0
1 2
4 0
0 . 0 6
0 . 0 6
0 . 1
0 . 1
0 . 1 5 0 . 2
0 . 2


= 0 . 4 2
= 0 . 4 5
r = 0 . 2 2
r = - 0 . 2 5
a
b
M d ( m m )
M d ( m m )
0 . 1 5
Sự phụ của độ rỗng

hiệu dụng (a) và độ
thấm (b) vào kích th
ớc trung bỡnh của hạt
vụn (Md).;
Quan hệ gi a độ rỗng và độ thấm vào kích th ớc hạt trung b ỡnh
Me = 4,652Md K = 446,48Md - 18,736
6
M e ( % )
K
( m D )
1 4
4 0
1 0
2 0
6 0
6 0
8 0
1 0 0
η
η
= 0 . 8 2
= 0 . 7 9
r = 0 . 7 6
r = - 0 . 7 5
Q ( % )
Q ( % )
8 0 1 0 0
a
b
C r p = 0 . 9 7

C r p = 0 . 9 8
1 5
0
0
1 0
1 0
2 0
2 0
3 0
3 0
L ( % )
L ( % )
M e ( % )
1 6
4 0
1 2
2 0
K
( m D )
8 . 9
Sù phô thuéc cña ®é
rçng (a) vµ ®é thÊm
(b) vµo hµm l îng
xim ngă (Li).
Sù phô thuéc cña ®é
rçng (a) vµ ®é thÊm
(b) vµo hµm l îng
th¹ch anh (Q).
Me = 0,4506Q - 28,37
K = 4,768Q - 413,18.

Me = 12,454 + 0,447Li - 0,016Li
2
K = 37,51 + 1,53Li - 0,0858Li
2
M e ( % )
1 5 . 8
1 6
1 2
8
4
0 . 2
0 . 4
0 . 5
0 . 6
0 . 8
C o
C r p = 0 . 9 2
C r p = 0 . 9 6
5 0
4 0
2 0
K
( m D )
0 . 4
0 . 2
0 . 5 6
0 . 6
0 . 8
C o
Sù phô thuéc cña

®é rçng hiÖu dông
vµ ®é thÊm vµo hÖ
sè kiÕn tróc (Co)
Me = - 0,12 + 61,4Co - 61Co
2
K = 263,08 + 1124,6Co - 998,6Co
2



Hệ số trầm tích tổng hợp và ý nghĩa của
chúng trong việc đánh giá và phân loại
colectơ dầu khí.
t vn

Hệ số trầm tích tổng hợp (Lt): Lt = f (So, Ro, Md, Co, L, Q):
Me (K) = f' (Lt)

iều kiện hàm số Lt c sử dụng nh một hệ số :

Lt có giá trị thay đổi trong một khoảng nhất định

Phải quan hệ tuyến tính thuận với Me và K một cách chặt chẽ.
Lt = - So + Ro + Md + Q + Co1 + Co2 + L1 - L2
S dng cỏc phộp bin i


Mối t ơng quan gia hệ số trầm tích tổng
hợp và tính chất colectơ của đá cát kết
4

8
1 2
1 6
M e ( % )
K ( m D )
L t
L t
1 . 2
1 . 4
1 . 4
1 . 8
0
0
2 0
4 0
6 0
Mối t ơng quan gia Me, K và Lt
Mối quan hệ tuyến tính đ ợc đặc tr ng bởi hai ph ơng trỡnh:
Me = 16,472Lt - 10,46; K = 222, 383 Lt - 296.