ðỊA VẬT LÝ GIẾNG KHOAN TS Lê Hải An Bộ mơn ðịa vật lý, Khoa Dầu khí, TRƯỜNG ðẠI HỌC MỎ - ðỊA CHẤT Nội dung môn học Tài liệu tham khảo Cơ sở lý thuyết phương pháp ñịa vật lý giếng khoan Minh giải tài liệu ñịa vật lý giếng khoan ðịa vật lý giếng khoan – PGS TS Nguyễn Văn Phơn & TS Hoàng Quý, 2004 Log Interpretation Principles/Applications – Schlumberger, 1989 Log Interpretation Charts – Schlumberger, 2000 Phần mở ñầu Vai trò ðịa vật lý giếng khoan (ðVLGK) Lịch sử phát triển ðVLGK Vai trò ðịa vật lý giếng khoan ðo ghi ðVLGK Các tham số vật lý thạch học xác ñịnh từ tài liệu ðVLGK Môi trường xung quanh giếng khoan Vai trò ðịa vật lý giếng khoan Vai trò ðịa vật lý giếng khoan Có hydrocarbon giếng khoan này, khoảng ? Các tầng chứa có liên thơng với khơng? Xác định cột địa tầng / thành phần tính chất thành hệ Tầng chứa kéo dài ñến ñâu? Sẽ khai thác sản phẩm nào? Xác định cột địa tầng / tính chất thành hệ tổ hợp phương pháp ðVLGK sét Thạch học? Liên tục ñến giếng lân cận ? cát ðộ rỗng? ðộ thấm? Chất lưu? sét Loại sét? ðá vôi Mẫu lõi (core): cho thơng tin xác giá thành cao không liên tục ðộ rỗng? ðộ thấm? Chất lưu? Bao nhiêu? Nứt nẻ? Xác ñịnh thành phần thạch học thành hệ tổ hợp phương pháp ðVLGK Cát kết ðá vơi Xác định cột địa tầng / tính chất thành hệ tổ hợp phương pháp ðVLGK ðơlơmít Sét ðối tượng nghiên cứu: tầng chứa (reservoir) ?????????? ðá chắn ?????? Mũ khí Dầu ?????? Dầu ðá chứa: cát, đá vơi, đơlơmit rỗng thấm ???????? ðá sinh Xác ñịnh yếu tố tầng chứa tổ hợp phương pháp ðVLGK Xác ñịnh yếu tố tầng chứa tổ hợp phương pháp ðVLGK Cột ñịa tầng ðá chắn Tầng chứa Mũ khí Ranh giới dầu - khí Ranh giới dầu – nước Dầu Nước Xác ñịnh yếu tố tầng chứa tổ hợp phương pháp ðVLGK OWC Xác ñịnh yếu tố tầng chứa tổ hợp phương pháp ðVLGK GOC Lịch sử phát triển ðVLGK • ðường cong ðVLGK (9/1927) Henri Doll tiến hành: ño Lịch sử phát triển ðVLGK ñiện trở suất biểu kiến thành hệ giếng khoan dầu khí Pechelbronn, Pháp Lịch sử phát triển ðVLGK • ðến 1927: thời kỳ phát triển quan niệm • 1869 First temperature log Lord Kelvin • 1927 - 1949: thời kỳ chấp nhận • 1883 Single electrode resistivity log patented by Fred Brown • 1949 - 1985: thời kỳ vàng • 1912 First surface resistivity survey (Conrad Schlumberger) • Sau 1985: thời kỳ phát minh lại • 1927 First multi-electrode electrical survey in a wellbore (in France) Lịch sử phát triển ðVLGK • • • • • • • • • • • • • Lịch sử phát triển ðVLGK 1927-1949 1929 First electrical survey in California (also Venezuela, Russia, India) 1931 First SP log, first sidewall core gun 1932 First deviation survey, first bullet perforator 1933 First commercial temperature log 1936 First SP dipmeter 1937 First electrical log in Canada (for gold in Ontario) 1938 First gamma ray log, first neutron log 1939 First electrical log in Alberta 1941 Archie's Laws published, first caliper log 1945 First commercial neutron log 1947 First resistivity dipmeter, first induction log described 1948 First microlog, first shaped charge perforator 1948 Rw from SP published Lịch sử phát triển ðVLGK • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • ðến 1927 1949-1985 1949 First laterolog 1952 First microlaterolog 1954 Added caliper to microlog 1956 First commercial induction log, nuclear magnetic log described 1957 First sonic log, first density log 1960 First sidewall neutron log (scaled in porosity units) 1960 First thermal decay time log 1961 First digitized dipmeter log 1962 First compensated density log (scaled in density/porosity units) 1962 First computer aided log analysis, first logarithmic resistivity scale 1963 First transmission of log images by telecopier (predecessor to FAX) 1964 First measurement while drilling logs described 1965 First commercial digital recording of log data 1966 First compensated neutron log 1969 First experimental PE curve on density log 1971 First extraterrestrial temperature log Apollo 15 1976 First desktop computer aided log analysis system LOG/MATE 1977 First computerized logging truck 1982 First use of email to transmit data via ARPaNet (predecessor to Internet) 1983 First transmission of log data by satellite from wellsite to computer center 1985 First resistivity microscanner Lịch sử phát triển ðVLGK Sau 1985 Phát minh thiết bị đo ghi có độ phân giải cao Lịch sử phát triển ðVLGK Phát triển phần mềm phân tích tổng hợp tài liệu ðVLGK: Schlumberger Geoquest QLA, IP, Geoframe PetroViewPlus, ELANPlus Landmark Stratwork Lịch sử phát triển ðVLGK Sau 1985 Phát minh thiết bị ño ghi có độ phân giải cao Sau 1985 Lịch sử phát triển ðVLGK Sau 1985 Phát triển phần mềm phân tích tổng hợp tài liệu ðVLGK: Schlumberger Geoquest QLA, IP, Geoframe PetroViewPlus, ELANPlus Landmark PetroWork ðo ghi ðịa vật lý giếng khoan ðo ghi ðịa vật lý giếng khoan ðo ghi ðịa vật lý giếng khoan ðo ghi ðVLGK sau dừng khoan (kéo cần khoan khỏi giếng) trước chống ống ðo ghi ðịa vật lý giếng khoan Log runs ðo ghi theo kiểu “comes up logging”: thả thiết bị xuống ñáy giếng ño ghi trình kéo lên ano hk uâ s uề ih C Một hệ thống đo ghi hồn chỉnh vừa phát vừa đo bao gồm: • Máy giếng (tools) • Cáp truyền chun dụng (cables) • Trạm đo (station) Tín hiệu thu ghi vào phim (ghi ảnh – analog), ngày ñược ghi số trực tiếp vào máy tính (digital) Ngày khoan Tời Cáp Máy giếng Máy giếng (tools) Máy giếng (tools) Các máy giếng tích hợp (ghép nối) với để lần kéo thả (log run) đo ghi nhiều tham số khác Biểu diễn kết ño ghi ðVLGK Chiều sâu: Thông thường theo tỉ lệ 1:240 1:600 Cũng theo tỉ lệ 1:1200, 1:120, 1:48, 1:5… Giá trị ño ghi: ðược biểu diễn lưới chuẩn (log grids) theo tỉ lệ tuyến tính, theo tỉ lệ logarit Chiều sâu nghiên cứu ñộ phân giải thiết bị ðVLGK Máy giếng (logging tools) cọ d uề i hc oe ht iả i g nâ h p ộ ð Chiều sâu nghiên cứu Các tham số vật lý thạch học ñá chứa Các tham số vật lý thạch học xác ñịnh từ ðVLGK Các tham số vật lý thạch học ñá chứa ðộ sét (Vsh) Các loại sét khác (phân lớp, phân tán, cấu trúc) ðộ sét (Vsh) ðộ rỗng (Φ) ðộ thấm (K) ðộ bão hòa (Sw, So, Sg) ðộ rỗng (Φ) ðộ rỗng (Φ) Phụ thuộc cách xếp hạt (packing) Φ= Vp Phụ thuộc kích thước hạt (grain size) V ðộ rỗng (Φ) ðộ thấm (K) • ðộ rỗng tồn phần (ðộ rỗng nguyên sinh, ðộ rỗng thứ sinh) • ðộ rỗng hở • ðộ rỗng tiềm • ðộ rỗng hiệu dụng Q=K S ∆p µh K - độ thấm Q - lưu lượng µ - độ nhớt S - tiết diện h - chiều dài p – áp suất ðộ thấm (K) K= Fsτ S Φe (1 − Φ e ) gr ðộ rỗng – ðộ thấm © Schlumberger K - độ thấm (mm2) Fs - yếu tố hình dạng t - độ uốn khúc Sgr - diện tích bề mặt đơn vị thể tích hạt Fe - độ rỗng ðộ bão hòa (Sw, So, Sg) ðộ bão hòa (Sw, So, Sg) Sw ðộ rỗng Dầu Hydrocarbon Nước Nước Xương đá (matrix) Xương đá ðộ bão hòa (Sw, So, Sg) Sw = ðộ bão hòa (Sw, So, Sg) Vw Φ V So = o Φ Vg Sg = Φ S n w = a Rw φ m Rt S w + S o +S g = Môi trường xung quanh giếng khoan Dung dịch khoan bao gồm sét bentonite, chất phụ gia (barite) ñược pha trộn vớt chất lưu (dầu nước) Trong giếng khoan: áp suất cột dung dịch gây nên áp suất thủy tĩnh, tỉ lệ thuận với mật ñộ dung dịch khoan chiều cao cột dung dịch: P ~ H.ρ Môi trường xung quanh giếng khoan Môi trường xung quanh giếng khoan ðể ngăn chặn tượng phun dung dịch, phải thay ñổi mật ñộ dung dịch cho áp suất thủy tĩnh cột dung dịch lớn với áp suất vỉa Sự chênh áp gây nên tượng ngấm (xâm nhập) dung dịch khoan vào thành hệ có độ rỗng độ thấm, tạo nên môi trường phức tạp xung quanh thành giếng khoan, ảnh hưởng lên kết phép ño ðVLGK Môi trường xung quanh giếng khoan Khi khoan qua thành hệ có độ rỗng cao, thành hệ có tác dụng màng lọc phân tách dung dịch khoan thành phần: phần chất rắn phần chất lỏng Filtrate dung dịch khoan (phần chất lỏng) ngấm vào thành hệ, phần chất rắn bị chặn lại tạo thành lớp vỏ sét xung quanh thành giếng khoan Quá trình ngấm filtrate dung dịch khoan vào thành hệ theo phương bán kính giếng khoan phân chia thành hệ xung quanh thành giếng khoan thành ñới khác nhau: ñới ngấm (ñới rửa + ñới chuyển tiếp) ñới nguyên Môi trường xung quanh giếng khoan Môi trường xung quanh giếng khoan Quá trình xâm nhập filtrate dung dịch khoan vào thành hệ (invasion process) ñới rửa ðường kính đới ngấm phụ thuộc vào độ rỗng, độ thấm thành phần thạch học thành hệ ñới chuyển tiếp đới ngun vỏ bùn 10 Mơi trường xung quanh giếng khoan Môi trường xung quanh giếng khoan ðới ngấm – ðới rửa: filtrate dung dịch khoan thay hoàn toàn nước vỉa – ðới chuyển tiếp:filtrate dung dịch khoan lẫn với nước vỉa • ðới ngun khơng bị ảnh hưởng filtrate dung dịch khoan: – Nước vỉa – Dầu – Khí • Mơi trường xung quanh giếng khoan • Khi RwRmf Các đường cong đo ghi điện trở có chiều sâu nghiên cứu khác cho giá trị ñiện trở suất biểu kiến khác • Xuất đới vành khun sau đới chuyển tiếp • Bản chất hydrocarbon chuyển dịch nhanh nước vỉa nên tạo đới có độ bão hòa nước vỉa cao ñới rửa ñới nguyên làm giảm ñột ngột ñiện trở suất Quá trình xâm nhập dung dịch khoan © Schlumberger 11 Acknowledgments Schlumberger Baker Atlas Halliburton 12 ... PetroViewPlus, ELANPlus Landmark PetroWork ðo ghi ðịa vật lý giếng khoan ðo ghi ðịa vật lý giếng khoan ðo ghi ðịa vật lý giếng khoan ðo ghi ðVLGK sau dừng khoan (kéo cần khoan khỏi giếng) trước chống...Vai trò ðịa vật lý giếng khoan Vai trò ðịa vật lý giếng khoan Có hydrocarbon giếng khoan này, khoảng ? Các tầng chứa có liên thơng với khơng? Xác định cột địa tầng / thành phần tính... dung dịch khoan vào thành hệ có độ rỗng độ thấm, tạo nên môi trường phức tạp xung quanh thành giếng khoan, ảnh hưởng lên kết phép ño ðVLGK Môi trường xung quanh giếng khoan Khi khoan qua thành