Bài giảng Địa vật lý giếng khoan: Phần 5 - TS. Lê Hải An

Chia sẻ: Nnmm Nnmm | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:14

Thêm vào BST

Báo xấu

97
lượt xem 12
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Phần 5 trình bày một số phương pháp đặc biệt như: Phương pháp đo góc nghiêng và phương vị của vỉa (Dipmeter), phương pháp quét ảnh thành hệ FMI (Fullbore Formation Microimager), phương pháp cộng hưởng từ hạt nhân NMR (Nuclear Magnetic Resonance). Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Địa vật lý giếng khoan: Phần 5 - TS. Lê Hải An

Phần 5: Các phương pháp ñặc biệt • Phương pháp ño góc nghiêng và phương vị của vỉa (Dipmeter) ðỊA VẬT LÝ GIẾNG KHOAN • Phương pháp quét ảnh thành hệ FMI (Fullbore Formation MicroImager) • Phương pháp cộng hưởng từ hạt nhân NMR (Nuclear Magnetic Resonance) TS. Lê Hải An Bộ môn ðịa vật lý, Khoa Dầu khí, TRƯỜNG ðẠI HỌC MỎ - ðỊA CHẤT Mục ñích ñể xác ñịnh • Góc nghiêng của vỉa • Cấu trúc, luận giải trầm tích Phương pháp Dipmeter • ðứt gãy • Bất chỉnh hợp Dipmeter Tool Dipmeter Tool Thiết bị Dipmeter có thể có 3 càng, 4 càng hoặc 6 càng và có những ñặc ñiểm chung sau: • Phần ñịnh hướng (ño ñộ lệch so với phương thẳng ñứng, phương vị của thiết bị, và ño hướng của chân số 1 so với thành giếng khoan) • Phần ño ñường kính • Thiết bị ño vi hệ ñiện cực gắn vào càng • Thiết bị ño ñể liên kết (ño SP hoặc GR) 1
Dipmeter Tool Dipmeter Tài liệu gốc (6 càng) Dipmeter Dipmeter Nguyên lý xử lý tài liệu Dipmeter Dipmeter Biểu diễn bằng ñồ thị nòng nọc (tadpole) Tài liệu sau khi xử lý ñược ghi dưới các dạng: 1. Tadpole plot (là chủ yếu) 2. Listing 3. Histogram 4. Tube plot 2
Dipmeter Dipmeter Liệt kê dạng bảng Biểu ñồ Dipmeter Ống Phân tích tài liệu Dipmeter dạng ñồ thị nòng nọc Phân lớp nghiêng, góc cắm và chiều dày không ñổi Phân lớp nằm ngang 3
Crossbedding Góc cắm giảm theo ñộ sâu Phân lớp nghiêng, góc cắm và chiều dày vỉa tăng dần Thấu kính cát Lòng sông ðới cà nát của ñứt gãy Bất chỉnh hợp 4
Nếp lồi Bất chỉnh hợp 5
ðứt gãy Current Bedform Fullbore Formation MicroImager FMI: Fullbore Formation MicroImager Thiết bị FMI • Khảo sát ñược ñến 80% thông tin trong giếng khoan 8 in • ðộ phân giải theo chiều dọc là 0.2 in (5 mm) • Chiều sâu nghiên cứu là 30 in 6
Thiết bị FMI FMI Nguyên lý • 4 càng, 8 tấm • ðo ghi 192 ñường cong ñiện trở suất biểu kiến vi hệ ñiện cực Xử lý tài liệu FMI FMI – Phạm vi ứng dụng FMI • Minh giải cấu trúc • Xác ñịnh ñặc tính của các thể trầm tích • Xác ñịnh net-to-gross trong trầm tích cát sét • Minh giải kiến trúc • ðánh giá ñộ rỗng thứ sinh • ðánh giá hệ thống nứt nẻ • Hiệu chỉnh ñộ sâu, phương vị … • Thay thế mẫu lõi 7
FMI FMI FMI FMI FMI FMI 8
FMI FMI FMI FMI FMI FMI Trong lát cắt có cát Phân biệt các kiến sét phân lớp mỏng, trúc trầm tích FMI cho phép xác (sedimentary ñịnh ñược net pay structures) zones 9
FMI Xác ñịnh nứt nẻ Cộng hưởng từ hạt nhân NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE Magnetic Resonance Magnetic Resonance Phương pháp cộng hưởng từ hạt nhân sử dụng ñể xác ñịnh phân bố ñộ • Thành hệ cát kết bao gồm hạt (rock grains) và chất lưu rỗng và xác ñịnh ñộ thấm • Chất lưu bao gồm chất lưu tự do và chất lưu không tự do (immobile) • Kích thước hạt khác nhau (to, nhỏ hoặc hỗn hợp) • Có thể có hoặc không có khoáng vật sét trong thành hệ Phương pháp NMR có thể cung cấp các thông tin: • Có bao nhiêu chất lưu trong thành hệ -> ðộ rỗng • Trong một vài trường hợp còn xác ñịnh chất lưu là nước hay dầu -> ðộ bão hòa nước • Kích cỡ lỗ rỗng và cấu trúc lỗ rỗng -> ðộ thấm Magnetic Resonance Magnetic Resonance • Hạt nhân của Hydro (proton) là hạt mang ñiện tích tự quay xung quanh trục của mình, làm cho hạt nhân mang cả ñộng năng góc và moment từ • Do ñó mà trong lỗ rỗng chứa chất lưu, các proton tạo thành hàng triệu thanh nam châm nhỏ và có thể ñiều khiển ñược bằng một trường từ tác ñộng vào Precessional orbit of nuclear mass (Precessional angular velocity γ = ω/Ηο =2π v or Larmor frequency = W0) Spinning proton Ho Spinning charge in proton generates Proton precessing in a magnetic dipole magnetic field Ho 10
Magnetic Resonance Magnetic Resonance – Nguyên lý Nam châm của thiết bị máy giếng sắp xếp các proton theo Z Alignment along Bo trường từ tĩnh B0 (dọc theo trục Z) X Y Z Tipping Một xung ñiện từ tác ñộng vào làm các proton nghiêng một góc 90 ñộ so với ban ñầu. Các proton nằm trên mặt X phẳng vuông góc với từ trường tĩnh Y • Proton như là các thanh nam châm nhỏ và trong từ trường chúng gây nên một Z tín hiệu có tần số Larmour. Máy thu ño ghi tín hiệu này Dephasing • Càng nhiều proton trong lỗ rỗng chứa chất lưu thì biên ñộ của tín hiệu càng Proton bắt ñầu “dephase” so với nhau khi tương tác với lớn bề mặt của hạt. ðể quay về trạng thái cân bằng ban ñầu X • Thiết bị ño ghi ñược số Hydro hay nói cách khác chính là ño ghi ñộ rỗng. Y • Trong ống thử (100% ñộ rỗng), tín hiệu thu ñược là lớn nhất, trong thành hệ thì tín hiệu giảm ñi nhiều Magnetic Resonance – Nguyên lý Magnetic Resonance – Nguyên lý ðường kính lỗ rỗng (microns) T2 ño ghi T2 mẫu chuẩn Phân bố Giá trị cut-off cho chất lưu tự do của tín hiệu Clay Capillary Producible Bound Bound Fluids Fluids Fluids Thời gian (T2 ms) 3 loại chất lưu trong lỗ rỗng: • Producible or Free Fluids – chất lưu có thể dịch chuyển ñược ðộ rỗng (theo CMR) • Capillary Bound Fluids – chất lưu (thông thường là nước) dính vào bề mặt ðộ rỗng (chất lưu tự do ñá bằng lực căng của bề mặt • Clay Bound Fluids – nước bao ñi kèm với khoáng vật sét • NMR cho thấy sự khác nhau về phân bố thời gian với từng chất lưu Thời gian nghỉ (relaxation time) trong capillary bound fluids and clay bound fluids rất ngắn • Giá trị cut-off thực nghiệm (cho cát kết) là 33msec ñể phân biệt chất lưu tự do với các loại chất lưu khác Magnetic Resonance – T2 và kích thước lỗ rỗng (pore size) Magnetic Resonance – T2 và kích thước lỗ rỗng (pore size) • Thời gian ñể proton quay về trạng thái cân bằng gọi là transverse relaxation time, ký hiệu là T2, là hàm số phụ thuộc vào kích thước của lỗ rỗng Amplitude Amplitude ộñ Lỗ rỗng Large ộñ Lỗ rỗng Small • Trong lỗ rỗng nhỏ, giá trị T2 nhỏ (proton dephase nhanh) nê lớn nê nhỏ • Trong lỗ rỗng lớn, giá trị T2 lớn (proton dephase chậm) i Pore i pore B B • T2 tỉ lệ nghịch với tỉ số của diện tích bề mặt trên thể tích lỗ rỗng Thời gian Time msec(ms) Thời Time gianmsec (ms) (Phương trình Kozeny-Carman?) • Trong các lỗ rỗng lớn, xác suất ñể các proton va chạm với bề mặt hạt ít hơn là trong lỗ rỗng nhỏ 11
Magnetic Resonance – T2 và ñộ thấm Magnetic Resonance – T2 và ñộ thấm Φ =?% K = ? mD • Hai mẫu trên có biên ñộ T2 như nhau ñộ rỗng như nhau • Thời gian T2 khác nhau rõ rệt ñộ thấm khác nhau • Trong mẫu có ñộ thấm cao phân bố T2 kiểu bi-modal, thể hiện của sự có mặt của chất lưu linh ñộng và không linh ñộng Φ =?% K = ? mD Magnetic Resonance – T2 và ñộ thấm Magnetic Resonance – T2 và ñộ thấm Φ = 20% K = 8 mD Φ = 19.5% K = 280 mD Magnetic Resonance – Nguyên lý NMR Tool Sử dụng một nam châm vĩnh cửu Dựa trên Nam châm vĩnh cửu Thành giếng khoan • Tạo ra một từ • Phản hồi của hạt nhân trong trường từ trường lớn trong • Nhiều hạt nhân có moment từ thành hệ làm • Spin từ của hạt nhân có thể tương tác với từ trường bên ngoài và tạo ra phân cực mạnh một tín hiệu có thể ño ghi ñược hạt nhân của • Hydro là nguyên tố có moment từ lớn nhất hydro (proton) • Khi sử dụng tần số cộng hưởng từ của Hydro thì tín hiệu là lớn nhất và có trong nước và Vùng nhạy thể ño ghi ñược hydrocarbon • Khi nam châm ñược bỏ ra, Vùng mù proton sẽ trở về trạng thái nghỉ • Tín hiệu ño ghi ñược là biên ñộ và sự suy giảm Nam châm vĩnh cửu 12
NMR Tool CMR Log Cung ép thiết bị vào thành giếng Cartridge ñiện tử Vùng nhạy CMR Log CMR Log Ứng dụng NMR Ứng dụng NMR Nhận biết ñược hydrocarbon và nước • Xác ñịnh ñộ rỗng toàn phần (không phụ thuộc vào thành phần thạch học) • Nhận biết ñược hydrocarbon (dạng khí và dạng lỏng) trong thành hệ cát sét • Xác ñịnh lượng nước bao (bound water) cho phép tính toán ñộ bão hòa dầu, ñộ thấm và ñộ bão hòa nước dư chính xác hơn là sử dụng các phương pháp thông thường khác 13
Ứng dụng NMR Nhận biết ñược hydrocarbon và nước Porosity Tool Response © Schlumberger Acknowledgments Schlumberger Baker Atlas Halliburton 14