Giáo trình ĐỊA VẬT LÝ GIẾNG KHOAN - Chương 2

Chia sẻ: Norther Light | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:13

Thêm vào BST

Báo xấu

272
lượt xem 90
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Ch-ơng 2 Nguyên lý chung trong địa vật lý giếng khoan 2.1. Các ph-ơng pháp khảo sát 2.1.1. Hệ thiết bị đo (hệ quan sát) Cũng nh- các hệ đo ghi của các ph-ơng pháp địa vật lý trên mặt, mỗi ph-ơng pháp địa vật lý trong giếng khoan đ-ợc thực hiện nhờ một hệ thống thiết bị đo ghi. Hệ đo ghi này có hai phần chính là máy giếng và trạm. Hai phần này làm việc đồng bộ với nhau nhờ có cáp nối giữa chúng. Máy giếng, hay còn gọi là Zond (tool) là phần máy thả vào...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình ĐỊA VẬT LÝ GIẾNG KHOAN - Chương 2

Ch−¬ng 2 Nguyªn lý chung trong ®Þa vËt lý giÕng khoan 2.1. C¸c ph−¬ng ph¸p kh¶o s¸t 2.1.1. HÖ thiÕt bÞ ®o (hÖ quan s¸t) Còng nh− c¸c hÖ ®o ghi cña c¸c ph−¬ng ph¸p ®Þa vËt lý trªn mÆt, mçi ph−¬ng ph¸p ®Þa vËt lý trong giÕng khoan ®−îc thùc hiÖn nhê mét hÖ thèng thiÕt bÞ ®o ghi. HÖ ®o ghi nµy cã hai phÇn chÝnh lµ m¸y giÕng vµ tr¹m. Hai phÇn nµy lµm viÖc ®ång bé víi nhau nhê cã c¸p nèi gi÷a chóng. M¸y giÕng, hay cßn gäi lµ Zond (tool) lµ phÇn m¸y th¶ vµo giÕng khoan ë chiÒu s©u ®o. M¸y giÕng cã chøc n¨ng ph¸t tÝn hiÖu vµ thu tÝn hiÖu råi ®iÒu biÕn chóng ®Ó truyÒn lªn tr¹m ë mÆt ®Êt qua c¸p chuyªn dông cña ®Þa vËt lý. Tr¹m lµ phÇn m¸y l¾p ®Æt trªn mÆt ®Êt cã cÊu h×nh gän nhÑ gåm c¸c khèi chøc n¨ng vµ m¸y tÝnh chuyªn dông ®¶m tr¸ch nhiÒu chøc n¨ng kh¸c nhau, tõ cung cÊp nguån dßng cho m¸y giÕng lµm viÖc, t¹o tÝn hiÖu kÝch thÝch m«i tr−êng ®o, thu nhËn c¸c tÝn hiÖu tõ m¸y giÕng khuÕch ®¹i chóng, gi¶i ®iÒu biÕn vµ cuèi cïng lµ ®o ghi c¸c tÝn hiÖu cÇn thiÕt. Ngoµi c¸c chøc n¨ng ®ã tr¹m cßn cã chøc n¨ng xö lý ph©n tÝch nhanh c¸c kÕt qu¶ ®o ®Ó kÞp thêi x©y dùng l¸t c¾t ®Þa chÊt thµnh giÕng khoan, ph¸t hiÖn c¸c tÇng s¶n phÈm, dù b¸o c¸c sù cè kü thuËt vµ dÞ th−êng ¸p suÊt...C¸p lµ lo¹i c¸p chuyªn dông, cã vai trß cña c¸c kªnh dÉn th«ng tin tõ tr¹m ®Õn m¸y giÕng vµ ng−îc l¹i. C¸p cã thÓ gåm mét hoÆc nhiÒu kªnh dÉn (nhiÒu ruét), c¸p ®−îc quÊn trªn mét tang têi dïng ®éng c¬ mçi khi kÐo th¶. (H×nh 2.1) C¸c khèi kiÓm tra vµ tÝnh to¸n Têi c¸p §o s©u C¸p Bµn Rotor H×nh 2.1. S¬ ®å l¾p ®Æt m¸y mãc thiÕt bÞ ®o giÕng khoan 30
Tr¹m vµ têi c¸p th−êng ®−îc l¾p ®Æt trªn mét xe t¶i cã mui kÝn. §èi víi c¸c giÕng khoan s©u, ®Ó tiÕt kiÖm thêi gian, cïng mét lóc ng−êi ta tiÕn hµnh ®o nhiÒu ph−¬ng ph¸p. Khi ®ã phÇn m¸y giÕng bao gåm nhiÒu Zond ®−îc nèi ghÐp hîp lý ®Ó cïng tiÕn hµnh ®o trong mét lÇn kÐo c¸p. §Ó tiÕn hµnh mét dÞch vô ®o giÕng khoan b»ng c¸c ph−¬ng ph¸p ®Þa vËt lý, hÖ thiÕt bÞ ®o cÇn cã tèi thiÓu c¸c phÇn nh− sau: - C¸p chuyªn dông ®Þa vËt lý giÕng khoan - Têi c¸p, cã vËn hµnh b»ng ®éng c¬ ®Ó th¶ vµ kÐo c¸p tõ giÕng - M¸y ph¸t dßng ®iÖn xoay chiÒu 120 volt, cã c«ng suÊt ®ñ dïng cho c«ng viÖc - C¸c khèi chøc n¨ng vµ khèi (panen) kiÓm tra trªn mÆt - C¸c Zond (m¸y giÕng) th¶ vµo giÕng khoan - M¸y ®o ghi tÝn hiÖu (ghi t−¬ng tù hoÆc ghi sè) C¸p C¸c c¸p dïng trong ®Þa vËt lý giÕng khoan cã hai lo¹i: c¸p mét ruét vµ c¸p nhiÒu ruét. Mçi ruét c¸p lµ d©y dÉn kim lo¹i ®−îc bäc c¸ch ®iÖn tèt. §iÖn trë c¸ch ®iÖn gi÷a ruét vµ vá c¸p khi ng©m trong n−íc tèi thiÓu lµ 2,5 MΩ. Ruét c¸p lµ nh÷ng kªnh dÉn ®Ó truyÒn tÝn hiÖu ®iÖn tõ mÆt ®Êt ®Õn m¸y giÕng vµ ng−îc l¹i. Vá c¸p lµ phÇn ®−îc bÖn tõ hai líp sîi thÐp ®Ó võa chÞu lùc khi th¶ kÐo m¸y giÕng nÆng hµng tr¨m kilogram, võa b¶o vÖ c¸c ruét c¸p khái bÞ mµi mßn v× ma s¸t víi thµnh giÕng. ë gÇn cuèi n¬i tiÕp nèi gi÷a c¸p víi m¸y giÕng, ng−êi ta th−êng t¹o mét ®iÓm xung yÕu vÒ ®é bÒn cña c¸p ®Ò phßng khi m¸y giÕng bÞ kÑt th× c¸p sÏ bÞ ®øt t¹i ®©y vµ gi÷ cho c¸c phÇn kh¸c cña hÖ ®o an toµn. M¸y giÕng Zond (tool) thuËt ng÷ nµy chØ m¸y giÕng ®Ó ®o mét ph−¬ng ph¸p nhÊt ®Þnh. V× c¸c ph−¬ng ph¸p ®Þa vËt lý kh¸c nhau sÏ sö dông c¸c Zond (m¸y giÕng) kh¸c nhau cho nªn ®«i khi thuËt ng÷ Zond (hay tool) còng dïng ®Ó chØ ph−¬ng ph¸p cô thÓ, lóc ®ã nã cã ý nghÜa nh− lµ “log”. Ch¼ng h¹n trong tiÕng Anh hay dïng sonic tool, electrical tool... cã nghÜa nh− sonic log, electrical log... lµ ®Ó chØ ph−¬ng ph¸p ®o siªu ©m hay ph−¬ng ph¸p ®iÖn trë trong giÕng khoan. M¸y giÕng cã cÊu tróc cña mét èng thÐp trô trßn ®−êng kÝnh 3-5 inches, chiÒu dµi thay ®æi tuú tõng phÐp ®o, cã khi tíi 35 feet, trong ®ã l¾p ®Æt c¸c c¶m biÕn, ®iÖn cùc vµ c¸c s¬ ®å m¹ch ®iÖn tö t−¬ng øng víi mçi phÐp ®o nhÊt ®Þnh. C¸c m¸y giÕng hiÖn nay phÇn lín ®Òu sö dông kü thuËt ®iÒu biÕn ®Ó kÕt hîp nhiÒu phÐp ®o ®ång thêi, nghÜa lµ cïng mét lóc truyÒn tÝn hiÖu kh¸c nhau theo cïng mét kªnh dÉn. Nhê kü thuËt nµy, vÒ nguyªn t¾c ta cã thÓ n©ng sè ph−¬ng ph¸p ®o trong cïng mét lÇn kÐo c¸p tíi con sè hµng chôc, nh−ng khã kh¨n l¹i xuÊt hiÖn ë khÝa c¹nh kh¸c, ®ã lµ lóc bÊy giê chiÒu dµi cña m¸y giÕng qu¸ lín, kh«ng thÝch hîp cho viÖc thao t¸c t¹i giµn khoan. Khi m¸y giÕng lµ tËp hîp cña nhiÒu Zond ®o ®Ó ®o ®ång thêi nhiÒu ph−¬ng ph¸p th× mçi ph−¬ng ph¸p sÏ cã chØ thÞ chiÒu s©u ®iÓm ®o kh¸c nhau. Muèn ®−a c¸c 31
kÕt qu¶ ®o ghi vÒ ®óng chiÒu s©u thùc trong giÕng khoan th× c¨n cø vµo kho¶ng trÔ cña mçi Zond m¸y ghi sÏ tù ®éng ®−a gi¸ trÞ ®o vÒ chiÒu s©u thùc. H×nh 2.2 vµ 2.3 sau ®©y m« t¶ m¸y giÕng kÕt hîp nhiÒu phÐp ®o vµ c¸c ®−êng cong ®o ghi ë mét ®o¹n giÕng kh«ng bï trÔ, ch−a chuÈn ho¸ (bªn tr¸i) vµ cã bï trÔ, ®∙ chuÈn ho¸ (bªn ph¶i). §Çu Zond Sau chuÈn ho¸ Th¹ch häc Tr−íc chuÈn ho¸ SÐt C¸t B SÐt §iÓm ®o “C” Sè ®o ®Çu tiªn §iÓm ®o “B” C¸t A Sè ®o Kho¶ng bï ®Çu tiªn cña “C” vÒ “A” Kho¶ng bï cña “B” vÒ “A” SÐt §iÓm ®o “A” Sè ®o Kho¶ng c¸ch tõ ®Çu tiªn ®¸y Zond ®Õn sè ®äc ®Çu tiªn H×nh 2.2. C¸c ®iÓm ®o vµ H×nh 2.3. C¸c ®−êng cong ®o kho¶ng bï chuÈn ho¸ ghi tr−íc vµ sau chuÈn ho¸ 2.1.2 Ph©n lo¹i c¸c phÐp ®o trong giÕng khoan C¸c phÐp ®o ®Þa vËt lý trong giÕng khoan ®−îc ph©n lµm hai nhãm chÝnh. Nhãm thø nhÊt nghiªn cøi c¸c hiÖn t−îng tù nhiªn hay tù sinh (c¸c tr−êng vËt lý tù nhiªn), nhãm thø hai nghiªn cøu c¸c hiÖn t−îng kÝch thÝch c¶m øng (c¸c tr−êng vËt lý nh©n t¹o). a) Tr−êng tù nhiªn gåm cã - C−êng ®é bøc x¹ gamma tù nhiªn, phÐp ®o ®−îc thùc hiÖn hoÆc ®o tèc ®é ®Õm tia gamma toµn phÇn (gamma tæng) hoÆc ®o tèc ®é ®Õm ®èi víi c¸c tia gamma cã n¨ng l−îng chän tr−íc. Tr−êng hîp ®o gamma tæng gäi lµ ®o gamma ray, mét ph−¬ng ph¸p th«ng dông (GR); tr−êng hîp ®o theo phæ n¨ng l−îng t−¬ng øng víi phÇn lín tia gamma ph¸t x¹ do ph©n ra tõ nguyªn tè Urani, Thori vµ Kali (potatium) gäi lµ ph−¬ng ph¸p phæ gamma tù nhiªn (SGR hoÆc NGS). 32
- ThÕ tù ph©n cùc: SP. - NhiÖt ®é cña c¸c thµnh hÖ, ph−¬ng ph¸p ®o nhiÖt ®é (T°). - §−êng kÝnh giÕng: Ph−¬ng ph¸p ®o ®−êng kÝnh (CALI). §−êng kÝnh giÕng khoan ph¶n ¸nh tÝnh c¬ häc vµ tÝnh chÊt ho¸ häc cña ®¸ ë thµnh giÕng khoan. - §é lÖch giÕng khoan: Mét phÐp ®o gãc nghiªng vµ gãc ph−¬ng vÞ cña trôc giÕng ®Ó x¸c ®Þnh h−íng ®i cña giÕng khoan trong kh«ng gian. b) Nh÷ng tÝnh chÊt vËt lý ®−îc nghiªn cøu b»ng c¸c ph−¬ng ph¸p kÝch thÝch nh©n t¹o - C¸c phÐp ®o ®iÖn ®−îc tiÕn hµnh khi ph¸t tÝn hiÖu ®iÖn: Ph−¬ng ph¸p ®iÖn trë suÊt hay ®é dÉn ®iÖn bao gåm c¸c ph−¬ng ph¸p dïng hÖ ®iÖn cùc: §iÖn cùc kh«ng héi tô dßng cæ ®iÓn (ES), cã héi tô dßng (LL), vi hÖ ®iÖn cùc (ML), vi hÖ ®iÖn cùc cã héi tô dßng (MLL), héi tô cÇu (SFL), vi hÖ cùc héi tô cÇu (MSFL); §o gãc c¾m ph©n gi¶i cao (HDT, SDT, FMS); C¸c ph−¬ng ph¸p dïng èng d©y c¶m øng (IL). Ph−¬ng ph¸p h»ng sè ®iÖn m«i cã sö dông vßng c¶m øng: lan truyÒn sãng ®iÖn tõ (EPT). - C¸c ph−¬ng ph¸p h¹t nh©n bao gåm c¸c ph−¬ng ph¸p ®o tia gamma ph¸t ra tõ nguån ho¸ häc sau khi ®∙ t¸n x¹ trong m«i tr−êng ®Êt ®¸ nh− gamma - gamma (FDC, CD, LDT); ®o hÊp thô quang ®iÖn (®¹i l−îng cã liªn quan tíi sè nguyªn tö) (LDT); c¸c phÐp ®o chØ sè hydro: neutron-neutron nhiÖt (CNL, NT), neutron - gamma (N); ®o neutron trªn nhiÖt: Neutron - neutron trªn nhiÖt (SNP, CNL). PhÐp ®o tiÕt diÖn b¾t gi÷ neutron vÜ m«: thêi gian sèng trung b×nh cña neutron nhiÖt (TDT, NLL). Thµnh phÇn nguyªn tè: neutron va ch¹m víi h¹t nh©n theo c¸c møc ®é kh¸c nhau: §µn håi vµ kh«ng ®µn håi. Va ch¹m kh«ng ®µn håi b¾n ra tia gamma. Tuú theo phæ n¨ng l−îng cña tia gamma ng−êi ta cã thÓ ®o ®Ó cã sè ®o nh¹y víi c¸c nguyªn tè kh¸c nhau: Carbone - oxygen (IGT, GST) HiÖn t−îng b¾t gi÷ neutron → phæ tia gamma chiÕm gi÷ (GST, IGT). Ph−¬ng ph¸p kÝch ho¹t phãng x¹ ph©n gi¶i cao: Khi chiÕm gi÷ neutron, nguyªn tè trë thµnh ®ång vÞ phãng x¹ vµ cã chu kú b¸n r∙ ®Æc tr−ng... C¨n cø vµo phæ n¨ng l−îng vµ phæ thêi gian ng−êi ta cã thÓ ph©n biÖt sù cã mÆt cña c¸c nguyªn tèt nhÊt ®Þnh trong m«i tr−êng (HRS). PhÐp ®o céng h−ëng tõ h¹t nh©n. HiÖn t−îng céng h−ëng tõ h¹t nh©n x¶y ra víi spin cña nguyªn tè Hydro. Quan s¸t hiÖn t−îng quay håi chuyÓn spin cña hydro cã thÓ ®¸nh gi¸ hµm l−îng hydro tù do trong ®¸ (NML). 33
- C¸c ph−¬ng ph¸p ®o siªu ©m: Tèc ®é sãng nÐn (sãng däc) ®o theo thêi gian lan truyÒn sãng nµy gi÷a hai chÊn tö. PhÐp ®o nµy gäi lµ sonic log (SV, SL, BHC). Sãng ngang còng cã thÓ ®−îc ®o nh− vËy. PhÐp ®o thêi gian lan tuyÒn sãng tõ mÆt ®Êt ®Õn geophone trong giÕng khoan. PhÐp ®o nh− thÕ gäi lµ ®Þa chÊn giÕng khoan (VST) hoÆc ®Þa chÊn tuyÕn th¼ng ®øng (VSP). PhÐp ®o biªn ®é (phæ biªn ®é hay phæ n¨ng l−îng) cña sãng däc hoÆc sãng ngang: Amptitude logging (A). PhÐp ®o biªn ®é t−¬ng ®èi cña thµnh phÇn sãng tíi kh¸c nhau, h×nh d¹ng sãng. §o biÕn ®æi mËt ®é (VDL), truyÒn h×nh thµnh giÕng khoan (BHTV). 2.2. C¸c vÊn ®Ò xung quanh viÖc ®o vÏ ë giÕng khoan C¸c phÐp ®o trong giÕng khoan chñ yÕu lµ ®o trùc tiÕp c¸c tham sè cña ®¸ ë thµnh giÕng. C¸c thiÕt bÞ ®o ®−îc th¶ trong giÕng khoan vµ tiÕp cËn víi ®Êt ®¸ ë xung quanh. Gi¸ trÞ cña mçi phÐp ®o ®Òu chÞu ¶nh h−ëng trùc tiÕp cña m«i tr−êng xung quanh giÕng. 2.2.1. Sù ngÊm dung dÞch - Dung dÞch khoan: ¶nh h−ëng cña dung dÞch khoan lªn mét phÐp ®o phô thuéc vµo mét sè yÕu tè: ®−êng kÝnh giÕng, lo¹i vµ tû träng cña dung dÞch. §−êng kÝnh giÕng cµng lín phÇn thÓ tÝch dung dÞch trong miÒn ¶nh h−ëng cña phÐp ®o cµng nhiÒu, sè ®o cµng phô thuéc vµo dung dÞch. Dung dÞch khoan cã c¸c lo¹i c¬ së gèc kh¸c nhau, ®é kho¸ng ho¸ kh¸c nhau. Thuéc c¬ së, cã dung dÞch gèc dÇu hay gèc n−íc, vÒ kho¸ng ho¸ cã dung dÞch mÆn vµ dung dÞch nh¹t, theo tû träng cã dung dÞch nÆng vµ dung dÞch nhÑ. - Sù ngÊm dung dÞch: §Ó qu¸ tr×nh khoan ®−îc an toµn, thµnh giÕng kh«ng bÞ sËp ng−êi ta th−êng t¹o cho ¸p suÊt thuû tÜnh cña cét dung dÞch cã gi¸ trÞ lín h¬n hoÆc b»ng ¸p suÊt cña n−íc trong lç rçng (¸p suÊt vØa). V× vËy, dung dÞch cã xu h−íng ngÊm vµo thµnh giÕng ë c¸c líp ®Êt ®¸ cã lç rçng hiÖu dông cao. Sù ngÊm dung dÞch vµo thµnh giÕng cã tÝnh ®èi xøng trôc. Theo ph−¬ng b¸n kÝnh filtrat (phÇn n−íc cña dung dÞch khoan) thay thÕ hoµn toµn hay tõng phÇn chÊt l−u (n−íc vØa, dÇu) tù nhiªn trong lç rçng cña ®¸. PhÇn trong s¸t ngay thµnh giÕng filtrat thay thÕ hoµn toµn n−íc tù do vµ dÇu linh ®éng cña vØa. PhÇn nµy gäi lµ ®íi röa. PhÇn tiÕp theo trong lç rçng trén lÉn filtrat lµ n−íc vØa hay dÇu. PhÇn nµy gäi lµ ®íi chuyÓn tiÕp. PhÇn s©u trong thµnh giÕng khoan filtrat kh«ng ngÊm tíi, cÊu tróc vµ thµnh phÇn pha láng cña ®¸ vÉn gi÷ nguyªn. PhÇn nµy gäi lµ ®íi nguyªn. Qu¸ tr×nh th¶i filtrat ®Ó thÊm vµo thµnh giÕng t¹o ra c¸c ®íi nãi trªn, c¸c thµnh phÇn cøng (sÐt vµ c¸c phô gia) cña dung dÞch bÞ chÆn l¹i vµ t¹o thµnh líp vá sÐt. Khi chiÒu dµy cña líp vá sÐt ®ñ lín (hµng chôc millimet) th× nã trë thµnh mµng chèng thÊm, lóc ®ã qu¸ tr×nh thÊm dung dÞch vµo thµnh giÕng sÏ dõng h¼n. VËy qu¸ tr×nh thÊm dung dÞch cã tÝnh ®èi xøng trôc lµm cho m«i tr−êng cã ph©n bè bÊt ®ång nhÊt theo ph−¬ng b¸n kÝnh (h×nh 2.4). Theo ph−¬ng b¸n kÝnh, trong cïng lµ dung dÞch chøa trong giÕng khoan, trªn thµnh giÕng lµ líp vá sÐt, sau líp vá sÐt lµ ®íi röa råi ®íi 34
chuyÓn tiÕp, ngoµi cïng lµ ®íi nguyªn. Trong mçi ®íi cã thµnh phÇn chÊt l−u riªng, do VØa v©y quanh ®ã chóng cã c¸c ®Æc tÝnh vËt lý (vÝ dô ®iÖn trë suÊt) riªng. Trªn h×nh 2.4, trong mçi ®íi MÆt c¾t ngang gi¸ trÞ ®iÖn trë suÊt viÕt trong « VØa nghiªn §íi nguyªn §íi chuyÓn §íi röa vu«ng lµ ®iÖn trë suÊt cña ®íi, Vá sÐt cøu trong vßng trßn lµ ®iÖn trë suÊt tiÕp cña pha láng trong ®íi. Ký hiÖu viÕt trong tam gi¸c ®Òu lµ chØ ®é VØa v©y quanh b∙o hoµ n−íc cña ®íi. Do tÝnh chÊt thay ®æi cña c¸c thµnh §-êng kÝnh ®íi phÇn filtrat vµ n−íc vØa trong ngÊm ®íi chuyÓn tiÕp nªn c¸c tham sè ®iÖn trë vµ ®é b∙o hoµ cña ®íi nµy còng thay ®æi theo ph−¬ng b¸n kÝnh. Trong mét sè tr−êng hîp gÆp ë vØa dÇu, khi filtrat thÊm vµo vØa g©y ¸p lùc thÊm. D−íi ¸p lùc thÊm, dÇu cã ®é thÊm t−¬ng ®èi cao h¬n nªn bÞ ®Èy Trôc giÕng nhanh vµo trong s©u h¬n, ng−îc §é b·o hoµ n-íc l¹i, n−íc cã ®é thÊm t−¬ng ®èi DÇu nhá h¬n nªn tô l¹i t¹o thµnh ®íi N-íc vØa vµnh khuyªn cã ®iÖn trë Ran Kho¶ng c¸ch Thµnh giÕng thÊp (NguyÔn V¨n Ph¬n, 1998). Vµnh xuyÕn §iÖn trë suÊt - èng chèng vµ tr¸m xi §íi röa m¨ng. Trong c¸c tr−êng hîp §íi nguyªn §íi ngÊm Kho¶ng c¸ch giÕng ®∙ chèng èng vµ tr¸m xi m¨ng th× c¸c ph−¬ng ph¸p ®iÖn Vá sÐt H×nh 2.4. S¬ ®å biÓu diÔn ph©n bè chÊt l−u vµ ®iÖn trë trë kh«ng cßn t¸c dông, ®iÖn trë b»ng kh«ng. Th«ng th−êng suÊt ë xung quanh giÕng khoan ë ®o¹n giÕng nµy th× chØ cã c¸c ph−¬ng ph¸p h¹t nh©n vµ mét vµi phÐp ®o siªu ©m cßn ®−îc sö dông ®Ó nghiªn cøu giÕng khoan. 2.2.2. HiÖu øng h×nh häc cña Zond §−êng kÝnh cña Zond ®o (m¸y giÕng) bao giê còng nhá h¬n ®−êng kÝnh danh ®Þnh cña giÕng. Khi ®−êng kÝnh giÕng kh«ng qu¸ lín so víi ®−êng kÝnh Zond vµ lu«n lu«n ë vÞ trÝ ®Þnh t©m th× ¶nh h−ëng cña giÕng khoan lªn kÕt qña ®o sÏ lµ kh«ng ®æi hoÆc sÏ nhá, cã thÓ bá qua. Trong thùc tÕ ®−êng kÝnh giÕng khoan cã thÓ thay ®æi do nh÷ng t¸c ®éng c¬ häc hay ho¸ häc g©y ra víi thµnh hÖ xung quanh giÕng, vµ khi ®ã Zond ®o cã thÓ r¬i vµo 35
mét trong 3 vÞ trÝ t−¬ng ®èi so víi trôc giÕng: §Þnh t©m (trôc cña Zond vµ trôc giÕng khoan trïng nhau), kh«ng ®Þnh t©m, hay ¸p s−ên vµo thµnh giÕng (δ = 0), vµ n»m ë vÞ trÝ c¸ch thµnh giÕng mét kho¶ng nhá (δ = const.). §èi víi mét sè ph−¬ng ph¸p (nh− BHC, CNL, FDC) viÖc x¸c ®Þnh chÝnh x¸c vÞ trÝ cña Zond trong giÕng khoan lµ rÊt quan träng. HÖ sè lÖch t©m ε cña Zond trong giÕng khoan ®−îc x¸c ®Þnh: 2δ ε= (2.1) d − d0 Trong ®ã: δ lµ kho¶ng c¸ch gÇn nhÊt tõ Zond ®Õn thµnh giÕng d lµ ®−êng kÝnh giÕng t¹i vÞ trÝ ®o d0 lµ ®−êng kÝnh cña Zond ®o Gi¸ trÞ cña ε b»ng 1,0 khi Zond hoµn toµn ë vÞ trÝ ®Þnh t©m, vµ b»ng 0,0 khi nã t× lªn mét bªn thµnh giÕng. ChiÒu s©u nghiªn cøu. Mçi ph−¬ng ph¸p vËt lý ®o trong giÕng khoan, dùa vµo néi dung vËt lý riªng, ch¼ng h¹n c¸c ph−¬ng ph¸p ®iÖn trë hay ®é dÉn th× dùa vµo viÖc ®o tham sè ®iÖn trë suÊt vµ ®é dÉn ®iÖn, c¸c ph−¬ng ph¸p phãng x¹ th× ®o c−êng ®é bøc x¹ cña m«i tr−êng... Tõ ®Æc ®iÓm cña ph−¬ng ph¸p thiÕt bÞ m¸y giÕng cña chóng còng kh¸c nhau, sù kh¸c nhau ®ã tr−íc hÕt lµ kÝch th−íc, v× kÝch th−íc thiÕt bÞ cã phÇn quyÕt ®Þnh chiÒu s©u nghiªn cøu cña ph−¬ng ph¸p. Dùa vµo chiÒu s©u nghiªn cøu chia c¸c Zond thµnh hai nhãm: nhá vµ lín. C¸c Zond nhá th−êng cã c¸c phÇn tö ph¸t vµ phÇn tö thu g¾n trªn c¸c tÊm b¶n ®Ó t× s¸t vµo thµnh giÕng. ChiÒu s©u nghiªn cøu cña chóng th−êng rÊt nhá. VÝ dô Zond ®o bï mËt ®é cã miÒn ¶nh h−ëng h×nh b¸n cÇu víi r ≤ 10 cm, cßn c¸c Zond ML th× chØ vµi centimet, MLL l¹i cã d¹ng h×nh èng xuyªn vµo thµnh hÖ cì gÇn 10 cm (h×nh 2.5). C¸c Zond lín th× cã kho¶ng ®o chiÕm thÓ tÝch tõ 0.5 - 5 m3, cã d¹ng cÇu hoÆc d¹ng trô vµ phÇn lín lµ d¹ng dÜa (h×nh 2.5). §Ó ®o ®iÖn trë ta cã c¸c hÖ ®iÖn cùc n«ng vµ s©u. Gäi lµ Zond n«ng cã chiÒu s©u nghiªn cøu n»m ë kho¶ng gi÷a c¸c phÐp ®o s©u vµ micro (vÝ dô LLS, LL8, SFL). Nãi chung, gÇn nh− quy luËt lµ chiÒu s©u nghiªn cøu t¨ng theo kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c cùc ph¸t vµ cùc thu (sensor spacing). Khi ®¹t chiÒu s©u nghiªn cøu t¨ng th× ®é ph©n gi¶i theo chiÒu th¼ng ®øng l¹i gi¶m. VÝ dô, c¸c Zond nhá th× cã ®é ph©n gi¶i cao, ph©n chia ranh giíi c¸c líp máng rÊt tèt, trong khi ®ã c¸c Zond ®o c¶m øng s©u (ILd) hay laterolog (LLd) l¹i cã chiÒu s©u nghiªn cøu lín trong phÇn lín c¸c ®iÒu kiÖn ®o kh¸c nhau (h×nh 2.6) nh−ng ®é ph©n gi¶i theo chiÒu th¼ng ®øng th× kÐm h¬n. 36
Zond Lo¹i KÝch th-íc Tham sè ®o ThÕ dµi Gradien ThÕ ng¾n C¶m øng H×nh 2.5. S¬ ®å nguyªn lý vµ vïng nghiªn cøu cña mét sè c¸c Zond ®o (Theo Desbrandes 1968) 37
§íi nguyªn §íi chuyÓn tiÕp §íi röa Vá sÐt YÕu tè h×nh häc §iÖn trë VØa v©y quanh Dung dÞch khoan Trôc giÕng khoan H×nh 2.6. YÕu tè h×nh häc theo ph−¬ng b¸n kÝnh cña c¸c Zond ®o ®iÖn trë 2.2.3. Tèc ®é kÐo c¸p Mçi ph−¬ng ph¸p ®Þa vËt lý giÕng khoan cã yªu cÇu tèc ®é kÐo c¸p kh¸c nhau. C¸c hiÖn t−îng phãng x¹ tù nhiªn vµ nh©n t¹o ®Òu cã b¶n chÊt ngÉu nhiªn, cÇn ph¶i tÝnh ®Õn sè ph©n r∙ trong kho¶ng thêi gian nhÊt ®Þnh, ch¼ng h¹n trong vßng 1 gi©y, 3, 6 gi©y hoÆc dµi h¬n. Nh÷ng kho¶ng ®Òu ®Æn thêi gian ®−îc chän ®Ó ®Õm c¸c lÇn ph©n r∙ gäi lµ “h»ng sè thêi gian” cña phÐp ®o. T¹i mét ®iÓm ®o trong giÕng, ch¼ng h¹n ta tËp hîp c¸c sè ®Õm tia phãng x¹ trong vßng mét kho¶ng thêi gian 1 gi©y. Sè ®Õm trong nhiÒu gi©y liªn tiÕp nhau sÏ kh«ng b»ng nhau, nh−ng chóng th¨ng gi¸ng xung quanh mét gi¸ trÞ trung b×nh nµo ®ã. §Æc tÝnh ®ã gäilµ tÝnh “th¨ng gi¸ng” cña c¸c sè ®o phãng x¹. H»ng sè thêi gian ‫ ح‬cµng lín th× tÝnh “th¨ng gi¸ng” cµng gi¶m v× sè ®Õm ®∙ ®−îc trung b×nh ho¸ trong kho¶ng thêi gian dµi h¬n. §iÒu nµy gièng nh− ta lÊy trung b×nh tr−ît cña mét hµm ngÉu nhiªn, nÕu cöa sæ trung b×nh tr−ît cµng réng th× ®−êng cong trung b×nh cµng bÞ “lµ ph¼ng”, c¸c biÕn thiªn cã bÒ réng hÑp h¬n cöa sæ ®Òu bÞ lo¹i bá hoÆc suy gi¶m biªn ®é. §iÒu ®ã ®Æt ra mét sù c©n nh¾c khi chän h»ng sè thêi gian ‫ ح‬vµ tèc ®é kÐo c¸p v× chóng cã liªn quan ®Õn ®é ph©n gi¶i cña ph−¬ng ph¸p ®o. Th«ng th−êng ng−êi ta chän tèc ®é kÐo c¸p khi thùc hiÖn c¸c phÐp ®o phãng x¹ h¹t nh©n trong giÕng khoan sao cho trong kho¶ng thêi gian b»ng ‫ ,ح‬detect¬ dÞch chuyÓn ®−îc mét kho¶ng tõ 0,6 - 0,9 m theo trôc giÕng khoan. Nh− vËy nÕu t¨ng tèc ®é kÐo c¸p th× ph¶i rót ng¾n h»ng sè thêi gian ‫ ,ح‬sao cho tÝch ‫.ح‬v = const. (v lµ tèc ®é kÐo c¸p). Víi c¸c m¸y hiÖn dïng trong s¶n xuÊt tÝch v.‫ح‬ lÊy b»ng 1000, trong ®ã v tÝnh b»ng m/h, ‫ ح‬tÝnh b»ng gi©y. §èi víi c¸c ph−¬ng ph¸p ®iÖn trë (hoÆc ®é dÉn) vµ siªu ©m viÖc chän tèc ®é kÐo c¸p l¹i ®−îc chän ®Ó ®¸p øng theo mét yªu cÇu kh¸c, ®ã lµ qu¸n tÝnh cña ®iÖn kÕ. Mäi 38
hÖ ®o ®Òu cã qu¸n tÝnh × cña nã. Ch¼ng h¹n khi ®iÓm ®o dÞch tõ líp ®Êt ®¸ cã ®Æc tÝnh vËt lý thÊp ®Õn líp cã ®Æc tÝnh vËt lý cao th× ®iÖn kÕ ghi tÝn hiÖu kh«ng tøc kh¾c cho chØ sè sè ®o t−¬ng øng mµ ph¶i chê mét kho¶ng thêi gian nhÊt ®Þnh. NÕu tèc ®é kÐo c¸p qu¸ nhanh th× vïng chuyÓn tiÕp tõ gi¸ trÞ sè ®o thÊp ®Õn gi¸ trÞ sè ®o cao sÏ kÐo dµi tr¶i réng vµ biªn ®é cña ®−êng biÓu diÔn sÏ bÞ gi¶m, c¸c líp máng dÔ bÞ ch×m trong ph«ng, ®é ph©n gi¶i cña phÐp ®o do vËy gi¶m. §Ó b¶o ®¶m ®é ph©n gi¶i cña c¸c ph−¬ng ph¸p ®iÖn vµ siªu ©m, tèc ®é kÐo c¸p th−êng tõ 600 m/h ®Õn 2000 m/h, trong ®ã c¸c phÐp ®o cµng cã ®é ph©n gi¶i cao th× tèc ®é cµng cÇn ph¶i thÊp. Kho¶ng tr¾ng ®¸nh Trong ®o ghi t−¬ng tù trªn b¨ng tõ, dÊu thêi gian ®−êng däc ë mÐp bªn tr¸i cña cét thø nhÊt ®−îc ghi kh«ng liªn tôc, c¸c kho¶ng tr¾ng trªn ®−êng nµy c¸ch nhau 10 gi©y. C¨n cø vµo c¸c kho¶ng tr¾ng trªn ®−êng ghi vµ cét chiÒu s©u ta cã thÓ kiÓm tra ®−îc tèc ®é kÐo H×nh 2.7. DÊu hiÖu kiÓm tra tèc ®é kÐo c¸p c¸p nhanh hay chËm (h×nh 2.7). 2.3. Nguyªn lý ®o ghi ViÖc ®o ghi trong ®Þa vËt lý giÕng khoan chñ yÕu lµ thÓ hiÖn sù biÕn ®æi cña mét tham sè vËt lý nµo ®ã theo chiÒu s©u cña giÕng khoan. Mçi lÇn kÐo th¶ c¸p ®Ó ®o trong giÕng khoan ng−êi ta cã thÓ phèi hîp mét sè phÐp ®o ®Ó cïng tiÕn hµnh. C¸c phÐp ®o trong cïng mét lÇn kÐo th¶ c¸p ph¶i ®éc lËp kh«ng lµm ¶nh h−ëng lÉn nhau. Kh«ng nªn kÕt hîp c¸c ph−¬ng ph¸p cÇn ®o víi tèc ®é kÐo c¸p chËm víi c¸c ph−¬ng ph¸p cã thÓ ®o víi tèc ®é kÐo c¸p nhanh. Khi kÐo c¸p ®Ó tiÕn hµnh ®o tõ ®¸y giÕng, c¸p sÏ ®i qua mét rßng räc cã chu vi cho tr−íc. Nhê hÖ c¬ häc chiÒu dµi cña ®o¹n c¸p ®i qua rßng räc ®−îc chuyÓn vµo lµm cho b¨ng ghi (b¨ng giÊy ¶nh hoÆc b¨ng tõ) dÞch chuyÓn mét ®o¹n t−¬ng ®−¬ng theo tû lÖ ®∙ chän. C¸c tû lÖ chiÒu s©u cã thÓ chän: 1/1000, 1/500, 1/200, 1/100, 1/40 vµ 1/20. NghÜa lµ t−¬ng øng 1000m, 500m, 200m, 100m, 40m vµ 20m chiÒu s©u thùc ë giÕng khoan ®−îc thÓ hiÖn trªn 1m chiÒu dµi cña b¨ng ghi. Trong ®Þa vËt lý giÕng khoan thùc hiÖn c¸c kiÓu ghi chÝnh: t−¬ng tù vµ ghi sè. §o ghi t−¬ng tù cã thÓ trªn giÊy ®Æc biÖt b»ng bót ghi hoÆc trªn giÊy ¶nh b»ng mét camera cã nhiÒu ®iÖn kÕ g−¬ng. Ghi sè trªn b¨ng tõ lµ c¸ch ghi hiÖn t¹i cã nhiÒu −u ®iÓm h¬n. Nhê ghi sè cã thÓ nÐn c¸c sè liÖu ®Ó truyÒn tõ giÕng khoan vÒ trung t©m tÝnh to¸n hoÆc c¨n cø ë ®Êt liÒn c¸ch xa hµng tr¨m, ngµn c©y sè; ë ®ã cã c¸c ch−¬ng tr×nh xö lý m¹nh sÏ cho c¸c kÕt luËn kÞp thêi ngay sau khi kÕt thóc ®o. Tõ sè liÖu ghi sè cã thÓ hiÓn thÞ ra c¸c ®−êng ghi t−¬ng tù theo tû lÖ bÊt kú. C¸c sè liÖu ®o ghi sè dÔ biÕn ®æi vµ gän nhÑ, bÒn v÷ng trong viÖc l−u gi÷ b¶o qu¶n. 39
2.4. BiÓu diÔn kÕt qu¶ ®o ghi C¸c biÕn thiªn cña sè ®o ®−îc ghi l¹i trªn phim hoÆc b¨ng tõ hay ®Üa mÒm d−íi d¹ng hµm sè theo chiÒu s©u. C¸c phim ®−îc in hiÖn lu«n, cßn b¨ng cã thÓ ®−îc l−u l¹i vµ biÓu diÔn thay ®æi theo môc ®Ých vµ møc ®é chi tiÕt theo yªu cÇu c«ng viÖc. TuyÕn tÝnh TuyÕn tÝnh L−íi biÓu diÔn tiªu chuÈn cña viÖn (a) dÇu khÝ Mü (API) quy ®Þnh cho c¸c c«ng ty ®Þa vËt lý khi biÓu diÔn kÕt qu¶ ®o ghi ®Þa vËt lý giÕng khoan nh− h×nh 2.8. Logarit TuyÕn tÝnh Cét 1 lu«n lu«n lµ ë tû lÖ tuyÕn tÝnh, gåm 10 kho¶ng réng (mçi kho¶ng (b) nhá b»ng 1/10 kho¶ng réng). C¸c cét 2 vµ 3 cã thÓ ®Òu ë tû lÖ tuyÕn tÝnh (h×nh 2.8a) cã thÓ ®Òu ë tû lÖ logarit (h×nh TuyÕn tÝnh Logarit TuyÕn tÝnh 2.8b) hoÆc cét 2 cã tû lÖ logarit, cét 3 theo tû lÖ tuyÕn tÝnh (h×nh 2.8c), vÝ dô (c) cét 2 dµnh cho kÕt qu¶ ®o ®iÖn trë, cét 3 cho kÕt qu¶ ®o siªu ©m. Mét sè phÐp ®o ®iÖn trë suÊt H×nh 2.8. C¸c thang ®o phæ biÕn tr−íc ®©y biÓu diÔn trªn l−íi “hybrid” (nghÞch ®¶o), mét nöa bªn tr¸i biÓu diÔn ®iÖn trë suÊt (0 - 50 Ωm), nöa bªn ph¶i biÓu diÔn ®é dÉn (20 mmho - 0 mmho, t−¬ng ®−¬ng víi 50 - ∞ Ωm). Tû lÖ theo chiÒu s©u ®−îc chän theo môc ®Ých sö dông: 1/1000 vµ 1/500 dïng ®Ó liªn kÕt th¹ch häc; 1/200 vµ 1/100 lµ thang dïng ®Ó ®¸nh gi¸ vØa chøa s¶n phÈm; c¸c tû lÖ lín h¬n lµ dïng cho tr−êng hîp nghiªn cøu chi tiÕt c¸c ®èi t−îng nh− vØa s¶n phÈm, vØa than cã nhiÒu líp kÑp §Çu b¨ng (h×nh 2.9) lµ phÇn quan träng cã nh÷ng th«ng tin cÇn thiÕt cho ng−êi ph©n tÝch minh gi¶i tµi liÖu vµ ng−êi sö dông nh÷ng kÕt qu¶ vÒ sau. Mçi c«ng ty dÞch vô cã mét logo biÓu tr−ng riªng cho c«ng ty ë ®Çu b¨ng ®o ghi ®Þa vËt lý giÕng khoan. Tuy nhiªn bÊt cø c«ng ty nµo còng cÇn ghi ë ®Çu b¨ng vÒ tæ hîp ph−¬ng ph¸p ®o, tªn giÕng khoan, tªn c«ng ty, vïng má, vïng l∙nh thæ, to¹ ®é giÕng khoan, ®−êng kÝnh khoan, c¸c sè liÖu chØ ®Æc tr−ng dung dÞch khoan, lo¹i m¸y mãc ®o ... 2.5. §o kiÓm tra vµ chuÈn m¸y BÊt cø hÖ m¸y thiÕt bÞ ®o ghi nµo lµm viÖc liªn tôc nhiÒu giê ®Òu cã thÓ x¶y ra hiÖn t−îng kh«ng æn ®Þnh, nghÜa lµ sù t−¬ng øng gi÷a tÝn hiÖu ®Çu vµo vµ ®Çu ra cña hÖ gi÷a lóc b¾t ®Çu ®o vµ lóc gÇn kÕt thóc kh«ng cßn nh− nhau. VÝ dô suÊt ®Õm cña c¸c detector trong c¸c ph−¬ng phãng x¹ h¹t nh©n cã thÓ thay ®æi khi nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt thay ®æi, hay hiÖn t−îng “tr«i” ®iÓm kh«ng cã thÓ gÆp ë c¸c ®iÖn kÕ, sù “l∙o ho¸” mét sè linh kiÖn vi m¹ch cña c¸c s¬ ®å ®iÖn tö cña hÖ ®o... 40
H×nh 2.9. Mét thÝ dô ®o¹n b¨ng ®o ghi lÆp vµ chuÈn m¸y Tr−íc khi kÕt thóc mét lÇn ®o cña mét ph−¬ng ph¸p ®Þa vËt lý giÕng khoan ®Òu ph¶i tiÕn hµnh ®o lÆp vµ kiÓm tra chuÈn m¸y. §o¹n ®o lÆp dïng ®Ó kiÓm tra xem m¸y mãc cã cßn lµm viÖc æn ®Þnh hay kh«ng. §èi víi mét sè ph−¬ng ph¸p phãng x¹ h¹t nh©n (NGS, TDT) c¸c ®o¹n b¨ng ®o lÆp cßn cã ý nghÜa ®¸nh gi¸ sù h¹ thÊp ®Æc tr−ng biÕn ®æi thèng kª cña thiÕt bÞ. §o chuÈn kh¾c ®é cho m¸y ®−îc thùc hiÖn ghi trªn film hay b¨ng tõ tr−íc vµ sau mçi lÇn ®o ®Ó kiÓm tra ®é chÝnh x¸c cña m¸y mãc trong qu¸ tr×nh ®o. §èi víi mét sè m¸y ®o cÇn ph¶i “chuÈn chØnh” (master calibration) t¹i c¨n cø lín hay phßng thÝ nghiÖm cã ®iÒu kiÖn kü thuËt chØnh söa tèt cho c¸c m¸y lµm viÖc. Cã mét vµi Zond (IL, LL...) l¹i cã bé phËn chuÈn riªng bªn trong m¸y nªn cã thÓ tiÕn hµnh kiÓm tra chuÈn m¸y trong khi th¶ xuèng giÕng khoan. 41
Tr¹m ®o Log Trung t©m Trung t©m xö lý sè liÖu Log biÖt lËp H×nh 2.10: S¬ ®å chuyÓn t¶i sè liÖu 2.6. ChuyÓn t¶i sè liÖu C¸c b¨ng kÕt qu¶ do ghi ®Þa vËt lý giÕng khoan ph¶i ®−îc nhanh chãng xö lý ®Ó cã kÕt qu¶ sím nhÊt. V× vËy, mét mÆt c¸c sè liÖu ®o ®−îc xö lý nhanh t¹i tr¹m (nÕu ®ñ c¸c ph©n mÒm xö lý nhanh), mÆt kh¸c c¸c sè liÖu nµy ph¶i ®−îc chuyÓn ngay vÒ trung t©m tÝnh to¸n hay v¨n phßng c«ng ty, ë ®ã cã ®ñ c¸c thiÕt bÞ m¸y tÝnh vµ ch−¬ng tr×nh phÇn mÒm xö lý m¹nh, cã kh¶ n¨ng cho kÕt qu¶ ®Çy ®ñ, chÝnh x¸c nhÊt. C¸c sè liÖu b¨ng ghi cã thÓ göi vÒ ®¹i b¶n doanh b»ng email qua hÖ thèng th«ng tin viÔn th«ng. 42