Xem mẫu
- NÕu giÕng khai th¸c lµ hoµn toµn ë vµo vïng chuyÓn tiÕp, ë ®ã tÇng chøa gi¶m
h¼n ®é b∙o hßa n−íc, tíi khi krw = 0 th× n−íc kh«ng cßn thÊm vµo giÕng. NÕu sù hoµn
tÊt giÕng ®∙ thÊy ë vïng chuyÓn tiÕp th× phÇn n−íc trong dßng khai th¸c xem nh− bÞ
lo¹i trõ. Khi ®ã cã thÓ tÝnh nh− sau:
k 0 (∆P) S
L−u l−îng dßng dÇu Q0 = (1.39)
µ 0l
kW (∆P) S
L−u l−îng dßng n−íc QW = (1.40)
l
Vµ khi ®ã tû sè n−íc/dÇu sÏ lµ:
µ 0
k
WOR = W (1.41)
k µ
0 W
kW
Tû sè lµ ®¹i l−îng cã thÓ ®−îc lÊy tõ tû sè ®é thÊm t−¬ng ®èi, hoÆc tÝnh tõ
k0
gi¸ trÞ liªn kÕt réng. Thµnh phÇn n−íc trong dßng khai th¸c tõ giÕng sÏ lµ:
QW
WC = (1.42)
QW + Q0
hoÆc
WOR
WC = (1.43)
1 + WOR
d) Mèi quan hÖ gi÷a ®é thÊm vµ ®é b∙o hoµ
§∙ cã nhiÒu c«ng tr×nh nghiªn cøu t×m quan hÖ gi÷a ®é thÊm tuyÖt ®èi cña ®¸
lôc nguyªn theo tµi liÖu ®o ®Þa vËt lý giÕng khoan. C¸c tÝnh to¸n nµy gåm hai lo¹i: mét
lµ øng dông ë gÇn vïng chuyÓn tiÕp, vµ mét cho chÝnh vïng chuyÓn tiÕp. Mét vµi c«ng
thøc thùc nghiÖm dïng cho vïng chuyÓn tiÕp:
Theo Timur (1968)
−
k = 0,136Φ 4, 4 S W2 (1.44)
ir
Theo Wyllie vµ Rose (1950)
- §èi víi dÇu
Φ3
k = 250 (1.45)
2
S Wir
- §èi víi khÝ
28
- Φ3
k = 79 (1.46)
2
S Wir
Theo Raymer vµ Freeman
- §èi víi dÇu
2
122
k = Φ
h( ρ − ρ ) (1.47)
0
W
- §èi víi khÝ
2
140
k = Φ (1.48)
h( ρ − ρ )
g
W
Trong ®ã:
SWir - §é b∙o hoµ n−íc d−
Φ - §é rçng
h - ChiÒu cao tõ mùc n−íc tù do ®Õn nãc vïng chuyÓn tiÕp (feet)
ρW - MËt ®é (tû träng) cña n−íc
ρ0 vµ ρg - MËt ®é cña dÇu vµ khÝ
H×nh 1.16 lµ ®å thÞ §èi víi khÝ
biÓu diÔn sù phô thuéc §é thÊm (K)
cña ®é b∙o hoµ n−íc d− §èi víi dÇu
SWir vµo ®é lç rçng hiÖu
§é b·o hoµ n−íc d− Swi (%)
dông víi c¸c gi¸ trÞ ®é
thÊm cho tr−íc, tÝnh theo
c¸c c«ng thøc cña Wyllie
vµ Rose (1.45) vµ (1.46).
C¸c ®å thÞ nµy trë thµnh
b¶n chuÈn ®Ó tÝnh ®é thÊm
dÇu vµ khÝ cña ®¸ trÇm
tÝch khi gi¸ trÞ SWir ®−îc
x¸c ®Þnh tõ c¸c phÐp ®o
mÉu lâi hay ®o ®iÖn trë.
§é rçng Φ ®−îc x¸c ®Þnh
§é lç rçng Φ (%)
tõ c¸c kÕt qu¶ ®o siªu ©m
H×nh 1.16. Quan hÖ phô thuéc gi÷a ®é lç rçng (Φ), ®é b∙o
ΦS vµ ®o mËt ®é ΦD.
hoµ n−íc d− (SWir) vµ ®é thÊm K
29
- 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
- Ch−¬ng 3
C¸c ph−¬ng ph¸p ®iÖn tõ tr−êng
3.1. Giíi thiÖu
Trong ®Þa vËt lý giÕng khoan, c¸c ph−¬ng ph¸p ®iÖn tõ tr−êng bao gåm rÊt nhiÒu
phÐp ®o kh¸c nhau nh»m x¸c ®Þnh gi¸ trÞ ®iÖn trë suÊt/®é dÉn ®iÖn cña ®Êt ®¸ ë thµnh
giÕng khoan.
C¸c ph−¬ng ph¸p trong nhãm nµy cã c¸c ®Æc ®iÓm chung lµ qua c¸c ®iÖn cùc
hoÆc èng d©y ph¸t c¸c tÝn hiÖu (dßng ®iÖn hoÆc tr−êng ®iÖn tõ) kÝch thÝch vµo m«i
tr−êng nghiªn cøu råi dïng c¸c ®iÖn cùc/èng d©y kh¸c ®Æt c¸ch ®iÓm ph¸t mét kho¶ng
nhÊt ®Þnh ®Ó thu c¸c tÝn hiÖu t−¬ng øng tõ m«i tr−êng nghiªn cøu. Mét hÖ ®−îc s¾p xÕp
cã quy luËt gåm c¸c ®iÖn cùc/èng d©y ph¸t vµ thu t−¬ng øng dïng ®Ó ®o ®iÖn trë suÊt
hay ®é dÉn ®iÖn cña m«i tr−êng nghiªn cøu th× ®−îc gäi lµ hÖ ®iÖn cùc (device) hay
còng gäi lµ Zond (tool). C¸c hÖ ®iÖn cùc ®o cã chiÒu s©u nghiªn cøu kh¸c nhau tõ mét
vµi centimet (ML, MLL) ®Õn vµi mÐt (LLd, ILd...) s©u vµo thµnh giÕng nhê kh¶ n¨ng
®Þnh xø tr−êng kÝch thÝch vµ thu tÝn hiÖu cña chóng. Nhê c¸c phÐp ®o b»ng c¸c hÖ ®iÖn
cùc cã chiÒu s©u nghiªn cøu kh¸c nhau ng−êi ta cã thÓ ®¸nh gi¸ c¸c gi¸ trÞ ®iÖn trë suÊt
cña c¸c ®íi kh¸c nhau xung quanh giÕng khoan.
Trong ch−¬ng nµy ta sÏ lÇn l−ît xem xÐt c¬ së lý thuyÕt vµ thùc hµnh cña mét sè
ph−¬ng ph¸p chñ yÕu ®ang cã sö dông phæ biÕn trong thùc tÕ s¶n xuÊt.
3.2. C¸c ph−¬ng ph¸p ®o b»ng hÖ ®iÖn cùc kh«ng héi tô
Qua ®iÖn cùc A (h×nh 3.1) ph¸t dßng ®iÖn mét chiÒu hoÆc tÇn sè thÊp, c−êng ®é
I amper vµo m«i tr−êng ®ång nhÊt ®¼ng h−íng v« h¹n. Cïng víi ®iÖn cùc ph¸t A, trong
m¹ch ph¸t cã ®iÖn cùc B ®Æt ë xa v« cïng. Xung quanh ®iÖn cùc A h×nh thµnh c¸c mÆt
®¼ng thÕ ®iÖn h×nh cÇu cã t©m chung A. NÕu thÕ ®iÖn ë mét ®iÓm c¸ch t©m A mét
kho¶ng r lµ U(r) th× hiÖu ®iÖn thÕ gi÷a hai mÆt ®¼ng thÕ cã gia sè b¸n kÝnh dr sÏ lµ:
RI
− dU = dr (3.1)
4πr 2
ë ®©y:
I - C−êng ®é dßng ph¸t;
Rdr
R - §iÖn trë suÊt cña m«i tr−êng (bëi v× sÏ lµ ®iÖn trë cña phÇn m«i
4πr 2
tr−êng n»m gi÷a hai mÆt cÇu).
LÊy tÝch ph©n (3.1) theo r ta cã:
43
- ∞
dr RI
U = ∫ RI = (3.2)
4πr
4πr 2
0
vµ c−êng ®é ®iÖn tr−êng E còng ®−îc tÝnh:
dU RI
E=− = (3.3)
dr 4πr 2
Tõ c¸c ph−êng tr×nh (3.2)
vµ (3.3) cã thÓ tÝnh ®−îc ®iÖn trë
suÊt t−¬ng øng nh− sau:
U
R = 4πr (3.4)
I §−êng dßng
4πr 2 dU U - dU U
E
= 4πr 2
R=− . (3.5)
I dr I
MÆt cÇu ®¼ng thÕ
Tõ c¸c ph−¬ng tr×nh (3.4) vµ
(3.5) dÉn ®Õn hai c¸ch ®o ®iÖn trë
H×nh 3.1 Nguyªn lý cña phÐp ®o ®iÖn trë suÊt
suÊt sau ®©y:
a) S¬ ®å ®o thÕ - HÖ ®iÖn cùc thÕ
Mét ®iÖn cùc thu M ®Æt gÇn ®iÖn cùc ph¸t A (h×nh 3.2a), c−êng ®é dßng I trong
m¹ch AB ®−îc duy tr× cè ®Þnh. ThÕ ®iÖn UM so víi thÕ ®iÖn t¹i N ë xa v« cïng (UN =
0), nÕu bá qua ¶nh h−ëng cña giÕng khoan, cã thÓ viÕt ph−¬ng tr×nh (3.2) nh− sau:
RI
UM = (3.6)
4π AM
ë ®©y AM lµ kho¶ng c¸ch tõ A ®Õn M, gäi lµ chiÒu dµi cña hÖ ®iÖn cùc thÕ.
Khi c−êng ®é dßng I kh«ng ®æi, ®iÖn thÕ UM tû lÖ víi ®iÖn trë suÊt R. HÖ sè 4π AM gäi
lµ hÖ sè KN cña hÖ ®iÖn cùc thÕ, vµ ta cã thÓ viÕt:
UM
R = KN (3.7)
I
VËy khi ®o liªn tôc biÕn thiªn cña UM theo mét tû lÖ t−¬ng øng chÝnh lµ ®o biÕn
thiªn cña R theo trôc giÕng khoan.
Trong s¶n xuÊt c¸c hÖ ®iÖn cùc thÕ th−êng ®−îc dïng ë hai kÝch th−íc:
AM = 0m40, t−¬ng ®−¬ng 16″, gäi lµ hÖ ®iÖn cùc thÕ ng¾n
AM = 1m60, t−¬ng ®−¬ng 64″, gäi lµ hÖ ®iÖn cùc thÕ trung b×nh
§iÓm ®o cña hÖ ®iÖn cùc thÕ ®−îc tÝnh cho ®iÓm gi÷a c¸c ®iÖn cùc A vµ M.
44
- Nguån ph¸t M¸y ghi
Nguån nu«i
M¸y ghi
C¸c mÆt ®¼ng thÕ
KÝch th−íc hÖ cùc
(a) (b)
H×nh 3.2 HÖ ®iÖn cùc thÕ. Nguyªn t¾c (a); S¬ ®å thùc tÕ (b)
b) S¬ ®å ®o gradien - HÖ ®iÖn cùc gradien
Trªn s¬ ®å ®o gradien (h×nh 3.3), hai ®iÖn cùc M vµ N ®Òu ®−îc lÇn l−ît gÇn
®iÖn cùc A víi c¸c kho¶ng c¸ch x¸c ®Þnh ( AN > AM ). HiÖu ®iÖn thÕ ∆UMN gi÷a hai
mÆt cÇu ®¼ng thÕ cã chøa c¸c ®iÖn cùc M vµ N ®−îc tÝnh:
Nguån ph¸t Nguån nu«i M¸y ghi
M¸y ghi
C¸c mÆt ®¼ng thÕ
KÝch th−íc hÖ cùc
KÝch th−íc hÖ cùc
Kho¶ng ®o
(a) (b)
H×nh 3.3. HÖ ®iÖn cùc gradien. S¬ ®å nguyªn t¾c (a); S¬ ®å thùc tÕ (b)
45
- RI
UM =
§iÖn thÕ t¹i M (3.8)
4πAM
RI
UN =
vµ t¹i N
4πAN
Tõ (3.8) ta cã:
RI 1 1 MN
∆U MN = U M − U N = − = RI
4π AM AN 4πAM . AN
AM . AN
Gäi 4π = K G lµ hÖ sè cña hÖ ®iÖn cùc gradien, ta cã thÓ tÝnh:
MN
∆U MN
R = KG (3.9)
I
Khi I ®−îc duy tr× kh«ng ®æi th× ®iÖn trë suÊt R cña m«i tr−êng tû lÖ víi hiÖu
®iÖn thÕ ∆UMN.
Trong thùc tÕ, ®Ó tiÕt kiÖm n¨ng l−îng ph¸t dßng vµ tr¸nh hiÖn t−îng mµn ch¾n
trong c¸c l¸t c¾t ®iÖn trë cao, ng−êi ta ®−a ®iÖn cùc ph¸t B vµ ®iÖn cùc thu N vµo trong
giÕng khoan (h×nh 3.3b). Theo nguyªn lý t−¬ng hç trong mét hÖ ®iÖn cùc ta cã thÓ ®æi
vai trß cña ®iÖn cùc ph¸t cho ®iÖn cùc thu vµ ng−îc l¹i mµ gi¸ trÞ ®iÖn trë suÊt ®o theo
AM . AN MA.MB
(3.9) vÉn kh«ng thay ®æi, v× 4π = 4π = K G lµ nh− nhau.
MN AB
Chän ®iÓm O n»m gi÷a M vµ N, nÕu kho¶ng c¸ch tõ M ®Õn N cµng gÇn nhau,
MN
- C«ng ty dÞch vô Schlumberger th−êng chän chiÒu dµi AO (hoÆc MO , hÖ ®iÖn
cùc gradien ng−îc) b»ng 18′8″, t−¬ng ®−¬ng 5m70.
3.2.1. Bµi toµn lý thuyÕt cña ph−¬ng ph¸p ®iÖn trë trong giÕng khoan
§©y lµ mét bµi to¸n vÒ tr−êng ®iÖn cña nguån ®iÓm cã dßng kh«ng ®æi trong m«i
tr−êng bÊt ®ång nhÊt ®èi xøng trôc. Ph©n bè cña tr−êng ®iÖn dßng kh«ng ®æi trong giÕng
khoan ®∙ ®−îc ViÖn sÜ Fok VA. ®Æt ra c¸ch ®©y h¬n 70 n¨m. Sau ®ã bµi to¸n lý thuyÕt
nµy ®∙ ®−îc Alpin L.M. vµ Daxnov V.N. ph¸t triÓn thªm. C¸c t¸c gi¶ võa nªu ®∙ xÐt
ph©n bè cña tr−êng ®iÖn cã nguån ®iÓm ph¸t dßng kh«ng ®æi trong hÖ to¹ ®é trô víi c¸c
m« h×nh cô thÓ: Xung quanh giÕng khoan kh«ng cã ®íi ngÊm (Fok, 1933), hoÆc cã ®íi
ngÊm víi ®iÖn trë suÊt kh«ng ®æi ρ∆ = const (Alpin, 1938 vµ Daxnov, 1967).
Xem ra c¸c m« h×nh mµ c¸c t¸c gi¶ ®−a ra kh«ng mÊy phï hîp víi ®iÒu kiÖn
thùc tÕ ë giÕng khoan. T¹i c¸c líp ®¸ trong l¸t c¾t giÕng khoan, ®Æc biÖt lµ ®¸ colector
cã kh¶ n¨ng thÊm chøa bao giê còng cã dung dÞch thÊm vµo t¹o thµnh vïng ngÊm (®íi
ngÊm). Trong ®íi ngÊm filtrat dung dÞch thay thÕ toµn bé hoÆc tõng phÇn chÊt l−u tù
nhiªn trong ®¸. Do filtrat thÊm qua thµnh giÕng khoan ®Ó l¹i trªn ®ã mét líp vá bïn
sÐt, cßn trong ®íi ngÊm th× tû phÇn thÓ tÝch cña filtrat trong kh«ng gian lç rçng gi¶m
dÇn theo ph−¬ng b¸n kÝnh nªn ®iÖn trë suÊt cña vïng ngÊm do ®ã còng thay ®æi theo
ph−¬ng b¸n kÝnh. VËy ph©n bè bÊt ®ång hÊt ë m«i tr−êng xung quanh giÕng khoan cã
tÝnh ®èi xøc trôc ®iÖn trë suÊt trong ®íi ngÊm, lµ mét hµm cña b¸n kÝnh r, Ri = f(r)
(NguyÔn V¨n Ph¬n 1977).
Z
T¸c gi¶ ®∙ xÐt mét m« h×nh to¸n häc
nh− sau: GiÕng khoan lµ mét trô dµi v« h¹n
chøa dung dÞch cã ®iÖn trë Rm vµ b¸n kÝnh
ro = d/2. Xung quanh giÕng khoan lµ vïng BiÕn thiªn cña ®iÖn trë
®íi ngÊm, Ri = f(r)
®íi ngÊm ®èi xøng trôc (h×nh 3.4), cã ®iÖn
Rmc
trë thay ®æi liªn tôc theo ph−¬ng b¸n kÝnh
tõ gi¸ trÞ Rmc ë thµnh giÕng ®Õn Rt ë ranh
giíi ngoµi cïng ri cña ®íi ngÊm. Bao bªn
Rm
Rt
ngoµi lµ ®íi nguyªn cã kÝch th−íc tõ ri ®Õn
v« cïng víi ®iÖn trë kh«ng ®æi Rt.
Mét ®iÖn cùc nguån ®iÓm A ®Æt t¹i O
cña trôc to¹ ®é ph¸t dßng kh«ng ®æi I, h∙y P(r,z)
x¸c ®Þnh hµm thÕ U t¹i ®iÓm bÊt kú trong
m«i tr−êng nghiªn cøu tr−íc hÕt lµ c¸c ®iÓm
trªn trôc to¹ ®é trô. Sau khi tÝnh ®−îc thÕ U r
0
ta dÔ dµng tÝnh ®−îc gi¸ trÞ ®iÖn trë suÊt r0
biÓu kiÕn ®o ®−îc trong m«i tr−êng bÊt ri
®ång nhÊt nh− m« h×nh.
Trong m«i tr−êng cã ®é dÉn C(M) H×nh 3.4. M« h×nh to¸n häc cho bµi to¸n
thay ®æi theo to¹ ®é cña ®iÓm M(r,z), lý thuyÕt cña ph−¬ng ph¸p ®iÖn trë
ph−¬ng tr×nh cña thÕ U cã d¹ng tæng qu¸t:
C∆U + gradC. gradU = 0 (3.11)
47
nguon tai.lieu . vn
