Xem mẫu
- 7.4.2. Ph©n tÝch c¸c biÓu hiÖn khÝ
KhÝ cã trong dung dÞch khoan mµ ta thu ®−îc b»ng bé t¸ch khÝ kh«ng chØ cã khÝ
®−îc gi¶i phãng tõ thÓ tÝch ®¸ bÞ ph¸ vì mµ cßn cã thÓ tõ nh÷ng nguån kh¸c nhau:
- KhÝ tõ c¸c líp sÐt t¹o ra khÝ nÒn.
- KhÝ tõ tÇng khai th¸c do nguyªn nh©n thay ®æi ®ét ngét cña nång ®é khÝ.
- Khi tiÕp cÇn khoan, ta kÐo cÇn lªn g©y sù gi¶m ¸p suÊt cét dung dÞch, c¸c chÊt
l−u tõ vØa cã thÓ th©m nhËp vµo giÕng.
- KhÝ t¸i tuÇn hoµn do m¸y t¸ch khÝ kh«ng hÕt, khÝ sinh ra ë vßng tuÇn hoµn tr−íc
l¹i ®−îc ®−a vµo giÕng ®Ó tham gia vßng tuÇn hoµn tiÕp theo. KhÝ t¸i tuÇn hoµn khi lªn
mÆt ®Êt l¹i g©y ra dÞ th−êng gi¶ gièng nh− dÞ th−êng thËt nh−ng cã biªn ®é nhá h¬n.
- KhÝ khuyÕch t¸n tõ vØa vµo dung dÞch khoan do ë tÇng ¸p suÊt cao, ¸p suÊt vØa
lín h¬n ¸p suÊt dung dÞch.
- Ngoµi ra cßn cã c¸c yÕu tè kh¸c cã thÓ lµm xuÊt hiÖn khÝ nh−ng Ýt x¶y ra nh−:
- GiÕng khoan gÆp c¸c líp than hay lignit.
- Cã c¸c vËt liÖu nói löa trong ®¸.
- GÆp c¸c ®øt g∙y.
Khi ph©n tÝch c¸c biÓu ®å ®o khÝ tæng hoÆc khÝ thµnh phÇn, cÇn ph¶i t×m hiÓu
nguyªn nh©n hä¨c nguån gèc g©y ra c¸c dÞ th−êng khÝ.
Trë l¹i víi h×nh 7.12, ë phÇn trªn cïng cña b¨ng Master Log cã mét ph«ng nÒn
khÝ methan trong dung dÞch víi nång ®é thÊp 0,1% cã tån t¹i mét vµi pick ë nh÷ng
®o¹n cã thÊu kÝnh Dolomit, c¸t vµ sÐt tõ chiÒu s©u 7321’ ®Õn 7420’.
Tõ chiÒu s©u 7430’, nång ®é khÝ t¨ng gåm cã c¶ ethan, propane trong vØa chøa.
VØa chøa thùc sù b¾t ®Çu ë ®é s©u 7465’. ë vÞ trÝ b¾t ®Çu vµo vØa chøa cã biÓu hiÖn t¨ng
nhanh nång ®é khÝ, trong khi ®ã còng thÊy xuÊt hiÖn gi¶m mËt ®é ë dßng dung dÞch
ch¶y ra (dßng ®èi l−u). C¸c hydrocacbon nÆng cã c¶ butan trong dung dÞch, trong khi
chØ cã methane lµ xuÊt hiÖn ngay c¶ n¬i kh«ng ph¶i lµ vØa chøa. Cã biÓu hiÖn ®é thÊm
khi cã sù tæn hao dung dÞch hay chÊt l−u ch¶y vµo giÕng khoan. HiÖn t−îng mÊt dung
dÞch hay chÊt l−u ch¶y vµo giÕng sÏ ®−îc ph¸t hiÖn theo phÐp ®o ®é sai kh¸c gi÷a tèc
®é dung dÞch vµo vµ ra hay ®o møc dung dÞch trong bÓ.
7.4.3. §¸nh gi¸ ®Þnh l−îng c¸c dÞ th−êng khÝ
Khi ph©n tÝch ®Þnh l−îng c¸c dÞ th−êng khÝ ®èi l−u cÇn ph¶i qua thö nghiÖm. Sè
®o hµm l−îng khÝ ®−îc t¸ch qua bé t¸ch khÝ liªn tôc cÇn ph¶i ®−îc chuÈn kh¾c ®é thµnh
phÇn phÇn tr¨m (%) khÝ tæng trong dung dÞch. ViÖc nµy cÇn ph¶i dïng m¸y t¸ch khÝ
quay tay tiÕn hµnh ®ång thêi víi qu¸ tr×nh t¸ch khÝ liªn tôc. Víi c¸c m¸y t¸ch khÝ quay
tay kiÓu VMS (Vacunm Mud Still) cã thÓ t¸ch toµn bé khÝ hoµ tan trong dung dÞch.
217
- Ta gi¶ thiÕt r»ng:
- L−îng khÝ chøa trong dung dÞch lµ khÝ ®−îc t¸ch ra tõ thÓ tÝch ®¸ bÞ
choßng khoan ph¸ huû (khÝ ph«ng vµ khÝ t¸i tuÇn hoµn xem nh− ®∙ ®−îc
lo¹i bá).
- TÊt c¶ c¸c hydrocacbon chøa trong phÇn ®¸ bÞ ph¸ vì ®Òu x©m nhËp hÕt
vµo dung dÞch (kh«ng cã phÇn nµo ngÊm vµo ®Êt ®¸ ë ®¸y giÕng).
- Tèc ®é b¬m dung dÞch vµ tèc ®é khoan c¬ häc ®Òu ®−îc x¸c ®Þnh.
Khi ®ã, tû sè tiÒm n¨ng PSS cã thÓ ®Þnh nghÜa nh− sau:
(ThÓ tÝch khÝ + dung dÞch)/ 1 ®¬n vÞ thêi gian
PSS =
ThÓ tÝch ®¸ ®∙ ®−îc khoan/ 1 ®¬n vÞ thêi gian
Gt Q
= 0,01973
HoÆc (7.5)
D 2 ROP
ë ®©y:
Gt: Hµm l−îng khÝ toµn phÇn (%)
Q: L−u l−îng b¬m (l/min)
ROP: Tèc ®é khoan c¬ häc (m/min)
D: §−êng kÝnh choßng (in)
VÝ dô ta cã:
Hµm l−îng khÝ trong dung dÞch = 0.54%
Hµm l−îng khÝ trong dßng b¬m (khÝ t¸i tuÇn hoµn) = 0.364%
Tèc ®é b¬m = 2175 (l/min)
= 20min/m, t−¬ng ®−¬ng 0,05 m/min; D = 12 1 4"
ROP
Hµm l−îng khÝ tho¸t ra tõ ®Êt ®¸ bÞ ph¸ huû sÏ lµ:
Gt = 0.54 - 0.364 = 0.186%
Vµ tÝnh ®−îc:
PSS = 1.06m3khÝ/m3 ®Êt ®¸.
Tû sè tiÒm n¨ng PSS cã thÓ nhá h¬n mét t¹i c¸c vØa n−íc cã chøa methan trong
pha láng.
218
- Quan hÖ phô thuéc gi÷a PSS víi tiÒm n¨ng khai th¸c cã thÓ ®−îc thiÕt lËp cho
tõng má cô thÓ.
7.4.4. TÝnh chØ sè b∙o hoµ khÝ ë ®¸y giÕng
ChØ sè b∙o hoµ ë ®¸y giÕng cã thÓ ®Þnh nghÜa nh− lµ ®é b∙o hoµ khÝ tÝnh to¸n
(CGS), lµ tû sè gi÷a thÓ tÝch khÝ trong ®iÒu kiÖn vØa vµ thÓ tÝch ®¸ chøa theo ký thuyÕt, (%):
Tv Pa
CGS = PSS .Z .100 (7.6)
Ta Pv
Trong ®ã:
Tv vµ ¸p suÊt gi¶ rót gän
Pv: LÇn l−ît
NhiÖt ®é gi¶
lµ nhiÖt ®é vµ rót gän
¸p suÊt vØa.
Ta vµ
Pv: LÇn l−ît
lµ nhiÖt ®é vµ
¸p suÊt trªn
mÆt ®Êt.
Z: HÖ
sè nÐn khÝ;
b»ng 1,0 ®èi
víi khÝ lý
t−ëng vµ biÕn
thiªn tõ 0,7
HÖ sè nÐn Ðp Z
HÖ sè nÐn Ðp Z
®Õn 1,2 ®èi
víi khÝ thùc.
HÖ sè nµy cã
thÓ tÝnh ®−îc
theo to¸n ®å
Katz (H×nh
7.13) khi biÕt
nhiÖt ®é vµ
¸p suÊt gi¶
rót gän1.
Sau
khi t×m ®−îc
Z, thay gi¸ trÞ
hÖ sè nÐn Ðp
Z vµo (7.6)
th× ta tÝnh ¸p suÊt gi¶ rót gän
®−îc CGS.
H×nh 7.13. To¸n ®å tÝnh hÖ sè nÐn Z theo ph−¬ng ph¸p Katz
1. NhiÖt ®é gi¶ rót gän Tr lµ tû sè cña nhiÖt ®é vØa Tv vµ nhiÖt ®é tíi h¹n Tc, còng nh− thÕ ¸p suÊt gi¶ rót gän Pr lµ
tû sè cña ¸p suÊt vØa Pv vµ ¸p suÊt tíi h¹n Pc
219
- §é b∙o hoµ khÝ lý thuyÕt cã mèi quan hÖ phô thuéc víi ®é b∙o hoµ khÝ SG nh− sau:
CGS
SG = .100 (7.7)
Φ
VÝ dô: Gi¸ trÞ ®é b∙o hoµ khÝ lý thuyÕt x¸c ®Þnh theo (7.6) b»ng 0,5%; ®é rçng
x¸c ®Þnh theo ph−¬ng ph¸p ®iÖn trë hoÆc ph−¬ng ph¸p h¹t nh©n b»ng 15%. §é b∙o hoµ
khÝ sÏ lµ:
100.0 ,5
Sg = = 3,3%
15
7.4.5. Tû sè hµm l−îng khÝ
KhÝ tù nhiªn trong c¸c thµnh hÖ ë bÓ trÇm tÝch cã thµnh phÇn kh¸c nhau phô
thuéc vµo ®iÒu kiÖn thµnh t¹o vµ lÞch sö tån t¹i cuèi cïng cña chóng. ë c¸c tÇng n«ng,
gÆp c¸c khÝ CH4, CO2, N2, nh−ng chóng th−êng kh«ng tÝch tô l¹i trong c¸c bÉy ®Ó t¹o
thµnh má. C¸c khÝ mµ phÐp ®o khÝ dung dÞch khoan quan t©m lµ khÝ ë c¸c líp cã chiÒu
dµy lín vµ th−êng tÝch tô l¹i ®Ó t¹o thµnh má trong c¸c bÉy ®Þa tÇng hay bÉy kiÕn t¹o.
Thµnh phÇn chÝnh cña c¸c khÝ nµy hydrocacbon, cacbonic vµ khÝ nit¬.
KhÝ hydrocacbon ®Òu cã trong c¸c má dÇu, khÝ hoÆc than nh−ng thµnh phÇn cña
chóng ë c¸c lo¹i má ®ã hoµn toµn kh¸c nhau.
KhÝ má dÇu ®Æc tr−ng b»ng nång ®é lín nh÷ng hydrocacbon nÆng kh«ng chØ cã
hydrocacbon ë thÓ khÝ nh− ethan, propan, butan, iso butan mµ cßn cã c¶ nh÷ng
hydrocacbon thuéc nhãm dÇu nhÑ lµ C5H12, C6H14 vµ cao h¬n. ng−êi ta thÊy trong khÝ
®ång hµnh khi khai th¸c dÇu, nång ®é hydrocacbon nÆng th−êng cã tõ 2 - 10%, h÷u h¹n
cã tr−êng hîp thµnh phÇn nµy chiÕm tíi 40 - 50%; hµm l−îng CH4 th−êng 50 - 70%.
KhÝ ë c¸c má khÝ s¹ch cã nång ®é hydrocacbon nÆng kh«ng cao vµ Ýt khi v−ît
qu¸ 2 - 3%, cßn CH4 l¹i ®¹t tíi 97 - 98%. Còng cã tr−êng hîp gÆp hydrocacbon nÆng
chiÕm tíi 3 -6%, ®ã lµ tr−êng hîp liªn quan ®Õn c¸c vØa khÝ trong c¸c má dÇu khÝ.
Ngoµi ra trong má khÝ cßn cã thÓ gÆp nh÷ng khÝ H2S, CO2, H2, N2.
KhÝ trong c¸c má than ®Æc tr−ng bëi hµm l−îng hydrocacbon nÆng rÊt thÊp
kho¶ng tõ 0,1 - 1% hoÆc hÇu nh− kh«ng cã. ë ®©y gÆp chñ yÕu lµ methan.
TÊt c¶ nh÷ng khÝ tù nhiªn cã thÓ ë tr¹ng th¸i tù do hoÆc hoµ tan trong n−íc,
trong dÇu vµ hÊp phô trong ®¸. Nh÷ng hydrocacbon nÆng th−êng hoµ tan m¹nh trong
dÇu. NhiÖt ®é vµ ¸p suÊt cã ¶nh h−ëng lín ®Õn tr¹ng th¸i khÝ vµ dÇu ë trong vØa chøa. ë
d−íi s©u, nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt cao c¸c khÝ C3H8, nC4H10, iC4H10 th−êng ë thÓ láng vµ hoµ
tan vµo trong dÇu. Khi lªn gÇn mÆt ®Êt, nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt gi¶m, phÇn lín c¸c thµnh
phÇn chuyÓn sang tr¹ng th¸i ho¸ h¬i.
Theo hµm l−îng hydrocacbon nÆng, khÝ tù nhiªn ®−îc ph©n lo¹i nh− sau:
KhÝ má dÇu cã hµm l−îng hydrocacbon nÆng 1 - 60% vµ lín h¬n.
220
- Má khÝ ho¸ láng hµm l−îng hydrocacbon nÆng 3 - 18%.
KhÝ ë má khÝ hµm l−îng hydrocacbon nÆng tõ 0 - 3%.
KhÝ ë má than, hµm l−îng hydrocacbon nÆng tõ 0 - 1%.
§Ó dÔ ph©n biÖt gi÷a chóng ng−êi
Tû sè hydrocacbon
ta cÇn cã thªm nh÷ng dÊu hiÖu kh¸c thÓ
hiÖn sù kh¸c nhau vÒ t−¬ng quan gi÷a c¸c
cÊu tö riªng biÖt trong khÝ tù nhiªn. DÊu
hiÖu ®−îc sö dông trong ph©n tÝch lµ tû sè
gi÷a hµm l−îng c¸c hydrocacbon víi nhau.
Ci
.100 < 83%
Trong má dÇu Kh«ng s¶n phÈm
n
∑C i
i =1
Ci
.100 > 83%
Trong má khÝ n
∑C i
i =1
ë ®©y:
n
∑C : Tæng hµm l−îng cña c¸c cÊu
i
tö hydrocacbon tõ C1 ®Õn Cn.
i =1
Theo ph−¬ng ph¸p tû sè, c¸c khÝ
hydrocacbon lÊy tõ vØa s¶n phÈm ®−îc ph©n
tÝch b»ng s¾c ký khÝ ®Ó cã hµm l−îng cña
c¸c khÝ thµnh phÇn C1, C2, C3, C4, TÝnh tû
sè C1 C , C1 C , C1 C vµ C1 C . C¸c gi¸
2 3 4 5
trÞ tû sè nµy ®−îc vÏ trªn biÓu ®å nh− h×nh
7.14. Kh«ng s¶n phÈm
Trªn biÓu ®å cã c¸c vïng giíi h¹n
b»ng c¸c ®−êng th¼ng kh«ng liÒn nÐt.
Vïng cã triÓn väng dÇu ®èi víi c¸c vØa cã
tû sè 2 < C1 C ≤ 10; 2 < C1 C ≤ 20; vïng
2 4 H×nh 7.14. Kh¶ n¨ng chøa s¶n phÈm
cã triÓn väng khÝ 10 ≤ C1 ≤ 35 vµ 20 cña vØa nghiªn cøu
C2
≤ C1 C ≤ 200. Bªn ngoµi c¸c giíi h¹n trªn lµ vïng kh«ng cã s¶n phÈm.
4
C¸c ®−êng ®å thÞ (nÐt ®Ëm) nèi c¸c gi¸ trÞ tû sè C1 C , C1 C , C1 C vµ C1 C
2 3 4 5
®èi víi tõng vØa nghiªn cøu chØ ra sù thay ®æi cña c¸c tû sè nµy. c¸c ®−êng ®å thÞ nµy
r¬i vµo vïng triÓn väng nµo trªn biÓu ®å (dÇu hay khÝ) th× vØa nghiªn cøu ®ã ®−îc xÕp
vµo vïng triÓn väng ®ã.
221
- Theo thø tù: C1 C , C1 C , C1 C nÕu tû sè ®øng sau mµ nhá h¬n tû sè ®øng
2 3 4
tr−íc th× vØa ®ã cã thÓ lµ vØa n−íc.
C2
§Æc biÖt, tû sè ®«i khi ®−îc sö
C3
dông ®Ó x¸c ®Þnh vÞ trÝ ®íi dÞ th−êng ¸p suÊt
lµm cho chÊt l−u tõ vØa ch¶y vµo giÕng dù b¸o
nguy c¬ phun. H×nh 7.15 lµ mét thÝ dô vÒ sù
biÕn thiªn cña tû sè C 2 C
3
Ngoµi ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch trªn biÓu
®å tû sè c¸c cÊu tö khÝ thµnh phÇn ®Ó ®¸nh gi¸
®Æc tr−ng cña vØa chøa, trong s¶n xuÊt cßn sö
dông biÓu ®å tam gi¸c thµnh phÇn vµ ph−¬ng
ph¸p tû sè alkane nhÑ. Kü thuËt biÓu ®å tam
gi¸c dùa vµo t−¬ng quan gi÷a c¸c tû sè C 2 C , Nãc dÞ th−êng
T ¸p suÊt
C3
vµ nC 4 C (CT - hµm l−îng khÝ tæng)
CT T
trong c¸c mÉu khÝ ®Ó ®¸nh gi¸ triÓn väng cña
vØa. Kü thuËt tû sè alkane nhÑ th× dùa vµo 3
tham sè:
H×nh 7.15. Thay ®æi tû sè C 2 C ë vØa
C 2 + C3 + C 4 + C5
Wh = lµ tham sè tû 3
C1 + C 2 + C 3 + C 4 + C 5 cã hiÖn t−îng chÊt l−u ch¶y vµo giÕng.
lÖ víi ®é Èm cña dÇu hoÆc khÝ;
C 2 + C3
Bh = lµ tham sè thÓ hiÖn kh¶ n¨ng chøa hydrocacbon cña vØa. Bh
C3 + C 4 + C5
C + C5
cµng cao triÓn väng cµng thÊp vµ C h = 4 lµ tham sè hç trî ®Ó ®¸nh gi¸ ®Æc tr−ng
C3
chøa cña vØa. Ch < 1 2 vØa thiªn vÒ khÝ −ít hoÆc condensat; Ch > 1 2 cã kh¶ n¨ng lµ vØa
chøa dÇu.
7.4.6. d- exponent
Tõ l©u ng−êi ta ®∙ nhËn thÊy r»ng khi khoan qua c¸c líp ®¸ sÐt ë phÇn l¸t c¾t cã
¸p suÊt cao th× vËn tèc khoan (ROP) t¨ng cao. hiÖn t−îng nµy ®−îc gi¶i thÝch nh− sau:
ë ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt b×nh th−êng, sÐt ®−îc nÐn chÆt do ¸p suÊt th¹ch tÜnh, v× thÕ cµng ë
chiÒu s©u lín th× sÐt cµng bÞ nÐn chÆt lµm cho mËt ®é, ®é bÒn c¬ häc, ®é cøng t¨ng, ®é
rçng gi¶m vµ l−îng chÊt l−u trong c¸c líp sÐt v× vËy còng gi¶m. Nh−ng ë vïng cã dÞ
th−êng ¸p suÊt cao th× sÐt kh«ng bÞ nÐn chÆt, bøc tranh võa nªu l¹i bÞ thay ®æi, ng−îc
l¹i, nghÜa lµ ®é rçng vµ l−îng chÊt l−u t−¬ng ®èi trong sÐt t¨ng, mËt ®é, ®é bÒn c¬ häc
gi¶m lµm cho c¸c tham sè khoan thay ®æi.
222
- ë ®©y, vÊn ®Ò ®−îc ®Æt ra lµ liÖu dùa vµo sù thay ®æi cña c¸c th«ng sè khoan
nh− vËn tèc, vßng quay rotor (RPM), t¶i träng cña choßng (WOB), kÝch th−íc choßng
(BS) ta cã thÓ tÝnh ®−îc ¸p suÊt thµnh hÖ trong tÇng sÐt kh«ng?.
§Ó tr¶ lêi c©u hái ®ã, ng−êi ta ®−a ra mét ph−¬ng tr×nh cã tªn gäi lµ “ph−¬ng
tr×nh khoan”, biÓu thÞ kh¶ n¨ng khoan. Mét trong nh÷ng ph−¬ng tr×nh do Jorden vµ
Shirley (1966) ®−a ra cã d¹ng:
d
WOB
ROP = RPM (7.8)
BS
Tõ ®ã, d- exponent lµ tham sè biÓu thÞ kh¶ n¨ng khoan cã thÓ ®−îc tÝnh
ROP
ln
= RPM
d exp (7.9)
WOB
ln
BS
VÒ sau (1971) ph−¬ng tr×nh (7.9) ®−îc hiÖu chØnh söa ®æi khi tÝnh ®Õn sù kh¸c
nhau gi÷a ¸p suÊt cña dung dÞch ë ®¸y giÕng vµ ¸p suÊt thuû tÜnh ë cïng chiÒu s©u.
Mét hiÖu chØnh kh¸c còng ®−îc ®−a vµo lµ ®Öm (¸o) choßng vµ lo¹i choßng:
3,28ROP.a p
ln
60 RPM . G H
=
d exp (7.10)
655,7.WOB ECD
ln
10 3 BS
GH - gradien ¸p suÊt thuû tÜnh - kg/dm3
ROP tÝnh b»ng m/h
ECD - MËt ®é tuÇn hoµn t−¬ng ®−¬ng- kg/dm3
RPM tÝnh b»ng vg/ph
WOB tÝnh b»ng tÊn a-hÖ sè phô thuéc kho¶ng c¸ch tõ choßng ®Õn ¸o, thay ®æi tõ 1 - 8
BS tÝnh b»ng m p-hÖ sè phô thuéc lo¹i choßng.
p = 0,5 - 0,6 ®èi víi choßng cã r¨ng.
p = 0,2 choßng cã g¾n cacbit
p = 0,01 choßng cã g¾n kim c−¬ng.
Gi¸ trÞ dexp th−êng gÆp thay ®æi tõ 0,5 ®Õn 3. Nã ®−îc ghi l¹i trªn biÓu ®å b¸n
logarit (H×nh 7.16) khi tiÕn hµnh ®o ®ång thêi víi qu¸ tr×nh khoan.
Gradien ¸p suÊt thuû tÜnh (GH) hay gradien ¸p suÊt vØa b×nh th−êng lµ gradien ¸p
lùc cña cét n−íc cã cïng chiÒu cao b»ng chiÒu s©u giÕng khoan tÝnh theo ph−¬ng th¼ng
®øng.
223
- H×nh 7.16. ThÝ dô ®o ghi dexp,
MËt ®é tuÇn hoµn t−¬ng ®−¬ng (ECD) lµ tham sè tÝnh ®Õn sù gi¶m ¸p cña cét
dung dÞch ®èi l−u gi÷a bªn ngoµi cÇn khoan vµ thµnh giÕng (vµnh xuyÕn). Khi vËn
®éng theo ph−¬ng th¼ng ®øng tõ ®¸y lªn miÖng giÕng, nÕu thµnh giÕng tr¬n nh½n th× sù
mÊt ¸p Ýt, ng−îc l¹i thµnh giÕng ghå ghÒ, xÇn x×u th× møc gi¶m ¸p sÏ t¨ng cao. gi¸ trÞ
gi¶m ¸p cña dung dÞch ®èi l−u trong vµnh xuyÕn PD b»ng tæng ∑PA cña gi¸ trÞ gi¶m ¸p
trong toµn l¸t c¾t cña vµnh xuyÕn. §¹i l−îng nµy ®−îc tÝnh tù ®éng nhê mét ch−¬ng
tr×nh cã tªn lµ “ch−¬ng tr×nh thuû tÜnh” ®∙ cµi ®Æt s½n trong m¸y tÝnh.
Khi ®ã, mËt ®é tuÇn hoµn t−¬ng ®−¬ng ®−îc tÝnh:
PH + PD
, kg 3
ECD = (7.11)
dm
0,0981Z V
ZV - chiÒu s©u cña vØa tÝnh theo ph−¬ng th¼ng ®øng (chiÒu s©u tuyÖt ®èi)
Trong ®ã: PH = 0,0981.ρm.ZV (víi ρm - mËt ®é dung dÞch) gäi lµ ¸p suÊt lªn
thµnh hÖ trong qu¸ tr×nh khoan (¸p suÊt ®¸y giÕng) tÝnh b»ng ®¬n vÞ [bar].
224
- Ngoµi tham sè d - exponent ng−êi ta cßn chó ý ®Õn mét tham sè ( σ ) c¨n bËc
hai cña øng suÊt σ. Tham sè ( σ ) còng cã quan hÖ víi ROP, RPM, WOP vµ BS theo
mét ph−¬ng tr×nh thùc nghiÖm t−¬ng tù nh− dexp nh−ng kh«ng ®−îc sö dông réng r∙i.
Mét øng dông quan träng cña dexp lµ tÝnh ¸p suÊt vØa hay ¸p suÊt chÊt l−u trong
lç rçng.
§Ó tÝnh ¸p suÊt chÊt l−u trong lç rçng cña c¸c thµnh hÖ, viÖc ®Çu tiªn lµ v¹ch
®−êng xu thÕ (trend) cña dexp trong c¸c vØa sÐt cã ®iÒu kiÖn nÐn Ðp b×nh th−êng (dcn)
®−êng trend ®−îc vÏ theo ph−¬ng tr×nh:
ln(dcn) = αZV + β (7.12)
Trong ®ã:
ZV ChiÒu s©u tuyÖt ®èi cña vØa.
α vµ β lµ c¸c tham sè cã thÓ ®−îc x¸c ®Þnh theo c¸c c¸ch:
- Tù ®éng theo ph−¬ng ph¸p tÝnh håi
quy, chän mét ®iÓm r¬i vµo gi÷a hai hay
nhiÒu ®iÓm ®∙ biÕt tr−íc gi¸ trÞ cña tham sè §−êng xu thÕ (Trend)
nghiªn cøu.
- Thñ c«ng theo mét vµi ®iÓm tr−íc khi
dïng ch−¬ng tr×nh tÝnh b×nh ph−¬ng tèi thiÓu.
¸p suÊt cao Kho¶ng dÞch håi quy
- ¦íc l−îng: ng−êi ph©n tÝch x¸c ®Þnh
®−êng xu thÕ theo tÝnh to¸n thùc nghiÖm.
LÒ ph¶i
H×nh 7.17 lµ s¬ ®å chØ râ nªn chän LÒ tr¸i
c¸c ®iÓm (2, 3 vµ 4) hay lo¹i bá (®iÓm 1) ®Ó
x¸c ®Þnh c¸c hÖ sè cho ph−¬ng tr×nh (7.12). H×nh 7.17. X¸c ®Þnh xu thÕ cña dexp.
Mäi phÐp ph©n tÝch cña dexp theo tèc
®é khoan ®Òu dùa trªn c¬ së cña mét gÇn ®óng s¸t nhÊt víi ®−êng xu thÕ.
ViÖc nµy t−¬ng ®èi dÔ nÕu lµm cho toµn bé l¸t c¾t cña giÕng khoan nh−ng h¬i
phøc t¹p v× ph¶i x¸c ®Þnh tiÕn tr×nh khoan.
VÝ dô, ngang víi chiÒu s©u Zn nµo ®ã ta tÝnh ®−îc dcn theo ph−¬ng tr×nh (7.12)
vµ dexp theo ph−¬ng tr×nh (7.10). Khi ®ã, gradien ¸p suÊt lç rçng (¸p suÊt vØa) GFP cã thÓ
tÝnh nh− sau:
1 ,2
d
- GH ). exp
GFP = (GOB (7.13)
d
cn
Trong ®ã:
GOB - Gradien ¸p suÊt th¹ch tÜnh.
225
- GH - Gradien thuû tÜnh b×nh th−êng.
Ph−¬ng tr×nh (7.13) cho thÊy r»ng nÕu mäi ®iÒu kiÖn kh¸c lµ nh− nhau th× tèc ®é
khoan c¬ häc phô thuéc vµo sù chªnh lÖch gi÷a ¸p suÊt dung dÞch vµ ¸p suÊt vØa.
Khi ®ã ¸p suÊt lç rçng PFP cã thÓ tÝnh cho vØa ë chiÒu s©u ZV theo ph−¬ng tr×nh:
PFP = 0,0981.GFP.ZV (7.14)
ë ®©y:
ZV - ChiÒu s©u vØa tÝnh theo ph−¬ng th¼ng ®øng (m).
PFP - ¸p suÊt vØa, tÝnh b»ng ®¬n vÞ bar.
7.5. C¸c ch−¬ng tr×nh hç trî øng dông
Khi tiÕn hµnh ®o khÝ dung dÞch (khÝ n«ng) vµ khÝ mïn khoan (khÝ s©u) ®ång thêi
víi qu¸ tr×nh khoan ng−êi ta ph¶i tÝnh to¸n xö lý h¬n 200 th«ng sè ®Þa chÊt, dung dÞch,
khoan. C¸c th«ng sè nµy ®−îc thu n¹p tõ hå s¬, tõ phÐp ®o theo ®Þnh kú thêi gian,
chiÒu s©u hoÆc ®o liªn tôc b»ng c¸c lo¹i c¶m biÕn kh¸c nhau. §Ó tÝnh to¸n xö lý ph©n
tÝch nhiÒu tham sè cïng mét lóc nh»m xö lý c¸c t×nh huèng trong khi khoan, gi¶i quyÕt
c¸c nhiÖm vô ®Þa chÊt, ®Þa vËt lý ph¶i nhê vµo c¸c ch−¬ng tr×nh phÇn mÒm cã cµi ®Æt
trong c¸c m¸y tÝnh cña tr¹m ®o khÝ ë thùc ®Þa. Nhê c¸c ch−¬ng tr×nh hç trî nh− vËy mµ
mäi tÝnh to¸n ®−îc nhanh chãng, chÝnh x¸c, gióp cho ng−êi ®øng m¸y vµ kü s− khoan
®−a ra c¸c kÕt luËn kÞp thêi ®óng ®¾n, lµm cho qu¸ tr×nh khoan an toµn vµ tèi −u.
C¸c tr¹m ®o khÝ ®ång thêi víi qu¸ tr×nh khoan ngµy nay ®∙ ®−îc trang bÞ hiÖn
®¹i cã nhiÒu c¶m biÕn, ®Çu dß vµ thiÕt bÞ phô trî cïng c¸c m¸y tÝnh chuyªn dông. C¸c
ch−¬ng tr×nh hç trî øng dông ®−îc cµi ®Æt trong c¸c m¸y PC. Mçi c«ng ty dÞch vô cã
nh÷ng ch−¬ng tr×nh phÇn mÒm riªng cña m×nh, tuy nhiªn c¸c ch−¬ng tr×nh ®ã ®Òu cã
môc ®Ých nh− nhau: Xö lý c¸c t×nh huèng trong khi khoan, gi¶i quyÕt c¸c nhiÖm vô ®Þa
chÊt - ®Þa vËt lý, cã thÓ chia chóng thµnh 3 nhãm ch−¬ng tr×nh chÝnh:
a. C¸c ch−¬ng tr×nh xö lý khoan
- Th«ng b¸o chÕ ®é thuû lùc.
- Ch−¬ng tr×nh tham sè dung dÞch.
- Ch−¬ng tr×nh hót nÐn.
- Ch−¬ng tr×nh xö lý phun.
- Ch−¬ng tr×nh th«ng b¸o h−íng ®i cña choßng khoan.
- Ch−¬ng tr×nh th«ng b¸o vÒ choßng khoan.
-
226
- b. C¸c ch−¬ng tr×nh ®Þa chÊt
- Ch−¬ng tr×nh x¸c ®Þnh dÞ th−êng ¸p suÊt trong qu¸ tr×nh khoan (dexp).
- Ch−¬ng tr×nh ®¸nh gi¸ hydrocacbon.
- Ch−¬ng tr×nh ®o kÕt hîp (c¸c ph−¬ng ph¸p ®Þa vËt lý, ®iÖn trë, GR, SGR,
CNL ®ång thêi qu¸ tr×nh khoan).
-
c. C¸c ch−¬ng tr×nh ®o ®iÖn trë gåm: c¸c ch−¬ng tr×nh liªn quan ®Õn xö lý tµi
liÖu ®o c¸c ph−¬ng ph¸p ®iÖn kÕt hîp víi ph−¬ng ph¸p ®o khÝ dung dÞch khoan
7.6. NhËn xÐt
HiÖn nay, c¸c c«ng t¸c khoan giÕng trong th¨m dß - khai th¸c ®∙ chiÕm mét tû
träng lín trong ngµnh c«ng nghiÖp dÇu khÝ. C«ng nghÖ khoan ®ang cã nh÷ng thay ®æi:
Khoan nghiªng, khoan ngang, khoan ®−êng kÝnh bÐ, th× c¸c ph−¬ng ph¸p ®o dung
dÞch khoan còng ®ang ®−îc ph¸t triÓn vµ trë thµnh mét d¹ng dÞch vô quan träng ®¸ng
tin cËy cho c¸c giÕng khoan ë nh÷ng ®iÒu kiÖn kh¸c nhau. §Æc biÖt c¸c ph−¬ng ph¸p
nµy ®−îc sö dông trong 3 lÜnh vùc:
1. An toµn khoan: Trong lÜnh vùc nµy, c¸c ph−¬ng ph¸p ®o khÝ dung dÞch lµ
ph−¬ng tiÖn chñ ®¹o vµ chÝnh x¸c nÕu nã ®−îc tiÕn hµnh cÈn thËn cho dï kh«ng ph¶i lµ
tÊt c¶.
2. §¸nh gi¸ c¸c thµnh hÖ ®¸ chøa: C¸c tÝnh chÊt c¬ häc cña thµnh hÖ ®−îc tÝnh
to¸n trùc tiÕp theo ®Æc tÝnh dÔ khoan cña chóng vµ b¶n chÊt cña ®¸ ®−îc x¸c ®Þnh theo
mïn khoan ®−a lªn mÆt ®Êt. Sù xuÊt hiÖn vµ thµnh phÇn cña hydrocacbon sÏ ®−îc ph¸t
hiÖn vµ tÝnh to¸n trùc tiÕp.
3. Tèi −u ho¸ gi¸ thµnh khoan: Nhê cã c¸c phÐp ®o dung dÞch khoan ë d¹ng tÝnh
to¸n trªn m¸y tÝnh, c¸c th«ng sè khoan ®−îc tèi −u ho¸ nh− chän tèc ®é khoan tèt nhÊt
vµ ®Ó tÝnh to¸n gi¸ thµnh mét c¸ch l©u dµi xem cÇn duy tr× nã hay chän kh¶ n¨ng h¹
thÊp h¬n,
227
- Ch−¬ng 8
C¸c ph−¬ng ph¸p ®o kh¸c
8.1. §o ®−êng kÝnh giÕng
§−êng kÝnh giÕng khoan lµ mét tham sè thÓ hiÖn ®Æc tÝnh c¬ häc rÊt quan träng,
mÆt kh¸c nã l¹i lµ mét sè liÖu dïng ®Ó thÓ hiÖu chØnh c¸c sè liÖu ®o cña c¸c ph−¬ng
ph¸p ®Þa vËt lý giÕng khoan kh¸c nhau khi xö lý tµi liÖu.
8.1.1. S¬ ®å nguyªn t¾c cña phÐp ®o
PhÐp ®o ®−êng kÝnh giÕng ®−îc thùc hiÖn nhê
c¸c cÆp cµng. C¸c cµng trong cÆp ®Æt ®èi diÖn nhau qua
trôc m¸y giÕng. Khi th¶ tíi ®¸y giÕng c¸c cÆp cµng nµy
®−îc ®iÒu khiÓn tõ mÆt ®Êt ®Ó më ra tú vµo thµnh
giÕng. Tõ ®©y khi kÐo lªn miÖng giÕng ®Ó thùc hiÖn
phÐp ®o th× ®é më réng ra, hay khÐp vµo cña mçi cÆp
cµng ®Òu phô thuéc vµo ®−êng kÝnh cña giÕng réng hay
hÑp. Sù thay ®æi ®−êng kÝnh giÕng lµm cho mét ®iÓm
tiÕp xóc tr−ît ch¹y dÉn ®Õn sù thay ®æi ®iÖn trë cña thÓ
®iÖn kÕ (h×nh ...1).
B»ng c¸ch chuÈn
H×nh 8.1. S¬ ®å nguyªn t¾c
®¬n gi¶n ta dÔ dµng lËp
®Çu c¸p ®o ®−êng kÝnh giÕng
®−îc mèi quan hÖ phô
thuéc gi÷a nh÷ng thay
Cµng
®æi cña ®−êng kÝnh giÕng víi chØ thÞ cña phÐp ®o trªn
®Þnh t©m
®iÖn thÕ kÕ.
Cã nhiÒu Zond ®o cã thÓ g¾n trªn c¸c cµng cña
§o
Zond ®o ®−êng kÝnh ®Ó ®o ®ång thêi. VÝ dô: MLL, FDC,
®−êng kÝnh
INCL, GR ...
Nhê hai cÆp cµng ®o vu«ng gãc víi nhau (h×nh
8.2) nªn thiÕt bÞ cã thÓ ®o chÝnh x¸c ®−êng kÝnh giÕng
trªn hai mÆt ph¼ng vu«ng gãc giao nhau theo trôc giÕng:
§o gãc nghiªng
vµ ph−¬ng vÞ
d1 vµ d2. NÕu d1 = d2 chøng tá giÕng trßn, cßn d1 kh¸c
d2giÕng bÞ ovan.
ThiÕt bÞ ®o ®−êng kÝnh giÕng BGT do
Schlumberger chÕ t¹o (h×nh 8.2) cã chiÒu dµi 13’4’’;
®−êng kÝnh khÐp 4’’; Träng l−îng 205lb; lµm viÖc ®−îc ë
Cµng ®o
nhiÖt ®é 3500F, ¸p suÊt 2000psi; ®é nghiªng lín nhÊt cña
®−êng kÝnh
giÕng khoan 720.
H×nh 8.2. KÝch th−íc cña
Zond ®o ®−êng kÝnh
228
- Trong thiÕt bÞ nµy cã l¾p ®Æt ®o ®ång
thêi c¸c tham sè gãc ph−¬ng vÞ vµ gãc
nghiªng cña trôc giÕng.
Víi thiÕt bÞ BGT cña Schlumberger
phÐp ®o thùc hiÖn vÏ (h×nh 8.3) c¸c ®−êng
cong d1 vµ d2, ®é c¨ng d©y c¸p σ vµ c¸c v¹ch
tÝch luü chØ thÓ tÝch giÕng (ë cét bªn ph¶i).
C¸c ®−êng cong chØ gi¸ trÞ gãc nghiªng vµ
gãc ph−¬ng vÞ cña trôc giÕng khoan theo
chiÒu s©u (cét thø nhÊt bªn tr¸i).
8.1.2. C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng
C¸c yÕu tè ®Þa chÊt cã ¶nh h−ëng
nhiÒu nhÊt lªn gi¸ trÞ ®−êng kÝnh cña giÕng
cã thÓ kÓ ®Õn lµ:
+ Thµnh phÇn th¹ch häc, v× cã mét sè
®¸ cã thÓ:
- Hoµ tan trong dung dÞch khoan (vÝ dô
nh− muèi má).
H×nh 8.3. ThÝ dô ®o gãc nghiªng
- Trë nªn bë rêi, tr−¬ng në dÉn ®Õn bÞ
vµ ph−¬ng vÞ b»ng m¸y BGT
xãi lë khi tiÕp xóc víi dung dÞch khoan ë
dßng ®èi l−u (vÝ dô nh− c¸t, sÐt,...) sinh ra sËp lë thµnh giÕng.
- §Êt ®¸ bÞ co ngãt trong tr−êng hîp ®ã giÕng khoan còng sÏ réng ra.
+ KiÕn tróc vµ cÊu tróc cña ®¸. C¸c líp ®Êt ®¸ trong l¸t c¾t cã ®é rçng vµ thÊm
cao (c¸t kÕt, ®¸ v«i nøt nÎ), d−íi ¸p lùc cña cét dung dÞch filtrat thÊm qua thµnh giÕng
®Ó l¹i trªn ®ã mét líp vá sÐt cã chiÒu dµi tíi hµng chôc milimet. Trong tr−êng hîp ®ã
®−êng kÝnh cña giÕng nhá l¹i, cã khi nhá h¬n c¸c c¶ ®−êng kÝnh danh ®Þnh. §©y lµ mét
trong c¸c dÊu hiÖu cña vØa thÊm trong l¸t c¾t lôc nghuyªn. MÆc dï, nªn nhí lµ tuy gÆp
Ýt nh−ng còng cã tr−êng hîp trong vØa do bÞ nÐn Ðp chÆt khi bÞ t¸c ®éng cña lùc kiÕn
t¹o hay do mòi khoan c«ng ph¸ còng ®Ó l¹i nh÷ng vi khe nøt, cã kh¶ n¨ng thÊm.
8.1.3. ¸p dông
Nh÷ng tµi liÖu ®o ®−êng kÝnh giÕng ®−îng sö dông ®Ó:
- Ph¸t hiÖn c¸c ®íi cã ®é rçng vµ kh¶ n¨ng thÊm (sù xuÊt hiÖn líp vá sÐt ë
thµnh giÕng ), vµ x¸c ®Þnh chiÒu dÇy líp vá sÐt: hmc= (db- dh)/2, víi dh- ®−êng kÝnh mòi
khoan hay ®−êng kÝnh danh ®Þnh.
- X¸c ®Þnh thÓ tÝch giÕng khoan ®Ó gia c«ng thÓ tÝch khèi xi m¨ng cÇn thiÕt khi
tr¸m giÕng khoan.
229
- - Ph¸t hiÖn c¸c phÇn l¸t c¾t r¾n ch¾c vµ kÝn ®Ó ®Æt c¸c packer trong thÓ thö vØa ë
giÕng khoan.
- Lµm sè liÖu ®Ó hiÖu chØnh sè ®o cña nhiÒu ph−¬ng ph¸p ®Þa vËt lý giÕng khoan
kh¸c.
- DÊu hiÖu ®Ó ph©n biÖt mét sè lo¹i ®¸.
8.2. X¸c ®Þnh gãc nghiªng vµ gãc ph−¬ng vÞ cña trôc giÕng khoan
Khèi l−îng c¸c giÕng khoan co gãc nghiªng lín, khoan ®Þnh h−íng, khoan
ngang ngµy cµng cã tû träng lín trong c«ng t¸c khoan t×m kiÕm, th¨m dß khai th¸c dÇu
khÝ. ViÖc x¸c ®Þnh h−íng ®i cña giÕng khoan trong kh«ng gian ë d−íi s©u trong lßng
®Êt lµ rÊt quan träng. Muèn lµm ®−îc viÖc ®ã th× ë nh÷ng chiÒu s©u nhÊt ®Þnh ta cÇn ®o
®−îc gãc nghiªng λ vµ gãc ph−¬ng vÞ ϕ cña trôc giÕng khoan ë chiÒu s©u ®ã. Gãc
nghiªng λ lµ gãc t¹o bëi trôc giÕng khoan vµ ph−¬ng th¼ng ®øng (mÆt chiÕu nghiªng)
cã chøa trôc giÕng t¹i ®iÓm ®o. Gãc ph−¬ng vÞ ϕ lµ gãc t¹o bëi h×nh chiÕu cña trôc
giÕng khoan lªn mÆt ph¼ng n»m ngang so víi h−íng b¾c tõ N. §o hai gãc λvµ ϕ cã thÓ
®o liªn tôc b»ng thiÕt bÞ BGT cña schlumberger (h×nh 8.3), nh÷ng th«ng dông nhÊt vÉn
lµ ®o tõng ®iÓm theo chiÒu s©u giÕng khoan. Kho¶ng c¸ch gi÷a hai ®iÓm ®o liªn tiÕp
thay ®æi tõ 10 ®Õn 20m tuú thuéc vµo tõng tr−êng hîp.
8.2.1. S¬ ®å cÊu t¹o cña m¸y ®o gãc nghiªng vµ ph−¬ng vÞ
S¬ ®å nguyªn t¾c cña m¸y giÕng ®o gãc λ vµ ϕ (h×nh 8.4) cã hai khèi chÝnh:
khèi ®o gãc nghiªng λ vµ khèi ®o ph−¬ng vÞ ϕ. Hai khèi nµy lµm viÖc lu©n phiªn nhau
theo mét ch−¬ng tr×nh cã ®iÒu khiÓn tõ mÆt ®Êt.
C¸c khèi ®−îc g¾n víi nhau vµ xoay
trªn trôc chung dùa vµo hai ®iÓm tùa 9 vµ 1
(h×nh 8.4). Trôc quay nµy ®−îc ®Æt trïng víi
trôc cña giÕng. Nhê qu¶ nÆng lÖch träng 16
xª dÞch trªn mÆt chiÕu nghiªng, mÆt ph¼ng
cña hÖ sÏ lu«n vu«ng gãc víi mÆt ph¼ng nµy.
ChØ sè gãc ϕ dùa vµo kim nam ch©m
4 g¾n trªn ®iÓm tùa 8. Bªn d−íi kim 4 cã
mét biÕn trë 6 vµ mét ®iÓm tiÕp xóc vßng 7.
Khi ®ã kim tiÕp xóc g¾n víi kim nam ch©m
sÏ tiÕp xóc víi vµnh 7 ë mét ®iÓm cña biÕn
trë 6. Qu¶ nÆng 10 trong khi ®o gi÷ cho hÖ
®o ph−¬ng vÞ c©n b»ng ë vÞ trÝ n»m ngang vµ
tùa trªn biÕn trë 11 nhê ®ã mµ phÐp ®o
h−íng theo mÆt chiÕu nghiªng cña giÕng
khoan.
Khi ®o gãc nghiªng qu¶ nÆng 12 lµm
H×nh 8.4. S¬ ®å nguyªn t¾c cña m¸y
xª dÞch kim 13 xª dÞch khái vÞ trÝ zer« lµ lóc
giÕng ®o gãc λvµ ϕ
thiÕt bÞ hoµn toµn ®−îc ®Æt theo ph−¬ng
230
- th¼ng ®øng. Khi ®o kim 13 t¹o ra mét ®iÓm tiÕp xóc lµ ®iÓm cuèi nèi gi÷a biÕn trë 15
víi 14.
Cæ gãp 3 cã ba vßng tiÕp xóc 2 cho phÐp nèi víi mét trong hai biÕn trë (6 hoÆc
15) trong s¬ ®å ®o. ThiÕt bÞ nµy khi ®o trong giÕng khoan cã èng ch«ng th× chØ cho gi¸
trÞ gãc λ, cßn gi¸ trÞ ®o gãc ϕ kh«ng chÝnh x¸c.
S¬ ®å m¹ch ®iÖn cña mét m¸y ®o gãc nghiªng λ vµ
gãc ph−¬ng vÞ ϕ ®−îc thÓ hiÖn ë h×nh 8.5.
S¬ ®å ®−îc x©y dùng trªn nguyªn t¾c cña cÇu ®iÖn
trë. Ba c¸nh cña cÇu lµ c¸c ®iÖn trë kh«ng ®æi vµ l¾p ®Æt
trong hép ®iÒu khiÓn ë mÆt ®Êt. C¸c ®iÖn trë R1 vµ R2 ®−îc
nèi víi khi ®o c¸c gãc. §iÖn trë R4 vµ R5- ®Ó ®o ph−¬ng vÞ.
R3 lµ ®iÖn trë chung cña cÇu.
C¸nh thø t− ®−îc lÊy tõ ®iÖn trë cña ruét c¸p. BiÕn
trë R7 ®−îc nèi trong m¹ch ®Ó bï cho sù thay ®æi cña ®iÖn
trë ruét c¸p vµ c¸c ®iÖn trë cña biÕn trë tõ ®o gãc nghiªng
R6 vµ gãc ph−¬ng vÞ R4.
Nguån m«i E ®−îc m¾c vµo ®−êng chÐo AB cña cÇu,
®−êng chÐo cßn l¹i (MN) th× ®−îc m¾c ®iÖn kÕ G. §iÖn trë
thay ®æi R6 dïng ®Ó bï cho cÇu khi ®o ∆R6 hay ∆R4.
H×nh 8.5. S¬ ®å m¹ch
®iÖn cña mét thiÕt bÞ ®o λ
8.2.2. Xö lý tÝnh to¸n c¸c ®¹i l−îng nghiªn cøu
vµ ϕ cña trôc giÕng khoan
ChiÒu dµi h×nh chiÕu ®o¹n giÕng khoan li lªn mÆt
ph¼ng th¼ng ®øng (h×nh 8.6a) tÝnh b»ng c«ng thøc:
liver = li . Cosλi (8.1)
N
Nm
li-1
λ
β
li
liCosλi
λi
ϕ
liSinλi
li+1 liSinλi
λi+1 P
λi+2
Sm
S
(b)
(a)
H×nh 8.6. H×nh chiÕu cña c¸c ®o¹n giÕng khoan gi÷a hai ®iÓm ®o lªn mÆt
ph¼ng th¼ng ®øng (a) vµ n»m ngang (b)
231
- VËy ®iÓm mÐt tuyÖt ®èi cña líp thø i, lµ Hi tõ miÖng giÕng ®Õn ®o¹n nghiªn cøu
®−îc tÝnh b»ng tæng cña c¸c h×nh chiÕu th¼ng ®øng.
Hi = ∑liver = ∑licosλi (8.2)
H×nh chiÕu lªn mÆt n»m ngang cña ®o¹n giÕng thø i ∆li cã gãc nghiªng λi (h×nh
8.4.6) tÝnh b»ng:
N
∆li = lisinλi (8.3)
Dùa vµo c¸c sè ®o λ ta
tÝnh c¸c ®o¹n h×nh chiÕu li theo
(8.1) vµ ∆li theo (8.3).
α
W E
Tõ c¸c sè ®o gãc vµ kÕt
qu¶ tÝnh to¸n nµy ta cã thÓ x©y
dùng biÓu ®å h×nh chiÕu cña trôc
giÕng khoan lªn mÆt ph¼ng n»m
ngang (h×nh 8.7) theo tû lÖ chän
ϕi
tr−íc (th−êng lµ 1:500).
∆l i
§−êng nèi th¼ng ®øng tõ
miÖng giÕng ®Õn ®iÓm cuèi cña
®o¹n ®o cuèi cïng (α) thÓ hiÖn
kho¶ng xª dÞch cña giÕng khoan
trong vïng nghiªn cøu. ChiÒu dµi S
vµ ph−¬ng vÞ cña ®o¹n α thÓ hiÖn H×nh 8.7. BiÓu ®å h×nh chiÕu trôc giÕng
®Æc ®iÓm cña giÕng khoan. lªn mÆt ph¼ng n»m ngang
8.3. §o gãc c¾m cña c¸c líp ®Êt ®¸
Gãc c¾m (gãc dèc) lµ gãc cña mét mÆt bÊt kú (cã thÓ lµ ph©n líp, vÕt nøt nÎ hë
hoÆc kÝn, mÆt bµo mßn hay mÆt tiÕp gi¸p gi÷a hai phÇn kho¸ng vËt cã tÝnh chÊt vËt lý
kh¸c h¼n nhau) víi mÆt ph¼ng
n»m ngang (h×nh 8.8). Khi giÕng
MÆt ph©n líp
khoan ë chiÒu th¼ng ®øng xuyªn
qua nh÷ng mÆt nh− vËy sÏ ®Ó l¹i Nm
mét vÕt c¾t h×nh trßn, nÕu mËt ®é
vu«ng gãc víi trôc giÕng khoan
h×nh elip nÕu nã kh«ng vu«ng
ϕ
gãc víi trôc giÕng khoan. Nh− Gãc c¾m
vËy, trªn h×nh 8.8 ta thÊy gãc
c¾m cña mÆt ph©n líp lµ gãc t¹o
P
bëi b¶n trôc lín h×nh elip víi
mÆt ph¼ng n»m ngang. Gãc
ph−¬ng vÞ ϕ sÏ lµ gãc t¹o bëi
h×nh chiÕu cña b¶n trôc dµi h×nh H×nh 8.8. Gãc c¾m vµ gãc ph−¬ng vÞ ϕ
elip trªn mÆt ph¼ng n»m ngang
víi h−íng b¾c tõ.
232
- 8.3.1. Nguyªn lý cña phÐp ®o gãc c¾m
MÆt ph©n líp c¾t qua giÕng khoan t¹o thµnh mét vÕt c¾t h×nh elip. Trªn vÕt c¾t
®ã khi chän ®−îc Ýt nhÊt ba ®iÓm th× ta cã thÓ dùng ®−îc mÆt ph¼ng ph©n líp.
Nh»m ®o ®−îc gãc c¾m cña mét mÆt ph©n líp hay vÕt nøt nÎ c¾t qua giÕng
khoan, ng−êi ta chÕ t¹o mét Zond ®o cã tõ ba hoÆc bèn ®iÖn cùc g¾n trªn ba hoÆc bèn
tÊm c¸ch ®iÖn ®−îc t× s¸t vµo thµnh giÕng nhê c¸c lß so (h×nh 8.9). Trªn vµnh trßn mçi
®iÖn cùc ®−îc s¾p xÕp c¸ch ®Òu nhau 1200 (tr−êng hîp thiÕt bÞ ba cùc) hoÆc 900 (thiÕt bÞ
bèn c¸nh).
Trôc giÕng khoan
H−íng quay cña
®iÖn cùc 1
Thµnh giÕng
Gãc lÖch cña trôc giÕng
Bé phËn ®o gãc
nghiªng vµ ph−¬ng
vÞ cña trôc giÕng
Gãc ph−¬ng vÞ
cña ®iÖn cùc 1
H−íng b¾c tõ La bµn
§o ®−êng kÝnh
§o ®−êng kÝnh
§iÖn cùc 1
C¸c ®−êng cong ®iÖn trë
§o ®iÖn trë (4 cùc)
MÆt ph©n líp
H×nh 8.9. Nguyªn t¾c cña thiÕt bÞ ®o gãc c¾m
Qua mçi ®iÖn cùc trªn c¸c c¸nh ghi ®−îc mét ®−êng ®iÖn trë khi nã quÐt trªn
thµnh giÕng V× kÝch th−íc cña c¸c ®iÖn cùc gÇn trªn c¸c c¸nh cã tÊm ®Öm lµ rÊt nhá l¹i
®−îc héi tô dßng nªn c¸c ®−êng cong ®iÖn trë ®o ®−îc ®Òu cã ®é ph©n gi¶i rÊt cao, do
233
- ®ã cã thÓ xem c¸c sè ®o lµ kÕt qu¶ ®o cña tõng ®iÓm trªn thµnh giÕng. Khi thiÕt bÞ ®i
qua mÆt ph©n c¸ch gi÷a c¸c líp ®¸ kh¸c nhau, hay mét vÕt nøt nÎ th× ®−êng cong ®o
®iÖn trë trªn mçi c¸nh ®Òu thÓ hiÖn sù thay ®æi ®iÖn trë suÊt. DÊu hiÖu thay ®æi ®iÖn trë
qua c¸c mÆt ph©n c¸ch ®ã sÏ xuÊt hiÖn kh«ng trªn cïng mét chiÒu s©u nÕu trôc giÕng
khoan kh«ng vu«ng gãc víi mÆt ph©n c¸ch ®ã. C¸c chiÒu s©u ®¸nh dÊu sù thay ®æi ®ét
ngét gi¸ trÞ ®iÖn trë suÊt trªn mçi c¸nh gäi lµ chiÒu s©u biÓu kiÕn (hay lµ chiÒu s©u
t−¬ng ®èi tÝnh theo trôc giÕng khoan). Sù kh¸c nhau cña c¸c chiÒu s©u t−¬ng ®èi nµy
gi÷a c¸c ®iÖn cùc chøa ®ùng th«ng tin cÇn thiÕt ®Ó ®¸nh gi¸ gãc c¾m vµ gãc ph−¬ng vÞ
nÕu ta biÕt ®−îc:
a. H−íng cña trôc thiÕt bÞ vµ h−íng cña mét trong sè c¸c c¸nh sö dông (th−êng
dïng c¸nh thø nhÊt) so víi h−íng b¾c tõ.
b. Gãc nghiªng vµ ph−¬ng vÞ cña trôc giÕng khoan.
c. §−êng kÝnh giÕng t¹i ®iÓm quan s¸t.
S¬ ®å cña mét thiÕt bÞ ®o gãc c¾m ë h×nh 8.9 lµ s¬ ®å nguyªn t¾c l¾p r¸p cña
h∙ng Dresser Atlas. Trong s¶n xuÊt cßn dïng nh÷ng m¸y ®o gãc c¾m kh¸c cña
Schlumberger, Halliburton cã c¸c ®Æc tÝnh kü thuËt kh¸c nhau nh−ng nguyªn t¾c chung
th× nhiÒu phÇn gièng nhau. Bé con l¾c bªn trªn vµ c¸c vßng gãp lµ ®Ó ®o gãc nghiªng
cña giÕng. Thanh nam ch©m cïng c¸c cæ gãp lµ bé phËn x¸c ®Þnh ph−¬ng vÞ cña cµng
sè mét (N01). PhÇn cuèi cña s¬ ®å lµ c¸c cµng g¾n ®iÖn cùc 1- 2 vµ 3 (COM) hoÆc No
1,2,3 vµ 4 (HDT). C¸c cµng nµy còng dïng ®Ó ®o ®−êng kÝnh giÕng khoan. PhÇn bªn
ph¶i phÝa d−íi h×nh vÏ lµ c¸c ®−êng cong ®o ®iÖn trë b»ng c¸c ®iÖn cùc ®Æt ë c¸c cµng
t−¬ng øng. Khi thiÕt bÞ ®i qua mÆt ph©n c¸ch gi÷a hai líp ®¸ cã ®iÖn trë kh¸c nhau c¸c
®−êng cong thay ®æi ®ét ngét ë c¸c chiÒu s©u t−¬ng ®èi 1,2,3 vµ 4. Dùa vµo chiÒu s©u
t−¬ng ®èi nµy vµ c¸c tham sè kh¸c nh− ®−êng kÝnh giÕng, ta cã thÓ tÝnh ®−îc gãc cña
trôc giÕng khoan víi mÆt ph©n c¸ch. Dùa vµo gãc nghiªng cña trôc giÕng khoan víi
ph−¬ng th¼ng ®øng cã thÓ tÝnh ®−îc gãc c¾m cña mÆt, dùa vµo ph−¬ng vÞ cña c¸nh thø
nhÊt (No1) sÏ tÝnh ®−îc h−íng ®æ hay gãc ph−¬ng vÞ cña mÆt ph©n c¸ch.
Ta l−u ý r»ng gãc c¾m thay ®æi trong ph¹m vi tõ 00- 900, cßn gãc ph−¬ng vÞ
trong kho¶ng tõ 00 - 3600, hÕt vßng thay ®æi 3600 gãc ph−¬ng vÞ l¹i trë vÒ 00. Trong
thùc tÕ gãc ph−¬ng vÞ x¸c ®Þnh ®−îc ϕ = 3600 hay 00 cã nghÜa lµ h−íng ®æ cña mÆt
ph©n c¸ch lµ nh− nhau.
8.3.2. TÝnh gãc c¾m cña vØa
C¸c gi¸ trÞ gãc nghiªng λ cña trôc giÕng so víi ph−¬ng th¼ng ®øng ®−îc ghi ë
d¹ng ®−êng cong ®o liªn tôc (th−êng s¾p xÕp ë cét bªn tr¸i cña b¨ng ghi , víi thang 0-
90/180/360/720), trong ®ã thang 360 hay ®−îc sö dông h¬n c¶.
Trong tr−êng hîp cña hÖ thang 360 c¸c ®−êng cong chØ gãc ph−¬ng vÞ ϕ cña
®iÖn cùc N01 so víi h−íng b¾c tõ, ®−êng cong chØ ph−¬ng cña ®iÖn cùc N01 so víi
h−íng cña trôc giÕng (vßng β) còng ®−îc ghi liªn tôc theo chiÒu s©u cña giÕng khoan
(h×nh 8.10).
C¸c b−íc tiÕn hµnh tÝnh to¸n :
234
- a) X¸c ®Þnh gãc c¾m vµ ph−¬ng vÞ biÓu kiÕn so víi h−íng cña giÕng (θ, F).
H×nh 8.10. ThÝ dô b¨ng ®o gãc c¾m ë giÕng khoan
(Cét bªn tr¸i c¸c ®−êng cong chØ h−íng ph−¬ng vÞ, cét bªn ph¶i lµ c¸c
®−êng cong ®iÖn trë dïng ®Ó liªn kÕt)
b) X¸c ®Þnh gãc vµ ph−¬ng vÞ tõ sau khi hiÖu chØnh gãc nghiªng δ cña trôc
giÕng (α, AZM).
c) X¸c ®Þnh ph−¬ng vÞ ®Þa lý cña gãc c¾m theo phÐp hiÖu chØnh cho gãc lÖch tõ
(AZG).
d) X¸c ®Þnh gãc c¾m biÓu kiÕn vµ ph−¬ng vÞ cña ®iÖn cùc N01.
235
- C¸c tÝnh to¸n nµy kh¸ phøc t¹p, ë ®©y xin tr×nh bÇy ng¾n gän c¬ së cña ph©n
tÝch ®o gãc c¾m (Fundamentals of Dipmeter Interpretation) theo tµi liÖu cña
Schlumberger.
H×nh 8.11 thÓ hiÖn mét l¸t c¾t cña
giÕng khoan qua mét mÆt ph©n líp B. Trong
h×nh trôc giÕng OA n»m theo ph−¬ng th¼ng
®øng dÔ dµng cho viÖc x¸c ®Þnh gãc c¾m θ vµ
ph−¬ng vÞ biÓu kiÕn Φ.
MÆt DOF vu«ng gãc víi trôc OA. C¸c
®iÖn cùc 1, 2 vµ 3 ®i tõ d−íi lªn gÆp mÆt B ë
c¸c ®é cao lÇn l−ît l1, l2, vµ l3 ë phÝa trªn
DOF. MÆt AOD chøa ®iÖn cùc 1. Qui −íc lµ
Φ
Zond ®o kh«ng quay theo h−íng vu«ng gãc
víi mÆt B.
Theo dÊu vÕt cña mÆt B trªn thµnh
giÕng, chän ®iÓm thÊp nhÊt M lµ ®iÓm n»m
trªn mÆt n»m ngang FOD. Dùng mÆt ph¼ng H×nh 8.11. Mèi quan hÖ gi÷a c¸c
chøa trôc OA vµ M vu«ng gãc víi mÆt B. ®−êng cong, gãc c¾m vµ ph−¬ng vÞ
Giao tuyÕn MC cña mÆt ph¼ng míi dùng víi biÓu kiÕn so víi ®iÖn cùc N01
B t¹o víi mÆt n»m ngang mét gãc θ; lµ gãc
dèc lín nhÊt vµ lµ gãc c¾m biÓu kiÕn cña mÆt B. V× M sÏ lµ h−íng ®æ dèc (xuèng) cña
mÆt B, nªn gãc DOM sÏ lµ gãc ph−¬ng vÞ biÓu kiÕn Φ cã chiÒu d−¬ng theo kim ®ång
hå tõ D ®Õn M.
Cho a lµ b¸n kÝnh cña giÕng (a = dh/2 ) ta cã thÓ tÝnh:
l1 = atgθ (1 − CosΦ )
2π
l 2 = atgθ 1 − Cos − Φ (8.4)
3
4π
l 3 = atgθ 1 − Cos − Φ
3
V× vËy, c¸c kho¶ng lÖch cña c¸c sè ®o gi÷a c¸c ®−êng cong sÏ lµ:
2π
h1− 2 = l 2 − l1 = atgθ CosΦ − Φ
3
4π
h1−3 = l 3 − l1 = atgθ CosΦ − Φ
3
() () () ()
Chó ý: Sin 2π 3 = − Sin 4π 3 = 3 2 vµ Cos 2π 3 = Cos 4π 3 = − 1 2
Nªn cã thÓ biÕn ®æi thµnh:
236
nguon tai.lieu . vn
