Giáo trình Địa Vật Lý giếng khoan - Phần 3: Các phương pháp điện tử

Nội dung text: Giáo trình Địa Vật Lý giếng khoan - Phần 3: Các phương pháp điện tử

1. Phn 3:Các phương pháp đin t ðAVTLÝGINGKHOAN • Các phương pháp đo đin tr (pp.thơng thưng,hi t,vih đin cc) • Các phương pháp đo đ dn đin (pp.cm ng) TS . Lê Hi An • Phương pháp tc đ lan truyn sĩng đin t EPT B mơn ða vt lý,KhoaDu khí, TRƯNGðIHCMð ACHT Phương pháp đin tr ðin tr sut là mt tham s quan trng khi xác đnh các va cha du khí và đ bão hồ hydrocarbonca thành h. ðin tr sut ca thành h ph thuc vào 3yu t: 1. ðin tr sut ca nưc trong thành h Các phương pháp đin tr 2. Lưng nưc 3. Cu trúc l rng ðin tr sut ca thành h đưc đo ghi bng cách phát mt dịng đin vào mơi trưng và đo cưng đ dịng đin chy quamơi trưng hoc bng cách đo dịng đin cm ng trong mơi trưng đĩ. Phương pháp đin tr Dịng đin Phương pháp đin tr sut biu kin Dịng đin 1
2. Phương pháp đin tr sut biu kin H đin cc Nguyên lý cơ bn đo đin tr sut: ðo đin th ðo cưng đ dịng đin R=V/I Giá tr đo ghi đưc:đin tr sut biu kin ca thành h Mt đin cc th xung ging khoan Mt đin cc trên mt đt ðo th ðo gradien H đin cc th H đin cc gradien Dịng đưc phát gia hai đin cc Avà B,hiu Vi h đin cc th,dịng đin cĩ cưng đ khơng đin th đưc đo ghi gia hai đin cc thu Mvà đi đưc phát gia hai đin cc phát Avà B. Nnm hai mt cu đng th ca A. Hiu đin th gia hai đin cc thu Mvà Nđưc ðin th đo đưc t l vi gradien th gia hai đo ghi. đin cc Mvà N. Hai đin cc Avà M trên thit b máy ging ðim đo ghi là đim O,trung đim ca Mvà N. (tool)cịn hai đin cc Bvà Nnm xa vơ cùng. Khong cách AOgi là chiu dài thit b và bng 18’8” (5m70cm). Khong cách AMđưc gi là chiu dài thit b,cĩ hai loi thit b ngn (AM=16”)và dài (AM=64”) Trong thc t,cịn cĩ thit b các h đin cc đo ghi đi ch cho nhau (A,B,N trên thit b th ðim đo ghi chính là đim O,trung đim ca AM. vào ging khoan),hoc A,B,M,Nđu nm trên thit b Mcách Nmt khong 50ft10in ðo th ðo gradien Chiu sâu nghiên cu Phương pháp đin tr ðưng congđo th và gradien ðưng th ðưnggradien Chiu sâu nghiên cu: ðo th:r=2AM ðo gradien:r=AO 2
3. Phương pháp đin tr Thay đi hình dng ca các mt đng th thành dng hình tr ging ðin tr sut và yu t hình hc như ging khoan bng cách thay © Schlumberger đin cc phát đim bng đin cc phát khi Trong các trưng hp: • Va nghiên cu là nhng va mng cĩ đin tr cao • Dungdch khoan là dungdch mn ðin tr sut thp
   S dng h đin cc hi t ðin tr sut cao ðin tr sut thp Phương pháp h đin cc hi t Phương pháp h đin cc hi t S dng các thit b đo đin tr sut cĩ hi t dịng phát. Phép đo này rt hiu qu trong các trưng hp va nghiên cu là nhng va mng Hiu qu ca phép đo cĩ hi t dịng: cĩ đin tr cao,hoc trưng hp dungdch mn. • Tăng kh năng phân gii lát ct ca đưng congđin tr sut biu kin ðin cc ép dịng Dịng • Tăng chiu sâu nghiên cu ca phép đo đin tr trong nhng trưng hp lát ct ðin tr ép ðin tr sut thp sut thp đin tr cao. ðin tr sut cao ðin tr sut cao Dịng hi t ðin tr ðin tr sut thp Dịng sut thp ép 3
4. Phương pháp h đin cc hi t Phương pháp h đin cc hi t LL3 LL7 h đin cc LL7,các đin cc đưc đt đi xng nhau quađin cc phát chính A0. ðin cc phát A phát ra mt dịng ð dịng phát kích thích mơi trưng 0 i0 cĩ th khơng đi,hai đin cc va nghiên cu thì cn cĩ hai đin cc phát A1 và A1’ đưc điu chnh sao cho các đin cc theo dõi M1 và phát ph A1 và A2 đt đi xng qua A0 M2,M 1’ và M2’ đu cĩ đin th đ ép cho phn dịng phát ra t đin bng nhau. cc này đi thng vào thành ging Dođin th gia các cp M1,M 2 và khoan M1’,M 2’ bng nhau nên khơng cĩ dịng đi gia các cp đin cc này,haynĩi cách khác,dịng phát t đin cc phát A0 đi thng vào mơi trưng. Khong cách O1O2 là 32in.,A 1A1’ là 80in. H đin cc đo sâu sưn (DualLaterolog) H đin cc đo sâu sưn Dùng các phép đo cĩ chiu sâu nghiên cu khác nhau:Sâu (LLD) và Nơng (LLS) Thit b DLLcùng mt lúc đo ghi c LLD và LLS LLD:s dng tn s 35Hz LLS:s dng tn s 280Hz LLD:A 1 và A2 thc hin ép dịng LLS:A 1 thc hin ép dịng và đưc ni vi A2 đ dịng chy t A1 đn A2 H đin cc đo sâu sưn H đin cc đo sâu sưn 4
5. ðưng congDLL Hiu ng Delaware Ananomalouseffectonguardlog andearlylaterolog curvesfirst observedintheDelawareBasin.It canberecognizedasanerroneous highresistivity gradient inconductive bedswhenthesebeds areoverlaid bythickhighresitivity formations . Hiu ng Groningen Hiu ng Groningen Resistive Bed Laterolog Induction Giá tr LLDtăng ln,đi kèm Hin tưng xy ra dođin th quy chiu thay đi khác khơng (cabletorpedo) theo LLSkhơng thay đi,cĩ LLS LLD /LLG Xy ra khi cĩ các lp đin tr sut cao th là docĩ mt ca nm ngay trên thành h đang đo ghi Groningen Response hydrocarbontrong thành h Làm cho dịng phát sâu (deepcurrent) LLG Induction bt buc phi chy trong ct dungdch does not react hoc dohiu ng Groningen LLD increase H đin cc đo sâu sưn (DualLaterolog) ðphângiitheochiudc: 24" Giá tr ln nht cĩ th đo ghi đưc: LLD 40.000Ohmm Azimuthal Resistivity Image ARI LLS 6.000Ohmm Giá tr nh nht cĩ th đo ghi đưc: LLD 0,2Ohmm LLS 0,2Ohmm 5
6. Azimuthal Laterolog – Azimuthal Resistivity Image ARI Azimuthal Laterolog Sâu(LLD) Nơng(LLS) ðin cc phát A2đưc chia thành 12đin cc nh 12đin cc phân b đu xung quanh thit b cho phép đo ghi 12giá tr đin tr sut theo các phương v khác nhau Azimuthal Laterolog Azimuthal Laterolog Tài liu Azimuthal Laterolog chun bao gm: Hai đưng congchun LLD và LLS LLhr highresolutiondeep Laterolog Xác đnh nt n 12 đưng congđin tr sut theo phương v nh đin tr (ARIimage)ca thành h xung quanh thành ging khoan (gn như FMS) Làm th nào đ nghiên cu các va mng và vùng cn thành ging (xác H đin cc đo sâu sưn (Laterolog) đnh đin tr sut ca lp v sét Rmc và © Schlumberger đin tr sut ca đi ra Rxo .) 6
7. Các phương pháp vih đin cc • Phương pháp vih đin cc là các h đin cc đưc cu thành t các đin cc đim gn trên bng cách đin và khi đo đưc áp
   S dng h đin cc cĩ kích thưc nh vih đin cc vào thành ging khoan. Càng đ đo • Phép đo đin tr sut bng các vi Bng cách đưng kính đin gn vih h đin cc cĩ chiu sâu nghiên đin cc cu rt nh và ch yu phn ánh đin tr sut ca lp v sét (Rmc)và đin tr sut ca đi ra (Rxo). Các phương pháp vih đin cc Vih đin cc thơng thưng (Microlog ML) • Gm 3đin cc A,M 1,M 2 đt cách đu S phát trin ca phương pháp nhau mt khong 1’’ (2,54cm) • Khi đo ghi cĩ th phát Ađo ghi M1 và M2 (vih đin cc gradien)hoc phát A ðu tiên là Microlog (ML),hin nayvn đưc s dng; đo ghi M2 (vih đin cc th) Tip đn là MicroLaterolog (MLL),đưc thay bng Càng đ đo Bng cách M đưng kính 2 ProximityLog(PL),đưc thay tip bng đin gn vih đin cc M1 MicroSpherically FocusedLog (MSFL),đưc thay tip bng A MicroCylindrically FocusedLog (MCFL) Va thm V sét Vih đin cc thơng thưng (Microlog ML) Vih đin cc sưn (MicroLaterolog MLL) • ðưng congđin tr sut th nht cĩ A0 là đin cc đim,cịn M1,M 2 và A1 là các vịng trịn đng tâm chiu sâu nghiên cu r=AO=1.5in, ch yu chu nh hưng ca lp v sét (Rmc)và mt phn đi ra. Tm cách đin • ðưng congth hai cĩ chiu sâu nghiên cu r=2AM=4in,ch yu phn ánh đin tr sut đi ra (Rxo). 7
8. Vih đin cc sưn (MicroLaterolog MLL) Vih đin cc gn (Proximitylog PL) • Chu nh hưng ca lp v sét • Gm các đin cc tm hình ch nht Vih đin cc gn (Proximitylog PL) Vih đin cc cu hi t (MicroSpherically FocusedLog MSFL) • Gm các đin cc là các vịng đng hình ch nht • Chu nh hưng ca lp v sét Vih đin cc cu hi t (MicroSpherically FocusedLog MSFL) Vih đin cc cu hi t (MicroCylindrically FocusedLog MCFL) • Chu nh hưng ca lp v sét 8
9. Ging khoan bng dungdch gc du Phương pháp cm ng Phương pháp cm ng Phương pháp cm ng (nguyên lý) • Phương pháp cm ng là phương pháp nghiên cu lát ct ging khoan thơng quavic nghiên cu trưng đin t cm ng xut hin trong mơi trưng nghiên cu dob kích thích bi mt trưng đin t nguyên sinh. • Hin tưng cm ng đin t s to ra mt dịng đin trong thành h cĩ đ ln ph thuc vào đ dn đin cu phn thành h mà dịng này đã đi qua. • T s đo cm ng (đ dn đin)s tính đưc đin tr sut ca thành h Tương t như nguyên lý ca máy bin th Nguyên lý (tng hp) Nguyên lý 6.Dịng cm ng sinh ra bi t trưng (2)đưc loi b bng h thng đin t ca máy ging 5.Dịng đin trong cuơn dây thu là dịng cm ng sinh ra bi ttrưng (2) và (4) 4.Ttrưngth sinh đưc sinh ra bi dịng cm ng 3.Dịng cm ng trong thành trong thành h h đưc sinh ra bi t trưng Cun dây phát và cun xung quanh thành ging dây thu đưc đt đng khoan trc 2.T trưng đưc sinh ra trong thành h 1.Cun dây phát dịng ðin xoay chiu @20 kHz 9
10. Nguyên lý Phương pháp cm ng Các tín hiu đo ghi đưc:X và R X:tín hiu đng pha – trc tip t cun dây phát đn cun dây thu R:tín hiu lch pha – tín hiu dohin tưng cm ng đin t ca thành h Yu t hình hc Yu t hình hc Yu t hình hc ca 1vùng đưc đnh nghĩa bi phn tín hiu mà vùng đĩ tham gia vào tín hiu tồn phn G=GmCm +Gxo Cxo +GtCt +GsCs Trong đĩ:G m +Gxo +Gt +G s =1 Hiu ng SKIN Hiu ng SKIN • Trongthànhh dnđintt,thì dịngth sinhlà rtlnvàgâynêntrư ng đintđ ángk. • Trưngđint nàyligâynênmtsutđinđngcmngkhác cácvành khuyênvà lchphasovisutđinđngtonênbicundâyphát. • Làmchotínhiuthuđưc cundâythugimđimtcáchđángk,gilà hiungSKIN • Hiungskintrnênđ ángk khimà thànhh cĩđ dnđinlnhơn1000 mmho/m Dịng b đy ra khi các vành 1 µ:đ t thm SKIN = σ:đ dn đin khuyên làm đin tr sut biu kin tăng lên đáng k πµ fσ f:tn s dịng phát 10
11. Hiu ng SKIN Phương pháp DIL– DualInductionLog ILD=6FF40 Sơ đ b trí các cun dây cm ng ILM=8FF28 6FF40 • 6cun dây • 40” khong cách gia hai cun dây phát và đo chính Sosánh DIL– DualInductionLogvà DualLaterolog Sosánh DIL– DualInductionLogvà DualLaterolog • Rmf nh ỏ, Φ • Rmf nh ỏ, Φ:DLL(DILkém) • Rmf nh ỏ, Φ lớn • Rmf nh ỏ, Φ lớn:DLL • Rmf lớn, Φ lớn • Rmf lớn, Φ lớn:DIL(DLLkém) • Rmf lớn, Φ nh ỏ: • Rmf lớn, Φ nh ỏ: – Nư ớc mặn – Nư ớc mặn:DIL –Vỉa cĩ hydrocarbon –Vỉa cĩ hydrocarbon:DLL Sosánh DILvà DLL AIT– ArrayInductionTools InductionLog • Thit b đo 28tín hiu riêng bit t 8mng (arrays).Ch cĩ 1cun phát làm vic 3tn s ) • ðo ghi c hai tín hiu (R)và (X) (% g n r Laterolog • 5chiu sâu nghiên cu khác nhau:10",20",30",60"và 90". ð • 3đ phân gii theo chiu dc:1ft.,2ft.và 4ft. S dng c hai (dưi đưng Rw tương ng) ←←←Dungdịịịịch mặặặn Dungdịịịịch ng ọọọt→→→ 11
12. AIT– ArrayInductionTools AIT– ArrayInductionTools Ưu đim • Chiu sâu nghiên cu rt sâu 90’’ cho phép nghiên cu đi nguyên bt kỳ thành h nào,k c thành h xy ra quá trình xâm nhp ca dungdch khoan rt sâu vào thành h • ð phân gii theo chiu dc là 1ft.cho phép hn ch hiu ng nh hưng ca va vây quanh • Ít chu nh hưng ca ging khoan • Hiu ng SKINđưc đo ghi và bù bng cách đo ghi tín hiu Xsignal • Tín hiu t ngu ln b loi tr dos dng các cun dây thu cân bng ln nhau trong mng AIT– ArrayInductionTools AIT– ArrayInductionTools Chiu sâu nghiên cu AIT– ArrayInductionTools Phm ving dng ca phương pháp Xác đnh đin tr sut thc ca thành h trong các ging khoan bng dungdch khoan gc du hoc trong ging khoan khơ 12
13. Phương pháp cm ng Phương pháp đo tc đ lan truyn sĩng đin t © Schlumberger EPT ElectromagneticPropagationLog EPT ElectromagneticPropagationLog Phương trình Maxwell: • Phương pháp tc đ lan truyn sĩng đin t (EPT)đo ghi thi gian truyn và tc đ suy gim ca sĩng đin t tn s cao (25Mhzhoc 1.1GHz)dc theo thành ging khoan mt vài inchđu ca thành h • Vi tn s cao (GHz)tc đ lan truyn ca sĩng đin t ph thuc hu như tồn b vào tính cht đin mơi ca thành h và b nh hưng rt ít bi đin tr sut Trong đĩ: • Hng s đin mơi ca thành h ph thuc vào lưng nưc cha trong thành h đĩ Hng s đin mơi Thit b EPT Gm hai ăngten phát và hai ăngten thu visĩng đưc gn lên mt tm đng và đưc áp sát vào thành ging 13
14. Thit b EPT Thit b EPT EPT:ElectromagneticPropagationTool@1.1GHz 8cm Khong cách gia hai ăngten phát và thu gn nht là 8cm, DPT:DeepPropagationTool @25MHz khong cách gia hai ăngten thu là 4cm 4cm HFD:HighFrequencyDielectricTool@1GHz LFD:LowFrequencyDielectricTool @20MHz ðưng congEPT EPT Chuyn thi gian truyn sĩng sangđ rng:phương pháp tpo = 2 − − 2 t po t pl (A 60 ) / 3604 Thi gian truyn sĩng:TPL(ns/m) t = Φt + 1( − Φ)t Suy gim sĩng:EATT(dB/m) po pf pm t − t Φ = po pm − t pf t pm tpl :thi gian truyn sĩng trong thành h (ns/m) A:tc đ suy gim (dB/m) tpm :thi gian truyn sĩng trong xương đá (ns/m) tpf :thi gian truyn sĩng trong cht lưu (ns/m) EPT Phương pháp tpo :chuyn thi gian truyn sĩng sangđ rng Phương pháp CRIM:ComplexRefractiveIndexMethod ðo ghi trc tip giá tr ε − * ' " t po t pm S phc ε∗ ε = ε + ε Khi thành h bão hịa 100%nưc: Φ = i EPT − t pw t pm ε " = 17 .975 = − R t pw 31 1. .0 029 T T:nhit đ thành h Phương trình CRIM Khi thành h cha hydrocarbon: ε * = 1( − Φ) ε + ΦS * ε * + Φ 1( − S * ) ε = Φ + − Φ + − Φ ma w w w h t po Sxo t pw 1( Sxo ) t ph 1( )t pm ~2.1nu là du và 1.0nu là khí 14
15. EPT– Haliburton Chuyn thi gian truyn sĩng sangđ rng:phương pháp CRIM EPT– phm ving dng ComplexRefractiveIndexMethod * Gii phương trình CRIMvi n s là Sw (Φ đưc tính t các phương pháp đ rng) • Xác đnh hydrocarbonlinh đng:Sxo Sw ε * = 1( − Φ) ε + ΦS * ε * + Φ 1( − S * ) ε ma w w w h • Xác đnh va nưc:khi đĩ ΦEPT = Φ * • Xác đnh hydrocarbontrong nhng vùng nưc ngt,nơi mà các Kt qu thu đưc là s phc Sw ,phn thc là Sw (cn xác đnh)và phn o phi xp x 0 phương pháp đin tr khơng phân bit đưc nưc và du:khi đĩ ΦEPT ≠ Φ • Vi LFD và DPT:đi nguyên SW • Vi HFD và EPT:đi ra Sxo Acknowledgments Schlumberger Baker Atlas Halliburton 15