địa vật lý trong công tác xác định ranh giới địa tầng để chống ống và điểm dừng khoan lấy mẫu lõi

TÓM TẮT: Một trong những ưu điểm nổi bật của phương pháp Mud logging (Dịch vụ địa chất) là nhận diện, phát hiện ra các ranh giới địa tầng. Phục vụ cho các giai đoạn thi công giếng khoan ngoài thực địa và công tác phân tích, xử lý tài liệu trong phòng.
ĐẠI CƯƠNG
Công tác dịch vụ địa chất (Phương pháp Mud logging) được thực hiện trên các trạm Carota khí (Mud logging unit), thu thập được rất nhiều thông tin, dữ liệu, tham số công nghệ tức thời theo từng mét khoan đang trong quá trình thi công. Bài viết này chỉ đề cập tới một nhiệm vụ chức năng trong rất nhiều nhiệm vụ chức năng mà phương pháp Mud logging đã tiến hành ngoài thực địa đó là: Phương pháp Mud logging trong việc nhận diện và phát hiện ra các ranh giới địa tầng. Phục vụ cho các công tác nghiên cứu địa chất, địa tầng, liên kết mặt cắt địa chất qua các giếng khoan phục vụ trực tiếp cho công nghệ thi công giếng khoan.
- Để thực hiện nhiệm vụ này trạm Carota khí phải phải dựa trên việc quan sát, xử lý tính toán tổng hợp các tham số công nghệ khoan, những dữ liệu địa chất, tham số dung dịch, giá trị hàm lượng khí mà trạm thu nhận được kết hợp với việc phân tích, liên kết so sánh tài liệu carota điện (Wire line logging) của các giếng khoan lân cận. Ngoài ra còn phải xem xét, bổ sung các kết quả tính toán của các chương trình xử lý gián tiếp (Off-line: Mudlogging) cho nhiệm vụ này.
I - XÁC ĐỊNH KHOẢNG, ĐIỂM DỪNG KHOAN LẤY MẪU LÕI:
Trong công tác xác định khoảng, điểm dừng khoan lấy mẫu lõi, đòi hỏi phải theo dõi chi tiết cụ thể, chính xác nhiều thông số, là sự phối hợp làm việc chặt chẽ giữa trạm và công tác địa chất. Nhiệm vụ của trạm là phải cung cấp các tham số chính xác như: ROP, ROP inst, chỉ báo gas, Lagdeth, Lagtime, composite. Hiệu chỉnh lại kết quả tính toán chiều sâu thực tế theo độ lệch của giếng.
I.1 - CƠ SỞ CỦA PHƯƠNG PHÁP:
Khoảng điểm dừng để lấy mẫu lõi thường là nóc, mái của vỉa sản phẩm (Vỉa cát kết, đới nứt nẻ chứa dầu). Kích thước của ống mẫu chỉ khoảng 8 – 12m và vỉa sản phẩm cũng có chiều dày tương tự nên việc xác định chính xác điểm dừng sẽ tăng hiệu quả thu hồi mẫu.
Trước khi theo dõi để xác định độ sâu dừng khoan lấy mẫu, phải dựa trên việc liên kết tài liệu các giếng khoan lân cận: Thường liên kết với các giếng khoan có cùng độ nghiêng và phương vị (Cùng độ lệch, cùng hướng), phân tích, so sánh giữa tài liệu Materlog và Wire line log, của cùng một giếng và sau đó là của các giếng với nhau, tìm lấy một giếng nào đó có các ranh giới địa tầng gần trùng với giếng đang khoan (Phần đã khoan). Từ đây vận tốc mỗi mét khoan (ROP) là những thông tin tức thời về cột địa tầng sơ lược giếng khoan, nếu kết hợp với việc thu hồi mẫu vụn (Cutting – Slam) đi lên theo chiều sâu chậm đến: Lagdepth và thời gian chậm đến: Lagtime (Thường mẫu vụn đi lên
chậm hơn khí từ 5 – 7 phút do hiện tượng trượt). Từ các thông tin trên ta so sánh và phân tích sẽ xây dựng được cột địa tầng chi tiết theo từng mét khoan (Tính theo chiều sâu chậm đến) và có thể sơ bộ tiên đoán được phần nào khoảng độ sâu mà cần dừng lại lấy mẫu lõi. Khi tốc độ khoan tăng lên, sẽ dừng khoan, bơm rửa theo thời gian chậm đến nếu thấy có khí sẽ kéo cần lắp ống khoan mẫu.

Trong mọi trường hợp, công tác xác định điểm lấy mẫu lõi hoàn toàn phải dựa vào tài liệu Materlog của phương pháp Mud logging. Ngoài việc xác định điểm, còn sử dụng tài liệu Materlog làm phương pháp loại trừ trong nhiều trường hợp phức tạp khó xác định điểm dừng khoan lấy mẫu:

địa vật lý trong công tác xác định ranh giới địa tầng để chống ống và điểm dừng khoan lấy mẫu lõi Nt1

địa vật lý trong công tác xác định ranh giới địa tầng để chống ống và điểm dừng khoan lấy mẫu lõi Nt1

- Hình 1 Là tài liệu Carota điện của giếng khoan gần kề (Có độ lệch và phương vị gần tương đương). Chọn hai đường thể hiện rõ nhất là đướng BK (LLD) và GR, qua phân tích ta thấy có hai tập vỉa cát kết và theo tài liệu Materlog (Hình 1A & 1B) của giếng khoan đó thì cả hai vỉa đều có biểu hiện dầu khí, nhưng theo kế hoạch thì chỉ lấy mẫu lõi ở vỉa B mà phải bỏ qua vỉa A. Do tính đa dạng của địa tầng, vỉa A có thể có ở giếng khoan này nhưng chưa chắc đã có ở giếng khoan khác, hoặc chiều dày thay đổi, chiều sâu vỉa thay đổi làm ta rất khó xác định điểm dừng khoan lấy mẫu. Qua liên kết tài liệu Materlog và Wire line log chúng ta suy đoán:Tập vỉa A là tập vỉa xen kẹp, có ba vỉa cát kết chứa sản phẩm - Sẽ có giá trị độ rỗng độ thấm cao nhất, nếu như vậy thì tốc độ khoan (ROP) cũng sẽ biểu hiện rõ ba tập vỉa này. Tài liệu Materlog phía phải (Hình 1A sau khi khoan qua tập vỉa A: Đường ROP thể hiện có ba vỉa tương ứng và có ba đỉnh khí tương ứng, hoàn toàn phù hợp với những suy đoán - Vỉa A đã được nhận dạng và loại trừ.

địa vật lý trong công tác xác định ranh giới địa tầng để chống ống và điểm dừng khoan lấy mẫu lõi Nt2

địa vật lý trong công tác xác định ranh giới địa tầng để chống ống và điểm dừng khoan lấy mẫu lõi Nt2

-B là vỉa cát kết chứa sản phẩm - Theo kế hoạch cần lấy mẫu lõi, nhưng theo tài liệu Materlog khi khoan qua: Có biểu hiện khí thấp và dựa trên đường ROP: Trong tập cát này có xen kẹp sét kết, như vậy sẽ không có giá trị kinh tế khi thu hồi mẫu lõi - Vỉa này cũng phải bỏ qua không lấy mẫu lõi theo kế hoạch.
Như vậy dựa vào tài liệu Materlog và liên kết với tài liệu Wire line logging đã giúp cho chúng ta có những quyết định đúng đắn trong công tác lấy mẫu lõi.
- Hình 2 Tài liệu Materlog xác định điểm dừng khoan, lấy mẫu lõi. Ở hiệp khoan lấy mẫu lõi này đã thu hồi được
100% - Mẫu cát kết có phát quang và có mùi dầu.

II PHÁT HIỆN RANH GIỚI ĐỊA TẦNG TRONG MẶT CẮT GIẾNG KHOAN.
Trong quá trình thi công giếng khoan Thăm dò - Khai thác, khi khoan qua một đối tượng địa chất có thành phần thạch học, đặc điểm vật lý khác biệt so với các tầng phía dưới ta sắp khoan đến, công nghệ khoan phải chống ống để cách ly. Trong một giếng khoan thăm dò khai thác, từ trên miệng xuống dưới thường có những loại ống chống sau: 720, 508, 340, 245, 194, 140x194mm.Nhằm chống ống cách ly các tầng: Đệ tứ (Q), Biển đông (Pleistoxen + Q), Đồng Nai (Mioxen thượng), Côn Sơn, Bạch Hổ (Mioxen trung, hạ), Trà Tân (Oligoxen thượng), V.v. Để cho việc
chống ống sẽ chống đúng, chống đủ các tầng cần cách ly - phải dựa vào tài liệu Mud logging, và các dữ liệu, thông tin địa chất tức thời, thu nhận trên trạm Mud logging unit (Carota khí) và có sự tham khảo thêm tài liệu composite của các giếng đã khoan trong vùng: Dạng liên kết giữa tài liệu Materlog với các chủng loại tài liệu Wire line log (Carota điện). Chương trình Composite này cũng được trạm thực hiện (Tài liệu Wire line log là tài nguyên của Mud logging unit).
Hiện nay trên các giàn khoan Thăm dò - Khai thác, các ranh giới để chống ống 508, 340mm thường theo những khoảng chiều sâu mà dự án kỹ thuật giếng khoan đã vạch sẵn, nhưng các ranh giới còn lại có thể nâng lên hoặc hạ xuống với thiết kế (Có khi đến hơn 100m). Do tính đa dạng và phức tạp của ranh giới địa tầng thực tế nên việc xác định chính xác ranh giới để chống ống là một nhiệm vụ quan trọng phục vụ cho công nghệ thi công giếng khoan.

II.1 NHẬN DIỆN VÀ PHÁT HIỆN RANH GIỚI MIOXEN HẠ - OLIGOXEN THƯỢNG

(BẠCH HỔ - TRÀ TÂN).
I.1.1 SƠ LƯỢC VỀ TẦNG BẠCH HỔ, TRÀ TÂN:
- Trong tầng Bạch Hổ (Mioxen hạ) có tầng chắn khu vực của toàn bộ mỏ Bạch Hổ, ngoài ra tầng này còn dùng làm tầng đánh dấu - Tầng chuẩn. Tầng này nằm ở nóc của Mioxen hạ: Có đặc điểm thạch học là tầng sét kết màu xám, xám xanh chứa hoá thạch rotalidea nên còn có tên là tầng rotalite. Phần đáy của tầng Mioxen có các lớp sét kết màu đỏ, nâu đỏ.

địa vật lý trong công tác xác định ranh giới địa tầng để chống ống và điểm dừng khoan lấy mẫu lõi Nt3

- Tầng Trà Tân (Oligoxen thượng), là tầng có dị thường áp suất cao nên khi khoan qua thường phải khoan với tỷ trọng dung dịch lớn (1.42 - 1.75), do vậy khi khoan đến nóc tầng này phải chống ống cách ly các tầng phía trên, nhằm tránh hiện tượng mất dung dịch vào các tầng phía trên. Nóc tầng Trà Tân có lớp sét kết màu đen, phần đáy có các lớp sét kết màu xám đen, nâu đen.
I.1.2 CƠ SỞ CỦA PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH RANH GIỚI:
Dựa vào tốc độ khoan (Rop): Tốc độ khoan khi đến cuối Mioxen thường chậm do gặp lớp sét kết có độ gắn kết tốt ở đáy tầng kết hợp với việc quan sát mẫu vụn thu nhận ta thấy: Sét kết, màu đỏ, nâu đỏ gắn kết tốt. Càng xuống sâu lớp sét kết này càng sẫm màu dần chuyển từ nâu đỏ sang nâu xám, nâu đen, xám đen, khi lớp sét kết này có màu đen là đã chạm nóc tầng oligoxen thượng (Xem hình 3). Thêm một dấu hiệu nữa là mẫu vụn tầng Oligoxen thượng có dạng sập lở điển hình: Hình mái chèo, chân vịt (Hình 3)
- Dựa vào đường DEXP : Đường DEXP cũng là một trong những chỉ báo tin tưởng chỉ ra tầng dị thường áp suất cao (Oligoxen thượng: Phương pháp này có sai số được công nghệ khoan chấp nhận <15m). Hình 4 là một ví dụ sử dụng đường DEXP cho ta kết quả chính xác khi xác định ranh giới nóc tầng áp suất cao: Dựa vào phân tích địa chất mẫu vụn (Cutting - Slam), nóc tầng oligoxen thượng bắt đầu từ 3038m, còn dựa trên biểu đồ D-EXP (So sánh giữa D-EXP thực tế và D-EXP chuẩn) thì nóc tầng oligoxen bắt đầu từ 3035 - 3040m. Như vậy phương pháp D-EXP của Mud logging có tính hiệu quả, khá tin tưởng trong kỹ thuật dò tìm, cảnh báo tầng áp suất cao. Ngày nay trong kỹ thuật dò tìm tầng áp suất cao của Mud logging còn dựa vào các phương pháp mà trạm có thể thực hiện khi khách hàng yêu cầu : Mật độ sét, Sigma log, ngoài ra còn các biểu hiện trên các đường khác mà trạm đo được như: Nhiệt độ (Teperatura), điện trở dung dịch, moment, overpull (Khi kéo dạo cần), hàm lượng khí.

địa vật lý trong công tác xác định ranh giới địa tầng để chống ống và điểm dừng khoan lấy mẫu lõi Nt4

II.2 NHẬN DIỆN RANH GIỚI OLIGOXEN THƯỢNG - HẠ (TRÀ TÂN - TRÀ CÚ).

II.2.1 SƠ LƯỢC VỀ TẦNG OLIGOXEN HẠ (TRÀ CÚ)
Tầng Trà Cú có diện phân bố rộng có bề dày thay đổi mạnh từ 80 -120m ở vòm bắc và trung tâm tới gần 2000m ở các phần cánh của cấu tạo. Thành phần thạch học gồm các lớp xen kẹp sét kêt, cát kết rất nhiều màu sắc: Phần trên nóc tầng có sét kết màu xám xanh, xám phớt xanh xuống sâu hơn: Màu nâu, xám nâu, phớt xanh. Cát kết có độ hạt từ trung bình đến nhỏ, độ chọn lọc trung bình. Đáy của tầng có các xen kẹp: Sét kết màu xanh, xám xanh. Cát kết thạch anh hạt nhỏ đến trung bình, độ mài tròn và chọn lọc kém đến trung bình, đôi khi còn gặp cát kết dạng thạch anh ackoz, ackoz hoặc ackoz grauvac. Hiếm khi gặp cát kết
dạng quắczit hoá.

địa vật lý trong công tác xác định ranh giới địa tầng để chống ống và điểm dừng khoan lấy mẫu lõi Nt5

địa vật lý trong công tác xác định ranh giới địa tầng để chống ống và điểm dừng khoan lấy mẫu lõi Nt6

II.2.2 CƠ SỞ CỦA PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH RANH GIỚI:
- Dựa vào tốc độ khoan và biểu hiện khí: Nóc tầng Trà Cú là một tập sét - Tốc độ khoan đi chậm, sau đó là đến vỉa cát kết - Tốc độ khoan đi nhanh: Vỉa cát kết này có chứa khí nhưng do tỷ trọng dung dịch khoan lớn nên không có biểu hiện khí - Đây cũng là một dấu hiệu nhận dạng ra nóc tầng Trà Cú (Khi khoan nhanh, cho dừng khoan bơm rửa, nhưng không có biểu hiện khí - Xem hình 5 Khi khoan đến đáy tầng Trà Tân các vỉa cát kết có biểu hiện khí nhưng khi khoan vào vỉa cát kết của nóc tầng Trà Cú, do tỷ trọng dung dịch lớn nên khí không xuất hiện, chỉ sau khi chống ống 194 giảm tỷ trọng dung dịch khoan sẽ xuất hiện khí (Xem hình 6)

địa vật lý trong công tác xác định ranh giới địa tầng để chống ống và điểm dừng khoan lấy mẫu lõi Nt7

- Dựa vào sự quan sát và phân tích mẫu vụn (Cutting - Slam) thu nhận:
• Đáy tầng Trà Tân với mẫu vụn thu nhận được các vỉa Sét kết có màu đen, xám đen dòn, cứng cấu tạo phân phiến. Đôi khi có sét kết màu xám, gắn kết yếu (H7)
• Nóc tầng Trà Cú: Sét kết màu xám, xám phớt nâu, xám sáng, xám phớt xanh gắn kết yếu. Sét kết màu xám, xám phớt nâu, xám sáng, xám phớt xanh gắn kết tốt (H8).
- Dựa vào sự liên kết so sánh tổng hợp tài liệu Materlog của các giếng khoan lân cận và sự liên kết so sánh các tài liệu Composite (Tài liệu Khí và Điện của từng giếng khoan và nhiều giếng với nhau: Khi vào nóc tầng Trà Tân giá trị điện trở giảm dần, do nén ép giảm.Xem hình 9
Chú ý: Trong thực tế ngày nay tại khoan trường, ranh giới chống lửng thường là khoan qua ranh giới oligoxen thượng - hạ, đi thêm vào oligoxen hạ cho đến hết các lớp sét kết ở nóc oligoxen hạ khi khoan vào vỉa cát kết mới dừng lại để chống ống lửng vì các vỉa sét kết ỏ nóc oligoxen hạ không gây mất dung dịch, có thể khoan được với tỷ trọng dung dịch cao, còn các lớp cát thì có thể khoan đồng tỷ trọng với móng, do đó việc nhận dạng chủ đạo vẫn là dựa trên đường ROP và quan sát mẫu vụn

địa vật lý trong công tác xác định ranh giới địa tầng để chống ống và điểm dừng khoan lấy mẫu lõi Nt8

IV KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
Qua bài viết này cho chúng ta thấy việc xác định chính xác ranh giới địa tầng là công việc quan trọng trong công nghệ khoan có tác dụng phục vụ cho công tác thực tế khoan trường.

V TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Các tài liệu đo địa vật lý giếng khoan 69, 924, 450, 818, 702, 711, 306, 308, 304, 1116, 14Dx, 15Dx và một số giếng khoan khác trên mỏ Bạch Hổ & Rồng. Vietsopetro
[2] The mud Logging File tranning #11 Geoservices Company. Paris. Dịch và biên soạn lại Nguyễn Hồng Nam và tập thể đội Carota khí
[3] Quy trình xử lý mẫu. Nguyễn Công Khắc, Nguyễn Duy Quế, Đỗ Quang Tiến. Tài liệu lưu trữ nội bộ xí nghiệp Địa vật lý.
[4] Điều kiện lắng đọng trầm tích – Cổ địa lý các tầng chứa dầu khí trong trầm tích oligoxen hạ mỏ Bạch Hổ thuộc bồn trũng Cửu Long. Nguyễn Địch Dỹ, Trần Nghị và Nnc. Báo cáo tổng kết tổng công ty dầu khí.
[5] Nguyễn Tuấn Anh, Đỗ Trọng Hiển: Kế hoạch nâng cấp phần cứng và mềm trạm Geoservices - AIC. Tài liệu lưu trữ đội Carota khí, 06/2001.

(Theo tạp chí dầu khí NTA-XN Vietsovpetro)

» Xác định chiều dày tầng hình thành và ổn định Gas hydrate (GHSZ) trên biển Đông
» Các hãng lưu trữ liên kết nhằm chống nạn sao chép nội dung HD
» Công nghệ khoan dầu khí
» Cơ sở khoan xiên định hướng - Nguyễn Sơn Tùng [TBDK52]
» Slide công nghệ khoan