Giáo trình ĐỊA VẬT LÝ GIẾNG KHOAN - Chương 7

Ch-ơng 7 Các ph-ơng pháp đo khí dung dịch và các tham số cơ học 7.1. Mở đầu Khi công nghệ khoan đã có nhiều thay đổi nhất là khoan những giếng khoan sâu, khoan định h-ớng khoan ngang, khoan bằng các dung dịch cơ sở khác nhau, các ph-ơng pháp địa vật lý nghiên cứu giếng khoan cũng có những thay đổi t-ơng ứng nhằm khai thác đ-ợc nhiều thông tin phục vụ cho các nghiên cứu địa chất địa hoá và cho kỹ thuật điều khiển tự động trong công nghệ khoan giếng. Hiện tại có rất nhiều phép...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình ĐỊA VẬT LÝ GIẾNG KHOAN - Chương 7 Ch−¬ng 7 C¸c ph−¬ng ph¸p ®o khÝ dung dÞch vµ c¸c tham sè c¬ häc 7.1. Më ®Çu Khi c«ng nghÖ khoan ®∙ cã nhiÒu thay ®æi nhÊt lµ khoan nh÷ng giÕng khoan s©u, khoan ®Þnh h−íng khoan ngang, khoan b»ng c¸c dung dÞch c¬ së kh¸c nhau, c¸c ph−¬ng ph¸p ®Þa vËt lý nghiªn cøu giÕng khoan còng cã nh÷ng thay ®æi t−¬ng øng nh»m khai th¸c ®−îc nhiÒu th«ng tin phôc vô cho c¸c nghiªn cøu ®Þa chÊt ®Þa ho¸ vµ cho kü thuËt ®iÒu khiÓn tù ®éng trong c«ng nghÖ khoan giÕng. HiÖn t¹i cã rÊt nhiÒu phÐp ®o quan träng ®−îc tiÕn hµnh ®ång thêi víi qu¸ tr×nh khoan giÕng. B¶n th©n dung dÞch mïn khoan vµ c¶ bé cÇn khoan còng mang rÊt nhiÒu th«ng tin. C¸c phÐp ®o nh− vËy sÏ cho kÕt qu¶ trùc tiÕp ph¸t hiÖn hydrocacbon bëi thµnh phÇn nµy ®−îc mang trong dung dÞch vµ mïn khoan. ChiÒu s©u thÕ n»m cña c¸c líp ®¸ kh¸c nhau trong l¸t c¾t dÔ dµng ®−îc x¸c ®Þnh bëi c¸c phÐp ®o kh¸c nhau. C¸c phÐp ®o ®ång thêi víi qu¸ tr×nh khoan cßn cho phÐp dù b¸o c¸c hiÖn t−îng ®Þa chÊt vµ kü thuËt, ®¶m b¶o an toµn cho qu¸ tr×nh khoan. Râ rµng, qu¸ tr×nh nµy sÏ dÔ dµng h¬n nhiÒu nhê cã c¸c sè liÖu ®o ®¹c cÈn thËn mang tÝnh khoa häc. Nhê vËy, gi¸ thµnh khoan giÕng sÏ cã thÓ ®¶m b¶o ë møc hîp lý h¬n. Lóc ®Çu c¸c phÐp ®o nh− vËy lµ ®o khÝ trong dung dÞch khoan, v× vËy míi cã thuËt ng÷ “Carota khÝ”. Nh÷ng ng−êi ®∙ ®−a ra ý t−ëng ®Çu tiªn cho c¸c phÐp ®o khÝ trong dung dÞch khoan ph¶i kÓ ®Õn c¸c nhµ b¸c häc Nga V. A. Xokolov vµ M.B. Apramovic. C¸c «ng ®∙ tr×nh bµy nh÷ng ý t−ëng nµy vµo n¨m 1933 khi ph¸t hiÖn cã sù tån t¹i cña hydrocacbon trong dung dÞch khoan ë chiÒu s©u lín. N¨m 1935 T.A.Magilov ®∙ b¾t ®Çu tiÕn hµnh ph©n tÝch khÝ tõ mÉu dung dÞch b»ng ph−¬ng ph¸p ch−ng cÊt. Ýt n¨m sau ®ã «ng ®∙ chÕ t¹o ra thiÕt bÞ ®o khÝ liªn tôc tõ dung dÞch tuÇn hoµn. Vµo c¸c n¨m cuèi thËp kû 30 cña thÕ kû tr−íc, V. N. Daxnov ®∙ ®−a ra c¸c thiÕt bÞ ®o thêi gian dung dÞch tuÇn hoµn vµ ®o vËn tèc khoan. Ngay sau khi ChiÕn tranh thÕ giíi thø II kÕt thóc, ë viÖn dÇu Matxc¬va ®∙ b¾t ®Çu ®−a ra m« h×nh tr¹m ®o vµ ph©n tÝch khÝ. §Õn n¨m 1949 tr¹m ®o vµ ph©n tÝch khÝ ®Çu tiªn mang nh∙n hiÖu TKC- 3 do ViÖn dÇu khÝ Matxc¬va vµ nhµ m¸y thiÕt bÞ dÇu khÝ chÕ t¹o ®∙ ra ®êi. CÇn nhÊn m¹nh thªm lµ c¸c c¬ së vËt lý vµ ho¸ häc cña nh÷ng ph−¬ng ph¸p ®o khÝ dung dÞch trªn tr¹m TKC- 3 vÉn ®ang ®−îc sö dông ë c¸c tr¹m ®o hiÖn nay trong s¶n xuÊt. Còng ®ång thêi víi c¸c nhµ b¸c häc Nga, ë c¸c n−íc t− b¶n Mü, Anh, Ph¸p ®∙ lÇn l−ît ®−a ra c¸c thiÕt bÞ ®o vµ nh÷ng kÕt qu¶ ¸p dông ph−¬ng ph¸p ®o khÝ qua dung dÞch ®èi l−u. 201 C¸c ph−¬ng ph¸p ®o khÝ qua dung dÞch ®èi l−u ®−îc c¶i tiÕn vµ ph¸t triÓn nhanh trong thËp kû 50 vµ 60 cña thÕ kû võa qua. B¾t ®Çu b»ng sù ra ®êi cña s¾c kÝ khÝ (Chromotograph) ph©n tÝch khÝ thµnh phÇn ®−îc ®−a vµo s¶n xuÊt tõ ®Çu nh÷ng n¨m 50. Sang gi÷a nh÷ng n¨m 60 ë Liªn x« (Nga) còng nh− ë c¸c n−íc ph−¬ng T©y ®∙ cho ra ®êi nhiÒu tr¹m tù ®éng ®o khÝ qua dung dÞch trong dßng ®èi l−u. Tuy nhiªn, ph¶i ®Õn nh÷ng n¨m 80- 90 võa qua c¸c tr¹m m¸y tù ®éng vµ hiÖn ®¹i míi ®−îc ra ®êi nhê cã nh÷ng thµnh tùu nh¶y vät cña c«ng nghÖ ®iÖn tö vµ tin häc. Trong ®ã h∙ng Geoservice (Ph¸p) lµ n¬i ®∙ cho ra nhiÒu tr¹m ®o dÞch vô ®Þa chÊt víi nh÷ng phÇn cøng vµ phÇn mÒm th«ng minh. ë nh÷ng tr¹m ®o míi ta cã thÓ tiÕn hµnh c¸c phÐp ®o ®ång thêi víi qu¸ tr×nh khoan ®Ó x¸c ®Þnh trªn 200 tham sè kh¸c nhau phôc vô cho c¸c nghiªn cøu ®Þa chÊt, ®Þa ho¸, ®Þa vËt lý vµ kü thuËt ®iÒu khiÓn khoan. Sù thay ®æi vµ ph¸t triÓn hiÖn nay cña c«ng nghÖ ®iÖn tö vµ tin häc dÉn ®Õn mét sù chuyÓn ®æi cã tÝnh c¸ch m¹ng cña c«ng cô ®∙ kÐo theo sù chuyÓn ®æi rÊt c¬ b¶n vÒ ph−¬ng thøc, quy tr×nh c«ng nghÖ c¶ nhËn thøc vÒ ph−¬ng ph¸p. Trong sè h¬n 200 tham sè cã thÓ x¸c ®Þnh ®−îc nhê c¸c tr¹m ®o hiÖn ®¹i cã thÓ ph©n chóng ra c¸c nhãm chÝnh sau ®©y: - Nhãm tham sè dung dÞch. - Nhãm tham sè khÝ. - Nhãm c¸c tham sè khoan. Dùa vµo c¸c nhãm tham sè ®ã, c¸c ph−¬ng ph¸p ®o ®ång thêi trong qu¸ tr×nh khoan trùc tiÕp, gi¶i quyÕt c¸c nhiÖm vô: - X¸c ®Þnh tÝnh chÊt cña vØa chøa. - §o c¸c tham sè liªn quan ®Õn dung dÞch, ph¸t hiÖn vµ ph©n tÝch khÝ. - Cung cÊp c¸c d÷ liÖu liªn quan ®Õn qu¸ tr×nh khoan, theo dâi, xö lý sù cè, ®−a ra c¸c chÕ ®é khoan tèi −u vµ an toµn. 7.2. C¸c phÐp ®o dung dÞch 7.2.1. Sù thÊm cña khÝ vµ chÊt láng trong m«i tr−êng lç rçng Sù thÊm läc cña chÊt khÝ vµ chÊt láng trong ®Êt ®¸ cã ®é rçng trong kho¶ng 10- 20 % x¶y ra theo ®Þnh luËt Darcy. Trong qu¸ tr×nh ®¼ng nhiÖt sù thÊm läc mét chiÒu cña chÊt khÝ cã thÓ ®−îc biÓu diÔn b»ng c«ng thøc: kS (P 1 2 − P 22 ) Qg = ( 7 .1 ) 2µh Vµ cña chÊ ...