Tóm tắt
Bài viết giới thiệu kinh nghiệm, phương pháp luận minh giải tài liệu địa vật lý giếng khoan đối với các vỉa cát sét phân lớp mỏng và có điện trở suất thấp dựa trên các tài liệu thu được từ giếng khoan như: wireline, FMI, 3D induction resistivity, MDT/RCI, mẫu lõi và áp suất mao dẫn.
Từ khóa: Địa vật lý giếng khoan, phân lớp mỏng, điện trở suất thấp, Thomas-Stieber, Tensor (3D induction resistivity), FMI, áp suất mao dẫn.
1. Giới thiệu
Trong quá trình đánh giá, minh giải tài liệu địa vật lý giếng khoan, việc tính toán các thông số vỉa của các mỏ có vỉa cát sét phân lớp mỏng gặp nhiều khó khăn do điện trở suất thành hệ thấp hơn điện trở thật của vỉa, dẫn đến tín hiệu bị sai lệch trong quá trình đo đạc. Từ đó, việc xác định các thông số vỉa như độ rỗng, độ bão hòa nước và chiều dày cát hiệu dụng chưa đúng với tính chất của vỉa. Vì vậy, cần áp dụng các phương pháp phân tích, minh giải để đánh giá chính xác các vỉa cát sét phân lớp mỏng (Hình 1, 2, 3).
Cát sét phân lớp mỏng bao gồm các phân lớp địa chất mỏng có bề dày < 24inch. Theo địa vật lý giếng khoan, phân lớp mỏng là đơn vị trầm tích có độ dày nhỏ hơn độ phân giải dọc của các thiết bị đo tiêu chuẩn, ví dụ gamma ray, mật độ, neutron, điện trở, âm học... [1] (Hình 4).
2. Cơ sở lý thuyết trầm tích cát sét phân lớp mỏng và phương pháp minh giải tài liệu địa vật lý giếng khoan
Đối với các tập trầm tích phân lớp mỏng, sét ảnh hưởng đến các thông số vỉa (Hình 6).
Các phương pháp minh giải tài liệu địa vật lý giếng khoan cho vỉa cát sét phân lớp mỏng được thể hiện trong Hình 7.
2.1. Phương pháp Thomas-Stieber
Việc xác định thành phần, thể tích sét phân lớp và sét xâm tán, độ rỗng cát được xây dựng theo phương pháp Thomas-Stieber [2, 3] (Hình 8).
Workflow minh giải theo phương pháp Thomas- Stieber.
Việc xác định độ bão hòa nước đối với các vỉa cát sét phân lớp mỏng được tính thông qua các phương pháp sau:
Tuy nhiên, các vỉa cát sét phân lớp có điện trở suất thấp dẫn đến khó tính toán chính xác độ bão hòa nước. Phương pháp Thomas-Stieber chỉ có thể xác định được thành phần sét và độ rỗng cát.
2.2. Phương pháp hình ảnh từ dung dịch khoan gốc dầu (OBMI-Oil base mud image)
Dựa trên điện trở suất thấm rửa Rxo để tính thể tích sét phân lớp, từ đó tính được các thông số về độ rỗng cát. Tuy nhiên, kết quả tính toán độ bão hòa nước vẫn gặp khó khăn do việc xác định điện trở suất của vỉa trong trường hợp vỉa có điện trở suất thấp.
2.3. Phương pháp cảm ứng điện trở suất 3D (3D Induction resistivity)
Với phương pháp này, ngoài việc minh giải trên các đường cong địa vật lý giếng khoan thu được từ wireline, cần phải đo thêm điện trở suất ngang và điện trở suất dọc của vỉa dựa trên các thiết bị đo điện trở 3D induction [4 - 7] (Hình 9).
Klein’s plot được xây dựng trên nguyên tắc sau:
Từ đó xác định được thể tích sét phân lớp và điện trở suất của cát dựa trên bộ phương trình sau:
Tiếp theo có thể tính được thể tích sét xâm tán, độ rỗng của cát như sau:
Việc xác định được điện trở suất của cát giúp cho việc tính độ bão hòa nước chính xác hơn, từ đó sẽ xây dựng được các phương pháp sau:
Phương pháp Tensor model giúp tính toán độ bão hòa nước chính xác hơn so với việc sử dụng điện trở của cát.
Việc sử dụng thiết bị đo điện trở suất ngang và dọc vẫn gặp nhiều khó khăn. Nhưng nếu có các thí nghiệm mẫu lõi đặc biệt và xác định được ranh giới dầu nước (Free water level) thì phương pháp Leverret J (Saturation height/Pc modeling) có thể dễ dàng tính toán độ bão hòanước.
Trong trường hợp có mẫu lõi và thực hiện thí nghiệm về áp suất mao dẫn, độ bão hòa nước được xác định theo công thức sau [8]:
3. Ứng dụng minh giải tài liệu địa vật lý giếng khoan mỏ X
Nhóm tác giả ứng dụng các phương pháp minh giải tài liệu địa vật lý giếng khoan mỏ X (Bảng 1 và 2). Tài liệu mẫu lõi của giếng α (Hình 11) cho thấy vỉa cát kết phân lớp mỏng có nơi rất mỏng, do đó tính toán thể tích sét bằng gamma ray kém hiệu quả hơn so với sử dụng Neu-Den và thể tích sét tính toán dựa trên điện trở thấm nhiễm Rxo thu được từ FMI.
4. Kết luận và kiến nghị
- Phương pháp Thomas-Stieber có thể minh giải các thông số vỉa chứa ở các vỉa cát sét phân lớp mỏng nhưng không chịu ảnh hưởng của điện trở thấp.
- Phương pháp 3D Induction Resistivity có thể minh giải chính xác các thông số địa vật lý giếng khoan trong các vỉa cát sét phân lớp mỏng có điện trở thấp.
Có thể áp dụng kết hợp 2 phương pháp Thomas-Stieber và Saturation Height (khi xác định được ranh giới dầu nước) để minh giải các thông số vỉa chứa ở các vỉa phân lớp mỏng.
Đối với các mỏ có vỉa cát sét phân lớp mỏng cần lấy mẫu lõi để phân tích điện trở suất sét ngang và dọc. Cần có kế hoạch sử dụng các thiết bị đo điện trở ngang và điện trở dọc thông qua các thiết bị 3D induction resistivity cho các giếng tương lai trong vỉa xen kẹp mỏng.
Tài liệu tham khảo
1. Mirza Hassan Baig. Integrating NMR and tri-axial resistivity data in thin bed formation evaluation. Norwegian Formation Evaluation Society. www. nfes.org.
2. E.C.Thomas, S.J.Stieber. The distribution of shale in sandstone and its effects upon porosity. SPWLA 16th Annual Logging Symposium. 4 - 7 June, 1975.
3. C.C.Minh, P.Sundararaman. Nuclear-magnetic- resonance petrophysics in thin sand/shale laminations. Society of Petroleum Engineers. 2011; 16(2): p. 223 - 238.
4. Chanh Cao Minh, Jean-Baptiste Clavaud, Padmanabhan Sundararaman, Serge Froment, Emmanuel Caroli, Olivier Billon, Graham Davis, Richard Fairbairn. Graphical analysis of laminated sand-shale formations in the presence of anisotropic shales. Society of Petrophysicists and Well-Log Analysts. 2008; 49(5).
5. Chanh Cao Minh, Isabel Joao, Jean-Baptiste Clavaudand, Padmanabhan Sundararaman. Formation evaluation in thin sand/shale laminations. SPE Annual Technical Conference and Exhibition, Anaheim, California, U.S. 11 - 14 November, 2007.
6. Stanley Oifoghe. Identifying and quantifying hydrocarbons in low resistivity pay zones - Challenges and solution. Baker Hughes.
7. M.C.Leverett. Capillary behavior in porous solids. Transactions of the American Institute of Mining, Metallurgical, and Petroleum Engineers (AIME). 1941; 142(1): p. 152 - 169.
8. Piyapa Dejtrakulwong. Rock physics and seismic signatures of sub-resolutionsand-shale systems. Stanford University. 2012.
9. STN Oligocene E petrophysical analysis of Cuu Long JOC. 2016.
10. Toby Darling. Well logging and formation evaluation. Elsevier. 2005.
11. Anil Kumar Tyagi, Rupdip Guha, Deepak Voleti, Kamlesh Saxena. Challenges in the reservoir characterization of a laminated sand shale sequence. 2nd SPWLA-India Symposium. 19 - 20 November, 2009.
Petrophysical interpretation methodology for thinly bedded sandstone
Bui Thieu Son, Cao Huu Binh, Phung Van Hai
Nguyen Duc Dong, Phan Thanh Loi
Petrovietnam Exploration Production Corporation
Email: haipv@pvep.com.vn
Summary
The article provides experience and methodology for petrophysical interpretation of thinly-bedded sandstone and low formation resistivity based on wireline, FMI, 3D induction resistivity, MDT/RCI, core samples and capillary pressure..
Key words: Wireline logging, thin bed, low resistivity, Thomas-Stieber, Tensor (3D induction resistivity), FMI, capillary pressure.