L&TD

Trong thực tế phương pháp không có hội tụ dòng có thể gặp một số khó khăn:

- Chiều dày h của vỉa nghiên cứu không lớn, xấp xỉ hoặc nhỏ hơn chiều dài của các hệ điện cực lúc đó ảnh hưởng của các lớp lân cận lên số đo Ra rất lớn, việc vạch ranh giới vỉa sẽ khó khăn.

- Điện trở suất dung dịch quá nhỏ (dung dịch mặn) điện trở suất của các lớp đá trong lát cắt lại quá cao, đường dòng phát qua A không đi vào môi trường nghiên cứu, mà chủ yếu đi trong giếng khoan.

Muốn khắc phục các khó khăn nêu trên, trong kỹ thuật ngoài các điện cực phát chính Ao, người ta còn dùng các điện cực màn chắn để “ép” cho dòng phát đi vào môi trường nghiên cứu xung quanh giếng khoan trong những khoảng đo nhất định.

Đối với trường hợp giếng có dung dịch dẫn điện yếu, hay giếng khô thì được khắc phục theo hướng khác: kích thích môi trường nghiên cứu bằng phương pháp đo cảm ứng điện từ trong các lớp đất đá. Trong mục này sẽ lần lượt xét các phương pháp đo điện trở/độ dẫn điện của các lớp đất đá trong giếng khoan bằng các phương pháp có hội tụ dòng.

1. Phương pháp Laterolog LL, BK (боковый каротаж)

Laterolog đo điện trở suất sâu sườn bằng một hệ điện cực có khả năng hội tụ dòng phát đi vào thành của giếng khoan. Nguyên tắc chung của laterolog là phát dòng kích thích qua điện cực Ao. Hai điện cực màn A1 và A1’ có cùng cực tính với Ao, được đặt đối xứng qua Ao.

Phần dòng phát qua Ao bị chặn bởi phần dòng từ các điện cực A1 và A1’ ép cho nó đi thẳng vào thành hệ. Kết quả là tín hiệu đo sẽ ít chịu ảnh hưởng của giếng khoan và các lớp vây quanh.

a) Hệ cực đo sâu sườn 7 điện cực điểm (Laterolog-7 LL7, BK7)

Hệ điện cực LL7 là tập hợp của 7 điện cực điểm (xem hình 3.13)

Dòng phát Io qua điện cực trung tâm Ao được giữ cố định. Một dòng phát từ cặp điện cực màn (A1 và A1’), I1 được điều chỉnh tự động thay đổi sao cho hiệu điện thế giữa các cặp điện cực M1M2 và M1’M2’ đối xứng qua Ao bằng nhau và bằng không:

U_M1M2 = U_M1'M2' = 0 (3.55)

Các mặt đẳng thế xung quanh 3 điện cực phát A1, Ao, A1’ càng ra xa càng có dạng bầu dục, và với điều kiện (3.55) thì đường dòng phát từ Ao đi vào môi trường nghiên cứu như một đĩa có chiều dày OO’ đặt vuông góc với giếng khoan.

Điện thế U_M so với điện cực N đặt ở xa vô cùng được ghi lại bằng thiết bị đo trên trạm ở mặt đất. Vì Io = const nên U_M tỷ lệ với điện trở suất của phần đất đá có dòng Io đi qua.

Trong đó K_L là hệ số của hệ điện cực laterolog-7; nó có thể được xác định trên mô hình thực nghiệm hoặc tính toán theo trường của nguồn điểm. Cho LL7 hệ số K_L được tính toán như sau:

Trong môi trường quy ước là đồng nhất đẳng hướng có điện trở Rt. ở chế độ làm việc điện thế tại các điện cực M1 và M2 của hệ điện cực laterolog-7 được tính:

Điện trở suất LL7 hay BK7:

R_t = K_LU_M1 / I_o

b) Hệ cực đo sâu sườn 3 điện cực (Laterolog-3 LL3, BK3)

Điện cực Ao có dạng trụ đặt ở giữa, các điện cực màn A1 và A1’ cũng có dạng trụ dài đặt đối xứng qua Ao. Khác với trường hợp LL7, trong hệ cực LL3 các điện cực màn A1 và A1’ được nối với nhau và phát dòng I1 = const nhờ mạch điện tử bên trong. Dòng Io phát qua Ao thay đổi sao cho điều kiện (3.55) được thoả mản nghĩa thế điện của Ao và các điện cực màn bằng nhau. Tập hợp các điện cực A1 – Ao – A1’ sẽ có cùng mặt đẳng thế nên dòng Io chỉ có thể đi vuông góc với trục giếng khoan (hình 3.15) tạo thành một đĩa có chiều dày OO’.

Phép đo thực hiện đo giá trị Io. Đại lượng này tỷ lệ với độ dẫn C của thành hệ trong đĩa OO’:

Io = KUoC hoặc R = KUo/Io (3.65)

Điểm đo của hệ cực LL3 cũng như mọi hệ cực laterolog khác, đều tính cho điểm Ao. Thiết bị đo laterolog-3 thường được sử dụng có kết quả tốt khi đo trong các lát cắt địa chất có điện trở thấp.

c) Các dạng khác nhau của hệ cực laterolog

Trong thực tế có lúc cần giảm hoặc tăng chiều sâu thấm dòng khi đo điện trở bằng các hệ điện cực có hội tụ dòng (laterolog).

Laterolog kép (Dual-laterolog DLL, BK7/9)

DLL là hệ cực gồm 7 hoặc 9 điện cực (hình 3.16) làm việc theo hai chế độ luân phiên nhau để có 2 số đo phản ánh các vùng nghiên cứu nông và sâu hơn.

Theo sơ đồ, ở chế độ làm việc thứ nhất, các điện cực A2 A1 A1’ và A2’ cùng đóng vai trò các điện cực màn, nghĩa là có cùng cực tính với Ao thì dòng Io có thể đi theo đường dòng song song trong đĩa dầy OO’, là các điểm giữa của các cặp điện cực kiểm tra M1M2 và M1’M2’. Chiều sâu thấm dòng ở chế độ làm việc này rất lớn và gọi là laterolog sâu (LLd).

Chế độ làm việc thứ hai, các điện cực A2 và A2’ đổi cực tính thành điện cực thu hút dòng từ A1 và A1’ (thay cho điện cực B ở xa vô cùng). Khi đó đường dòng Io sẽ chỉ có khả năng xuyên nông mà thôi (hình 3.16, bên phải) LLs.

d) Khả năng phân giải lát cắt của các hệ điện cực laterolog
Độ phân giải của các hệ cực laterolog phụ thuộc vào chiều dài OO' của chúng. Chiều dày tối thiểu của các vỉa trong lát cắt mà các hệ điện cực laterolog có thể phân giải rõ như sau:

LL3 có thể phân giải vỉa h tối thiểu 30 cm
LL7 có thể phân giải vỉa h tối thiểu 80 cm
DLL có thể phân giải vỉa h tối thiểu 60 cm

e) Bán kính vùng nghiên cứu
Khả năng nghiên cứu sâu theo phương bán kính vào môi trường quanh giếng khoan của một phép đo điện trở bằng các hệ điện cực có hội tụ dòng phụ rất nhiều vào hệ số hội tụ dòng phát n = A1A1’/OO’.

Cũng như một số phép đo địa vật lý giếng khoan khác, các Zond đo laterolog có khả năng nghiên cứu sâu khác nhau, và khả năng đó được đánh giá qua một tham số J gọi là yếu tố giả hình học. Tham số này cho biết tỷ phần đóng góp vào tín hiệu đo chung của phần không gian hình học theo phương bán kính xung quanh Zond đo.

Phụ thuộc vào sự khác biệt điện trở giữa đới rửa (Rxo) và đới nguyên (Rt), giá trị của tham số J thay đổi khác nhau đối với cùng một hệ cực laterolog. Điện trở Rxo càng cao thì J càng thấp. Hệ cực nào có chiều sâu nghiên cứu lớn hơn thì giá trị J càng ít thay đổi theo Rxo. Trong sản xuất người ta hay tích hợp số liệu đo của một số hệ cực laterolog có chiều sâu nghiên cứu khác nhau để xác đ ịnh điện trở suất Rt

(còn tiếp)

NXQ