Bài giảng Địa chất dầu khí - Chương 6: Môi trường ngầm

Chia sẻ: Thiên Lăng Sở | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:64

Thêm vào BST

Báo xấu

21
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Địa chất dầu khí - Chương 6: Môi trường ngầm cung cấp cho học viên các kiến thức về nước dưới đất (ground water), nhiệt độ (temperature), áp suất, môi trường nhiệt độ ngầm, biến đổi vật liệu hữu cơ do xúc tác nhiệt,... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Địa chất dầu khí - Chương 6: Môi trường ngầm

CHÖÔNG 06 MOÂI TRÖÔØNG NGAÀM I. NƯỚC DƯỚI ĐẤT (GROUND WATER) II. NHIỆT ĐỘ (TEMPERATURE) III. ÁP SUẤT
I. NƯỚC DƯỚI ĐẤT I.1 CÁC THUYẾT VỀ NGUỒN GỐC VÀ SỰ HÌNH THÀNH NƯỚC DƯỚI ĐẤT 1. Thuyết ngấm đề ra bởi Palixi và E. Mariôt (1580-1650) thuyết này giải thích sự hình thành nước dưới đất là do mưa ngấm vào đất đá. Sau đó được Lômônoxôp bổ sug thêm bằg thuyết địa hóa 2. Thuyết ngưng tụ đề ra bởi Đêcat 1962, Hôn 1663, Fônge 1887 theo thuyết này hơi nước xâm nhập vào đất đá cùng với không khí sau đó được ngưng tụ lại. 3. Thuyết nước sơ sinh của nhà địa chất Áo Zusơ vào đầu thế kỷ XX: Nguồn gốc nước dưới đất là do hơi nước và các sản phẩm dạng hơi tách ra từ macma nóng chảy ở trong lòng sâu của trái đất; khi xâm nhập vào các đới bên trong vỏ trái đất chúng bị ngưng tụ lại. 4. Thuyết về nguồn gốc tàn dư của nước dưới đất theo thuyết này nước dưới đất ở các đới sâu là nước tàn dư của các khu vực nước cổ đã bị chôn vùi cùng với đất đá trầm lắng.
I.2. PHÂN LOẠI NƯỚC DƯỚI ĐẤT Có nhiều cách phân lọai nước dưới đất nổi bật là : - Cách phân lọai của Xavarenxky dựa trên các điều kiện phân bố, áp lực, đặc điểm vận động, nguồn gốc, cấu trúc địa chất, tính phân đới khí hậu, nhiệt độ, đới địa hóa và thành phần hóa học. Nước dưới đất được chia thành: nước thổ nhưỡng, nước lầy, nước thượng tầng, nước ngầm, nước atêzi, nước cactơ và nước khe nứt. - Cách phân loại Ovtsinnicov và Klimentov lại dựa trên cơ sở tàng trữ, đặc điểm áp lực, động thái, nguồn gốc và khả năng sử dụng nước trong nền kinh tế quốc dân. Đây là cách phân loại tiện dụng và tương đối phổ biến hiện nay. Nước dưới đất được chia thành: nước thượng tầng, nước ngầm và nước atêzi
1. Nước thượng tầng: Tồn tại phần trên cùng của vỏ trái đất có ý nghĩa lớn đối với các họat động kinh tế của con người, được phân thành ba đới riêng biệt: a. Đới thông khí: liên quan với khí quyển. Nước mặt và nước mưa ngấm qua đới này. Một phần lỗ hổng của đới luôn luôn chứa không khí. b. Đới mao dẫn: phân bố trên tầng nước ngầm. Tại đới này những lỗ hổng nhỏ dạng sợi chứa đầy nước, còn các lỗ hổng lớn hơn không chứa nước. c. Đới bão hòa: chính là lớp nước ngầm, trong đó tất cả các lỗ hổng đều chứa đầy nước. Nằm dưới đới này là đất đá cách nước hoặc thấm yếu. * Đặc điểm: NTT phân bố ở những độ sâu không lớn lắm (0,5m – 10m), bề dày mỏng, diện phân bố hạn chế mực nước dao động mạnh theo các điều kiện thời tiết… * Thành phần hóa học: nước thượng tầng bị khoáng hóa yếu nhiều khi bị nhiễm bẩn các hợp chất hữu cơ
Mư a Đới mao dẫn Đới thông khí Đới bảo hòa (dòng ngầm) Mô hình phân bố nước thượng tầng
2. Nước ngầm (nước không áp lực): là nước của tầng chứa nước liên tục nằm phía trên tầng cách nước đầu tiên tính từ bề mặt trái đất. Hệ tầng đất đá bở rời hoặc nức nẻ chứa đầy nước trọng lực gọi là tầng chứa nước hoặc lớp chứa nước. Đất đá không thấm nước nằm dưới tầng chứa nước là lớp các nước hoặc đáy cách nước. * Đặc điểm: Quan hệ thủy lực mật thiết với các bồn chứa nước mặt. Miền cung cấp và miền tàng trữ của nó trùng nhau và tạo ra các mạch nước ở vùng thoát. * Động thái của nước đặc trưng bởi sự dao động theo mùa, điều kiện khí hậu, lưu lượng, nhiệt độ và thành phần hóa học của chúng. * Thành phần hóa học nước ngầm chịu ảnh hưởng rất mạnh của điều kiện khí hậu, lọai đất đá ở đới thông khí và các bồn nước mặt.
b a b Mưa 2 3 7 8 8 6 4 H 1 5 Sơ đồ mặt cắt, cấu tạo tầng nước không áp. 1 – Tầng chứa nước không áp, 2 – Đới thông khí, 3 – Mực nước, 4 – Chiều dòng thấm 5 – Đáy cách nước,6 – Nước áp cục bộ, 7 – Nước thương tầng, 8 – Sông hoặc mạch nước, a – Miền cung cấp, b – Miền thoát
2. Nước actêzi (nước áp lực): nằm giữa hai đáy cách nước (2) và (3), có cột áp lực cao hơn đáy cách nước trên và vận động thấm do độ chênh áp lực. Do bị lớp cách nước hoặc lớp đất có tính thấm nước kém phủ liên tục ở bên trên, tạo ra áp lực và không có mặt thóang tự do (trừ miền cung cấp và vùng thóat). * Đặc điểm: Mực nước áp lực phát hiện được khi khoan thủng đáy cách nước trên gọi là mực nước xuất hiện, mực nước này ở sâu hơn mực nước xác định trong giếng khoan sau 24 giờ gọi là mực nước ổn định. Miền cung cấp thường ở rất xa và tầng chứa nước ở sâu nên nước áp lực có độ sạch cao, lưu lượng tương đối ổn định, động thái của nó ít thay đổi theo mùa. * Động thái của nước đặc trưng bởi sự dao động theo mùa, điều kiện khí hậu, lưu lượng, nhiệt độ và thành phần hóa học của chúng. * Thành phần hóa học nước actêzi rất đa dạng ở những nơi tiếp xúc với nước ngầm do nước mưa và nước ở các bồn nước thấm xuống, độ khóang hóa thường thấp và không ổn định; đọan ở sâu, độ khóang hóa thường cao, thành phần hóa học ổn định.
LK3 Đường mực áp lực LK2 a1 a b b1 LK1 Sơ đồ tầng chứa nước có áp dạng nếp võng
Tên kiểu Đặc trưng Các lọai Miền Đặc điểm Nguồn Phạm vi sử chính áp lực nước dưới cung cấp động thái gốc dụng đất chính và miền của nước tàng trữ Nước Không áp Nước lầy, Trùng Không Nước Nông thượng nước thổ nhau thường ngấm là nghiệp, cho tầng nhưỡng, xuyên cơ bản các cơ sở nước đóng nhỏ băng… Nước Thường Trầm tích Trùng Mực nước Nước Dùng cấp không áp không áp aluvi, các nhau dao động ngấm là nước tưới thung lũng theo mùa, cơ bản, hoặc giếng sông, lớp phủ bốc hơi, ngưng khơi miền núi, ngấm, áp tụ tầng cát ven lực cục bộ biển Actêzi Có áp Mỏ dầu, Không Thay đổi Ngấm ở Cấp nước nước trùng do áp lực xa và chính (CN), khóang, nhau nguyên khai thác nước công sinh nguyên tố nghiệp, nước hiếm, nóng khoáng chữa bệnh.
1.1 NƯỚC DƯỚI ĐẤT 1.1 .1 – NGUỒN GỐC NƯỚC DƯỚI ĐẤT 4 LOẠI NƯỚC DƯỚI ĐẤT 1. Meteoric water.- Nước mưa 2. Connate water.- nước biển cổ 3. Juvenile water.- nước có nguồn gốc liên quan tới hoạt động magma. 4. Mixed water.- nước hỗn hợp
4 loại nước dưới đất Meteoric water (do nước mưa ngấm xuống) (phân bố ở độ sâu nhỏ .) (thành phần khoáng hoá: thấp) có xu hướng bị oxy hoá pH: (thường là acid bởi vì sự phân huỷ mùn hửu cơ,, carbonic và nitrous acids.) Connate water nước biển cổ nạp bẩy trong quá trình chôn vùi trầm tích. PH, vaø EH: Khác với nước biển ở cả hai phương diện hàm lượng muối, Ph, Eh.
04 Types of GW (cont.) Juvenile water (có nguồn gốc magma.) phân huỷ từ magma khi nó di chuyển lên gần mặt đất. Thường hoà lẫn với connate hoặc meteoric water. Mixed water kết quả của sự pha lẫn 3 loại nước trên. Usually between the near – surface meteoric water, juvenile and the deeper, more saline connate water.
I. 3 . TÍN H CH ẤT H ÓA HỌC CỦA NƯỚC DƯỚI ĐẤT Nước tự nhiên không bao giờ tinh khiết, chúng luôn chứa một lượng các chất khí và chất rắn hòa tan. Thành phần dung dịch nước là một hàm của nhiều yếu tố: Thành phần ban đầu của nước, áp suất riêng của pha khí, nhiệt độ, lọai khoáng vật mà nước tiếp xúc, độ pH và thế oxy hóa Eh của dung dịch. a. Độ pH: Đặc trưng cho nồng độ ion H+ trong nước qua đó thể hiện mức độ acid hoặc kiềm của nước. pH = lg(H+) pH = 7 : nước trung tính pH 7 : nước có tính kiềm b. Thế oxy hóa Eh:(vol) đặc trưng cho các phản ứng oxy hóa – khử xảy ra trong môi trường nước. Thế có dấu dương nếu phản ứng là oxyhóa; âm khi khử. Nếu biết Eh và pH của dung dịch nước, có thể xác định được sự ổn định của các khóang vật tiếp xúc với nước. Ví dụ nước tự nhiên tại các môi trường gần bề mặt thường có pH giữa 4 và 9 thế oxy hóa giữa 0,5 và 1.
Fig 01
Với nước đồng sinh ở dưới sâu thì độ Eh và Ph biến đổi ở một khoảng rộng , nó phụ thuộc vào lịch sử trầm tích và độ lẫn lộn của nó với nước mưa.. Nước ở các mỏ dầu có xu hướng nhiều kiềm hơn và có tính khử mạnh hơn so với nước biển. Eh và pH của chất lưu trong lỗ rỗng quyết định tới khả năng kết tủa hoặc tan rã của ximăng như carbonate và ion oxit , hiểu rõ sự thay đổi của khoáng vật sét trong đá , cần phải hiểu sự liên hệ giữa Ph và Eh tới sự tạo đá và sự phát triển của lỗ rỗng ..
T/C hoá học của nước dưới đất Hàm lượng muối Môt cách tổng quát , hàm lượng muối trong nước dưới đất tăng theo độ (normal hydrochemical profile)-Fig.02. giá trị của độ tăng rất đa dạng từ bể này đến bể khác , từ nơi này tới nơi khác Nước biển thường hàm lượng muối chiếm khoảng 3.5%. Hàm lương muối trong nước dưới đất thay đổi từ gần 0% (nước mưa vừa thấm) tới > 600ppthousand (60%) trong connate water (không có mặt thành hệ chứa muối).
Fig 02
Reversal hydrochemical profile have been observed due to two possible causes: 1. Meteoric can be trapped beneath an unconformity and preserved as “Paleoaquifer” with relative low salinity as compared connate water above the unconformity. 2. Overpressure: In shale sequences, formation water is trapped. In shale, the increases in salinity with depth is less noticeable than in sandstones: Water moves upwards in compacting sediments, shale acts at semipermeable membranes Four major sub. environment: preventing salt escaping 1. Zone 1 (surface from the sands. → 1km) uniform Zone of circulating meteoric water. Salinity fairly uniform; 2. Zone 2 (1 → 3km) gradually increases with depth Saline formation water is ionized; 3. Zone 3 (3km) Chemically reducing environment, in which hydrocarbons form. Salinity uniform with increasing depth; may even decline if overpressured; 4. Zone 4 incipient metamorphism with recrystallization of clays to micas.
• Các mẫu nước được phân tích để xác định: – Tổng độ khoáng hóa, một số nguyên tố, ion (Cl, SO42, HCO3, Na+ & K+, Mg2+, Ca2+…). – Quan hệ giữa các ion. – Xác lập một số quan hệ tỷ lệ, phân loại theo Sulin. – Đánh giá sự thay đổi của độ tổng khoáng hoá theo chiều sâu. • Ngoài ra một số mẫu nước còn được tiến hành phân tích hàm lượng vi nguyên tố như I, Br, Sr,…. • Tính toán khả năng sa lắng của canxit, thạch cao và sinh khí CO2 tự do . • Đánh giá nguồn gốc, quá trình biến đổi của nước các mỏ. • Tổng độ khoáng hóa là tổng lượng các nguyên tố hóa học, các hợp chất của chúng và các khí chứa trong nước. Nó được đánh giá theo lượng cặn khô hoặc cặn chặt, sau khi cho nước bốc hơi ở nhiệt độ 1050C – 1100C.