Bài giảng Tin học ứng dụng trong kỹ thuật địa chất và dầu khí - Ứng dụng Excel trong một số bài toán kỹ thuật địa chất và dầu khí

ỨNG DỤNG EXCEL TRONG MỘT SỐ BÀI TOÁN KỸ THUẬT ĐỊA CHẤT & DẦU KHÍ Giới thiệu Mục đích Phân tích, xử lý và minh giải số liệu địa chất và dầu khí. Ứng dụng trong địa chất công trình và địa chất thủy văn. Ứng dụng trong Kỹ thuật dầu khí. Mục đích Đơn giản hoá việc tính toán, xử lý và minh giải; không phụ thuộc vào các phần mềm thương mại đắt tiền. Phần mềm Excel có bảng tính linh hoạt cùng với công cụ sẵn có giúp chúng ta giải quyết nhiều bài toán về thí nghiệm trong phòng, ngoài trời,..Các công việc được tính toán hoàn toàn tự động, nhanh chóng, kết quả chính xác cao. Excel còn xây dựng sẵn các dạng tương quan cùng với phương trình tương quan, phục vụ cho công việc xây dựng mối tương quan giữa các đại lượng. Các hàm thống kê sẵn có trong Excel giúp chúng ta xác định các đặc trưng thống kê của các đối tượng trong những bài toán Địa chất và Dầu khí. Khả năng sử dụng ngôn ngữ lập trình Visual Basic for Applications (VBA) tích hợp trong Excel để giải quyết những bài toán phức tạp hơn. PHÂN TÍCH, XỬ LÝ VÀ MINH GIẢI SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT VÀ DẦU KHÍ Các đồ thị, biểu đồ địa chất-địa vật lý Biểu đồ hoa hồng Biểu đồ phân loại đá (thạch luận) (tam giác đều) Biểu đồ phân loại dầu khí (tam giác đều) Biểu đồ môi trường tích lũy VLHC theo nguyên tố (tam giác cân) Biểu đồ môi trường tích lũy VLHC (tam giác đều) Biểu đồ phân loại môi trường VLHC Biểu đồ phân bố hàm lượng TOC, S1, S2, PI, HI, R0 theo chiều sâu Biểu đồ phân loại VLHC (HI & Tmax) Biểu đồ đánh giá mức độ trưởng thành (Ro & d) Cột địa tầng của tầng giếng khoan. Biểu đồ lịch sử chôn vùi VLHC Biểu đồ địa chấn Thủ thuật phân tích và xử lý Sử dụng các phương trình đường tròn, phương trình đường thẳng, đường cong, các hàm xử lý cơ bản… Sử dụng phương pháp tọa độ điểm. Sử dụng biểu đồ Scatter, Line. Các thủ thuật format đồ thị (chuyển trục, chọn tỷ lệ trục, tô màu, thay đổi kích cỡ đồ thị (size), cách bố trí đồ thị trước khi in,…. Các ứng dụng BIỂU ĐỒ HOA HỒNG Các ứng dụng BIỂU ĐỒ PHÂN LOẠI DẦU THÔ Các ứng dụng ĐỒ THỊ XÁC ĐỊNH MÔI TRƯỜNG TÍCH LŨY VẬT LIỆU HỮU CƠ Các ứng dụng MÔ HÌNH LỊCH SỬ CHÔN VÙI VẬT CHẤT HỮU CƠ Các ứng dụng BIỂU ĐỒ CỘT ĐỊA TẦNG CỦA GIẾNG KHOAN Các ứng dụng XỬ LÝ TÀI LIỆU ĐỊA CHẤN Các ứng dụng XỬ LÝ TÀI LIỆU ĐỊA CHẤN Các ứng dụng XỬ LÝ, PHÂN TÍCH TÀI LIỆU VITRINITE THEO ĐỘ SÂU ỨNG DỤNG TRONG ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH VÀ ĐỊA CHẤT THỦY VĂN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH Tính toán, xây dựng các biểu đồ thí nghiệm trong phòng: thí nghiệm cắt, nén một trục, thành phần hạt, nén cố kết, cắt ba trục,... Biểu đồ thí nghiệm hiện trường: xuyên tĩnh, nén tĩnh nền, nén tĩnh cọc, thí nghiệm nén ngang, cắt cánh,... Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý đất đá Chương trình tính toán nền móng Hình trụ hố khoan (đào) ĐỊA CHẤT THỦY VĂN Những ví dụ số bao gồm: Bài toán mô hình Hiislope Bài toán giảm áp Bài toán bổ cập Bài toán ngăn ngừa nhiễm mặn Bài toán không ổn định 2-D… Mục đích để mô phỏng sự thay đổi cột áp và lượng nước cân bằng trong tầng chứa dưới các điều kiện và tham số đã biết. Mô hình hoá trên bảng tính EXCEL có sử dụng tính năng lặp và ngôn ngữ lập trình VBA. Trong mô hình hoá trên bảng tính, một ô trong bảng tính được biểu diễn thành 1 nút, giá trị cột áp được đặc trưng bởi giá trị tại một ô trên bảng tính. Bài toán mô hình Hillslope Định nghĩa bài toán Aquifer y x H = H0 + s0x H0= 50 m L = 100 m Đá không thấm s0 = 0.05 Không thấm Một tầng chứa nước có áp, không có lưu lượng bơm vào hay ra, phía Đông, Tây, Nam là các biên không thấm, biên phía Bắc được giả thuyết mực nước theo đổi dọc biên tuyến tính theo cột áp với hệ số góc là 0.05. Tính toán sự phân bố cột áp thủy lực trong tầng chứa nước. Bài toán mô hình Hillslope Mô hình trong Excel Lưới sai phân 50 m H = 50 55 x = y = 10 m Bài toán mô hình Hillslope Kết quả phân bố cột áp thủy lực trong tầng chứa nước Kết quả tính toán thể hiện giá trị cột áp tại mỗi nút của luới sai phân. Sử dụng công cụ giải lặp của Excel Bài toán mô hình Hillslope Biểu đồ thể hiện giá trị cột áp của trong tầng chứa nước theo mặt cắt Giảm áp quanh một giếng bơm Định nghĩa bài toán Xét một tầng chứa nước hình tròn có áp, chiều dày 30m, độ dẫn suất thủy lực 13.3. Giả sử biên của tầng thấm không ảnh hưởng bởi lưu lượng giếng bơm với lưu lượng 1000 m3/d ở tâm của tầng chứa nước. Tính toán sự phân bố cột áp thủy lực trong tầng chứa. Giảm áp quanh một giếng bơm Mô hình trong EXCEL Lưới sai phân Giếng Giảm áp quanh một giếng bơm Kết quả tính toán cột áp phân bố trong tầng chứa nước Giảm áp quanh một giếng bơm Biểu đồ phân bố cột áp dọc theo mặt cắt của giếng bơm Bài toán giảm áp với 4 giếng khai thác Xét một tầng chứa nước có diện tích 1000m2, độ dẫn truyền 4000m2/d. Phía Nam và Đông là biên không thấm, biên phía Bắc liên kết với 1 dòng sông có áp mực nước thay đổi từ 12m đến 10 m dọc biên, biên phía Đông liên kết với 1 hồ nước có mực nước không thay đổi là 10m. Tính toán sự phân bố cột áp thủy lực trong tầng chứa và lượng nước đi vào tầng chứa nước ở 2 biên khi có 4 giếng bơm với lưu lượng 2000m3/ngay ở vị trí như hình vẽ Bài toán giảm áp với 4 giếng khai thác Mô hình hoá trên EXCEL với mesh-center và 111 nút Biểu đồ mặt cắt cột áp dọc theo các giếng 1,2 và 3, 4 Bài toán giảm áp với 4 giếng khai thác Impermeable Tầng thấm được bổ cập từ nguồn nước mưa T1, R1 T2, R2 1000m 1000 m 300 m HLake= 10 m 300 m Xem xét một tầng chứa nước không áp được chia làm 2 vùng khác nhau có độ dẫn truyền là 400 và 600, vùng 1 và vùng 2 được bổ cập với giá trị tương ứng là 0.001, 0.006. Biên của tầng chứa nước là không thấm ngoại trừ góc Đông Nam liên kết với 1 hồ chứa nước có mực nước ổn định là 10m Xác định sự phân bố cột áp Mô hình trong Excel và kết quả tính toán Tầng thấm được bổ cập từ nguồn nước mưa Biểu đồ mặt cắt cột áp dọc mặt cắt Tầng thấm được bổ cập từ nguồn nước mưa. ỨNG DỤNG KỸ THUẬT DẦU KHÍ Một số ứng dụng điển hình Một số ứng dụng của sinh viên Chuyên ngành khoan và khai thác dầu khí viết các chương trình tính trong môi trường Excel. Một số ứng dụng điển hình Lựa chọn mô hình khai thác tối ưu mỏ cận biên Lựa chọn chế độ làm việc tối của choòng khoan Tính toán thông số khoan cho một đoạn giếng Tính toán thủy lực khoan