Geofizička istraživanja: vrste, metode i tehnologije

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-17 10:20

Geofizička istraživanja se koriste za proučavanje stijena u prostoru blizu bušotine i međubušotina. Izvode se mjerenjem i tumačenjem prirodnih ili vještačkih fizičkih indikatora različitih vrsta. Trenutno postoji više od 50 geofizičkih metoda.

Opšte karakteristike

Geofizička istraživanja (GIS, proizvodna geofizika ili karotaža) je skup primijenjenih geofizičkih metoda koji se koriste za proučavanje geoloških profila, dobijanje informacija o tehničkom stanju bunara i identifikaciju minerala u podzemlju.

GIS se zasniva na različitim fizičkim svojstvima stijena:

• električni;
• radioaktivan;
• magnetski;
• termalni i drugi.

Proizvodna geofizička istraživanja bušotina su glavna vrsta geološke dokumentacije bušotina. Svrha njihove implementacije je rješavanje niza tehničkih problema (poređenje odjeljaka zaidentifikacija slojeva iste starosti, određivanje produktivnih slojeva, markerski horizonti, litološki sastav, glavne karakteristike formacije koje utiču na razvoj, razvoj i rad bunara). Princip svake metode snimanja bušotina je mjerenje vrijednosti koje karakteriziraju svojstva stijena i njihovo tumačenje.

Električne metode

Prilikom izvođenja elektrogeofizičkih istraživanja naftnih bušotina mjere se sljedeće karakteristike:

1. Električna otpornost (minerali provodnika, poluprovodnici, dielektrici).
2. Električna i magnetna permeabilnost.
3. Elektrohemijska aktivnost stena - prirodna (metoda potencijala samopolarizacije) ili veštački izazvana (metoda indukovanog polarizacionog potencijala).

Prva karakteristika je povezana sa takvom osobinom kao što je povećana otpornost stijena zasićenih naftom i plinom, što je identifikacijska karakteristika nalazišta nafte i plina (ne provode električnu energiju). Mjerenja se procjenjuju pomoću faktora povećanja otpora, koji vam omogućava da odredite najvažnije karakteristike ležišta - koeficijent poroznosti, zasićenosti vodom i uljem i plinom. U nastavku su opisane najčešće tehnike ove tehnologije.

Metoda prividnog otpora

Sonda sa tri elektrode za uzemljenje (jedna dovodna i 2 mjerne elektrode) se spušta u bunar, a četvrta (dovodna) se postavlja na ušću bunara. Kada se sonda kreće okomito duž bušotine, razlika potencijala se mijenja. Specifične električneotpor se naziva prividnim jer je izračunat za homogeni medij, a u stvari je nehomogen. Na osnovu dobijenih podataka grade se krive po kojima je moguće odrediti granice akumulacije.

Bočno električno sondiranje

Gradijent sonde velike dužine (višestruki od 2-30 prečnika bunara) se koriste u merenjima, što omogućava da se uzme u obzir uticaj bušaćeg fluida i dubine njegovog prodiranja u stene, da se odredi pravi otpornost formacije.

Zaštićena metoda uzemljenja sa sedam ili tri elektrodne sonde

U sondi sa sedam elektroda, jačina struje je regulisana tako da je osigurana jednakost potencijala u centralnoj i ekstremnoj tački duž ose bušotine. Ovo se radi kako bi se fokusirani snop električnog naboja usmjerio u stijenu. Rezultat je također očigledan otpor.

Metoda indukcije

Sonda sa emitujućim i prijemnim zavojnicama, alternatorom i ispravljačem se spušta u bunar. Prilikom stvaranja induciranog EMF-a, određuje se prividna električna provodljivost formacije.

Dielektrična metoda

Slično prethodnom, ali je frekvencija elektromagnetnog polja u zavojnici za red veličine veća. Ova metoda se koristi za određivanje prirode zasićenosti rezervoara sa niskim salinitetom vode.

Postoji i metoda mikrosonda (njihova veličina ne prelazi 5 cm) za mjerenje električnog otpora stijene,direktno uz zid bušotine.

Radiometrija

Radiometrijske geofizičke metode istraživanja zasnivaju se na detekciji nuklearnog zračenja (najčešće neutrona i gama zraka). Najčešći metodi su:

• prirodno zračenje stijena (ɣ-metoda);
• raspršeno ɣ zračenje;
• neutron-neutron (registracija neutrona rasutih jezgrima atoma stijene);
• pulsni neutron;
• neutronska aktivacija (ɣ-zračenje umjetnih radioaktivnih izotopa koje nastaje apsorpcijom neutrona);
• nuklearna magnetna rezonanca;
• neutronska ɣ-metoda (ɣ-radiativno zračenje zarobljavanja neutrona).

Metode se zasnivaju na zakonu slabljenja gustine toka gama zračenja, efektu raspršenja i apsorpcije neutrona u stijeni. Na osnovu toga se utvrđuje gustina stijena, njihov mineralni sastav, sadržaj gline, pukotina, te se prati radioaktivna kontaminacija opreme za bušenje u bušotinama.

Seizmoakustičke metode

Akustičke metode su zasnovane na mjerenju prirodnih ili umjetnih zvučnih vibracija. U prvom slučaju se izvode geološka i geofizička istraživanja buke koja se javlja prilikom ulaska gasa ili nafte u bušotinu, a takođe se meri i spektar vibracija alata za bušenje prilikom prodiranja stene..

Metode za proučavanje veštačkih oscilacija zvuka ili ultrazvučnog spektra zasnivaju se na merenju vremena širenja talasa iliprigušenje amplitude oscilacija. Brzina širenja zvuka zavisi od nekoliko parametara:

• mineralni sastav stijena;
• stepen njihove zasićenosti gas-uljem;
• litološke karakteristike;
• glinenost;
• distribucija naprezanja u stijenama;
• cementacija i ostalo.

Sonda spuštena u bunar sastoji se od predajnika i prijemnika odvojenih akustičnim izolatorima. Da bi se smanjio uticaj geometrije bušotine na rezultate merenja, obično se koriste sonde sa tri ili četiri elementa. Alat za dubinu je kablom povezan sa površinskom opremom. Signal sa prijemnika se digitalizuje i prikazuje na ekranu.

Uz pomoć ove metode izvode se studije litološke disekcije akumulacijskog dijela, velikih podzemnih šupljina, određuju svojstva akumulacije i kontroliše usječenje.

Termička seča

Osnova termičke karataže u terenskim geofizičkim istraživanjima je proučavanje gradijenta temperature duž bušotine, koji je povezan sa različitim termičkim svojstvima stijena (metode prirodnog i umjetnog termičkog polja). Toplotna provodljivost glavnih minerala koji formiraju stijene kreće se u rasponu od 1,3-8 W / (m∙K), a pri visokoj zasićenosti gasom opada nekoliko puta.

Veštačka toplotna polja se stvaraju tokom bušenja uz pomoć tečnosti za ispiranje ili ugradnje električnih grejača u bušotinu. Za mjerenje temperaturnog gradijenta najčešćeKoriste se dubinski električni otporni termometri. Bakrena žica i poluprovodnički materijali se koriste kao glavni senzorni element.

Promena temperature se beleži indirektno - veličinom električnog otpora ovog elementa. Mjerno kolo također sadrži elektronski oscilator čiji period oscilovanja varira s otporom. Njegova frekvencija se meri posebnim uređajem, a konstantni napon generisan u frekventnom meraču se prenosi na opremu za vizuelno posmatranje.

Izvođenje geofizičkih istraživanja ovom tehnikom omogućava dobijanje informacija o geološkoj strukturi polja, identifikaciju naftnih, gasnih i vodonosnih formacija, određivanje njihovog protoka, otkrivanje antiklinalnih struktura i slanih kupola, termalnih anomalija povezanih sa priliv ugljovodonika. Upotreba ove tehnologije posebno je relevantna u područjima sa aktivnom vulkanskom aktivnošću.

Geohemijske GIS metode

Geohemijske metode istraživanja zasnovane su na direktnom proučavanju zasićenosti gasom bušaćeg fluida i usjekotina nastalih tokom ispiranja bušotine. U prvom slučaju, određivanje sadržaja ugljikovodičnih plinova može se vršiti direktno tokom bušenja ili nakon njega. Tečnost za bušenje se degazira u posebnoj jedinici, a zatim se utvrđuje sadržaj ugljovodonika pomoću gasnog analizatora-hromatografa koji se nalazi u karotačkoj stanici.

Gulj, ili čestice izbušenog kamena,sadržane u tečnosti za bušenje proučavaju se luminiscentnim ili bituminološkim metodama.

Magnetno snimanje

Magnetne metode za vođenje karoteće bušotina uključuju nekoliko načina za razlikovanje stijena:

• magnetizacijom;
• o magnetskoj osjetljivosti (stvaranje vještačkog elektromagnetnog polja);
• o nuklearnim magnetnim svojstvima (ova tehnologija se takođe naziva nuklearno snimanje).

Jačina magnetnog polja je zbog prisustva magnetnih rudnih tijela i slojeva koji ih leže i preklapaju. Senzori magnetne modulacije (fluorosonde) služe kao osjetljivi elementi opreme u bušotini. Moderni instrumenti mogu mjeriti sve tri komponente vektora magnetnog polja, kao i magnetsku osjetljivost.

Nuklearna magnetna karotaža služi za određivanje karakteristika magnetnog polja, koje je indukovano jezgrima vodonika u tečnosti pora. Voda, gas i nafta razlikuju se po sadržaju jezgri vodonika. Zahvaljujući ovoj osobini, moguće je proučavati rezervoar i njegovu propusnost, identifikovati vrstu fluida i razlikovati tipove sastavnih stijena.

istraživanje gravitacije

Gravitaciono istraživanje je metoda geofizičkog istraživanja ležišta zasnovana na neujednačenoj distribuciji gravitacionog polja duž dužine bušotine. Po svrsi se razlikuju 2 vrste ovakvih karotaža - za određivanje gustine stijena slojeva koji prelaze bunar i za identifikaciju lokacije geoloških objekata koji uzrokuju anomaliju gravitacije (promjenu njene vrijednosti).

Skok posljednjeg indikatora se dešava kada se krećete od rezervoara manje gustine na gušće stijene. Suština metode je mjerenje vertikalne gravitacije i određivanje debljine rezervoara. Ovi podaci vam omogućavaju da saznate gustinu stijena.

String i kvarcni gravimetri se koriste kao glavna oprema u bušotini. Prvi tip uređaja je najčešće korišten. Takvi gravimetri su elektromehanički vibrator u kojem se na vertikalno fiksiranu strunu s ovješenim opterećenjem primjenjuje naizmjenični napon. Vibrator je povezan sa generatorom, a njegove fluktuacije frekvencije služe kao konačni parametar.

Oprema

Geofizičke metode istraživanja se izvode uz pomoć terenskih geofizičkih stanica, čiji su glavni elementi:

• alati za spust;
• vitlo sa mehaničkim ili elektromehaničkim pogonom (iz priključka, električne mreže ili nezavisnog izvora napajanja);
• kontrolna jedinica pogona;
• sistem za praćenje glavnih indikatora postupaka okidanja (dubina uranjanja, brzina spuštanja u bunar, sila zatezanja) - jedinica za prikaz, jedinica zatezanja, senzor dubine;
• podmazivač bušotine za zaptivanje glave bušotine tokom snimanja bušotine (uključuje zaporne ventile, kutiju za punjenje, prijemnu komoru, manometar i drugu instrumentaciju);
• oprema za mjerenje tla (na šasiji automobila).

Oprema za održavanje dubokih bunaramogu se nalaziti u karoseriji dva automobila. Laboratorije za geofizička istraživanja bušotina postavljene su na šasiju URAL-a, GAZ-2752 Sobol, KamAZ-a, GAZ-33081 i drugih. Karoserija automobila obično uključuje 2 odjeljka - radnički, u kojem se nalazi oprema, i "svlačionicu" za servisno osoblje.

Glavni zahtjevi za opremu su visoka tačnost i pouzdanost geofizičkih istraživanja. Rad u bunarima je povezan sa teškim uslovima - velika dubina, značajni padovi temperature, vibracije, podrhtavanje. Oprema se kompletira prema zahtjevima kupca, korištenoj metodi i ciljevima rada. Za geofizička istraživanja u podmorskim bušotinama, sva oprema se transportuje u kontejnerima.

Tumačenje rezultata

Rezultati geofizičkih istraživanja se obrađuju korak po korak od vrijednosti mjernih instrumenata do određivanja geofizičkih parametara akumulacije:

1. Konverzija signala opreme u nizu.
2. Određivanje pravih fizičkih svojstava proučavanih stijena. U ovoj fazi može biti potreban dodatni terenski geofizički rad.
3. Određivanje litoloških i rezervoarskih svojstava formacije.
4. Koristeći dobijene rezultate za rješavanje jednog od postavljenih zadataka - identifikacija mineralnih ležišta, njihova distribucija po cijelom regionu, određivanje geološke starosti stijena, koeficijenata poroznosti, sadržaja gline, zasićenosti gasom i naftom, propusnosti; identifikacija rezervoara, proučavanje karakteristikageološki dio i drugi.

Interpretacija geofizičkih istraživanja vrši se različitim metodama u zavisnosti od tehnologije koja se koristi (električna, radiometrijska, termička itd.) i mjerne opreme. Moderne geofizičke organizacije upravljaju automatizovanim sistemima za prikupljanje i obradu podataka (Prime, Pangea, Inpres, PaleoScan, SeisWare, DUG Insight i drugi).