Geofizikai kutatások: típusok, módszerek és technológiák

2024 Szerző: Howard Calhoun | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-17 10:30

A geofizikai kutatást a kútközeli és a kútközi térben található kőzetek tanulmányozására használják. Ezeket különféle típusú természetes vagy mesterséges fizikai mutatók mérésével és értelmezésével végzik. Jelenleg több mint 50 geofizikai módszer létezik.

Általános jellemzők

A geofizikai kutatás (GIS, termelési geofizika vagy fakitermelés) olyan alkalmazott geofizikai módszerek összessége, amelyek geológiai szelvények tanulmányozására, a kutak műszaki állapotára vonatkozó információk megszerzésére és az altalaj ásványainak azonosítására szolgálnak.

GIS a kőzetek különféle fizikai tulajdonságain alapul:

• elektromos;
• radioaktív;
• mágneses;
• termikus és mások.

A kutak termelési geofizikai felmérései a kutak geológiai dokumentációjának fő típusa. Megvalósításuk célja számos technikai probléma megoldása (szakaszok összehasonlítása aazonos korú rétegek azonosítása, termőrétegek meghatározása, jelzőhorizontok, kőzettani összetétel, a formáció főbb jellemzői, amelyek befolyásolják a kutak fejlődését, fejlődését és működését). Minden kútnaplózási módszer alapelve a kőzetek tulajdonságait jellemző értékek mérése és értelmezése.

Elektromos módszerek

Az olajkutak elektromos geofizikai felmérései során a következő jellemzőket mérjük:

1. Elektromos ellenállás (vezető ásványok, félvezetők, dielektrikumok).
2. Elektromos és mágneses permeabilitás.
3. Kőzetek elektrokémiai aktivitása - természetes (önpolarizációs potenciál módszer) vagy mesterségesen indukált (indukált polarizációs potenciál módszer).

Az első jellemző egy olyan tulajdonsághoz kapcsolódik, mint az olajjal és gázzal telített kőzetek megnövekedett ellenállása, amely az olaj- és gázlelőhelyek azonosítási jellemzője (nem vezetnek elektromosságot). A méréseket az ellenállás növelési tényezővel értékelik, amely lehetővé teszi a tározó legfontosabb jellemzőinek - a porozitási együttható, a víz, valamint az olaj- és gáztelítettség - meghatározását. Ennek a technológiának a leggyakoribb technikáit az alábbiakban ismertetjük.

A látszólagos ellenállás módszere

Egy szondát három földelő elektródával (egy táp és 2 mérőelektróda) engedünk a kútba, a negyediket (tápegység) pedig a kútfejre szereljük. Amikor a szonda függőlegesen mozog a fúrólyuk mentén, a potenciálkülönbség megváltozik. Specifikus elektromosAz ellenállást látszólagosnak nevezzük, mert homogén közegre számítják, de valójában inhomogén. A kapott adatok alapján görbék készülnek, amelyek segítségével meg lehet határozni a tározó határait.

Elektromos oldalsó hangosítás

Nagy hosszúságú (2-30 kútátmérő többszöröse) gradiens szondákat használnak a mérésekhez, amelyek lehetővé teszik a fúrófolyadék hatásának és a kőzetekbe való behatolása mélységének figyelembevételét a valódi meghatározásához. formáció ellenállása.

Árnyékolt földelési módszer hét vagy három elektródás szondával

A hételektródás szondában az áramerősséget úgy szabályozzák, hogy a fúrólyuk tengelyének középső és szélső pontjain a potenciálok egyenlősége biztosított legyen. Ez azért történik, hogy a fókuszált elektromos töltéssugarat a kőzetbe irányítsák. Az eredmény egy látszólagos ellenállás is.

Indukciós módszer

Egy szonda kibocsátó és vevő tekercsekkel, generátorral és egyenirányítóval van leeresztve a kútba. Az indukált EMF létrehozásakor a képződmény látszólagos elektromos vezetőképességét határozzuk meg.

Dielektromos módszer

Hasonló az előzőhöz, de a tekercsben az elektromágneses tér frekvenciája egy nagyságrenddel nagyobb. Ezzel a módszerrel meghatározható a tározók telítettsége alacsony vízsótartalom mellett.

Létezik mikroszondák módszere is (méretük nem haladja meg az 5 cm-t) a kőzet elektromos ellenállásának mérésére,közvetlenül a fúrólyuk fala mellett.

Radiometria

A radiometrikus geofizikai kutatási módszerek a nukleáris sugárzás (leggyakrabban neutronok és gamma-sugárzás) kimutatásán alapulnak. A leggyakoribb módszerek:

• természetes kőzetsugárzás (ɣ-módszer);
• szórt ɣ sugárzás;
• neutron-neutron (a kőzet atommagjai által szórt neutronok regisztrációja);
• impulzusneutron;
• neutronaktiválás (ɣ- a neutronok abszorpciójából származó mesterséges radioaktív izotópok kisugárzása);
• nukleáris mágneses rezonancia;
• neutron ɣ-módszer (ɣ-sugárzó neutronbefogó sugárzás).

A módszerek a gamma-sugárzás fluxussűrűségének csillapításának törvényén, a kőzetben a neutronok szóródásának és abszorpciójának hatásán alapulnak. Ennek alapján határozzák meg a kőzetek sűrűségét, ásványi összetételét, agyagtartalmát, repedéseit, és figyelik a fúrólyukfúró berendezések radioaktív szennyezettségét.

Szeizmoakusztikus módszerek

Az akusztikai módszerek természetes vagy mesterséges hangrezgések mérésén alapulnak. Az első esetben a gáz vagy olaj fúrólyukba jutásakor fellépő zajok geológiai és geofizikai vizsgálatát végzik el, valamint mérik a fúrószerszám kőzetbehatolás közbeni rezgésspektrumát is.

A hang- vagy ultrahangspektrum mesterséges oszcillációinak vizsgálatára szolgáló módszerek a hullám terjedési idejének mérésén, ill.az oszcillációs amplitúdó csillapítása. A hang terjedési sebessége több paramétertől függ:

• kőzetek ásványi összetétele;
• gázolaj-telítettségük mértéke;
• kőzettani jellemzők;
• agyag;
• feszültségeloszlás a sziklákban;
• cementálás és mások.

A kútba süllyesztett szonda egy adóból és egy hangszigetelőkkel elválasztott vevőből áll. A fúrólyuk geometriájának mérési eredményekre gyakorolt hatásának csökkentésére általában három- vagy négyelemes szondákat alkalmaznak. A fúrószerszám kábellel csatlakozik a felszíni berendezéshez. A vevőből érkező jel digitalizálva van, és megjelenik a képernyőn.

A módszer segítségével a tározószakasz, nagy földalatti üregek kőzettani boncolásának vizsgálatát végezzük, meghatározzuk a tározó tulajdonságait és szabályozzuk a vízelzáródást.

Termikus naplózás

A terepi geofizikai felmérések termikus fakitermelésének alapja a fúrólyuk menti hőmérséklet-gradiens vizsgálata, amely a kőzetek eltérő termikus tulajdonságaihoz kapcsolódik (természetes és mesterséges hőtér módszerei). A főbb kőzetképző ásványok hővezető képessége 1,3-8 W / (m∙K) között mozog, és magas gáztelítettségnél többszörösére csökken.

Mesterséges hőmezők jönnek létre a fúrás során öblítőfolyadék segítségével vagy elektromos fűtőtestek beépítésével a kútba. A hőmérsékleti gradiens leggyakrabban történő mérésérefúrólyuk elektromos ellenálláshőmérőket használnak. Fő érzékelőelemként rézhuz alt és félvezető anyagokat használnak.

A hőmérséklet változását közvetetten rögzítjük – az elem elektromos ellenállásának nagyságával. A mérőáramkör egy elektronikus oszcillátort is tartalmaz, amelynek rezgési periódusa az ellenállás függvényében változik. Frekvenciáját egy speciális készülék méri, és a frekvenciamérőben generált állandó feszültséget továbbítja a vizuális megfigyelő berendezéshez.

A geofizikai kutatás ezzel a technikával lehetővé teszi a mező geológiai felépítésével kapcsolatos információk megszerzését, olaj-, gáz- és víztartalmú képződmények azonosítását, áramlási sebességük meghatározását, antiklinális struktúrák és sókupolák, a talajhoz kapcsolódó termikus anomáliák kimutatását. szénhidrogének beáramlása. Ennek a technológiának a használata különösen fontos az aktív vulkáni tevékenységet folytató területeken.

Geokémiai térinformatikai módszerek

A geokémiai kutatási módszerek a fúrófolyadék és a kútöblítés során keletkezett bevágások gáztelítettségének közvetlen vizsgálatán alapulnak. Az első esetben a szénhidrogéngázok tartalmának meghatározása közvetlenül a fúrás során vagy azt követően is elvégezhető. A fúrófolyadékot egy speciális egységben gáztalanítják, majd a szénhidrogén-tartalmat a fakitermelő állomáson elhelyezett gázanalizátor-kromatográf segítségével határozzák meg.

Iszap vagy fúrt kőzet részecskék,a fúrófolyadékban lévő mennyiséget lumineszcens vagy bituminológiai módszerekkel vizsgálják.

Mágneses naplózás

A kútnaplózás mágneses módszerei a kőzetek megkülönböztetésének számos módját tartalmazzák:

• mágnesezéssel;
• a mágneses szuszceptibilitásról (mesterséges elektromágneses tér létrehozása);
• a nukleáris mágneses tulajdonságokról (ezt a technológiát nukleáris naplózásnak is nevezik).

A mágneses tér erőssége az alattuk lévő és átfedő mágneses érctestek és rétegek jelenlétének köszönhető. A mágneses modulációs érzékelők (flurozondák) a fúrólyuk berendezések érzékeny elemeiként szolgálnak. A modern műszerek képesek mérni a mágneses térvektor mindhárom összetevőjét, valamint a mágneses szuszceptibilitást.

A nukleáris mágneses naplózás célja a mágneses tér jellemzőinek meghatározása, amelyet a pórusfolyadékban lévő hidrogénmagok indukálnak. A víz, a gáz és az olaj a hidrogénatommagok tartalmában különbözik. Ennek a tulajdonságnak köszönhetően lehetőség nyílik a tározó és permeabilitásának tanulmányozására, a folyadék típusának azonosítására, valamint az alkotó kőzetek típusainak megkülönböztetésére.

gravitációs kutatás

A gravitációs feltárás a lerakódások geofizikai feltárásának módszere, amely a gravitációs mező nem egyenletes eloszlásán alapul a fúrólyuk hossza mentén. A cél szerint az ilyen fakitermelésnek 2 típusát különböztetjük meg - a kutat keresztező rétegek kőzetsűrűségének meghatározására, valamint a gravitációs anomáliát (értékének változását) okozó geológiai objektumok elhelyezkedésének azonosítására.

Az utolsó mutató ugrása akkor következik be, amikor egy kisebb sűrűségű tározóról a sűrűbb kőzetek felé haladunk. A módszer lényege a függőleges gravitáció mérése és a tározó vastagságának meghatározása. Ezek az adatok lehetővé teszik a kőzetek sűrűségének meghatározását.

Húr- és kvarc gravimétereket használnak a fúrólyuk fő berendezéseként. Az első típusú eszközöket használják a legszélesebb körben. Az ilyen graviméterek olyan elektromechanikus vibrátorok, amelyekben függő terhelés mellett váltakozó feszültséget kapcsolnak egy függőlegesen rögzített húrra. A vibrátor egy generátorhoz van csatlakoztatva, és ennek frekvencia-ingadozásai szolgálnak végső paraméterként.

Felszerelés

A geofizikai kutatási módszereket terepi geofizikai állomások segítségével végezzük, melyek fő elemei:

• fúrószerszámok;
• csörlő mechanikus vagy elektromechanikus hajtással (az erőleadó tengelyről, az elektromos hálózatról vagy a független áramforrásról);
• hajtásvezérlő egység;
• figyelőrendszer a kioldási eljárások főbb mutatóihoz (merülési mélység, a kútba süllyedés sebessége, feszítőerő) - kijelző egység, feszítőegység, mélységérzékelő;
• fúrólyuk kenőanyag a kútfej tömítésére a fúrás során (elzárószelepekkel, tömszelencével, fogadókamrával, nyomásmérőkkel és egyéb műszerekkel);
• földi mérőberendezés (egy személygépkocsi alvázán).

Mélykút-karbantartó berendezésekkét autó karosszériájában helyezhető el. A kutak geofizikai feltárására szolgáló laboratóriumok az URAL, a GAZ-2752 Sobol, a KamAZ, a GAZ-33081 és mások alvázára vannak felszerelve. Az autó karosszériája általában 2 rekeszből áll – egy dolgozóból, amelyben a berendezés található, és egy „váltóházat” a szervizesek számára.

A berendezésekkel szemben támasztott fő követelmények a geofizikai felmérések nagy pontossága és megbízhatósága. A kutakban végzett munka nehéz körülményekhez kapcsolódik - nagy mélység, jelentős hőmérséklet-esések, rezgések, remegés. A berendezés a megrendelő igényeinek, az alkalmazott módszernek és a munka céljainak megfelelően készül. A tengeri kutak geofizikai kutatásához minden berendezést konténerekben szállítanak.

Az eredmények értelmezése

A geofizikai felmérések eredményeit lépésről lépésre dolgozzuk fel a mérőműszerek értékétől a tározó geofizikai paramétereinek meghatározásáig:

1. A fúrólyuk berendezés jeleinek átalakítása.
2. A vizsgált kőzetek valódi fizikai tulajdonságainak meghatározása. Ebben a szakaszban további terepi geofizikai munkákra lehet szükség.
3. A képződmény kőzettani és tározó tulajdonságainak meghatározása.
4. A kapott eredményeket felhasználva a kitűzött feladatok egyikének megoldására - ásványlelőhelyek azonosítása, régión belüli eloszlása, a kőzetek földtani korának, porozitási együtthatóinak, agyagtartalomnak, gáz- és olajtelítettség, permeabilitás meghatározása; tározók azonosítása, jellemzők tanulmányozásageológiai szakasz és mások.

A geofizikai felmérések értelmezése az alkalmazott technológiától (elektromos, radiometriai, termikus stb.) és a mérőberendezésektől függően különböző módszerekkel történik. A modern geofizikai szervezetek automatizált adatgyűjtő és -feldolgozó rendszereket működtetnek (Prime, Pangea, Inpres, PaleoScan, SeisWare, DUG Insight és mások).