Геофизикалық зерттеулер: түрлері, әдістері және технологиялары

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-17 10:33

Геофизикалық зерттеулер ұңғыма маңындағы және ұңғыма аралық кеңістіктегі тау жыныстарын зерттеу үшін қолданылады. Олар әртүрлі типтегі табиғи немесе жасанды физикалық көрсеткіштерді өлшеу және түсіндіру арқылы жүзеге асырылады. Қазіргі уақытта 50-ден астам геофизикалық әдістер бар.

Жалпы сипаттамалар

Геофизикалық зерттеулер (ГАЖ, өндірістік геофизика немесе каротаж) – геологиялық профильдерді зерттеу, ұңғымалардың техникалық жағдайы туралы ақпарат алу және жер қойнауындағы пайдалы қазбаларды анықтау үшін қолданылатын қолданбалы геофизикалық әдістердің жиынтығы.

ГИС тау жыныстарының әртүрлі физикалық қасиеттеріне негізделген:

• электр;
• радиоактивті;
• магниттік;
• термиялық және басқалар.

Ұңғылардың өндірістік геофизикалық зерттеулері ұңғымаларды геологиялық құжаттаманың негізгі түрі болып табылады. Оларды жүзеге асырудың мақсаты - бірқатар техникалық мәселелерді шешу (бөлімдерді салыстырубір жастағы қабаттарды анықтау, өнімді қабаттарды, маркер горизонттарын, литологиялық құрамын, ұңғымаларды игеруге, игеруге және пайдалануға әсер ететін қабаттың негізгі сипаттамаларын анықтау). Кез келген ұңғымаларды каротаждау әдісінің принципі тау жыныстарының қасиеттерін сипаттайтын мәндерді өлшеу және оларды түсіндіру болып табылады.

Электрлік әдістер

Мұнай ұңғымаларының электр геофизикалық зерттеулерін жүргізген кезде келесі сипаттамалар өлшенеді:

1. Электрлік кедергі (өткізгіш минералдар, жартылай өткізгіштер, диэлектриктер).
2. Электрлік және магниттік өткізгіштік.
3. Тау жыныстарының электрохимиялық белсенділігі - табиғи (өзіндік поляризация потенциалы әдісі) немесе жасанды индукцияланған (индукцияланған поляризация потенциалы әдісі).

Бірінші сипаттама мұнай мен газға қаныққан тау жыныстарының меншікті кедергісінің жоғарылауы сияқты ерекшелікпен байланысты, бұл мұнай және газ кен орындарының идентификациялық белгісі (олар электр тогын өткізбейді). Өлшемдер кедергіні арттыру коэффициенті арқылы бағаланады, бұл қабаттың ең маңызды сипаттамаларын – кеуектілік, су және мұнай-газға қанығу коэффициентін анықтауға мүмкіндік береді. Бұл технологияның ең көп таралған әдістері төменде сипатталған.

Көрсетілген қарсылық әдісі

Үш жерге қосу электроды бар зонд (бір қоректендіру және 2 өлшеу электроды) ұңғымаға түсіріледі, ал төртінші (қоректену) ұңғыма сағасына орнатылады. Зонд ұңғыма бойымен тігінен қозғалғанда потенциалдар айырымы өзгереді. Арнайы электрлікқарсылық біртекті орта үшін есептелетіндіктен айқын деп аталады, бірақ іс жүзінде ол біртекті емес. Алынған деректер негізінде су қоймасының шекарасын анықтауға болатын қисық сызықтар салынады.

Бүйірлік электрлік дыбыс

Өлшемдерде үлкен ұзындықтағы (2-30 ұңғыма диаметріне еселік) градиенттік зондтар қолданылады, бұл бұрғылау сұйықтығының әсерін және оның тау жыныстарына ену тереңдігін есепке алуға, шын мәнін анықтауға мүмкіндік береді. түзілу кедергісі.

Жеті немесе үш электродты зондпен қорғалған жерге қосу әдісі

Жеті электродты зондта ток күші ұңғыма осі бойындағы орталық және шеткі нүктелерде потенциалдар теңдігі қамтамасыз етілетіндей реттеледі. Бұл электр зарядының фокусталған шоғын тау жынысына бағыттау үшін жасалады. Нәтиже де айқын қарсылық болып табылады.

Индукция әдісі

Шығаратын және қабылдағыш катушкалары, генераторы және түзеткіші бар зонд ұңғымаға түсірілген. Индукцияланған ЭҚК құру кезінде қабаттың көрінетін электр өткізгіштігі анықталады.

Диэлектрлік әдіс

Алдыңғыға ұқсас, бірақ катушкадағы электромагниттік өрістің жиілігі одан да жоғары. Бұл әдіс судың тұздылығы төмен су қоймасының қанығу сипатын анықтау үшін қолданылады.

Тау жыныстарының электр кедергісін өлшеу үшін микрозондтардың (олардың өлшемі 5 см-ден аспайтын) әдісі де бар,ұңғыма қабырғасына тікелей іргелес.

Радиометрия

Радиометриялық геофизикалық зерттеу әдістері ядролық сәулеленуді (көбінесе нейтрондар мен гамма сәулелер) анықтауға негізделген. Ең көп таралған әдістер:

• табиғи тау жыныстарының сәулеленуі (ɣ-әдіс);
• шашыраңқы ɣсәулелену;
• нейтрон-нейтрон (тау жыныстарының атомдарының ядроларымен шашыраған нейтрондардың тіркелуі);
• импульстік нейтрон;
• нейтронды белсендіру (ɣ-нейтрондардың жұтылуынан туындайтын жасанды радиоактивті изотоптардың сәулеленуі);
• ядролық магниттік резонанс;
• нейтрон ɣ-әдісі (ɣ-сәулеленуді нейтронды ұстау сәулесі).

Әдістер гамма-сәулелену ағынының тығыздығының әлсіреу заңына, жыныстағы нейтрондардың шашырауы мен жұтылуының әсеріне негізделген. Осының негізінде тау жыныстарының тығыздығы, олардың минералдық құрамы, саздылығы, жарылуы анықталады, ұңғыма бұрғылау жабдықтарының радиоактивті ластануы бақыланады.

Сейсмоакустикалық әдістер

Акустикалық әдістер табиғи немесе жасанды дыбыс тербелістерін өлшеуге негізделген. Бірінші жағдайда ұңғыма оқпанына газ немесе мұнай түскен кезде пайда болатын шулардың геологиялық-геофизикалық зерттеулері жүргізіледі, сонымен қатар тау жыныстарының ену кезіндегі бұрғылау құралының тербеліс спектрі де өлшенеді.

Дыбыс немесе ультрадыбыстық спектрдің жасанды тербелістерін зерттеу әдістері толқынның таралу уақытын өлшеуге негізделген.тербеліс амплитудасының өшуі. Дыбыстың таралу жылдамдығы бірнеше параметрге байланысты:

• тау жыныстарының минералдық құрамы;
• олардың газ-мұнайға қанығу дәрежесі;
• литологиялық ерекшеліктері;
• балшық;
• тау жыныстарындағы кернеулердің таралуы;
• цементтеу және т.б.

Ұңғымаға түсірілген зонд акустикалық оқшаулағыштармен бөлінген таратқыш пен қабылдағыштан тұрады. Ұңғыманың геометриясының өлшеу нәтижелеріне әсерін азайту үшін әдетте үш немесе төрт элементті зондтар қолданылады. Ұңғымалық құрал жер үсті жабдығына кабель арқылы қосылған. Ресиверден келетін сигнал цифрланады және экранда көрсетіледі.

Бұл әдістің көмегімен коллектор учаскесінің, үлкен жер асты қуыстарының литологиялық бөлінуіне зерттеулер жүргізіліп, коллектордың қасиеттері анықталады және судың кесілуі бақыланады.

Термиялық журнал

Далалық геофизикалық зерттеулерде термокаротаждың негізі тау жыныстарының әртүрлі жылулық қасиеттерімен байланысты ұңғыма оқпанының бойындағы температура градиентін зерттеу болып табылады (табиғи және жасанды жылу өрісінің әдістері). Негізгі тау жыныстарын құрайтын минералдардың жылу өткізгіштігі 1,3-8 Вт / (м∙К) аралығында болады, ал жоғары газбен қаныққанда ол бірнеше есе төмендейді.

Жасанды жылу өрістері бұрғылау кезінде шаю сұйықтығының көмегімен немесе ұңғымаға электр жылытқыштарын орнату арқылы жасалады. Температура градиентін жиі өлшеу үшінұңғыманың электр қарсылық термометрлері қолданылады. Негізгі сезгіш элемент ретінде мыс сым және жартылай өткізгіш материалдар пайдаланылады.

Температураның өзгеруі жанама түрде – осы элементтің электрлік кедергісінің шамасы бойынша жазылады. Өлшеу тізбегінде тербеліс периоды кедергіге байланысты өзгеретін электронды осциллятор да бар. Оның жиілігі арнайы құрылғы арқылы өлшенеді, ал жиілік өлшегіште пайда болған тұрақты кернеу визуалды бақылау жабдығына беріледі.

Бұл әдістемені пайдалана отырып геофизикалық зерттеулер жүргізу кен орнының геологиялық құрылымы туралы ақпарат алуға, мұнай, газ және су бар қабаттарды анықтауға, олардың ағын жылдамдығын анықтауға, антиклинальды құрылымдар мен тұзды күмбездерді, жылу аномалияларын анықтауға мүмкіндік береді. көмірсутектердің ағыны. Бұл технологияны пайдалану әсіресе белсенді жанартау белсенділігі бар аймақтарға қатысты.

Геохимиялық ГАЖ әдістері

Геохимиялық зерттеу әдістері бұрғылау сұйықтығының газбен қанығуын және ұңғыманы шаю кезінде пайда болған шламды тікелей зерттеуге негізделген. Бірінші жағдайда көмірсутекті газдардың құрамын анықтау тікелей бұрғылау кезінде немесе одан кейін жүргізілуі мүмкін. Бұрғылау ерітіндісі арнайы қондырғыда газсыздандырылады, содан кейін каротажда орналасқан газ анализатор-хроматограф көмегімен көмірсутектің құрамы анықталады.

Шлам немесе бұрғыланған тау жыныстарының бөлшектері,бұрғылау сұйықтығының құрамындағы люминесценттік немесе битуминологиялық әдістермен зерттеледі.

Магниттік тіркеу

Ұңғымаларды каротажды жүргізудің магниттік әдістері тау жыныстарын ажыратудың бірнеше әдістерін қамтиды:

• магниттеу бойынша;
• магниттік сезімталдық бойынша (жасанды электромагниттік өрісті құру);
• ядролық магниттік қасиеттерге қатысты (бұл технология ядролық каротаж деп те аталады).

Магниттік өрістің күші олардың астында жатқан және бір-бірімен қабаттасатын магниттік кен денелері мен қабаттарының болуына байланысты. Магниттік модуляция сенсорлары (флюрозондтар) ұңғыма жабдығының сезімтал элементтері ретінде қызмет етеді. Заманауи құралдар магнит өрісі векторының барлық үш компонентін, сондай-ақ магниттік сезімталдықты өлшей алады.

Ядролық магнитті каротаж – кеуекті сұйықтықтағы сутегі ядроларымен индукцияланатын магнит өрісінің сипаттамаларын анықтау. Су, газ және мұнай сутегі ядроларының құрамы бойынша ерекшеленеді. Осы қасиетінің арқасында қабат пен оның өткізгіштігін зерттеуге, сұйықтықтың түрін анықтауға, құрамдас жыныстардың түрлерін ажыратуға болады.

гравитациялық барлау

Гравитациялық барлау – ұңғыма оқпанының ұзындығы бойынша ауырлық өрісінің біркелкі емес таралуына негізделген кен орындарын геофизикалық барлау әдісі. Мақсаты бойынша мұндай каротаждың 2 түрі ажыратылады - ұңғыманы кесіп өтетін қабаттардың жыныстарының тығыздығын анықтау және ауырлық күшінің аномалиясын тудыратын геологиялық объектілердің орнын анықтау (оның мәнін өзгерту).

Соңғы индикатордың секіруі тығыздығы төмен су қоймасынан тығыз жыныстарға ауысқанда орын алады. Әдістің мәні тік ауырлық күшін өлшеу және резервуардың қалыңдығын анықтау болып табылады. Бұл деректер тау жыныстарының тығыздығын білуге мүмкіндік береді.

Негізгі ұңғыма жабдығы ретінде ішекті және кварцтық гравиметрлер қолданылады. Құрылғылардың бірінші түрі ең көп қолданылады. Мұндай гравиметрлер ілулі жүктемесі бар тігінен бекітілген жіпке айнымалы кернеу қолданылатын электромеханикалық вибратор болып табылады. Вибратор генераторға қосылған және оның жиілігінің ауытқуы соңғы параметр ретінде қызмет етеді.

Жабдық

Геофизикалық зерттеу әдістері далалық геофизикалық станциялардың көмегімен жүзеге асырылады, олардың негізгі элементтері:

• ұңғыма құралдары;
• механикалық немесе электромеханикалық жетегі бар лебедка (қуат алудан, электр желісінен немесе тәуелсіз қуат көзінен);
• дискіні басқару блогы;
• Ашу процедураларының негізгі көрсеткіштеріне арналған бақылау жүйесі (суға батыру тереңдігі, ұңғымаға түсу жылдамдығы, тартылу күші) - дисплей блогы, созылу блогы, тереңдік сенсоры;
• ұңғыманы каротаждау кезінде ұңғыма сағасын герметизациялауға арналған майлаушы (жабу клапандары, толтырғыш қорап, қабылдау камерасы, манометрлер және басқа аспаптар кіреді);
• жер өлшеу жабдығы (автомобиль шассиінде).

Терең ұңғымаға техникалық қызмет көрсету жабдығыекі көліктің кузовында орналасуы мүмкін. Ұңғымаларды геофизикалық барлау зертханалары УРАЛ, ГАЗ-2752 Собол, КамАЗ, ГАЗ-33081 және т.б. шассиде орнатылған. Автокөліктің шанағы әдетте 2 бөлімнен тұрады - жұмысшы, онда жабдық орналасқан және қызмет көрсетуші персоналға арналған "ауыстыратын үй".

Жабдықтарға қойылатын негізгі талаптар геофизикалық зерттеулердің жоғары дәлдігі мен сенімділігі болып табылады. Ұңғымалардағы жұмыс қиын жағдайлармен байланысты - үлкен тереңдік, температураның айтарлықтай төмендеуі, тербеліс, шайқау. Жабдық тапсырыс берушінің талаптарына, қолданылатын әдіске және жұмыс мақсаттарына сәйкес аяқталады. Теңіз ұңғымаларында геофизикалық зерттеулер жүргізу үшін барлық жабдық контейнерлерде тасымалданады.

Нәтижелерді түсіндіру

Геофизикалық зерттеулердің нәтижелері өлшеу құралдарының мәндерінен коллектордың геофизикалық параметрлерін анықтауға дейін кезең-кезеңімен өңделеді:

1. Ұңғылық жабдық сигналдарын түрлендіру.
2. Зерттелетін тау жыныстарының шынайы физикалық қасиеттерін анықтау. Бұл кезеңде қосымша далалық геофизикалық жұмыстар қажет болуы мүмкін.
3. Қабаттың литологиялық және коллекторлық қасиеттерін анықтау.
4. Алынған нәтижелерді алға қойылған міндеттердің бірін шешу үшін пайдалану – пайдалы қазбалардың кен орындарын анықтау, олардың облыс бойынша таралуы, тау жыныстарының геологиялық жасын, кеуектілік коэффициенттерін, саздылық, газ және мұнайға қанығу, өткізгіштік коэффициенттерін анықтау; су қоймаларын анықтау, ерекшеліктерін зерттеугеологиялық бөлім және басқалар.

Геофизикалық зерттеулерді интерпретациялау қолданылатын технологияға (электрлік, радиометриялық, жылулық және т.б.) және өлшеу құралдарына байланысты әртүрлі әдістермен жүзеге асырылады. Заманауи геофизикалық ұйымдар деректерді жинау мен өңдеудің автоматтандырылған жүйелерін басқарады (Prime, Pangea, Inpres, PaleoScan, SeisWare, DUG Insight және т.б.).