Geofizička istraživanja: vrste, metode i tehnologije

2025 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja promjena: 2025-01-24 13:17

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

Opće karakteristike

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

GIS se temelji na različitim fizičkim svojstvima stijena:

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

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

Električne metode

Prilikom provođenja elektrogeofizičkih istraživanja naftnih bušotina mjere se sljedeće karakteristike:

1. Električna otpornost (minerali vodiča, poluvodiči, dielektrici).
2. Električna i magnetska propusnost.
3. Elektrokemijska aktivnost stijena - prirodna (metoda samopolarizacijskog potencijala) ili umjetno inducirana (metoda induciranog polarizacijskog potencijala).

Prva karakteristika povezana je s takvom značajkom kao što je povećana otpornost stijena zasićenih naftom i plinom, što je identifikacijska karakteristika nalazišta nafte i plina (ne provode električnu struju). Mjerenja se procjenjuju pomoću faktora povećanja otpora, koji vam omogućuje određivanje najvažnijih karakteristika ležišta - koeficijenta poroznosti, zasićenosti vodom i uljem i plinom. Najčešće tehnike ove tehnologije opisane su u nastavku.

Metoda prividnog otpora

Sonda s tri elektrode za uzemljenje (jedna dovodna i 2 mjerne elektrode) spušta se u bušotinu, a četvrta (opskrbna) se postavlja na vrh bušotine. Kada se sonda pomiče okomito duž bušotine, razlika potencijala se mijenja. Specifična električnaotpor se naziva prividnim jer se računa za homogeni medij, a zapravo je nehomogen. Na temelju dobivenih podataka grade se krivulje po kojima je moguće odrediti granice akumulacije.

Bočno električno sondiranje

Gradijentne sonde velike duljine (višestruki promjera 2-30 bušotina) se koriste u mjerenjima, što omogućuje uzimanje u obzir utjecaja bušaće tekućine i dubine njenog prodiranja u stijene, da se odredi pravi otpornost formacije.

Zaštićena metoda uzemljenja sa sedam ili tri sonde za elektrode

U sondi sa sedam elektroda, jačina struje je regulirana tako da je osigurana jednakost potencijala u središnjoj i krajnjoj točki duž osi bušotine. To je učinjeno kako bi se fokusirani snop električnog naboja usmjerio u stijenu. Rezultat je također prividni otpor.

Indukcijska metoda

U bunar se spušta sonda s odašiljačkim i prijemnim zavojnicama, alternatorom i ispravljačem. Prilikom stvaranja induciranog EMF-a određuje se prividna električna vodljivost formacije.

Dielektrična metoda

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

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

Radiometrija

Radiometrijske geofizičke metode istraživanja temelje se na detekciji nuklearnog zračenja (najčešće neutrona i gama zraka). Najčešće metode su:

• prirodno zračenje stijena (ɣ-metoda);
• raspršeno ɣ zračenje;
• neutron-neutron (registracija neutrona raspršenih jezgrama atoma stijene);
• pulsni neutron;
• neutronska aktivacija (ɣ-zračenje umjetnih radioaktivnih izotopa koje nastaje apsorpcijom neutrona);
• nuklearna magnetska rezonancija;
• neutronska ɣ-metoda (ɣ-radiativno zračenje hvatanja neutrona).

Metode se temelje na zakonu slabljenja gustoće toka gama zračenja, učinku raspršenja i apsorpcije neutrona u stijeni. Na temelju toga utvrđuje se gustoća stijena, njihov mineralni sastav, sadržaj gline, lomljenost i prati se radioaktivna kontaminacija opreme za bušenje u bušotinama.

Seizmoakustičke metode

Akustičke metode temelje se na mjerenju prirodnih ili umjetnih zvučnih vibracija. U prvom slučaju provode se geološka i geofizička istraživanja buke koja nastaje pri ulasku plina ili nafte u bušotinu, a također se mjeri i spektar vibracija alata za bušenje tijekom prodora stijene..

Metode za proučavanje umjetnih oscilacija zvuka ili ultrazvučnog spektra temelje se na mjerenju vremena širenja vala iliprigušivanje amplitude titranja. Brzina širenja zvuka ovisi o nekoliko parametara:

• mineralni sastav stijena;
• stupanj njihove zasićenosti plinom i uljem;
• litološke značajke;
• glinenost;
• distribucija naprezanja u stijenama;
• cementacija i ostalo.

Sonda spuštena u bunar sastoji se od odašiljača i prijemnika odvojenih akustičnim izolatorima. Kako bi se smanjio učinak geometrije bušotine na rezultate mjerenja, obično se koriste sonde s tri ili četiri elementa. Alat za doboš povezan je kabelom s površinskom opremom. Signal s prijemnika se digitalizira i prikazuje na ekranu.

Uz pomoć ove metode provode se studije litološke disekcije akumulacijskog dijela, velikih podzemnih šupljina, određuju svojstva ležišta i kontrolira se vodorez.

Termičko snimanje

Osnova toplinske karataže u terenskim geofizičkim istraživanjima je proučavanje temperaturnog gradijenta duž bušotine, što je povezano s različitim toplinskim svojstvima stijena (metode prirodnog i umjetnog toplinskog polja). Toplinska vodljivost glavnih minerala koji stvaraju stijene kreće se od 1,3-8 W / (m∙K), a pri visokoj zasićenosti plinom opada nekoliko puta.

Umjetna toplinska polja stvaraju se tijekom bušenja uz pomoć tekućine za ispiranje ili ugradnje električnih grijača u bušotinu. Za mjerenje temperaturnog gradijenta najčešćekoriste se dubinski električni otporni termometri. Bakrena žica i poluvodički materijali koriste se kao glavni senzorski element.

Promjena temperature se bilježi neizravno - veličinom električnog otpora ovog elementa. Mjerni krug također sadrži elektronički oscilator čiji period titranja varira s otporom. Njegova frekvencija se mjeri posebnim uređajem, a konstantni napon generiran u frekvencijskom mjeraču prenosi se na opremu za vizualno promatranje.

Provođenje geofizičkih istraživanja ovom tehnikom omogućuje dobivanje informacija o geološkoj strukturi polja, identifikaciju naftonosnih, plinskih i vodonosnih formacija, određivanje njihovog protoka, otkrivanje antiklinalnih struktura i slanih kupola, toplinskih anomalija povezanih s dotok ugljikovodika. Korištenje ove tehnologije posebno je relevantno u područjima s aktivnom vulkanskom aktivnošću.

Geokemijske GIS metode

Geokemijske metode istraživanja temelje se na izravnom proučavanju zasićenosti plinom tekućine za bušenje i usjeka nastalih tijekom ispiranja bušotine. U prvom slučaju, određivanje sadržaja ugljikovodičnih plinova može se provesti izravno tijekom bušenja ili nakon njega. Tekućina za bušenje se otplinjava u posebnoj jedinici, a zatim se utvrđuje sadržaj ugljikovodika pomoću plinskog analizatora-kromatografa koji se nalazi u karotažnoj stanici.

Mulj ili čestice izbušenog kamena,sadržane u tekućini za bušenje proučavaju se luminiscentnim ili bituminološkim metodama.

Magnetno snimanje

Magnetske metode za provođenje istraživanja bušotina uključuju nekoliko načina razlikovanja stijena:

• magnetizacijom;
• o magnetskoj osjetljivosti (stvaranje umjetnog elektromagnetskog polja);
• o nuklearnim magnetskim svojstvima (ova tehnologija se također naziva nuklearna karotaža).

Snaga magnetskog polja je posljedica prisutnosti magnetskih rudnih tijela i slojeva koji ih leže i preklapaju. Senzori magnetske modulacije (fluorosonde) služe kao osjetljivi elementi opreme u bušotini. Moderni instrumenti mogu mjeriti sve tri komponente vektora magnetskog polja, kao i magnetsku susceptibilnost.

Nuklearna magnetska karotaža služi za određivanje karakteristika magnetskog polja, koje je inducirano jezgrama vodika u pornoj tekućini. Voda, plin i nafta razlikuju se po sadržaju jezgri vodika. Zahvaljujući ovom svojstvu moguće je proučavati ležište i njegovu propusnost, identificirati vrstu fluida i razlikovati vrste sastavnih stijena.

istraživanje gravitacije

Gravitacijsko istraživanje je metoda geofizičkog istraživanja ležišta koja se temelji na neujednačenoj raspodjeli gravitacijskog polja duž duljine bušotine. Prema namjeni, razlikuju se 2 vrste takve karoteke - za određivanje gustoće stijena slojeva koji prelaze bušotinu i za prepoznavanje položaja geoloških objekata koji uzrokuju anomaliju gravitacije (promjenu njezine vrijednosti).

Skok posljednjeg indikatora događa se pri prelasku iz ležišta manje gustoće na gušće stijene. Bit metode je mjerenje vertikalne gravitacije i određivanje debljine ležišta. Ovi podaci vam omogućuju da saznate gustoću stijena.

String i kvarcni gravimetri se koriste kao glavna oprema u bušotini. Prva vrsta uređaja je najčešće korištena. Takvi gravimetri su elektromehanički vibrator u kojem se izmjenični napon primjenjuje na okomito učvršćenu strunu s visećim opterećenjem. Vibrator je spojen na generator, a njegove fluktuacije frekvencije služe kao konačni parametar.

Oprema

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

• alati za spuštanje;
• vitlo s mehaničkim ili elektromehaničkim pogonom (iz priključka, električne mreže ili neovisnog izvora napajanja);
• upravljačka jedinica pogona;
• sustav za praćenje glavnih pokazatelja postupaka okidanja (dubina uranjanja, brzina spuštanja u bušotinu, sila zatezanja) - jedinica za prikaz, jedinica napetosti, senzor dubine;
• podmazivač bušotine za brtvljenje glave bušotine tijekom snimanja bušotine (uključuje zaporne ventile, kutiju za punjenje, prijemnu komoru, mjerače tlaka i druge instrumente);
• oprema za mjerenje tla (na šasiji automobila).

Oprema za održavanje dubokih bunaramogu se nalaziti u karoseriji dva automobila. Laboratoriji za geofizička istraživanja bušotina postavljeni su na šasiju URAL, GAZ-2752 Sobol, KamAZ, 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 točnost i pouzdanost geofizičkih istraživanja. Rad u bušotinama povezan je s teškim uvjetima - velika dubina, značajni padovi temperature, vibracije, tresenje. Oprema se izrađuje prema zahtjevima naručitelja, korištenoj metodi i ciljevima rada. Za geofizička istraživanja u bušotinama na moru, sva oprema se prevozi u kontejnerima.

Tumačenje rezultata

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

1. Pretvorba signala opreme u bušotini.
2. Određivanje pravih fizičkih svojstava proučavanih stijena. U ovoj fazi može biti potreban dodatni terenski geofizički rad.
3. Određivanje litoloških i ležišnih svojstava formacije.
4. Upotrebom dobivenih rezultata rješava se jedan od postavljenih zadataka - identifikacija mineralnih naslaga, njihova rasprostranjenost po regiji, određivanje geološke starosti stijena, koeficijenata poroznosti, sadržaja gline, zasićenosti plinom i naftom, propusnosti; identifikacija akumulacija, proučavanje značajkigeološki dio i drugi.

Interpretacija geofizičkih istraživanja provodi se različitim metodama ovisno o korištenoj tehnologiji (električna, radiometrijska, toplinska itd.) i mjernoj opremi. Moderne geofizičke organizacije upravljaju automatiziranim sustavima prikupljanja i obrade podataka (Prime, Pangea, Inpres, PaleoScan, SeisWare, DUG Insight i drugi).