Geofysisk forskning: typer, metoder og teknologier

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sist endret: 2023-12-17 10:37

Geofysisk forskning brukes til å studere bergarter i nær-brønnhull og rom mellom brønner. De utføres ved å måle og tolke naturlige eller kunstige fysiske indikatorer av ulike typer. For tiden er det mer enn 50 geofysiske metoder.

Generelle egenskaper

Geofysisk forskning (GIS, produksjonsgeofysikk eller logging) er et sett med anvendte geofysiske metoder som brukes til å studere geologiske profiler, innhente informasjon om den tekniske tilstanden til brønner og identifisere mineraler i undergrunnen.

GIS er basert på ulike fysiske egenskaper til bergarter:

• elektrisk;
• radioactive;
• magnetic;
• termisk og andre.

Produksjonsgeofysiske undersøkelser av brønner er hovedtypen for geologisk dokumentasjon av brønner. Hensikten med implementeringen deres er å løse en rekke tekniske problemer (sammenligning av seksjoner foridentifikasjon av lag av samme alder, bestemmelse av produktive lag, markørhorisonter, litologisk sammensetning, hovedkarakteristikkene til formasjonen som påvirker utviklingen, utviklingen og driften av brønner). Prinsippet for enhver brønnloggingsmetode er å måle verdiene som kjennetegner egenskapene til bergarter og tolke dem.

Elektriske metoder

Når det utføres elektriske geofysiske undersøkelser av oljebrønner, måles følgende egenskaper:

1. Elektrisk resistivitet (ledermineraler, halvledere, dielektriske).
2. Elektrisk og magnetisk permeabilitet.
3. Elektrokjemisk aktivitet av bergarter - naturlig (selvpolarisasjonspotensialmetode) eller kunstig indusert (indusert polarisasjonspotensialmetode).

Den første egenskapen er assosiert med en egenskap som økt resistivitet for olje- og gassmettede bergarter, som er et identifiseringstrekk for olje- og gassforekomster (de leder ikke elektrisitet). Målinger blir evaluert ved hjelp av motstandsøkningsfaktoren, som lar deg bestemme de viktigste egenskapene til reservoaret - koeffisienten for porøsitet, vann og olje- og gassmetning. De vanligste teknikkene for denne teknologien er beskrevet nedenfor.

Tilsynelatende motstandsmetode

En sonde med tre jordingselektroder (en forsyning og 2 måleelektroder) senkes ned i brønnen, og den fjerde (tilførsel) installeres ved brønnhodet. Når sonden beveger seg vertik alt langs brønnhullet, endres potensialforskjellen. Spesifikk elektriskmotstand kalles tilsynelatende fordi den er beregnet for et homogent medium, men faktisk er den inhomogen. Basert på de innhentede dataene bygges det kurver som gjør det mulig å bestemme grensene for reservoaret.

Elektrisk sidelyd

Gradientprober av stor lengde (et multiplum av 2-30 brønndiametre) brukes i målinger, som gjør det mulig å ta hensyn til påvirkningen av borevæsken og dybden av dens penetrering i bergartene, for å bestemme den sanne formasjonsresistivitet.

Skjermet jordingsmetode med syv eller tre elektrodeprober

I en 7-elektrode sonde reguleres strømstyrken slik at potensiallikhet sikres ved midtpunkt og ytterpunkt langs borehullsaksen. Dette gjøres for å rette en fokusert stråle av elektrisk ladning inn i fjellet. Resultatet er også tilsynelatende motstand.

Induksjonsmetode

En sonde med emitterende og mottakende spoler, en dynamo og en likeretter senkes ned i brønnen. Når du lager den induserte EMF, bestemmes den tilsynelatende elektriske ledningsevnen til formasjonen.

Dielektrisk metode

Ligner på den forrige, men frekvensen til det elektromagnetiske feltet i spolen er en størrelsesorden høyere. Denne metoden brukes til å bestemme arten av reservoarmetning med lav s altholdighet.

Det finnes også en metode for mikrosonder (størrelsen deres overstiger ikke 5 cm) for å måle den elektriske motstanden til berget,rett ved siden av borehullsveggen.

Radiometri

Radiometriske geofysiske forskningsmetoder er basert på deteksjon av kjernefysisk stråling (oftest nøytroner og gammastråler). De vanligste metodene er:

• naturlig bergartstråling (ɣ-metode);
• spredt ɣ-stråling;
• nøytron-nøytron (registrering av nøytroner spredt av kjernene til atomer i bergarten);
• pulsnøytron;
• nøytronaktivering (ɣ-stråling av kunstige radioaktive isotoper som oppstår fra absorpsjon av nøytroner);
• kjernemagnetisk resonans;
• nøytron ɣ-metode (ɣ-strålende nøytronfangststråling).

Metodene er basert på loven om dempning av gammastrålingens flukstetthet, effekten av spredning og absorpsjon av nøytroner i bergarten. Basert på dette bestemmes bergartens tetthet, mineralsammensetning, leireinnhold, oppsprekking, og radioaktiv forurensning av boreutstyr nedihulls overvåkes.

Seismoakustiske metoder

Akustiske metoder er basert på måling av naturlige eller kunstige lydvibrasjoner. I det første tilfellet utføres geologiske og geofysiske studier av støy som oppstår når gass eller olje kommer inn i brønnhullet, og spekteret av vibrasjoner til boreverktøyet under fjellgjennomtrengning måles også.

Metoder for å studere kunstige svingninger av lyden eller ultralydspekteret er basert på måling av forplantningstiden til bølgen ellerdemping av oscillasjonsamplituden. Hastigheten på lydutbredelsen avhenger av flere parametere:

• mineralsammensetning av bergarter;
• graden av deres gassoljemetning;
• litologiske trekk;
• clayness;
• stressfordeling i steiner;
• sementering og andre.

Sonden som senkes ned i brønnen består av en sender og en mottaker adskilt av akustiske isolatorer. For å redusere effekten av borehullsgeometri på måleresultater brukes vanligvis tre- eller fireelementsonder. Nedihullsverktøyet kobles til overflateutstyret med en kabel. Signalet fra mottakeren digitaliseres og vises på skjermen.

Ved hjelp av denne metoden utføres studier av litologisk disseksjon av reservoardelen, store underjordiske hulrom, reservoaregenskaper bestemmes og vannkutt kontrolleres.

Termisk logging

Grunnlaget for termisk logging i geofysiske feltundersøkelser er studiet av temperaturgradienten langs brønnboringen, som er assosiert med ulike termiske egenskaper til bergarter (metoder for naturlig og kunstig termisk felt). Den termiske ledningsevnen til de viktigste steindannende mineralene varierer fra 1,3-8 W / (m∙K), og ved høy gassmetning synker den flere ganger.

Kunstige termiske felt skapes under boring ved hjelp av spylevæske eller installasjon av elektriske varmeovner i brønnen. For å måle temperaturgradienten oftestnedihulls elektriske motstandstermometre brukes. Kobbertråd og halvledermaterialer brukes som hovedsensorelement.

Endring i temperatur registreres indirekte - av størrelsen på den elektriske motstanden til dette elementet. Målekretsen inneholder også en elektronisk oscillator hvis oscillasjonsperiode varierer med motstanden. Frekvensen måles av en spesiell enhet, og den konstante spenningen som genereres i frekvensmåleren overføres til det visuelle observasjonsutstyret.

Å utføre geofysiske undersøkelser ved hjelp av denne teknikken gjør det mulig å innhente informasjon om feltets geologiske struktur, identifisere olje-, gass- og vannførende formasjoner, bestemme deres strømningshastighet, oppdage antiklinale strukturer og s altkupler, termiske anomalier assosiert med tilstrømning av hydrokarboner. Bruken av denne teknologien er spesielt relevant i områder med aktiv vulkansk aktivitet.

Geokjemiske GIS-metoder

Geokjemiske forskningsmetoder er basert på en direkte studie av gassmetningen til borevæsken og borekaks som dannes under brønnspyling. I det første tilfellet kan bestemmelsen av innholdet av hydrokarbongasser utføres direkte under boring eller etter det. Borevæsken avgasses i en spesiell enhet, og deretter bestemmes hydrokarboninnholdet ved hjelp av en gassanalysator-kromatograf plassert i loggestasjonen.

Slurry, eller partikler av boret stein,inneholdt i borevæsken studeres ved hjelp av luminescerende eller bituminologiske metoder.

Magnetisk logging

Magnetiske metoder for å utføre brønnlogging inkluderer flere måter å skille bergarter på:

• ved magnetisering;
• om magnetisk susceptibilitet (oppretting av et kunstig elektromagnetisk felt);
• om kjernemagnetiske egenskaper (denne teknologien omtales også som kjernefysisk logging).

Styrken til magnetfeltet skyldes tilstedeværelsen av magnetiske malmlegemer og lag som ligger under og overlapper dem. Magnetiske modulasjonssensorer (flurosonder) tjener som følsomme elementer i utstyr nedihulls. Moderne instrumenter kan måle alle tre komponentene i magnetfeltvektoren, så vel som magnetisk susceptibilitet.

Kjernemagnetisk logging skal bestemme egenskapene til magnetfeltet, som induseres av hydrogenkjerner i porevæsken. Vann, gass og olje er forskjellige i innholdet av hydrogenkjerner. Takket være denne egenskapen er det mulig å studere reservoaret og dets permeabilitet, identifisere typen væske og differensiere typene av bergarter.

gravitasjonsutforskning

Tyngekraftsutforskning er en metode for geofysisk utforskning av avsetninger basert på en ujevn fordeling av gravitasjonsfeltet langs lengden av brønnhullet. Etter formål skilles 2 typer slik logging - å bestemme tettheten av bergarter i lagene som krysser brønnen, og å identifisere plasseringen av geologiske objekter som forårsaker en anomali i tyngdekraften (endring i dens verdi).

Hoppet til den siste indikatoren skjer når man beveger seg fra et reservoar med lavere tetthet til tettere bergarter. Essensen av metoden er å måle den vertikale gravitasjonen og bestemme tykkelsen på reservoaret. Disse dataene lar deg finne ut tettheten til bergarter.

Senge- og kvartsgravimetre brukes som hovedutstyr nedihulls. Den første typen enheter er den mest brukte. Slike gravimetre er en elektromekanisk vibrator der en vekselspenning påføres en vertik alt fiksert streng med hengende last. Vibratoren er koblet til en generator, og dens frekvensfluktuasjoner fungerer som den siste parameteren.

Utstyr

Geofysiske forskningsmetoder utføres ved hjelp av geofysiske feltstasjoner, hvor hovedelementene er:

• nedihullsverktøy;
• vinsj med mekanisk eller elektromekanisk drift (fra kraftuttaket, elektrisk nettverk eller uavhengig strømkilde);
• drive control unit;
• overvåkingssystem for hovedindikatorene for utløsningsprosedyrer (neddykkingsdybde, nedstigningshastighet i brønnen, strekkkraft) - displayenhet, spenningsenhet, dybdesensor;
• borehullssmøreapparat for tetting av brønnhodet under brønnlogging (inkluderer stengeventiler, pakkboks, mottakskammer, trykkmålere og annen instrumentering);
• bakkemåleutstyr (på chassiset til en bil).

Dypbrønnvedlikeholdsutstyrkan være plassert i karosseriet til to biler. Laboratorier for geofysisk utforskning av brønner er montert på chassiset til URAL, GAZ-2752 Sobol, KamAZ, GAZ-33081 og andre. Karosseriet til bilen inkluderer vanligvis 2 rom - en arbeider, der utstyret er plassert, og et "byttehus" for servicepersonell.

Hovedkravene til utstyr er høy nøyaktighet og pålitelighet av geofysiske undersøkelser. Arbeid i brønner er forbundet med vanskelige forhold - stor dybde, betydelige temperaturfall, vibrasjoner, risting. Utstyret ferdigstilles i henhold til kundens krav, metoden som brukes og målene for arbeidet. For geofysisk forskning i offshorebrønner transporteres alt utstyr i containere.

Tolkning av resultater

Resultatene av geofysiske undersøkelser behandles trinnvis fra verdiene til måleinstrumenter til bestemmelse av de geofysiske parametrene til reservoaret:

1. Konvertering av signaler for nedihullsutstyr.
2. Bestemmelse av de sanne fysiske egenskapene til de studerte bergartene. Ytterligere geofysisk feltarbeid kan være nødvendig på dette stadiet.
3. Bestemmelse av formasjonens litologiske egenskaper og reservoaregenskaper.
4. Bruke resultatene som er oppnådd for å løse en av oppgavene som er satt - identifisere mineralforekomster, deres fordeling i hele regionen, bestemme bergarters geologiske alder, porøsitetskoeffisienter, leireinnhold, gass- og oljemetning, permeabilitet; identifikasjon av reservoarer, studie av funksjonergeologisk seksjon og andre.

Tolking av geofysiske undersøkelser utføres med ulike metoder avhengig av teknologi som brukes (elektrisk, radiometrisk, termisk, etc.) og måleutstyr. Moderne geofysiske organisasjoner driver automatiserte datainnsamlings- og prosesseringssystemer (Prime, Pangea, Inpres, PaleoScan, SeisWare, DUG Insight og andre).