Geofysisk forskning: typer, metoder og teknologier

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-17 10:22

Geofysisk forskning bruges til at studere klipper i nær-brønd- og mellem-brønds rum. De udføres ved at måle og fortolke naturlige eller kunstige fysiske indikatorer af forskellige typer. I øjeblikket er der mere end 50 geofysiske metoder.

Generelle karakteristika

Geofysisk forskning (GIS, produktionsgeofysik eller logning) er et sæt anvendte geofysiske metoder, der bruges til at studere geologiske profiler, indhente information om den tekniske tilstand af brønde og identificere mineraler i undergrunden.

GIS er baseret på forskellige fysiske egenskaber ved klipper:

• elektrisk;
• radioaktivt;
• magnetisk;
• thermal og andre.

Produktionsgeofysiske undersøgelser af brønde er den vigtigste type geologisk dokumentation af brønde. Formålet med deres implementering er at løse en række tekniske problemer (sammenligning af afsnit foridentifikation af lag af samme alder, bestemmelse af produktive lag, markørhorisonter, litologisk sammensætning, de vigtigste karakteristika ved formationen, der påvirker udviklingen, udviklingen og driften af brønde). Princippet for enhver brøndlogningsmetode er at måle de værdier, der kendetegner klippernes egenskaber, og fortolke dem.

Elektriske metoder

Når der udføres elektriske geofysiske undersøgelser af oliebrønde, måles følgende karakteristika:

1. Elektrisk resistivitet (ledermineraler, halvledere, dielektrika).
2. Elektrisk og magnetisk permeabilitet.
3. Elektrokemisk aktivitet af bjergarter - naturlig (selvpolariseringspotentialemetode) eller kunstigt induceret (induceret polariseringspotentialemetode).

Den første egenskab er forbundet med en sådan funktion som øget resistivitet af olie- og gasmættede bjergarter, som er et kendetegn ved olie- og gasforekomster (de leder ikke elektricitet). Målinger evalueres ved hjælp af modstandsforøgelsesfaktoren, som giver dig mulighed for at bestemme de vigtigste egenskaber ved reservoiret - koefficienten for porøsitet, vand- og olie- og gasmætning. De mest almindelige teknikker til denne teknologi er beskrevet nedenfor.

Tilsyneladende modstandsmetode

En sonde med tre jordingselektroder (en forsyning og 2 måleelektroder) sænkes ned i brønden, og den fjerde (forsyning) installeres ved brøndhovedet. Når sonden bevæger sig lodret langs brøndboringen, ændres potentialforskellen. Specifik elektriskresistens kaldes apparent, fordi den er beregnet for et homogent medium, men faktisk er den inhomogen. Ud fra de opnåede data bygges kurver, hvormed det er muligt at bestemme reservoirets grænser.

Elektrisk sidelyd

Gradientsonder af stor længde (et multiplum af 2-30 brønddiametre) bruges i målinger, som gør det muligt at tage hensyn til borevæskens indflydelse og dybden af dens indtrængning i klipperne for at bestemme den sande formationsmodstand.

Afskærmet jordingsmetode med syv eller tre elektrodeprober

I en sonde med syv elektroder reguleres strømstyrken, så potentialernes lighed sikres i det centrale og yderste punkt langs borehulsaksen. Dette gøres for at rette en fokuseret stråle af elektrisk ladning ind i klippen. Resultatet er også tilsyneladende modstand.

Induktionsmetode

En sonde med emitterende og modtagende spoler, en generator og en ensretter sænkes ned i brønden. Når den inducerede EMF dannes, bestemmes formationens tilsyneladende elektriske ledningsevne.

Dielektrisk metode

Svarende til den foregående, men frekvensen af det elektromagnetiske felt i spolen er en størrelsesorden højere. Denne metode bruges til at bestemme arten af reservoirmætning med lav vands altindhold.

Der er også en metode med mikrosonder (deres størrelse overstiger ikke 5 cm) til at måle klippens elektriske modstand,direkte ved siden af borehulsvæggen.

Radiometri

Radiometriske geofysiske forskningsmetoder er baseret på påvisning af nuklear stråling (oftest neutroner og gammastråler). De mest almindelige metoder er:

• naturlig stenstråling (ɣ-metode);
• spredt ɣ-stråling;
• neutron-neutron (registrering af neutroner spredt af kernerne af klippeatomer);
• pulsneutron;
• neutronaktivering (ɣ-stråling af kunstige radioaktive isotoper, der opstår ved absorption af neutroner);
• kernemagnetisk resonans;
• neutron ɣ-metode (ɣ-strålende neutronindfangningsstråling).

Metoderne er baseret på loven om dæmpning af gammastrålingsfluxtætheden, effekten af spredning og absorption af neutroner i bjergarten. Baseret på dette bestemmes tætheden af bjergarter, deres mineralsammensætning, lerindhold, frakturering, og radioaktiv forurening af boreudstyr nede i borehullet overvåges.

Seismoakustiske metoder

Akustiske metoder er baseret på måling af naturlige eller kunstige lydvibrationer. I det første tilfælde udføres geologiske og geofysiske undersøgelser af støj, der opstår, når gas eller olie kommer ind i brøndboringen, og spektret af vibrationer i boreværktøjet under klippegennemtrængning måles også.

Metoder til undersøgelse af kunstige svingninger af lyden eller ultralydsspektret er baseret på måling af bølgens udbredelsestid ellerdæmpning af oscillationsamplituden. Hastigheden af lydudbredelsen afhænger af flere parametre:

• mineralsammensætning af sten;
• graden af deres gas-oliemætning;
• litologiske træk;
• clayness;
• stressfordeling i klipper;
• cementering og andre.

Sonden, der er sænket ned i brønden, består af en sender og en modtager adskilt af akustiske isolatorer. For at reducere virkningen af borehulsgeometri på måleresultater anvendes norm alt tre- eller fireelementsonder. Borehulsværktøjet er forbundet til overfladeudstyret med et kabel. Signalet fra modtageren digitaliseres og vises på skærmen.

Ved hjælp af denne metode udføres undersøgelser af litologisk dissektion af reservoirsektionen, store underjordiske hulrum, reservoiregenskaber bestemmes og vandafskæring kontrolleres.

Termisk logning

Grundlaget for termisk logning i geofysiske feltundersøgelser er studiet af temperaturgradienten langs brøndboringen, som er forbundet med forskellige termiske egenskaber af bjergarter (metoder for naturligt og kunstigt termisk felt). Den termiske ledningsevne af de vigtigste stendannende mineraler varierer fra 1,3-8 W / (m∙K), og ved høj gasmætning falder den flere gange.

Kunstige termiske felter skabes under boring ved hjælp af skyllevæske eller installation af elektriske varmelegemer i brønden. For at måle temperaturgradienten oftestder anvendes elektriske modstandstermometre i borehullet. Kobbertråd og halvledermaterialer bruges som det vigtigste følerelement.

Ændring i temperatur registreres indirekte - af størrelsen af den elektriske modstand af dette element. Målekredsløbet indeholder også en elektronisk oscillator, hvis svingningsperiode varierer med modstanden. Dens frekvens måles af en speciel enhed, og den konstante spænding, der genereres i frekvensmåleren, overføres til det visuelle observationsudstyr.

Udførelse af geofysisk forskning ved hjælp af denne teknik gør det muligt at opnå information om feltets geologiske struktur, identificere olie-, gas- og vandførende formationer, bestemme deres strømningshastighed, detektere antiklinale strukturer og s altkupler, termiske anomalier forbundet med tilstrømning af kulbrinter. Brugen af denne teknologi er især relevant i områder med aktiv vulkansk aktivitet.

Geokemiske GIS-metoder

Geokemiske forskningsmetoder er baseret på en direkte undersøgelse af gasmætningen af borevæsken og spåner dannet under brøndskylning. I det første tilfælde kan bestemmelsen af indholdet af kulbrintegasser udføres direkte under boring eller efter det. Borevæsken afgasses i en speciel enhed, og derefter bestemmes kulbrinteindholdet ved hjælp af en gasanalysator-kromatograf placeret i loggestationen.

gylle eller partikler af boret sten,indeholdt i borevæsken studeres ved luminescerende eller bituminologiske metoder.

Magnetisk logning

Magnetiske metoder til udførelse af brøndlogning omfatter flere måder at differentiere sten på:

• ved magnetisering;
• om magnetisk følsomhed (oprettelse af et kunstigt elektromagnetisk felt);
• om kernemagnetiske egenskaber (denne teknologi kaldes også nuklear logning).

Styrken af det magnetiske felt skyldes tilstedeværelsen af magnetiske malmlegemer og lag, der ligger under og overlapper dem. Magnetiske moduleringssensorer (flurosonder) tjener som følsomme elementer i borehulsudstyr. Moderne instrumenter kan måle alle tre komponenter i magnetfeltvektoren såvel som magnetisk følsomhed.

Kernemagnetisk logning skal bestemme karakteristikaene af magnetfeltet, som induceres af brintkerner i porevæsken. Vand, gas og olie er forskellige i indholdet af brintkerner. Takket være denne egenskab er det muligt at studere reservoiret og dets permeabilitet, identificere typen af væske og differentiere typerne af bjergarter.

tyngdekraftsudforskning

Tyngekraftsudforskning er en metode til geofysisk udforskning af aflejringer baseret på en uensartet fordeling af tyngdekraftsfeltet langs længden af brøndboringen. Efter formål skelnes der mellem 2 typer af sådan logning - at bestemme tætheden af sten i lagene, der krydser brønden, og at identificere placeringen af geologiske objekter, der forårsager en anomali i tyngdekraften (ændring i dens værdi).

Springet fra den sidste indikator sker, når man flytter fra et reservoir med en lavere tæthed til tættere sten. Essensen af metoden er at måle den lodrette tyngdekraft og bestemme tykkelsen af reservoiret. Disse data giver dig mulighed for at finde ud af tætheden af sten.

Streng- og kvartsgravimetre bruges som det vigtigste udstyr i borehullet. Den første type enheder er den mest udbredte. Sådanne gravimetre er en elektromekanisk vibrator, hvori en vekselspænding påføres en lodret fikseret streng med en ophængt belastning. Vibratoren er forbundet til en generator, og dens frekvensudsving fungerer som den sidste parameter.

Udstyr

Geofysiske forskningsmetoder udføres ved hjælp af geofysiske feltstationer, hvis hovedelementer er:

• værktøjer nede i hullet;
• spil med mekanisk eller elektromekanisk drev (fra kraftudtaget, elektrisk netværk eller uafhængig strømkilde);
• drive kontrolenhed;
• overvågningssystem for hovedindikatorerne for udløsningsprocedurer (nedsænkningsdybde, nedstigningshastighed i brønden, spændingskraft) - displayenhed, spændingsenhed, dybdesensor;
• borehulssmøreapparat til forsegling af brøndhovedet under brøndlogning (inkluderer afspærringsventiler, pakdåse, modtagekammer, trykmålere og anden instrumentering);
• jordmåleudstyr (på chassiset af en bil).

Udstyr til vedligeholdelse af dyb brøndekan placeres i kroppen af to biler. Laboratorier til geofysisk udforskning af brønde er monteret på chassiset af URAL, GAZ-2752 Sobol, KamAZ, GAZ-33081 og andre. Bilens karrosseri omfatter norm alt 2 rum - en arbejder, hvori udstyret er placeret, og et "skiftehus" til servicepersonale.

De vigtigste krav til udstyr er høj nøjagtighed og pålidelighed af geofysiske undersøgelser. Arbejde i brønde er forbundet med vanskelige forhold - stor dybde, betydelige temperaturfald, vibrationer, rystelser. Udstyret færdiggøres efter kundens krav, den anvendte metode og målene for arbejdet. Til geofysisk forskning i offshorebrønde transporteres alt udstyr i containere.

Fortolkning af resultater

Resultaterne af geofysiske undersøgelser behandles trin for trin fra værdierne af måleinstrumenter til bestemmelsen af reservoirets geofysiske parametre:

1. Konvertering af signaler til borehulsudstyr.
2. Bestemmelse af de sande fysiske egenskaber af de undersøgte bjergarter. Yderligere geofysisk feltarbejde kan være påkrævet på dette stadium.
3. Bestemmelse af formationens litologiske og reservoiregenskaber.
4. Brug af de opnåede resultater til at løse en af de stillede opgaver - identifikation af mineralforekomster, deres fordeling i hele regionen, bestemmelse af klippernes geologiske alder, porøsitetskoefficienter, lerindhold, gas- og oliemætning, permeabilitet; identifikation af reservoirer, undersøgelse af funktionergeologisk sektion og andre.

Fortolkning af geofysiske undersøgelser udføres ved forskellige metoder afhængigt af den anvendte teknologi (elektrisk, radiometrisk, termisk osv.) og måleudstyr. Moderne geofysiske organisationer driver automatiserede dataindsamlings- og behandlingssystemer (Prime, Pangea, Inpres, PaleoScan, SeisWare, DUG Insight og andre).