Cercetarea geofizică: tipuri, metode și tehnologii

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-17 10:39

Cercetarea geofizică este folosită pentru a studia rocile din apropierea sondei de foraj și spațiul dintre puțuri. Acestea sunt realizate prin măsurarea și interpretarea unor indicatori fizici naturali sau artificiali de diferite tipuri. În prezent, există peste 50 de metode geofizice.

Caracteristici generale

Cercetarea geofizică (GIS, geofizica de producție sau exploatare forestieră) este un set de metode geofizice aplicate utilizate pentru studierea profilurilor geologice, obținerea de informații despre starea tehnică a puțurilor și identificarea mineralelor din subsol.

GIS se bazează pe diferite proprietăți fizice ale rocilor:

• electric;
• radioactiv;
• magnetic;
• termice și altele.

Studiile geofizice de producție ale puțurilor sunt principalul tip de documentare geologică a puțurilor. Scopul implementării lor este de a rezolva o serie de probleme tehnice (compararea secțiunilor pentruidentificarea straturilor de aceeași vârstă, determinarea straturilor productive, orizonturile de marcare, compoziția litologică, principalele caracteristici ale formațiunii care afectează dezvoltarea, dezvoltarea și funcționarea puțurilor). Principiul oricărei metode de înregistrare a puțurilor este de a măsura valorile care caracterizează proprietățile rocilor și de a le interpreta.

Metode electrice

Când se efectuează studii geofizice electrice ale sondelor de petrol, se măsoară următoarele caracteristici:

1. Rezistivitate electrică (minerale conductoare, semiconductori, dielectrici).
2. Permeabilitatea electrică și magnetică.
3. Activitatea electrochimică a rocilor - naturală (metoda potențialului de autopolarizare) sau indusă artificial (metoda potențialului de polarizare indus).

Prima caracteristică este asociată cu o astfel de caracteristică precum rezistivitatea crescută a rocilor saturate cu petrol și gaz, care este o caracteristică de identificare a zăcămintelor de petrol și gaze (ele nu conduc electricitatea). Măsurătorile sunt evaluate folosind factorul de creștere a rezistenței, care vă permite să determinați cele mai importante caracteristici ale rezervorului - coeficientul de porozitate, saturația cu apă și petrol și gaz. Cele mai comune tehnici ale acestei tehnologii sunt descrise mai jos.

Metoda de rezistență aparentă

O sondă cu trei electrozi de împământare (unul de alimentare și 2 electrozi de măsurare) este coborâtă în puț, iar al patrulea (de alimentare) este instalat la capul sondei. Când sonda se deplasează vertical de-a lungul sondei, diferența de potențial se modifică. Electrice specificerezistența se numește aparentă deoarece este calculată pentru un mediu omogen, dar de fapt este neomogen. Pe baza datelor obținute se construiesc curbe prin care se pot determina limitele rezervorului.

Sunet electric lateral

La măsurători se folosesc sonde de gradient de mare lungime (un multiplu de 2-30 de diametre puțuri), ceea ce permite luarea în considerare a influenței fluidului de foraj și adâncimea pătrunderii acestuia în roci, pentru a determina adevărata rezistivitate de formare.

Metoda de împământare ecranată cu șapte sau trei sonde cu electrozi

Într-o sondă cu șapte electrozi, puterea curentului este reglată astfel încât egalitatea potențialelor să fie asigurată în punctele centrale și extreme de-a lungul axei forajului. Acest lucru se face pentru a direcționa un fascicul focalizat de sarcină electrică în rocă. Rezultatul este și rezistența aparentă.

Metoda de inducție

O sondă cu bobine emițătoare și receptoare, un alternator și un redresor este coborâtă în puț. La crearea EMF indusă, se determină conductivitatea electrică aparentă a formațiunii.

Metoda dielectrică

Similar cu cel precedent, dar frecvența câmpului electromagnetic din bobină este cu un ordin de mărime mai mare. Această metodă este utilizată pentru a determina natura saturației rezervorului cu salinitate scăzută a apei.

Există și o metodă de microsonde (dimensiunea lor nu depășește 5 cm) pentru a măsura rezistența electrică a rocii,direct adiacent peretelui forajului.

Radiometrie

Metodele de cercetare geofizică radiometrică se bazează pe detectarea radiațiilor nucleare (cel mai adesea neutroni și raze gamma). Cele mai comune metode sunt:

• radiația naturală a rocii (metoda ɣ);
• radiație ɣ împrăștiată;
• neutron-neutron (înregistrarea neutronilor împrăștiați de nucleele atomilor de rocă);
• puls neutron;
• activarea neutronilor (ɣ-radiația izotopilor radioactivi artificiali care rezultă din absorbția neutronilor);
• rezonanță magnetică nucleară;
• Metoda neutron ɣ (ɣ-radiație de captare a neutronilor radiativi).

Metodele se bazează pe legea atenuării densității fluxului de radiații gamma, efectul împrăștierii și absorbției neutronilor în rocă. Pe baza acesteia, se determină densitatea rocilor, compoziția minerală a acestora, conținutul de argilă, fracturarea și este monitorizată contaminarea radioactivă a echipamentelor de foraj de foraj.

Metode seismoacustice

Metodele acustice se bazează pe măsurarea vibrațiilor sonore naturale sau artificiale. În primul caz, se efectuează studii geologice și geofizice ale zgomotelor care apar atunci când gazul sau petrolul intră în sondă și se măsoară și spectrul de vibrații al instrumentului de foraj în timpul pătrunderii rocii.

Metode pentru studierea oscilațiilor artificiale ale spectrului de sunet sau ultrasunete se bazează pe măsurarea timpului de propagare a undei sauamortizarea amplitudinii oscilatiei. Viteza de propagare a sunetului depinde de mai mulți parametri:

• compoziția minerală a rocilor;
• gradul lor de saturație cu motorină;
• caracteristici litologice;
• argilos;
• distribuția stresului în roci;
• cimentare și altele.

Sonda coborâtă în puț constă dintr-un transmițător și un receptor separati prin izolatori acustici. Pentru a reduce efectul geometriei găurii de foraj asupra rezultatelor măsurătorilor, se folosesc de obicei sonde cu trei sau patru elemente. Instrumentul de fund este conectat la echipamentul de suprafață cu un cablu. Semnalul de la receptor este digitizat și afișat pe ecran.

Cu ajutorul acestei metode se efectuează studii de disecție litologică a secțiunii de rezervor, cavități mari subterane, se determină proprietățile rezervorului și se controlează tăierea apei.

Înregistrare termică

Baza înregistrării termice în studiile geofizice de teren este studiul gradientului de temperatură de-a lungul sondei, care este asociat cu diferite proprietăți termice ale rocilor (metode de câmp termic natural și artificial). Conductivitatea termică a principalelor minerale care formează roca variază între 1,3-8 W / (m∙K), iar la saturație mare cu gaz scade de mai multe ori.

Câmpurile termice artificiale sunt create în timpul forajului cu ajutorul fluidului de spălare sau cu instalarea de încălzitoare electrice în puț. Pentru a măsura cel mai des gradientul de temperaturăse folosesc termometre electrice de rezistență de fund. Sârma de cupru și materialele semiconductoare sunt utilizate ca element de detectare principal.

Schimbarea temperaturii este înregistrată indirect - prin mărimea rezistenței electrice a acestui element. Circuitul de măsurare conține și un oscilator electronic a cărui perioadă de oscilație variază în funcție de rezistență. Frecvența acestuia este măsurată de un dispozitiv special, iar tensiunea constantă generată în frecvențămetru este transmisă echipamentului de observare vizuală.

Efectuarea cercetărilor geofizice prin această tehnică permite obținerea de informații despre structura geologică a câmpului, identificarea formațiunilor petroliere, gazoase și apoase, determinarea debitului acestora, depistarea structurilor anticlinale și a domurilor de sare, a anomaliilor termice asociate cu aflux de hidrocarburi. Utilizarea acestei tehnologii este relevantă în special în zonele cu activitate vulcanică activă.

Metode GIS geochimice

Metodele de cercetare geochimică se bazează pe un studiu direct al saturației cu gaz a fluidului de foraj și a tăierilor formați în timpul spălării sondei. În primul caz, determinarea conținutului de gaze de hidrocarburi poate fi efectuată direct în timpul forajului sau după aceasta. Fluidul de foraj este degazat într-o unitate specială, iar apoi conținutul de hidrocarburi este determinat cu ajutorul unui analizor-cromatograf de gaze situat în stația de exploatare.

Slam sau particule de rocă forată,conținute în fluidul de foraj sunt studiate prin metode luminiscente sau bituminologice.

Înregistrare magnetică

Metodele magnetice pentru efectuarea exploatării puțurilor includ mai multe moduri de diferențiere a rocilor:

• prin magnetizare;
• despre susceptibilitatea magnetică (crearea unui câmp electromagnetic artificial);
• despre proprietățile magnetice nucleare (această tehnologie este denumită și înregistrare nucleară).

Forța câmpului magnetic se datorează prezenței corpurilor de minereu magnetic și a straturilor care le stau la baza și se suprapun. Senzorii de modulație magnetică (flurosonde) servesc ca elemente sensibile ale echipamentelor de fund. Instrumentele moderne pot măsura toate cele trei componente ale vectorului câmpului magnetic, precum și susceptibilitatea magnetică.

Înregistrarea magnetică nucleară este de a determina caracteristicile câmpului magnetic, care este indus de nucleele de hidrogen din fluidul porilor. Apa, gazul și petrolul diferă în ceea ce privește conținutul de nuclee de hidrogen. Datorită acestei proprietăți, este posibil să se studieze rezervorul și permeabilitatea acestuia, să se identifice tipul de fluid și să se diferențieze tipurile de roci constitutive.

explorare gravitațională

Explorarea gravitațională este o metodă de explorare geofizică a depozitelor bazată pe o distribuție neuniformă a câmpului gravitațional de-a lungul lungimii sondei. În funcție de scop, se disting 2 tipuri de astfel de exploatare - pentru a determina densitatea rocilor straturilor care traversează puțul și pentru a identifica locația obiectelor geologice care provoacă o anomalie a gravitației (modificarea valorii acesteia).

Săritul ultimului indicator are loc atunci când se trece de la un rezervor cu o densitate mai mică la roci mai dense. Esența metodei este măsurarea gravitației verticale și determinarea grosimii rezervorului. Aceste date vă permit să aflați densitatea rocilor.

Gravimetrele cu coarde și cuarț sunt folosite ca echipament principal de foraj. Primul tip de dispozitive este cel mai utilizat. Astfel de gravimetre sunt un vibrator electromecanic în care se aplică o tensiune alternativă unui șir fixat vertical cu o sarcină suspendată. Vibratorul este conectat la un generator, iar fluctuațiile sale de frecvență servesc drept parametru final.

Echipament

Metodele de cercetare geofizică se realizează cu ajutorul stațiilor geofizice de teren, ale căror elemente principale sunt:

• unelte de fund;
• troliu cu acționare mecanică sau electromecanică (de la priză de putere, rețea electrică sau sursă de alimentare independentă);
• unitate de control al conducerii;
• sistem de monitorizare pentru principalii indicatori ai procedurilor de declanșare (adâncime de scufundare, viteza de coborâre în puț, forță de tensiune) - unitate de afișare, unitate de tensiune, senzor de adâncime;
• lubrificator pentru foraj pentru etanșarea capului sondei în timpul exploatării puțului (include supape de închidere, priză, camera de primire, manometre și alte instrumente);
• echipamente de măsurare a solului (pe șasiul unei mașini).

Echipament de întreținere a puțurilor adâncipoate fi localizat în corpurile a două mașini. Laboratoarele de explorare geofizică a puțurilor sunt montate pe șasiul URAL, GAZ-2752 Sobol, KamAZ, GAZ-33081 și altele. Caroseria mașinii include de obicei 2 compartimente - un muncitor, în care se află echipamentul și o „casă de schimb” pentru personalul de service.

Principalele cerințe pentru echipamente sunt precizia ridicată și fiabilitatea cercetărilor geofizice. Munca în puțuri este asociată cu condiții dificile - adâncime mare, scăderi semnificative de temperatură, vibrații, tremurături. Echipamentul este finalizat în funcție de cerințele clientului, de metoda utilizată și de obiectivele lucrării. Pentru cercetarea geofizică în puțurile offshore, toate echipamentele sunt transportate în containere.

Interpretarea rezultatelor

Rezultatele sondajelor geofizice sunt prelucrate pas cu pas de la valorile instrumentelor de masura la determinarea parametrilor geofizici ai lacului de acumulare:

1. Conversia semnalelor echipamentului de fund.
2. Determinarea adevăratelor proprietăți fizice ale rocilor studiate. Lucrări geofizice suplimentare de teren pot fi necesare în această etapă.
3. Determinarea proprietăților litologice și de rezervor ale formațiunii.
4. Utilizarea rezultatelor obținute pentru rezolvarea uneia dintre sarcinile stabilite - identificarea zăcămintelor minerale, distribuția acestora în regiune, determinarea vârstei geologice a rocilor, coeficienții de porozitate, conținutul de argilă, saturația în gaze și petrol, permeabilitatea; identificarea rezervoarelor, studiul caracteristicilorsecțiune geologică și altele.

Interpretarea relevărilor geofizice se realizează prin diverse metode în funcție de tehnologia utilizată (electrică, radiometrică, termică etc.) și de echipamentele de măsură. Organizațiile geofizice moderne operează sisteme automate de colectare și procesare a datelor (Prime, Pangea, Inpres, PaleoScan, SeisWare, DUG Insight și altele).