Geofysisch onderzoek: soorten, methoden en technologieën

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 10:36

Geofysisch onderzoek wordt gebruikt om gesteenten te bestuderen in de ruimte nabij boorputten en tussen boorputten. Ze worden uitgevoerd door natuurlijke of kunstmatige fysieke indicatoren van verschillende typen te meten en te interpreteren. Momenteel zijn er meer dan 50 geofysische methoden.

Algemene kenmerken

Geofysisch onderzoek (GIS, productie-geofysica of houtkap) is een reeks toegepaste geofysische methoden die worden gebruikt om geologische profielen te bestuderen, informatie te verkrijgen over de technische toestand van putten en mineralen in de ondergrond te identificeren.

GIS is gebaseerd op verschillende fysische eigenschappen van gesteenten:

• elektrisch;
• radioactief;
• magnetisch;
• thermisch en anderen.

Productie geofysisch onderzoek van putten is het belangrijkste type geologische documentatie van putten. Het doel van hun implementatie is om een aantal technische problemen op te lossen (vergelijking van secties vooridentificatie van lagen van dezelfde leeftijd, bepaling van productieve lagen, markeringshorizonten, lithologische samenstelling, de belangrijkste kenmerken van de formatie die de ontwikkeling, ontwikkeling en werking van putten beïnvloeden). Het principe van elke methode voor het loggen van bronnen is om de waarden te meten die de eigenschappen van gesteenten kenmerken en deze te interpreteren.

Elektrische Methoden

Bij het uitvoeren van elektrisch geofysisch onderzoek van oliebronnen worden de volgende kenmerken gemeten:

1. Elektrische soortelijke weerstand (geleidermineralen, halfgeleiders, diëlektrica).
2. Elektrische en magnetische permeabiliteit.
3. Elektrochemische activiteit van gesteenten - natuurlijk (methode voor zelfpolarisatiepotentiaal) of kunstmatig geïnduceerd (methode voor geïnduceerde polarisatiepotentiaal).

Het eerste kenmerk wordt geassocieerd met een kenmerk als verhoogde soortelijke weerstand van met olie en gas verzadigde gesteenten, wat een identificatiekenmerk is van olie- en gasafzettingen (ze geleiden geen elektriciteit). Metingen worden geëvalueerd met behulp van de weerstandstoenamefactor, waarmee u de belangrijkste kenmerken van het reservoir kunt bepalen - de porositeitscoëfficiënt, water- en olie- en gasverzadiging. De meest voorkomende technieken van deze technologie worden hieronder beschreven.

Schijnbare resistentiemethode

Een sonde met drie aardelektroden (een voeding en 2 meetelektroden) wordt in de put neergelaten en de vierde (voeding) wordt bij de putmond geïnstalleerd. Wanneer de sonde verticaal langs de boorput beweegt, verandert het potentiaalverschil. Specifieke elektrischeweerstand wordt schijnbaar genoemd omdat het is berekend voor een homogeen medium, maar in feite is het inhomogeen. Op basis van de verkregen gegevens worden curven gebouwd waarmee de grenzen van het reservoir kunnen worden bepaald.

Elektrisch geluid aan de zijkant

Gradientsondes van grote lengte (een veelvoud van 2-30 putdiameters) worden gebruikt bij metingen, waardoor rekening kan worden gehouden met de invloed van de boorvloeistof en de diepte van de penetratie ervan in de rotsen, om de werkelijke formatieweerstand.

Afgeschermde aardingsmethode met zeven of drie elektrodesondes

In een sonde met zeven elektroden wordt de stroomsterkte zo geregeld dat de gelijkheid van de potentialen wordt verzekerd op de centrale en uiterste punten langs de as van het boorgat. Dit wordt gedaan om een gerichte bundel elektrische lading in de rots te richten. Het resultaat is ook schijnbare weerstand.

Inductiemethode

Een sonde met zend- en ontvangstspoelen, een dynamo en een gelijkrichter wordt in de put neergelaten. Bij het creëren van de geïnduceerde EMF wordt de schijnbare elektrische geleidbaarheid van de formatie bepaald.

Diëlektrische methode

Vergelijkbaar met de vorige, maar de frequentie van het elektromagnetische veld in de spoel is een orde van grootte hoger. Deze methode wordt gebruikt om de aard van de verzadiging van het reservoir met een laag zoutgeh alte van het water te bepalen.

Er is ook een methode van microsondes (hun grootte is niet groter dan 5 cm) om de elektrische weerstand van de rots te meten,direct grenzend aan de boorgatwand.

Radiometrie

Radiometrische geofysische onderzoeksmethoden zijn gebaseerd op de detectie van nucleaire straling (meestal neutronen en gammastraling). De meest voorkomende methoden zijn:

• natuurlijke gesteentestraling (ɣ-methode);
• verstrooide ɣ straling;
• neutron-neutron (registratie van neutronen verspreid door de kernen van atomen van gesteente);
• pulsneutron;
• activering van neutronen (ɣ-straling van kunstmatige radioactieve isotopen als gevolg van de absorptie van neutronen);
• nucleaire magnetische resonantie;
• neutronen -methode (ɣ-radiatieve neutronenvangststraling).

De methoden zijn gebaseerd op de wet van verzwakking van de gammastralingsfluxdichtheid, het effect van verstrooiing en absorptie van neutronen in het gesteente. Op basis hiervan worden de dichtheid van gesteenten, hun minerale samenstelling, kleigeh alte, breuk bepaald en wordt de radioactieve besmetting van boorapparatuur in het boorgat gecontroleerd.

Seismo-akoestische methoden

Akoestische methoden zijn gebaseerd op het meten van natuurlijke of kunstmatige geluidstrillingen. In het eerste geval worden geologische en geofysische studies uitgevoerd van geluiden die optreden wanneer gas of olie de boorput binnendringt, en wordt ook het spectrum van trillingen van het boorgereedschap tijdens rotspenetratie gemeten.

Methoden voor het bestuderen van kunstmatige oscillaties van het geluid of het ultrasone spectrum zijn gebaseerd op het meten van de voortplantingstijd van de golf ofdemping van de trillingsamplitude. De snelheid van geluidsvoortplanting hangt af van verschillende parameters:

• mineralen samenstelling van rotsen;
• de mate van hun gasolieverzadiging;
• lithologische kenmerken;
• klei;
• stressverdeling in rotsen;
• cementation en anderen.

De sonde die in de put is neergelaten, bestaat uit een zender en een ontvanger, gescheiden door akoestische isolatoren. Om het effect van boorgatgeometrie op meetresultaten te verminderen, worden meestal drie- of vier-elements sondes gebruikt. Het boorgatgereedschap is met een kabel verbonden met de oppervlakteapparatuur. Het signaal van de ontvanger wordt gedigitaliseerd en op het scherm weergegeven.

Met behulp van deze methode worden studies van lithologische dissectie van het reservoirgedeelte, grote ondergrondse holtes uitgevoerd, reservoireigenschappen bepaald en waterafname gecontroleerd.

Thermische houtkap

De basis van thermische houtkap in geofysische veldonderzoeken is de studie van de temperatuurgradiënt langs de boorput, die wordt geassocieerd met verschillende thermische eigenschappen van gesteenten (methoden van natuurlijk en kunstmatig thermisch veld). De thermische geleidbaarheid van de belangrijkste gesteentevormende mineralen varieert van 1,3-8 W / (m∙K) en da alt bij hoge gasverzadiging meerdere keren.

Kunstmatige thermische velden worden gecreëerd tijdens het boren met behulp van spoelvloeistof of installatie van elektrische verwarmingen in de put. Om de temperatuurgradiënt het vaakst te meten:elektrische weerstandsthermometers in het boorgat worden gebruikt. Koperdraad en halfgeleidermaterialen worden gebruikt als het belangrijkste sensorelement.

Temperatuurverandering wordt indirect geregistreerd - door de grootte van de elektrische weerstand van dit element. Het meetcircuit bevat ook een elektronische oscillator waarvan de oscillatieperiode varieert met de weerstand. De frequentie wordt gemeten door een speciaal apparaat en de constante spanning die in de frequentiemeter wordt gegenereerd, wordt verzonden naar de visuele observatieapparatuur.

Door geofysisch onderzoek uit te voeren met behulp van deze techniek, kan informatie worden verkregen over de geologische structuur van het veld, het identificeren van olie-, gas- en waterhoudende formaties, het bepalen van hun stroomsnelheid, het detecteren van anticlinale structuren en zoutkoepels, thermische anomalieën die verband houden met de instroom van koolwaterstoffen. Het gebruik van deze technologie is vooral relevant in gebieden met actieve vulkanische activiteit.

Geochemische GIS-methoden

Geochemische onderzoeksmethoden zijn gebaseerd op een directe studie van de gasverzadiging van de boorvloeistof en het boorgruis dat wordt gevormd tijdens het spoelen van een put. In het eerste geval kan de bepaling van het geh alte aan koolwaterstofgassen direct tijdens of daarna worden uitgevoerd. De boorvloeistof wordt in een speciale eenheid ontgast en vervolgens wordt het koolwaterstofgeh alte bepaald met behulp van een gasanalysator-chromatograaf die zich in het loggingstation bevindt.

Slurry, of deeltjes van geboord gesteente,in de boorvloeistof worden bestudeerd door middel van luminescentie of bituminologische methoden.

Magnetische logging

Magnetische methoden voor het uitvoeren van putregistratie omvatten verschillende manieren om stenen te onderscheiden:

• door magnetisatie;
• over magnetische gevoeligheid (creatie van een kunstmatig elektromagnetisch veld);
• over nucleaire magnetische eigenschappen (deze technologie wordt ook wel nucleaire logging genoemd).

De sterkte van het magnetische veld is te wijten aan de aanwezigheid van magnetische ertslichamen en lagen die eraan ten grondslag liggen en deze overlappen. Magnetische modulatiesensoren (flurosondes) dienen als gevoelige elementen van apparatuur in het boorgat. Moderne instrumenten kunnen alle drie de componenten van de magnetische veldvector meten, evenals de magnetische gevoeligheid.

Nucleaire magnetische logging is om de kenmerken te bepalen van het magnetische veld, dat wordt geïnduceerd door waterstofkernen in de porievloeistof. Water, gas en olie verschillen in het geh alte aan waterstofkernen. Dankzij deze eigenschap is het mogelijk om het reservoir en zijn doorlaatbaarheid te bestuderen, het type vloeistof te identificeren en de soorten samenstellende gesteenten te onderscheiden.

zwaartekrachtverkenning

Zwaartekrachtexploratie is een methode voor geofysische exploratie van afzettingen op basis van een niet-uniforme verdeling van het zwaartekrachtveld over de lengte van de boorput. Met opzet worden 2 soorten van dergelijke houtkap onderscheiden - om de dichtheid van rotsen van de lagen die de put doorkruisen te bepalen, en om de locatie te identificeren van geologische objecten die een anomalie in de zwaartekracht veroorzaken (verandering in de waarde ervan).

De sprong van de laatste indicator vindt plaats bij het verplaatsen van een reservoir met een lagere dichtheid naar dichtere rotsen. De essentie van de methode is het meten van de verticale zwaartekracht en het bepalen van de dikte van het reservoir. Met deze gegevens kun je de dichtheid van gesteenten achterhalen.

String- en kwartsgravimeters worden gebruikt als de belangrijkste apparatuur in het boorgat. Het eerste type apparaten wordt het meest gebruikt. Dergelijke gravimeters zijn een elektromechanische vibrator waarin een wisselspanning wordt aangelegd aan een verticaal gefixeerde snaar met een hangende last. De vibrator is verbonden met een generator en zijn frequentiefluctuaties dienen als de laatste parameter.

Apparatuur

Geofysische onderzoeksmethoden worden uitgevoerd met behulp van geofysische veldstations, waarvan de belangrijkste elementen zijn:

• boorgatgereedschap;
• lier met mechanische of elektromechanische aandrijving (vanaf de krachtafnemer, elektrisch netwerk of onafhankelijke stroombron);
• aandrijfregeleenheid;
• monitoringsysteem voor de belangrijkste indicatoren van struikelprocedures (diepte van onderdompeling, snelheid van afdaling in de put, spankracht) - weergave-eenheid, spaneenheid, dieptesensor;
• boorgatsmeerinrichting voor het afdichten van de putmond tijdens het loggen van de put (inclusief afsluiters, pakkingbus, opvangkamer, manometers en andere instrumenten);
• grondmeetapparatuur (op het chassis van een auto).

Onderhoudsapparatuur voor diepe puttenkan worden geplaatst in de carrosserieën van twee auto's. Laboratoria voor geofysische verkenning van putten zijn gemonteerd op het chassis van URAL, GAZ-2752 Sobol, KamAZ, GAZ-33081 en anderen. De carrosserie van de auto omvat meestal 2 compartimenten - een arbeider, waarin de apparatuur zich bevindt, en een "wisselhuis" voor onderhoudspersoneel.

De belangrijkste vereisten voor apparatuur zijn hoge nauwkeurigheid en betrouwbaarheid van geofysische onderzoeken. Werken in putten gaat gepaard met moeilijke omstandigheden - grote diepte, aanzienlijke temperatuurdalingen, trillingen, schudden. De apparatuur wordt voltooid volgens de eisen van de klant, de gebruikte methode en de doelen van het werk. Voor geofysisch onderzoek in offshore putten wordt alle apparatuur in containers vervoerd.

Interpretatie van resultaten

De resultaten van geofysische onderzoeken worden stap voor stap verwerkt van de waarden van meetinstrumenten tot de bepaling van de geofysische parameters van het reservoir:

1. Conversie van signalen van apparatuur in het boorgat.
2. Bepaling van de ware fysische eigenschappen van de bestudeerde rotsen. In dit stadium kan aanvullend geofysisch veldwerk nodig zijn.
3. Bepaling van lithologische en reservoireigenschappen van de formatie.
4. De verkregen resultaten gebruiken om een van de taken op te lossen - het identificeren van minerale afzettingen, hun verspreiding over de regio, het bepalen van de geologische ouderdom van gesteenten, porositeitscoëfficiënten, kleigeh alte, gas- en olieverzadiging, permeabiliteit; identificatie van reservoirs, studie van kenmerkengeologische sectie en anderen.

Interpretatie van geofysische onderzoeken wordt uitgevoerd met verschillende methoden, afhankelijk van de gebruikte technologie (elektrisch, radiometrisch, thermisch, enz.) en meetapparatuur. Moderne geofysische organisaties gebruiken geautomatiseerde systemen voor het verzamelen en verwerken van gegevens (Prime, Pangea, Inpres, PaleoScan, SeisWare, DUG Insight en andere).