تحقیقات ژئوفیزیکی: انواع، روش‌ها و فناوری‌ها

2024 نویسنده: Howard Calhoun | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 10:25

تحقیقات ژئوفیزیک برای مطالعه سنگها در فضای نزدیک چاه و بین چاه استفاده می شود. آنها با اندازه گیری و تفسیر شاخص های فیزیکی طبیعی یا مصنوعی از انواع مختلف انجام می شوند. در حال حاضر، بیش از 50 روش ژئوفیزیکی وجود دارد.

ویژگی های کلی

تحقیقات ژئوفیزیک (GIS، ژئوفیزیک تولید یا ورود به سیستم) مجموعه ای از روش های کاربردی ژئوفیزیک است که برای مطالعه پروفیل های زمین شناسی، کسب اطلاعات در مورد وضعیت فنی چاه ها و شناسایی مواد معدنی در زیر خاک استفاده می شود.

GIS بر اساس خواص فیزیکی مختلف سنگ ها است:

• برق؛
• رادیواکتیو؛
• مغناطیسی؛
• حرارتی و دیگران.

بررسی های ژئوفیزیکی تولید چاه ها نوع اصلی مستندات زمین شناسی چاه ها است. هدف از اجرای آنها حل تعدادی از مشکلات فنی (مقایسه بخش ها برایشناسایی اقشار هم سن، تعیین اقشار تولیدی، افق های نشانگر، ترکیب سنگ شناسی، ویژگی های اصلی سازند که بر توسعه، توسعه و بهره برداری چاه ها تأثیر می گذارد). اصل هر روش چاه نگاری اندازه گیری مقادیری است که ویژگی های سنگ ها را مشخص می کند و آنها را تفسیر می کند.

روش های الکتریکی

هنگام انجام بررسی های ژئوفیزیک الکتریکی چاه های نفت، ویژگی های زیر اندازه گیری می شود:

1. مقاومت الکتریکی (کانی های رسانا، نیمه هادی ها، دی الکتریک ها).
2. نفوذپذیری الکتریکی و مغناطیسی.
3. فعالیت الکتروشیمیایی سنگها - طبیعی (روش پتانسیل قطبش خود) یا القایی مصنوعی (روش پتانسیل قطبش القایی).

اولین مشخصه با ویژگی هایی مانند افزایش مقاومت سنگ های اشباع شده از نفت و گاز مرتبط است که یکی از ویژگی های شناسایی ذخایر نفت و گاز است (آنها جریان الکتریکی را رسانا نمی کنند). اندازه گیری ها با استفاده از ضریب افزایش مقاومت ارزیابی می شوند، که به شما امکان می دهد مهمترین ویژگی های مخزن - ضریب تخلخل، آب و اشباع نفت و گاز را تعیین کنید. رایج ترین تکنیک های این فناوری در زیر توضیح داده شده است.

روش مقاومت ظاهری

یک کاوشگر با سه الکترود زمین (یک منبع تغذیه و 2 الکترود اندازه‌گیری) به داخل چاه پایین می‌آید و چهارمین (تغذیه) در دهانه چاه نصب می‌شود. هنگامی که کاوشگر به صورت عمودی در امتداد سوراخ چاه حرکت می کند، اختلاف پتانسیل تغییر می کند. برق خاصمقاومت ظاهری نامیده می شود زیرا برای یک محیط همگن محاسبه می شود، اما در واقع ناهمگن است. بر اساس داده‌های به‌دست‌آمده، منحنی‌هایی ساخته می‌شوند که توسط آن‌ها می‌توان مرزهای مخزن را تعیین کرد.

صدای الکتریکی جانبی

کاوشگرهای گرادیان با طول زیاد (مضربی از 2-30 قطر چاه) در اندازه‌گیری‌ها استفاده می‌شوند که امکان در نظر گرفتن تأثیر سیال حفاری و عمق نفوذ آن به سنگ‌ها را برای تعیین درستی می‌دهد. مقاومت تشکیل.

روش زمین محافظت شده با هفت یا سه پروب الکترود

در یک پروب هفت الکترودی، قدرت جریان به گونه ای تنظیم می شود که برابری پتانسیل ها در نقاط مرکزی و انتهایی در امتداد محور گمانه تضمین می شود. این کار برای هدایت یک پرتو متمرکز بار الکتریکی به داخل سنگ انجام می شود. نتیجه نیز مقاومت ظاهری است.

روش القایی

یک کاوشگر با سیم پیچ های انتشار و دریافت، یک دینام و یک یکسوساز به داخل چاه فرو می رود. هنگام ایجاد EMF القایی، هدایت الکتریکی ظاهری سازند تعیین می شود.

روش دی الکتریک

مشابه مورد قبلی است، اما فرکانس میدان الکترومغناطیسی در سیم پیچ یک مرتبه بزرگتر است. این روش برای تعیین ماهیت اشباع مخزن با شوری آب کم استفاده می شود.

همچنین روشی از میکروپروب ها (اندازه آنها از 5 سانتی متر بیشتر نیست) برای اندازه گیری مقاومت الکتریکی سنگ وجود دارد.مستقیماً در مجاورت دیوار گمانه.

رادیومتری

روش های تحقیق ژئوفیزیک رادیومتری مبتنی بر تشخیص تشعشعات هسته ای (اغلب نوترون ها و پرتوهای گاما) هستند. رایج ترین روش ها عبارتند از:

• تابش سنگ طبیعی (ɣ-روش)؛
• تابش پراکنده ɣ;
• نوترون-نوترون (ثبت نوترون های پراکنده شده توسط هسته اتم های سنگ)؛
• نوترون پالس;
• فعال‌سازی نوترون (ɣ-تابش ایزوتوپ‌های رادیواکتیو مصنوعی ناشی از جذب نوترون‌ها)؛
• رزونانس مغناطیسی هسته ای؛
• روش نوترون ɣ (ɣ-تابش جذب نوترون تابشی).

روش ها بر اساس قانون تضعیف چگالی شار تابش گاما، اثر پراکندگی و جذب نوترون ها در سنگ است. بر این اساس، چگالی سنگ ها، ترکیب معدنی آنها، محتوای رس، شکستگی تعیین می شود و آلودگی رادیواکتیو تجهیزات حفاری چاله پایش می شود.

روش‌های لرزه‌آکوستیک

روش های آکوستیک بر اساس اندازه گیری ارتعاشات صوتی طبیعی یا مصنوعی است. در حالت اول، مطالعات زمین شناسی و ژئوفیزیک صداهایی که هنگام ورود گاز یا نفت به چاه ایجاد می شود، انجام می شود و طیف ارتعاشات ابزار حفاری در هنگام نفوذ سنگ نیز اندازه گیری می شود.

روش های مطالعه نوسانات مصنوعی صدا یا طیف اولتراسونیک بر اساس اندازه گیری زمان انتشار موج یامیرایی دامنه نوسان. سرعت انتشار صدا به چند پارامتر بستگی دارد:

• ترکیب معدنی سنگها؛
• درجه اشباع نفت گاز آنها؛
• ویژگی های سنگ شناسی؛
• رس،
• توزیع تنش در سنگ ها؛
• سیمان و دیگران.

کاوشگر فرو رفته در چاه شامل یک فرستنده و یک گیرنده است که توسط عایق های صوتی از هم جدا شده اند. برای کاهش تأثیر هندسه گمانه بر نتایج اندازه گیری، معمولاً از پروب های سه یا چهار عنصری استفاده می شود. ابزار پایین چاه با کابل به تجهیزات سطح متصل می شود. سیگنال گیرنده دیجیتالی شده و روی صفحه نمایش داده می شود.

به کمک این روش مطالعات تشریح سنگ شناسی مقطع مخزن، حفره های زیرزمینی بزرگ انجام می شود، خواص مخزن مشخص می شود و قطع آب کنترل می شود.

ثبت حرارتی

اساس ورود حرارتی در بررسی های ژئوفیزیک میدانی، مطالعه گرادیان دما در امتداد چاه است که با خواص حرارتی مختلف سنگ ها (روش های میدان حرارتی طبیعی و مصنوعی) مرتبط است. رسانایی حرارتی کانی‌های اصلی سنگ‌ساز بین 1.3 تا 8 وات / (m∙K) متغیر است و در اشباع گازی بالا چندین بار کاهش می‌یابد.

میدانهای حرارتی مصنوعی در حین حفاری با کمک سیال شستشو یا نصب بخاری برقی در چاه ایجاد می شود. برای اندازه گیری گرادیان دما اغلبدماسنج های مقاومت الکتریکی پایین چاله استفاده می شود. سیم مسی و مواد نیمه هادی به عنوان عنصر حسگر اصلی استفاده می شود.

تغییر دما به طور غیرمستقیم ثبت می شود - با بزرگی مقاومت الکتریکی این عنصر. مدار اندازه گیری همچنین حاوی یک نوسانگر الکترونیکی است که دوره نوسان آن با مقاومت متفاوت است. فرکانس آن توسط یک دستگاه مخصوص اندازه گیری می شود و ولتاژ ثابت تولید شده در فرکانس متر به تجهیزات مشاهده بصری منتقل می شود.

انجام تحقیقات ژئوفیزیکی با استفاده از این تکنیک امکان به دست آوردن اطلاعاتی در مورد ساختار زمین شناسی میدان، شناسایی سازندهای نفت، گاز و آب، تعیین سرعت جریان آنها، تشخیص ساختارهای تاقدیس و گنبدهای نمکی، ناهنجاری های حرارتی مرتبط با هجوم هیدروکربن ها استفاده از این فناوری به ویژه در مناطقی با فعالیت آتشفشانی فعال مرتبط است.

روش‌های GIS ژئوشیمیایی

روش های تحقیقاتی ژئوشیمیایی بر اساس مطالعه مستقیم اشباع گاز سیال حفاری و قلمه های تشکیل شده در حین شستشوی چاه است. در حالت اول، تعیین محتوای گازهای هیدروکربنی می تواند به طور مستقیم در حین حفاری یا پس از آن انجام شود. سیال حفاری در یک واحد ویژه گاز زدایی می شود و سپس محتوای هیدروکربن با استفاده از دستگاه آنالایزر گاز کروماتوگرافی واقع در ایستگاه ورود به سیستم تعیین می شود.

دوغاب یا ذرات سنگ حفر شده،موجود در سیال حفاری با روش های شب تاب یا قیری مورد مطالعه قرار می گیرد.

ورود مغناطیسی

روش های مغناطیسی برای انجام چاه نگاری شامل چندین روش برای تمایز سنگ ها است:

• با مغناطیس کردن؛
• در مورد حساسیت مغناطیسی (ایجاد میدان الکترومغناطیسی مصنوعی)؛
• در مورد خواص مغناطیسی هسته ای (این فناوری به عنوان ثبت هسته ای نیز شناخته می شود).

قدرت میدان مغناطیسی به دلیل وجود اجسام و لایه های معدنی مغناطیسی است که در زیر آنها و روی آنها قرار گرفته اند. سنسورهای مدولاسیون مغناطیسی (flurosondes) به عنوان عناصر حساس تجهیزات حفره ای عمل می کنند. ابزارهای مدرن می توانند هر سه جزء بردار میدان مغناطیسی و همچنین حساسیت مغناطیسی را اندازه گیری کنند.

ثبت مغناطیسی هسته ای برای تعیین ویژگی های میدان مغناطیسی است که توسط هسته های هیدروژن در سیال منفذی القا می شود. آب، گاز و نفت در محتوای هسته های هیدروژن با هم تفاوت دارند. به لطف این خاصیت می توان مخزن و نفوذپذیری آن را بررسی کرد، نوع سیال را شناسایی کرد و انواع سنگ های تشکیل دهنده را متمایز کرد.

اکتشاف جاذبه

اکتشاف گرانشی روشی برای اکتشاف ژئوفیزیکی ذخایر بر اساس توزیع غیر یکنواخت میدان گرانش در طول چاه است. از نظر هدف، 2 نوع از چنین چوبگیری متمایز می شود - برای تعیین تراکم سنگ های لایه هایی که از چاه عبور می کنند و شناسایی مکان اشیاء زمین شناسی که باعث ایجاد ناهنجاری در گرانش می شوند (تغییر در مقدار آن)..

پرش آخرین نشانگر هنگام حرکت از یک مخزن با چگالی کمتر به سنگ‌های متراکم‌تر اتفاق می‌افتد. ماهیت روش اندازه گیری گرانش عمودی و تعیین ضخامت مخزن است. این داده ها به شما امکان می دهد چگالی سنگ ها را دریابید.

گرانش سنج های رشته ای و کوارتز به عنوان تجهیزات اصلی سوراخ استفاده می شود. دستگاه های نوع اول پرکاربردترین هستند. این گرانش سنج ها یک ویبراتور الکترومکانیکی هستند که در آن یک ولتاژ متناوب به یک رشته ثابت عمودی با بار معلق اعمال می شود. ویبراتور به یک ژنراتور متصل است و نوسانات فرکانس آن به عنوان پارامتر نهایی عمل می کند.

تجهیزات

روش های تحقیقات ژئوفیزیک با کمک ایستگاه های ژئوفیزیک صحرایی انجام می شود که عناصر اصلی آن عبارتند از:

• ابزار داونهول؛
• وینچ با درایو مکانیکی یا الکترومکانیکی (از منبع تغذیه، شبکه الکتریکی یا منبع تغذیه مستقل)؛
• واحد کنترل درایو؛
• سیستم مانیتورینگ برای نشانگرهای اصلی رویه های ترمز (عمق غوطه وری، سرعت فرود در چاه، نیروی کشش) - واحد نمایش، واحد تنش، سنسور عمق؛
• روان کننده چاه برای آب بندی سر چاه در حین ثبت چاه (شامل دریچه های قطع، جعبه پر کردن، محفظه گیرنده، گیج های فشار و سایر ابزار دقیق)؛
• تجهیزات اندازه گیری زمین (روی شاسی خودرو).

تجهیزات نگهداری چاه عمیقمی تواند در بدنه دو خودرو قرار گیرد. آزمایشگاه‌های اکتشاف ژئوفیزیک چاه‌ها بر روی شاسی URAL، GAZ-2752 Sobol، KamAZ، GAZ-33081 و دیگران نصب شده‌اند. بدنه ماشین معمولاً شامل 2 محفظه است - یک کارگر که تجهیزات در آن قرار دارد و یک "تغییر خانه" برای پرسنل خدمات.

نیازهای اصلی تجهیزات، دقت و قابلیت اطمینان بالای بررسی های ژئوفیزیکی است. کار در چاه ها با شرایط دشوار همراه است - عمق زیاد، افت قابل توجه دما، ارتعاشات، لرزش. تجهیزات با توجه به نیاز مشتری، روش مورد استفاده و اهداف کار تکمیل می شود. برای تحقیقات ژئوفیزیک در چاه های دریایی، تمام تجهیزات در کانتینرها حمل می شوند.

تفسیر نتایج

نتایج بررسی های ژئوفیزیکی از مقادیر ابزار اندازه گیری تا تعیین پارامترهای ژئوفیزیکی مخزن گام به گام پردازش می شود:

1. تبدیل سیگنال‌های تجهیزات حفره‌ای.
2. تعیین خواص فیزیکی واقعی سنگهای مورد مطالعه. ممکن است در این مرحله به کار ژئوفیزیک میدانی دیگری نیاز باشد.
3. تعیین خواص سنگ شناسی و مخزن سازند.
4. با استفاده از نتایج به دست آمده برای حل یکی از وظایف مجموعه - شناسایی ذخایر معدنی، توزیع آنها در سراسر منطقه، تعیین سن زمین شناسی سنگ ها، ضرایب تخلخل، محتوای رس، اشباع گاز و نفت، نفوذپذیری. شناسایی مخازن، مطالعه ویژگی هابخش زمین شناسی و دیگران.

تفسیر بررسی‌های ژئوفیزیک با روش‌های مختلفی بسته به فناوری مورد استفاده (برق، رادیومتریک، حرارتی و غیره) و تجهیزات اندازه‌گیری انجام می‌شود. سازمان‌های ژئوفیزیک مدرن سیستم‌های جمع‌آوری و پردازش خودکار داده‌ها (Prime، Pangea، Inpres، PaleoScan، SeisWare، DUG Insight و دیگران) را به کار می‌گیرند.