البحث الجيوفيزيائي: أنواعه وطرقه وتقنياته

2024 مؤلف: Howard Calhoun | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-17 10:18

يستخدم البحث الجيوفيزيائي لدراسة الصخور في الفضاء القريب من حفرة البئر وبين الآبار. يتم إجراؤها عن طريق قياس وتفسير المؤشرات الفيزيائية الطبيعية أو الاصطناعية من أنواع مختلفة. يوجد حاليًا أكثر من 50 طريقة جيوفيزيائية.

الخصائص العامة

البحث الجيوفيزيائي (GIS ، جيوفيزياء الإنتاج أو التسجيل) عبارة عن مجموعة من الأساليب الجيوفيزيائية التطبيقية المستخدمة لدراسة الملامح الجيولوجية ، والحصول على معلومات حول الحالة الفنية للآبار وتحديد المعادن في باطن الأرض.

يعتمد نظم المعلومات الجغرافية على الخصائص الفيزيائية المختلفة للصخور:

• كهربائي ؛
• المشعة ؛
• مغناطيسي ؛
• حراري و غيرها

إنتاج المسوحات الجيوفيزيائية للآبار هي النوع الرئيسي للتوثيق الجيولوجي للآبار. الغرض من تنفيذها هو حل عدد من المشاكل الفنية (مقارنة الأقسام لـتحديد طبقات من نفس العمر ، وتحديد الطبقات المنتجة ، وآفاق العلامات ، والتكوين الصخري ، والخصائص الرئيسية للتكوين التي تؤثر على تطوير وتطوير وتشغيل الآبار). مبدأ أي طريقة لتسجيل الآبار هو قياس القيم التي تميز خصائص الصخور وتفسيرها.

الطرق الكهربائية

عند إجراء المسوحات الجيوفيزيائية الكهربائية لآبار النفط يتم قياس الخصائص التالية:

1. المقاومة الكهربائية (معادن موصل ، أشباه موصلات ، عوازل).
2. النفاذية الكهربائية والمغناطيسية.
3. النشاط الكهروكيميائي للصخور - طبيعي (طريقة إمكانية الاستقطاب الذاتي) أو مستحث بشكل مصطنع (طريقة جهد الاستقطاب المستحث).

ترتبط السمة الأولى بخاصية مثل زيادة المقاومة للصخور المشبعة بالنفط والغاز ، وهي سمة تحديد لرواسب النفط والغاز (فهي لا توصل الكهرباء). يتم تقييم القياسات باستخدام عامل زيادة المقاومة ، والذي يسمح لك بتحديد أهم خصائص الخزان - معامل المسامية وتشبع الماء والنفط والغاز. يتم وصف التقنيات الأكثر شيوعًا لهذه التقنية أدناه.

طريقة المقاومة الظاهرة

يتم إنزال مسبار بثلاثة أقطاب تأريض (قطب إمداد واحد وقطبان قياس) في البئر ، ويتم تثبيت الرابع (الإمداد) عند فوهة البئر. عندما يتحرك المسبار عموديًا على طول حفرة البئر ، يتغير فرق الجهد. كهربائية محددةتسمى المقاومة ظاهرة لأنها محسوبة لوسط متجانس ، لكنها في الحقيقة غير متجانسة. بناءً على البيانات التي تم الحصول عليها ، يتم إنشاء المنحنيات ، والتي من خلالها يمكن تحديد حدود الخزان.

السبر الكهربائي الجانبي

تُستخدم مجسات التدرج ذات الطول الكبير (مضاعفات 2-30 أقطار بئر) في القياسات ، مما يسمح بمراعاة تأثير مائع الحفر وعمق تغلغلها في الصخور ، لتحديد الحقيقة مقاومة التشكيل

طريقة تأريض محمية مع سبعة أو ثلاثة مجسات قطب

في مسبار من سبعة أقطاب ، يتم تنظيم قوة التيار بحيث يتم ضمان المساواة في الإمكانات عند النقاط المركزية والمتطرفة على طول محور البئر. يتم ذلك لتوجيه شعاع مركّز من الشحنة الكهربائية إلى الصخر. والنتيجة هي أيضا مقاومة ظاهرة

طريقة الاستقراء

يتم إنزال مسبار مع ملفات انبعاث واستقبال ومولد ومقوم في البئر. عند إنشاء EMF المستحث ، يتم تحديد التوصيل الكهربائي الظاهر للتكوين.

طريقة عازلة

على غرار السابق ، لكن تردد المجال الكهرومغناطيسي في الملف هو ترتيب من حيث الحجم أعلى. تستخدم هذه الطريقة لتحديد طبيعة تشبع الخزان بمياه منخفضة الملوحة.

يوجد ايضا طريقة الميكروباصات (حجمها لا يتعدى 5 سم) لقياس المقاومة الكهربية للصخر ،المتاخمة مباشرة لجدار البئر

قياس الإشعاع

تعتمد أساليب البحث الجيوفيزيائي للقياس الإشعاعي على الكشف عن الإشعاع النووي (غالبًا النيوترونات وأشعة جاما). الطرق الأكثر شيوعًا هي:

• إشعاع الصخور الطبيعي (طريقة ɣ) ؛
• إشعاع ɣ متناثرة ؛
• نيوترون-نيوترون (تسجيل النيوترونات المتناثرة بواسطة نوى ذرات الصخور) ؛
• نبض النيوترون ؛
• التنشيط النيوتروني (إشعاع ɣ للنظائر المشعة الاصطناعية الناشئة عن امتصاص النيوترونات) ؛
• الرنين المغناطيسي النووي
• طريقة ɣ النيوترونية (إشعاع التقاط النيوترونات الإشعاعي).

تعتمد الطرق على قانون إضعاف كثافة تدفق إشعاع جاما ، وتأثير تشتت وامتصاص النيوترونات في الصخور. بناءً على ذلك ، يتم تحديد كثافة الصخور ، وتكوينها المعدني ، ومحتوى الطين ، والتكسير ، ومراقبة التلوث الإشعاعي لمعدات الحفر في قاع البئر.

طرق Seismoacoustic

تعتمد الأساليب الصوتية على قياس اهتزازات الصوت الطبيعية أو الاصطناعية. في الحالة الأولى ، يتم إجراء الدراسات الجيولوجية والجيوفيزيائية للضوضاء التي تحدث عند دخول الغاز أو الزيت إلى حفرة البئر ، كما يتم قياس طيف اهتزازات أداة الحفر أثناء اختراق الصخور.

تعتمد طرق دراسة التذبذبات الاصطناعية للطيف الصوتي أو الطيف فوق الصوتي على قياس وقت انتشار الموجة أوالتخميد من سعة التذبذب. سرعة انتشار الصوت تعتمد على عدة معاملات:

• التركيب المعدني للصخور
• درجة تشبعهم بالزيت والغاز
• الميزات الحجرية ؛
• الطين ؛
• توزيع الضغط في الصخور ؛
• تدعيم و غيرها

يتكون المسبار الذي يتم إنزاله في البئر من جهاز إرسال وجهاز استقبال مفصولة بعوازل صوتية. لتقليل تأثير هندسة البئر على نتائج القياس ، عادةً ما يتم استخدام مجسات ثلاثية أو أربعة عناصر. يتم توصيل أداة قاع البئر بجهاز السطح بواسطة كابل. الإشارة من جهاز الاستقبال رقمية وعرضها على الشاشة

بمساعدة هذه الطريقة ، يتم إجراء دراسات التشريح الصخري لقسم الخزان ، وإجراء تجاويف كبيرة تحت الأرض ، وتحديد خصائص الخزان والتحكم في قطع المياه.

التسجيل الحراري

أساس التسجيل الحراري في المسوحات الجيوفيزيائية الميدانية هو دراسة تدرج درجة الحرارة على طول جوف البئر ، والذي يرتبط بخصائص حرارية مختلفة للصخور (طرق المجال الحراري الطبيعي والاصطناعي). تتراوح الموصلية الحرارية للمعادن المكونة للصخور الرئيسية من 1.3-8 واط / (م ∙ كلفن) ، وعند التشبع العالي بالغاز تنخفض عدة مرات.

يتم إنشاء الحقول الحرارية الاصطناعية أثناء الحفر بمساعدة سائل التنظيف أو تركيب السخانات الكهربائية في البئر. لقياس درجة الحرارة في أغلب الأحيانتستخدم موازين الحرارة المقاومة الكهربائية في قاع البئر. تستخدم الأسلاك النحاسية ومواد أشباه الموصلات كعنصر استشعار رئيسي.

يتم تسجيل التغير في درجة الحرارة بشكل غير مباشر - بحجم المقاومة الكهربائية لهذا العنصر. تحتوي دائرة القياس أيضًا على مذبذب إلكتروني تختلف فترة اهتزازه باختلاف المقاومة. يتم قياس تردده بجهاز خاص ، وينتقل الجهد الثابت المتولد في عداد التردد إلى جهاز المراقبة المرئية.

يسمح إجراء البحث الجيوفيزيائي باستخدام هذه التقنية بالحصول على معلومات حول التركيب الجيولوجي للحقل ، وتحديد التكوينات الحاملة للنفط والغاز والمياه ، وتحديد معدل تدفقها ، واكتشاف الهياكل العكسية والقباب الملحية ، والشذوذ الحراري المرتبط بـ تدفق الهيدروكربونات. استخدام هذه التكنولوجيا مهم بشكل خاص في المناطق ذات النشاط البركاني النشط.

طرق نظم المعلومات الجغرافية الجيوكيميائية

تعتمد طرق البحث الجيوكيميائية على دراسة مباشرة لتشبع الغاز لسائل الحفر والقطع المتكونة أثناء تنظيف البئر. في الحالة الأولى ، يمكن تحديد محتوى الغازات الهيدروكربونية مباشرة أثناء الحفر أو بعده. يتم تفريغ سائل الحفر في وحدة خاصة ، ومن ثم يتم تحديد محتوى الهيدروكربون باستخدام محلل غاز كروماتوجراف موجود في محطة التسجيل.

الطين ، أو جزيئات الصخور المحفورة ،تمت دراسة المائع الموجود في سائل الحفر بالطرق الانارة أو البيتومينولوجية.

التسجيل المغناطيسي

تتضمن الطرق المغناطيسية لإجراء تسجيل البئر عدة طرق للتمييز بين الصخور:

• عن طريق المغناطيس ؛
• على القابلية المغناطيسية (إنشاء مجال كهرومغناطيسي اصطناعي) ؛
• على الخصائص المغناطيسية النووية (يشار إلى هذه التكنولوجيا أيضًا باسم التسجيل النووي).

ترجع قوة المجال المغناطيسي إلى وجود أجسام وطبقات خام مغناطيسية تكمن وراءها وتتداخل معها. تعمل مستشعرات التعديل المغناطيسي (الفلوروسوندس) كعناصر حساسة لمعدات قاع البئر. يمكن للأدوات الحديثة قياس جميع المكونات الثلاثة لناقل المجال المغناطيسي ، وكذلك القابلية المغناطيسية.

التسجيل المغناطيسي النووي هو تحديد خصائص المجال المغناطيسي ، الذي تحدثه نوى الهيدروجين في سائل المسام. يختلف الماء والغاز والزيت في محتوى نوى الهيدروجين. بفضل هذه الخاصية ، من الممكن دراسة الخزان ونفاذه ، وتحديد نوع السائل ، والتمييز بين أنواع الصخور المكونة.

استكشاف الجاذبية

استكشاف الجاذبية هو طريقة للاستكشاف الجيوفيزيائي للرواسب بناءً على التوزيع غير المنتظم لحقل الجاذبية على طول حفرة البئر. حسب الغرض ، يتم تمييز نوعين من هذا التسجيل - لتحديد كثافة صخور الطبقات التي تعبر البئر ، ولتحديد موقع الأجسام الجيولوجية التي تسبب شذوذًا في الجاذبية (تغيير في قيمتها).

تحدث قفزة المؤشر الأخير عند الانتقال من خزان منخفض الكثافة إلى صخور أكثر كثافة. جوهر الطريقة هو قياس الجاذبية الرأسية وتحديد سمك الخزان. تتيح لك هذه البيانات معرفة كثافة الصخور.

تُستخدم مقاييس الجاذبية الخيطية والكوارتز كمعدات قاع البئر الرئيسية. النوع الأول من الأجهزة هو الأكثر استخدامًا. مقاييس الجاذبية هذه عبارة عن هزاز كهروميكانيكي يتم فيه تطبيق جهد متناوب على سلسلة ثابتة رأسياً بحمل معلق. الهزاز متصل بمولد ، وتقلباته الترددية تعمل كمعامل نهائي.

معدات

يتم تنفيذ طرق البحث الجيوفيزيائي بمساعدة المحطات الجيوفيزيائية الميدانية ، وعناصرها الرئيسية:

• أدوات قاع البئر ؛
• ونش بمحرك ميكانيكي أو كهروميكانيكي (من مأخذ الطاقة أو الشبكة الكهربائية أو مصدر طاقة مستقل) ؛
• وحدة التحكم في القيادة ؛
• نظام مراقبة للمؤشرات الرئيسية لإجراءات التعثر (عمق الغمر ، سرعة الهبوط في البئر ، قوة الشد) - وحدة العرض ، وحدة التوتر ، مستشعر العمق ؛
• مشحم البئر لإغلاق فوهة البئر أثناء تسجيل البئر (بما في ذلك صمامات الإغلاق ، وصندوق الحشو ، وغرفة الاستقبال ، ومقاييس الضغط وغيرها من الأجهزة) ؛
• معدات قياس الأرض (على هيكل السيارة).

معدات صيانة الآبار العميقةيمكن أن يتواجد في جثث سيارتين. يتم تثبيت مختبرات الاستكشاف الجيوفيزيائي للآبار على هيكل URAL و GAZ-2752 Sobol و KamAZ و GAZ-33081 وغيرها. عادة ما يشتمل جسم السيارة على جزأين - عامل ، حيث توجد المعدات ، و "منزل التغيير" لموظفي الخدمة.

المتطلبات الرئيسية للمعدات هي الدقة العالية والموثوقية للمسوحات الجيوفيزيائية. يرتبط العمل في الآبار بظروف صعبة - عمق كبير ، انخفاض كبير في درجات الحرارة ، اهتزازات ، اهتزاز. يتم الانتهاء من المعدات حسب متطلبات العميل والطريقة المستخدمة وأهداف العمل. للبحث الجيوفيزيائي في الآبار البحرية ، يتم نقل جميع المعدات في حاويات.

تفسير النتائج

تتم معالجة نتائج المسوحات الجيوفيزيائية خطوة بخطوة من قيم أدوات القياس إلى تحديد المعلمات الجيوفيزيائية للخزان:

1. تحويل إشارات معدات قاع البئر.
2. تحديد الخواص الفيزيائية الحقيقية للصخور المدروسة. قد تكون هناك حاجة إلى عمل جيوفيزيائي ميداني إضافي في هذه المرحلة.
3. تحديد الخصائص الصخرية وخزان التكوين.
4. استخدام النتائج التي تم الحصول عليها لحل إحدى مجموعة المهام - تحديد الرواسب المعدنية ، وتوزيعها في جميع أنحاء المنطقة ، وتحديد العمر الجيولوجي للصخور ، ومعاملات المسامية ، ومحتوى الطين ، وتشبع الغاز والنفط ، والنفاذية ؛ تحديد الخزانات ودراسة الميزاتقسم الجيولوجيا وغيرها.

يتم تفسير المسوحات الجيوفيزيائية بطرق مختلفة اعتمادًا على التكنولوجيا المستخدمة (الكهربائية ، والإشعاعية ، والحرارية ، وما إلى ذلك) ومعدات القياس. تقوم المنظمات الجيوفيزيائية الحديثة بتشغيل أنظمة آلية لجمع البيانات ومعالجتها (Prime و Pangea و Inpres و PaleoScan و SeisWare و DUG Insight وغيرها).