Recerca geofísica: tipus, mètodes i tecnologies

2024 Autora: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificació: 2023-12-17 10:21

La investigació geofísica s'utilitza per estudiar roques a l'espai proper al pou i entre pous. Es realitzen mesurant i interpretant indicadors físics naturals o artificials de diversos tipus. Actualment, hi ha més de 50 mètodes geofísics.

Característiques generals

La recerca geofísica (SIG, geofísica de producció o tala) és un conjunt de mètodes de geofísica aplicada que s'utilitzen per estudiar perfils geològics, obtenir informació sobre l'estat tècnic dels pous i identificar minerals al subsòl.

GIS es basa en diverses propietats físiques de les roques:

• elèctric;
• radioactiu;
• magnètic;
• tèrmica i altres.

Les prospeccions geofísiques de producció dels pous són el principal tipus de documentació geològica dels pous. L'objectiu de la seva implementació és resoldre una sèrie de problemes tècnics (comparació d'apartats per aidentificació d'estrats de la mateixa edat, determinació d'estrats productius, horitzons marcadors, composició litològica, les principals característiques de la formació que afecten el desenvolupament, desenvolupament i funcionament dels pous). El principi de qualsevol mètode de registre de pous és mesurar els valors que caracteritzen les propietats de les roques i interpretar-los.

Mètodes elèctrics

Quan es realitzen estudis geofísics elèctrics de pous de petroli, es mesuren les característiques següents:

1. Resistivitat elèctrica (minerals conductors, semiconductors, dielèctrics).
2. Permeabilitat elèctrica i magnètica.
3. Activitat electroquímica de les roques: natural (mètode de potencial d'autopolarització) o induïda artificialment (mètode de potencial de polarització induïda).

La primera característica s'associa amb una característica com l'augment de la resistivitat de les roques saturats de petroli i gas, que és una característica d'identificació dels jaciments de petroli i gas (no condueixen l'electricitat). Les mesures s'avaluen mitjançant el factor d'augment de la resistència, que permet determinar les característiques més importants del dipòsit: el coeficient de porositat, saturació d'aigua i petroli i gas. A continuació es descriuen les tècniques més habituals d'aquesta tecnologia.

Mètode de resistència aparent

Una sonda amb tres elèctrodes de connexió a terra (un subministrament i 2 elèctrodes de mesura) es baixa al pou, i la quarta (subministrament) s'instal·la al cap del pou. Quan la sonda es mou verticalment al llarg del pou, la diferència de potencial canvia. Elèctrics específicsLa resistència s'anomena aparent perquè es calcula per a un medi homogeni, però en realitat és no homogeni. A partir de les dades obtingudes, es construeixen corbes, mitjançant les quals és possible determinar els límits de l'embassament.

Sonda elèctrica lateral

En les mesures s'utilitzen sondes de gradient de gran longitud (un múltiple de 2-30 diàmetres de pou), que permet tenir en compte la influència del fluid de perforació i la profunditat de la seva penetració a les roques, per determinar la veritable resistivitat de formació.

Mètode de connexió a terra blindat amb set o tres sondes d'elèctrodes

En una sonda de set elèctrodes, la intensitat del corrent es regula de manera que s'assegura la igu altat de potencials als punts centrals i extrems de l'eix del forat. Això es fa per dirigir un feix enfocat de càrrega elèctrica a la roca. El resultat també és una resistència aparent.

Mètode d'inducció

Es baixa al pou una sonda amb bobines emissores i receptores, un alternador i un rectificador. Quan es crea l'EMF induït, es determina la conductivitat elèctrica aparent de la formació.

Mètode dielèctric

Similar a l'anterior, però la freqüència del camp electromagnètic a la bobina és un ordre de magnitud superior. Aquest mètode s'utilitza per determinar la naturalesa de la saturació de l'embassament amb poca salinitat de l'aigua.

També hi ha un mètode de microsondes (la seva mida no supera els 5 cm) per mesurar la resistència elèctrica de la roca,directament al costat de la paret del forat.

Radiometria

Els mètodes d'investigació geofísica radiomètrica es basen en la detecció de radiació nuclear (sovint neutrons i raigs gamma). Els mètodes més comuns són:

• radiació de roca natural (mètode ɣ);
• radiació ɣ dispersa;
• neutró-neutró (registre de neutrons dispersos pels nuclis d'àtoms de roca);
• neutró de pols;
• activació de neutrons (ɣ-radiació d'isòtops radioactius artificials derivats de l'absorció de neutrons);
• ressonància magnètica nuclear;
• mètode ɣ de neutrons (radiació de captura de neutrons radiativa).

Els mètodes es basen en la llei d'atenuació de la densitat de flux de radiació gamma, l'efecte de la dispersió i l'absorció de neutrons a la roca. A partir d'això, es determina la densitat de les roques, la seva composició mineral, el contingut d'argila, la fracturació i es controla la contaminació radioactiva dels equips de perforació de fons..

Mètodes sismoacústics

Els mètodes acústics es basen en la mesura de vibracions sonores naturals o artificials. En el primer cas, es fan estudis geològics i geofísics dels sorolls que es produeixen quan el gas o el petroli entra al pou, i també es mesura l'espectre de vibracions de l'eina de perforació durant la penetració de la roca.

Els mètodes per estudiar les oscil·lacions artificials de l'espectre sonor o ultrasònic es basen en mesurar el temps de propagació de l'ona oamortiment de l'amplitud d'oscil·lació. La velocitat de propagació del so depèn de diversos paràmetres:

• composició mineral de les roques;
• el grau de saturació de gasoil;
• característiques litològiques;
• argilosa;
• distribució de tensions a les roques;
• cimentació i altres.

La sonda baixada al pou consta d'un transmissor i un receptor separats per aïllants acústics. Per reduir l'efecte de la geometria del forat sobre els resultats de mesura, s'utilitzen habitualment sondes de tres o quatre elements. L'eina de fons es connecta a l'equip de superfície amb un cable. El senyal del receptor es digitalitza i es mostra a la pantalla.

Amb l'ajuda d'aquest mètode, es realitzen estudis de dissecció litològica de la secció de l'embassament, grans cavitats subterrànies, es determinen les propietats de l'embassament i es controla el tall d'aigua.

Registració tèrmica

La base del registre tèrmic en els estudis geofísics de camp és l'estudi del gradient de temperatura al llarg del pou, que s'associa a diferents propietats tèrmiques de les roques (mètodes de camp tèrmic natural i artificial). La conductivitat tèrmica dels principals minerals que formen roques oscil·la entre 1,3 i 8 W / (m∙K), i amb una saturació elevada de gas baixa diverses vegades.

Durant la perforació es creen camps tèrmics artificials amb l'ajuda del líquid de rentat o la instal·lació d'escalfadors elèctrics al pou. Per mesurar el gradient de temperatura amb més freqüènciaS'utilitzen termòmetres de resistència elèctrica de fons. El fil de coure i els materials semiconductors s'utilitzen com a element sensor principal.

El canvi de temperatura es registra indirectament, per la magnitud de la resistència elèctrica d'aquest element. El circuit de mesura també conté un oscil·lador electrònic el període d'oscil·lació del qual varia amb la resistència. La seva freqüència es mesura amb un dispositiu especial i la tensió constant generada al freqüencímetre es transmet a l'equip d'observació visual.

La realització d'investigacions geofísiques mitjançant aquesta tècnica permet obtenir informació sobre l'estructura geològica del jaciment, identificar formacions petrolieres, gasoses i hídriques, determinar el seu cabal, detectar estructures anticlinals i cúpules de sal, anomalies tèrmiques associades al afluència d'hidrocarburs. L'ús d'aquesta tecnologia és especialment rellevant a les zones amb activitat volcànica activa.

Mètodes GIS geoquímics

Els mètodes d'investigació geoquímica es basen en un estudi directe de la saturació de gas del fluid de perforació i els talls formats durant el rentat de pous. En el primer cas, la determinació del contingut de gasos d'hidrocarburs es pot dur a terme directament durant la perforació o després d'aquesta. El fluid de perforació es desgasifica en una unitat especial i després es determina el contingut d'hidrocarburs mitjançant un cromatògraf analitzador de gasos situat a l'estació de registre.

Flors o partícules de roca perforada,continguts en el fluid de perforació s'estudien mitjançant mètodes luminiscents o bituminològics.

Registre magnètic

Els mètodes magnètics per dur a terme el registre de pous inclouen diverses maneres de diferenciar les roques:

• per magnetització;
• sobre la susceptibilitat magnètica (creació d'un camp electromagnètic artificial);
• sobre propietats magnètiques nuclears (aquesta tecnologia també es coneix com a registre nuclear).

La força del camp magnètic es deu a la presència de cossos de mineral magnètic i capes que els subjacent i se superposen. Els sensors de modulació magnètica (flurosondes) serveixen com a elements sensibles dels equips de fons de pou. Els instruments moderns poden mesurar els tres components del vector del camp magnètic, així com la susceptibilitat magnètica.

El registre magnètic nuclear serveix per determinar les característiques del camp magnètic, que és induït pels nuclis d'hidrogen del fluid de porus. L'aigua, el gas i el petroli es diferencien pel contingut dels nuclis d'hidrogen. Gràcies a aquesta propietat, és possible estudiar l'embassament i la seva permeabilitat, identificar el tipus de fluid i diferenciar els tipus de roques constitutives.

exploració per gravetat

L'exploració per gravetat és un mètode d'exploració geofísica de dipòsits basat en una distribució no uniforme del camp de gravetat al llarg de la longitud del pou. Per propòsit, es distingeixen 2 tipus d'aquest tipus de registre: determinar la densitat de les roques de les capes que travessen el pou i identificar la ubicació dels objectes geològics que causen una anomalia en la gravetat (canvi en el seu valor).

El s alt de l'últim indicador es produeix en passar d'un embassament amb una densitat més baixa a roques més denses. L'essència del mètode és mesurar la gravetat vertical i determinar el gruix del dipòsit. Aquestes dades us permeten esbrinar la densitat de les roques.

S'utilitzen gravimetres de corda i de quars com a equip principal de fons de forat. El primer tipus de dispositius és el més utilitzat. Aquests gravimetres són un vibrador electromecànic en el qual s'aplica una tensió alterna a una corda fixa verticalment amb una càrrega suspesa. El vibrador està connectat a un generador i les seves fluctuacions de freqüència serveixen com a paràmetre final.

Equip

Els mètodes d'investigació geofísica es duen a terme amb l'ajuda d'estacions geofísiques de camp, els elements principals de les quals són:

• eines de fons;
• cabrestant amb accionament mecànic o electromecànic (des de la presa de força, xarxa elèctrica o font d'alimentació independent);
• unitat de control de la unitat;
• sistema de control dels principals indicadors dels procediments d'enfrontament (profunditat d'immersió, velocitat de descens al pou, força de tensió) - unitat de visualització, unitat de tensió, sensor de profunditat;
• lubricador de forats per segellar el cap del pou durant l'enregistrament del pou (inclou vàlvules de tancament, empassat, cambra de recepció, manòmetres i altres instruments);
• equip de mesura de terra (al xassís d'un cotxe).

Equip de manteniment de pous profundses pot localitzar a la carrosseria de dos cotxes. Els laboratoris d'exploració geofísica de pous estan muntats al xassís de URAL, GAZ-2752 Sobol, KamAZ, GAZ-33081 i altres. La carrosseria del cotxe sol incloure 2 compartiments: un treballador, on es troba l'equip, i una "casa de canvi" per al personal de servei.

Els requisits principals dels equips són l' alta precisió i la fiabilitat dels estudis geofísics. El treball en pous està associat a condicions difícils: gran profunditat, caigudes importants de temperatura, vibracions, sacsejades. L'equipament es completa segons els requisits del client, el mètode utilitzat i els objectius del treball. Per a la investigació geofísica en pous en alta mar, tot l'equip es transporta en contenidors.

Interpretació dels resultats

Els resultats de les prospeccions geofísiques es processen pas a pas des dels valors dels instruments de mesura fins a la determinació dels paràmetres geofísics de l'embassament:

1. Conversió de senyals d'equips de fons de pou.
2. Determinació de les propietats físiques reals de les roques estudiades. És possible que es requereixi treball geofísic de camp addicional en aquesta etapa.
3. Determinació de les propietats litològiques i de jaciment de la formació.
4. A partir dels resultats obtinguts per resoldre una de les tasques plantejades: identificar jaciments minerals, la seva distribució per tota la regió, determinar l'edat geològica de les roques, coeficients de porositat, contingut d'argila, saturació de gas i petroli, permeabilitat; identificació d'embassaments, estudi de característiquessecció geològica i altres.

La interpretació de prospeccions geofísiques es realitza per diferents mètodes en funció de la tecnologia utilitzada (elèctrica, radiomètrica, tèrmica, etc.) i dels equips de mesura. Les organitzacions geofísiques modernes operen sistemes automatitzats de recollida i processament de dades (Prime, Pangea, Inpres, PaleoScan, SeisWare, DUG Insight i altres).