Ricerca geofisica: tipologie, metodi e tecnologie

2024 Autore: Howard Calhoun | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 10:31

La ricerca geofisica viene utilizzata per studiare le rocce nello spazio vicino ai pozzi e tra i pozzi. Vengono effettuati misurando e interpretando indicatori fisici naturali o artificiali di vario tipo. Attualmente esistono più di 50 metodi geofisici.

Caratteristiche generali

La ricerca geofisica (GIS, geofisica della produzione o logging) è un insieme di metodi di geofisica applicata utilizzati per studiare i profili geologici, ottenere informazioni sulle condizioni tecniche dei pozzi e identificare i minerali nel sottosuolo.

Il GIS si basa su varie proprietà fisiche delle rocce:

• elettrico;
• radioattivo;
• magnetico;
• termico e altri.

Le indagini geofisiche di produzione dei pozzi sono il tipo principale di documentazione geologica dei pozzi. Lo scopo della loro implementazione è quello di risolvere una serie di problemi tecnici (confronto delle sezioni peridentificazione degli strati della stessa età, determinazione degli strati produttivi, orizzonti marcatori, composizione litologica, le principali caratteristiche della formazione che influenzano lo sviluppo, lo sviluppo e il funzionamento dei pozzi). Il principio di qualsiasi metodo di registrazione dei pozzi è misurare i valori che caratterizzano le proprietà delle rocce e interpretarli.

Metodi elettrici

Quando si effettuano indagini geofisiche elettriche di pozzi petroliferi, vengono misurate le seguenti caratteristiche:

1. Resistività elettrica (minerali conduttori, semiconduttori, dielettrici).
2. Permeabilità elettrica e magnetica.
3. Attività elettrochimica delle rocce - naturale (metodo del potenziale di autopolarizzazione) o indotta artificialmente (metodo del potenziale di polarizzazione indotto).

La prima caratteristica è associata a una caratteristica come una maggiore resistività delle rocce sature di petrolio e gas, che è una caratteristica identificativa dei depositi di petrolio e gas (non conducono elettricità). Le misurazioni vengono valutate utilizzando il fattore di aumento della resistenza, che consente di determinare le caratteristiche più importanti del giacimento: il coefficiente di porosità, l'acqua e la saturazione di petrolio e gas. Le tecniche più comuni di questa tecnologia sono descritte di seguito.

Metodo di resistenza apparente

Una sonda con tre elettrodi di messa a terra (uno di alimentazione e 2 di misurazione) viene calata nel pozzo e il quarto (di alimentazione) viene installato sulla testa del pozzo. Quando la sonda si sposta verticalmente lungo il pozzo, la differenza di potenziale cambia. elettrico specificola resistenza è chiamata apparente perché è calcolata per un mezzo omogeneo, ma in re altà è disomogenea. Sulla base dei dati ottenuti, vengono costruite delle curve attraverso le quali è possibile determinare i confini del giacimento.

Suono elettrico laterale

Nelle misurazioni vengono utilizzate sonde a gradiente di grande lunghezza (un multiplo di 2-30 diametri di pozzo), che consentono di tenere conto dell'influenza del fluido di perforazione e della profondità della sua penetrazione nelle rocce, per determinare il vero resistività di formazione.

Metodo di messa a terra schermato con sette o tre sonde a elettrodi

In una sonda a sette elettrodi, l'intensità della corrente è regolata in modo tale da garantire l'uguaglianza dei potenziali nei punti centrali ed estremi lungo l'asse del foro. Questo viene fatto per dirigere un raggio focalizzato di carica elettrica nella roccia. Il risultato è anche un'apparente resistenza.

Metodo di induzione

Una sonda con bobine di emissione e ricezione, un alternatore e un raddrizzatore viene calata nel pozzo. Quando si crea l'EMF indotto, viene determinata la conduttività elettrica apparente della formazione.

Metodo dielettrico

Simile al precedente, ma la frequenza del campo elettromagnetico nella bobina è un ordine di grandezza superiore. Questo metodo viene utilizzato per determinare la natura della saturazione del serbatoio con bassa salinità dell'acqua.

Esiste anche un metodo di microsonde (la loro dimensione non supera i 5 cm) per misurare la resistenza elettrica della roccia,direttamente adiacente alla parete del pozzo.

Radiometria

I metodi di ricerca geofisica radiometrica si basano sulla rilevazione della radiazione nucleare (il più delle volte neutroni e raggi gamma). I metodi più comuni sono:

• radiazioni rocciose naturali (metodo ɣ);
• radiazioni ɣ sparse;
• neutrone-neutrone (registrazione dei neutroni diffusi dai nuclei degli atomi di roccia);
• neutrone a impulsi;
• attivazione dei neutroni (ɣ-radiazioni di isotopi radioattivi artificiali derivanti dall'assorbimento di neutroni);
• risonanza magnetica nucleare;
• metodo ɣ di neutroni (ɣ-radiazione di cattura dei neutroni radiativi).

I metodi si basano sulla legge di attenuazione della densità del flusso di radiazioni gamma, sull'effetto di diffusione e assorbimento dei neutroni nella roccia. Sulla base di ciò, vengono determinati la densità delle rocce, la loro composizione minerale, il contenuto di argilla, la fratturazione e viene monitorata la contaminazione radioattiva delle apparecchiature di perforazione a fondo pozzo.

Metodi sismoacustici

I metodi acustici si basano sulla misurazione delle vibrazioni sonore naturali o artificiali. Nel primo caso vengono effettuati studi geologici e geofisici dei rumori che si verificano quando gas o petrolio entrano nel pozzo e viene misurato anche lo spettro delle vibrazioni dell'utensile di perforazione durante la penetrazione della roccia.

I metodi per lo studio delle oscillazioni artificiali del suono o dello spettro ultrasonico si basano sulla misurazione del tempo di propagazione dell'onda osmorzamento dell'ampiezza di oscillazione. La velocità di propagazione del suono dipende da diversi parametri:

• composizione minerale delle rocce;
• il grado di saturazione del gasolio;
• caratteristiche litologiche;
• argilloso;
• distribuzione delle sollecitazioni nelle rocce;
• cementazione e altri.

La sonda calata nel pozzo è composta da un trasmettitore e un ricevitore separati da isolanti acustici. Per ridurre l'effetto della geometria del foro sui risultati delle misurazioni, vengono solitamente utilizzate sonde a tre o quattro elementi. Lo strumento di fondo pozzo è collegato all'attrezzatura di superficie con un cavo. Il segnale dal ricevitore viene digitalizzato e visualizzato sullo schermo.

Con l'aiuto di questo metodo, vengono effettuati studi sulla dissezione litologica della sezione del serbatoio, vengono eseguite grandi cavità sotterranee, vengono determinate le proprietà del serbatoio e viene controllato il taglio dell'acqua.

Registrazione termica

La base della registrazione termica nelle indagini geofisiche sul campo è lo studio del gradiente di temperatura lungo il pozzo, che è associato alle diverse proprietà termiche delle rocce (metodi del campo termico naturale e artificiale). La conducibilità termica dei principali minerali che formano le rocce varia da 1,3 a 8 W / (m∙K), e ad alta saturazione di gas scende più volte.

I campi termici artificiali vengono creati durante la perforazione con l'aiuto del fluido di lavaggio o l'installazione di riscaldatori elettrici nel pozzo. Per misurare il gradiente di temperatura più spessovengono utilizzate termometri a resistenza elettrica da fondo pozzo. Come elemento di rilevamento principale vengono utilizzati fili di rame e materiali semiconduttori.

Il cambiamento di temperatura è registrato indirettamente - dall'entità della resistenza elettrica di questo elemento. Il circuito di misura contiene anche un oscillatore elettronico il cui periodo di oscillazione varia con la resistenza. La sua frequenza viene misurata da un dispositivo speciale e la tensione costante generata nel frequenzimetro viene trasmessa all'apparecchiatura di osservazione visiva.

L'esecuzione di ricerche geofisiche mediante questa tecnica consente di ottenere informazioni sulla struttura geologica del giacimento, identificare formazioni petrolifere, gassose e idriche, determinarne la portata, rilevare strutture anticlinali e cupole saline, anomalie termiche associate alla afflusso di idrocarburi. L'uso di questa tecnologia è particolarmente rilevante nelle aree con attività vulcanica attiva.

Metodi GIS geochimici

I metodi di ricerca geochimica si basano su uno studio diretto della saturazione gassosa del fluido di perforazione e dei ritagli formatisi durante il lavaggio del pozzo. Nel primo caso, la determinazione del contenuto di gas idrocarburici può essere effettuata direttamente durante la perforazione o dopo di essa. Il fluido di perforazione viene degassato in un'unità speciale, quindi il contenuto di idrocarburi viene determinato utilizzando un analizzatore di gas-cromatografo situato nella stazione di registrazione.

Liquami, o particelle di roccia perforata,contenuti nel fluido di perforazione sono studiati con metodi luminescenti o bituminologici.

Registrazione magnetica

I metodi magnetici per condurre il disboscamento dei pozzi includono diversi modi per differenziare le rocce:

• per magnetizzazione;
• sulla suscettibilità magnetica (creazione di un campo elettromagnetico artificiale);
• sulle proprietà magnetiche nucleari (questa tecnologia viene anche chiamata registrazione nucleare).

L'intensità del campo magnetico è dovuta alla presenza di corpi minerali magnetici e strati che li soggiacciono e li sovrappongono. I sensori di modulazione magnetica (flurosonde) fungono da elementi sensibili delle apparecchiature di fondo pozzo. Gli strumenti moderni possono misurare tutte e tre le componenti del vettore del campo magnetico, così come la suscettibilità magnetica.

La registrazione magnetica nucleare serve a determinare le caratteristiche del campo magnetico, che è indotto dai nuclei di idrogeno nel fluido dei pori. Acqua, gas e petrolio differiscono per il contenuto di nuclei di idrogeno. Grazie a questa proprietà è possibile studiare il giacimento e la sua permeabilità, identificare il tipo di fluido e differenziare i tipi di rocce costituenti.

esplorazione gravitazionale

L'esplorazione per gravità è un metodo di esplorazione geofisica dei depositi basato su una distribuzione non uniforme del campo gravitazionale lungo la lunghezza del pozzo. Di proposito, si distinguono 2 tipi di tale registrazione: per determinare la densità delle rocce degli strati che attraversano il pozzo e per identificare la posizione di oggetti geologici che causano un'anomalia di gravità (cambiamento del suo valore).

Il s alto dell'ultimo indicatore si verifica quando ci si sposta da un serbatoio con una densità inferiore a rocce più dense. L'essenza del metodo è misurare la gravità verticale e determinare lo spessore del serbatoio. Questi dati ti permettono di scoprire la densità delle rocce.

I gravimetri a corda e al quarzo sono utilizzati come attrezzatura principale per il fondo pozzo. Il primo tipo di dispositivi è il più utilizzato. Tali gravimetri sono un vibratore elettromeccanico in cui viene applicata una tensione alternata a una stringa fissata verticalmente con un carico sospeso. Il vibratore è collegato a un generatore e le sue fluttuazioni di frequenza servono come parametro finale.

Attrezzature

I metodi di ricerca geofisica sono effettuati con l'ausilio di stazioni geofisiche di campo, i cui elementi principali sono:

• strumenti di scavo;
• argano ad azionamento meccanico o elettromeccanico (dalla presa di forza, dalla rete elettrica o da una fonte di alimentazione indipendente);
• unità di controllo dell'azionamento;
• sistema di monitoraggio dei principali indicatori delle procedure di intervento (profondità di immersione, velocità di discesa in pozzo, forza di trazione) - unità display, unità di tensione, sensore di profondità;
• lubrificatore per pozzi per sigillare la testa pozzo durante la registrazione del pozzo (include valvole di intercettazione, premistoppa, camera di ricezione, manometri e altra strumentazione);
• strumenti di misurazione del suolo (sul telaio di un'auto).

Attrezzature per la manutenzione di pozzi profondipuò essere localizzato nelle carrozzerie di due auto. I laboratori per l'esplorazione geofisica dei pozzi sono montati sul telaio di URAL, GAZ-2752 Sobol, KamAZ, GAZ-33081 e altri. La carrozzeria dell'auto di solito comprende 2 scomparti: un lavoratore, in cui si trova l'attrezzatura, e una "casa di cambio" per il personale di servizio.

I requisiti principali per le apparecchiature sono l'elevata precisione e l'affidabilità delle indagini geofisiche. Il lavoro nei pozzi è associato a condizioni difficili: grande profondità, cali di temperatura significativi, vibrazioni, scuotimento. L'attrezzatura viene completata in base alle esigenze del cliente, al metodo utilizzato e agli obiettivi del lavoro. Per la ricerca geofisica nei pozzi offshore, tutte le apparecchiature vengono trasportate in container.

Interpretazione dei risultati

I risultati delle indagini geofisiche vengono elaborati passo dopo passo dai valori degli strumenti di misura alla determinazione dei parametri geofisici del giacimento:

1. Conversione dei segnali delle apparecchiature di fondo pozzo.
2. Determinazione delle vere proprietà fisiche delle rocce studiate. In questa fase potrebbe essere necessario un ulteriore lavoro geofisico sul campo.
3. Determinazione delle proprietà litologiche e di giacimento della formazione.
4. Utilizzare i risultati ottenuti per risolvere uno dei compiti previsti: identificare i giacimenti minerari, la loro distribuzione sul territorio, determinare l'età geologica delle rocce, i coefficienti di porosità, il contenuto di argilla, la saturazione di gas e petrolio, la permeabilità; identificazione dei giacimenti, studio delle caratteristichesezione geologica e altri.

L'interpretazione delle indagini geofisiche viene effettuata con metodi diversi a seconda della tecnologia utilizzata (elettrica, radiometrica, termica, ecc.) e degli strumenti di misura. Le moderne organizzazioni geofisiche gestiscono sistemi automatizzati di raccolta ed elaborazione dei dati (Prime, Pangea, Inpres, PaleoScan, SeisWare, DUG Insight e altri).