Penelitian geofisika: jenis, metode, dan teknologi

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-17 10:31

Penelitian geofisika digunakan untuk mempelajari batuan di ruang dekat-sumur dan antar-sumur. Mereka dilakukan dengan mengukur dan menafsirkan indikator fisik alami atau buatan dari berbagai jenis. Saat ini terdapat lebih dari 50 metode geofisika.

Karakteristik umum

Penelitian geofisika (GIS, geofisika produksi atau logging) adalah seperangkat metode geofisika terapan yang digunakan untuk mempelajari profil geologi, memperoleh informasi tentang kondisi teknis sumur dan mengidentifikasi mineral di bawah tanah.

GIS didasarkan pada berbagai sifat fisik batuan:

• listrik;
• radioaktif;
• magnetik;
• termal dan lain-lain.

Survei geofisika produksi sumur adalah jenis utama dokumentasi geologis sumur. Tujuan penerapannya adalah untuk memecahkan sejumlah masalah teknis (perbandingan bagian untukidentifikasi strata seusia, penentuan strata produktif, horizon penanda, komposisi litologi, karakteristik utama formasi yang mempengaruhi perkembangan, pengembangan dan pengoperasian sumur). Prinsip dari setiap metode well logging adalah mengukur nilai-nilai yang mencirikan sifat-sifat batuan dan menafsirkannya.

Metode Listrik

Saat melakukan survei geofisika listrik sumur minyak, karakteristik berikut diukur:

1. Resistivitas listrik (mineral konduktor, semikonduktor, dielektrik).
2. Permeabilitas listrik dan magnet.
3. Aktivitas elektrokimia batuan - alami (metode potensial polarisasi sendiri) atau buatan (metode potensial polarisasi terinduksi).

Karakteristik pertama dikaitkan dengan fitur seperti peningkatan resistivitas batuan jenuh minyak dan gas, yang merupakan fitur identifikasi deposit minyak dan gas (mereka tidak menghantarkan listrik). Pengukuran dievaluasi menggunakan faktor peningkatan resistensi, yang memungkinkan Anda untuk menentukan karakteristik paling penting dari reservoir - koefisien porositas, saturasi air dan minyak dan gas. Teknik yang paling umum dari teknologi ini dijelaskan di bawah ini.

Metode resistensi yang nyata

Sebuah probe dengan tiga elektroda pembumian (satu suplai dan 2 elektroda pengukur) diturunkan ke dalam sumur, dan yang keempat (pasokan) dipasang di kepala sumur. Ketika probe bergerak secara vertikal di sepanjang lubang sumur, perbedaan potensial berubah. listrik tertenturesistansi disebut semu karena dihitung untuk media yang homogen, tetapi sebenarnya tidak homogen. Berdasarkan data yang diperoleh, kurva dibangun, yang memungkinkan untuk menentukan batas-batas reservoir.

Suara listrik samping

Probe gradien yang sangat panjang (kelipatan dari 2-30 diameter sumur) digunakan dalam pengukuran, yang memungkinkan memperhitungkan pengaruh cairan pengeboran dan kedalaman penetrasi ke dalam batuan, untuk menentukan yang sebenarnya resistivitas formasi.

Metode pentanahan terlindung dengan tujuh atau tiga probe elektroda

Dalam probe tujuh elektroda, kekuatan arus diatur sehingga kesetaraan potensial dipastikan di titik pusat dan titik ekstrem di sepanjang sumbu lubang bor. Hal ini dilakukan untuk mengarahkan sinar terfokus muatan listrik ke dalam batu. Hasilnya juga terlihat resistensi.

Metode induksi

Sebuah probe dengan koil pemancar dan penerima, alternator dan penyearah diturunkan ke dalam sumur. Saat membuat EMF terinduksi, konduktivitas listrik semu dari formasi ditentukan.

Metode dielektrik

Mirip dengan yang sebelumnya, tetapi frekuensi medan elektromagnetik dalam kumparan adalah urutan besarnya lebih tinggi. Metode ini digunakan untuk mengetahui sifat kejenuhan reservoir dengan salinitas air yang rendah.

Ada juga metode microprobe (ukurannya tidak melebihi 5 cm) untuk mengukur hambatan listrik batu,berbatasan langsung dengan dinding lubang bor.

Radiometri

Metode penelitian geofisika radiometrik didasarkan pada deteksi radiasi nuklir (paling sering neutron dan sinar gamma). Metode yang paling umum adalah:

• radiasi batuan alam (ɣ-metode);
• hamburan radiasi;
• neutron-neutron (registrasi neutron yang dihamburkan oleh inti atom batuan);
• pulsa neutron;
• aktivasi neutron (-radiasi isotop radioaktif buatan yang timbul dari penyerapan neutron);
• resonansi magnetik nuklir;
• neutron -method (radiasi penangkapan neutron radiasi).

Metode ini didasarkan pada hukum redaman kerapatan fluks radiasi gamma, efek hamburan dan penyerapan neutron dalam batuan. Berdasarkan hal ini, densitas batuan, komposisi mineral, kandungan liat, rekahan ditentukan, dan kontaminasi radioaktif peralatan pengeboran lubang bawah dipantau.

Metode seismoakustik

Metode akustik didasarkan pada pengukuran getaran suara alami atau buatan. Dalam kasus pertama, studi geologi dan geofisika kebisingan yang terjadi ketika gas atau minyak memasuki lubang sumur dilakukan, dan spektrum getaran alat bor selama penetrasi batuan juga diukur.

Metode untuk mempelajari osilasi buatan dari suara atau spektrum ultrasonik didasarkan pada pengukuran waktu rambat gelombang atauredaman amplitudo osilasi. Kecepatan propagasi suara tergantung pada beberapa parameter:

• komposisi mineral batuan;
• tingkat kejenuhan minyak-gas mereka;
• fitur litologi;
• clayness;
• distribusi tegangan pada batuan;
• sementasi dan lain-lain.

Probe yang diturunkan ke dalam sumur terdiri dari pemancar dan penerima yang dipisahkan oleh isolator akustik. Untuk mengurangi efek geometri lubang bor pada hasil pengukuran, probe tiga atau empat elemen biasanya digunakan. Alat downhole terhubung ke peralatan permukaan dengan kabel. Sinyal dari penerima didigitalkan dan ditampilkan di layar.

Dengan bantuan metode ini, studi diseksi litologi dari bagian reservoir, rongga bawah tanah yang besar dilakukan, sifat reservoir ditentukan dan pemotongan air dikendalikan.

Logging termal

Dasar pencatatan termal dalam survei geofisika lapangan adalah studi tentang gradien suhu di sepanjang lubang sumur, yang dikaitkan dengan sifat termal batuan yang berbeda (metode medan termal alami dan buatan). Konduktivitas termal mineral pembentuk batuan utama berkisar antara 1,3-8 W / (m∙K), dan pada saturasi gas tinggi turun beberapa kali.

Medan termal buatan dibuat selama pengeboran dengan bantuan cairan pembilasan atau pemasangan pemanas listrik di dalam sumur. Untuk mengukur gradien suhu paling seringtermometer hambatan listrik downhole digunakan. Kawat tembaga dan bahan semikonduktor digunakan sebagai elemen penginderaan utama.

Perubahan suhu dicatat secara tidak langsung - dengan besarnya hambatan listrik elemen ini. Rangkaian pengukur juga berisi osilator elektronik yang periode osilasinya bervariasi dengan resistansi. Frekuensinya diukur dengan perangkat khusus, dan tegangan konstan yang dihasilkan dalam pengukur frekuensi ditransmisikan ke peralatan observasi visual.

Melakukan penelitian geofisika menggunakan teknik ini memungkinkan memperoleh informasi tentang struktur geologi lapangan, mengidentifikasi formasi minyak, gas dan air, menentukan laju alirannya, mendeteksi struktur antiklinal dan kubah garam, anomali termal yang terkait dengan masuknya hidrokarbon. Penggunaan teknologi ini sangat relevan di daerah dengan aktivitas vulkanik aktif.

Metode GIS Geokimia

Metode penelitian geokimia didasarkan pada studi langsung saturasi gas dari cairan pengeboran dan potongan yang terbentuk selama pembilasan sumur. Dalam kasus pertama, penentuan kandungan gas hidrokarbon dapat dilakukan secara langsung selama pengeboran atau setelahnya. Cairan pengeboran didegas dalam unit khusus, kemudian ditentukan kandungan hidrokarbonnya menggunakan gas analyzer-chromatograph yang terletak di logging station.

Bubur, atau partikel batuan yang dibor,terkandung dalam cairan pengeboran dipelajari dengan metode luminescent atau bituminological.

Log magnetik

Metode magnetik untuk melakukan well logging meliputi beberapa cara untuk membedakan batuan:

• dengan magnetisasi;
• tentang suseptibilitas magnetik (pembuatan medan elektromagnetik buatan);
• tentang sifat magnetik nuklir (teknologi ini juga disebut sebagai logging nuklir).

Kekuatan medan magnet disebabkan oleh keberadaan badan bijih magnet dan lapisan yang mendasari dan tumpang tindihnya. Sensor modulasi magnetik (flurosondes) berfungsi sebagai elemen sensitif peralatan downhole. Instrumen modern dapat mengukur ketiga komponen vektor medan magnet, serta kerentanan magnet.

Nuclear magnetic logging adalah untuk menentukan karakteristik medan magnet, yang diinduksi oleh inti hidrogen dalam cairan pori. Air, gas dan minyak berbeda dalam kandungan inti hidrogen. Berkat sifat ini, dimungkinkan untuk mempelajari reservoir dan permeabilitasnya, mengidentifikasi jenis fluida, dan membedakan jenis batuan penyusunnya.

eksplorasi gravitasi

Eksplorasi gravitasi adalah metode eksplorasi geofisika dari endapan berdasarkan distribusi medan gravitasi yang tidak seragam di sepanjang lubang sumur. Secara sengaja, 2 jenis logging tersebut dibedakan - untuk menentukan kepadatan batuan lapisan yang melintasi sumur, dan untuk mengidentifikasi lokasi objek geologis yang menyebabkan anomali gravitasi (perubahan nilainya).

Lonjakan indikator terakhir terjadi saat berpindah dari reservoir dengan densitas lebih rendah ke batuan yang lebih padat. Inti dari metode ini adalah untuk mengukur gravitasi vertikal dan menentukan ketebalan reservoir. Data ini memungkinkan Anda untuk mengetahui kepadatan batuan.

Gravimeter string dan kuarsa digunakan sebagai peralatan downhole utama. Jenis perangkat pertama adalah yang paling banyak digunakan. Gravimeter tersebut adalah vibrator elektromekanis di mana tegangan bolak-balik diterapkan pada string tetap vertikal dengan beban ditangguhkan. Vibrator terhubung ke generator, dan fluktuasi frekuensi berfungsi sebagai parameter terakhir.

Peralatan

Metode penelitian geofisika dilakukan dengan bantuan stasiun geofisika lapangan, yang elemen utamanya adalah:

• alat downhole;
• winch dengan penggerak mekanis atau elektromekanis (dari power take-off, jaringan listrik atau sumber daya independen);
• unit kontrol penggerak;
• sistem pemantauan untuk indikator utama prosedur tersandung (kedalaman pencelupan, kecepatan turun ke dalam sumur, gaya tegangan) - unit tampilan, unit tegangan, sensor kedalaman;
• lubricator lubang bor untuk menyegel kepala sumur selama pencatatan sumur (termasuk katup penutup, kotak isian, ruang penerima, pengukur tekanan dan instrumentasi lainnya);
• alat ukur tanah (pada sasis mobil).

Peralatan perawatan sumur dalamdapat ditemukan di badan dua mobil. Laboratorium untuk eksplorasi geofisika sumur dipasang pada sasis URAL, GAZ-2752 Sobol, KamAZ, GAZ-33081 dan lainnya. Badan mobil biasanya memiliki 2 kompartemen - pekerja, di mana peralatan berada, dan "rumah ganti" untuk petugas servis.

Persyaratan utama untuk peralatan adalah akurasi dan keandalan survei geofisika yang tinggi. Bekerja di sumur dikaitkan dengan kondisi sulit - kedalaman yang luar biasa, penurunan suhu yang signifikan, getaran, guncangan. Peralatan diselesaikan sesuai dengan kebutuhan pelanggan, metode yang digunakan dan tujuan pekerjaan. Untuk penelitian geofisika di sumur lepas pantai, semua peralatan diangkut dalam peti kemas.

Interpretasi hasil

Hasil survei geofisika diproses secara bertahap mulai dari nilai alat ukur hingga penentuan parameter geofisika reservoir:

1. Konversi sinyal peralatan downhole.
2. Penentuan sifat fisik sebenarnya dari batuan yang diteliti. Pekerjaan geofisika lapangan tambahan mungkin diperlukan pada tahap ini.
3. Penentuan sifat litologi dan reservoar formasi.
4. Menggunakan hasil yang diperoleh untuk menyelesaikan salah satu tugas yang ditetapkan - mengidentifikasi deposit mineral, distribusinya di seluruh wilayah, menentukan usia geologis batuan, koefisien porositas, kandungan liat, saturasi gas dan minyak, permeabilitas; identifikasi reservoir, studi fiturbagian geologi dan lain-lain.

Interpretasi survei geofisika dilakukan dengan berbagai metode tergantung pada teknologi yang digunakan (listrik, radiometrik, termal, dll.) dan peralatan pengukuran. Organisasi geofisika modern mengoperasikan sistem pengumpulan dan pemrosesan data otomatis (Prime, Pangea, Inpres, PaleoScan, SeisWare, DUG Insight, dan lainnya).