Երկրաֆիզիկական հետազոտություն. տեսակներ, մեթոդներ և տեխնոլոգիաներ

2024 Հեղինակ: Howard Calhoun | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-12-17 10:30

Երկրաֆիզիկական հետազոտությունն օգտագործվում է հորատանցքերի մոտ և միջհորատանցքերում գտնվող ապարների ուսումնասիրության համար: Դրանք իրականացվում են տարբեր տեսակի բնական կամ արհեստական ֆիզիկական ցուցանիշների չափման և մեկնաբանման միջոցով։ Ներկայումս կան ավելի քան 50 երկրաֆիզիկական մեթոդներ։

Ընդհանուր բնութագրեր

Երկրաֆիզիկական հետազոտությունը (GIS, արտադրական երկրաֆիզիկա կամ անտառահատումներ) կիրառական երկրաֆիզիկական մեթոդների մի շարք է, որն օգտագործվում է երկրաբանական պրոֆիլների ուսումնասիրության, հորերի տեխնիկական վիճակի մասին տեղեկություններ ստանալու և ընդերքում օգտակար հանածոների հայտնաբերման համար:

GIS-ը հիմնված է ապարների տարբեր ֆիզիկական հատկությունների վրա.

• էլեկտրական;
• ռադիոակտիվ;
• մագնիսական;
• ջերմային և այլն։

Հորատանցքերի արտադրական երկրաֆիզիկական հետազոտությունները հորերի երկրաբանական փաստաթղթերի հիմնական տեսակն են: Դրանց իրականացման նպատակը մի շարք տեխնիկական խնդիրների լուծումն է (հատվածների համեմատություն համարնույն տարիքի շերտերի նույնականացում, արտադրողական շերտերի որոշում, մարկերային հորիզոններ, լիթոլոգիական կազմություն, ձևավորման հիմնական բնութագրերը, որոնք ազդում են հորերի զարգացման, զարգացման և շահագործման վրա): Հորատանցքերի ցանկացած մեթոդի սկզբունքն է չափել այն արժեքները, որոնք բնութագրում են ապարների հատկությունները և մեկնաբանել դրանք:

Էլեկտրական մեթոդներ

Նավթի հորերի էլեկտրաերկրաֆիզիկական հետազոտություններ կատարելիս չափվում են հետևյալ բնութագրերը.

1. Էլեկտրական դիմադրողականություն (հաղորդիչ հանքանյութեր, կիսահաղորդիչներ, դիէլեկտրիկներ):
2. Էլեկտրական և մագնիսական թափանցելիություն.
3. Առքերի էլեկտրաքիմիական ակտիվություն՝ բնական (ինքնաբևեռացման ներուժի մեթոդ) կամ արհեստականորեն առաջացած (առաջացած բևեռացման պոտենցիալի մեթոդ):

Առաջին բնութագիրը կապված է այնպիսի հատկանիշի հետ, ինչպիսին է նավթով և գազով հագեցած ապարների դիմադրողականության բարձրացումը, որը նավթի և գազի հանքավայրերի նույնականացման հատկանիշն է (դրանք էլեկտրական հոսանք չեն փոխանցում): Չափումները գնահատվում են դիմադրության բարձրացման գործոնի միջոցով, որը թույլ է տալիս որոշել ջրամբարի ամենակարևոր բնութագրերը՝ ծակոտկենության գործակիցը, ջրի և նավթի և գազի հագեցվածությունը: Այս տեխնոլոգիայի ամենատարածված մեթոդները նկարագրված են ստորև:

Ակնհայտ դիմադրության մեթոդ

Երեք հողակցող էլեկտրոդներով (մեկ մատակարարման և 2 չափիչ էլեկտրոդներով) զոնդն իջեցվում է ջրհորի մեջ, իսկ չորրորդը (մատակարարումը) տեղադրվում է ջրհորի գլխում: Երբ զոնդը շարժվում է հորատանցքի երկայնքով ուղղահայաց, պոտենցիալ տարբերությունը փոխվում է: Հատուկ էլեկտրականդիմադրությունը կոչվում է ակնհայտ, քանի որ այն հաշվարկվում է միատարր միջավայրի համար, բայց իրականում այն անհամասեռ է: Ստացված տվյալների հիման վրա կառուցվում են կորեր, որոնցով հնարավոր է որոշել ջրամբարի սահմանները։

Կողային էլեկտրական ձայնագրություն

Չափումների ժամանակ օգտագործվում են մեծ երկարության գրադիենտային զոնդեր (2-30 հորանի տրամագծերի բազմապատիկ), ինչը թույլ է տալիս հաշվի առնել հորատման հեղուկի ազդեցությունը և ապարների մեջ դրա ներթափանցման խորությունը՝ որոշել իրականությունը։ առաջացման դիմադրողականություն։

Պահպանված հիմնավորման մեթոդ յոթ կամ երեք էլեկտրոդային զոնդերով

Յոթ էլեկտրոդից բաղկացած զոնդում ընթացիկ ուժը կարգավորվում է այնպես, որ պոտենցիալների հավասարությունն ապահովվի հորատանցքի առանցքի երկայնքով կենտրոնական և ծայրահեղ կետերում: Սա արվում է էլեկտրական լիցքի կենտրոնացված ճառագայթը ժայռի մեջ ուղղելու համար: Արդյունքը նաև ակնհայտ դիմադրություն է։

Ինդուկցիոն մեթոդ

Արտանետող և ընդունող պարույրներով, փոփոխականով և ուղղիչով զոնդն իջեցվում է ջրհորի մեջ: Ինդուկացված EMF-ը ստեղծելիս որոշվում է ձևավորման ակնհայտ էլեկտրական հաղորդունակությունը:

Դիէլեկտրիկ մեթոդ

Նման է նախորդին, բայց կծիկում էլեկտրամագնիսական դաշտի հաճախականությունը մեծության կարգով բարձր է: Այս մեթոդը օգտագործվում է ջրամբարի հագեցվածության բնույթը ցածր ջրի աղիությամբ որոշելու համար:

Գոյություն ունի նաև ապարների էլեկտրական դիմադրությունը չափելու միկրոզոնդերի մեթոդ (դրանց չափը չի գերազանցում 5 սմ-ը),ուղղակիորեն կից հորատանցքի պատին։

Ռադիոմետրիա

Ռադիոմետրիկ երկրաֆիզիկական հետազոտության մեթոդները հիմնված են միջուկային ճառագայթման (առավել հաճախ նեյտրոնների և գամմա ճառագայթների) հայտնաբերման վրա։ Ամենատարածված մեթոդներն են՝

• բնական ժայռերի ճառագայթում (ɣ-մեթոդ);
• ցրված ɣ ճառագայթում;
• նեյտրոն-նեյտրոն (ժայռի ատոմների միջուկներով ցրված նեյտրոնների գրանցում);
• զարկերակային նեյտրոն;
• նեյտրոնների ակտիվացում (ɣ-արհեստական ռադիոակտիվ իզոտոպների ճառագայթում, որը առաջանում է նեյտրոնների կլանումից);
• միջուկային մագնիսական ռեզոնանս;
• նեյտրոնային ɣ-մեթոդ (ɣ-ճառագայթային նեյտրոնային գրավման ճառագայթում).

Մեթոդները հիմնված են գամմա ճառագայթման հոսքի խտության թուլացման օրենքի, ապարում նեյտրոնների ցրման և կլանման ազդեցության վրա։ Դրա հիման վրա որոշվում է ապարների խտությունը, դրանց միներալային բաղադրությունը, կավի պարունակությունը, ճեղքվածքը և վերահսկվում է փոս հորատման սարքավորումների ռադիոակտիվ աղտոտվածությունը։

Սեյսմոակուստիկ մեթոդներ

Ակուստիկ մեթոդները հիմնված են բնական կամ արհեստական ձայնային թրթռումների չափման վրա։ Առաջին դեպքում կատարվում են աղմուկների երկրաբանական և երկրաֆիզիկական ուսումնասիրություններ, որոնք առաջանում են, երբ գազը կամ նավթը մտնում է հորատանցք, ինչպես նաև չափվում է հորատման գործիքի թրթռումների սպեկտրը ապարների ներթափանցման ժամանակ։

Ձայնի կամ ուլտրաձայնային սպեկտրի արհեստական տատանումների ուսումնասիրման մեթոդները հիմնված են ալիքի տարածման ժամանակի չափման վրա կամտատանումների ամպլիտուդության մեղմացում. Ձայնի տարածման արագությունը կախված է մի քանի պարամետրերից՝

• ապարների հանքային բաղադրություն;
• նրանց գազայուղով հագեցվածության աստիճանը;
• լիթոլոգիական առանձնահատկություններ;
• կավ;
• սթրեսի բաշխում ապարներում;
• ցեմենտացում և այլն։

Հորը իջեցված զոնդը բաղկացած է հաղորդիչից և ընդունիչից, որոնք առանձնացված են ձայնային մեկուսիչներով: Հորատանցքերի երկրաչափության ազդեցությունը չափումների արդյունքների վրա նվազեցնելու համար սովորաբար օգտագործվում են երեք կամ չորս տարրերից բաղկացած զոնդեր: Անցման գործիքը մալուխով միացված է մակերեսային սարքավորումներին: Ստացողից ստացվող ազդանշանը թվայնացվում և ցուցադրվում է էկրանին:

Այս մեթոդի օգնությամբ կատարվում են ջրամբարի հատվածի, ստորգետնյա մեծ խոռոչների լիթոլոգիական դիսեկցիայի ուսումնասիրություններ, որոշվում են ջրամբարի հատկությունները և վերահսկվում ջրանջատումը։

Ջերմային անտառահատումներ

Դաշտային երկրաֆիզիկական հետազոտություններում ջերմային հատումների հիմքը հորատանցքի երկայնքով ջերմաստիճանի գրադիենտի ուսումնասիրությունն է, որը կապված է ապարների տարբեր ջերմային հատկությունների հետ (բնական և արհեստական ջերմային դաշտի մեթոդներ): Հիմնական ապարաստեղծ միներալների ջերմահաղորդականությունը տատանվում է 1,3-8 Վտ/(m∙K) սահմաններում, իսկ բարձր գազային հագեցվածության դեպքում այն մի քանի անգամ նվազում է։

Արհեստական ջերմային դաշտեր ստեղծվում են հորատման ժամանակ ողողող հեղուկի օգնությամբ կամ ջրհորի մեջ էլեկտրական տաքացուցիչների տեղադրման ժամանակ։ Ջերմաստիճանի գրադիենտը առավել հաճախ չափելու համարՕգտագործվում են փոսային էլեկտրական դիմադրության ջերմաչափեր: Որպես հիմնական զգայական տարր օգտագործվում են պղնձե մետաղալարեր և կիսահաղորդչային նյութեր:

Ջերմաստիճանի փոփոխությունը գրանցվում է անուղղակիորեն՝ այս տարրի էլեկտրական դիմադրության մեծությամբ: Չափիչ սխեման պարունակում է նաև էլեկտրոնային տատանվող, որի տատանման ժամանակահատվածը տատանվում է դիմադրության հետ: Դրա հաճախականությունը չափվում է հատուկ սարքի միջոցով, իսկ հաճախականության հաշվիչում առաջացած հաստատուն լարումը փոխանցվում է տեսողական դիտարկման սարքավորմանը։

Այս տեխնիկայի կիրառմամբ երկրաֆիզիկական հետազոտությունների իրականացումը թույլ է տալիս տեղեկատվություն ստանալ դաշտի երկրաբանական կառուցվածքի մասին, բացահայտել նավթի, գազի և ջրատար կազմավորումները, որոշել դրանց հոսքի արագությունը, հայտնաբերել հակակլինալային կառույցներ և աղի գմբեթներ, ջերմային անոմալիաներ՝ կապված հանքավայրի հետ։ ածխաջրածինների ներհոսք. Այս տեխնոլոգիայի կիրառումը հատկապես արդիական է ակտիվ հրաբխային ակտիվությամբ տարածքներում։

Երկրաքիմիական GIS մեթոդներ

Երկրաքիմիական հետազոտության մեթոդները հիմնված են հորատման հեղուկի և հատումների գազային հագեցվածության ուղղակի ուսումնասիրության վրա, որոնք առաջացել են հորատանցքերի լվացման ժամանակ: Առաջին դեպքում ածխաջրածնային գազերի պարունակության որոշումը կարող է իրականացվել անմիջապես հորատման ընթացքում կամ դրանից հետո։ Հորատման հեղուկը գազազերծվում է հատուկ ստորաբաժանման մեջ, այնուհետև որոշվում է ածխաջրածինների պարունակությունը՝ օգտագործելով գազային անալիզատոր-քրոմատոգրաֆը, որը գտնվում է անտառահատման կայանում:

Կաղապար կամ փորված ապարների մասնիկներ,Հորատման հեղուկում պարունակվող լյումինեսցենտային կամ բիտումաբանական մեթոդներով ուսումնասիրվում են:

Մագնիսական անտառահատումներ

Հորատանցքերի անցկացման մագնիսական մեթոդները ներառում են ապարները տարբերելու մի քանի եղանակներ.

• մագնիսացման միջոցով;
• մագնիսական զգայունության մասին (արհեստական էլեկտրամագնիսական դաշտի ստեղծում);
• միջուկային մագնիսական հատկությունների մասին (այս տեխնոլոգիան նաև կոչվում է միջուկային անտառահատումներ):

Մագնիսական դաշտի ուժգնությունը պայմանավորված է մագնիսական հանքաքարի մարմինների և շերտերի առկայությամբ, որոնք ընկած և համընկնում են դրանց վրա: Մագնիսական մոդուլյացիայի սենսորները (ֆլուրոզոնդներ) ծառայում են որպես փոսային սարքավորումների զգայուն տարրեր: Ժամանակակից գործիքները կարող են չափել մագնիսական դաշտի վեկտորի բոլոր երեք բաղադրիչները, ինչպես նաև մագնիսական զգայունությունը։

Միջուկային մագնիսական անտառահատումը նախատեսված է մագնիսական դաշտի բնութագրերի որոշման համար, որն առաջանում է ծակոտկեն հեղուկում ջրածնի միջուկների կողմից: Ջուրը, գազը և նավթը տարբերվում են ջրածնի միջուկների պարունակությամբ։ Այս հատկության շնորհիվ հնարավոր է ուսումնասիրել ջրամբարը և դրա թափանցելիությունը, որոշել հեղուկի տեսակը և տարբերակել բաղկացուցիչ ապարների տեսակները։

ձգողականության հետախուզում

Ձգողական հետախուզումը հանքավայրերի երկրաֆիզիկական հետախուզման մեթոդ է, որը հիմնված է ջրհորի երկարության երկայնքով գրավիտացիոն դաշտի ոչ միասնական բաշխման վրա: Ըստ նպատակի առանձնանում են նման հատումների 2 տեսակ՝ որոշել ջրհորը հատող շերտերի ապարների խտությունը և հայտնաբերել ծանրության մեջ անոմալիա առաջացնող երկրաբանական օբյեկտների գտնվելու վայրը (դրա արժեքի փոփոխություն):

Վերջին ցուցիչի ցատկը տեղի է ունենում ավելի ցածր խտությամբ ջրամբարից դեպի ավելի խիտ ապարներ տեղափոխելիս: Մեթոդի էությունը ուղղահայաց ձգողականության չափումն ու ջրամբարի հաստությունը որոշելն է։ Այս տվյալները թույլ են տալիս պարզել ապարների խտությունը։

Լարային և քվարցային գրավիմետրերը օգտագործվում են որպես հիմնական անցքային սարքավորում: Սարքերի առաջին տեսակը ամենաշատ օգտագործվողն է։ Նման ծանրաչափերը էլեկտրամեխանիկական թրթռիչ են, որոնցում փոփոխական լարումը կիրառվում է կախովի բեռով ուղղահայաց ֆիքսված պարանի վրա: Վիբրատորը միացված է գեներատորին, և դրա հաճախականության տատանումները ծառայում են որպես վերջնական պարամետր:

Սարքավորում

Երկրաֆիզիկական հետազոտության մեթոդներն իրականացվում են դաշտային երկրաֆիզիկական կայանների օգնությամբ, որոնց հիմնական տարրերն են՝

• ներքևող գործիքներ;
• ճախարակ մեխանիկական կամ էլեկտրամեխանիկական շարժիչով (սնուցման ելքից, էլեկտրական ցանցից կամ էներգիայի անկախ աղբյուրից);
• շարժիչի կառավարման միավոր;
• մշտադիտարկման համակարգ՝ հանելու ընթացակարգերի հիմնական ցուցիչների համար (ընկղմման խորություն, ջրհորի մեջ իջնելու արագություն, լարվածության ուժ) - ցուցադրման միավոր, լարվածության միավոր, խորության սենսոր;
• հորատանցքի քսուկ՝ հորատանցքի գլխիկը ջրհորի հատման ժամանակ փակելու համար (ներառում է փակող փականներ, լցոնման տուփ, ընդունիչ խցիկ, ճնշման չափիչներ և այլ գործիքներ);
• հողաչափող սարքավորում (մեքենայի շասսիի վրա):

Խորքային հորերի պահպանման սարքավորումներկարող է տեղակայվել երկու մեքենաների թափքում։ Հորերի երկրաֆիզիկական հետախուզման լաբորատորիաները տեղադրված են URAL, GAZ-2752 Sobol, KamAZ, GAZ-33081 և այլն շասսիի վրա: Մեքենայի թափքը սովորաբար ներառում է 2 կուպե՝ բանվոր, որում գտնվում է սարքավորումները, և սպասարկող անձնակազմի համար նախատեսված «փոխի տուն»։

Սարքավորումների հիմնական պահանջներն են երկրաֆիզիկական հետազոտությունների բարձր ճշգրտությունն ու հուսալիությունը: Հորերում աշխատանքը կապված է բարդ պայմանների հետ՝ մեծ խորություն, ջերմաստիճանի զգալի անկումներ, թրթռումներ, ցնցումներ։ Սարքավորումը լրացվում է ըստ պատվիրատուի պահանջների, կիրառվող մեթոդի և աշխատանքի նպատակների։ Օֆշորային հորերում երկրաֆիզիկական հետազոտությունների համար բոլոր սարքավորումները տեղափոխվում են բեռնարկղերով:

Արդյունքների մեկնաբանում

Երկրաֆիզիկական հետազոտությունների արդյունքները մշակվում են քայլ առ քայլ՝ չափիչ գործիքների արժեքներից մինչև ջրամբարի երկրաֆիզիկական պարամետրերի որոշումը՝

1. Անցանցքային սարքավորումների ազդանշանների փոխակերպում:
2. Ուսումնասիրված ապարների իրական ֆիզիկական հատկությունների որոշում. Այս փուլում կարող է պահանջվել լրացուցիչ դաշտային երկրաֆիզիկական աշխատանք։
3. Գոյացման քարաբանական և ջրամբարային հատկությունների որոշում.
4. Ստացված արդյունքների միջոցով լուծել առաջադրանքներից մեկը՝ բացահայտել օգտակար հանածոների հանքավայրերը, դրանց բաշխումը տարածաշրջանում, որոշել ապարների երկրաբանական տարիքը, ծակոտկենության գործակիցները, կավի պարունակությունը, գազի և նավթի հագեցվածությունը, թափանցելիությունը. ջրամբարների նույնականացում, առանձնահատկությունների ուսումնասիրություներկրաբանական բաժին և այլն։

Երկրաֆիզիկական հետազոտությունների մեկնաբանումն իրականացվում է տարբեր մեթոդներով՝ կախված կիրառվող տեխնոլոգիայից (էլեկտրական, ռադիոմետրիկ, ջերմային և այլն) և չափիչ սարքավորումներից։ Ժամանակակից երկրաֆիզիկական կազմակերպությունները գործում են տվյալների հավաքման և մշակման ավտոմատացված համակարգեր (Prime, Pangea, Inpres, PaleoScan, SeisWare, DUG Insight և այլն):