भूभौतिकीय अनुसंधान: प्रकार, विधियां और प्रौद्योगिकियां

2024 लेखक: Howard Calhoun | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2023-12-17 10:28

भूभौतिकीय अनुसंधान का उपयोग निकट-वेलबोर और इंटर-वेल स्पेस में चट्टानों का अध्ययन करने के लिए किया जाता है। वे विभिन्न प्रकार के प्राकृतिक या कृत्रिम भौतिक संकेतकों को मापने और उनकी व्याख्या करके किए जाते हैं। वर्तमान में, 50 से अधिक भूभौतिकीय विधियाँ हैं।

सामान्य विशेषताएं

भूभौतिकीय अनुसंधान (जीआईएस, उत्पादन भूभौतिकी या लॉगिंग) भूवैज्ञानिक प्रोफाइल का अध्ययन करने, कुओं की तकनीकी स्थिति के बारे में जानकारी प्राप्त करने और उप-भूमि में खनिजों की पहचान करने के लिए उपयोग की जाने वाली अनुप्रयुक्त भूभौतिकी विधियों का एक समूह है।

जीआईएस चट्टानों के विभिन्न भौतिक गुणों पर आधारित है:

• विद्युत;
• रेडियोधर्मी;
• चुंबकीय;
• थर्मल और अन्य।

कुओं का उत्पादन भूभौतिकीय सर्वेक्षण कुओं के भूवैज्ञानिक दस्तावेजीकरण का मुख्य प्रकार है। उनके कार्यान्वयन का उद्देश्य कई तकनीकी समस्याओं को हल करना है (अनुभागों की तुलनाएक ही उम्र के स्तर की पहचान, उत्पादक स्तर का निर्धारण, मार्कर क्षितिज, लिथोलॉजिकल संरचना, गठन की मुख्य विशेषताएं जो कुओं के विकास, विकास और संचालन को प्रभावित करती हैं)। किसी भी वेल लॉगिंग विधि का सिद्धांत उन मूल्यों को मापना है जो चट्टानों के गुणों की विशेषता रखते हैं और उनकी व्याख्या करते हैं।

विद्युत तरीके

तेल के कुओं का विद्युत भूभौतिकीय सर्वेक्षण करते समय, निम्नलिखित विशेषताओं को मापा जाता है:

1. विद्युत प्रतिरोधकता (कंडक्टर खनिज, अर्धचालक, डाइलेक्ट्रिक्स)।
2. विद्युत और चुंबकीय पारगम्यता।
3. चट्टानों की विद्युत रासायनिक गतिविधि - प्राकृतिक (स्व-ध्रुवीकरण संभावित विधि) या कृत्रिम रूप से प्रेरित (प्रेरित ध्रुवीकरण संभावित विधि)।

पहली विशेषता तेल और गैस संतृप्त चट्टानों की बढ़ी हुई प्रतिरोधकता जैसी विशेषता से जुड़ी है, जो तेल और गैस जमा की पहचान विशेषता है (वे बिजली का संचालन नहीं करते हैं)। प्रतिरोध वृद्धि कारक का उपयोग करके माप का मूल्यांकन किया जाता है, जो आपको जलाशय की सबसे महत्वपूर्ण विशेषताओं को निर्धारित करने की अनुमति देता है - सरंध्रता, पानी और तेल और गैस संतृप्ति का गुणांक। इस तकनीक की सबसे सामान्य तकनीकों का वर्णन नीचे किया गया है।

स्पष्ट प्रतिरोध विधि

तीन ग्राउंडिंग इलेक्ट्रोड (एक आपूर्ति और 2 मापने वाले इलेक्ट्रोड) के साथ एक जांच को कुएं में उतारा जाता है, और चौथा (आपूर्ति) वेलहेड पर स्थापित किया जाता है। जब जांच वेलबोर के साथ लंबवत चलती है, तो संभावित अंतर बदल जाता है। विशिष्ट विद्युतप्रतिरोध को स्पष्ट कहा जाता है क्योंकि इसकी गणना एक सजातीय माध्यम के लिए की जाती है, लेकिन वास्तव में यह अमानवीय है। प्राप्त आंकड़ों के आधार पर वक्रों का निर्माण किया जाता है, जिससे जलाशय की सीमाओं का निर्धारण संभव हो पाता है।

साइड इलेक्ट्रिकल साउंडिंग

महान लंबाई (2-30 कुओं के व्यास के एक गुणक) की ढाल जांच का उपयोग माप में किया जाता है, जो ड्रिलिंग तरल पदार्थ के प्रभाव और चट्टानों में इसके प्रवेश की गहराई को ध्यान में रखते हुए, सही का निर्धारण करने की अनुमति देता है। गठन प्रतिरोधकता।

सात या तीन इलेक्ट्रोड जांच के साथ परिरक्षित ग्राउंडिंग विधि

सात-इलेक्ट्रोड जांच में, वर्तमान ताकत को विनियमित किया जाता है ताकि बोरहोल अक्ष के साथ केंद्रीय और चरम बिंदुओं पर क्षमता की समानता सुनिश्चित हो सके। यह चट्टान में विद्युत आवेश के एक केंद्रित बीम को निर्देशित करने के लिए किया जाता है। परिणाम भी स्पष्ट प्रतिरोध है।

प्रेरण विधि

कॉइल, एक अल्टरनेटर और एक रेक्टिफायर को उत्सर्जित करने और प्राप्त करने के साथ एक जांच को कुएं में उतारा जाता है। प्रेरित ईएमएफ बनाते समय, गठन की स्पष्ट विद्युत चालकता निर्धारित की जाती है।

डाइलेक्ट्रिक विधि

पिछले वाले के समान, लेकिन कॉइल में विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की आवृत्ति अधिक परिमाण का एक क्रम है। निम्न जल लवणता वाले जलाशय संतृप्ति की प्रकृति को निर्धारित करने के लिए इस विधि का उपयोग किया जाता है।

चट्टान के विद्युत प्रतिरोध को मापने के लिए माइक्रोप्रोब (उनका आकार 5 सेमी से अधिक नहीं होता) की एक विधि भी है,सीधे बोरहोल की दीवार से सटा हुआ।

रेडियोमेट्री

रेडियोमेट्रिक भूभौतिकीय अनुसंधान विधियां परमाणु विकिरण (अक्सर न्यूट्रॉन और गामा किरणों) का पता लगाने पर आधारित होती हैं। सबसे आम तरीके हैं:

• प्राकृतिक चट्टान विकिरण (ɣ-विधि);
• बिखरे हुए विकिरण;
• न्यूट्रॉन-न्यूट्रॉन (चट्टान के परमाणुओं के नाभिक द्वारा बिखरे हुए न्यूट्रॉन का पंजीकरण);
• पल्स न्यूट्रॉन;
• न्यूट्रॉन सक्रियण (ɣ-न्यूट्रॉन के अवशोषण से उत्पन्न होने वाले कृत्रिम रेडियोधर्मी समस्थानिकों का विकिरण);
• परमाणु चुंबकीय अनुनाद;
• न्यूट्रॉन -विधि (ɣ-विकिरणीय न्यूट्रॉन कैप्चर रेडिएशन)।

तरीके गामा विकिरण प्रवाह घनत्व के क्षीणन के नियम पर आधारित हैं, चट्टान में न्यूट्रॉन के बिखरने और अवशोषण का प्रभाव। इसके आधार पर, चट्टानों का घनत्व, उनकी खनिज संरचना, मिट्टी की मात्रा, फ्रैक्चरिंग निर्धारित की जाती है, और डाउनहोल ड्रिलिंग उपकरण के रेडियोधर्मी संदूषण की निगरानी की जाती है।

भूकंपीय तरीके

ध्वनिक विधियाँ प्राकृतिक या कृत्रिम ध्वनि कंपनों के मापन पर आधारित होती हैं। पहले मामले में, शोर का भूवैज्ञानिक और भूभौतिकीय अध्ययन किया जाता है जब गैस या तेल कुएं में प्रवेश करते हैं, और रॉक पैठ के दौरान ड्रिलिंग उपकरण के कंपन के स्पेक्ट्रम को भी मापा जाता है।

ध्वनि या अल्ट्रासोनिक स्पेक्ट्रम के कृत्रिम दोलनों का अध्ययन करने के तरीके तरंग के प्रसार समय को मापने पर आधारित होते हैं यादोलन आयाम का अवमंदन। ध्वनि प्रसार की गति कई मापदंडों पर निर्भर करती है:

• चट्टानों की खनिज संरचना;
• उनके गैस-तेल संतृप्ति की डिग्री;
• लिथोलॉजिकल विशेषताएं;
• मिट्टी;
• चट्टानों में तनाव वितरण;
• सीमेंटेशन और अन्य।

कुएं में उतारी गई जांच में एक ट्रांसमीटर और एक रिसीवर होता है जो ध्वनिक इंसुलेटर द्वारा अलग किया जाता है। माप परिणामों पर बोरहोल ज्यामिति के प्रभाव को कम करने के लिए, आमतौर पर तीन या चार-तत्व जांच का उपयोग किया जाता है। डाउनहोल उपकरण एक केबल के साथ सतह के उपकरण से जुड़ा है। रिसीवर से मिलने वाले सिग्नल को डिजीटल किया जाता है और स्क्रीन पर प्रदर्शित किया जाता है।

इस पद्धति की सहायता से जलाशय खंड के लिथोलॉजिकल विच्छेदन, बड़े भूमिगत गुहाओं का अध्ययन किया जाता है, जलाशय के गुणों का निर्धारण किया जाता है और जल कटौती को नियंत्रित किया जाता है।

थर्मल लॉगिंग

क्षेत्र भूभौतिकीय सर्वेक्षण में थर्मल लॉगिंग का आधार वेलबोर के साथ तापमान प्रवणता का अध्ययन है, जो चट्टानों के विभिन्न तापीय गुणों (प्राकृतिक और कृत्रिम थर्मल क्षेत्र की विधियों) से जुड़ा है। मुख्य चट्टान बनाने वाले खनिजों की तापीय चालकता 1.3-8 W / (m∙K) से होती है, और उच्च गैस संतृप्ति पर यह कई बार गिरती है।

कुएं में फ्लशिंग तरल पदार्थ या इलेक्ट्रिक हीटर की स्थापना की मदद से ड्रिलिंग के दौरान कृत्रिम थर्मल फील्ड बनाए जाते हैं। तापमान प्रवणता को सबसे अधिक बार मापने के लिएडाउनहोल विद्युत प्रतिरोध थर्मामीटर का उपयोग किया जाता है। तांबे के तार और अर्धचालक पदार्थ मुख्य संवेदन तत्व के रूप में उपयोग किए जाते हैं।

तापमान में परिवर्तन अप्रत्यक्ष रूप से दर्ज किया जाता है - इस तत्व के विद्युत प्रतिरोध के परिमाण से। मापने वाले सर्किट में एक इलेक्ट्रॉनिक थरथरानवाला भी होता है जिसकी दोलन अवधि प्रतिरोध के साथ बदलती रहती है। इसकी आवृत्ति को एक विशेष उपकरण द्वारा मापा जाता है, और आवृत्ति मीटर में उत्पन्न निरंतर वोल्टेज दृश्य अवलोकन उपकरण को प्रेषित किया जाता है।

इस तकनीक का उपयोग करके भूभौतिकीय अनुसंधान करने से क्षेत्र की भूवैज्ञानिक संरचना के बारे में जानकारी प्राप्त करने, तेल, गैस और जल-असर संरचनाओं की पहचान करने, उनकी प्रवाह दर निर्धारित करने, एंटीक्लिनल संरचनाओं और नमक गुंबदों का पता लगाने, थर्मल विसंगतियों का पता लगाने की अनुमति मिलती है। हाइड्रोकार्बन का प्रवाह। सक्रिय ज्वालामुखीय गतिविधि वाले क्षेत्रों में इस तकनीक का उपयोग विशेष रूप से प्रासंगिक है।

जियोकेमिकल जीआईएस विधियां

जियोकेमिकल अनुसंधान विधियां ड्रिलिंग तरल पदार्थ की गैस संतृप्ति और अच्छी तरह से फ्लशिंग के दौरान गठित कटिंग के प्रत्यक्ष अध्ययन पर आधारित हैं। पहले मामले में, हाइड्रोकार्बन गैसों की सामग्री का निर्धारण सीधे ड्रिलिंग के दौरान या उसके बाद किया जा सकता है। ड्रिलिंग द्रव को एक विशेष इकाई में विघटित किया जाता है, और फिर लॉगिंग स्टेशन में स्थित गैस विश्लेषक-क्रोमैटोग्राफ का उपयोग करके हाइड्रोकार्बन सामग्री का निर्धारण किया जाता है।

स्लरी, या ड्रिल्ड रॉक के कण,ड्रिलिंग तरल पदार्थ में निहित ल्यूमिनसेंट या बिटुमिनोलॉजिकल विधियों द्वारा अध्ययन किया जाता है।

चुंबकीय लॉगिंग

अच्छी तरह से लॉगिंग के संचालन के लिए चुंबकीय तरीकों में चट्टानों को अलग करने के कई तरीके शामिल हैं:

• चुंबकत्व द्वारा;
• चुंबकीय संवेदनशीलता पर (एक कृत्रिम विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र का निर्माण);
• परमाणु चुंबकीय गुणों पर (इस तकनीक को परमाणु लॉगिंग भी कहा जाता है)।

चुंबकीय क्षेत्र की ताकत चुंबकीय अयस्क निकायों और परतों की उपस्थिति के कारण होती है जो उनके नीचे और ओवरलैप होती हैं। चुंबकीय मॉडुलन सेंसर (फ्लूरोसोंडेस) डाउनहोल उपकरण के संवेदनशील तत्वों के रूप में कार्य करते हैं। आधुनिक उपकरण चुंबकीय क्षेत्र वेक्टर के सभी तीन घटकों, साथ ही चुंबकीय संवेदनशीलता को माप सकते हैं।

परमाणु चुंबकीय लॉगिंग चुंबकीय क्षेत्र की विशेषताओं को निर्धारित करने के लिए है, जो छिद्र द्रव में हाइड्रोजन नाभिक द्वारा प्रेरित होता है। हाइड्रोजन नाभिक की सामग्री में पानी, गैस और तेल भिन्न होते हैं। इस संपत्ति के लिए धन्यवाद, जलाशय और इसकी पारगम्यता का अध्ययन करना, तरल पदार्थ के प्रकार की पहचान करना और घटक चट्टानों के प्रकारों में अंतर करना संभव है।

गुरुत्वाकर्षण अन्वेषण

गुरुत्वाकर्षण अन्वेषण कुएं की लंबाई के साथ गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र के असमान वितरण के आधार पर जमा के भूभौतिकीय अन्वेषण की एक विधि है। उद्देश्य से, इस तरह के 2 प्रकार के लॉगिंग को प्रतिष्ठित किया जाता है - परतों की चट्टानों के घनत्व को निर्धारित करने के लिए जो कुएं को पार करते हैं, और भूवैज्ञानिक वस्तुओं के स्थान की पहचान करने के लिए जो गुरुत्वाकर्षण में विसंगति (इसके मूल्य में परिवर्तन) का कारण बनते हैं।

अंतिम संकेतक की छलांग कम घनत्व वाले जलाशय से सघन चट्टानों की ओर बढ़ने पर होती है। विधि का सार ऊर्ध्वाधर गुरुत्वाकर्षण को मापना और जलाशय की मोटाई निर्धारित करना है। यह डेटा आपको चट्टानों के घनत्व का पता लगाने की अनुमति देता है।

स्ट्रिंग और क्वार्ट्ज ग्रेविमीटर मुख्य डाउनहोल उपकरण के रूप में उपयोग किए जाते हैं। पहले प्रकार के उपकरण सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं। इस तरह के ग्रेविमीटर एक इलेक्ट्रोमैकेनिकल वाइब्रेटर होते हैं जिसमें एक वैकल्पिक वोल्टेज एक निलंबित लोड के साथ लंबवत स्थिर स्ट्रिंग पर लगाया जाता है। वाइब्रेटर एक जनरेटर से जुड़ा होता है, और इसकी आवृत्ति में उतार-चढ़ाव अंतिम पैरामीटर के रूप में काम करता है।

उपकरण

भूभौतिकीय अनुसंधान विधियों को क्षेत्र भूभौतिकीय स्टेशनों की सहायता से किया जाता है, जिसके मुख्य तत्व हैं:

• डाउनहोल टूल्स;
• मैकेनिकल या इलेक्ट्रोमैकेनिकल ड्राइव के साथ चरखी (पावर टेक-ऑफ, इलेक्ट्रिकल नेटवर्क या स्वतंत्र पावर स्रोत से);
• ड्राइव कंट्रोल यूनिट;
• ट्रिपिंग प्रक्रियाओं के मुख्य संकेतकों के लिए निगरानी प्रणाली (विसर्जन की गहराई, कुएं में उतरने की गति, तनाव बल) - डिस्प्ले यूनिट, टेंशन यूनिट, डेप्थ सेंसर;
• वेल लॉगिंग के दौरान वेलहेड को सील करने के लिए बोरहोल स्नेहक (शटऑफ वाल्व, स्टफिंग बॉक्स, रिसीविंग चेंबर, प्रेशर गेज और अन्य इंस्ट्रूमेंटेशन शामिल हैं);
• जमीन मापने के उपकरण (कार के चेसिस पर)।

डीप वेल मेंटेनेंस इक्विपमेंटदो कारों के शरीर में स्थित हो सकता है। कुओं के भूभौतिकीय अन्वेषण के लिए प्रयोगशालाएँ URAL, GAZ-2752 सोबोल, कामाज़, GAZ-33081 और अन्य के चेसिस पर लगाई गई हैं। कार के शरीर में आमतौर पर 2 डिब्बे शामिल होते हैं - एक कर्मचारी, जिसमें उपकरण स्थित होता है, और सेवा कर्मियों के लिए एक "चेंज हाउस" होता है।

उपकरणों की मुख्य आवश्यकताएं भूभौतिकीय सर्वेक्षणों की उच्च सटीकता और विश्वसनीयता हैं। कुओं में काम कठिन परिस्थितियों से जुड़ा है - बड़ी गहराई, महत्वपूर्ण तापमान में गिरावट, कंपन, झटकों। उपकरण ग्राहक की आवश्यकताओं, उपयोग की जाने वाली विधि और कार्य के लक्ष्यों के अनुसार पूरा किया जाता है। अपतटीय कुओं में भूभौतिकीय अनुसंधान के लिए, सभी उपकरणों को कंटेनरों में ले जाया जाता है।

परिणामों की व्याख्या

भूभौतिकीय सर्वेक्षण के परिणामों को जलाशय के भूभौतिकीय मापदंडों के निर्धारण के लिए माप उपकरणों के मूल्यों से कदम दर कदम संसाधित किया जाता है:

1. डाउनहोल उपकरण संकेतों का रूपांतरण।
2. अध्ययनित चट्टानों के वास्तविक भौतिक गुणों का निर्धारण। इस स्तर पर अतिरिक्त भूभौतिकीय कार्य की आवश्यकता हो सकती है।
3. गठन के लिथोलॉजिकल और जलाशय गुणों का निर्धारण।
4. निर्धारित कार्यों में से एक को हल करने के लिए प्राप्त परिणामों का उपयोग करना - खनिज जमा की पहचान करना, पूरे क्षेत्र में उनका वितरण, चट्टानों की भूवैज्ञानिक आयु का निर्धारण, सरंध्रता के गुणांक, मिट्टी की सामग्री, गैस और तेल संतृप्ति, पारगम्यता; जलाशयों की पहचान, सुविधाओं का अध्ययनभूवैज्ञानिक अनुभाग और अन्य।

भूभौतिकीय सर्वेक्षण की व्याख्या विभिन्न तरीकों से की जाती है जो इस्तेमाल की जाने वाली तकनीक (विद्युत, रेडियोमेट्रिक, थर्मल, आदि) और मापने के उपकरण पर निर्भर करती है। आधुनिक भूभौतिकीय संगठन स्वचालित डेटा संग्रह और प्रसंस्करण प्रणाली (प्राइम, पैंजिया, इनप्रेस, पैलियोस्कैन, सीसवेयर, डीयूजी इनसाइट और अन्य) संचालित करते हैं।