Utafiti wa kijiofizikia: aina, mbinu na teknolojia

2024 Mwandishi: Howard Calhoun | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2023-12-17 10:41

Utafiti wa kijiofizikia hutumika kuchunguza miamba karibu na kisima na nafasi kati ya visima. Zinafanywa kwa kupima na kutafsiri viashiria vya asili au vya bandia vya aina mbalimbali. Kwa sasa, kuna zaidi ya mbinu 50 za kijiofizikia.

Sifa za jumla

Utafiti wa kijiofizikia (GIS, jiofizikia ya uzalishaji au ukataji miti) ni seti ya mbinu zinazotumika za kijiofizikia zinazotumika kuchunguza wasifu wa kijiolojia, kupata taarifa kuhusu hali ya kiufundi ya visima na kutambua madini katika udongo mdogo.

GIS inatokana na sifa mbalimbali za kimaumbile za miamba:

• umeme;
• radioactive;
• sumaku;
• joto na zingine.

Uzalishaji tafiti za kijiofizikia za visima ndiyo aina kuu ya uhifadhi wa kijiolojia wa visima. Madhumuni ya utekelezaji wao ni kutatua shida kadhaa za kiufundi (kulinganisha sehemu zautambulisho wa tabaka za umri huo huo, uamuzi wa tabaka za uzalishaji, upeo wa alama, utungaji wa litholojia, sifa kuu za malezi zinazoathiri maendeleo, maendeleo na uendeshaji wa visima). Kanuni ya mbinu yoyote ya ukataji miti ni kupima maadili yanayobainisha sifa za miamba na kuzitafsiri.

Njia za Umeme

Wakati wa kufanya uchunguzi wa kijiofizikia wa umeme wa visima vya mafuta, sifa zifuatazo hupimwa:

1. Ustahimilivu wa umeme (madini ya kondakta, halvledare, dielectrics).
2. upenyezaji wa umeme na sumaku.
3. Shughuli ya kemikali ya miamba - asili (mbinu inayowezekana ya kujitofautisha) au iliyochochewa kwa njia isiyo halali (mbinu inayowezekana ya mgawanyiko).

Sifa ya kwanza inahusishwa na kipengele kama vile upinzani ulioongezeka wa miamba iliyojaa mafuta na gesi, ambayo ni sifa ya utambulisho wa amana za mafuta na gesi (hazitumii umeme). Vipimo vinatathminiwa kwa kutumia sababu ya ongezeko la upinzani, ambayo inakuwezesha kuamua sifa muhimu zaidi za hifadhi - mgawo wa porosity, maji na mafuta na kueneza gesi. Mbinu za kawaida za teknolojia hii zimefafanuliwa hapa chini.

Mbinu inayoonekana upinzani

Kichunguzi chenye elektrodi tatu za kutuliza (ugavi mmoja na elektrodi 2 za kupimia) huteremshwa ndani ya kisima, na ya nne (ugavi) imewekwa kwenye kisima. Wakati uchunguzi unasogea kiwima kando ya kisima, tofauti inayoweza kutokea hubadilika. Umeme maalumupinzani huitwa dhahiri kwa sababu huhesabiwa kwa kati ya homogeneous, lakini kwa kweli ni inhomogeneous. Kulingana na data iliyopatikana, curves hujengwa, ambayo inawezekana kuamua mipaka ya hifadhi.

Mlio wa umeme wa pembeni

Vipimo vya gradient vya urefu mkubwa (msururu wa kipenyo cha visima 2-30) hutumiwa katika vipimo, ambayo inaruhusu kuzingatia ushawishi wa maji ya kuchimba na kina cha kupenya kwake kwenye miamba, ili kubaini ukweli. ustahimilivu wa uundaji.

Njia ya kutuliza yenye ngao yenye vichunguzi saba au vitatu vya elektrodi

Katika uchunguzi wa elektroni saba, nguvu ya sasa inadhibitiwa ili usawa wa uwezo uhakikishwe katika sehemu za kati na zilizokithiri kando ya mhimili wa kisima. Hii imefanywa ili kuelekeza boriti iliyozingatia ya malipo ya umeme kwenye mwamba. Matokeo yake pia ni upinzani dhahiri.

Njia ya utangulizi

Kichunguzi chenye koili zinazotoa na kupokea, kibadilishaji na kirekebishaji hushushwa ndani ya kisima. Wakati wa kuunda EMF iliyochochewa, upitishaji umeme unaoonekana wa muundo hubainishwa.

Njia ya umeme

Sawa na ile ya awali, lakini marudio ya sehemu ya sumakuumeme kwenye koili ni mpangilio wa ukubwa wa juu zaidi. Mbinu hii hutumika kubainisha asili ya hifadhi yenye chumvi kidogo ya maji.

Pia kuna mbinu ya microprobes (ukubwa wao hauzidi cm 5) ili kupima upinzani wa umeme wa mwamba,moja kwa moja karibu na ukuta wa shimo la kisima.

Radiometry

Mbinu za utafiti wa kijiofizikia wa radiometriki zinatokana na utambuzi wa mionzi ya nyuklia (mara nyingi neutroni na miale ya gamma). Mbinu zinazojulikana zaidi ni:

• minururisho ya asili ya miamba (ɣ-mbinu);
• mionzi ɣ iliyotawanyika;
• neutroni-neutroni (usajili wa nyutroni zilizotawanywa na viini vya atomi za miamba);
• neutroni ya kunde;
• uwezeshaji wa neutroni (ɣ-mnururisho wa isotopu bandia za mionzi zinazotokana na kufyonzwa kwa neutroni);
• mwelekeo wa sumaku ya nyuklia;
• neutroni ɣ-njia (ɣ-radiative nyutroni kunasa mionzi).

Njia hizi zinatokana na sheria ya kupunguza uzito wa mionzi ya gamma, athari ya kutawanya na kufyonzwa kwa neutroni kwenye miamba. Kulingana na hili, msongamano wa mawe, muundo wake wa madini, maudhui ya udongo, fracturing hubainishwa, na uchafuzi wa mionzi wa vifaa vya kuchimba visima hufuatiliwa.

mbinu za seismoacoustic

Mbinu za akustika zinatokana na kipimo cha mitetemo ya sauti asilia au bandia. Katika kesi ya kwanza, masomo ya kijiolojia na kijiofizikia ya kelele zinazotokea wakati gesi au mafuta inapoingia kwenye kisima hufanywa, na wigo wa mitetemo ya chombo cha kuchimba visima wakati wa kupenya kwa mwamba pia hupimwa.

Njia za kusoma msisimko bandia wa sauti au wigo wa ultrasonic zinatokana na kupima muda wa uenezi wa wimbi aukupungua kwa amplitude ya oscillation. Kasi ya uenezi wa sauti inategemea vigezo kadhaa:

• muundo wa madini ya miamba;
• kiwango cha ujazo wao wa mafuta ya gesi;
• sifa za kilitholojia;
• udongo;
• usambazaji wa mfadhaiko kwenye miamba;
• cementation na nyinginezo.

Kichunguzi kinachoteremshwa ndani ya kisima kina kisambaza data na kipokezi kilichotenganishwa na vihami akustika. Ili kupunguza athari za jiometri ya kisima kwenye matokeo ya kipimo, uchunguzi wa vipengele vitatu au vinne kawaida hutumiwa. Chombo cha chini kinaunganishwa na vifaa vya uso na cable. Mawimbi kutoka kwa kipokezi hutiwa dijitali na kuonyeshwa kwenye skrini.

Kwa msaada wa njia hii, tafiti za mgawanyiko wa lithological wa sehemu ya hifadhi, mashimo makubwa ya chini ya ardhi hufanywa, mali ya hifadhi imedhamiriwa na kukatwa kwa maji kunadhibitiwa.

Uwekaji miti kwa joto

Msingi wa ukataji wa joto katika tafiti za kijiofizikia za shambani ni uchunguzi wa kipenyo cha halijoto kando ya kisima, ambacho kinahusishwa na sifa tofauti za joto za miamba (mbinu za uga wa asili na bandia wa joto). Mwelekeo wa joto wa madini kuu yanayotengeneza miamba huanzia 1.3-8 W / (m∙K), na katika kujaa kwa gesi nyingi hushuka mara kadhaa.

Nyumba za joto za Bandia huundwa wakati wa kuchimba visima kwa usaidizi wa maji ya kusafisha maji au ufungaji wa hita za umeme kwenye kisima. Ili kupima kiwango cha joto mara nyingi zaidithermometers ya upinzani wa chini ya umeme hutumiwa. Waya wa shaba na nyenzo za semicondukta hutumika kama kipengele kikuu cha kuhisi.

Mabadiliko ya halijoto yanarekodiwa kwa njia isiyo ya moja kwa moja - kwa ukubwa wa ukinzani wa umeme wa kipengele hiki. Mzunguko wa kupima pia una oscillator ya elektroniki ambayo kipindi cha oscillation kinatofautiana na upinzani. Mzunguko wake hupimwa kwa kifaa maalum, na voltage ya mara kwa mara inayozalishwa katika mita ya masafa hupitishwa kwa kifaa cha uchunguzi wa kuona.

Kufanya utafiti wa kijiofizikia kwa kutumia mbinu hii huruhusu kupata taarifa kuhusu muundo wa kijiolojia wa shamba, kutambua muundo wa mafuta, gesi na maji, kubainisha kiwango cha mtiririko wao, kugundua miundo ya kuzuia kliniki na majumba ya chumvi, hitilafu za joto zinazohusiana na utitiri wa hidrokaboni. Matumizi ya teknolojia hii yanafaa hasa katika maeneo yenye shughuli za volkeno hai.

njia za kijiokemikali za GIS

Mbinu za utafiti wa kijiokemikali zinatokana na uchunguzi wa moja kwa moja wa kujaa kwa gesi ya maji ya kuchimba visima na vipandikizi vilivyoundwa wakati wa kusafisha kisima. Katika kesi ya kwanza, uamuzi wa maudhui ya gesi ya hidrokaboni inaweza kufanyika moja kwa moja wakati wa kuchimba visima au baada yake. Kioevu cha kuchimba visima hutolewa kwenye kitengo maalum, na kisha maudhui ya hidrokaboni hubainishwa kwa kutumia kichanganuzi-chromatograph cha gesi kilicho katika kituo cha ukataji miti.

Tope, au chembe chembe za miamba iliyochimbwa,zilizomo kwenye kiowevu cha kuchimba huchunguzwa kwa njia ya luminescent au bituminological.

Ukataji wa sumaku

Njia za sumaku za ukataji wa miti vizuri ni pamoja na njia kadhaa za kutofautisha miamba:

• kwa sumaku;
• kwenye uwezo wa kuathiriwa na sumaku (kuundwa kwa uga bandia wa sumakuumeme);
• kwenye sifa za sumaku za nyuklia (teknolojia hii pia inajulikana kama ukataji wa miti ya nyuklia).

Nguvu ya uga wa sumaku inatokana na kuwepo kwa madini ya sumaku na tabaka zinazoifunika na kuzipishana. Sensorer za kurekebisha sumaku (flurosondes) hutumika kama vitu nyeti vya vifaa vya shimo la chini. Vyombo vya kisasa vinaweza kupima vipengee vyote vitatu vya vekta ya uga wa sumaku, pamoja na unyeti wa sumaku.

Ukataji wa sumaku za nyuklia ni kubainisha sifa za uga wa sumaku, unaochochewa na viini vya hidrojeni kwenye vinyweleo. Maji, gesi na mafuta hutofautiana katika maudhui ya viini vya hidrojeni. Shukrani kwa kipengele hiki, inawezekana kuchunguza hifadhi na upenyezaji wake, kutambua aina ya maji, na kutofautisha aina za miamba inayojumuisha.

uchunguzi wa mvuto

Uchunguzi wa mvuto ni mbinu ya uchunguzi wa kijiofizikia wa amana kulingana na usambazaji usio sare wa sehemu ya mvuto kwenye urefu wa kisima. Kwa kusudi, aina 2 za ukataji miti kama huo zinajulikana - kuamua msongamano wa miamba ya tabaka zinazovuka kisima, na kutambua eneo la vitu vya kijiolojia vinavyosababisha upungufu katika mvuto (mabadiliko ya thamani yake).

Kuruka kwa kiashirio cha mwisho hutokea wakati wa kusonga kutoka kwenye hifadhi yenye msongamano wa chini hadi miamba minene. Kiini cha njia ni kupima mvuto wa wima na kuamua unene wa hifadhi. Data hii hukuruhusu kujua msongamano wa miamba.

Vipimo vya gravimita za kamba na quartz hutumika kama kifaa kikuu cha shimo la chini. Aina ya kwanza ya vifaa ndiyo inayotumika sana. Gravimeters vile ni vibrator ya electromechanical ambayo voltage mbadala hutumiwa kwenye kamba iliyowekwa kwa wima na mzigo uliosimamishwa. Kitetemeshi kimeunganishwa kwa jenereta, na mabadiliko ya mara kwa mara hutumika kama kigezo cha mwisho.

Vifaa

Mbinu za utafiti wa kijiofizikia hutekelezwa kwa usaidizi wa vituo vya kijiofizikia, vipengele vikuu ambavyo ni:

• zana za shimo;
• shinda kwa kiendeshi cha mitambo au kieletroniki (kutoka kwa kuzimwa kwa umeme, mtandao wa umeme au chanzo huru cha nishati);
• kidhibiti cha kiendeshi;
• mfumo wa ufuatiliaji wa viashiria kuu vya taratibu za kukwaa (kina cha kuzamishwa, kasi ya kushuka kwenye kisima, nguvu ya mvutano) - kitengo cha kuonyesha, kitengo cha mvutano, kihisi cha kina;
• kilainishi cha kisima cha kuziba kichwa cha kisima wakati wa ukataji miti (pamoja na valvu za kufunga, sanduku la kujaza, chumba cha kupokelea, kupima shinikizo na vifaa vingine);
• vifaa vya kupimia ardhini (kwenye chasisi ya gari).

Vifaa vya matengenezo ya kisima kirefuinaweza kuwa katika miili ya magari mawili. Maabara ya uchunguzi wa kijiografia wa visima huwekwa kwenye chasi ya URAL, GAZ-2752 Sobol, KamAZ, GAZ-33081 na wengine. Mwili wa gari kawaida hujumuisha vyumba 2 - mfanyakazi, ambamo vifaa viko, na "nyumba ya kubadilisha" kwa wafanyikazi wa huduma.

Masharti makuu ya kifaa ni usahihi wa juu na kutegemewa kwa tafiti za kijiofizikia. Kazi katika visima huhusishwa na hali ngumu - kina kikubwa, matone makubwa ya joto, vibrations, kutetemeka. Vifaa vinakamilishwa kulingana na mahitaji ya mteja, njia iliyotumiwa na malengo ya kazi. Kwa utafiti wa kijiofizikia katika visima vya pwani, vifaa vyote husafirishwa katika makontena.

Tafsiri ya matokeo

Matokeo ya uchunguzi wa kijiofizikia huchakatwa hatua kwa hatua kutoka kwa thamani za vyombo vya kupimia hadi kubaini vigezo vya kijiofizikia vya hifadhi:

1. Ubadilishaji wa mawimbi ya kifaa cha shimo la chini.
2. Uamuzi wa sifa halisi za miamba iliyochunguzwa. Kazi ya ziada ya kijiofizikia ya uga inaweza kuhitajika katika hatua hii.
3. Uamuzi wa sifa za kilitholojia na hifadhi ya uundaji.
4. Kutumia matokeo yaliyopatikana kutatua mojawapo ya kazi zilizowekwa - kutambua amana za madini, usambazaji wake katika eneo lote, kuamua umri wa kijiolojia wa miamba, coefficients ya porosity, maudhui ya udongo, kueneza kwa gesi na mafuta, upenyezaji; kitambulisho cha hifadhi, utafiti wa vipengelesehemu ya kijiolojia na nyinginezo.

Ufafanuzi wa uchunguzi wa kijiofizikia hufanywa kwa mbinu mbalimbali kulingana na teknolojia inayotumika (ya umeme, radiometriki, mafuta, n.k.) na vifaa vya kupimia. Mashirika ya kisasa ya kijiofizikia yanaendesha mifumo ya kiotomatiki ya kukusanya na kuchakata data (Prime, Pangea, Inpres, PaleoScan, SeisWare, DUG Insight na mingineyo).