გეოფიზიკური კვლევა: ტიპები, მეთოდები და ტექნოლოგიები

2024 ავტორი: Howard Calhoun | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2023-12-17 10:32

გეოფიზიკური კვლევა გამოიყენება ქანების შესასწავლად ჭაბურღილის მახლობლად და ჭაბურღილთაშორის სივრცეში. ისინი ტარდება სხვადასხვა ტიპის ბუნებრივი ან ხელოვნური ფიზიკური მაჩვენებლების გაზომვით და ინტერპრეტაციით. ამჟამად არსებობს 50-ზე მეტი გეოფიზიკური მეთოდი.

ზოგადი მახასიათებლები

გეოფიზიკური კვლევა (GIS, წარმოების გეოფიზიკა ან ხე-ტყე) არის გამოყენებითი გეოფიზიკის მეთოდების ერთობლიობა, რომელიც გამოიყენება გეოლოგიური პროფილების შესასწავლად, ჭაბურღილების ტექნიკური მდგომარეობის შესახებ ინფორმაციის მისაღებად და წიაღში არსებული მინერალების იდენტიფიცირებისთვის.

GIS დაფუძნებულია ქანების სხვადასხვა ფიზიკურ თვისებებზე:

• ელექტრო;
• რადიოაქტიური;
• მაგნიტური;
• თერმული და სხვა.

ჭების წარმოების გეოფიზიკური კვლევები ჭაბურღილების გეოლოგიური დოკუმენტაციის ძირითადი ტიპია. მათი განხორციელების მიზანია რიგი ტექნიკური პრობლემის გადაჭრა (სექციების შედარება ამისთვისიმავე ასაკის ფენების იდენტიფიცირება, პროდუქტიული ფენების განსაზღვრა, მარკერის ჰორიზონტები, ლითოლოგიური შემადგენლობა, წარმონაქმნის ძირითადი მახასიათებლები, რომლებიც გავლენას ახდენენ ჭაბურღილების განვითარებაზე, განვითარებასა და ექსპლუატაციაზე). ჭაბურღილის აღრიცხვის ნებისმიერი მეთოდის პრინციპია ქანების თვისებების დამახასიათებელი მნიშვნელობების გაზომვა და მათი ინტერპრეტაცია.

ელექტრული მეთოდები

ნავთობის ჭაბურღილების ელექტრული გეოფიზიკური კვლევების ჩატარებისას, იზომება შემდეგი მახასიათებლები:

1. ელექტრული წინაღობა (გამტარის მინერალები, ნახევარგამტარები, დიელექტრიკები).
2. ელექტრული და მაგნიტური გამტარიანობა.
3. ქანების ელექტროქიმიური აქტივობა - ბუნებრივი (თვითპოლარიზაციის პოტენციალის მეთოდი) ან ხელოვნურად გამოწვეული (ინდუცირებული პოლარიზაციის პოტენციალის მეთოდი).

პირველი მახასიათებელი დაკავშირებულია ისეთ მახასიათებელთან, როგორიცაა ნავთობისა და გაზის გაჯერებული ქანების გაზრდილი წინაღობა, რაც ნავთობისა და გაზის საბადოების საიდენტიფიკაციო მახასიათებელია (ისინი არ ატარებენ ელექტროენერგიას). გაზომვები ფასდება წინააღმდეგობის გაზრდის ფაქტორის გამოყენებით, რაც საშუალებას გაძლევთ განსაზღვროთ რეზერვუარის ყველაზე მნიშვნელოვანი მახასიათებლები - ფორიანობის კოეფიციენტი, წყალი და ნავთობისა და გაზის გაჯერება. ამ ტექნოლოგიის ყველაზე გავრცელებული ტექნიკა აღწერილია ქვემოთ.

აშკარა წინააღმდეგობის მეთოდი

ზონდი სამი დამიწების ელექტროდით (ერთი მიწოდება და 2 საზომი ელექტროდი) ჩაშვებულია ჭაბურღილში, ხოლო მეოთხე (მიწოდება) დამონტაჟებულია ჭაბურღილთან. როდესაც ზონდი მოძრაობს ვერტიკალურად ჭაბურღილის გასწვრივ, პოტენციური განსხვავება იცვლება. სპეციფიური ელექტროწინააღმდეგობას ეწოდება აშკარა, რადგან ის გამოითვლება ერთგვაროვანი გარემოსთვის, მაგრამ სინამდვილეში ის არაერთგვაროვანია. მიღებული მონაცემების საფუძველზე აგებულია მრუდები, რომლებითაც შესაძლებელია წყალსაცავის საზღვრების დადგენა.

გვერდითი ელექტრული ჟღერადობა

გაზომვებში გამოიყენება დიდი სიგრძის გრადიენტური ზონდები (2-30 ჭაბურღილის დიამეტრის მრავალჯერადი), რაც საშუალებას იძლევა გავითვალისწინოთ საბურღი სითხის გავლენა და კლდეებში მისი შეღწევის სიღრმე, დადგინდეს ჭეშმარიტი. ფორმირების წინაღობა.

დაფარული დამიწების მეთოდი შვიდი ან სამი ელექტროდის ზონდით

შვიდ ელექტროდულ ზონდში დენის სიძლიერე რეგულირდება ისე, რომ უზრუნველყოფილია პოტენციალების თანასწორობა ჭაბურღილის ღერძის გასწვრივ ცენტრალურ და უკიდურეს წერტილებში. ეს კეთდება იმისთვის, რომ ელექტრული მუხტის ფოკუსირებული სხივი კლდეში მიმართოს. შედეგი ასევე აშკარა წინააღმდეგობაა.

ინდუქციის მეთოდი

ზონდი ასხივებენ და მიმღებ ხვეულებს, ალტერნატორს და გამსწორებელს ჩაედინება ჭაში. ინდუცირებული EMF-ის შექმნისას განისაზღვრება წარმონაქმნის აშკარა ელექტრული გამტარობა.

დიელექტრიკული მეთოდი

მსგავსია წინა, მაგრამ ელექტრომაგნიტური ველის სიხშირე ხვეულში არის სიდიდის რიგითობა. ეს მეთოდი გამოიყენება წყალსაცავის დაბალი მარილიანობით გაჯერების ბუნების დასადგენად.

ასევე არსებობს მიკროზონდების მეთოდი (მათი ზომა არ აღემატება 5 სმ-ს) ქვის ელექტრული წინააღმდეგობის გასაზომად,უშუალოდ ჭაბურღილის კედელთან.

რადიომეტრია

რადიომეტრიული გეოფიზიკური კვლევის მეთოდები ეფუძნება ბირთვული გამოსხივების (ყველაზე ხშირად ნეიტრონების და გამა სხივების) აღმოჩენას. ყველაზე გავრცელებული მეთოდებია:

• ბუნებრივი ქანების გამოსხივება (ɣ-მეთოდი);
• გაფანტული ɣ გამოსხივება;
• ნეიტრონი-ნეიტრონი (ქანების ატომების ბირთვებით მიმოფანტული ნეიტრონების რეგისტრაცია);
• პულსური ნეიტრონი;
• ნეიტრონების აქტივაცია (ɣ-ხელოვნური რადიოაქტიური იზოტოპების გამოსხივება, რომელიც წარმოიქმნება ნეიტრონების შთანთქმის შედეგად);
• ბირთვული მაგნიტური რეზონანსი;
• ნეიტრონის ɣ მეთოდი (ɣ-რადიაციული ნეიტრონის დაჭერის გამოსხივება).

მეთოდები ეფუძნება გამა გამოსხივების ნაკადის სიმკვრივის შესუსტების კანონს, კლდეში ნეიტრონების გაფანტვისა და შთანთქმის ეფექტს. ამის საფუძველზე დგინდება ქანების სიმკვრივე, მათი მინერალური შემადგენლობა, თიხის შემცველობა, მსხვრევა და მონიტორინგს ახორციელებს საბურღი დანადგარების რადიოაქტიური დაბინძურება.

სეისმოაკუსტიკური მეთოდები

აკუსტიკური მეთოდები ეფუძნება ბუნებრივი ან ხელოვნური ხმის ვიბრაციის გაზომვას. პირველ შემთხვევაში, ტარდება ხმაურის გეოლოგიური და გეოფიზიკური კვლევები, რომლებიც წარმოიქმნება გაზის ან ნავთობის ჭაბურღილის ჭაბურღილში მოხვედრისას და ასევე იზომება საბურღი ხელსაწყოს ვიბრაციის სპექტრი ქანების შეღწევისას..

ხმის ან ულტრაბგერითი სპექტრის ხელოვნური რხევების შესწავლის მეთოდები ეფუძნება ტალღის გავრცელების დროის გაზომვას ანრხევის ამპლიტუდის დემპიტირება. ხმის გავრცელების სიჩქარე დამოკიდებულია რამდენიმე პარამეტრზე:

• ქანების მინერალური შემადგენლობა;
• მათი გაზის ნავთობით გაჯერების ხარისხი;
• ლითოლოგიური მახასიათებლები;
• თიხა;
• სტრესის განაწილება კლდეებში;
• ცემენტაცია და სხვა.

ჭაბურღილში ჩაშვებული ზონდი შედგება გადამცემისა და მიმღებისგან, რომლებიც გამოყოფილია აკუსტიკური იზოლატორებით. ჭაბურღილის გეომეტრიის ეფექტის შესამცირებლად გაზომვის შედეგებზე, ჩვეულებრივ გამოიყენება სამ ან ოთხ ელემენტიანი ზონდები. ჩაღრმავებული ხელსაწყო კაბელით უკავშირდება ზედაპირულ აღჭურვილობას. მიმღების სიგნალი ციფრულია და ნაჩვენებია ეკრანზე.

ამ მეთოდის დახმარებით ტარდება წყალსაცავის მონაკვეთის, დიდი მიწისქვეშა ღრუების ლითოლოგიური დისექციის კვლევები, წყალსაცავის თვისებების დადგენა და წყლის გაწყვეტის კონტროლი..

თერმული აღრიცხვა

თერმოლოგიის საფუძველი საველე გეოფიზიკურ კვლევებში არის ტემპერატურული გრადიენტის შესწავლა ჭაბურღილის გასწვრივ, რაც დაკავშირებულია ქანების სხვადასხვა თერმულ თვისებებთან (ბუნებრივი და ხელოვნური თერმული ველის მეთოდები). ძირითადი ქანების წარმომქმნელი მინერალების თბოგამტარობა მერყეობს 1,3-8 W/(m∙K) და მაღალი გაზის გაჯერებისას ის რამდენჯერმე ეცემა.

ხელოვნური თერმული ველები იქმნება ბურღვის დროს გამრეცხი სითხის დახმარებით ან ჭაში ელექტრო გამათბობლების დაყენებისას. ტემპერატურის გრადიენტის გაზომვა ყველაზე ხშირადგამოიყენება ელექტრული წინააღმდეგობის თერმომეტრები. სპილენძის მავთულები და ნახევარგამტარული მასალები გამოიყენება როგორც ძირითადი სენსორული ელემენტი.

ტემპერატურული ცვლილება ფიქსირდება ირიბად - ამ ელემენტის ელექტრული წინააღმდეგობის სიდიდით. საზომი წრე ასევე შეიცავს ელექტრონულ ოსცილატორს, რომლის რხევის პერიოდი იცვლება წინააღმდეგობის მიხედვით. მისი სიხშირე იზომება სპეციალური მოწყობილობით, ხოლო სიხშირის მრიცხველში წარმოქმნილი მუდმივი ძაბვა გადაეცემა ვიზუალური დაკვირვების მოწყობილობას.

ამ ტექნიკის გამოყენებით გეოფიზიკური კვლევის ჩატარება საშუალებას გაძლევთ მიიღოთ ინფორმაცია ველის გეოლოგიური სტრუქტურის შესახებ, ნავთობის, გაზისა და წყლის შემცველი წარმონაქმნების იდენტიფიცირება, მათი ნაკადის სიჩქარის განსაზღვრა, ანტიკლინური სტრუქტურების და მარილის გუმბათების აღმოჩენა, თერმული ანომალიები, რომლებიც დაკავშირებულია ნახშირწყალბადების შემოდინება. ამ ტექნოლოგიის გამოყენება განსაკუთრებით აქტუალურია აქტიური ვულკანური აქტივობის მქონე ადგილებში.

გეოქიმიური GIS მეთოდები

გეოქიმიური კვლევის მეთოდები ეფუძნება საბურღი სითხისა და კალმების გაზის გაჯერების პირდაპირ შესწავლას ჭაბურღილის გამორეცხვისას. პირველ შემთხვევაში, ნახშირწყალბადის აირების შემცველობის განსაზღვრა შეიძლება განხორციელდეს უშუალოდ ბურღვის დროს ან მის შემდეგ. საბურღი სითხის დეგაზაცია ხდება სპეციალურ განყოფილებაში, შემდეგ კი ნახშირწყალბადის შემცველობა განისაზღვრება გაზის ანალიზატორი-ქრომატოგრაფის გამოყენებით, რომელიც მდებარეობს ხე-ტყის სადგურში.

Slury, ან გაბურღული ქვის ნაწილაკები,საბურღი სითხეში შემავალი ლუმინესცენტური ან ბიტუმოლოგიური მეთოდებით არის შესწავლილი.

მაგნიტური ჭრა

მაგნიტური მეთოდები ჭაბურღილების ჭრის ჩასატარებლად მოიცავს ქანების დიფერენცირების რამდენიმე გზას:

• მაგნიტიზაციით;
• მაგნიტური მგრძნობელობის შესახებ (ხელოვნური ელექტრომაგნიტური ველის შექმნა);
• ბირთვული მაგნიტური თვისებების შესახებ (ამ ტექნოლოგიას ასევე მოიხსენიებენ, როგორც ბირთვულ ჭრას).

მაგნიტური ველის სიძლიერე განპირობებულია მაგნიტური მადნის სხეულებისა და ფენების არსებობით, რომლებიც ეყრდნობა მათ და გადაფარავს მათ. მაგნიტური მოდულაციის სენსორები (ფლუროზონდები) ემსახურება როგორც ღეროს აღჭურვილობის მგრძნობიარე ელემენტებს. თანამედროვე ინსტრუმენტებს შეუძლიათ გაზომონ მაგნიტური ველის ვექტორის სამივე კომპონენტი, ასევე მაგნიტური მგრძნობელობა.

ბირთვული მაგნიტური აღრიცხვა არის მაგნიტური ველის მახასიათებლების განსაზღვრა, რომელიც გამოწვეულია ფორების სითხეში წყალბადის ბირთვებით. წყალი, გაზი და ნავთობი განსხვავდება წყალბადის ბირთვების შემცველობით. ამ თვისების წყალობით შესაძლებელია წყალსაცავის და მისი გამტარიანობის შესწავლა, სითხის ტიპის დადგენა და შემადგენელი ქანების ტიპების დიფერენცირება.

გრავიტაციის კვლევა

გრავიტაციული კვლევა არის საბადოების გეოფიზიკური კვლევის მეთოდი, რომელიც დაფუძნებულია გრავიტაციული ველის არაერთგვაროვან განაწილებაზე ჭაბურღილის სიგრძეზე. დანიშნულების მიხედვით, გამოიყოფა 2 ტიპის ასეთი ჭრა - ჭაბურღილში გადაკვეთილი ფენების ქანების სიმკვრივის დადგენა და გრავიტაციის ანომალიის გამომწვევი გეოლოგიური ობიექტების ადგილმდებარეობის დადგენა (მისი მნიშვნელობის ცვლილება)..

ბოლო ინდიკატორის ნახტომი ხდება ქვედა სიმკვრივის რეზერვუარიდან უფრო მკვრივ ქანებზე გადაადგილებისას. მეთოდის არსი არის ვერტიკალური სიმძიმის გაზომვა და რეზერვუარის სისქის განსაზღვრა. ეს მონაცემები საშუალებას გაძლევთ გაარკვიოთ ქანების სიმკვრივე.

სიმებიანი და კვარცის გრავიმეტრები გამოიყენება, როგორც ძირითადი ჩაღრმავებული მოწყობილობა. პირველი ტიპის მოწყობილობები ყველაზე ფართოდ გამოიყენება. ასეთი გრავიმეტრები არის ელექტრომექანიკური ვიბრატორი, რომელშიც ალტერნატიული ძაბვა გამოიყენება შეჩერებული დატვირთვის მქონე ვერტიკალურად ფიქსირებულ ძაფზე. ვიბრატორი დაკავშირებულია გენერატორთან და მისი სიხშირის მერყეობა წარმოადგენს საბოლოო პარამეტრს.

მოწყობილობა

გეოფიზიკური კვლევის მეთოდები ტარდება საველე გეოფიზიკური სადგურების დახმარებით, რომელთა ძირითადი ელემენტებია:

• ჩაღვრის ხელსაწყოები;
• ჯამაგი მექანიკური ან ელექტრომექანიკური ამძრავით (ელექტრო ქსელიდან ან ენერგიის დამოუკიდებელი წყაროდან);
• ამძრავის მართვის ერთეული;
• მონიტორინგის სისტემა გამორთვის პროცედურების ძირითადი ინდიკატორებისთვის (ჩაძირვის სიღრმე, ჭაში ჩასვლის სიჩქარე, დაძაბულობის ძალა) - დისპლეი, დაძაბულობის ერთეული, სიღრმის სენსორი;
• ჭაბურღილის საპოხი ჭაბურღილის დალუქვისთვის ჭაბურღილის ჭრის დროს (მოიცავს გათიშვის სარქველებს, ჩაყრის ყუთს, მიმღების კამერას, წნევის საზომებს და სხვა ინსტრუმენტებს);
• მიწის საზომი მოწყობილობა (მანქანის შასიზე).

ღრმა ჭაბურღილის მოვლის აღჭურვილობაშეიძლება განთავსდეს ორი მანქანის კორპუსში. ჭაბურღილების გეოფიზიკური კვლევის ლაბორატორიები დამონტაჟებულია URAL, GAZ-2752 Sobol, KamAZ, GAZ-33081 და სხვათა შასიზე. მანქანის კორპუსი ჩვეულებრივ მოიცავს 2 კუპეს - მუშაკს, რომელშიც განლაგებულია აღჭურვილობა და მომსახურე პერსონალის "ცვლის სახლს"..

აღჭურვილობის ძირითადი მოთხოვნები არის გეოფიზიკური კვლევების მაღალი სიზუსტე და საიმედოობა. ჭაბურღილების მუშაობა დაკავშირებულია რთულ პირობებთან - დიდი სიღრმე, მნიშვნელოვანი ტემპერატურის ვარდნა, ვიბრაცია, რხევა. აღჭურვილობა სრულდება დამკვეთის მოთხოვნების, გამოყენებული მეთოდისა და სამუშაოს მიზნების მიხედვით. ოფშორული ჭაბურღილების გეოფიზიკური კვლევისთვის, ყველა მოწყობილობა ტრანსპორტირდება კონტეინერებში.

შედეგების ინტერპრეტაცია

გეოფიზიკური კვლევების შედეგები მუშავდება ეტაპობრივად საზომი ხელსაწყოების მნიშვნელობებიდან წყალსაცავის გეოფიზიკური პარამეტრების დადგენამდე:

1. ჩაღრმავებული აღჭურვილობის სიგნალების კონვერტაცია.
2. შესწავლილი ქანების ნამდვილი ფიზიკური თვისებების განსაზღვრა. ამ ეტაპზე შესაძლოა საჭირო გახდეს დამატებითი საველე გეოფიზიკური სამუშაოები.
3. ფორმაციის ლითოლოგიური და წყალსაცავის თვისებების განსაზღვრა.
4. მიღებული შედეგების გამოყენებით ამოცანების ამოხსნის ერთ-ერთი ამოცანა - მინერალური საბადოების იდენტიფიცირება, მათი გავრცელება რეგიონში, ქანების გეოლოგიური ასაკის, ფორიანობის კოეფიციენტების, თიხის შემცველობის, გაზისა და ნავთობის გაჯერების, გამტარიანობის განსაზღვრა; რეზერვუარების ამოცნობა, თავისებურებების შესწავლაგეოლოგიური განყოფილება და სხვა.

გეოფიზიკური კვლევების ინტერპრეტაცია ხორციელდება სხვადასხვა მეთოდით გამოყენებული ტექნოლოგიის (ელექტრო, რადიომეტრიული, თერმული და ა.შ.) და საზომი მოწყობილობების მიხედვით. თანამედროვე გეოფიზიკური ორგანიზაციები ამუშავებენ მონაცემთა შეგროვებისა და დამუშავების ავტომატიზებულ სისტემებს (Prime, Pangea, Inpres, PaleoScan, SeisWare, DUG Insight და სხვა).