4. Непрерывное картировочное профилирование
В настоящее время весьма актуальна проблема освоения морских месторождений углеводородов. Первый шаг — выявление залежей нефти и газа. Процесс разведки и изучения месторождений на море схож с поиском и изучением на суше. Но имеется и ряд особенностей, которые могут весьма осложнить весь процесс. В данной работе будет рассмотрены особенности выявления и изучения местоположений углеводородов на море касательно только геофизических методов исследования. Геофизические методы при геологических работах на шельфах и в открытом океане нашли благодарную область для своего применения.
Первые опыты измерений силы тяжести с подводных лодок были предприняты Ф. Венинг-Мейнесем. Первые же сейсморазведочные работы начаты геофизиками США в 1933 г. в Мексиканском заливе, а затем под руководством Г.А. Гамбурцева в 1940—1941 гг. на Каспийском море. Несколько позднее советскими электроразведчиками были проведены опытно-производственные работы методом сопротивлений на Азовском, Черном, Каспийском и Дальневосточных морях.
В отличие от геологических исследований на суше, при морских работах геофизические методы становятся, кроме бурения и пробоотбора, основным источником и средством получения геологической информации. Это объясняется спецификой проведения геофизических исследований на море. Во-первых, это возможность вести наблюдения в движении с транспортного судна, на которое помещены и источники поля (для методов искусственных полей), и измерительная аппаратура. Значительно упрощаются условия «заземления» датчиков измерительных устройств, благодаря жидкой среде, к тому же более однородной, чем твердая почва при наземных наблюдениях. Появляется возможность измерительные приборы приближать к поверхности дна или опускать и перемещать по дну, увеличивая регистрируемые сигналы и, следовательно, повышать разрешающие возможности методов. Немаловажно также и упрощение условий труда и повышение производительности, хотя, возникает и большая зависимость от погодных условий. Благодаря использованию плавсредств, растут возможности для проведения более детальной обработки и интерпретации результатов измерений не только за счет размещения на судне соответствующих работников, но и ЭВМ и других технических средств для обработки данных.
Но при проведении морских геофизических работ возникают и дополнительные трудности, прежде всего в при вязке линий наблюдений (рейсов).
Из-за этого морские работы ограничиваются в масштабах. Детальные съемки масштабов 1:50 000—1:100 000 возможны на шельфах только в прибрежных районах. Из-за сложностей геодезической привязки значительно ухудшается надежность как привязки точек для закладки скважин, призванных проверять и детализировать геофизические данные, так и выполнения наблюдений с целью контроля за надежностью воспроизведения результатов геофизических исследований. Осложняется и взаимоувязка морских съемок и съемок на прибрежных участках суши, за исключением полярных и приполярных районов, где можно профили наземных геофизических наблюдений продлить в раннее весеннее время по поверхности морского льда до вскрытия ледового покрова, привязывая линии последующих морских геофизических съемок к заблаговременно установленным вехам наземной геофизической сети.
Применение геофизических методов для контроля за техническим ...
... конструкции скважины. Для выявления этих нарушений применяются методы определения технического состояния колонн. В данной дипломной работе рассмотрены ... Сок, Шешма и другие. В послереволюционный период исследованиями территории занимались И.М. Губкин, М.Э. Ногинский, А.Д. ... карта района работ. Составили Н.Г. Абдуллин, Л.З. Аминов, В.С. Суетенков /13/. 2. ГЕОЛОГО-ГЕОФИЗИЧЕСКАЯ ИЗУЧЕННОСТЬ Первые ...
Серьезным методическим вопросом геолого-геофизических исследований на шельфе является проблема увязки работ на самом шельфе с работами на прибрежной суше, но не как производственного процесса, а с позиции конечных геологических результатов. С одной стороны, так как шельф в геологическом плане является продолжением прилегающей суши, то структуры коренных отложений последней продолжаются и под дном моря в коренном фундаменте шельфа и не только в пределах верхних, более молодых, но и в более глубоких, древних структурных этажах. Но с другой стороны, процессы формирования четвертичных и современных отложений на шельфе, образования их структурных тел, отличны от тех, которые возникают и накапливаются в этот же период геологической истории на прибрежной суше. Здесь главным фактором являются гидродинамические процессы, протекающие в прибрежных частях моря и потому требующие к себе другого подхода, иных методов наблюдений и исследований. Но тектоническая жизнь Земли охватывают одновременно и сушу, и шельф. И поэтому современную геологическую историю нужно изучать и на шельфе, и на прибрежной суше в единой связи. Более того, благодаря большей доступности последней, часто результаты исследований на суше могут значительно облегчить понимание геологического строения и процессов формирования структур шельфа и континентального склона. Конкретное содержание комплекса геофизических методов исследования прибрежной суши определяется геологической позицией изучаемой территории. Площадные магнитные и гравитационные съемки обязательно должны в них присутствовать.
Но главными являются, вопросы о комплексе геофизических методов и месте геофизических исследований в морских геологосъемочных и геологоразведочных работах на шельфах. Основным методом геолого-геофизических исследований на шельфах является непрерывное сейсмоакустическое профилирование (НСП).
Оно в наибольшей мере использует специфические условия, характеризующие обстановку проведения геофизических наблюдений на море. С усложнением тектонической обстановки геологическая эффективность НСП снижается, так же, как и сейсморазведки в складчатых областях на суше.
И, наконец, о гравиразведке. Этот важный метод геофизического картировочного и картировочно-поискового комплекса при работах на суше, в морских работах на шельфе оказался почти забытым. Вероятно потому, что хотя по достигаемой точности измерений гравиразведка обгоняет большинство других геофизических методов, в морских условиях она еще не обеспечивает надежное выявление аномалий в пределах точностей, требуемых при геолого-съемочных и поисковых работах средних и детальных масштабов. И, тем не менее, геологические исследования на море не могут без ущерба для полноты получаемых результатов обходиться без гравиметрических данных.
Филипас 1. Термодинамическое исследование скважин
... его параметров. Эти исследования также можно применять и для изучения газовых скважин. 1. Термодинамическое исследование скважин. Известно, что колебания ... с различными коэффициентами теплопроводности геотерма стационарного теплового потока земли будет представляться ломаной линией , состоящей из ... DР = Рк - Рс расходуется на преодоление сил трения, в результате чего температура вытекающей из пласта ...
Геофизические методы исследования месторождений можно разделить на 2 самостоятельные отрасли:
1. Полевые геофизические методы.
2. Геофизические исследования в скважинах (ГИС).
Рассмотрим подробно каждый раздел.
Полевая геофизика включает комплекс методов, применяемых с целью изучения геологических разрезов с поверхности Земли (морские съемки).
Методы подразделяются на:
1) гравиметрическую разведку — изучение естественного поля силы тяжести;
2) магнитную разведку— изучение распределения естественного геомагнитного поля;
3) электрическую разведку — использование как естественных, так и искусственно созданных электромагнитных полей;
4) сейсмическую разведку — изучение поля упругих колебаний, искусственно возбуждаемых взрывом заряда взрывчатого вещества, ударами, механическими вибрациями т. п.;
2. Гравиразведка
Гравиметрическая разведка (гравиразведка) основана на изучении чрезвычайно малых возмущений (аномалий) гравитационного поля Земли, обусловленных различием плотности находящихся внутри Земли горных пород. Геологоразведочное значение гравиразведки состоит в том, что многие антиклинальные складки и другие геологические структуры, представляющие интерес при поисках и разведке месторождений полезных ископаемых, а также сами залежи полезных ископаемых находят отражение в измеряемом на поверхности Земли гравитационном поле в виде положительных или отрицательных аномалий различных размеров и интенсивности. Эти аномалии очень малы и часто не превышают 1/1 000 000 долю от полного значения силы тяжести на поверхности Земли. Поэтому для обнаружения гравитационных эффектов требуется очень высокая точность полевых измерений, которая достигается использованием высокочувствительных приборов, называемых гравиметрами и гравитационными вариометрами. В гравиразведке кроме силы тяжести широко используют величины, характеризующие быстроту (скорость) изменения силы тяжести по какому-либо направлению. Эти величины называются вторыми производными потенциала силы тяжести. По своему гравиметрическому смыслу они подразделяются на градиенты и кривизны.
Гравиметрические измерения на море в зависимости от носителя и глубин моря подразделяют на:
1) надводные,
2) подводные,
3) донные.
При надводных исследованиях регистрирующую аппаратуру (затушенные гравиметры и маятниковые приборы) устанавливают на надводных кораблях. Съемку с помощью гравиметров проводят в движении, а регистрация силы тяжести вдоль профилей осуществляется в автоматическом режиме. При этом нужно постоянное определение координат точек наблюдения, что важно не только для их привязки, но и для ввода поправок в наблюденные значения gнабл, в том числе за направление и скорость движения судна. Морские гравиметрические рейсы (галсы), так же, как и на суше, должны начинаться и заканчиваться на опорных гравиметрических пунктах, в качестве которых служат либо специальные опорные пункты в портах захода кораблей, либо точки, в которых выполнены наблюдения с маятниковыми приборами. Погрешность морских надводных измерений силы тяжести составляет при благоприятных условиях ± (1—2) мГал.
Загрязнение атмосферы Земли. Основные пути решения
... загрязнения природной среды - лечебные учреждения, животноводческие, звероводческие и птицеводческие предприятия, предприятия микробиологической промышленности. Физические загрязнители: к нему относятся необычная температура, неионизирующие и ионизирующие излучения, звук и ультразвук, вибрация, сила тяжести, ...
Подводные гравиметрические работы проводят с использованием подводных лодок. Они отличаются от надводных наиболее спокойными условиями работ (меньше качка), а значит, большей точностью, в том числе и при проведении опорных маятниковых наблюдений.
Донные измерения проводят с помощью кварцевых астазированных гравиметров, заключенных в специальные водонепроницаемые контейнеры. В точке наблюдения с борта судна на дно опускают донный гравиметр, чувствительная система которого автоматически устанавливается горизонтально с помощью подвеса Кардана, а с помощью электроизмерительной системы на борту корабля фиксируют показания гравиметра. Предельные глубины моря при такой съемке составляют 150—200 м, время отработки точки наблюдения на предельных глубинах составляет 1—1,5 ч. Погрешность донных гравиметрических работ невелика и находится на уровне полевых съемок.
3. Магниторазведка
Магнитная разведка или магниторазведка— старейший полевой геофизический метод, в котором с помощью специальных измерений выявляют возмущения магнитного поля Земли, возникающие вследствие неодинаковой намагниченности различных горных пород.
Магниторазведка — более сложный метод по сравнению с гравиразведкой. Главная причина заключается в том, что намагниченность горных пород, которой определяются магнитные аномалии, величина векторная, в то время как аномалии силы тяжести зависят от скалярной величины—избыточной плотности.
Вариации:
1) Гидромагнитная съемка (электромагнитное зондирование с контролируемым подвижным источником)
Измерения геомагнитного поля при морских магнитных съемках выполняют в условиях движения судна. Наиболее часто применяют квантовые магнитометры. Для исключения влияния металлического корпуса судна применяются специальные приемы, а датчик поля буксируется за ним на кабеле длиной свыше 100 м в специальной немагнитной гондоле вблизи дна либо на некоторой глубине. Профили (галсы) привязываются по штурманским картам. Съемки бывают профильными и реже площадными. Значительные трудности вызывает учет магнитных вариаций, поскольку случаи, когда площадь морских работ расположена вблизи от магнитных обсерваторий, крайне редки. Для выделения постоянной составляющей измеряемого магнитного поля используют специальные фильтры, но при этом не удается отфильтровать суточные вариации магнитного поля. Другая специфическая особенность морской магнитной съемки — необходимость учета вариаций, вызванных морскими волнами: при движении морской волны в земном магнитном поле в ней индуцируются электрические токи, которые создают существенные электромагнитные эффекты; методика учета таких вариаций еще не разработана.
Метод основан на изучении естественного нестационарного электромагнитного поля Земли широкого диапазона частот. Приемник помещается непосредственно на дно моря. Он оснащен бетонным якорем для надежности позиционирования на мелких акваториях, который также служит грузом, для преодоления выталкивающей силы. После работы автономный приемник поднимается со дна.
В последнее время интерес к МТЗ сосредоточен на морских исследованиях, что продиктовано возрастающей стоимостью бурения в глубоководных районах и сложностью получения построений в подсолевых и подбазальтовых отложениях. Технологии, повышающие вероятность экономического успеха после того, как определены объекты бурения, имеют огромную ценность.
Современные методы микроскопических исследований
... объектов в поляризованном свете. Широкому развитию методов микроскопических исследований и совершенствованию различных типов М. во 2-й половине 19 и в 20 вв. в значительной степени ... излучения. При этом изменяется длина и фаза световой волны. Объектив специального фазово-контрастного микроскопа содержит полупрозрачную фазовую пластинку. Живые микроскопические объекты или фиксированные, но не ...
2) Метод магнитотеллурического зондирования (МТЗ)
Электроразведка
Электрическая разведка основана на изучении электрических и магнитных полей, возникающих в земной коре под воздействием естественных и искусственных источников электромагнитного поля. Морская электроразведка проводится обычно совместно с батиметрическими измерениями, дающими представление о морфологии дна океана.
Задачи морской электроразведки:
1) изучение глубинного строения земной коры под водами морей и океанов;
2) поиски и подготовка к разведочному бурению площадей, перспективных на нефть и газ.
При морских электроразведочных исследованиях предусматривается использование установок, питающие и измерительные электроды которых располагаются на дне водоема (донная установка).
В зависимости от характера решаемых задач и геологического разреза района работ в морских условиях могут применяться различные модификации морской электроразведки:
1) непрерывные вертикальные зондирования,
2) непрерывное профилирование с повышенной глубиной исследования,
3) картировочное профилирование.
Две первые модификации морской электроразведки применяют для решения структурных задач, когда необходимая глубина исследования достигает 2000—3000 м. В силу известных технических преимуществ дипольные установки единственно приемлемы для морской электроразведки с повышенной глубиной исследования. Для выполнения непрерывных вертикальных зондирований используют осевую дипольную установку; непрерывное профилирование с повышенной глубиной исследования осуществляют при помощи осевой или экваториальной дипольных установок.
При картировочном профилировании используют искусственные или естественные стационарные поля; применяют различные дифференциальные установки и установки для измерения естественного поля.
Методика непрерывных двусторонних осевых зондирований.
Непрерывные двусторонние осевые зондирования (НДОЗ) выполняют по прямолинейным профилям, которые, как правило, разбивают и закрепляют вехами. Морская веха представляет собой удлиненный вертикальный буек длиной около 1 м, к которому прикреплена 2,5—3 м рейка с флажком или сигналом на верхнем конце. К нижнему выступающему концу рейки крепят несущий трос с грузом — якорем на дне моря (30— 50 кг).
При наличии надежного радиогеодезического обеспечения вехи устанавливают в точках профиля, соответствующих центрам двусторонних зондирований, обычно на расстоянии 2—4 км одну от другой. При отсутствии радиогеодезической службы интервал между вехами уменьшается до 1—2 км. Зондирование осуществляют при помощи двух судов — питающего и измерительного, обслуживающих соответствующие диполи. В процессе выполнения НДОЗ измерительный диполь расположен в точке прямолинейного профиля наблюдений, выбранной в качестве центра двустороннего зондирования, питающий — непрерывно перемещается по профилю в одном и том же направлении, приближаясь к измерительному при обработке одного крыла зондирования и удаляясь от него при обработке второго. «Обратная» схема наблюдений, при которой измерительный диполь является неподвижным, позволяет предотвратить появление помех, сопутствующих измерению разности потенциалов в движении.
Схема выполнения непрерывного дипольно-осевого зондирования: 1 —питающее судно; 2 —измерительное судно.
Методика непрерывного профилирования. Непрерывное профилирование с повышенной глубиной исследования.
Непрерывное профилирование (НП) с повышенной глубиной исследования можно выполнять осевой или экваториальной установками.
Непрерывное профилирование с повышенной глубиной исследования выполняют при помощи двух судов: питающего и измерительного. В процессе выполнения НП суда перемещаются на фиксированном расстоянии один от другого, буксируя за собой по дну моря диполи. При осевом профилировании оба судна движутся по прямой линии, совпадающей с профилем наблюдений; при экваториальном — по двум линиям, параллельным профилю и отстоящим от него на расстояниях, равных R/2.
В зависимости от геологических условий расстояние между судами (обычно равное расстоянию R между центрами диполей) в среднем составляет 3—5 км, длина диполей 500—1000 м.
Помехи, возникающие при регистрации разности потенциалов в движении и, в частности, связанные с трением измерительных электродов о дно моря, могут быть несколько уменьшены путем применения неполяризующихся электродов, защищенных чехлами из резинового или полиэтиленового шланга.
4. Непрерывное картировочное профилирование
Картировочное электропрофилирование обычно осуществляется при крупномасштабных детализационных работах в пределах сводовых частей структур, когда непосредственным объектом изучения являются крутопадающие коренные пласты, выходящие на дно моря или перекрытые наносами небольшой мощности. Для этого вида работ используются дифференциальные установки линейной конфигурации, а также установки для измерения стационарных естественных полей.
Схема выполнения дифференциального картировочного профилирования.
Непрерывное картировочное профилирование выполняют одним судном. В процессе дифференциального профилирования установка с фиксированным расстоянием между электродами перемещается судном по прямолинейному профилю наблюдений со строго постоянной скоростью. В обычном случае, когда длина установки составляет 25—50 м, ближайший электрод относят от судна на расстояние 100—120 м, а питающий электрод, используемый в качестве бесконечно удаленного, располагают на поверхности моря непосредственно за кормой. Дифференциальное профилирование (ДП) обычно комплексируют с непрерывным профилированием по методу стационарного естественного поля (ЕП).
Стационарные естественные поля повсеместно наблюдаются в пределах участков, где среда электрически неоднородна в горизонтальном направлении. Такие поля, в частности, приурочены к выходам на дно моря коренных пород. шельф геологический разрез скважинный
Морская электроразведка как метод поиска и изучения месторождений полезных ископаемых в пределах континентального шельфа, а также материкового склона и ложа Мирового океана очень эффективна и актуальна в последнее время. Главное, пожалуй, в том, что морская электроразведка не стоит на месте, и ее методы все совершенствуются и совершенствуются. В дальнейшем ее роль будет все более возрастать.
Сейсморазведка.
Сейсмическая разведка (сейсморазведка) является одним из важнейших видов геофизической разведки земных недр. Она включает в себя комплекс методов исследований геологического строения земной коры, основанных на изучении особенностей распространения в ней искусственно возбужденных упругих волн. Вызванные взрывом или другим способом упругие волны, распространяясь во всех направлениях от источника колебаний, проникают в толщу земной коры на большие глубины. В акваториях основным источником упругих волн является пневматический излучатель — пневмопушка. В процессе распространения в земной коре упругие волны претерпевают процессы отражения и преломления. Это приводит к тому, что часть сейсмической энергии возвращается к поверхности Земли, где вызывает дополнительные сравнительно слабые колебания. Эти колебания регистрируются специальной, сложной аппаратурой. Полученные записи подвергаются глубокой обработке с применением самой современной вычислительной техники.
Основные методы сейсморазведки:
1) метод отраженных волн (МОВ),
2) метод преломленных волн (МПВ).
Метод отраженных волн может проводится в 2 вариациях. Первый вариант- многоканальные исследования по методике общей глубинной точки (ОГТ).
Принципиальные достоинства МОГТ заключаются в том, что в процессе получения временных разрезов существенно ослаблены как регулярные (кратные и обменные), так и нерегулярные волны-помехи. Второй вариант- метод непрерывного сейсмоакустического профилирования (НСП).
Метод НСП, благодаря непрерывности сейсмограмм, является уникальным источником информации о строении разрезов, форме, размерах и взаимоотношениях осадочных тел, позволяющим прослеживать изменение их строения на огромные расстояния. Ограничением метода является последовательное уменьшение детальности записи с ростом глубины (по разрезам) от нескольких дециметров у поверхности дна до нескольких десятков метров на глубинах в сотни и тысячи метров. Внедрение двухчастотного НСП позволило увеличить детальность расчленения разреза и повысить надежность оценки литологии выделяемых отдельных горизонтов и слоев. Дальнейшее совершенствование НСП в форме полного перехода на многочастотную систему наблюдений позволяет (и уже позволило) лучше приспособляться к конкретным физико-геологическим особенностям разреза той или иной изучаемой площади и добиваться в пределах необходимой глубинности исследований возможно большей детальности расчленения отложений и оценки их литолого-фациальных характеристик.
В методе преломленных волн (МПВ) обычно регистрируются и анализируются головные, рефрагированные и преломленно-рефрагированные волны. Главными достоинствами МПВ являются: большой диапазон доступных для исследования глубин от первых метров до 10 — 15 и более километров, возможность пределения граничной скорости в слоях, малая зависимость от помех со стороны кратно отраженных и поверхностных волн. К числу недостатков метода следует отнести меньшую детальность расчленения разреза по вертикали и низкую точность изучения малоамплитудных структурных поднятий по сравнению с MOB. Усовершенствованная модификация МПВ — корреляционный метод преломленных волн (КМПВ).
Этот метод основан на прослеживании головных волн не только в области первых, но и в области последующих вступлений на основе фазовой корреляции. Наблюдения в КМПВ проводят начиная от пункта взрыва до удалений порядка 10-кратной глубины залегания изучаемой преломляющей границы.
Геофизические исследования в скважинах включают разнообразный комплекс измерений, важнейшие из которых электрические методы, с их помощью измеряют удельное электрическое сопротивление горных пород, электрохимическую и вызванную активность и др.; радиоактивные (ядерные) методы, при которых измеряют естественную или искусственно вызванную радиоактивность пород; методы термометрии, основанные на изучении температуры горных пород в скважинах; акустический метод, при котором изучают скорость и затухание упругих волн в породах; магнитный метод, основанный на измерении магнитной восприимчивости горных пород и др.
Основные геологоразведочные задачи, решаемые с помощью геофизических исследований в скважинах, включают: изучение разреза, определение литологии и глубины залегания пройденных скважиной горных пород; выделение нефтегазоносных пластов и оценка в них запасов нефти и газа; контроль за разработкой месторождений нефти и газа и др. Кроме того, геофизические исследования скважин — важная составная часть работ с целью технического контроля бурения и состояния скважин: определение диаметра скважин, искривления их ствола, качества цементировки затрубного пространства и др. Благодаря использованию геофизических исследований стало возможным значительно сократить отбор образцов горных пород (керна) при бурении глубоких разведочных скважин и перейти на бескерновое бурение эксплуатационных скважин, достигнуть тем самым большого экономического эффекта за счет существенного увеличения скорости бурения. Развивается направление комплексирования ГИС с полевыми геофизическими методами, в особенности, с сейсморазведкой.
Основной целью геолого-геофизических исследований на море является изучение геологического разреза, включая рыхлый чехол шельфа и материкового склона, состоящего из четвертичных, преимущественно глинистых отложений, терригенных и карбонатных отложений дочетвертичного основания и метаморфических пород кристаллического фундамента. В целом геологические задачи изучения морского дна с точки зрения применения геофизических исследований скважин можно разделить на несколько разделов:
1) изучение стратиграфии отложений;
2) изучение тектонического строения и палеореконструкция;
3) изучение структуры залегания осадочных пород, в том числе их соподчинения;
4) задачи петрологии и седиментологии;
5) изучение геохимии отложений;
6) сейсмология;
7) геотермика.
Полную информацию о структуре, текстуре пород, их слоистости, трещиноватости в условиях низкого выхода керна получить нельзя. Решение указанных задач требует проведения геофизических исследований практически всех пробуренных на море скважин. Опыт зарубежных фирм «Sclumberger» и «Borehole Reserch Group (BRG)» однозначно свидетельствует о целесообразности применения самого широкого комплекса каротажных методов.
Не затрагивая в данной работе задачи нефтегазовой геологии, можно составить перечень методов комплекса ГИС, применяемых в морских скважинах.
|
Метод |
Задачи |
||||||
|
тектоники |
петрологии |
сейсмологии |
привязки керна |
||||
|
ГК |
+ |
+ |
+ |
||||
|
ИК |
+ |
+ |
|||||
|
БК |
+ |
||||||
|
НК |
+ |
+ |
|||||
|
ГГК |
+ |
+ |
+ |
+ |
|||
|
АК |
+ |
+ |
+ |
+ |
|||
|
КМП |
+ |
||||||
|
CAT |
+ |
+ |
|||||
Приведенный перечень составлен как на основании отечественного опыта, так и по данным, приведенным в опубликованных результатах ODP — Ocean Drilling Program.
Указанные методы применяются при стандартном способе проведения каротажа в открытом стволе, который предусматривает подъем бурового инструмента, промывку и проведение каротажа на кабеле. Существуют также стандартные методы ГИС, которые проводят специальной аппаратурой во время бурения. По оценкам специалистов такая технология проведения каротажа в ближайшее десятилетие займет доминирующее место в геофизических исследованиях морских скважин.
Проведение ГИС на кабеле в морских скважинах, особенно в верхних молодых отложениях, затруднено резкими изменениями диаметра и большими кавернами. Поэтому кавернометрия также является обязательным методом в морских скважинах. Довольно часто не удается провести каротаж в полном объеме по всему стволу скважины. В этом случае сводный геолого-геофизический разрез создается путем бурения дополнительных скважин с той же стоянки плавучей буровой установки (ПБУ), обсадки обвалоопасных интервалов и проведения ГИС в неисследованных ранее интервалах. При проведении ГИС с ПБУ кондуктор скважины оборудуется специальным устройством, позволяющим обеспечивать точную привязку каротажных диаграмм по глубине к морского дна. Такое оборудование необходимо в связи с возможным волнением на море и периодическими колебаниями скважинных приборов в скважине. Подробнее остановимся на задачах, технологии проведения и примерах использования указанных в таблице методов ГИС.
Гамма-каротаж (ГК).
Методами гамма-каротажа исследуется естественная радиоактивность горных пород. Гамма-каротаж (ГК) применяется чаще всего в модификации спектрометрического гамма-каротажа (СГК), где в общем случае регистрируются кривые в трех энергетических окнах, отвечающих характерным линиям г-спектров 1,3 — 1,6; 1,65 — 2,1; 2,4 — 2,9 МэВ, т.е. в так называемых калиевом, урановом и ториевом каналах. Спектрометрический ГК дает гораздо большую информацию о вещественном составе пород, чем интегральный гамма-каротаж. Данные СГК дают богатый фактический материал для суждения о литолого-петрофизических свойствах и вещественном составе геологических образований.
По данным СГК однородная толща осадочных горных пород разделяется на отдельные геологостратиграфические горизонты, и этот метод совместно с методами электросопротивления успешно применяется для корреляции разрезов морских скважин. Преимуществом гамма-каротажа является то, что он может проводиться как в открытом стволе, так и в обсаженной скважине.
Методы удельного электрического сопротивления.
Применяются в морских скважинах в основном в виде бокового каротажа (БК) малой глубинности или индукционного каротажа (ИК) средней и большой глубинности.
Выделение по наличию зоны проникновения проницаемых и трещиноватых пород позволяет проводить палеореконструкции, а по повышенной трещиноватости выделять зоны тектонических нарушений и неотектонические образования. По уменьшению удельного сопротивления четко выделяются брекчированные зоны разломов.
Удельное сопротивление донных осадочных отложений по ИК и БК меняется в не широких пределах: от 0,6 до 6 Ом*м.В породах кристаллического основания УЭС резко возрастает в 8—10 раз. Контакт осадочного чехла и основания лучше всего отбивается по сопротивлению.
Кроме того, по результатам УЭС выделяются пласты различной литологии, определяются положения границ пластов, стратиграфических циклов, производится корреляция разрезов скважин. Оперативная обработка данных электрического каротажа позволяет выделять так называемые «электрофации» морских отложений. Границы «электрофаций» определяются по уровню и особенностям форм каротажных кривых БК и ИК, в основном связанных с изменением илистости и глинистости. Доказано, что эти границы практически всегда совпадают с седиментационными фациями или фиксируют зоны несогласного залегания пород. Эта информация особенно ценна из-за низкого выхода керна в зонах разломов. Методы электрического каротажа требуют проведения ГИС в открытом стволе, поэтому проводятся после тщательной промывки скважины и установки обсадки в наиболее обвалоопасных интервалах. Запись обычно производится в логарифмическом масштабе.
Нейтронный каротаж (НК).
Может проводиться как в обсаженных, так и в необсаженных скважинах. Зарубежные фирмы при исследовании скважин на море чаще всего применяют модификацию компенсированного или двухзондового нейтронного каротажа (КНК), где регистрируется отношение интенсивностей плотности потоков нейтронов двух специально подобранных зондов, различающихся по длине. В нейтронном каротаже по пористости требуется тщательный учет диаметра скважины, который может резко меняться, особенно в морских скважинах. В результате обработки данных НК получают значение общей пористости горных пород. Данные о пористости используются при решении геологоструктурных задач и разделении пород по степени их сцементированности. Седиментационные циклы также выделяются по НК, так как в них отмечается постепенное изменение пористости.
Плотностной гамма-гама каротаж (ГГКп)
Обычно применяется в комплексе с нейтронными методами. Плотность горных пород по данным ГГКп определяется с точностью 0,1 г/см3. Совместная обработка данных НК и ГГКп позволяет определить не только общую пористость, но и межзерновую. Особенно хорошие результаты ГГКп дает в породах кристаллического фундамента.
Рассмотренные выше стандартные методы исследования морских скважин в целях экономии времени простоя ПБУ целесообразно проводить за один спуско-подъем специальными цифровыми комплексными каротажными приборами. При этом также уменьшается прихватоопасность.
К специальным методам ГИС, проводимых в морских скважинах, следует отнести акустических каротаж, каротаж магнитной восприимчивости, каротаж магнитного поля, спектрометрический импульсный нейтронно-гамма каротаж. Отнесение этих методов к специальным или сервисным обусловлено прежде всего тем, что ГИС проводятся не во всех скважинах, а также большим влиянием на АК и СИНГК неровностей стенок скважины и каверн.
Акустический каротаж (АК)
По скорости проводится стандартной аппаратурой с двумя источниками и одним приемником на частотах 10 — 70 кГц. Прежде всего данные АК используют для изучения скоростей распространения упругих волн при построении синтетических сейсмограмм, которые позволяют повысить достоверность построения глубинных разрезов при трансформации временных. Кроме того, данные АК служат подтверждением стандартных методов при выделении седиментационных фаций.
Скважинная магниторазведки (СМ) или каротаж магнитного поля (КМП)
В морских скважинах проводится в основном в виде измерений ДT, хотя не исключена возможность применения векторных измерений магнитомодуляционными датчиками. СМ прежде всего применяется здесь для заверки аэромагнитных аномалий и аномалий, полученных в ходе гидромагнитных съемок различного масштаба. По данным СМ в благоприятных условиях решают задачи определения природы магнитных аномалий и выявленных намагниченных тел, установления их размеров и строения, проведения корреляции разрезов по магнитным реперам. В настоящее время в морской геофизике разрабатывается применение СМ для целей магнитостратиграфии при построении детальных геологических моделей осадочных донных отложений. Считается, что в ближайшее время скважинная магнитостратиграфия войдет в арсенал геофизических исследований наравне с сеймостратиграфией и существенно повысит точность и детальность построения геологических моделей.
Результаты комплексной интерпретации данных геофизических исследований морских скважин из-за низкого выхода керна являются важнейшим источником информации и обычным инструментом изучения геологического строения.
Данные ГИС позволяют разделить гомогенную довольно однородную по внешним признакам толщу осадочных отложений на горизонты и надгоризонты, которые связаны с седиментационными и диагенетическими фациями. ГИС дают дополнительную информацию по литологии, ориентации структур, направлению горного давления, тектонических деформаций в осадочных породах морского дна и фундаменте, структуре и текстуре горных пород, их вещественном и компонентном составе.
Рассмотренные методы комплекса ГИС не ограничивают применение каротажной аппаратуры в морских геофизических исследованиях только измерением непосредственно в скважинах. В частности, это относится к магнитным методам — измерениям магнитной восприимчивости и магнитного поля. Принципиально возможно использовать скважинную аппаратуру КМВ и КМП для проведения донных измерений. Такая возможность использована геофизиками СПбГУ при проведении геофизических исследований на шельфе Баренцева моря (Ю.И. Кудрявцев и др.).
Принципиальным обстоятельством, говорящим в пользу привлечения придонной магниторазведки к морским геофизическим исследованиям, является то, что магнитные параметры донных отложений, в отличие от упругих и электрических свойств, не зависят ни от обводненности этих отложений морскими водами, ни от минерализации последних.
Переход к донной системе измерений в практике морской магниторазведки диктуется тем, что при работах на глубоководных участках из-за большого удаления геологических объектов от поверхности наблюдения (в данном случае — от поверхности моря, как при обычной поверхностной гидромагнитной съемки) интенсивность магнитных аномалий по сравнению с их величиной на уровне дна будет в десятки раз меньше. При работе над континентальным склоном при движении судна от берега или к берегу интенсивность поля у поверхности моря будет непрерывно изменяться и тем самым затруднять последующую интерпретацию.
1. Мартынов В.Г., Лазуткина Н. Е., Хохлова М.С. Геофизические исследования скважин. — М.: Инфраинженерия, 2009. — 960 с.
2. Соколовский А. К. Проблемы и методы изучения геологического строения и полезных ископаемых шельфа. Геология и геофизика. — М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2004. — 691 с.
3. Телегин А. Н. Морская сейсморазведка. — М.: ООО «Геоинформмарк», 2004. — 237 с.
4. Знаменский В. В., Жданов М. С., Петров Л. П. Геофизические методы разведки и исследования скважин. — М.: Недра, 1991. — 304 с.
5. Стрельченко В. В. Геофизические исследования скважин: Учебник для вузов. — М. ООО «Недра-Бизнесцентр», 2008. — 551 с.
6. Бондаренко В. М., Демура В. Г., Савенко Е. И. Общий курс разведочной геофизики. — М.: Norma, 1998. — 304 с.
7. Хмелевской В. К. Геофизические методы исследования земной коры. — Дубна, 1997. — 279 с.
8. Джеймс Брэйди, Трейси Кэмпбелл, Аластер Фенвик и др. Электромагнитное зондирование для залежей углеводородов. // Нефтегазовое обозрение, — весна 2009, том 21, №1. — 66 с.
9. Воскресенский Ю. Н. Полевая геофизика. — М.: ООО «Издательский дом Недра», 2010. — 479 с.
10. Орленок В. В. Морская Сейсмоакустика. — Калининград, 1997. — 150 .
11. Борисов А. С., Плотникова И. Н. Геолого-геофизические исследования акваторий. — Казань: КФУ, 2011. — 51 с.
