Ауданның геологиялық құрылысы

 

Рн=4π∙ МА∙МВ/ АВ;  ∆U/І-К- ∆U /I (12)  

формуланы қолданып, I және ∆U олшеп,

рк = K∙∆U/I  (13)

анықтайды. Осылайша алынған рк мәнін көрінетін салыстырмалы кедергі немесе қысқаша КС деп атайды.

Көрінетін салыстырмалы кедергі көптеген өлшемдердің функциялары болып табылады: салыстырмалы кедергінің және зерттеу аймағында орналасқан кабат калыңдығының, үңғыма диаметрінің және оны толтырып тұрған бұрғылау ерітіндісі, ұңғыма жанындағы кабат бөлігінің өзгеру сипаты, зерттеу жүргізетін зондтың түрі мен мөлшері.

Көрінетін салыстырмалы кедергінің өлшенген нәтижелері кисық түрінде болады, олар КС-тің тереңдіктегі өзгерісін  көрсетеді (кедергі кисығы немесе КС кисығы).

Кедергінің кисығын алу үшін А мен В электродтарынан өтетін ток күшін өзгертпестен, зонд ұңғыма бойымен жылжыған кезде М және N электродтарының арасында осы токтан пайда болған өріспен потенциалдар айырмасының ∆U өзгерісін жазу керек.

Потенциал - зонд және градиент-зонд.

Бір тізбекке косылған зонд электродтарын (тоқты немесе өлшеуші) жұп немесе аттас, ал зондтың құрамына кірмейтін электродпен бір тізбекке косылған электродты (жер бетіндегі) жұпсыз деп атаймыз.

Зондтың екі түрі бар:

Потенциал зонд - жұп элекетродтары алшақ орналасқан зонд, олардың арасы оған жақын жұпсыз электродқа қарағанда әлдекайда алшақ.

Градиент-зонд - жұп электродтары  жақын зонд, олардың арасы  баска электродтардың арақашықтығынан әлдекайда жакын.

Көрінетін салыстырмалы кедергінің зерттеу нәтижелері кедергі жазу иүктесі деп аталатын жакын электродтардың ортасындағы нүктеге тиісті. Жазу нүктесін осылайша таңдау кезінде КС кисыгы мен геологиялық кима арасындағы байланыс өте жақсы байқалады.

Сәйкес кедергі БКЗ қисығының түрі жазған зонд түріне байланысты. Мәліметтер алу үшін бір аудандағы ұңғымаларда жүргізілетін өлшемдер бірдей зондтармен (осы аудан үшін стандартты) жүргізіледі. Электрлік каротаждың алдына қойылған мәселеге қарай және жүмыстардың нәтижелеріне қарай стандартты зондтарды тандайды.

Әдетте, мұнай және газ ұңғымалары үшін стандартты каротаж ретінде үзындығы 2,5м жуық градиент-зонд және ұзындығы 0,5 м болатын потенциал зонд пайдаланылады.

Стандартты зондтардың көрсеткіштері арқылы ұңғыма қиып өткен жыныстардың көрінетін салыстырмалы кедергісінің жеткілікті дәл сипатын алудың сәті түсе бермейді, әсіресе, олардың құрамында ерітінді болса; стандартты зондпен түсірілген кейбір кабаттар кедергі кисығында анық көрінбейді. Сондықтан да, қабаттардың салыстырмалы кедергілері туралы дәл мәлімет алу кажет болған кезде, стандартты зондтан басқа қосымша зондтармен өлшемдер алынады немесе бүйірлік каротаждық зондылау жүргізеді.

Бүйірлік каротаждық зондылау (БКЗ) үңғыманың зерттеліп жатқан аралығында зонд ұзындығының бүкіл диапазонын қамтитын, әртүрлі үзындыктағы (әдетте 0,4 м-ден 8 м-ге дейін) бірнеше градиент-зондтармен жүргізілетін өлшеулер.

 

4.1.2 Өзіндік поляризацияның потенциал әдісі (ПС)

Тау жыныстарды өзіндік поляризация потенциалының әдісі ұңғымалардағы табиғи тұрақты электр өрісін зерттеу мақсатында жасалады. Бұл өрістің жаралуы физикалық-химиялық процеспен, сонымен қатар таужыныс пен әртүрлі литологиялық пласт арасында өтеді. Бөлімдердің беттерінде екі электрлік қабат пайда болады, оның әртүрлі потенциалы тау жыныс пен ұңғыма арасында белгілі бір өлшемде электр өрісінің кернеуін туғызады.

Тау жыныстардың өзіндік поляризация потенциалы келесідей физикалық-химиялық  процестермен байланысты: шаю сұйықтығындағы қабат суы тұзының араласуы, сонымен қатар тау жыныстарының минералдық бөлік беттеріндегі иондардың адсорбциясы: шаю сұйығынан тау жынысқа және пластты судан ұңғымаға өтетін су фильтрациясы; Тау жыныстарының және байланыстарда металл мен шаю сұйықтығының қышқылдану-қайта қалпына келтіру реакциялары.

Диффузиялы-адсорбциялы потенциал. Ұңғымаларда табиғи электро-химиялық белсенділікті анықтау электролиттердің диффузиялық процесіне байланысты.

Пластты судың электорлиттерінің ерітінділер байланысындағы  мөлшері Св және шаю сұйықтығының филтраты Сф мөлшерінде әртүрлі минерализация және әртүрлі химиялық құрамының нәтижесінде диффузионды электр қозғалтқыш күш пайда болады. Ол Нернст формуласымен анықталады.

,      (14)  

мұндағы

Кд-диффузия коэффициенті, ол анион мен катион белсенділігі, оның валенттілігі, температура мен Больцман тұрақтысына байланысты.

Әртүрлі құрамды тау жыныстар немесе ерітінді мен тау жыныстар байланысында потенциалдардың диффузиялық-адсорбциялық әртүрлілігі пайда болады.

,      (15)

мұндағы

Кда- диффузиялық-адсорбциялық коэффициенті, ол катион мен анион белсенділігінен, оның валентілігінен, температура, Больцман тұрақтысы, дисперсті заттан, жақтау қасиетіне тәуелді.

Тау жыныстардан диффузиялы – адсорбция электр қозғалтқыш күш пайда болуы қатты минералдардың жоғары бөліктерінің бетіндегі және ерітіндідегі екі электр қабатының болуына байланысты.

Тау жыныстар арқылы сұйықтың ағып өтуі белгілі бір жағдайда фильтрация потенциалын туғызады. Тау жыныстардағы филбтрационды потенциалдың пайда болу механизмін елестетін болсақ, тау жыныстың дара моделі ретінде капилляр бөлігінің бетінде электролит ерітіндісімен екі электрлік қабат пайда болады. Сыртқы бөлігі иондардың диффузды қабаты мен пайда болады, оның қалыңдығы үлкейген сайын ерітінді мөлшері азаяды. Егер икапилляр шеттерінің арасында әртүрлі қысым Р пайда болады, онда капилляр арқылы өткен сұйықтық  диффузды қабаттың ионының бір бөлігін алып өтетін, нәтижесінде капилляр оң зарядталып, ал оның шеттерінде жоғарғы қысымда теріс потенциал пайда болады. Тай жыныстар үшін ұңғыма жағдайындағы фильтрационды потенциал.

 

,      (16)

мұндағы  

Аф-зерттелетін ортаның фильтрационды белсенділіг

М-дәреже көрсеткіші, тау жыныстарының ауысу көлемінің пропорционалды терісіне тәуелді.

П – эмпирикалық коэффициент, 0,5тен 1 аралығында өзгереді.

Р- ұңғымалық және пласт аралық қысымның өзгеруі.

Ұңғымада химиялық реакция нәтижесінде қышқылдану-қайта қалпына келу потенциалы пайда болады. Бұл реакция пластты су мен шаю сұйықтығының электорлиттері және денелер арасындағы электр өткізгіштіктен жаралады. Қышқылдану – қайта қалпына келтіру электр қозғалтқыш күші сульфидте, таскөмірде, графитте және басқа да тау жыныстарда пайда болуы мүмкін.

Заттың қышқылдану нәтижесінде электрон жоғалады және ол оң зарядталады, соның нәтижесінде қышқылдану – қайта қалпына келтіру потенциалы пайда болады

 

         4.1.3 Кавернометрия (ДС)

Бұрғылау кезінде қашау диаметрі ұңғыма конструкциясына тәуелді. Егер ұңғыма оқпанындағы бұрғыланған бөлік диаметрі  қашау мен коронка диаметріне сай келсе, онда оны номиналды деп атайды. Бірақ әртүрлі литологиялық қимада ұңғыма барлық жағдайда номиналды болмайды. Қашау диаметрінен аз немесе көп болуы мүмкін.

Номиналды диаметр тығыз тау жыныстарда кездеседі. Диаметрдің үлкеюі құм мен сазды тау жыныстарға сай каверннен пайда болады, ал диаметрдің кішіреюі жуу сұйығының фильтратына енетін коллектор жыныстарда болады.

Ұңғыма диаметрінің сүйірленуі пласттағы жуу сұйығының сүзілу нәтижесінде ұңғыма жарында пайда болатын сазды қабыққа байланысты.Ал сазды қабықтың қалыңдығы жуу сұйығының физикалық-химиялық ерекшелігіне тәуелді, сонымен қатар тау жыныстардың коллекторлық қасиеттеріне байланысты және ол 2-4 сантиметрге жетуі мүмкін.

 

4.1.4 Гамма- каротаж

 Гамма- каротаж таужыныстарының радиоактивтілігіне негізделген. Радиоактивтілік деп кейбір атом ядроларының өздігінен α , β, және γ  сәулелерін шығара отырып, бөлінуін айтады.

Гамма-каротаж тау жыныстар мен пайдалы қазбалардың табиғи гамма-белсенділігінің дифференциациясына сүйене отырып ұңғыманың геологиялық қимасын зерттеуде қолданылады.

Гамма-каротаж мақсаты тау жыныстардағы радииоактивті элементтердің өзіндік ыдырауы барысында пайда болатын жиілігін гамма-сәулеленудің интегралын тіркеу жолымен ұңғыма оқпанындағы табиғи гамма-өрісті зерттеумен сипатталады.

Ұңғымаларды зерттеген кезде, әдетте, уақыт бірлігінде түзілген доза қалындығы қаралады. Доза қалыңдығының сәулелену өлшемі болып уақыт бірлігіндегі рентген (немесе оның бөлігі) алынады. Радиоактивтік каротаж тәжірибесінде, әдетте, бір сағаттағы рентгеннің миллион бөлігі (мкр/ч) колданылады.

Гамма-каротаж (ГК) үңғыма бойындағы табиғи гамма-сәулелену каркындылығын өлшеуден тұрады. Бұл үшін гамма-сәулелену индикаторынан тұратын ұңғыма аспабын қолданады. Өлшеулер нәтижесінде тереңдікпен бірге өзгерген гамма-сәулеленудің кисығы алынады да, гамма-каротаж қисығы деп аталады.

Гамма-каротаж қисығы ұңғыма қиып өткен тау жыныстардың және олардың құрамындағы радиоактивті элементтердің дәрежесін сипаттайды.

Гамма-каротажды үңғымалардың геологиялық қимасын зерттеу үшін қолдану - әртүрлі литологиялық құрамды тау жыныстарының құрамындағы радиоактивті заттардың әр дәрежеде болуына негізделген. Берілген аудан жыныстарыньтң гамма-активтілігі мен олардың литологиялық қасиеттері арасындагы байланыс сипаты бұрын бұрғыланған ұңғыманың гамма-каротаж қисығының геологиялық кимасымен салыстыру арқылы орындалады. Ереже бойынша, тау жыныстарының құрамында сазды заттар болған сайын, оларда радиоактивті заттар көп болады

 

4.1.5 Нейтронды гамма каротаж       Жыныс түзуші элементтердің жылулық нейтронын жұту нәтижесінде пайда болған жасанды гамма өрістің белсенділігін зерттеу нейтронды гамма әдістің негізін құрайды.         Радияциялық жұтылудың гамма сәулелендіру белсенділігі негізінен жылулық нейтрон соңынан, тау жыныстар көлемінің жұтылу бірлігіне және зонд ұзындығына тәуелді.         Тау жыныстар көлемі бірлікпен  жұтылатын  нейтрондар саны тау жыныстардың сіңімділік және оны тежейтін қасиеттеріне тәуелді жылулық нейтрондарғ пропорционал.  Жоғарыда аталып өткен ортаның тежейтін қасиеттеріне сутегі мөлшеріне тәуелді , ал жұтымдылық қасиеті – сутегі мөлшері мен қоршаған ортадағы жылулық нейтрондарды жоғары кескінді жұтымдылығы бар элементтерге тәуелді (хлор, бор, темір, марганец және тағы басқалары.            Әртүрлі элементтер бір жылулық нейтрон жұтқанда  әртүрлі мөлшерде гамма-квант шығарады. Бұл қасиетті эмиссиялайтын икемділік деп аталады. Минималды эмиссиялық икемділік сутегі, отттегі және көміртекте бар (шамамен 1 гамма-квант 1 жұтымда), максималды эмиссиялық икемділік  натрий және хлор ( 3,09 және 2,36 гамма-квант бір жұтымда).   Жылулық нейтрон жұтқанда пайда болатын гамма квант энергия арқылы ерекшеленеді. Себебі гамма кванттың енетін икемділігі энергияға тәуелді, ал индикаторға жеткен оның саны жылулық нейтрон жұтатын элемент ядросына тәуелді. Гамма-квант саны бір нейтрон жұтқанда құрылғыда тіркеледі, оны әсерлі эмиссиялық икемділік  деп атайды. Тау жыныстарында жылулық нейтронды  (хлор, марганец, кадмий) белсенді жұтыушылардың болуы қатты гамма сәулеленуге әкеліп соқтырады. Ал ол өз қатарында басқа да ұқсас жағдайда нейтронды гамма сәулелену белсенділігінің жоғарылауына әкеледі, себебі бұл сіңірушілер жоғарғы әсерлі эмиссиялайтын икемділікке ие.   Нейтронды гамма әдісінің зонды инверсиялық, инверсияға дейінгі  және инверсиядан кейінгі болып үшке бөлінеді.      Инверсиядан кейінгі зондпен жұмыс істегенде экспоненциалға жақын сутегі құралуына кері тәуелді нейтронды гамма әдістің көрсеткіші болып табылады. Бұл жағдайда, тау жыныстардың кеуекті кеңістігі минералданған сұйықпен толтырылған болса, онда сутегі құраушы  гамма-сәулелену көлемінің өзгерісі бір уақытта тау жыныстарындағы сутегі мен хлор құрамының өзгеруімен бірге жүреді. Бұл жағдайда тау жыныс хлортүзуші өзгерісіне ықпал етеді, платты судың берілген минерализациясын ашық кеуектілік коэффициентіне пропорционал.        Атап айтқанда нейтронды гамма әдістің көрсеткіштері  сутегі түзуіне және хлортүзуіне тәуелді, сутегі түзу жоғарылағанда гамма сәулелену азаяды, ал хлортүзу жоғарылағанда гамма сәулелену көбейеді. Бұл жағдайды нейтронды гамма әдіс мәліметтерін интерпретациялағанда ескеру қажет. Зонд өлшемінің өзгеруі нейторнды гамма әдісті зерттеудің тереңдігіне әсер етеді: өлшем үлкейген сайын тереңдік өседі, содан соң белгілі бір максималды мәнге жетіп абрып азаяды.      Радиометриялық жұмыстар тәжірибесінде нейтронды гамма әдіс стандарт ретінде көбіне ұзындығы 60сантиметрден асатын инверсиядан кейінгі зонд қолданады.           Нейтронды гамма әдіспен зерттегенде радиусы 30-40см құрайды, тау жыныстардың  сутегі түзуінің көлемінің көбеюі және жылулық нейтронды радиационды сіңіру аномальды жоғарғы кескіннің төмендеуіне байланысты.  Демек, нейтронды гамма әдіс ұңғыма қимасы бойынша тереңдігі оның ауыспалы көлемі. Ал аз кеуекті таза құмтастарда,  тығыз карбонаттарда, газды пластта жоғары, ал кецуектіліг жоғары мұнай мен суға қаныққан тапу жыныстарда, сазда және гипсте төмен.

 

 

4.1.6 Индукциялық каротаж

  Индукциялық каротаж деп ұңғыма киып өткен тау жыныстарының салыстырмалы кедергісін жыныста индукцияланған құйынды тоқтың екінші магниттік     өрісін     өлшеу     негізінде     зерттеуді     атайды.     Индукциялық

каротаждың зонды ең қаралайым түрде, екі катушкадан (генераторлық және кабылдағыш) тұрады. Катушкалардың арасындагы L қашықтық зонд ұзындығы деп аталады.

Генераторлық катушкадан мөлшері бойынша тұрақты, жиілігі жоғары (ондаған килогерц) айнымалы ток жіберіледі, Осы токтың көмегімен пайда болған айнымалы магниттік өріс (тік немесе бірінші) қүйынды токты айналасындағы тау жыныстарында индукциялайды. Біртекті ортада ток сызыктары үңғыманың осі бойымен айналады. Осы токтар өз кезегінде екінші магниттік өрісті туғызады.

Бірінші және екінші айнымалы магниттік өрістер катушканың қабылдағышында ЭҚК индукциялайды. Олардан тік өріс болып түзілген ЭҚК- те Е1 теңгеріледі: катушка кабылдағышының тізбегіне оган тен жоне фазасы бойынша қарама-карсы ЭҚК-ке Ек косылады да, олардың қосындысы нөлге тең болады.Теңгеру генераторлық пен қабылдаушы катушкалар тізбегінін арасыыдағы сойкес индукңиялық байланысты енгізумен қамтамасыз етіледі. Екінші магниттік өріспен нндукцияланған және қабылдағыш тізбекте қалған ЭҚК Е2 күшейіп түзеліп, тіркеліп жаткан жерге беріледі. Тік өрістің әсерінен тау жыныстарында пайда болған құйынды токтың күші тау жынысының салыстырмалы электр өкізгіштігіне пропорционалды. Сондықтан, осы токтан туындаган екінші магниттік өріс пен катушка кабылдағышына енгізілген ЭҚК Еч ортаның электр өткізгіштігіне жуық пропорцианалды болады. Нәтижесінде, жазылған қисық ұңғыма қиып өткен тау жыныстарының электр өткізгіштігінің өзгерісін сипаттайды.

Генераторлық катушкадан өткен ток күші мына зандылықпен өзгереді.

I= Iо sin2π f t          (17)  

Мұндағы:   Іо - ток күшінің амплитудасы;

f- оның жиілігі;

t- уақыт.

Индукционды зондтың ұзындығы генераторлық және өлшеуіш катушкаларының арасындағы қашықтыққа тең. Зондтың генераторлық катушкасы  жиілігі 20-60кГц ультрадыбысты ауыспалы тоқ генераторына қосулы  және тоқтың тұрақтанған жиілігі мен амплитудасынан қоректенеді. Зондтың өлшеуіш катушкасы және сезімтал элемент фазасы арқылы жер бетінде орналасқан тіркеуіш құралына геофизикалық кабель арқылы қосылған. Генераторлық катушкада өтіп жатырған ауыспалы тоқ бастапқы жиілікте туынды магнит өрісін жарататын құйыңды тоқтар, зонд қоршаған ортаны индукциялайтын ауыспалы магнит өрісін туғызады. Өлшеуіш катушкада туынды өріс жарататын электр қозғауыш күші екі құрамды болып келеді. Олар: белсенді және реактивті. Тіркеуіш құралға белсенді электр қозғаушы күші тіркеледі, ол қоршаған ортаның электр өткізгіштігімен тығыз байланысты.