Investigación geofísica: tipos, métodos y tecnologías

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificación: 2023-12-17 10:24

La investigación geofísica se utiliza para estudiar rocas en el espacio cercano al pozo y entre pozos. Se llevan a cabo midiendo e interpretando indicadores físicos naturales o artificiales de diversa índole. Actualmente, existen más de 50 métodos geofísicos.

Características generales

La investigación geofísica (SIG, geofísica de producción o registro) es un conjunto de métodos de geofísica aplicada que se utilizan para estudiar perfiles geológicos, obtener información sobre el estado técnico de los pozos e identificar minerales en el subsuelo.

SIG se basa en varias propiedades físicas de las rocas:

• eléctrico;
• radiactivo;
• magnético;
• térmico y otros.

Los levantamientos geofísicos de producción de pozos son el tipo principal de documentación geológica de pozos. El propósito de su implementación es resolver una serie de problemas técnicos (comparación de secciones paraidentificación de estratos de la misma edad, determinación de estratos productivos, horizontes marcadores, composición litológica, principales características de la formación que inciden en el desarrollo, desarrollo y operación de pozos). El principio de cualquier método de registro de pozos es medir los valores que caracterizan las propiedades de las rocas e interpretarlos.

Métodos eléctricos

Al realizar estudios geofísicos eléctricos de pozos de petróleo, se miden las siguientes características:

1. Resistividad eléctrica (minerales conductores, semiconductores, dieléctricos).
2. Permeabilidad eléctrica y magnética.
3. Actividad electroquímica de las rocas: natural (método del potencial de autopolarización) o inducida artificialmente (método del potencial de polarización inducida).

La primera característica está asociada con una característica como el aumento de la resistividad de las rocas saturadas de petróleo y gas, que es una característica de identificación de los depósitos de petróleo y gas (no conducen la electricidad). Las mediciones se evalúan utilizando el factor de aumento de resistencia, que le permite determinar las características más importantes del yacimiento: el coeficiente de porosidad, la saturación de agua y petróleo y gas. Las técnicas más comunes de esta tecnología se describen a continuación.

Método de resistencia aparente

Se introduce en el pozo una sonda con tres electrodos de conexión a tierra (uno de suministro y 2 de medición) y se instala el cuarto (suministro) en la cabeza del pozo. Cuando la sonda se mueve verticalmente a lo largo del pozo, la diferencia de potencial cambia. eléctrico específicoLa resistencia se llama aparente porque se calcula para un medio homogéneo, pero en realidad no es homogéneo. Sobre la base de los datos obtenidos, se construyen curvas mediante las cuales es posible determinar los límites del embalse.

Sonido eléctrico lateral

En las mediciones se utilizan sondas de gradiente de gran longitud (un múltiplo de 2-30 diámetros de pozo), lo que permite tener en cuenta la influencia del fluido de perforación y la profundidad de su penetración en las rocas, para determinar la verdadera resistividad de formación.

Método de puesta a tierra blindado con siete o tres sondas de electrodos

En una sonda de siete electrodos, la intensidad de la corriente se regula de modo que se asegure la igualdad de potenciales en los puntos central y extremo a lo largo del eje del pozo. Esto se hace para dirigir un rayo enfocado de carga eléctrica hacia la roca. El resultado es también una resistencia aparente.

Método de inducción

Se baja al pozo una sonda con bobinas emisoras y receptoras, un alternador y un rectificador. Al crear la FEM inducida, se determina la conductividad eléctrica aparente de la formación.

Método dieléctrico

Similar al anterior, pero la frecuencia del campo electromagnético en la bobina es un orden de magnitud superior. Este método se utiliza para determinar la naturaleza de la saturación del embalse con agua de baja salinidad.

También existe un método de microsondas (su tamaño no supera los 5 cm) para medir la resistencia eléctrica de la roca,directamente adyacente a la pared del pozo.

Radiometría

Los métodos de investigación geofísica radiométrica se basan en la detección de radiación nuclear (generalmente neutrones y rayos gamma). Los métodos más comunes son:

• radiación de rocas naturales (método del ɣ);
• radiación ɣ dispersa;
• neutrón-neutrón (registro de neutrones dispersados por los núcleos de átomos de roca);
• pulso de neutrones;
• activación de neutrones (ɣ-radiación de isótopos radiactivos artificiales que surgen de la absorción de neutrones);
• resonancia magnética nuclear;
• método del ɣ de neutrones (ɣ-radiación de captura de neutrones radiativos).

Los métodos se basan en la ley de atenuación de la densidad de flujo de radiación gamma, el efecto de dispersión y absorción de neutrones en la roca. Con base en esto, se determina la densidad de las rocas, su composición mineral, el contenido de arcilla, la fracturación y se monitorea la contaminación radiactiva del equipo de perforación de fondo de pozo.

Métodos sísmicos acústicos

Los métodos acústicos se basan en la medición de vibraciones sonoras naturales o artificiales. En el primer caso, se realizan estudios geológicos y geofísicos de los ruidos que se producen cuando el gas o el petróleo ingresan al pozo, y también se mide el espectro de vibraciones de la herramienta de perforación durante la penetración de la roca.

Los métodos para estudiar las oscilaciones artificiales del espectro sonoro o ultrasónico se basan en medir el tiempo de propagación de la onda oAmortiguación de la amplitud de oscilación. La velocidad de propagación del sonido depende de varios parámetros:

• composición mineral de las rocas;
• el grado de saturación de gas-petróleo;
• características litológicas;
• arcilla;
• distribución de tensiones en las rocas;
• cementación y otros.

La sonda que se baja al pozo consta de un transmisor y un receptor separados por aislantes acústicos. Para reducir el efecto de la geometría del pozo en los resultados de la medición, generalmente se utilizan sondas de tres o cuatro elementos. La herramienta de fondo de pozo está conectada al equipo de superficie con un cable. La señal del receptor se digitaliza y se muestra en la pantalla.

Con la ayuda de este método, se realizan estudios de disección litológica de la sección del yacimiento, se realizan grandes cavidades subterráneas, se determinan las propiedades del yacimiento y se controla el corte de agua.

Registro térmico

La base del registro térmico en los levantamientos geofísicos de campo es el estudio del gradiente de temperatura a lo largo del pozo, que está asociado con diferentes propiedades térmicas de las rocas (métodos de campo térmico natural y artificial). La conductividad térmica de los principales minerales formadores de rocas oscila entre 1,3 y 8 W/(m∙K), y en condiciones de alta saturación de gas cae varias veces.

Los campos térmicos artificiales se crean durante la perforación con la ayuda de líquido de lavado o la instalación de calentadores eléctricos en el pozo. Para medir el gradiente de temperatura con mayor frecuenciaSe utilizan termómetros de resistencia eléctrica de fondo de pozo. El alambre de cobre y los materiales semiconductores se utilizan como elemento sensor principal.

El cambio de temperatura se registra indirectamente, por la magnitud de la resistencia eléctrica de este elemento. El circuito de medición también contiene un oscilador electrónico cuyo período de oscilación varía con la resistencia. Su frecuencia se mide con un dispositivo especial y el voltaje constante generado en el frecuencímetro se transmite al equipo de observación visual.

La realización de investigaciones geofísicas mediante esta técnica permite obtener información sobre la estructura geológica del campo, identificar formaciones petrolíferas, gasíferas y acuíferas, determinar su caudal, detectar estructuras anticlinales y domos de sal, anomalías térmicas asociadas a la ingreso de hidrocarburos. El uso de esta tecnología es especialmente relevante en zonas con actividad volcánica activa.

Métodos SIG geoquímicos

Los métodos de investigación geoquímica se basan en un estudio directo de la saturación de gas del fluido de perforación y los recortes formados durante el lavado del pozo. En el primer caso, la determinación del contenido de gases hidrocarburos puede realizarse directamente durante la perforación o después de la misma. El fluido de perforación se desgasifica en una unidad especial y luego se determina el contenido de hidrocarburos utilizando un cromatógrafo-analizador de gases ubicado en la estación de adquisición de registros.

Lodos, o partículas de roca perforada,contenidos en el fluido de perforación son estudiados por métodos luminiscentes o bituminológicos.

Registro magnético

Los métodos magnéticos para realizar registros de pozos incluyen varias formas de diferenciar las rocas:

• por magnetización;
• sobre la susceptibilidad magnética (creación de un campo electromagnético artificial);
• sobre propiedades magnéticas nucleares (esta tecnología también se conoce como registro nuclear).

La fuerza del campo magnético se debe a la presencia de cuerpos de minerales magnéticos y capas que los subyacen y los superponen. Los sensores de modulación magnética (flurosondas) sirven como elementos sensibles del equipo de fondo de pozo. Los instrumentos modernos pueden medir los tres componentes del vector del campo magnético, así como la susceptibilidad magnética.

El registro magnético nuclear sirve para determinar las características del campo magnético, que es inducido por los núcleos de hidrógeno en el fluido de los poros. El agua, el gas y el petróleo difieren en el contenido de núcleos de hidrógeno. Gracias a esta propiedad es posible estudiar el yacimiento y su permeabilidad, identificar el tipo de fluido y diferenciar los tipos de rocas constituyentes.

exploración de la gravedad

La exploración por gravedad es un método de exploración geofísica de depósitos basado en una distribución no uniforme del campo de gravedad a lo largo del pozo. Por propósito, se distinguen 2 tipos de registros de este tipo: determinar la densidad de las rocas de las capas que cruzan el pozo e identificar la ubicación de los objetos geológicos que causan una anomalía en la gravedad (cambio en su valor).

El s alto del último indicador se produce al pasar de un yacimiento con menor densidad a rocas más densas. La esencia del método es medir la gravedad vertical y determinar el espesor del depósito. Estos datos te permiten conocer la densidad de las rocas.

Gravímetros de cuerda y de cuarzo se utilizan como equipo principal de fondo de pozo. El primer tipo de dispositivos es el más utilizado. Dichos gravímetros son un vibrador electromecánico en el que se aplica un voltaje alterno a una cuerda fijada verticalmente con una carga suspendida. El vibrador está conectado a un generador y sus fluctuaciones de frecuencia sirven como parámetro final.

Equipo

Los métodos de investigación geofísica se llevan a cabo con la ayuda de estaciones geofísicas de campo, cuyos elementos principales son:

• herramientas de fondo de pozo;
• cabrestante con accionamiento mecánico o electromecánico (desde la toma de fuerza, red eléctrica o fuente de alimentación independiente);
• unidad de control de marcha;
• sistema de monitoreo de los principales indicadores de los procedimientos de disparo (profundidad de inmersión, velocidad de descenso al pozo, fuerza de tensión) - unidad de visualización, unidad de tensión, sensor de profundidad;
• lubricador de pozo para sellar el cabezal del pozo durante la adquisición de registros (incluye válvulas de cierre, prensaestopas, cámara receptora, manómetros y otra instrumentación);
• equipo de medición de tierra (en el chasis de un automóvil).

Equipo de mantenimiento de pozos profundosse puede ubicar en las carrocerías de dos autos. Los laboratorios para la exploración geofísica de pozos están montados en el chasis de URAL, GAZ-2752 Sobol, KamAZ, GAZ-33081 y otros. El cuerpo del automóvil generalmente incluye 2 compartimentos: un trabajador, en el que se encuentra el equipo, y una "casa de cambio" para el personal de servicio.

Los requisitos principales para el equipo son la alta precisión y confiabilidad de los levantamientos geofísicos. El trabajo en pozos está asociado con condiciones difíciles: gran profundidad, caídas significativas de temperatura, vibraciones, sacudidas. El equipo se completa de acuerdo con los requisitos del cliente, el método utilizado y los objetivos del trabajo. Para la investigación geofísica en pozos marinos, todo el equipo se transporta en contenedores.

Interpretación de resultados

Los resultados de los levantamientos geofísicos se procesan paso a paso desde los valores de los instrumentos de medición hasta la determinación de los parámetros geofísicos del yacimiento:

1. Conversión de señales de equipos de fondo de pozo.
2. Determinación de las verdaderas propiedades físicas de las rocas estudiadas. Es posible que se requiera trabajo geofísico de campo adicional en esta etapa.
3. Determinación de las propiedades litológicas y de yacimiento de la formación.
4. Usando los resultados obtenidos para resolver una de las tareas establecidas: identificar depósitos minerales, su distribución en toda la región, determinar la edad geológica de las rocas, coeficientes de porosidad, contenido de arcilla, saturación de gas y petróleo, permeabilidad; identificación de yacimientos, estudio de característicassección geológica y otros.

La interpretación de los levantamientos geofísicos se realiza por diversos métodos según la tecnología utilizada (eléctrica, radiométrica, térmica, etc.) y los equipos de medición. Las organizaciones geofísicas modernas operan sistemas automatizados de recolección y procesamiento de datos (Prime, Pangea, Inpres, PaleoScan, SeisWare, DUG Insight y otros).