Ответы на вопросы по геофизике

Гравиразведка

Определение метода:

Метод, изучающий аномалии в распределении естественного поля силы тяжести, обусловленные плотностной неоднородностью Земной коры.

Каждая плотностная неоднородность разреза вносит свой вклад в суммарное поле силы тяжести, пропорциональный избыточной массе неоднородности и обратно-пропорциональный квадрату ее удаления от измерительного прибора, установленного на поверхности Земли.

Основной физический параметр метода – плотность σ ( кг/м³).

Основная измеряемая величина (параметр поля) – ускорение силы тяжести g (м/сек²).

Рабочая единица – 1мГал - 1·10^-5м/cек²

Дифференциация пород по плотности: терригенные – 2,3·10³ кг/м³; карбонатные – 2,5·10³ кг/м³; галогенные – 2,1·10³ кг/м³; граниты – 2,7·10³ кг/м³; базальты – 2,9·10³ кг/м³.

Благоприятные для изучения модели среды – вертикально-блоковые.

Измерительный прибор – гравиметр (пружинные весы 2-ого рода).

Геологическая природа гравитационных аномалий: рельеф поверхности кристаллического фундамента, неоднородность внутренней структуры фундамента, глубинный фактор ( рельеф поверхности М), структура осадочного чехла, неструктурный геологический фактор. Наличие нефтегазового флюида, занимающего в структуре-ловушке сводовую

часть (легче воды) приводит к появлению над залежью вторичного минимума, осложняющего «структурный максимум».

Метод применяется для выявления выступов кристаллического фундамента, выделения и трассирования разломов, картирования соляных куполов, поиска структурных ловушек, прямого прогнозирования нефтегазовых залежей.

Магниторазведка

Метод, изучающий аномалии в распределении естественного геомагнитного поля, обусловленные различной способностью горных пород намагничиваться.

Любая геомагнитная неоднородность вносит свой вклад в суммарное магнитное поле, пропорциональный ее магнитной массе и обратно пропорциональный удалению этой неоднородности от измерительного прибора на поверхности Земли или на борту самолета.

Основной физический параметр метода – магнитная восприимчивость χ, измеряемая в единицах СИ. Это безразмерная величина – коэффициент пропорциональности в соотношении I = χT, где I – намагниченность, измеряемая в А/м, а Т – напряженность намагничивающего поля, измеряемая в тех же единицах.

Дифференциация пород по магнитной восприимчивости: терригенные - до 100·10^-5ед. СИ,

Карбонатные – до 20·10^-5ед. СИ, галогенные - -1·10^-5ед. СИ (диамагнетики) , граниты – 0-500·10^-5ед. СИ, базальты – более 500·10^-5ед. СИ. Носителем магнетизма в горных породах является магнетит и другие ферромагнитные минералы. В связи с тем, что нефть обладает свойствами диамагнетика над залежью в магнитном поле чаще всего фиксируется относительный минимум.

Благоприятные модели – вертикально-блоковые.

Измерительные приборы – протонные и квантово-оптические воздушные и наземные магнитометры.

Геологическая природа магнитных аномалий – рельеф поверхности кристаллического фундамента, неоднородность внутренней структуры фундамента, структура осадочного чехла, неструктурный геологический фактор. Глубинный фактор в магнитном поле не проявляется из-за несовпадения изотермической поверхности Кюри с поверхностью М.

Существует аналитическая связь между гравитационным и магнитным потенциалами, определяемая соотношением Пуассона. Это обстоятельство дает основания для совместной интерпретации гравитационных и магнитных аномалий.

Метод применяется в нефтегазовой геофизике для выявления неоднородностей вну-

тренней структуры фундамента, трассирования глубинных разломов, прямого прогнозирования нефтегазонсности.

Электроразведка.

Группа (около 30) методов естественных и искусственно создаваемых полей постоянного и переменного тока, изучающих особенности структуры этих полей, обусловленные различным удельным электрическим сопротивлением (проводимостью), диэлектрической

проницаемостью, поляризуемостью, геоэлектрохимической активностью (и пр.) горных пород. В электроразведке чаще всего изучают зависимость удельного электрического сопротивления от параметра, связанного с глубиной проникновения поля в геологическую среду, и расчленяют разрез на отдельные комплексы с разной литологией и физическими свойствами.

Основной физический параметр электроразведки – удельное электрическое сопротивление ρ, измеряемое в Ом·м. Основная измерямая величина (параметр поля) –

разность потенциалов ΔU [мВ].

Величины сопротивления горных пород колеблются в очень широких пределах. Так для терригенных пород эти пределы 0 - ∞, поскольку проводимость их определяется пористостью и влагонасыщенностью. Вообще подавляющее большинство горных пород

характеризуется ионной проводимостью, т.е. проводимостью растворов, насыщающих поровое пространство. Другой вид проводимости – электронная (металлическая) встречается относительно редко – в рудных образованиях ( сульфидные тела и пр.).

Таким образом, терригенные породы можно отнести к проводящим (ρ обычно не превышает 10 Ом·м), карбонатные – к плохопроводящим (ρ может доходить до 50 Ом·м),

галогенные образования (каменные соли) вообще не проводят электричества

(ρ ≥1000 Ом·м). То же можно сказать и о кристаллических породах – гранитах и базальтах.

Используется два вида электроразведочных работ: зондирования и профилирования. Первые предназначены для изучения горизонтально-слоистых толщ, а вторые – для картирования вертикальных или круто наклоненных неоднородностей. Сочетая первые со вторыми можно обеспечить получение объемной картины геологического строения разреза. В результате проведения электроразведочных работ строят на специальных билогарифмических бланках кривые и соотносят выявляемые в рельефе этих кривых максимумы и минимумы с определенными комплексами (проводящими и непроводящими) пород разреза. Причем чем глубже залегает этот комплекс, тем больше должна быть его мощность, чтобы его можно было обнаружить на кривой. Таким образом, детальность зондирований с глубиной падает.

Электроразведочные методы классифицируются на естественные и искусственно создаваемые. В каждой из этих групп выделяются две подгруппы: методы постоянного тока и методы переменного тока. К методам естественных полей постоянного тока

относятся: полевой метод ЕП (естественного поля), употребляемый при поисках месторождений сульфидных руд и в комплексе ПМП (прямые методы поисков) нефтегазовых залежей и скважинный метод ПС ( потенциал самопроизвольный). В

подгруппу методов естественных переменных полей входят самые глубинные в нефтегазовой геофизике магнито-теллурические: МТЗ (зондирования) и МТП (про-

филирования), а также метод теллурических токов (ТТ), где регистрируется только электрическая составляющая электромагнитного поля. К методам искусственных полей постоянного тока относятся наиболее широко используемые при решении различных геологических задач от инженерных до геоэкологических методы сопротивлений –

ВЭЗ (вертикальные электрозондирования), ДЭЗ (дипольные электрозондирования),

ЭП (электропрофилирования) и др. В нефтегазовой геофизике эти методы не приме-

яются в настоящее время в связи с их недостаточной глубинностью. Глубина исследования в них ограничена естественными экранами – высокоомными горизонтами.

Однако основной вид электрического каротажа КС (кажущиеся сопротивления) – это не

что иное как методика ВЭЗ в скважинном варианте. Наконец к методам искусственных переменных полей относится методика ЧЗ (частотные зондирования), заменяющая ВЭЗ

в условиях, когда высокоомной является приповерхностная часть разреза, и различные вариации ЗС (зондирования становлением поля). ЗС в модификации БЗ (в ближней зоне)-

основной электроразведочный метод нефтегазовой геофизики.

Сейсморазведка.

Метод, изучающий структуру и особенности рисунка исусственно возбуждаемого взрывом или вибровоздействием волнового поля, обусловленные различной скоростью распространения упругих волн и разной динамикой волнового процесса в горных породах.

Наименьшей скоростью (500-700 м/сек) характеризуются приповехностные образования

ЗМС (зона малых скоростей), затем идут терригенные породы (3000 м/сек), галогенные

( 4500 м/сек), карбонатные (5000 м/сек), граниты (6000м/ сек), базальты (7000 м/сек).

Основным физическим параметром сейсморазведки является скорость распространения упругих волн V, измеряемая в м/сек, а основной измеряемой величиной

(параметром поля) – время прихода волн к приборам – сейсмоприемникам (геофонам), устанавливаемым на поверхности наблюдений. Изучаются также динамические характеристики волн – амплитуды, частоты, длительности сейсмических импульсов и т.п., содержащие сведения о составе пород, через которые пробегает волна.

Идея сейсморазведки состоит в том, что возбуждая вблизи дневной повехности упругие колебания, которые распространяются в глубь среды, регистрируют их отражения и преломления от границ раздела геологических напластований, отличащихся своим минералогическим составом, а значит и скоростью распространения волн. От каждой такой границы отражается своя волна и последовательность этих волн составляет сейсмотрассу, по которой можно восстановить структурный каркас разреза. Однако

задача эта сильно осложняется тем, что наряду с полезными однократными отражениями в формировании сейсмотрассы участвуют многочисленные волны-помехи, в том числе кратные отраженные и поверхностные волны. Поэтому борьба с помехами составляет основное содержание методики сейсморазведки. Наиболее действенным способом такой

борьбы остается направленный прием в сочетании с частотной фильтрацией. Современная методика ОГТ (общая глубинная точка – точка отражения) основана на реализации направленного приема с использованием многократного профилирования

и длинных баз возбуждение – прием. При использовании таких баз ( 3-4 км) удается максимизировать кинематические различия полезных волн и помех, что обеспечивает

действенность направленного приема.

Сейсмическая информация представляется в виде временных сейсморазрезов, которые являются аналогом глубинных геологических разрезов. Условием адекватного преобразования временных разрезов в глубинные является знание скоростной характеристики разреза. Источником этого знания служат данные сейсмокаротажа и по-

левые сейсмозаписи, по которым вычисляются эффективные скорости.

По результатам интерпретации сейсмозаписей строят структурные карты по соответствующим отражающим горизонтам, на которых выделяют перспективные объекты для постановки бурения на нефть и газ.

ГИС

К геофизическим исследованиям в скважинах относят различные виды каротажа и операции по техническому обслуживанию скважин , а также так называемые геолого-технологические исследования (ГТИ).

Каротаж – это непрерывное исследование физических свойств горных пород вдоль ствола скважины. Эти исследования проводят по завершении процесса бурения в обсаженных скважинах. Назначение каротажа состоит в изучении литологии пород, расчленении разреза на пласты и комплексы пород, установлении их стратиграфичесой приуроченности, а также в оценке содержания нефти и газа. Тем самым каротаж в опреде

ленной степени замещает отбор керна и создает необходимую параметрическую базу для интерпретации данных полевой геофизики. Благодаря этому доводится до логического конца процедура геологической интерпретации геофизических данных – оцениваются ФЕС (фильтрационно-емкостные свойства), нефте- и влаго-насыщенность пород и т.п.

Основные виды каротажа:

Электрический – ПС и КС;

Радиоактивный – естественный ГК и вызванные- НГК, ГГК, ННК, ИНК и др.;

Акустический (АК)- дифференциальный и сейсмический (СК) – интегральный;

Термокаротаж.

Иногда в скважинах проводят плотностной и магнитный каротаж.

Прямые формационные характеристики пород измеряют в ходе работ ГТИ, которые про

водят в процессе бурения: газовый каротаж, механический каротаж, изучение шлама.

К операциям по обсуживанию скважин относят инклинометрию, кавернометрию, определение высоты подъема цементного кольца, перфорацию и пр.