OSNOVI GEOFIZIČKOG KAROTAŽA

1. OSNOVI GEOFIZIČKOGKAROTAŽA Drugo predavanje OSNOVNI PODACI O GEOFIZIČKOM KAROTAŽU KAROTAŽNI UREĐAJI ZA MERENJE ELEMENATA GEOMETRIJE BUŠOTINE

2. Oblasti primene geofizičkog karotaža Postupci geofizičkog karotaža se primenjuju u različitim oblastima istraživanja, kao što su: - istraživanje ležišta energetskih sirovina (nafta, gas, ugalj), - istraživanje ležišta vode, - istraživanje geotermalne energije, - istraživanje ležišta mineralnih sirovina (rude metala i nemetala), - geotehnika i građevina (sanacija klizišta, izgradnja i reparacija tunela, brana, skloništa, skladišta i slično), - različita geološka istraživanja, itd.

3. Danas se u svetu najveći broj geofizičkih karotažnih merenja vrši u cilju istraživanja ležišta nafte i gasa. Broj instrumenata i postupaka geofizičkog karotaža, koji se koristi pri istraživanju ležišta nafte i gasa, znatno prevazilazi broj instrumenata i postupaka, koji se koristi u bilo kojoj drugoj oblasti, a razlozi za to su, pre svega, finansijske prirode. Mnogi karotažni instrumenti i postupci merenja, koji su prvobitno razvijeni za potrebe istraživanja ležišta nafte i gasa, kasnije su prilagođeni za primenu geofizičkog karotaža u hidrogeologiji, rudnoj geologiji, geotehnici ili građevini.

4. Osnovne primenegeofizičkog karotažasu: - kreiranje geološkog modela – korelacija, litofacijalna analiza, strukturno i stratigrafsko modeliranje; -procena petrofizičkih svojstava formacija – litološke katakteristike, poroznost, zasićenje fluidima, permeabilnost; - praćenje i kontrola radova u bušotini – nagib i devijacija bušotine, prečnik i zapremina bušotine, pritisak i temperatura u bušotini, fizička svojstva isplake, pozicioniranje bušećeg dleta, određivanje kvaliteta cementne obloge, određivanje gustine, količine i protoka fluida, itd.

5. Geofizički karotaž se primenjuje i za: - procenu mehaničkih svojstava formacija – Jungov moduo, Poasonov broj, zapreminski moduo elastičnosti i moduo smicanja; - procenu seizmičkih parametara – brzina prostiranja longitudinalnih i transverzalnih talasa, akustična impedanca, koeficijent refleksije; - lociranje zona sa abnormalnim pritiscima, itd.

6. Podela geofizičkih karotažnih sistema Geofizički karotažni sistemi mogu da se podele na četiri osnovne grupe: - električni geofizički karotažni sistemi, - nuklearni geofizički karotažni sistemi, - akustični geofizički karotažni sistemi i - ostali geofizički karotažni sistemi.

7. Električni geofizički karotažni sistemiobuhvataju postupke geofizičkog karotaža, koji se zasnivaju na merenju električnih svojstava formacija. Ovoj grupi pripadaju: karotaž sopstvenog potencijala, električni karotaž, induktivni karotaž, lateralni karotaž, mikro-električni karotaž, karotaž nagiba i pravca pružanja (dipmetar), dielektrični karotaž, itd. Nuklearni geofizički karotažni sistemiobuhvataju postupke merenja prirodne radioaktivnosti stena i efekata izazvanih bomabardovanjem stene radioaktivnim česticama. Ovoj grupi pripadaju: karotaž prirodne radioaktivnosti (gama karotaž), spektralni gama karotaž, karotaž gustine, neutronski karotaž, geohemijski karotaž, nuklearno-magnetni karotaž, itd.

8. Akustični geofizički karotažni sistemiobuhvataju postupke geofizičkog karotaža, koji se zasnivaju na merenju brzine prostiranja elastičnih talasa kroz različite sredine. Ovoj grupi pripadaju različiti tipovi akustičnog karotaža, ultrasonični karotaž i cementolog. Ostali geofizički karotažni sistemiobuhvataju širok spektar različitih postupaka geofizičkog karotaža, kao što su, na primer, kaliper, formacijski tester, termo-karotaž, merač brzine protoka fluida, itd.

9. Geofizički karotažni uređaji Geofizički karotažni uređaji obuhvataju opremu na površi terena (računarska oprema, najčešće smeštena u terensko vozilo, oprema za spuštanje sondi i slično), bušotinske merne instrumente (sonde) i elektromahenički kabl.

10. Karotažne sonde su složeni uređaji, koji se spuštaju u bušotinu radi registracije podređenih fizičkih svojstava formacije. U mnoge savremene sonde su ugrađeni mikroprocesori, koji služe za kontrolu merenja, pripremu podataka i slanje podataka, kroz višežilni kabl, do opreme na površi terena, pomoću koje se vrši kontrola merenja, kalibracija i registracija podataka. Danas se prenos podataka od sonde do površi terena vrši pomoću različitih telemetrijskih sistema, koju omogućavaju dvosmernu komunikaciju između sonde i računarske opreme na površi terena. Oprema na površi terena omogućava i preliminarnu obradu i interpretaciju podataka. Registrovani i delimično obrađeni podaci se dalje prenose do centra (baze), u kome se vrši detaljna obrada i interpretaicija podataka.

11. Geofizička karotažna merenja se najčešće vrše neposredno nakon završetka određene faze bušenja, pre zacevljenja bušotine. Oprema za merenje se spušta na dno bušotine, a merenja se vrše pri podizanju opreme (odozdo na gore). Neki geofizički karotažni uređaji mogu da se koriste i za merenja u zacevljenim bušotinama. Danas se u svetu intenzivno razvija i primenjuje oprema za geofizička karotažna merenja tokom bušenja. Geofizička karotažna merenja su najčešće kontinualna (neprekidna), mada mogu da budu i diskretna (merenja u tačkama na određenom rastojanju). 

12. “Idealni” uslovi za geofizička karotažna merenja podrazumevaju bušotinu pravilnog oblika, sa malim odstupanjima prečnika od nominalne vrednosti i minimalnim alteracijama formacije u pribušotinskoj zoni. Kod bušotina sa isplakom su uvek prisutne smetnje (isplaka, isplačni kolač, isprana i invaziona zona, alteracije zidova bušotine, itd). Geofizičkim karotažnim uređajima mere se (ili se na osnovu rezultata merenja određuju): - fizička svojstva formacija, - geološke karakteristike formacija, - fizička svojstva fluida u bušotini, - parametri bušotine.

13. Geofizički karotažniuređaji se dele na: PASIVNE - fizička svojstva formacije i fluida u bušotini (kao i parametri bušotine) se registruju bez pobuđivanja formacije ili fluida (sopstveni potencijal, pritisak, temperatura, prirodna radioaktivnost); AKTIVNE - formacija se pobuđuje (električna struja, elektro-magnetni talasi, akustični talasi, radioaktivno zračenje) i mere se efekti, nastali kao posledica pobuđivanja. Odziv geofizičkih karotažnih uređaja zavisi od: - svojstava formacije (litološki sastav, sklop stena, geometrija pornog prostora, tip fluida u steni, itd.), - uslova u bušotini (temperatura, pritisak, geometrija bušotine, tip isplake, debljina isplačnog kolača, dubina invazije, itd.), - svojstava instrumenta (radijus istraživanja, vertikalna rezolucija, stabilnost, itd.).

14. Osnovni faktori koji utiču na tačnost merenja su: • - kvalitiet mernih instrumenata i ostale opreme, • - uslovi u bušotini (temperatura, pritisak) i stanje bušotine, • - obučenost osoblja za rad sa opremom. • Efekti bušotine, koji utiču na GFK merenja su: • - prečnik bušotine (kada je povećan prečnik,veća je zapremina • fluida i njihov uticaj na merenja; eliptičan presek ili neravnine • zida bušotine dovode do problema kod instrumenata sapapučom); • - tip i gustina isplake; • invazija isplake (zavisi od poroznosti i permeabilnosti, razlike • pritisaka isplake i slojnih fluida, gustine isplake, itd.); • - zaštitna kolona i cementna obloga; • - temperatura i pritisak; itd.

15. Senzori u GFK uređajima treba da zadovolje zahteve: - zadovoljavajuća osetljivost, linearnost i stabilnost u predviđenom opsegu merenja instrumenta, - minimalna osetljivost na radne uslove (otpornost na udare, vibracije i ubrzanja, mogućnost rada na visokim temperaturama i pritiscima, itd) i uticaje bušotine (prečnik, dubina invazije, vrsta isplake, itd.). Bitna tehnička svojstva sondi su: - radijus istraživanja, - vertikalna rezolucija, - tačnost merenja, - opseg merenja.

16. Izvođenje geofizičkih merenja u bušotinama Istraživanje počinje lociranjem potencijalno perspektivnih oblasti, odnosno prostora u kojma je moguće formiranje određenog tipa ležišta (voda, ugljovodinici, ugalj, uran, itd.). Istraživanje, najčešće, počinje geološkim i geofizičkimispitivanjima na površi terena. Na osnovu rezultata istraživanja formira se početni geološki model istraživanog prostora, čija detaljnost zavisi od tipa i obima istraživnja, kao i drugih raspoloživih podataka.

17. Kada se lociraju potencijalna ležišta i kada se proceni ekonomska isplativost eksploatacije ležišta, određuje se najpogodnija lokacija za bušotinu i pristipa se pripremi za izvođenje bušotine. Bušotina se buši pomoću dleta, koje se nalazi na vrhu kompozicije bušećih šipki. Dleto se obrće zajedno sa šipkama i pod određenim pritiskom buši stene. Kroz bušeće šipke se upumpava isplaka (radni fluid), koja iznosi nabušeni materijal iz bušotine na površ terena. Po završetku određene faze bušenja, nakon izvedenih geofizičkih karotažnih merenja i drugih potrebnih operacija, bušotina se zacevljuje cevima, koje se vezuju za zid bušotine cementom, upumpanim pod određenim pritiskom u prostor između cevi i formacije.

18. Nakon cementacije, bušenje se dalje nastavlja dletom manjeg prečnika, a ciklus bušenje - zacevljenje ponavlja se više puta, pri čemu se svaki put smanjuje prečnik dleta (prečnik može da bude od oko 90cm do 15cm, a nekada i manji).Delovi bušotine su obično različite dužine, a proces bušenja može da traje od nekoliko sati do nekoliko nedelja. Tokom bušenja može da se prikupi relativno malo korisnih podataka o formacijama (materijal sa sita), ako se ne izvode geofizička karotažnamerenja.Neki podaci se dobijaju iz parametara bušenja (prelaz iz mekših u čvršće stene i slično). Često se tokom bušenja vrši jezgrovanje (uzimanje uzoraka stena) ili se meri pritisak i dotok fluida iz nekog sloja, ali su oba procesa veoma skupa, naročito kod dubokih bušotina.

19. Geofizička karotažna merenja se izvode po završetku određene faze bušenja.Sonda se prvo spušta na dno bušotine, a zatim se polako podiže gore (konstantnom brzinom) i tokom podizanja se vrše merenja (najčešće kontinualno). Podaci, koji stižu u računar na površi terena, prate se na monitoru, što operateru omogućava da kontroliše proces merenja i izvrši neophodne intervencije i korekcije u toku merenja. Podaci se snimaju se na različitim medijima u grafičkoj i digitalnoj formi i čuvaju za dalju obradu. Bušotinska oprema se sastoji od niza različitih mernih instrumenata – sondi, čime se omogućava istovremeno merenje različitih fizičkih svojstava stena, kao i merenja različitog radijusa istraživanja.

20. Na osnovu kompleksne analize rezultata različitih geofizičkih karotažnih merenja mogu da se odrede litološkasvojstva formacija, količine i kvalitet fluida, kao i mogućnosti za eksploataciju ležišta. Kada se vrše neka od merenja većeg radijusa, može da se odredigeometrija ležišta i da se proveri i poboljša model ležišta. U nekim slučajevima se vrši i uzimanje uzoraka formacije na određenim dubinama, radi provere pouzdanosti rezultata interpretacije. Količina i gustina podataka geofizičkih karotažnih merenja zavisi od intervala bušotine koji se meri, a najveća je u najinteresantnijim zonama. Interval vremena, koji je potreban da se izvrše merenja, zavisi od potrebnog broja informacija i dubine bušotine, a iznosi od par sati do par dana.

21. Podaci geofizičkih karotažnih merenja se odrađuju i interpretiraju. U toku obrade se vrši transformacija podataka primenom različitih matematičkih metoda u geološke i pertofizičke parametre, na osnovu kojih se vrši interpretacija. Obrada se vrši u dve osnovne faze: 1. preliminarna obrada se vrši između dve faze bušenja, od strane operatera na terenu, a služi za procenu kvaliteta izmerenih podataka i preliminarnu procenu kvaliteta ležišta, da bi se donela odluka o nastavku ili prekidu radova; 2. detaljna obrada i analiza podataka vrši se nakon završetka merenja i obuhvata analizu pornog prostora, procenu poroznosti i zasićenja fluidima, određivanje litološkog i mineralnog sastava formacija, analizu pritiska i procenu permeabilnosti, strukturno-stratigrafsku analizu formacija, itd.

22. Interpretacija rezultata geofizičkih karotažnih istraživanja vrši se u korelaciji sa rezultatima dobijenim primenom drugih geofizičkih i geoloških metoda, kao i rezultatima istraživanja u okolnim bušotinama. Na taj način može da se kreira integralni geološki model ležišta, koji sadrži informacije o geološkim i fizičkim svojstvimarazličitih delova ležišta, u numeričkom obliku. Model može da se koristi za simulaciju razrade ležišta, odnosno planiranje optimalanog broja i položaja eksploatacionih bušotina, čime se povećava efikasnost eksploatacije i smanjuju troškovi bušenja.

23. Ako se utvrdi da je nalazište ekonomski isplativo, prelazi se na tzv. ”osvajanje”. Nakon zacevljenja eksploatacijonom kolonom i njenog cementiranja, vrši se perforiranje određenih intervala i ugradnja potrebne opreme za proizvodnju.Proizvodni vek bušotine varira u širokom opsegu. Geofizička karotažna merenja se vrše i tokom eksploatacije bušotine, da bi se pratio protok u bušotini, pritisak i vrsta fluida, koji dotiče iz perforinaih delova bušotine. Na taj način se omogućava otkrivanje začepljenih ili zagađenih intervala, koji se mehanički izoluju, kao i ponovna perforacija bušotine, u cilju poboljšanja protoka fluida. U ovoj fazi koriste se postupci geofizičkog karotaža, koji mogu da se primenjuju u zacevljenim bušotinama.

24. Integralni model ležišta se stalno dopunjava novim podacima iz merenja vršenih tokom proizvodnje i na taj način se stalno menja u skladu sa promenama u samom ležištu. Kada proizvodnja padne ispod nivoa ekonomske isplativosti, bušotina se likvidira, a po prestanku rada svih bušotina ležište se napušta.

25. KAROTAŽNI UREĐAJI ZA MERENJE ELEMENATA GEOMETRIJE BUŠOTINE Karotažni uređaji za merenje elemeneta geometrije bušotine su Kaliper i Inklinometar. KALIPER – uređaj za merenje prečnika bušotine Prečnik i oblik kanala bušotine utiču na sva geofizička karotažna merenja, kao i na sve zahvate, koji se izvode u bušotini (zacevljenje, cementacija, itd). Nepravilni oblik bušotine najvišeutiče na rezultate merenja instrumenata,koji imaju mali radijus ispitivanja(instrumenti sa papučom). Uređaj za merenje prečnika bušotinezove se kaliper.

26. Kaliper može da se koristi nezavisno ili u kombinaciji sa drugim geofizičkim karotažnim uređajima, a sastavni je deo većine sondi instrumenata sa papučom (mikroelektrični karotaž, karotaž gustine, dipmetar, itd.). Kaliper sadrži 2, 3, 4, 6, 8 ili više papuča, koje su oprugama povezane sa telom sonde, a šire se u zavisnosti od prečnika bušotine. Papuče se šire ili skupljaju pri promeni prečnika bušotine, što dovodi do promene električnog napona (na mernom instrumentu), koji je srazmeran promeni prečnika bušotine. Kaliper

27. Papuče su najčešće raspoređene u paru, tako da svaki par meri maksimalan prečnik od 75cm (po potrebi i do 100cm). Merenje prečnika u dva upravna pravca neophodno je kod eliptičnih bušotina i u frakturiranim formacijama. Merenje prečnika bušotine omogućava procenu zapremine bušotine. Kaliper

28. Idealna bušotina je cilindričnog oblika, sa glatkim zidovima. Odstupanja od nominalnog prečnika mogu da nastanu usled ispiranja i obrušavanja zidova bušotine, prisustva kaverni i fraktura, bubrenja glina, prisustva poroznih i permeabilnih zona (veća debljina kolača isplake), itd. Rezultati merenja prečnika bušotine koriste se za: - detekciju poroznih i premeabilnih zona, - lociranje frakturiranih zona, - procenu količine cementa, potrebne za cementaciju kolone (na osnovu zapremine bušotine), - izračunavanje korekcije za uticaj geometrije bušotine na rezultate merenja geofizičkim karptažnim uređajima, itd.

29. INKLINOMETAR – UREĐAJ ZA MERENJE OTKLONA BUŠOTINE Inklinometar je uređaj za kontinuirano merenje ugla i azimuta devijacije (otklona od vertikalne ose) bušotine. Inklinometar

30. Inklinometar se sastoji od magnetskog kompasa postavljenog na kardenske prstenove, metalne kuglice, koja se slobodno kotrlja po graduiranom staklenom sudu oblika polulopte i sistema za snimanje (fotografsko, na prikazanom modelu) položaja igle kompasa i kuglice na kalibrisanoj polulopti. Inklinometar

31. Magnetna igla pokazuje pravac severa, pa se u odnosu na nju očitava azimut devijacije bušotine (pravca na kome leži kuglica). Položaj kuglice u odnosu na koncentrične krugove pokazuje ugao devijacije bušotine u odnosu na pravac vertikale. Inklinometar

32. Hvala na pažnji!

33. Da li ima pitanja?