Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα ΚαβάλαςΣχολή Τεχνολογικών Εφαρμογών

Τμήμα Τεχνολογίας Πετρελαίου και Φυσικού Αερίου

-ισηγητής ·Κωνσταντίνος Μ. Παπακωνσταντίνου Επιστ, Ευάγγελος Κ. Καργιώτης Αν. Καθηγητής ΤΕ

νεργάτης ΤΕΙ Καβάλα

ΣΥΜΒΟΛ Η ΤΩΝ ΓΕΩΦΥΣΙΚΩΝ ΚΑΤΑΓΡΑΦΩΝ ΣΤΟΝ ΕΝΤΟΠΙΣΜΟΚΑΙ ΤΗΝ ΑιΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΟΣ ΔΙΟΞΕΙΔΙΟΥ ΤΟΥ ΑΝΘΡΑΚΑ

ΡΙΙ1Μ 1 (CO2)

CO

ΓΕΩΡΓΙΟΥ Η. ΚΑΡΑΜΙΧΑΛΗ- m

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα ΚαβάλαςΣχολή Τεχνολογικών Εφαρμογών

Τμήμα Τεχνολογίας Πετρελαίου και Φυσικού Αερίου

ΣΥΜΒΟΛΗ ΤΩΝ ΓΕΩΦΥΣΙΚΩΝ ΚΑΤΑΓΡΑΦΩΝ ΣΤΟΝ ΕΝΤΟΠΙΣΜΟ ΚΑΙ ΤΗΝ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΟΣ ΔΙΟΞΕΙΔΙΟΥ ΤΟΥ ΑΝΘΡΑΚΑ (CO2)

Πτυχιακή εργασία του σπουδαστή :

ΓΕΩΡΓΙΟΥ Η. ΚΑΡΑΜΙΧΑΛΗ

Εισηγητές:Κωνσταντίνος Μ. Παπακωνσταντίνου Επιστ. Συνεργάτης ΤΕΙ Καβάλας Ευάγγελος Κ. Καργιώτης Αν. Καθηγητής ΤΕΙ Καβάλας

ΚΑΒΑΛΑ 2009

2

ΠΕΡΙΛΗΨΗ

Η παρούσα πτυχιακή εργασία πραγματεύεται την εφαρμογή των μεθόδων των γεωφυσικών καταγραφών για τον εντοπισμό και την αξιολόγηση τυχόν γεωλογικών σχηματισμών με εμπεριεχόμενο διοξείδιο του άνθρακα (CO2), όπου πρόκειται να τεθούν προς εκμετάλλευση.

Για τον σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκαν έξι διαφορετικές μέθοδοι γεωφυσικών καταγραφών, σε δύο διαφορετικές γεωτρήσεις.

Στα πλαίσια της παρούσας πτυχιακής εργασίας, πραγματοποιήθηκε επεξεργασία και ερμηνεία των ληφθέντων δεδομένων των γεωφυσικώνν καταγραφών από τις δύο διαφορετικές γεωτρήσεις.

Τέλος έγινε ένας συσχετισμός των δύο γεωτρήσεων για την διακρίβωση των δεδομένων που καταγράφηκαν. Ακόμη παρατίθενται οι διαγραφίες (logs) των δύο γεωτρήσεων για την επαλήθευση των αποτελεσμάτων.

3

Αφιερώνεται στους γονείς μου και

στην αδερφή μου Έλενα

4

ΠΡΟΛΟΓΟΣ

Ιδιαίτερες ευχαριστίες οφείλω στον κ. Κωνσταντίνο Μ. Παπακωνσταντίνου Επιστ. Συνεργάτη του Τμήματος Τεχνολογίας Πετρελαίου κ Φυσικού Αερίου του Τεχνολογικού Εκπεδευτικού Ιδρύματος Καβάλας, για την ανάθεση του θέματος. Καθώς και τον κ.Ευάγγελο Κ. Καργιώτη Αν. Καθηγητή ΤΕΙ Καβάλας για τον τελικό έλεγχο και τις σημαντικές παρατηρήσεις που έκανε επί της εργασίας, όσο και για την άψογη συνεργασία και πολύτιμη καθοδήγηση που μου προσέφερε κατά τη διάρκεια εκπόνησης της πτυχιακής μου εργασίας.

Ακόμη πρέπει να ευχαριστήσω τον Μηχανικό Πετρελαίου κ Φυσικού Αερίου κ. Μιχαήλ Τάττο, για την βοήθεια που μου προσέφερε κατά τη διάρκεια της επεξεργασίας των μετρήσεων της εργασίας, καθώς και τις υποδείξεις του κατά τη διάρκεια της συγγραφής της πτυχιακής εργασίας.

Τέλος πρέπει να ευχαριστήσω τον Μηχανικό Πετρελαίου κ Φυσικού Αερίου κ. Βασίλειο Ιωαννίδη και τον Μηχανικού Ορυκτών Πόρων κ. Ευάγγελο Γιαλαμά για την βοήθειά τους στην συλλογή στοιχείων απαραίτητων για την εργασία.

ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ

5

ΠΕΡΙΛΗΨΗ. 3

ΠΡΟΛΟΓΟΣ.............................................................................................................................................. 5

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1ΓΕΩΦΥΣΙΚΕΣ ΚΑΤΑΓΡΑΦΕΣ

1.1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ......................................................................................................................091.2 ΣΤΟΧΟΙ ΤΩΝ ΓΕΩΦΥΣΙΚΩΝ ΚΑΤΑΓΡΑΦΩΝ.......................................................... 091.3 ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΓΕΩΤΡΗΣΗΣ....................................................................................... 091.4 ΚΑΘΟΡΙΣΜΟΣ ΤΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΤΗΣ ΓΕΩΡΗΣΗΣ.................................. 101.5 ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΠΟΛΦΟΥ-ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΠΟΛΦΟΥ.......................................................101.6 ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΠΟΛΦΟΥ-ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ.........................................111.7 ΚΑΘΟΡΙΣΜΟΣ ΤΗΣ Rmf ΚΑΙ Rmc...................................................................................111.8 ΕΙΣΒΟΛΗ ΤΟΥ ΠΟΛΦΟΥ ΔΙΑΤΡΗΣΗΣ..................................................................... 111.9 ΔΙΑΜΕΤΡΟΣ ΤΗΣ ΖΩΝΗΣ ΕΙΣΒΟΛΗΣ.........................................................................121.10 ΒΑΣΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ.......................................................................121.10α ΚΛΑΣΤΙΚΑ ΠΕΤΡΩΜΑΤΑ..............................................................................................121.10β ΜΗ ΚΛΑΣΤΙΚΑ ΠΕΤΡΩΜΑΤΑ.......................................................................................121.11 ΠΟΡΩΔΕΣ1.11α ΠΡΩΤΟΓΕΝΕΣ ΠΟΡΩΔΕΣ............................................................................................. 131.11β ΔΕΥΤΕΡΟΓΕΝΕΣ ΠΟΡΩΔΕΣ...........................................................................................131.11γ ΟΛΙΚΟ ΠΟΡΩΔΕΣ..........................................................................................................131.11δ ΕΝΕΡΓΟ ΠΟΡΩΔΕΣ........................................................................................................131.12 ΚΟΡΕΣΜΟΣ ................................................................................................................... 141.13 ΔΙΑΠΕΡΑΤΟΤΗΤΑ..........................................................................................................141.14 ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ......................................................................................................................141.14α ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ........................................................................................15

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2

ΦΥΣΙΚΟ ΔΥΝΑΜΙΚΟ2.1 ΘΕΩΡΙΑ ΛΕΙΤΟΥΡΓΊΑΣ............................................................................................................172.2 ΕΦΑΡΜΟΓΗ..........................................................................................................................172.3 ΣΤΑΤΙΚΟ SP (SSP)...............................................................................................................202.4 ΙΣΟΔΎΝΑΜΟ ΚΎΚΛΩΜΑ SP........................................................................................... 202.5 ΒΑΣΗ ΑΝΑΦΟΡΑΣ ΤΟΥ SP................................................................................................ 212.6 ΟΠΤΙΚΗ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗ ΤΟΥ SP.........................................................................................212.7 ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΠΟΥ ΕΠΗΡΕΑΖΟΥΝ ΤΗ ΜΟΡΦΗ ΤΟΥ SP............................................. 23

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ΣΥΣΚΕΥΕΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΓΑΜΜΑ

3.1 ΓΕΝΙΚΑ................................................................................................................................ 253.2 ΠΑΡΟΥΣΙΑ ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ..................................................................253.3 ΒΑΣΙΚΟΙ ΤΥΠΟΙ ΑΝΙΧΝΕΥΤΩΝ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ............................................. 273.3α ΑΚΤΙΝΑ ΕΡΕΥΝΑΣ............................................................................................................283.4 ΧΡΗΣΕΙΣ ΤΩΝ ΑΚΤΙΝΩΝ ΓΑΜΜΑ.................................................................................. 283.5 ΠΕΡΙΟΡΙΣΜΟΙ ΤΟΥ GSMMS RAY\...................................................................................29

6

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ΣΥΣΚΕΥΕΣ ΕΠΑΓΩΓΗΣ

4.1 ΓΕΝΙΚΑ................................................................................................................................ 304.2 ΒΑΘΜΟΝΟΜΗΣΗ................................................................................................................. 314.3 ΑΠΟΚΡΙΣΗ ΦΩΡΑΤΩΝ......................................................................................................... 344.4 ΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ........................................................................................... 36

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5ΣΥΣΚΕΥΕΣ ΑΝΤΙΣΤΑΘΜΙΣΜΕΝΗΣ ΠΥΚΝΟΤΗΤΑΣ

5.1 ΧΡΗΣΕΙΣ................................................................................................................................ 375.2 ΑΡΧΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ.......................................................................................................375.3 ΑΝΤΙΔΡΑΣΗ ΠΟΡΩΔΟΥΣ................................................................................................. 385.4 ΒΑΘΜΟΝΟΜΗΣΗ ΑΝΤΙΣΤΑΘΜΙΣΜΕΝΗΣ ΠΥΚΝΟΤΗΤΑΣ.............................................. 405.4α ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ..............................................................................................................405.4β ΠΕΡΙΟΡΙΣΜΟΙ.......................................................................................................................405.5 ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΑΕΡΙΩΝ............................................................................................................ 415.6 ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ.......................................................................................................... 415.7 ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ............................................................................................................45

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6

ΣΥΣΚΕΥΕΣ ΝΕΤΡΟΝΙΩΝ6.1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ............................................................................................................................ 436.2 ΘΕΩΡΙΑ................................................................................................................................436.2α Περίπτωση 1......................................................................................................................... 456.2β Περίπτωση 2 ........................................................................................................................456.2γ Περίπτωση 3.........................................................................................................................466.3 ΦΟΡΑΤΕΣ ΝΕΤΡΟΝΙΩΝ.....................................................................................................476.4 ΒΑΘΜΟΝΟΜΗΣΗ............................................................................................................... 496.5 ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ........................................................................................................... 506.6 ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ............................................................................................................50

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7

ΣΥΣΚΕΥΕΣ ΠΛΗΡΟΥΣ ΚΥΜΑΤΟΜΟΡΦΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΘΜΗΣΗΣ ΗΧΟΥ7.1 ΧΡΗΣΕΙΣ.................................................................................................................................. 527.2 ΑΡΧΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ..........................................................................................................527.3 ΑΝΤΙΣΤΑΘΜΗΣΗ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ...................................................................................... 537.4 ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ............................................................................................................... 557.5 ΠΕΡΙΟΡΙΣΜΟΙ..........................................................................................................................55

7

ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΑΓΕΩΤΡΗΣΗ Α

1. ΣΚΟΠΟΣ.................................................................................................................................. 572. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ................................................................................................................573. ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ............................................................................................. 59

ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Β

ΓΕΩΤΡΗΣΗ Β1. ΣΚΟΠΟΣ.................................................................................................................................. 652. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ................................................................................................................ 653. ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ...............................................................................................68

ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Γ

ΣΥΣΧΕΤΙΣΜΟΣ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ Ακαι Β .........................................................................................73

ΒΠΒΛΠΟΓΡΑΦΙΑ.............................................................................................................................. 77

8

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

ΓΕΩΦΥΣΙΚΕΣ ΚΑΤΑΓΡΑΦΕΣ

1.1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Ο σκοπός αυτής της εργασίας είναι να μας βοηθήσει να καταλάβουμε τις βασικές αρχές, θεωρίες και πρακτικές χρήσεις των γεωφυσικών καταγραφών.

Οι γεωφυσικές καταγραφές είναι η μελέτη όλων των μετρήσεων των γεωτρήσεων για να μπορέσουμε να προσδιορίσουμε ορισμένες ιδιότητες των γεωλογικών σχηματισμών. Ο κύριος σκοπός των γεωφυσικών καταγραφών είναι να συσχετίσουν πληροφορίες, να εντοπίσουν και να προσδιορίσουν τον όγκο των υδρογονανθράκων σε ένα κομμάτι γης. Αυτό απαιτεί καθορισμό του πάχους των σχηματισμών, του πορώδους, του κορεσμού του νερού και εκτίμηση της διαπερατότητας των σχηματισμών.

Το ακόλουθο κομμάτι εξετάζει τους στόχους των γεωφυσικών καταγραφών, το περιβάλλον της γεώτρησης, τις ιδιότητες των πετρωμάτων και την αντίσταση των πετρωμάτων.

Ο συνδυασμός των μετρήσεων για την επίλυση πρακτικών προβλημάτων θεωρείται αναγκαίος.

1.2 ΣΤΟΧΟΙ ΤΩΝ ΓΕΩΦΥΣΙΚΩΝ ΚΑΤΑΓΡΑΦΩΝ

Οι στόχοι των γεωφυσικών καταγραφών εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από την τεχνολογική κατάρτηση του χρήστη. Παρακάτω ακολουθούν οι κυριότεροι στόχοι. Η σειρά αξιολόγησης διαφέρει ανάλογα με τον τομέα ενασχόλησης του καθενός.

1) Συσχετισμός : περιλαμβάνει τον συσχετισμό των σχηματισμών, κύριες λιθολογίες, κτλ.2) Εντοπισμός πορώδους, διαπερατών αποθηκευτικών πετρωμάτών3) Εντοπισμός των υδρογονανθράκων χρησιμοποιώντας τεχνικές γεωφυσικών καταγραφών4) Δεδομένα των αποθηκευτικών στρωμάτων, που πιστοποιούν τα στρώματα αυτά ως προς :

Α) την πυκνότητα των σχηματισμών Β) το μέσο πορώδες Γ) τον μέσο κορεσμό του νερού Δ) εκτίμηση της διαπερατότητας

5) Στρωματογραφικές και δομικές μελέτες6) Περάτωση γεώτρησης7) Γεωφυσικές εφαρμογές

1.3 ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΓΕΩΤΡΗΣΗΣ

Η γνώση που αποκτούμε από τις γεωτρήσεις και του εμπεριεχόμενου σ’αυτές πολφού είναι απαραίτητη για την κατανόηση των γεωφυσικών καταγραφών. Όλες οι γεωφυσικές καταγραφές επηρεάζονται από τον τύπο πολφού που χρησιμοποιείται. Οι παράγοντες που μας ενδιαφέρουν στις γεωφυσικές καταγραφές είναι οι ιδιότητες του πολφού (όπως η αντίσταση του πολφού) και η απώλεια νερού μέσα στο σχηματισμό, μαζί με το κέικ διήθησης (mud cake) που σχηματίζεται.

9

1.4 ΚΑΘΟΡΙΣΜΟΣ ΤΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΤΗΣ ΓΕΩΡΗΣΗΣ

Διάγραμμα του φυσικού συστήματος γύρω από μια γεώτρηση παρουσιάζεται στην εικόνα 1.1. Καθώς ο πολφός κυκλοφορεί σε μια διαπερατή ζώνη, η πίεση του σχηματισμού πέφτει και δημιουργείται μια ροή πολφού στον ευρύτερο σχηματισμό. Όταν οι πόροι είναι πολύ μικροί για να εισέλθει ο πολφός, ένα λεπτό στρώμα διηθήματος αποτίθεται. Το στρώμα διηθήματος και η ζώνη εισβολής που δημιουργείται, επηρεάζουν σημαντικά την τελική εκτίμηση της γεώτρησης. Πρακτικά το μέγεθος της εισβολής είναι άγνωστο.

Εικόνα 1.1 : Παράμετροι γεώτρησης. Κέικ διήθησης (mud cake), ζώνη εισβολής (invasion zone), αδιαπέραστη ζώνη (uninvited zone).

1.5 ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΠΟΛΦΟΥ-ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΠΟΛΦΟΥ

Είναι σημαντικό να γνωρίζουμε την αντίσταση του πολφού (Rm) γιατί συμπληρώνει τη σχέση μεταξύ των συσκευών που χρησιμοποιούνται στις γεωφυσικές καταγραφές και των σχηματισμών. Όταν συζητάμε για την αντίσταση του πολφού (Rm), μπορούμε να κατατάξουμε τον πολφό σε δύο κατηγορίες. Σ ’αυτή που είναι αγώγιμος και σ’ αυτή που δεν είναι αγώγιμος.

Η μη αγώγιμη κατηγορία περιέχει πολφούς με αέρα, αέρια και πολφούς με βάση το λάδι. Αυτοί είναι απεριόριστης αντίστασης και δεν επιτρέπουν τη διέλευση του ρεύματος. Όταν εκτελούνται γεωφυσικές καταγραφές σ’ αυτό τον τύπο πολφού, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιούμε τον επαγωγικό ή τον ραδιενεργό τύπο γεωφυσικών καταγραφών, οι οποίες δεν εξαρτώνται από την αγωγιμότητα. Η ικανότητα να επιτρέπεται η διέλευση ρεύματος εξαρτάται από δύο παράγοντες : τον τύπο πολφού και τη θερμοκρασία.

10

Η ικανότητα να επιτρέπεται η διέλευση ρεύματος εξαρτάται από το ποσοστό του νερού, το οποίο είναι το ίδιο περίπου σε όλους τους πολφούς και στον αριθμό των διαχωριζομένων ιόντων. Ο αριθμός των διαχωριζομένων ιόντων διαφέρει σε μεγάλο βαθμό από σχηματισμό σε σχηματισμό. Για παράδειγμα μπορούμε να έχουμε ένα μείγμα σχετικά φρέσκου νερού με λίγα διαχωριζόμενα ιόντα και να μην περιέχει πρόσθετα (το οποίο θα αύξανε τον αριθμό των διαχωριζομένων ιόντων). Το αντίθετο μπορεί να ισχύει επίσης, από τη στιγμή που μπορεί να έχουμε πολφό από αλμυρό νερό και μεγάλες ποσότητες ιόντων ασβεστίου, μαγνησίου και νατρίου. Αυτό μπορεί ακόμη να συμβαίνει εξαιτίας της προσθήκης διαφόρων προσθέτων ή μόλυνσης των διαφόρων σχηματισμών. Έτσι βλέπουμε ότι οι πολφοί με βάση το νερό έχουν μια ευρεία γκάμα αντιστάσεων, εξαρτώμενοι από το νερό που αρχικά χρησιμοποιήθηκε για την παρασκευή τους, τα πρόσθετα και τα ιόντα που ήταν παρόντα εξ’ αιτίας της μόλυνσης.

1.6 ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΠΟΛΦΟΥ-ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ

Η γνώση της διαφοροποίησης της αντίστασης του πολφού (Rm) με τη μεταβολή της θερμοκρασίας είναι επίσης απαραίτητη. Γενικά η αντίσταση του πολφού μεταβάλλεται αντιστρόφως ανάλογα της θερμοκρασίας. Δηλαδή όταν αυξάνεται η θερμοκρασία, η αντίσταση μειώνεται και αντίστροφα. Η συνηθέστερη διαδικασία παρακολούθησης της αντίστασης του πολφού είναι να παρατηρήσουμε ένα δείγμα πολφού, κατά προτίμηση από τη γραμμή επιστροφής, αλλά αν αυτό δεν είναι εφικτό, τότε από τη δεξαμενή του πολφού κοντά στο κόσκινο. Αυτό θα εξασφαλίσει ομοιογένεια και ομοιομορφία στο δείγμα πολφού.

1.7 ΚΑΘΟΡΙΣΜΟΣ ΤΗΣ Rmf ΚΑΙ Rmc

Η γνώση της αντίστασης του διηθήματος Rmf και της αντίστασης του κέικ διήθησης Rmc, είναι απαραίτητη. Αυτές οι τιμές πρέπει να μετρηθούν στο πεδίο εργασίας από τον Μηχανικό. To διήθημα πολφού και το κέικ διήθησης παρατηρούνται περνώντας ένα δείγμα πολφού από μια ειδική πρέσα.

1.8 ΕΙΣΒΟΛΗ ΤΟΥ ΠΟΛΦΟΥ ΔΙΑΤΡΗΣΗΣ

Ανεπηρέαστες ζώνες δεν διαπερνούνται, ανεξαρτήτως του πορώδους. Ζώνες μικρού πορώδους εισβάλονται περισσότερο από αυτές με μεγάλο πορώδες. Όσο αυξάνει το πορώδες, το βάθος της εισβολής μειώνεται επειδή η αποθηκευτική ικανότητα του πετρώματος αυξάνει με την αύξηση του πορώδους. Καθώς το κοπτικό άκρο διαπερνά κατά 70-90% ένα διαπερατό σχηματισμό, η εισβολή προηγείται, προτού σχηματιστεί το κέικ διήθησης. Από τη στιγμή που θα σχηματιστεί το κέικ διήθησης σε διαπερατή ζώνη, η εισβολή είναι ελάχιστη.

Για να προσδιοριστεί το βάθος της εισβολής πρέπει να έχουμε δύο μετρήσεις αντίστασης, μια κοντινή και μια κανονική. Ο φωρατής διπλής επαγωγικής εστίασης είναι ο ιδανικός για αυτό το σκοπό.

11

1.9 ΔΙΑΜΕΤΡΟΣ ΤΗΣ ΖΩΝΗΣ ΕΙΣΒΟΛΗΣ

Αφού οι γεωφυσικές καταγραφές ηλεκτρικής αντίστασης γίνονται για να βοηθήσουν προσδιορισμό της ποσότητας του νερού και τον κορεσμό των υδρογονανθράκων, μέσα στην αδιατάρακτη ζώνη, είναι σημαντικό να γνωρίζουμε τη διάμετρο της ζώνης εισβολής, για να ξέρουμε ποια συσκευή ηλεκτρικής αντίστασης θα είναι κατάλληλη.

Οι παράγοντες που επηρεάζουν τη διάμετρο της ζώνης εισβολής περιλαμβάνουν :

1) διαδικασία διάτρη σης2) τύπος πολφού3) πορώδες σχηματισμού4) διαπερατότητα σχηματισμού5) υγρά σχηματισμού

1.10 ΒΑΣΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ

Οι γεωφυσικές καταγραφές που εφαρμώζονται σε σχεδόν καθαρά λιθολογικό περιβάλλον, μετρούν χημικές και φυσικές ιδιότητες των πετρωμάτων. Είναι βολικό να ταξινομήσουμε τα πετρώματα σύμφωνα με τα ορυκτολογικά περιεχόμενά τους. Δύο γενικές κατηγορίες πετρωμάτων υπάρχουν τα κλαστικά και τα μη κλαστικά.

1.10α ΚΛΑΣΤΙΚΑ ΠΕΤΡΩΜΑΤΑ

Οι ψαμμίτες χημικά είναι SiO2. Κάθε πέτρωμα που είναι SiO2 αντιδρά στις διαγραφίες σαν ψαμμίτης. Η ιλύς είναι στην πραγματικότητα ψαμμίτης.

Κρυσταλλικός χαλαζίας, χαλαζίας και συμπυκνώματα θα συμπεριφερθούν παρόμοια στις διαγραφίες, παρ’ όλο που η κρυσταλλική τους δομή διαφέρει σημαντικά.

Ο σχιστόλιθος που είναι μη αποθηκευτικό πέτρωμα, είναι λεπτόκοκκο πέτρωμα αποτελούμενο από ιλύ και άργιλο.

1.10β ΜΗ ΚΛΑΣΤΙΚΑ ΠΕΤΡΩΜΑΤΑ

Α) Ανθρακικά ΠετρώματαΑσβεστόλιθοι αποτελούμενοι από ασβεστίτη, είναι ασβεστοανθρακικά (ΟαΟΟ3).

Οι δολομίτες (ΟαΟΟ3Μ§ΟΟ3 ) σχηματίζόονται από τις μεταβολές των ασβεστόλιθων. Οι δολομίτες διαφέρουν σημαντικά από τους ασβεστόλιθους στη διαγραφία, εξ’ αιτίας των φυσικών διαφορών στην πυκνότητα, στη σκληρότητα κτλ.

12

Β) ΕβαπορίτεςΟι εβαπορίτες είναι ομάδες ιζηματογενών αποθέσεων σχηματισμένων από έκπτωτα άλατα.

Τα πιο συνηθισμένα είναι οι ανιδρύτες (Οα8Ο4), ο γύψος (Οα8Ο4.2Η20 ) και το άλας νατρίου (NaCl). Κάθε ένα από αυτά έχει τη δική του αντίδραση στις διαγραφίες.

1.11 ΠΟΡΩΔΕΣ

1.11α ΠΡΩΤΟΓΕΝΕΣ ΠΟΡΩΔΕΣ

Το πρωτογενές πορώδες είναι αυτό που σχηματίστηκε από την αρχική διαδικασία απόθεσης. Μειώνεται από την υδροστατική πίεση και από την πάκτωση των κόκκων του πετρώματος.

Το υψηλότερο ποσοστό πορώδους σε ιζηματογενή πετρώματα είναι περίπου 45%, ενώ το χαμηλότερο ποσοστό πλησιάζει το μηδέν. Για παράδειγμα, στοιβάζοντας σφαίρες του ίδιου μεγέθους μπορούμε να παρατηρήσουμε πορώδη από 25.9% μέχρι 47.6%, ανάλογα με την χωροταξική τους διάταξη.

1.11β ΔΕΥΤΕΡΟΓΕΝΕΣ ΠΟΡΩΔΕΣ

Το δευτερογενές πορώδες είναι αυτό που έχει δημιουργηθεί μετά από την απόθεση του πετρώματος. Η κίνηση των υπογείων υδάτων μπορεί να αποσυνθέσει τους ασβεστόλιθους, προκαλώντας μεγάλα κανάλια ή σπήλαια. Ο θρυμματισμός και η δολομιτοποίηση επίσης δημιουργούν δευτερογενές πορώδες. Συχνά έχει μεγαλύτερη διαπερατότητα από το πρωτογενές πορώδες.

1.11γ ΟΛΙΚΟ ΠΟΡΩΔΕΣ

Ολικό πορώδες είναι το άθροισμα του πρωτογενούς και του δευτερογενούς πορώδους, συν το νερό που υπάρχει μέσα στο πέτρωμα (είτε με τη μορφή δεσμευμένου ηλεκτρικά με την άργιλο ή σαν ελεύθερο νερό δεσμευμένο εξαιτίας της διαπερατότητας ).

1.11δ ΕΝΕΡΓΟ ΠΟΡΩΔΕΣ

Το ενεργό πορώδες είναι το άθροισμα των πόρων του πετρώματος, οι οποίοι επικοινωνούν μεταξύ τους, με αποτέλεσμα να επιτρέπεται η διέλευση υγρών και αερίων μέσα από το πέτρωμα.

13

1.12 ΚΟΡΕΣΜΟΣ

Ο κορεσμός οποιουδήποτε υγρού, είναι η αναλογία του όγκου του υγρού προς τον συνολικό όγκο πορώδους. Για παράδειγμα, κορεσμός νερού (Sw) του 20%, σημαίνει ότι το 1/5 των πόρων είναι γεμάτοι με νερό και το υπόλοιπο είναι γεμάτο με άλλο υγρό (αέρα, πετρέλαιο, αέριο κτλ ).

Πορώδες είναι η ικανότητα του πετρώματος να συγκρατεί υγρά. Ο κορεσμός είναι το ποσοστό αυτής της ικανότητας, ενός στρώματος να περιέχει ένα συγκεκριμένο υγρό. Το πορώδες, ο κορεσμός των υδρογονανθράκων και η πυκνότητα των αποθηκευτικών στρωμάτων, καθορίζουν τη συνολική ποσότητα υδρογονανθράκων που υπάρχει, για την δυνατότητα οικονομικής εκμετάλλευσης των αποθηκευτικών στρωμάτων.

Αμείωτος κορεσμός νερού, είναι ο μέγιστος παρατηρούμενος κορεσμός νερού Sw, επειδή το νερό επικρατεί στα αποθηκευτικά στρώματα των υδρογονανθράκων. Σχηματισμοί με αμείωτο κορεσμό νερού δεν μπορούν να παράξουν νερό.

1.13 ΔΙΑΠΕΡΑΤΟΤΗΤΑ

Διαπερατότητα ενός πετρώματος είναι η ικανότητα του να επιτρέπει τη διέλευση υγρών. Ο βαθμός της διαπερατότητας εξαρτάται από το μέγεθος και το σχήμα των πόρων και το μέγεθος, το σχήμα και τον τρόπο των μεταξύ τους συνδέσεών. Μετράται σαν βαθμός στον οποίο ένα υγρό συγκεκριμένης πυκνότητας μπορεί να μετακινηθεί συγκεκριμένη απόσταση, στη διάρκεια συγκεκριμένου χρόνου. Η διαπερατότητα που μετράται με ένα μόνο υγρό και ονομάζεται απόλυτη διαπερατότητα.

1.14 ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ

Η μέτρηση της αντίστασης είναι η πιο σημαντική μέτρηση που γίνεται με τις γεωφυσικές καταγραφές επειδή :

α) είναι πιο αξιόπιστη, από άποψη ακρίβειας στη μέτρηση β) η αντίθεση μεταξύ της αντίστασης των υδρογονανθράκων και των

συγκεντρώσεων νερού είναι μεγαλύτερης σπουδαιότητας από την αντίστοιχη αντίσταση κάθε άλλης φυσικής παραμέτρου που μετράτε με τις γεωφυσικές καταγραφές.

14

1.14α ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ

Υπάρχουν γενικά τρεις κλάσεις αγωγών: οι ηλεκτρονικοί, οι ηλεκτρολυτικοί και οι μονωτές.Οι ηλεκτρονικοί αγωγού χαρακτηρίζονται από χαλαρούς δεσμούς ηλεκτρονίων, μέσα στο

υλικό, κατά τη διάρκεια μεταφοράς του ηλεκτρισμού. Τα κοινά μέταλλα, σίδηρος, χαλκός, αλουμίνιο κτλ, εμπίπτουν σ’αύτη την κατηγορία. Οι ηλεκτρονικοί αγωγοί στο χώρο των γεωφυσικών καταγραφών βρίσκονται στα κυκλώματα των μηχανημάτων των γεωφυσικών καταγραφών και έτσι είναι μικρού ενδιαφέροντος στην αξιολόγηση των σχηματισμών.

Οι ηλεκτρολυτικοί αγωγοί είναι συγκεντρώσεις άλατος οι οποίες ιονίζονται σε θετικά και αρνητικά ιόντα. Και τα ανιόντα (αρνητικά φορτισμένα ιόντα) και τα κατιόντα (θετικά φορτισμένα ιόντα), συμβάλουν στην αγωγιμότητα του σχηματισμού. Οι ηλεκτρολυτικοί αγωγοί είναι σημαντικοί στις γεωφυσικές καταγραφές αντίστασης, επειδή όλα τα πορώδη των ιζηματογενών πετρωμάτων περιέχουν λίγο αλμυρό νερό.

Οι μονωτές, η τρίτη κλάση των αγωγών, επικοινωνούν με τον ηλεκτρισμό ελάχιστα ή καθόλου. Οι ουσίες σ’αυτή τη κατηγορία έχουν συγκεκριμένη χημική δομή, στην οποία τα άτομα έχουν συγκεκριμένη και σχετικά ακλόνητη θέση. Υλικά σ’ αυτή τη κατηγορία είναι οι υδρογονάνθρακες και όλα τα στερεά σωματίδια των ιζηματογενών πετρωμάτων.

Η θερμοκρασία είναι ένας σημαντικός παράγοντας που επηρεάζει την αγωγιμωμετρική συμπεριφορά των ηλεκτρονικών και ηλεκτρολυτικών αγωγών. Όταν ένα κομμάτι χάλκινου σύρματος θερμαίνεται, η αγωγιμότητα του μειώνεται. Αντίθετα αν ένας ηλεκτρολυτικός αγωγός θερμανθεί, η αγωγιμότητα του αυξάνεται. Αν θεωρήσουνε τα ιόντα ως μικρά σωματίδια που κινούνται μέσα από το νερό, μπορούμε να δούμε ότι είναι υποκατάστατα νοητής αντίστασης (αντίσταση λόγω ιξώδους). Όσο μεγαλύτερο είναι το ιξώδες, τόσο μεγαλύτερη είναι και η αντίσταση λόγω τριβής, τόσο πιο αργά θα κινείται το υγρό. Το ιξώδες είναι μια λειτουργία της θερμοκρασίας. Αυξάνοντας τη θερμοκρασία μειώνεται το ιξώδες. Με την αύξηση της θερμοκρασίας του αλμυρού νερού, τα ιόντα κινούνται γρηγορότερα. Η αγωγιμότητα του ηλεκτρολύτη αυξάνεται καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία του πετρώματος.

Η σχέση που συνδέει αντίσταση, την περιεκτικότητα σε αλάτι και την θερμοκρασία ενός αλμυρού διαλύματος δίνεται στο διάγραμμα 1.1 .

15

Διάγραμμα 1.1: Διάγραμμα Αγωγιμότητας - Θερμοκρασίας σε διαλύματα NaCl

16

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2

ΦΥΣΙΚΟ ΔΥΝΑΜΙΚΟ

2.1 ΘΕΩΡΙΑ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ

Το φυσικό δυναμικό είναι ένα φυσικά εμφανιζόμενο φαινόμενο. Οφείλεται στην κίνηση των ηλεκτρονίων στους διατρηθέντες σχηματισμούς της γεώτρησης. Το δυναμικό αυτό εξαρτάται από την διαφορά του ιξώδους μεταξύ του νερού του σχηματισμού και του πολφού, τις ιοντικές εκλεκτικές μεμβράνες, και την ιοντική μετακίνηση λόγω διαφοράς πίεσης μεταξύ του πολφού της γεώτρησης και του σχηματισμού. Οι γεωφυσικές καταγραφές του φυσικού δυναμικού (SP) αναπτύχθηκαν το 1930 στη Γαλλία.

2.2 ΕΦΑΡΜΟΓΗ

Οι εφαρμογές του SP είναι οι ακόλουθες:

• Ποιοτικός δείκτης διαπερατότητας

• Προέλευση της αντίσυασης του νερού (Rw)

• Χρησιμοποιείται για να καθορίσει τα όρια των σχηματισμών

• Χρησιμοποιείται σαν δείκτης σχιστόλιθου

• Χρησιμοποιείται για τον συσχετισμό στοιχείων

Το φυσικό δυναμικό είνα ι βασικά μια παθητική μέτρηση ενός φαινόμενου που συμβα ίνει στη φύση. Ό ταν δύο σχηματισμοί διαφορετικώ ν ιοντικώ ν συγκεντρώσεω ν έρχονται σε επαφή (Ej), επικρατεί ο νόμος της εξισορρόπησης κα ι οι δύο συγκεντρώσεις θα σταθεροποιηθούν, εάν υπάρξει αρκετός χρόνος. Τα ιόντα που είνα ι παρόντα στη γεώ τρηση οφ είλοντα ι στο δ ιαχω ρισμό του χλω ριούχου να τρ ίου κα ι η κ ινη τικότη τα των ιόντω ν χλω ριδ ίου είνα ι πολύ μεγαλύτερη από τα ιόντα να τρ ίου , επομένω ς τα ιόντα χλω ριδ ίου μπορούν να μεταναστεύσουν γρηγορότερα , παράγοντας αρνητικό δυ να μ ικ ό .

Αυτό δείχνει ότι το δυναμικό εξαρτάται από την αναλογία των δύο ιοντικών συγκεντρώσεων.

Το δεύτερο δυναμικό που βρίσκουμε, καλείται δυναμικό σχιστόλιθου (Em). Αυτό είναι το αποτέλεσμα της σημαντικότερης μερίδας του φυσικού δυναμικού στη γεώτρηση και είναι ένα αποτέλεσμα του σχιστόλιθου που είναι ένα ιοντικά εκλεκτικό εμπόδιο που χωρίζει δύο διαλύματα διαφορετικών ιοντικών συγκεντρώσεων. Ο σχιστόλιθος αποτελείται βασικά από θετικά φορτισμένα άτομα πυριτίου, μαγνησίου και αργιλίου που περιβάλλονται από τα αρνητικά φορτισμένα άτομα οξυγόνου.

17

Η γενική επίδραση επιτρέπει στα θετικά φορτισμένα άτομα νατρίου να μεταναστεύσουν μέσω του δικτυωτού πλέγματος του σχιστόλιθου αποκρούοντας τα αρνητικά φορτισμένα άτομα χλωριδίου. Στην περίπτωση των γεωτρήσεων, αυτό αναγκάζει το σχιστόλιθο να φορτισθεί θετικά για φρέσκο πολφό (εικόνα 2.1).

SHALE POTENTIAL LIQUID-JUNCTION POTENTIAL

Εικόνα 2.1 : Αντίδραση σχιστολίθου στο Φυσικό Δυναμικό SP

Στις περισσότερες περιπτώσεις όταν διανοίγεται μια πετρελαιοπηγή, η υδροστατική πίεση της στήλης πολφού χρησιμοποιείται για τον έλεγχο της πίεσης του σχηματισμού. Αυτή η στήλη πολφού είναι η πηγή των ιοντικών συγκεντρώσεων που απαιτούνται για να παραγάγουν το φυσικό δυναμικό. Τα άλλα κριτήρια που ικανοποιούν τη συνθήκη αυτή είναι ότι η στήλη πολφού είναι αγώγιμη, (εκτός αν χρησιμοποιείται πολφός με βάση το λάδι), διαμορφώνοντας μια ροή για τα ρεύματα του φυσικού δυναμικού (εικόνα 2.2).

18

Εικόνα 2.2 : Ροή ρευμάτων SP μέσα στο σχιστόλιθο . Καμπύλη SP

Υπάρχει μια άλλη πηγή δυναμικού SP που δεν έχουμε εξετάσει ακόμα. Καλείται ηλεκτροκινητική ή δυναμικό ροής (Ek), και διαμορφώνεται όταν υπάρχει ροή ηλεκτρολύτη μέσω ενός μη μεταλλικού, διαπερατού μέσου. Η πτώση πίεσης κατά μήκος του μέσου, ως εκ τούτου το ποσοστό ροής ηλεκτρολυτών και η ειδική αντίσταση του μέσου, θα καθορίσει το ηλεκτρολυτικό αυτό δυναμικό. Γενικά αυτό το δυναμό είναι τόσο μικρό που μπορεί να παραληφθεί στις περιπτώσεις όπου υπάρχουν πολφοί μεγάλου ειδικού βάρους έναντι χαμηλού πορώδους διαπερατών σχηματισμών και η πτώση πίεσης εμφανίζεται κατά μήκος του σχηματισμού αντί του κέικ διήθησης. Σε αυτήν την περίπτωση το ηλεκτροκινητικό δυναμικό μπορεί να είναι πάνω από -200 mV. Ευτυχώς αυτό είναι πολύ σπάνιο φαινόμενο και το ηλεκτροκινητικό δυναμικό μπορεί ειδάλλως να αγνοηθεί.

19

Βλέπουμε πως για ένα φρέσκο σύστημα πολφού η αντίσταση του κέικ διήθησης (Rmf ) θα είναι μεγαλύτερη από την αντίσταση του νερού (Rw), επομένως η διαγραφία Rmf/Rw θα είναι θετική, που σημαίνει ότι έναντι μιας διαπερατής άμμο, το φυσικό δυναμικό θα είναι αρνητικό. Καθώς η αντίσταση του κέικ διήθησης πλησιάζει την αντίσταση του νερού η διαγραφία Rmf/R w πλησιάζει το μηδέν και όταν Rmf = Rw η διαγραφία Rmf/Rw =0. Αυτό το αναμένουμε επειδή δεν υπάρχει καμία ιοντική συγκέντρωση, επομένως καμία ροή ρεύματος. Ομοίως, για ένα αλμυρό σύστημα πολφού, η ροή θα είναι αντίθετη έναντι μιας άμμου, θα υπάρξει ένα θετικό φυσικό δυναμικό.

2.3 ΣΤΑΤΙΚΟ ΦΥΣΙΚΟ ΔΥΝΑΜΙΚΟ^Ρ)

Το στατικό φυσικό δυναμικό αναφέρεται σε μια μέγιστη θεωρητική τιμή του φυσικό δυναμικό που αναπτύσσεται για δεδομένο σχιστόλιθο και τις αλατότητες του νερού. Είναι το δυναμικό του ηλεκτροχημικού κυττάρου που μπορεί να αναπτυχθεί, εάν κανένα ρεύμα δεν επιτρέπεται να ρεύσει. Το στατικό φυσικό δυναμικό ιδανικά χρησιμοποιείται για τους υπολογισμούς της αντίστασης του νερού, δυστυχώς οι συνθήκες στη γεώτρηση τείνουν να μειώσουν το φυσικό δυναμικό. Βλέπουμε λοιπόν ότι το φυσικό δυναμικό πού αναπτύσσεται σε έναν παχύ, καθαρό ορίζοντα είναι ουσιαστικά το στατικό φυσικό δυναμικό.

Το ψευδό-στατικό φυσικό δυναμικό (PSP) είναι το ίδιο με το στατικό φυσικό δυναμικό, αλλά υπάρχει κάποιος σχιστόλιθος που παρεμβάλλεται στο σχηματισμό της άμμου. Ο παράγοντας μείωσης "άλφα" ισούται με PSP/SSP είναι ένας δείκτης του όγκου σχιστόλιθου παρόντος στο σχηματισμό.

2.4 ΙΣΟΔΥΝΑΜΟ ΚΥΚΛΩΜΑ SP

Η υγρή σύνδεση (E j) και το δυναμικό μεμβρανών (Em ) στη γεώτρηση, μπορούν να απεικονιστούν ως ισοδύναμο κύκλωμα (εικόνα 2.3). Περιλαμβάνει δύο μπαταρίες που αντιπροσωπεύουν τα δύο δυναμικά, και τρεις αντιστάτες που αντιπροσωπεύουν την αντίσταση που οφείλεται στην άμμο (R sd), την αντίσταση που οφείλεται στο σχιστόλιθο (R sh) και την αντίσταση που οφείλεται στη γεώτρηση (Rb h). Το μετρούμενο στατικό φυσικό δυναμικό είναι η τάση αντίστασης κατά μήκος της γεώτρησης. Το φυσικό δυναμικό μετράται από ένα κινούμενο ηλεκτρόδιο τοποθετημένο μέσα στη γεώτρηση και ένα σταθερό ηλεκτρόδιο τοποθετημένο στη δεξαμενή του πολφού. Η διαφορά δυναμικού καταγράφεται συνάρτηση του βάθους.

20

Εικόνα 2.3 : Ισοδύναμο κύκλωμα SP

2.5 ΒΑΣΗ ΑΝΑΦΟΡΑΣ ΤΟΥ SP

Το μέγεθος του φυσικού δυναμικού μετριέται πάντα σε σχέση με τη βάση υποβάθρου του σχιστόλιθου. Η βάση υποβάθρου του σχιστόλιθου καθορίζεται τραβώντας μια ευθεία γραμμή δια μέσου των "καθαρών" σχιστόλιθων, συνήθως οι μέγιστες θετικές τιμές φυσικού δυναμικού και οι μέγιστες εξορμήσεις προς το βάθος. Το βασικό υπόβαθρο του σχιστόλιθου δεν είναι απαραιτήτως κάθετο αλλά μπορεί να περιστραφεί σε κάθε κατεύθυνση. Το φυσικό δυναμικό μετράται σε millivolts από το βασικό υπόβαθρο του σχιστόλιθου, που είναι παράλληλο στη γραμμή βάθους και όχι κάθετο στο περιστρεφόμενο υπόβαθρο του σχιστόλιθου.

2.6 ΟΠΤΙΚΗ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗ ΤΟΥ SP

Οι μόνες πιθανές μορφές του φυσικού δυναμικού εκθέτουν ορισμένα χαρακτηριστικά που είναι σημαντικά κατά τη χρησιμοποίηση της καμπύλης του φυσικού δυναμικού για την ερμηνεία των διαγραφιών. Οι χαρακτηριστικές καμπύλες που επεξηγούν αυτές τις μορφές του φυσικού δυναμικού παρουσιάζονται στην εικόνα 2.4.

21

Εικόνα 2.4 : Μορφές και καμπύλες του SP

Οι καμπύλες του φυσικού δυναμικού μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον καθορισμό του πάχους των οριζόντων και τα όρια των οριζόντων όπως φαίνεται στην εικόνα 4. Το σημείο καμπής των καμπυλών, ή τα σημεία στα οποία το φυσικό δυναμικό αλλάζει κατεύθυνση, καθορίζουν τα όρια των οριζόντων.

Το σχήμα 2.5 επεξηγεί τη χρήση του φυσικού δυναμικού στον καθορισμό της περιεκτικότητας σε σχιστόλιθο του σχηματισμού. Δεδομένου ότι ο σχηματισμός αυξάνει τη σχιστολιθική περιοχή, το φυσικό δυναμικό μειώνεται επειδή το δυναμικό μεμβρανών (Em) που συνδέεται με το σχιστόλιθο τείνει να αντιτάξει την υγρή σύνδεση (E j) της άμμου. Καθώς το αποθηκευτικό κοίτασμα αναμιγνύεται με το σχιστόλιθο, η καμπύλη του φυσικού δυναμικού γίνεται πιο ακανόνιστη. Η αξία της ένδειξης του φυσικού δυναμικού σε μια σχιστολιθική άμμο αναφέρεται ως ψευδό-στατικό φυσικό δυναμικό (PSP) και είναι ένας άμεσος δείκτης της περιεκτικότητας σε σχιστόλιθο της σχιστολιθική ς άμμου.

22

Εικόνα 2.5 : Καμπύλη SP σε σχιστόλιθο

23

2.7 ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΠΟΥ ΕΠΗΡΕΑΖΟΥΝ ΤΗ ΜΟΡΦΗ ΤΟΥ SP

Ε ιδική αντίσταση οριζόντω ν

Το σημείο καμ πής (όρ ιο ορ ιζόντω ν) θα είνα ι πιο κοντά στο σχημα τισ μό της χα μ ηλότερης ειδ ικής αντίστασης, επειδή η πυκνότητα του ρεύματος θα είναι μεγαλύτερη. Δ εδομένου ότι η ειδική αντίσταση ορ ιζόντω ν αυξάνεται, το ρεύμα του SP μειώ νεται, επομένω ς η τιμή του φυσικού δυναμικού θα είνα ι μειω μένη .

Π άχος οριζόντω ν

Η τιμ ή του φυσικού δυναμικού μ ειώ νετα ι λόγω τη ς α υξα νόμ ενη ς πυκνότητας, επομένω ς το φυσικό δυναμικό θα μειω θεί.

Δ ιάμ ετρος γεω τρήσεω ν

Κ αθώ ς το μέγεθος τω ν γεω τρήσεω ν αυξάνετα ι, η πυκνότητα τω ν πετρω μ ά τω ν στις γεω τρή σ εις μειώ νετα ι, που προκαλούν το φυσικό δυναμικό.

Ε ισβολή

Κ αθώ ς η εισβολή αυξάνετα ι, αλλά ζουμ ε το αποτελεσ μ α τικό μ έγεθος γεω τρήσεω ν, επομ ένω ς το φυσικό δυναμικό θα μειω θεί.

Π λεονεκτήματα :- δ ια κ ρ ίνε ι δ ια π ερα τά κα ι μ η -δ ια π ερ α τά α π ο θ η κ ευτικά πετρώ μ α τα .- μ π ορεί να χ ρ η σ ιμ ο π ο ιη θ ε ί γ ια το ν π ρ ο σ δ ιο ρ ισ μ ό τη ς ε ιδ ικ ή ς α ντίσ τα σ η ς του

σ χη μ α τισ μ ού .

24

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3

ΣΥΣΚΕΥΕΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΓΑΜΜΑ

3.1 ΓΕΝΙΚΑ

Οι γεωφυσικές καταγραφές ακτίνων γάμμα είναι μια μέτρηση της φυσικής ραδιενέργειας των σχηματισμών. Οι ακτίνες γάμμα είναι εκρήξεις υψηλών ενεργειακών ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων που εκπέμπονται από μερικά ραδιενεργά στοιχεία καθώς αυτά αποσυντίθενται σε μια σταθερότερη κατάσταση. Υπάρχουν πολλά στοιχεία στα πετρώματα που εκπέμπουν τις ακτίνες γάμμα, αλλά τρία είναι τα πιο κοινά, το ουράνιο, το θόριο και το κάλιο. Το κάλιο είναι το μεγαλύτερο σε περιεκτικότητα (σχήμα 3.1).

Σχήμα 3 .1 : Ραδιενεργά μόρια

3.2 Π Α ΡΟ Υ ΣΙΑ ΡΑ Δ ΙΕΝ Ε ΡΓΩ Ν ΣΤΟ ΙΧ ΕΙΩ Ν

Ο κρυσταλλικός χαλαζίας, που εμφ ανίζει έντονους συνδέσμους σε ό λ ες τις κατευθύνσεις, κρυσταλλώ νετα ι σε μια πολύ καθαρή μορφή και επομένως τε ίνε ι να αποκλείσει τις μη καθαρές μορφές όπως τα ραδιενεργά στοιχεία . Οι ψαμμίτες, που δ ιαμ ορφ ώ νοντα ι από τη μηχανική διάβρω ση του χαλαζία , είνα ι πολύ ασθενείς στην εκπομπή ραδιενέργειας.

25

Οι άστριοι και οι μίκες περιέχουν ένα μ εγά λ ο μέρος του γήινου αποθέματος σε κάλιο. Αυτή η ορυκτολογική ομάδα αποσυντίθεται με ένα σχετικά γρήγορο ρυθμό στα ορυκτά αργίλου. Οι άργιλοι έχουν μικρό μέγεθος μορίων και μια σχετικά ανοικτή δομή δικτυωτού πλέγματος. Η δομή τους χαρακτηρίζεται από αδύναμη σύνδεση. Αυτό δ ιευκολύνει τον σ υ ν υ π ο λ ο γ ισ μ ό των ραδιοστοιχείων στη κρυσταλλική ανακατασκευή τους.

Κατά τη διάρκεια της απόθεσης τους, οι άργιλοι απορροφούν τα ιόντα ραδιοστοιχείω ν με μεγάλο μοριακό βάρος από τα μεταλλοποιημένα ύδατα που περ ιλαμβάνοντα ι στη διαδικασ ία διάβρω σης. Δεδομένου ότι τα μεταλλεύματα αργίλου είναι τα κύρια συστατικά των σχιστόλιθω ν, αυτά τα λεπτόκοκκα ιζήματα είνα ι γενικά αρκετά ραδιενεργά.

Τα ανθρακικά πετρώ ματα σχηματίζοντα ι από τον αποτιθέμενο ασβεστούχο θαλάσσιο σκελετό. Δεδομένου ότι η ραδιενέργεια είνα ι γνωστή για τις επ ιπτώ σεις της, οι ζώ ντες οργανισμοί και τα ανθρακικά ιζήματα είχαν π ιθανώ ς χαμηλή ραδιενέργεια από την αρχή τους. Τα ιόντα μαγνησίου στα υπόγεια ύδατα προκαλούν δολομιτοποίηση . Ελαφρά υψ ηλότερα επίπεδα ακτινοβολίας απαντώ νται συχνότερα σε νεότερους συμπαγείς ασβεστόλιθους. Αυτό το φαινόμενο είναι χαρακτηριστικό στη σύσταση υπόγειω ν υδάτω ν με χαμηλή περ ιεκτικότητα ραδιοστοιχείω ν.

Η ανάπτυξη ενός ελεύθερου σχηματισμού σχιστόλιθου απαιτεί σταθερές συνθήκες απόθεσης που εκπλένουν τους κόκκους άμμου από τα λεπτόκοκκα σωματίδια αργίλου. Όταν οι ασταθείς διαβρωτικές καταστάσεις επικρατούν και η δράση ταξινόμησης είναι ελλιπής, πολλοί ψαμμίτες παγιδεύουν μηχανικά, αξιόλογα ποσά μεταλλευμάτων αργίλου ή σχιστόλιθου.

Η ραδιενεργή απόκριση των σχιστολιθικών άμμων είναι καταφανώς αυξανόμενη σε σύγκριση με τις καθαρές άμμους. Η καμπύλη ακτινών γάμμα επομένως χρησιμοποιείται συχνά για να παράγει ποιοτικά την κλασματική περιεκτικότητα σε σχιστόλιθο.

26

0 GR API 150 RELATIVERADIOACTIVITY

HIGH

LOW

LOW

LOW

HIGH

MATRIX

SHALE

SANDSTONE

LIMESTONE

EVAPORITES

SHALE

Σχήμα 3.2 : Επίπεδα ακτινών γάμμα

3.3 ΒΑΣΙΚΟΙ ΤΥΠΟΙ ΑΝΙΧΝΕΥΤΩΝ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ

Τρεις βασικοί τύποι ανιχνευτών στις γεωφυσικές καταγραφές ακτίνων γάμμα υπάρχουν:1. Ανιχνευτές ιονισμού2. Ανιχνευτές Geiger-Mueller3. Ανιχνευτές σπινθήρος

Οι ανάλογοι μετρητές χρησιμοποιούνται μόνο στην καταγραφή νετρονίων.

27

Σχήμα 3.3 : Ανιχνευτής Geiger - Mueller Σχήμα 3.4 : Ανιχνευτής ιονισμού

Οι πρώτοι δύο ανιχνευτές λειτουργούν με βάση την αρχή του ιονισμού που προκαλείται από τις ακτίνες γάμμα. Και οι δύο περιέχουν έναν κύλινδρο χαλκού με ένα καλώδιο βολφραμίου κατά μήκος του κέντρου του μέσω ενός κυλίνδρου γυαλιού. Τον κύλινδρο τον γεμίζουν με αέριο με χαμηλή πίεση (Geiger-Mueller, σχήμα 3.3), ή υψηλή πίεση (ανιχνευτής ιονισμού, σχήμα 3.4). Εφαρμόζεται κατά μήκος του καλωδίου, υψηλή τάση για τον ανιχνευτή Geiger-Mueller ή χαμηλή τάση για τον ανιχνευτή ιονισμού. Καθώς μια ακτίνα γάμμα εισάγεται στο μετρητή, εκτινάσσει ένα ηλεκτρόνιο από το τοίχωμα του κυλίνδρου χαλκού στο αέριο. Το ηλεκτρόνιο επιβραδύνεται από τη σύγκρουση με τα άτομα αερίου και κατά τη διαδικασία ελευθερώνει περισσότερα ηλεκτρόνια από το αέριο. Αυτός ο ιονισμός από τη σύγκρουση οδηγεί σε μια αλυσιδωτή απελευθέρωση ηλεκτρονίων που φθάνουν στο καλώδιο για καθένα που ελευθερώνεται τελικά στο αέριο. Αυτή η αλυσιδωτή απελευθέρωση ηλεκτρονίων στο καλώδιο προκαλεί έναν ηλεκτρικό παλμό στο μετρητή. Ο παλμός προκαλεί μια αλλαγή στο ρεύμα που είναι ανάλογη προς το πλήθος των ακτινών γάμμα. Ο ανιχνευτής Geiger-Mueller είναι μια βελτιωμένη έκδοση του ανιχνευτή ιοντισμού αλλά όπως και στον ανιχνευτή ιονισμού έχει αποδοτικότητα λιγότερο από 10%. Επίσης, και οι δύο ανιχνευτές είναι αρκετά μεγάλοι σε μήκος, και χρησιμοποιούνται τώρα μόνο σε μικρής διαμέτρου γεωτρήσεις ή σε φωρατές για σωληνωμένες γεωτρήσεις.

Σχήμα 3.5 : Ανιχνευτής σπινθήρος

Ο ανιχνευτής σπινθήρος (σχήμα 3.5) είναι ο κύριος τύπος ανιχνευτή σε χρήση σήμερα. Το κλειδί για την ανίχνευση σπινθήρα είναι η δυνατότητα των ακτινών γάμμα να παράγουν μικροσκοπικές λάμψεις φωτός καθώς χρησιμοποιούνται σε ορισμένα κρύσταλλα. Αυτοί οι σπινθήρες μετατρέπονται έπειτα σε ηλεκτρικούς παλμούς. Το μέγεθος του παλμού εξαρτάται από το ποσό της ενέργειας που απορροφάται από την ακτίνα γάμμα. Τα πλεονεκτήματα του ανιχνευτή σπινθήρες είναι η μεγαλύτερη απόδοση του (πάνω από 60%) και η λεπτή ανάλυση οριζόντων, του, λόγω του σύντομου μήκους του.

28

3 .3α ΑΚΤΙΝΑ ΕΡΕΥΝΑΣ

Η ακτινοβολία γάμμα είναι ηλεκτρομαγνητικά κύματα ενέργειας, παρόμοια με το φώς και τα ράδιοκύματα, και δεν έχουν καμία μάζα. Αυτό είναι η ραδιενεργός ενέργεια που μετριέται στη γεώτρηση από τον ανιχνευτή ακτινών γάμμα. Οι ακτίνες γάμμα μπορούν να εκτραπούν από τις συγκρούσεις με την ύλη και μπορούν να σταματήσουν μερικές ίντσες από το προστατευτικό κάλυμμα από χάλυβα. Σχεδόν 90% των μετρημένων ακτινών γάμμα δημιουργούνται μέσα στις πρώτες έξι ίντσες από τον ερευνούμενο σχηματισμό. Η επίδραση της εισαγωγής των πρόσθετων μέσων, όπως το τσιμέντο και η σωλήνωση, μειώνει μόνο τη συνολική ποσότητα ακτινών γάμμα ειδάλλως διαθέσιμων για τη μέτρηση, αλλά γενικά δεν μειώνει τις χρήσιμες πληροφορίες που παρέχονται από αυτήν την μέτρηση.

3.4 ΧΡΗΣΕΙΣ ΤΩΝ ΑΚΤΙΝΩΝ ΓΑΜΜΑ

Ακολούθως είναι μερικές χρήσεις των γεωφυσικών καταγραφών με ακτίνες γάμμα.

α) Συσχετισμός - μπορεί να είναι είτε συσχετισμός μεταξύ διαγραφιών είτε συσχετισμός μεταξύ φρεατίων. Μ πορεί να εφαρμοστεί σε σωληνωμένες ή ασωλήνωτες γεωτρήσεις, με φρέσκο, αλμυρό, με βάση το λάδι πολφό ή χωρίς πολφό αλλά με αέρα. Η διαγραφία είναι ιδιαίτερα χρήσιμη όπου η διαγραφία του φυσικού δυναμικού δεν μπορεί να εφαρμοσθεί.

β) Προσδιορισμός λιθολογίαςγ) Προσδιορισμός ό γ κ ο υ σ χ ι σ τ ό λ ι θ ω νδ) Έλεγχος βάθους - που χρησιμοποιείται για την εκτέλεση διαγραφιών σε

σωληνωμένες γεωτρήσεις.

ε) Διαγραφίες ανιχνευτών - που χρησιμοποιούνται για να εντοπίσουν τις

μετακινήσεις του τεχνητού ραδιενεργού υλικού που ενδύθηκε στις γεωτρήσεις

3.5 ΠΕΡΙΟΡΙΣΜΟΙ ΤΩΝ ΣΥΣΚΕΥΩΝ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΓΑΜΜΑ

Ο ανιχνευτής σπινθήρες (σχήμα 5) είναι ο κύριος τύπος ανιχνευτή σε χρήση σήμερα. Το κλειδί για την ανίχνευση σπινθήρα είναι η δυνατότητα των ακτινών γάμμα να παράγουν μικροσκοπικές λάμψεις φωτός καθώς χρησιμοποιούνται σε ορισμένα κρύσταλλα. Αυτοί οι σπινθήρες μετατρέπονται έπειτα σε ηλεκτρικούς παλμούς. Το μέγεθος του παλμού εξαρτάται από το ποσό της ενέργειας που απορροφάται από την ακτίνα γάμμα. Τα πλεονεκτήματα του ανιχνευτή σπινθήρες είναι η μεγαλύτερη απόδοση του (πάνω από 60%) και η λεπτή ανάλυση οριζόντων, του, λόγω του σύντομου μήκους του.

Λόγω της στατιστικής φύσης των εκπομπών ακτινών γάμμα, σταθερή ταχύτητα καταγραφής πρέπει να διατηρηθεί. Οποιοδήποτε υλικό που χωρίζει τον ανιχνευτή από την πηγή ακτινών γάμμα (ο σχηματισμός) τείνει να μειώσει το σήμα. Για παράδειγμα σωληνωμένες γεωτρήσεις, εδαφικές διαβρώσεις, μέγεθος γεωτρήσεων ή αλατότητα πολφού. Οι αλμυροί πολφοί όπως KCL θα αυξήσουν τα επίπεδα των ακτινών γάμμα.

29

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4

ΣΥΣΚΕΥΕΣ ΕΠΑΓΩΓΗΣ

4.1 ΓΕΝΙΚΑ

Οι συσκευές επαγωγής λειτουργούν με μια εξ ολοκλήρου διαφορετική αρχή. Χρησιμοποιούν τη μαγνητική ροή για να προκαλέσουν τα ρεύματα του σχηματισμού. Το πλεονέκτημα αυτού του τύπου συστήματος είναι ότι δεν υπάρχει καμία ανάγκη για μια αγώγιμη στήλη πολφού, επομένως το σύστημα θα λειτουργήσει στις διατρηθείσες με αέρα ή με πολφούς βασισμένους στο λάδι.

Ο νόμος του Faraday και ο νόμος του Amber είναι οι δύο βασικές αρχές της φυσικής που χρησιμοποιούμε. Ένας αγωγός ρεύματος δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο ανάλογο προς το ρεύμα του αγωγού. Για την απλότητά του, ένα σύστημα δύο σπειρών απαιτείται. Η μια σπείρα χρησιμοποιείται ως σπείρα αποστολής σημάτων και η άλλη είναι σπείρα δεκτών (σχήμα 4.1). Η σπείρα αποστολής σημάτων ενεργοποιείται με ένα σήμα κυμάτων ημιτόνου 20 kHz αναγκάζοντας ρεύμα να διέλθει στη σπείρα.

30

Σύμφωνα με τον νόμο του Amber αυτό το ρεύμα παράγει ένα αντίστοιχο μαγνητικό πεδίο αποκαλούμενο μαγνητική ροή. Επειδή το ρεύμα στη σπείρα είναι εναλλασσόμενο, η μαγνητική ροή θα εναλλάσσεται επίσης στην ίδια συχνότητα. Από το νόμο του Faraday, η μεταβαλλόμενη μαγνητική ροή του αγωγού θα αναγκάσει το ρεύμα να διατρέξει στον αγωγό, παράγοντας δυναμικό. Ο αγωγός είναι σε αυτήν την περίπτωση οριζόντιος κυκλικά διαμορφωμένος (donut), που περιβάλλει τον φωρατή. Το ποσό του προκληθέντος ρεύματος βρόγχων είναι ανάλογο της αγωγιμότητας του σχηματισμού. Έχουμε τώρα ένα εναλλασσόμενο ρεύμα ίδιας συχνότητας που ρέει στο σχηματισμό γύρω από τη συσκευή παραγόμενο από ένα ρεύμα στη σπείρα αποστολής σημάτων. Λόγω της φύσης της μαγνητικής σύζευξης, το προκληθέν ρεύμα του σχηματισμού θα είναι 90° εκτός θέσης με το ρεύμα αποστολής σημάτων.

Ο προκληθείς βρόγχος (IL), θα έχει επίσης ένα αντίστοιχο μαγνητικό πεδίο που θα εναλλάσσεται στην ίδια συχνότητα με το σύστημα και τη φάση με το ρεύμα βρόχων.

Έχουμε τώρα δύο πηγές μαγνητικής ροής παρούσες στο σύστημα. Και οι δύο μαγνητικές ροές συνδέουν τη σπείρα δεκτών, και πάλι από τον νόμου του Faraday τάση θα προκαλείται. Γ ια να μετρηθεί το σήμα που προκαλείται από την ροή βρόχων, επειδή είπαμε ότι είναι ανάλογο της αγωγιμότητας του σχηματισμού, πρέπει να απορρίψουμε το σήμα που προκαλείται από τη σπείρα αποστολής σημάτων καλούμενο και ως άμεση σύζευξη. Είδαμε ότι οι δύο μαγνητικές ροές δεν είναι στην ίδια φάση επομένως οι προκληθείσες τάσεις τους δεν θα συμπίπτουν .

Βρίσκουμε ότι η άμεσα συνδεμένη τάση είναι 90° εκτός φάσης με το ρεύμα αποστολής σημάτων, ενώ το προκληθέν σήμα βρόγχων είναι 180° εκτός φάσης με το ρεύμα αποστολής σημάτων. Με την απόρριψη όλου του ρεύματος σημάτων που είναι 90° εκτός φάσης, μένουμε με το σήμα που προκαλείται από την ροή στον επίγειο βρόγχο - ως εκ τούτου προκύπτει η αγωγιμότητα του σχηματισμού.

Υπάρχουν άλλες περιπλοκές σε αυτό το σύστημα. Δεν υπάρχει μόνο ένας βρόγχος αγωγών, αλλά ένας άπειρος αριθμός ομόκεντρων βρόγχων. Υπάρχει μια ροή βρόχων σε κάθε έναν από αυτούς τους βρόγχους αγωγών σχηματισμού που αναγκάζουν την αμοιβαία αυτεπαγωγή να αντιτάξει την ροή στους παρακείμενους βρόγχους. Η γενική επίδραση αυτής της αμοιβαίας αυτεπαγωγής είναι να μειωθεί η προφανής αγωγιμότητα στους αγώγιμους σχηματισμούς.

Μια άλλη επιπλοκή που εισάγεται στο σύστημα είναι η προσθήκη των σπειρών για την εστίαση. Οι σπείρες χρησιμοποιούν τη βάση της ακυρωτικής ροής για να ακυρώσουν τα ανεπιθύμητα σήματα που παρέχουν τα επιθυμητά βάθη της έρευνας.

Μια γραφική λύση παρουσιάζεται για το σύστημα σπειρών στο σχήμα 4.2 και για τον φωρατή επαγωγής DIL στο σχήμα 4.3. Με τη σύγκριση των δύο στοιχείων, μπορούμε να δούμε πώς η εστίαση έχει εξαλείψει τη συμβολή της γεώτρησης και έχει κάνει το γενικότερο σήμα να αντιδρά βαθύτερα στο σχηματισμό.

31

I R G

F

1.0

0.9

0.8

0.7

0.6

0.5

0.4

0 .3·

0.2

- -

- VEF Η Ο -

- f R\DIAL-

1

k___

____

____

__

____

___1

____

__

■ / / -

DEPTH OF INVESTIGATION AS A FUNCTION OF COIL SPACING

Σχήμα,4.2 : Διάγραμμα βάθους εισβολής του φωρατή επαγωγής δύο σημείων

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

DEPTH OF INVESTIGATION (INCHES)

Σχήμα 4.3 : Διάγραμμα βάθους εισβολής του φωρατή IDL

32

Δεδομένου όχι αυτή η συσκευή χρησιμοποιείται για να μετρήσει μια συγκεκριμένη περιοχή, στην περίπτωση της αγωγιμότητας σχηματισμού, θέλουμε να εξαλείψουμε μη επιθυμητά σήματα.

Διάφορες μέθοδοι χρησιμοποιούνται για να διορθώσουν τις ανεπιθύμητες αυτές επιρροές. Γ ια φρέσκο πολφό σε γεωτρήσεις μικρότερες από 9", το σήμα του πολφού δεν λαμβάνεται υπόψη, και για άλλες περιπτώσεις η διόρθωση για τις επιρροές του πολφού εξετάζεται αργότερα.

Η επιρροή του πολφού δεν λαμβάνεται υπόψη για εισβολή λιγότερο από 30", και για εισβολή μεγαλύτερη από 30" αποδίδονται από το διάγραμμα τύπου στροβίλου.

Για επιρροές που η επίδραση τους μπορεί να μην ληφθεί υπόψη για έναν ορίζοντα μεγαλύτερο από 1,5 φορές το κύριο διάστημα σπειρών (5 πόδια). Τα διαγράμματα διορθώσεων εξηγείται αργότερα επίσης.

M O R E T H A N 5 0 % O F

M A X IM U M G E O M E T R IC A L F A C T O R

B E T W E E N 2 5 % A N D 5 0 %

B E T W E E N 1 0 % A N D 2 5 %

i ; j B E T W E E N 5 % A N D 10°.

B E T W E E N 2 % A N D 5 °/

: B E T W E E N -2 % A N D 2 %

B E T W E E N -2 % A N D -5 %

(F O C U S S IN G S O N D E S , E A R L Y T Y P E )

T R - M A IN C O IL S

F F 1 - F O C U S S IN G C O IL S

A A 1 - A U X IL IA R Y C O M P E N S A T IN G C O IL S

Διάγραμμα 4.1 : Γεωμετρικός παράγοντας της διαφορικής περιοχής του εδάφους γύρο από το σύστημα σπειρών

4.2 ΒΑΘΜΟΝΟΜΗΣΗ

Η επαγωγή χρησιμοποιεί μια σειρά τριών βαθμονομήσεων για να φθάσει στην ανάγνωση της διαγραφίας. Το πρώτο μέρος της βαθμονόμησης είναι να βρεθεί η παραγωγική ικανότητα του φωρατή. Αυτό γίνεται με την τοποθέτηση ενός γνωστού αγώγιμου βρόγχου σε μια συγκεκριμένη γεωμετρική θέση. Το επόμενο μέρος της βαθμονόμησης είναι μια εσωτερική βαθμονόμηση που χρησιμοποιείται για να καθορίσει τα ηλεκτρονικά χαρακτηριστικά τμήματα. Αυτό είναι απλά η αποστολή ρεύματος από την εκπομπή σημάτων μέσω δύο αντιστατών ακρίβειας και μετρώντας την αντίδραση. Η τελική βαθμονόμηση είναι και αυτή μια εσωτερική βαθμονόμηση που γίνεται κατά την διάρκεια της καταγραφής. Γίνεται για να συγκρίνει το ηλεκτρονικό τμήμα κατά την διάρκεια της καταγραφής, με τα ηλεκτρονικά κατά την διάρκεια της βαθμονόμησης για να μετρήσει οποιαδήποτε κλίση. Αυτή η βαθμονόμηση αντιπροσωπεύεται από το σχήμα 4.5 .

33

Σχήμα 4.5 : Διάγραμμα βαθμονόμησης συσκευής επαγωγής

Αφότου ολοκληρωθεί η εργασία της καταγραφής, μια μετέπειτα βαθμονόμηση εκτελείται για να δείξει ότι ο φωρατής δεν έχει αποκλίνει σημαντικά κατά τη διάρκεια της λειτουργίας καταγραφών. Μια απόκλιση 2-3 memos είναι αποδεκτή.

Η βαθμονόμηση για DIL παρουσιάζεται σε ψηφιακή μορφή. Δείτε το σχήμα 4.6.

DUAL INDUCTION SHOP CALIBRATION

DATE PERFORMED: 04-15-83

PRIMARY CALIBRATION DATA

ZERO LOOP I NT INT(AIR) CAL ZERO CAL U NITS

ILD -1 638 11 637 MV

ILM -2 741 9 742 MV

REFERENCE DATA

LOOP IN TERNAL CALIBR ATEDSTD ZERO C A L LOW HIGH U N ITS

ILD 400 6.9 400.6 0 0 399.9 MM/M

ILM 464 5.6 463.7 0.0 463.9 MM/M

ILD SONDE ERROR CORRECTION: 7.5 MM /M & ILD CONVR: 1.59M V-M M /M

ILD SONDE ERROR CORRECTION: 5.9 MM /M & ILM CONVR: 1.60 MV-MM/M

DUAL INDUCTION BEFORE SURVEY CALIBRATION

RESISTIVITY

M EASU RED CALIBR ATED

LOW HIGH LOW HIGH UNITS

ILD -0.6 405.6 0.0 399.6 MM/M

ILM -1.2 469.3 0.0 463.7 MM-M

LL 1.2 502.6 2.0 500.0 OHM-M

ILD SONDE ERROR CORRECTION: 7.5 M M /M

ILM SONDE ERROR CORRECTION: 5.9 M M /M

D U AL INDUCTION AFTER SURVEY CALIBRATION

RESISTIVITY

LOW

AFTER BEFORE

HIGH

BEFORE AFTER UNITS

ILD 0.0 0.0 399.6 399.6 MM/M

ILM 0.0 0.0 463.7 463.7 MM-M

LL 2.0 2.0 500.0 500.1 OHM-M

ILD SONDE ERROR CORRECTION: 7.5 M M M

ILM SONDE ERROR CORRECTION: 5.9 M M /M

Σχήμα 4.6 : Πίνακας βαθμονόμησης για DIL

34

4.3 ΑΠΟΚΡΙΣΗ ΦΩΡΑΤΩΝ

Η απόκριση φωρατών για τη διπλή επαγωγική εστίαση (DIL) είναι η πιο κοινή διαμόρφωση που υπάρχει στον τομέα. Η συσκευή επαγωγής περιέχει μια επαγωγή 6FF40 για τη βαθιά έρευνα, ένα 7FF32 - για ένα μέσο βάθος έρευνας και μια ρηχή ανάγνωση εστίασης 3. Ο λόγος για τα τρία βάθη της έρευνας είναι να παρουσιαστεί σχεδιάγραμμα εισβολής που δείχνει τη διαπερατότητα. Δείτε το διάγραμμα 4.6.

0.8

M E D IU M IN D U C TIO N

------------------- DEEP IN D U C TIO N

- LATE RO LOU

0 .3 -

niAMFTPR /INPHFS

Διάγραμμα 4.6 : Διάγραμμα απόκρισης φωρατή διπλής επαγωγικής εστίασης (DIL)

Οι συσκευές επαγωγής θεωρούνται αγώγιμες συσκευές, που σημαίνει ότι είναι οι αποδοτικότερες στις υψηλές αγωγιμότητες ή τις χαμηλές αντιστάσεις. Από την άλλη, ο φωρατής εστίασης είναι μια συσκευή ειδικής αντίστασης και αποδίδει καλύτερα στην υψηλή αντίσταση. Η φύση της λειτουργίας κάθε συσκευής πρέπει να ληφθεί υπόψη κατά την εξέταση των ακραίων τιμών των κλιμάκων ειδικής αντίστασης. Παραδείγματος χάριν, σε έναν αγώγιμο σχηματισμό 0,5 -m, οι δύο συσκευές επαγωγής βλέπει 1000 / 0,5 h-m = 2000 ms/m Χ 1,6 mV/ms/m = 3200 mV του σήματος, το οποίο μετριέται εύπλαστο εστίασης από την άλλη μεριά, 0,5 Ω-n Χ 5 mV/ Ωhn = 2.5mV, όχι ένα πολύ μεγάλο σήμα και εύκολα χάνεται στο θόρυβο του συστήματος.

35

Για το τέλος, η αντίθετη περίπτωση ισχύει. Σε έναν σφιχτό σχηματισμό 2000 Ω ^ το εστίασης βλέπει 200 Ω ^ Χ 5 m V ^h m = 10.000 mV, ένα πολύ δυνατό σήμα, εντούτοις, για το διαγραφεί επαγωγής βλέπουμε 1000/2000 Ωhm = 0,5 ms/m Χ 1,5 mV/ms/m = 0,8 mV, ένα σήμα που θα χαθεί βασικά στο θόρυβο. Επομένως, το επαγωγής είναι μια ακριβέστερη συσκευή.

4.4 ΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ

Όπως παρουσιάστηκε προηγουμένως, τα σήματα επαγωγής είναι πολύ αδύνατα σε περιβάλλον υψηλής αντίστασης, επομένως είναι καλύτερα να χρησιμοποιήσουμε την ανάγνωση της επαγωγής σε αυτές τις περιοχές.

Οι καμπύλες επαγωγής επιτυγχάνουν το μεγαλύτερο μέρος του σήματός τους μεταξύ της συσκευής αποστολής σημάτων και τις σπείρες δεκτών (που παρουσιάζονται στο σχήμα 4), επομένως το κάθετο ψήφισμα είναι φτωχό. Για να διαβάσει μια αληθινή Rf, ο ορίζοντας πρέπει να είναι τουλάχιστον 5 πόδια παχύς. Ο φωρατής επαγωγής έχει πολύ καλό κάθετο ψήφισμα, και είναι σε θέση να διαβάσει 18 " από παχύ ορίζοντα.

Το μέγεθος γεωτρήσεων και η ειδική αντίσταση πολφού μπορούν να έχουν ιδιαίτερες επιπτώσεις στις καμπύλες επαγωγής. Οι μεγάλες γεωτρήσεις (> 12") με αλμυρούς πολφούς θα επιτρέψουν στο σήμα γεωτρήσεων να ρεύσει, προκαλώντας την πτώση των τιμών επαγωγής.

Γενικά το βάθος της έρευνας για τον φωραρή επαγωγής είναι 15, 30, 60 ίντσες, μέσο και βαθύ αντίστοιχα. Μπορούμε να διορθώσουμε την εισβολή, και τις επιδράσεις των γεωτρήσεων. Ανίχνευση λεπτών οριζόντων πάχους 12 18" εκτελούνται από το εστίασης,ενώ οι συσκευές επαγωγής χρειάζονται τουλάχιστον 5 πόδια, για να μετρήσουν σωστά.

Εξ αιτίας των επιρροών των γεωτρήσεων, ο φωρατής αποδίδει καλύτερα στους σχετικά φρέσκους πολφούς όπως φαίνονται από τα διαγράμματα διορθώσεων γεωτρήσεων.

Η ικανότητα επαγωγής του φωρατή εξασθενεί με την αύξηση της αντίστασης με αποτέλεσμα να έχουμε αδύναμο σήμα. Ένα σημείο διακοπής των 200 Ω hm χρησιμοποιείται για ένα αξιόπιστο τελικό σήμα. Επάνω από αυτήν την τιμή, οι ενδείξεις εξαρτώνται ιδιαίτερα από τις απόλυτα μηδενικές τιμές και είναι μόνο ενδεικτικές.

Το DIL είναι ένα πολύτιμο εργαλείο, αλλά έχει και περιορισμούς. Εφ' όσον γίνονται κατανοητοί αυτοί, το εργαλείο μπορεί να χρησιμοποιηθεί αποτελεσματικά για να μαζέψει πολύτιμα στοιχεία.

36

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5

ΣΥΣΚΕΥΕΣ ΑΝΤΙΣΤΑΘΜΙΣΜΕΝΗΣ ΠΥΚΝΟΤΗΤΑΣ

5.1 ΧΡΗΣΕΙΣ

Η συσκευή αντισταθμισμένης πυκνόρητας χρησημοποιείται :- για να μετρήσει άμεσα την πυκνότητα μάζας του σχηματισμού- για να καθορίσει το πορώδες του σχηματισμού όταν είναι γνωστή η λιθολογία- για να καθορίσουν τη λιθολογία από κοινού με άλλες διαγραφίες- για να ανιχνεύσουν αέριο όταν συγκρίνεται με άλλες διαγραφίες- για να προσδιορίσει τα ασυνήθιστα στρώματα μεταλλεύματος που υπάρχουν μέσα στις

αποθέσεις

5.2 ΑΡΧΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ

Ο φωρατής πυκνότητας παρέχει μια συνεχή καταγραφή των εναλλαγών στην πυκνότητα των υπογείων σχηματισμών που διαπερνώνται από τη γεώτρηση. Τα κύρια τμήματα ενός φωρατή πυκνότητας είναι μια ραδιενεργός πηγή (Cs137) και δύο ανιχνευτές που στεγάζονται πλευρικά όπως εμφανίζονται στο σχήμα 5.1.

Σχήμα 5.1 : Σχηματική παράσταση φωρατή διπλής αντισταθμισμένης πυκνότητας

37

Η πηγή εκπέμπει ακτίνες γάμμα υψηλής ενέργειας στο σχηματισμό όπου μερικές από αυτές συγκρούονται με άτομα των υλικών του σχηματισμού. Οι διάφορες αντιδράσεις μπορούν να εμφανιστούν όταν πραγματοποιούνται οι συγκρούσεις και στην καταγραφή πυκνότητας, οι σημαντικότερες αυτών των αντιδράσεων είναι διασπορά ηλεκτρονίων (σχήμα 5.2).

COMPTON SCATTERING

E N E R G Y R A N G E IN C ID E N T P H O T O N

O . M . O M e V

IN C ID E N T P H O T O N

C O M P T O N R E C O IL

E L E C T R O N

Σχήμα 5. 2 : Σχηματική παράσταση διασποράς ηλεκτρονίων

Η διασπορά ηλεκτρονίων εμφανίζεται όταν συγκρούεται μια ακτίνα γάμμα με ένα άτομο και αποσπά ένα ηλεκτρόνιο από το άτομο χωρίς αυτό να απορροφάται στη διαδικασία. Η ακτίνα γάμμα που προκύπτει απελευθερώνει ένα χαμηλότερο ενεργειακά επίπεδο και μια διαφορετική διεύθυνση πορείας, και αυτό θα συνεχίσει να συμβαίνει με κάθε επόμενη σύγκρουση. Καθώς αυτές οι συγκρούσεις συμβαίνουν, μερικές από τις ακτίνες γάμμα θα διασκορπιστούν πίσω προς τους ανιχνευτές. Ο αριθμός των ακτινών γάμμα που φθάνουν στους ανιχνευτές είναι μια λειτουργία της πυκνότητας ηλεκτρονίων του καταγραφόμενου σχηματισμού.

Τα πυκνά πετρώματα όπως ο ασβεστόλιθος εκθέτουν μια υψηλή πυκνότητα ηλεκτρονίων σχηματισμού, με αυτόν τον τρόπο περισσότερες εκπεμπόμενες ακτίνες γάμμα επιβραδύνονται σε τέτοιο βαθμό που πολύ λίγες θα επιστρέψουν στους ανιχνευτές. Το αντίθετο εμφανίζεται στα λιγότερο πυκνά πετρώματα. Ένας σχηματισμός χαμηλής πυκνότητας, όπως ένας άνθρακας, δίνει υψηλότερες τιμές καθώς λιτερες εκπεμπόμενες ακτίνες γάμμα επιβραδύνονται από τη σύγκρουση και περισσότερες επιστρέφουν στους ανιχνευτές.

5.3 ΑΝΤΙΔΡΑΣΗ ΠΟΡΩΔΟΥΣΗ διαφοροποίηση του πορώδους του σχηματισμού από τη διαγραφία πυκνότητας απαιτεί ότι η

λιθολογία είναι γνωστή. Η αντίδραση μητρών του φωρατή πυκνότητας για κάθε έναν από τους τύπους αποθηκευτικών πετρωμάτων είναι:

ψαμμίτης = 2650 kg/m (2,65 gm/cc) ασβεστόλιθος = 2710kg/m3(2,71 gm/cc) δολομίτης = 2870 kg/m3 (2,87 gm/cc)

Το διάγραμμα 5.1 επεξηγεί το λάθος που θα μπορούσε να προκύψει όταν το πορώδες των ασβεστόλιθων προερχόμενο από τη διαγραφία πυκνότητας και η λιθολογία περιέχει και άλλα εκτός από ασβεστόλιθο.

38

290 280 270 260 250 240 230 220Ε ΙΔ ΙΚ Ο Β Ά Ρ Ο Σ Kg/m 3

210 200 190

Διάγραμμα 5.1 : Διάγραμμα διόρθωσης διαγραφίας πυκνότητας

39

5.4 ΒΑΘΜΟΝΟΜΗΣΗ ΑΝΤΙΣΤΑΘΜΙΣΜΕΝΗΣ ΠΥΚΝΟΤΗΤΑΣ

Εάν ένας φωρατής πυκνότητας είχε πάντα την τέλεια επαφή μεταξύ του ανιχνευτή και των τοιχωμάτων της γεώτρησης (χωρίς πολφό ή κέικ διήθησης μεταξύ του ανιχνευτή και του σχηματισμού), δεν θα υπήρχε καμία απαίτηση να γίνουν διορθώσεις στην καταγραμμένη πυκνότητα. Δυστυχώς, αυτό δεν ισχύει. Στην πραγματικότητα, το κέικ διήθησης και οι ποικίλες πυκνότητες του κέικ διήθησης λαμβάνονται υπόψη και ο φωρατής πυκνότητας πρέπει να σχεδιαστεί έτσι ώστε να αντισταθμίσει τέτοια αποτελέσματα.

Γι αυτό οι φωρατές αντισταθμισμένης πυκνότητας (CDL) χρησιμοποιεί δύο ανιχνευτές, έναν μεγάλου διαμετρήματος και έναν μικρού διαμετρήματος. Οι παράμετροι που επηρεάζουν τα μετρούμενα ποσοστά είναι:

- η πυκνότητα σχηματισμού (ρΒ)- ο μέσος ατομικός αριθμός του σχηματισμού (Zb)- το πάχος του κέικ διήθησης (hmc)- η πυκνότητα του κέικ διήθησης (pmc)- o μέσος ατομικός αριθμός του κέικ διήθησης (Zmc)

Η αντίδραση των ανιχνευτών CDL είναι μια λειτουργία και των πέντε από αυτές τις ανεξάρτητες παραμέτρους.

Η βαθμονόμηση του φωρατή πυκνότητας αποτελείται από την τοποθέτηση του φωρατή σε δύο γνωστής πυκνότητας αντικείμενα και τη λήψη στατιστικού δείγματος ποσοστών και για τους δύοοανιχνευτές. Ένας όγκος μαγνησίου που έχει ειδικό βάρος 1710 kg/m και ένας όγκος αργιλίου που έχει ειδικό βάρος 2590 kg/m3, χρησιμοποιούνται.

5.4α ΠΛΕΟΝΕΚΤΉΜΑΤΑ- παρέχει επιτόπου τον προσδιορισμό του ειδικού βάρους- συμβάλει στον καθορισμό της επίδρασης του σχιστόλιθου και στον υπολογισμό του πορώδους της άμμου

- μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον καθορισμό του πορώδους σε γνωστές λιθολογίες- καταγράφει ταυτόχρονα τη διάμετρο

5.4β ΠΕΡΙΟΡΙΣΜΟΙ

- η διαγραφεί πυκνότητας πρέπει να πραγματοποιηθεί με χαμηλές ταχύτητες (500m/hr) για να εξασφαλιστεί την επαρκή επαφή με τα τοιχώματα της γεώτρησης και για να παρασχεθεί ακριβείς ορισμός των οριζόντων

- η τιμή του πορώδους μπορεί να πρέπει να διορθωθεί για τις rogues ή ανομοιόμορφες γεωτρήσεις

- οι πυκνότητες μάζας επηρεάζονται από το μεγάλο βάρος της στήλης πολφού- η ερμηνεία των διαγραφιών πυκνότητας μπορεί να επηρεαστεί από την παρουσία σχιστόλιθου ή αργίλου στο σχηματισμό.

40

5.5 ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΑΕΡΙΩΝ

Η επίδραση των αερίων στη διαγραφία πυκνότητας εντοπίζεται από την αλλαγή στην πυκνότητα του ρευστού που γεμίζει τους πόρους. Η προκύπτουσα αντίδραση είναι σχηματικά διευκρινισμένη στο σχήμα 5.2. Υποθέτοντας ότι το πορώδες είναι ίσο σε ένα αποθηκευτικό πέτρωμα που περιέχει αέριο επιστρώνοντας το έλαιο ή το ύδωρ, η επίδραση του αερίου είναι προς ένα χαμηλότερο ειδικό βάρος ή ένα υψηλότερο πορώδες. Οι τεχνικές Cross plot χρησιμοποιούνται γενικά για να κάνουν το αέριο να επηρεάσει τις διορθώσεις.

Σχήμα 5.2 : Επίδραση αερίου στη διαγραφία πυκνότητας

5.6 Πλεονεκτήματα• δείκτης λιθολογίας με ελάχιστες επιδράσεις από το πορώδες ή το αέριο

• παρέχει τον προσδιορισμό του ογκομετρικού τμήματος για τους ογκομετρικούς υπολογισμούς σε σύνθετες λιθολογίες

• ανίχνευση θρυμματισμού σε συνδυασμό με πολφό βαρύτη

• καταγραφή σε συνδυασμό με τη μέτρηση του ειδικού βάρους

41

• σ τα τ ισ τ ικ ή μ έτρ η σ η εκ φ ύ σ εω ς , επ ο μ έ ν ω ς α π α ιτ ο ύ ν τ α ι χ α μ η λ έ ς τ α χ ύ τ η τ ε ς κ α τ α γ ρ α φ ή ς

• μ έτρ η σ η σε ο μ α λ ο ύ ς τύ π ο υ ς π ε τ ρ ω μ ά τω ν , επ ο μ έ ν ω ς ε υ α ίσ θ η τ ο ς σε τρ α χ ιά ε π ιφ ά ν ε ια

• το ιχ ω μ ά τ ω ν γ ε ώ τ ρ η σ η ς

5.7 ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ

42

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6

ΣΥΣΚΕΥΕΣ ΝΕΤΡΟΝΙΩΝ

6.1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Οι γεωφυσικές καταγραφές νετρονίων χρησιμοποιούνται κυρίως για να προσδιορίσουν τους πορώδεις σχηματισμούς και να καθορίσουν το πορώδες τους. Όλες οι διαγραφίες νετρονίων αποκρίνονται στη θεμελιώδη αρχή σχηματισμού της "πυκνότητας υδρογόνου" ή του "δείκτη υδρογόνου". Η απόκριση κάθε τύπου συσκευής καταγραφών νετρονίων είναι βασισμένη στην επιβράδυνση των νετρονίων διάμεσου της ατομικής αντίδρασης ή της σύγκρουσης με πυρήνες υδρογόνου.

6.2 ΘΕΩΡΙΑ

Τα νετρόνια είναι ηλεκτρικά ουδέτερα σωματίδια που έχουν σχεδόν την ίδια μάζα με ένα άτομο υδρογόνου. Τα νετρόνια δεν υφίστανται σε ελεύθερη κατάσταση, αλλά ορισμένα στοιχεία μπορούν να αναμιχθούν κατά τέτοιο τρόπο ώστε η ένωση θα παράγει μια σταθερή ροή νετρονίων υψηλής ενέργειας. Οι πηγές είναι ένας συνδυασμός δύο υλικών, του Αμερίκιου και του Βηρυλλίου. Η διαγραφία νετρονίων είναι μια καταγραφή της επίδρασης στα υλικά των υπόγειων σχηματισμών, στα γρήγορα νετρόνια, (σχήμα 6.1). Αυτά τα νετρόνια συγκρούονται με τους πυρήνες των υλικών του σχηματισμού, και με κάθε σύγκρουση χάνουν λίγη από την ενέργειά τους.

Ο χ /

' ΚΥΡΙΑΠΕΡΙΟΧΗΣΥΛΛΗΨΗΣΘΕΡΜΙΚΟΥ

ΠΕΡΙΟΧΗ ΑΝΕΛΑΣΤΙΚΗΣ ΔΙΑΣΠΟΡΑΣ / ΚΟΝΤΑ ΣΤΗΝ ΠΗ

Σχήμα 6.1 : Σχηματική παράσταση πορείας ηλεκτρονίων κατά τη διαγραφία των νετρονίων

43

Το ποσό ενέργειας που χάνεται ανά σύγκρουση εξαρτάται από τη σχετική μάζα του πυρήνα με τον οποίο το νετρόνιο συγκρούεται. Αυτές οι συγκρούσεις είναι παρόμοιες με μια γρήγορα κινούμενη μπάλα μπιλιάρδου που χτυπά άλλες μπάλες (σχήμα 6.2), και επιβραδύνει από την προκύπτουσα απώλεια ενέργειας. Οι συγκρούσεις με βαρύτερους πυρήνες (μεγάλες μπάλες) ή με ελαφρύτερους πυρήνες (μικρές μπάλες), δεν θα επιβραδύνουν το νετρόνιο αρκετά. Η διαδικασία επιβράδυνσης ενός γρήγορα κινούμενου νετρονίου οφείλεται πρώτιστα σε συγκρούσεις με πυρήνες πρακτικά ίσης μάζας, (σχήμα 6.3) έτσι, η επιβράδυνση των νετρονίων εξαρτάται κατά ένα μεγάλο μέρος από το ποσό υδρογόνου στο σχηματισμό.

Σχήμα 6.2 : Επίδραση του γρήγορου νετρονίου κατά τη Σχήμα 6.3 : Αποτελεσματικότητα στην

σύγκρουση με ένα βαρύ πυρήνα επιβράδυνση των νετρονίων

Μέσα σε μερικά μικρά του δευτερολέπτου μετά από την εκπομπή τους, τα νετρόνια έχουν επιβραδυνθεί από τις επιθερμικές ταχύτητες στις θερμικές ταχύτητες από τις διαδοχικές συγκρούσεις. Διασκορπίζονται έπειτα τυχαία, χωρίς απώλεια άλλης ενέργειας, έως ότου συλληφθούν από τους πυρήνες των ατόμων όπως το χλώριο και το υδρογόνο. Ο συλληφθείς πυρήνας διεγείρεται έντονα και εκπέμπει μια υψηλής ενέργειας ακτίνα γόμμα, η οποία καλείται ακτίνα γάμμα σύλληψης (διάγραμμα 6.1).

44

T H E R M A L C A P T U R E Z O N EEPITHERMAL REGION

A V E R A G E T H E R M A L E N E R G Y

100

ELAPSED TIME μ SEC

INITIAL SOURCE ENERGYECTRONiLTS

Διάγραμμα 6.1 : Διάγραμμα ενέργειας νετρονίων έναντι του χρόνου

Όπως αναφέρθηκε νωρίτερα, η καταγραμμένη απόκριση νετρονίων εξαρτάται από την πυκνότητα υδρογόνου. Υποθέτουμε ότι το υγρό υδρογόνο και το νερό έχουν περίπου την ίδια πυκνότητα υδρογόνου, και τα αέρια έχουν αρκετά χαμηλότερη πυκνότητα υδρογόνου. Η πυκνότητα υδρογόνου ποικίλει επίσης ανάλογα με το πορώδες του σχηματισμού.

Γ ενικά, το υψηλό πορώδες θα επιτρέψει τη μεγαλύτερη συσσώρευση υδρογονικού υλικού από μικρότερα πορώδη. Αυτές οι έννοιες εξηγούνται στα ακόλουθα παραδείγματα, σχήματα 5 έως 7.

45

Εξετάζουμε ένα υψηλό πορώδες, σε γεμάτο με υγρό σχηματισμό όπως απεικονίζεται στο σχήμα 6.4. Το υγρό (έλαιο ή ύδωρ) στους πόρους και το υψηλό πορώδες οδηγούν σε μια υψηλή πυκνότητα υδρογόνου. Τα νετρόνια θα συγκεντρωθούν κοντά στην πηγή, με συνέπεια μια σύντομη σειρά νετρονίων και επομένως ένα χαμηλό ποσοστό μέτρησης στον ανιχνευτή. Αυτό θα ήταν επίσης μια χαρακτηριστική απόκριση των διαγραφιών στα περισσότερα τμήματα σχιστόλιθου λόγω της υψηλής περιεκτικότητας σε νερό.

6.2α Περίπτωση 1

Σχήμα 6.4 : Απόκριση διαγραφίας νετρονίων σε γεμάτο με υγρό πορώδες

6.2β Περίπτωση 2Σε μια περίπτωση χαμηλού πορώδους, γεμάτου με υγρό σχηματισμού, η απόκριση των

διαγραφιών θα είναι το αντίθετο της περίπτωσης 1. Η συγκέντρωση θα εμφανιστεί σε μεγαλύτερη απόσταση από την πηγή, με συνέπεια μια μεγαλύτερη σειρά νετρονίων και ένα υψηλό ποσοστό μέτρησης στον ανιχνευτή όπως εμφανίζεται στο σχήμα 6.5 .

46

POROSITY COUNT RATE

DETECTOR _

NEUTRONSOURCE

\ HIGH LOW LOW HIGH

^ WELL BORE $ 1

1

ο ο ο ο ο ο LOW HYDROGEN DENSITYο ο ο ο ο ο

Ο Ο Ο Ο Ο Ο £<rt>"aOe ο £

/ οο ο οο ονν > S1

%

ο ο ο ο ο ο '__ 1 NEUTRONο ο ο ο ο ο , RANGEο ο ο ο ο ο /

/' —

1 1Σχήμα 6.5 : Απόκριση διαγραφίας νετρονίων σε γεμάτο με υγρό και αέριο πορώδες

6.2γ Περίπτωση 3Πορώδες γεμισμένο με αέριο παραβιάζει τη χαρακτηριστική απόκριση των διαγραφιών νετρονίων

λόγω χαμηλής πυκνότητας υδρογόνου. Εξετάζουμε ένα υψηλό πορώδες, σχηματισμού γεμάτου με αέριο όπως απεικονίζεται στο σχήμα 6.6. Η χαμηλή πυκνότητα του αερίου υδρογόνου εμφανίζεται στο διαγραφία νετρονίων όπως ένας χαμηλού πορώδους σχηματισμός γεμισμένος με υγρό, παρόμοια με το σχήμα 6.5. Η συγκέντρωση εμφανίζεται σε μεγαλύτερη απόσταση από την πηγή, που δίνει μια μεγαλύτερη σειρά νετρονίων και ένα υψηλό ποσοστό μέτρησης στους ανιχνευτές.

D E TE C TO R

N E U T R O NS O U R C E

P O R O S IT Y C O U N T R ATE H IG H LO W LO W HIG H

Σχήμα 6.6 : Απόκριση διαγραφίας νετρονίων σε γεμάτο με αέριο πορώδες

Ο προσδιορισμός του πορώδους στην δεξαμενή που είναι γεμισμένη με αέριο επομένως είναι δύσκολος από τη διαγραφία νετρονίων μόνο, δεδομένου ότι η καταγραμμένη απόκριση διαγραφιών στο αέριο θα εμφανιστεί ως χαμηλό πορώδες.

47

Το ποσοστό μέτρησης στον ανιχνευτή αυξάνεται για μειωμένη συγκέντρωση υδρογόνου, επομένως έχουμε μείωση του πορώδους. Στους καθαρούς σχηματισμούς που διαποτίζονται με έλαιο ή νερό, η διαγραφία νετρονίων θα απεικονίσει πρώτιστα το ποσό γεμισμένο με υγρό είναι το πορώδες. Όταν το αέριο είναι παρόν, η χαμηλότερη συγκέντρωση των ατόμων υδρογόνου δείχνει μια χαμηλότερη τιμή πορώδους.

6.3 ΦΩΡΑΤΕΣ ΝΕΤΡΟΝΙΩΝ

Για την καταγραφή ασωλήνοτων γεωτρήσεων υπάρχουν δύο τύποι φωρατών νετρονίων. Ο ένας μετρά τα επιθερμικά νετρόνια και ο άλλος τα επιθερμικά και τα θερμικά νετρόνια.

Ο πλευρικός φωρατής πορώδους νετρονίων ( SNP), που μετρά τα επιθερμικά νετρόνια (σχήμα 6.7). Αποτελείται από μια πηγή τοποθετημένη πλευρικά και έναν ανιχνευτή με έναν εφεδρικό βραχίονα που κρατά την πηγή πιεσμένη σταθερά έναντι του τοιχώματος της γεώτρησης κατά τη διάρκεια της διαδικασίας της καταγραφής. Αυτός ο φωρατής έχει ένα μόνο ανιχνευτή, γ ι’αυτό το λόγο τα υπολογιζόμενα πορώδη πρέπει να διορθώνονται για :

Α) Μέγεθος γεωτρήσεων -

Β) Αλατότητα -

Γ) Πάχος κέικ διήθησης -

Δ) Θερμοκρασία -

Ε) Πίεση -

Ζ) Λιθολογία -

ο φωρατής είναι σχεδιασμένος για γεωτρήσεις 200 χιλ.

αυξημένη αλατότητα προκαλεί μείωση της συγκέντρωσης

υδρογόνου

το κέικ διήθησης έχει συνήθως ένα πορώδες μεταξύ 45-50 ,

γ ι’αυτό κρίνεται απαραίτητη μια διόρθωση

υψηλή θερμοκρασία θα μειώσει την πυκνότητα υδρογόνου

υψηλή πίεση θα αυξήσει την πυκνότητα υδρογόνου

Η διαγραφία νετρονίων είναι η προτιμούμενη διαγραφία για τις αξιολογήσεις πορώδους σε μια κενή ή μια αεροδιάτρητη γεώτρηση.

Η αντισταθμισμένη διαγραφία νετρονίων (CNS) (σχήμα 6.8) ανιχνεύει τα θερμικά και επιθερμικά νετρόνια. Είναι επίσης συσκευή με έναν εφεδρικό βραχίονα και μια πηγή που είναι τοποθετημένα στο φωρατή, αλλά περιέχει δύο ανιχνευτές. Η αναλογία των μετρούμενων ποσοτήτων από τους δύο ανιχνευτές υποβάλλεται σε επεξεργασία από τον υπολογιστή για να παραχθεί ένας γραμμικά διαβαθμισμένος δείκτης πορώδους νετρονίων. Τα αποτελέσματα των παραμέτρων γεωτρήσεων μειώνονται πολύ με τη λήψη της αναλογίας των δύο ποσοτήτων που επηρεάζονται ομοίως από αυτούς τους όρους. Ο φωρατής ( CNS) δεν μπορεί να λειτουργήσει σε μια γεώτρηση γεμισμένη με αέρα ή ένα αέριο.

48

ΠΗΓΗ ΝΕΤΡΟΝΙΩΝ

Σχήμα 6.7 : επιθερμική πορεία ηλεκτρονίων Σχήμα 6.8 : Θερμική πορεία ηλεκτρονίων

Οι καμπύλες νετρονίων είναι δείκτες υδρογόνου οπουδήποτε υπάρχει. Η παρουσία υδρογόνου δεν αφορά πάντα το πορώδες. Το εμπεριεχόμενο νερό στους σχιστόλιθους μπορεί να προκαλέσει χαμηλά ποσοστά πορώδους. Η παρουσία σχιστόλιθου σε έναν πορώδη σχηματισμό θα αναγκάσει το παραγόμενο από το νετρόνιο πορώδες να είναι λανθασμένα αισιόδοξο.

49

6.4 ΒΑΘΜΟΝΟΜΗΣΗ

Η τυποποιημένη μονάδα μέτρησης νετρονίων είναι η "μονάδα νετρονίων API". Αυτή η μονάδα καθορίστηκε στο κοίλωμα δοκιμής API στο πανεπιστήμιο του Χιούστον. Το κοίλωμα δοκιμής απεικονίζεται στο σχήμα 6.9. Μια μονάδα νετρονίων API ορίζεται ως το 1/1000 της διαφοράς μεταξύ του μηδενός του οργάνου και της απόκρισης της διαγραφίας έναντι του 19% του πορώδους από τμήμα ασβεστόλιθων της Ινδιάνα.

Σχήμα 6.9 : Σύστημα βαθμονόμησης συσκευής νετρονίων

50

6.5 ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ- μπορεί να λειτουργήσει σε συνδυασμό με τη συσκευή ακτινοβολίας γάμμα και τη συσκεθή αντισταθμησμένης πυκνίτητας για να δώσει τον καλό προσδιορισμό της λιθολογίας

- η συσκευή αντισταθμησμένης πυκνότητας περιέχει δύο ανιχνευτές, επομένως είναι προετοιμασμένο για γεωτρήσεις

- θα λειτουργήσει στις σωληνομένες ή τις ασωλήνωτες γεωτρήσεις, με πολφό με βάση το λάδι, ή αεροδιάτρητες γεωτρήσεις με ταυτόχρονη καταγραφή της διαμέτρου

6.6 ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ

- σ τα τισ τικ ή μέτρηση από τη φύση της, επομ ένω ς οι τα χύ τη τες

κ α τα γρ α φ ώ ν που π ρ έπ ε ι να χρ η σ ιμ ο π ο ιη θ ο ύ ν ε ίνα ι μ ικ ρ έ ς .

51

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7

ΣΥΣΚΕΥΕΣ ΠΛΗΡΟΥΣ ΚΥΜΑΤΟΜΟΡΦΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΘΜΗΣΗΣ ΗΧΟΥ

7.1 ΧΡΗΣΕΙΣΗ συσκευή πλήρους κυματομορφής αντιστάθμησης ήχου χρησιμοποιείται :

- για να καταγράψει το χρόνο διέλευσης των κυμάτων που χρησιμοποιείται με τη συσκευή αντισταθμησμένης πυκνότητας και τη συσκευή μέτρησης νετρονίων,

- για τον προσδιορισμό της λιθολογίας- για να καθορίσει το πορώδες όταν είναι γνωστή η λιθολογία- για να καταγράψει τις ταχύτητες διάδοσης των κυμάτων μέσα στο σχηματισμού για τη

σεισμική ερμηνεία- για να συσχετίσει- για να υποδείξει παρουσία αερίου

7.2 ΑΡΧΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ

Η γεωφυσική καταγραφή πλήρους κυματομορφής αντιστάθμισης ήχου είναι μια καταγραφή του βάθους έναντι ενός αντισταθμισμένου κύματος που εισχωρεί σε βάθος ενός ποδιού μέσα στον σχηματισμό. Ο χρόνος διέλευσης διαστήματος δέλτα (ΔΤ), που μετριέται σε μικροδευτερόλεπτα ανά μέτρο, είναι αντίστοιχος της ταχύτητας του αντισταθμισμένου κύματος ήχου. Ένας αντισταθμισμένος ήχος μετατοπίζει τα μόρια του υλικού στην ίδια κατεύθυνση με αυτήν της διάδοσης των κυμάτων. Το κύμα προκαλεί τη συμπίεση και τη μοναδικότητα στο μέσο διάδοσής του..

Η εναλλασσόμενη συμπίεση και η μοναδικότητα προκαλούν μικρές αλλαγές όγκου στο μέσο. Αυτή η αλλαγή όγκου είναι ο τρόπος που η ενέργεια του ήχου μεταδίδεται στη γεώτρηση.

Ο χρόνος διέλευσης διαστήματος εξαρτάται από τις ελαστικές ιδιότητες του πετρώματος, το πορώδες του σχηματισμού, και τα περιεχόμενα σ’ αυτό ρευστά και την πίεσή αυτών.

Η συσκευή πλήρους κυματομορφής αντιστάθμισης ήχου, όπως διευκρινίζεται στο σχήμα 7.1 , αποτελείται από μια συσκευή παραγωγής ηχητικών κυμάτων που έχει δύο συσκευές αποστολής ηχητικών σημάτων και δύο δέκτες που χωρίζονται από ένα ή δύο πόδια απόσταση. Η απόσταση μεταξύ των δεκτών ορίζεται ως έκταση. Η απόσταση μεταξύ της συσκευής αποστολής σημάτων και του κοντινού δέκτη ορίζεται ως διάστημα.

Σχήμα 7.1 : Συσκευή πλήρους κυματομορφής αντιστάθμησης ήχου

52

Η συσκευή αποστολής σημάτων εκπέμπει δέκα έως είκοσι παλμούς ανά δευτερόλεπτο. Σε κάθε μετάδοση παλμού, ένας μηχανισμός χρονομέτρησης ενεργοποιείται περιμένοντας να καταγράψει την άφιξη της πρώτης ενέργειας ήχου (αντισταθμισμένο κύμα) σε κάθε δέκτη. Ο μηχανισμός χρονομέτρησης απενεργοποιείται όταν υπερβαίνεται το εύρος της πρώτης άφιξης ένα προκαθορισμένο επίπεδο. Αυτό απεικονίζεται στο σχήμα 7.2 .

BIAS

TIME OF INITIATIONREFRACTED COMPRESSIONAL WAVESHEAR WAVEFLUID WAVELOW VELOCITY WAVES

Σχήμα 7.2 : Μηχανισμός χρονομέτρησης. Συσκευή πλήρους κυματομορφής αντιστάθμισης ήχου

Η διαφορά στους χρόνους άφιξης των εκπεμπόμενων ηχητικών κυμάτων στους δύο δέκτες καταγράφεται ως ο χρόνος που απαιτείται για το ηχητικό κύμα να εισχωρήσει στο σχηματισμό διάστημα ίσου με την απόσταση των δύο δεκτών.

7.3 ΑΝΤΙΣΤΑΘΜΗΣΗ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ

Οι πρώτοι φωρατές ηχητικής αντιστάθμισης είχαν μόνο έναν δέκτη και μια συσκευή αποστολής σημάτων (σχήμα 7.3). Τα μειονεκτήματα αυτού του συστήματος είναι προφανή. Ο χρόνος διάδοσης του πολφού (οι χρόνοι Α και Γ) υπολογιζόταν κατά μέσο όρο στο χρόνο διάδοσης στο σχηματισμό. Επίσης καμία διόρθωση για τη διάμετρο των γεωτρήσεων ή την κάμψη των φωρατών δεν γινόταν.

53

Σχήμα 7.3 : Τύποι φωρατών πλήρους κυματομορφής αντιστάθμισης ήχου

Παρατηρήθηκε ότι όταν ένας φωρατής μονής συσκευής αποστολής σημάτων/δεκτών χρησιμοποιήθηκε ανάποδα η ανεπιθύμητη επίδραση των γεωτρήσεων αντιστράφηκε. Με την κατασκευή ενός φωρατή που συνδυάζει δύο συστήματα, οι επιρροές των γεωτρήσεων τείνουν να εξαληφθούν.

Σχήμα 7.4 : Φωρατής πλήρους κυματομορφής αντιστάθμισης ήχου με δύο ανιχνευτές και δύο

δέκτες

54

7.4 ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ- η λιθολογία των παρακείμενων οριζόντων έχει λίγη επίδραση- η αντίσταση του πολφού και το πάχος του κέικ διήθησης (mud cake) έχουν μικρή

επίδραση στην απόκριση του φωρατή- τα υγρά του σχηματισμού έχουν μικρή επίδραση εκτός και αν είναι αέρια- η διάμετρος των γεωτρήσεων δεν έχει καμία επίδραση εφόσον είναι επαρκούς

μεγέθους- παρέχει τον δευτερογενές δείκτη πορώδους

7.5 ΠΕΡΙΟΡΙΣΜΟΙ

Η συσκευή πλήρους κυματομορφής αντιστάθμησης ήχου περιορίζεται από :

- τις αλλαγές στο μεγέθους των γεωτρήσεων προκαλώντας αιχμηρές ανώμαλες εκτροπές

στην κορυφή και το κατώτατο σημείο των διευρύνσεων (Αυτές οι αποκρίσεις

ελαχιστοποιούνται με τη χρήση των φωρατών αντιστάθμισης.)

- τους υπόλοιπους κορεσμούς αερίου στο αποθηκευτικό πέτρωμα μπορούν να προκαλέσουν τη μείωση κυμάτων (υπερπήδηση κύκλων), ειδικά σε κακοδιαμορφωμένους σχηματισμούς

- τις διορθώσεις που είναι απαραίτητες για την παρατήρηση του πορώδους της

σαθρής άμμου- τους παράγοντες συμπίεσης που είναι απαραίτητοι για τον προσδιορισμό του πορώδους

στους μισό-παγωμένους σχηματισμούς- στο υπολογισμένο πορώδες το οποίο είναι πάρα πολύ χαμηλό- Τις αεροδιάτρητες γεωτρήσεις ή τις γεωτρήσεις

γεμάτες με αέριο

55

56

ΓΕΩΤΡΗΣΗ Α

1. ΣΚΟΠΟΣ

Εκτέλεση των Γεωφυσικών Καταγραφών στην γεώτρηση εταιρείας εκμετάλευσης κοιτασμάτων διοξειδίου του άνθρακα (C02) .

Οι μετρήσεις αυτές πραγματοποιήθηκαν με σκοπό τον εντοπισμό των γεωλογικών σχηματισμών που παρέχουν ρευστά με C02 και τον διαχωρισμό αυτών από τους αμιγείς υδροφόρους ορίζοντες ώστε να επιτευχθεί η βέλτιστη δυνατή παραγωγή αερίου διοξειδίου του άνθρακα (ΌΟ2).

2. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ

Οι εκτελεσθείσες Γεωφυσικές Καταγραφές περιλαμβάνουν τις εξής μετρήσεις :

• Ηλεκτρικές Γ εωφυσικές Καταγραφές (Elog) έως το βάθος των 420 μέτρων.

• Γ εωφυσικές Καταγραφές Πλευρικής Πυκνότητας γάμμα (FDGS) έως το βάθος των 419 μέτρων.

• Μετρήσεις Πλήρους Κυματομορφής Αντιστάθμισης Ήχου (FWS) έως το βάθος των 419 μέτρων.

• Μ ετρήσεις Διπλής Επαγωγικής Εστίασης (DUIN) έως το βάθος των 380 μέτρων.

• Μ ετρήσεις Νετρονίων Μονού Διαστήματος (NNTS) έως το βάθος των 419 μέτρων.

Από τις ερμηνείες των Γ εωφυσικών Καταγραφών προέκυψαν τα εξής :

Οι γεωλογικοί σχηματισμοί που περιέχουν κυρίως, διαστήματα βάθους στον πίνακα 1 :

νερό, ευρίσκονται στα

57

ΔΙΑΣΤΗΜΑΤΑ ΒΑΘΟΥΣ (m) 80 - 90

___________________________ 100 - 115___________________________

___________________________ 136 - 152___________________________

___________________________ 171 - 189___________________________

220 - 227___________________________230 - 247___________________________

270 - 275

Πίνακας 1 : Γ εωλογικοί σχηματισμοί που περιέχουν νερό

Οι γεωλογικοί σχηματισμοί που περιέχουν ρευστά με διοξείδιο του άνθρακα C02 είναι στα διαστήματα βάθους του πίνακα 2 :

ΔΙΑΣΤΗΜΑΤΑ ΒΑΘΟΥΣ (m)

125-130225-263280-284287-305332-337340-346360-366372-382392-402407-412

Πίνακας 2 : Γ εωλογικοί σχηματισμοί που περιέχουν διοξείδιο του άνθρακα (CO2)

Η συγκεκριμένη ευρύτερη περιοχή γεωλογικά χαρακτηρίζεται από :

• Αλλουβιακές αποθέσεις (άργιλοι, άμμοι, χαλίκια)

• Ασβεστολίθους - Μάργες (μαργαϊκοί ασβεστόλιθοι, μάργες με λεπτές διαστρώσεις λιγνίτη, αργίλούχες μάργες)

• Κροκαλοπαγή, ψαμμίτες, άμμους (ποταμοχειμαρρώδους προελεύσεως)

Η γεωλογία της συγκεκριμένης γεώτρησης χαρακτηρίζεται από την παρουσία στρωμάτων μάργων μεγάλου πάχους έως και 8 μέτρα σε όλο το βάθος μέτρησης με εναλλαγές άμμων, αργίλων, κροκάλων και λεπτών στρώσεων λιγνίτη.

58

3. ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ

Με τη χρήση του Φωρατή πλευρικής πυκνότητας γάμμα παίρνουμε μέτρηση της πυκνότητας του σχηματισμού με υψηλή ακρίβεια ενώ ταυτόχρονα έχουμε τον τέλειο διαχωρισμό των ορίων των στρωμάτων.

Από την μελέτη των ηλεκτρικών διαγραφιών αναγνωρίζουμε τα διαστήματα βάθους που έχουμε υδροφόρα στρώματα (βλέπε πίνακα 1), τα οποία υποδηλώνονται από τη διαγραφία του Φυσικού Δυναμικού, καθώς το SP μειώνεται σε σχέση με βαθύτερα στρώματα. Επίσης οι αντιστάσεις των σχηματισμών αυξάνουν εκεί που έχουμε υδροφορία (βλέπε πίνακα 1).

NGAMMA - SP SHN- LON- SPR Long Conduct-Short Conduct

Εικόνα 1: Διαγραφία SP, αγωγιμότητας και αντιστάσεων. Εμφάνιση υδροφόρου στρώματος από 230 - 270 μ.

Αυτό ενισχύεται και από τις ενδείξεις των μετρήσεων της αγωγιμότητας των σχηματισμών οι οποίες μειώνονται ενώ αντίστοιχα οι μέτρησεις αντίστασης αυξάνονται στα συγκεκριμένα βάθη του πίνακα 1, όπως στο διάστημα 230-270 μ.

Η διαγραφία πλήρους κυματομορφής αντιστάθμησης ήχου μας υποδεικνύει την ύπαρξη σχηματισμού ψαμμίτη, πέτρωμα που επιτρέπει την κυκλοφορία ρευστών (νερού - αερίου) λόγω της φύσης του (πέτρωμα με μεγάλο πορώδες). Ώπως φαίνεται παρακάτω από τα 230-270 μ. και τα 370-415 μ.

59

Interval Transit Near Sonic Far Sonic

P-Wave Near Sonic P-Wave Far Sonic

Εικόνα 2 : Διαγραφία πλήρους κυματομορφής αντιστάθμησης ήχου. Εμφάνιση στρώματος ψαμμίτη από 230 - 270 μ.

Interval Transit Near Sonic Far Sonic

P-Wave Near Sonic P-Wave Far Sonic

Εικόνα 3 : Διαγραφία πλήρους κυματομορφής αντιστάθμησης ήχου. Εμφάνιση στρώματος ψαμμίτη από 370 - 415 μ.

60

Ενδεικτικές τιμές ψαμμίτη : πυκνότητα 1,50-2,65 gr/m κα interval transit 150-200 μΒ/ft, ενώ οι μετρούμενες τιμές στην περίπτωσή μας είναι : πυκνότητα 1,50 gr/m3 κα interval transit 150 μs/ft.

3

Η ύπαρξη διοξειδίου του άνθρακα στα διαστήματα βάθους του πίνακα 2, επιβεβαιώνεται από τις ενδείξεις της διαγραφίας νετρονίων. Έτσι οι μετρούμενες μονάδες αυξάνονται καθώς περισσότερα νετρόνια επιστρέφυν στον ανιχνευτή του φορατή, λόγω μικρής απορρόφησης από τον σχηματισμό (χαμηλά επίπεδα υδρογόνου). Αυτό ενισχύεται και από την διαγραφία πυκνότητας καθώς παρατηρούμε ότι η πυκνότητα του σχηματισμού μαζί με το περιεχόμενο του αυξάνεται (εικόνα 4).

N gamma - SP Density Neutron

Εικόνα 4 : Διαγραφία SP, πυκνότητας και νετρονίων. Εμφάνιση στρωμάτων με περιεχόμενο διοξείδιο του άνθρακα (CO2) από 362 - 413 μ.

Επίσης οι τιμές των αντιστάσεων στα διαστήματα βάθους του πίνακα 2, είναι μικρότερες, το δυναμικό μεγαλύτερο καθώς και οι τιμές της αγωγιμότητας του σχηματισμού αυξημένες (εικόνα 5).

61

NGAMMA - SP SHN- LON- SPR Long Conduct-Short Coduct

Εικόνα 5 : Διαγραφία SP, αγωγημότητας και αντιστάσεων. Εμφάνιση στρωμάτων με περιεχόμενο διοξείδιο του άνθρακα (CO2) από 340 - 372 μ.

Παρατηρούμε ακόμη ότι υπάρχουν στρώματα με διοξείδιο του άνθρακα σε μικρότερα βάθη. Όμως αυτά δεν τα λαμβάνουμε υπόψη για εκμετάλλευση λόγω των υπερκείμενων και υποκείμενων υδροφόρων στρωμάτων από τα οποία δεν μπορούμε να έχουμε πλήρη απομόνωση (π.χ. εικόνα 6).

N gamma - SP Density Neutron

Εικόνα 6 : Διαγραφία SP, πυκνότητας και νετρονίων. Εμφάνιση υφροφόρουστρώματος ανάμεσα σε στρωμάτα με περιεχόμενο διοξείδιο του άνθρακα (CO2) από 100 - 130 μ,

62

63

64

ΓΕΩΤΡΗΣΗ Β

1. ΣΚΟΠΟΣ

Εκτέλεση Γεωφυσικών Καταγραφών στην γεώτρηση εταιρείας εκμετάλλευσης κοιτασμάτων διοξειδίου του άνθρακα (CO2) .

Οι μετρήσεις αυτές πραγματοποιήθηκαν με σκοπό τον εντοπισμό των γεωλογικών σχηματισμών που περιέχουν ρευστά με CO2 και τον διαχωρισμό αυτών από τους αμιγείς υδροφόρους ορίζοντες ώστε να επιτευχθεί η βέλτιστη δυνατή παραγωγή αερίου διοξειδίου του άνθρακα (CO2).

2. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ

2.1 Οι εκτελεσθείσες Γεωφυσικές Καταγραφές περιλαμβάνουν τις εξής μετρήσεις:

• Ηλεκτρικές Γεωφυσικές Καταγραφές (ELOG) έως το βάθος των 425 μέτρων.

• Γεωφυσικές Καταγραφές Πλευρικής Πυκνότητας γάμμα (FDGS) έως το βάθος των 422 μέτρων.

• Μετρήσεις Πλήρους ^μ ατομ ορφ ής Αντιστάθμισης Ήχου (FWVS) έως το βάθος των 422 μέτρων.

• Μετρήσεις Διπλής Επαγωγικής Εστίασης (DUIN) έως το βάθος των 425 μέτρων.

• Μετρήσεις Νετρονίων Μονού Διαστήματος (NNTS) έως το βάθος των 424 μέτρων.

2.2 Από τις ερμηνείες των Γεωφυσικών Καταγραφών προέκυψαν τα εξής :

Οι γεωλογικοί σχηματισμοί που περιέχουν κυρίως νερό, ευρίσκονται στα διαστήματα βάθους στον πίνακα 1 :

65

ΔΙΑΣΤΗΜΑΤΑ ΒΑΘΟΥΣ (m) 186 - 198

__________ 202 - 215____________________ 222 - 227____________________ 230 - 236_____________________240 - 260___________

271 - 276

Πίνακας 1 : Γ εωλογικοί σχηματισμοί που περιέχουν νερό

Οι γεωλογικοί σχηματισμοί που περιέχουν ρευστά με διοξείδιο του άνθρακα CO2 είναι στα διαστήματα βάθους του πίνακα 2 :

ΔΙΑΣΤΗΜΑΤΑ ΒΑΘΟΥΣ (m)

294 - 300__________ 306 - 350____________________ 365 - 385__________

390 - 402

Π ίνακας 2 : Γεωλογικοί σχηματισμοί που περιέχουν διοξείδιο του άνθρακα (CO2)

2.3 Η συγκεκριμένη ευρύτερη περιοχή γεωλογικά χαρακτηρίζεται από :

• Αλλουβιακές αποθέσεις (άργιλοι, άμμοι, χαλίκια)

• Ασβεστολίθους - Μάργες (μαργαϊκοί ασβεστόλιθοι, μάργες με λεπτές διαστρώσεις λιγνίτη, αργιλούχες μάργες)

• Κροκαλοπαγή, ψαμμίτες, άμμους (ποταμοχειμαρρώδους προελεύσεως)

Η γεωλογία της συγκεκριμένης γεώτρησης χαρακτηρίζεται από την παρουσία έντονων μαργαϊκών σχηματισμών, πάχους έως και δέκα (10) μέτρα σε όλο το βάθος μέτρησης με εναλλαγές άμμων, αργίλων, κροκάλων και λεπτών ενστρώσεων λιγνίτη.

66

3. ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ

Με τη χρήση του Φωρατή πλευρικής πυκνότητας γάμμα παίρνουμε μέτρηση της πυκνότητας του σχηματισμού με υψηλή ακρίβεια ενώ ταυτόχρονα έχουμε τον τέλειο διαχωρισμό των ορίων των στρωμάτων.

Από την μελέτη των ηλεκτρικών διαγραφιών αναγνωρίζουμε τα διαστήματα βάθους που έχουμε υδροφόρα στρώματα (βλέπε πίνακα 1), τα οποία υποδηλώνονται από τη διαγραφία του Φυσικού Δυναμικού, καθώς το SP μειώνεται σε σχέση με βαθύτερα στρώματα. Επίσης οι αντιστάσεις των σχηματισμών αυξάνουν εκεί που έχουμε υδροφορία (βλέπε πίνακα 1).

NGAMMA - SP SHN- LON- SPR Long Conduct-Short Conduct

Εικόνα 1: Διαγραφία SP, αγωγιμότητας και αντιστάσεων. Εμφάνιση υφροφόρων στρωμάτων από 130 - 202 μ.

67

Αυτό ενισχύεται και από τις ενδείξεις των μετρήσεων της αγωγιμότητας των σχηματισμών οι οποίες μειώνονται ενώ αντίστοιχα οι μέτρησεις αντίστασης αυξάνονται στα συγκεκριμένα βάθη του πίνακα 1, όπως στο διάστημα 130-200 μ.

Η διαγραφία πλήρους κυματομορφής αντιστάθμησης ήχου μας υποδεικνύει την ύπαρξη σχηματισμού ψαμμίτη, πέτρωμα που επιτρέπει την κυκλοφορία ρευστών (νερού - αερίου) λόγω της φύσης του (πέτρωμα με μεγάλο πορώδες). Όπως φαίνεται παρακάτω από τα 235-275 μ και τα 380-420 μ.

Interval Transit Near Sonic

P-Wave Near Sonic

Far Sonic

P-Wave Far Sonic

Εικόνα 2 : Διαγραφία πλήρους κυματομορφής αντιστάθμησης ήχου. Εμφάνιση στρώματος ψαμμίτη από 225 - 275 μ.

Interval Transit Near Sonic

P-Wave Near Sonic

Far Sonic

P-Wave Far Sonic

Εικόνα 3: Διαγραφία πλήρους κυματομορφής αντιστάθμησης ήχου. Εμφάνιση στρώματος ψαμμίτη από 385 - 420 μ.

68

' 3 · ·Ενδεικτικές τιμές ύπαρξης ψαμμίτη : πυκνότητα 1,50-2,65 gr/m και interval transit 150­200 μs/ft, ενώ οι μετρούμενες τιμές στην περίπτωσή μας είναι : πυκνότητα 1,50 gr/m και interval transit 150 μs/ft.

Η ύπαρξη διοξειδίου του άνθρακα στα διαστήματα βάθους του πίνακα 2, επιβεβαιώνεται από τις ενδείξεις της διαγραφίας νετρονίων. Έτσι οι μετρούμενες μονάδες αυξάνονται καθώς περισσότερα νετρόνια επιστρέφυν στον ανιχνευτή του φορατή, λόγω μικρής απορόφησης από τον σχηματισμό (χαμηλά επίπεδα υδρογόνου). Αυτό ενισχύεται και από την διαγραφία πυκνότητας καθώς παρατηρούμε ότι η πυκνότητα του σχηματισμού μαζί με το περιεχόμενο του αυξάνεται (εικόνα 4).

Natural Gamma Neutron Density

Εικόνα 4 : Διαγραφία φυσικής ακτινοβολίας γάμμα, πυκνότητας και νετρονίων. Εμφάνιση στρωμάτων με περιεχόμενο διοξείδιο του άνθρακα (CO2) από 372 - 420 μ.

Επίσης οι τιμές των αντιστάσεων στα διαστήματα βάθους του πίνακα 2 , είναι μικρότερες, το δυναμικό μεγαλύτερο καθώς και οι τιμές της αγωγιμότητας του σχηματισμού αυξημένες (εικόνα 5).

69

NGAMMA - SP SHN- LON- SPR Long Conduct-Short Conduct

Εικόνα 5 : Διαγραφία SP, αγωγημότητας και αντιστάσεων. Εμφάνιση στρωμάτων με περιεχόμενο διοξείδιο του άνθρακα (CO2) από 375 - 420 μ.

Παρατηρούμε ακόμη ότι υπάρχουν στρώματα με διοξείδιο του άνθρακα σε μικρότερα βάθη. Όμως αυτά δεν τα λαμβάνουμε υπόψιν για εκμετάλλευση λόγω των υπερκείμενων και υποκείμενων υδροφόρων στρωμάτων από τα οποία δεν μπορούμε να έχουμε πλήρη απομόνωση (π.χ. εικόνα 6).

Natural Gamma Neutron Density

Εικόνα 6: Διαγραφία SP, πυκνότητας και νετρονίων. Εμφάνιση υφροφόρουστρώματος ανάμεσα σε στρωμάτα με περιεχόμενο διοξείδιο του άνθρακα (CO2) από 180 - 220 μ.

70

71

72

ΣΥΣΧΕΤΙΣΜΟΣ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ Α και Β

Από τον στρωματογραφικό συσχετισμό των δύο γεωτρήσεων προκύπτει πως οι δύο γεωτρήσεις έχουν μια υψομετρική διαφορά μεταξύ τους περίπου 5 μέτρων με την Α να είναι χαμηλότερα από την Β .

Παρακάτω παρατίθεται στρωματογραφικός συσχετισμός μεταξύ των δύο μετρήσεων ως προς τις στρωματογραφικές ζώνες ενδιαφέροντος Α, Β, Γ, Δ, και Ε (Βλέπε πίνακες 1 και 2).

ΣΤΡΩΜΑΤΟΓΡΑΦΙΚΟΣ ΣΥΣΧΕΤΙΣΜΟΣ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ :

ΓΕΩΤΡΗΣ] ΑΖΩΝΕΣ

ΕΝΔΙΑΦΕΡΟΝΤΟΣΔΙΑΣΤΗΜΑΤΑ

ΒΑΘΟΥΣ ΖΩΝΩΝ(m)

ΛΙΘΟΛΟΓΙΑ ΖΩΝΩΝ

ΖΩΝΗ Α 230 - 267 εναλλαγές από μάργες, αργιλώδης λεπτόκκοκη άμμος με λεπτές

ενστρώσεις λιγνίτηΖΩΝΗ Β 270-311 άμμος αργιλώδης λεπτόκκοκη με

λεπτές ενστρώσεις λιγνίτηΖΩΝΗ Γ 312-339 εναλλαγές από άμμους αργιλώδεις

άμμους, μάργες με ενδιάμεσες ενστρώσεις λιγνίτη

ΖΩΝΗ Δ 354 - 382 μάργα με μικρές εμφανίσεις κατά διαστήματα λεπτόκοκκης άμμου, άμμος, λεπτόκοκκη αργιλώδης

άμμος, λιγνίτης, κροκάλεςΖΩΝΗ Ε 384 - 408 λεπτόκοκκη αργιλώδης άμμος,

εναλλαγές άμμου - λιγνίτη

Πίνακας 1

ΓΕΩΤΡΗΣΕ ΒΖΩΝΕΣ

ΕΝΔΙΑΦΕΡΟΝΤΟΣΔΙΑΣΤΗΜΑΤΑ

ΒΑΘΟΥΣ ΖΩΝΩΝ (ΓΩ)

ΛΙΘΟΛΟΠΑ ΖΩΝΩΝ

ΖΩΝΗ Α 226 - 264 εναλλαγές λεπτόκκοκης αργιλώδους άμμου με μάργες και λιγνίτη

ΖΩΝΗ Β 270-312 εναλλαγές από μάργες, άμμους, λιγνίτη

ΖΩΝΗ Γ 315-345 εναλλαγές από αργιλώδη άμμο, μάργες, λιγνίτη

ΖΩΝΗ Δ 356 - 395 εναλλαγές από λεπτόκοκκη αργιλώδη άμμο, κροκάλες

μάργες, άμμους, λιγνίτηΖΩΝΗ Ε 398-416 εναλλαγές άμμου, λιγνίτη,

λεπτόκοκκης αργιλώδους άμμου, κροκαλών

Πίνακας 2

73

Λιθολογικά οι ζώνες ενδιαφέροντος χαρακτηρίζονται και στις δύο γεωτρήσεις από παρόμοιους γεωλογικούς σχηματισμούς. Εναλλαγές από αργιλώδη άμμο, μάργες, άμμους, λεπτές στρώσεις λιγνίτη και κροκάλες

Εικόνα 1 : . Αεροφωτογραφία της ευρύτερης περιοχής - Θέσεις γεωτρήσεων.

74

< C

Εικόνα 2 : Φωτογραφία της γεώτρησης κατα τη παραγωγή διοξειδίου του άνθρακα (CO2)

75

Εικόνα 3 : Φωτογραφία της γεώτρησης κατα τη παραγωγή διοξειδίου του άνθρακα (CO2)

76

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

Α. ΞΕΝΟΓΛΩΣΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

1) Precision Drilling εγχειρίδιο “Open Hole Logging Analysis”

2) Dominique Chapellier “Well Logging in Hydrogeology” (1992) ISBN 90 15410 207 1

Β. ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

1) Κωνσταντίνος Μ. Παπακωνσταντίνου Σημειώσεις του μαθήματος “Γεωφυσικές Καταγραφές Γεωτρήσεων” (1997)

2) Ευάγγελος Κ. Καργιώτης Σημειώσεις του μαθήματος “Γεωφυσικές Καταγραφές Logging” (2005)

3) Εμμανουήλ Διδάγγελος Σημειώσεις του μαθήματος “Κοιτασματολογία” (1997)

77