Разместить информацию

Газодинамический источник сейсмических колебаний (ГИСК)

В настоящее время отчетливо определилось большое ресурсное значение мелководных и транзитных (переходных от суши к морю) зон, в которых находятся объекты геологоразведочных работ на нефть и газ. Объем работ в пределах Каменномыского, Обского и Чугоряхинского лицензионных участков ОАО «Газпром» на стадии поиска, доразведки и эксплуатационных работ может составить 7-10 тыс. погонных км профилей 2D и до 2-3 тыс. км2 3D.

Мелководные и транзитные зоны характеризуются сложными условиями проведения сейсмических исследований. Основными физико-геологическими особенностями этих зон являются предельно малые и быстроменяющиеся глубины водного слоя, сильные и переменчивые течения, наличие крутых берегов и береговых топей. Помимо естественных преград имеют место техногенные препятствия.

Указанные особенности мелководных и транзитных зон значительно ограничивают применение стандартных сухопутных и морских технологий и технических средств формирования сейсмических колебаний, регистрацию и интерпретацию сейсмических данных.

 Возбуждение колебаний в транзитных зонах при глубине моря 1-2 м производят взрывами традиционных взрывчатых веществ в неглубоких отдельных скважинах или с помощью специальных погружных пневматических источников объемом 2-3 л. В морских условиях при мощности водного слоя 2-3 м исключительное применение имеют групповые пневмопушки с суммарным объемом 20 л и рабочими частотами 30-70 Гц. Например, пневмоизлучатели Bolt (производства США), сейсмические пневмоизлучатели семейства «Геохи-унисигнал» (Институт геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского РАН) и пневмоисточники «Пульс» (разработка ГНЦ ФГУГП «Южморгеология»).

 Ограниченное применение взрывных источников сейсмических волн с использованием традиционных взрывчатых веществ обусловлено их очевидными недостатками:

– принципиальная невозможность дистанционного дозирования и контроля мощности взрывного импульса;

– отсутствие возможности формирования серии импульсов на фиксированной глубине скважины без подъема источника колебаний;

 – особая техника безопасности доставки, хранения взрывчатых веществ и проведения работ.

Пневмоизлучатели также обладают рядом существенных недостатков. Во-первых, их необходимо погружать в грунт вблизи уреза воды, что требует размещения на плавсредствах буровых или ударно-канатных установок. Во-вторых, близость к поверхности воды на предельном мелководье порождает отраженную волну, которая накладывается на прямую волну и деформирует ее.

В целях создания надежной геолого-геофизической основы разработки месторождений углеводородов путем проведения сейсмических исследований в глубоких скважинах, в транзитной зоне, а также в акватории моря в ООО «ТюменНИИгипрогаз» разработан многофункциональный газодинамический источник сейсмических колебаний (ГИСК)

Физической основой ГИСК является использование взрывчатого вещества, формируемого непосредственно в скважине. Из взрывчатых веществ в связи с этим особый интерес представляют газообразные взрывчатые смеси, лишь в последние годы применяемые в некоторых отраслях техники [1]. По нашему мнению, их использование для решения задач промысловой геофизики будет иметь ряд несомненных достоинств.

Основные преимущества применения газообразных взрывоспособных сред состоят в том, что газовая смесь формируется внутри глубинного скважинного снаряда, помещенного в скважину, при непрерывным дистанционным контроле на устье скважины, реализуется возможность создавать серию ударных импульсов без подъема глубинного снаряда и осуществлять регулировку мощности, определяемую прочностью стенок скважины.

Общий вид и функциональная схема ГИСК представлены на рис.1.

Компоновка ГИСК включает: корпус 1, снабженный дюзами 2, электрод электролизера 3, изоляторы 4, камеру сгорания 5, дренажную трубку 6, клапан-отсекатель 7, инициирующее устройство 8, разрывную мембрану 9. Система электропитания содержит инвертор 10, представляющий собой понижающий трансформатор и диодный выпрямитель, регулятор 11, цепи питания электролизера и блок управления 12 инициирующим устройством 8.

 

Рис. 1. Функциональная схема ГИСК

 Преимущества ГИСК

В отличие от традиционных импульсных сейсмических источников ГИСК обладает следующими преимуществами:

– полная безопасность для обслуживающего персонала;

– экологическая безопасность для окружающей среды;

– возможность создания серии импульсов без подъема глубинного снаряда;

– дистанционный контроль и дозирование интенсивности колебаний;

– широкий диапазон применения: ВСП, МП, НВС, контроль ГВК и НВК;

– проведение сейсмических работ в акватории моря, в транзитных зонах;

– технологическая и экономическая эффективность.

 

Энергетические и механо-динамические характеристики ударной волны при взрыве газообразного взрывчатого вещества на примере кислородно-водородной смеси при различных гидростатических давлениях в скважине приведены в таблице 1.

 

 

 Таблица 1 – Энергетические и механо-динамические характеристики взрыва

 кислородно-водородной смеси при различных гидростатических давлениях

 

 

 

Давление,

МПа/глубина, м

 Эффективная

масса смеси, г

 

Энергия взрыва,

кДж

 

Тротиловый

эквивалент, г

 Бризантное

действие, м

Давление взрыва,

МПа

*

Время действия давления,

мкс

0,1/ 10

0,43

5,9

1,4

0,3

5,8

3,5

0,1/ 10

1,02

14,01

3,36

0,5

7,7

4,6

0,1/ 10

2,04

28,03

6,7

0,8

9,7

5,8

0,5/ 50

10,2

140,15

33,6

1,8

16,4

10

0,8/ 80

16,35

224,6

53,8

2,3

19,2

11,6

1/ 100

20,4

280,3

67,2

2,6

20,7

12,5

2/ 200

40,8

560,6

134,0

3,6

26,0

15,7

5/ 500

102,0

1401,5

336,0

5,8

35,2

21,3

10/ 1000

204,0

2803,0

672,0

8,2

44,2

26,8

 

 * Величина давления – на расстоянии 1м от центра взрыва.

 

Как следует из таблицы, газодинамический источник может рассматриваться как альтернативный традиционным взрывным способам возбуждения сейсмических колебаний с применением твердых взрывчатых веществ.

Для оценки производственной эффективности ГИСК была проведена серия опытно-методических испытаний. Совместно с ОАО «Газпромгеофизика» и ОАО «Костромагеофизика» в Ярославской области на скважине № 5 «Скалинская» были выполнены сравнительные испытания ГИСК и вибрационного источника ГСК. Получены амплитудно-частотные спектры на разных удалениях, при этом отмечено, что частота колебаний, формируемых ГИСК, в 2 раза выше частоты колебаний, создаваемых ГСК.

При активном участии ОАО «Тюменнефтегеофизика» были проведены испытания параметрического ряда конструкций ГИСК в неглубоких водонаполненных скважинах (НВС). По результатам испытаний следует, что ГИСК перспективен для методик просвечивания по схемам «скважина – поверхность» и «скважина – скважина».

Совместно с ГНЦ ФГУГП «Южморгеология» выполнены сравнительные опытно-методические испытания ГИСК и различных конструкций пневмоисточников «Пульс» в транзитной зоне акватории речного порта г. Саратова и в акватории Черного моря. В результате этих испытаний установлены амплитудно-частотные и интегральные характеристики ГИСК.

По итогам испытаний в транзитной зоне отмечено, что мощность излучения ГИСК вполне сопоставима с групповым пневмоисточником. При этом ГИСК обладает явными преимуществами, такими как малый вес и объем палубного и забортного оборудования, простота и надежность в эксплуатации, возможность группирования.

Результаты опытно-методических испытаний ГИСК в акватории Черного моря иллюстрируются таблицей 2, где представлены сравнительные характеристики акустических импульсов ГИСК и «Пульс-6М» в дальней зоне (на глубине 1000м) на удалении гидрофона по вертикали 85 м от источника, размещенного на глубине 5 м.

 

Таблица 2 – Сравнительные характеристики газодинамического источника сейсмических колебаний (ГИСК) и пневмоисточника «Пульс-6М»

 

 

Наименование

характеристики

Единицы

измерения

ГИСК

Пульс-6М

Максимальная амплитуда сигнала

МПа м

0,28

0,15

Плотность потока акустической энергии сигнала

 

кДж/м2 на 1м

 

0,235

 

0,115

Частота

Гц

200

98

Эффективная длительность сигнала

 

мс

 

85

 

158

 

Анализ результатов всего комплекса испытаний позволяет сделать вывод, что созданный источник сейсмических колебаний применим в широком диапазоне геофизических работ.

Газодинамический источник сейсмических колебаний может быть использован при проведении сейсмических исследований в НВС, при выполнении прямого и обращенного вертикального сейсмопрофилирования (ВСП) скважин и для межскважинного просвечивания в следующих целях:

– картирование коллекторских свойств пород с неравномерной трещиноватостью;

– выделение зон с неравномерной выработкой запасов;

– мониторинг состояния месторождений углеводородов в процессе эксплуатации.

ГИСК имеет сертификат соответствия ССГП № 01.1.1-129 и защищен патентом РФ № 2306411 от 20.09.2007 г.[2].

 

Список литературы

1. Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика. – М: Наука, 1969. 824 с.

2. Газодинамический источник сейсмических колебаний / Крылов Г.В., Клюсов В.А., Болотов А.А.: пат. 2306411. Рос. Федерация. № 2006116423 /; заявл.12.05.06.

Автор статьи:

ТюменНИИгипрогаз, ООО

Научно-исследовательские институты

+7-3452-286222 , +7-3452- 274049
625019 Россия Тюмень Воровского,2
Контактное лицо
Написать письмо Сохранить контакт Сообщить об ошибке