Газды каротаж онделген

                                                     МАЗМҰНЫ

Кіріспе..........................................................................................................3

Газдық түсіру…………………………………………………………………….4

Газды каротаж.............................................................................................5

Механикалық каротаж  диаграммасы КС диаграммасымен салыстыру(1-сурет)

Көмірсутек шикізаты кен орындарындағы көмірсутек газы құрамы(2-сурет).6

Газоанализаторы ЭМГ-20-7(3-сурет)....................................................................7

Газкаротажды станциясындағы хроматограф  схемасы.(4-сурет).......................9

Пайдаланылған әдебиеттер...................................................................................10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                      

 

                                                     Кіріспе

 

Барлау ұңғымаларын  бұрғылау барысында геофизикалық  зерттеулердің "каротаж"деп аталатын арнаулы түрі де үнемі қолданылады.  Каротажды кейде "өнеркəсіптік-геофизикалық зерттеу əдістері"деп те атайды.

Каротаж дегеніміз- бұрғылау ұңғымасының  оқпанында жүргізілетін геофизикалық зерттеулер жиынтығы.Ол қолданылады:

а)  ұңғыма оқпанының қимасына тиесілі  таужыныс қабаттарын жіктеу жəне оларды өз шендестерімен сəйкестіру;ə) ұңғыма оқпанының қимасына тəн мұнайлы немесе газды горизонтты

анықтау жəне барлау;б)жер қыртысы қойнауындағы əр түрлі қабаттардың орналасу тереңдігін,  қалыңдығын,  құрылыс ерекшеліктерін анықтау,  басқа да маңызды геологиялық мəселелерді шешу.«Каротаж» терминінің этимологиясы жайлы қысқаша айтатын болсақ, ол француз тілінен carrotte-сәбіз деген сөзінен шыққан. Француз бұрғылаушылары ұңғымадан алынған тасбағанды осылай атаған. Дәл тасбаған алу процесін,carrotage деп атады. Артынша тасбаған бойынша қиманы құжаттау үшін  осы сөз қолдана бастады. Сондықтан француз геофизиктері  қиманы электрлік кедергісі бойынша құжаттауды ұсынды.Оны электрлік каротаж деп атады. Бірақта француз тілінде «каротаж» мағынасы, тағы бір жағынан «ұсақ алаяқ» дегенді білдіреді. Осы бір себеп бойынша француздар басқа терминді қолдана бастады диаграммалау бұл осы әдістердің мағынасына жақын. Неміс тілінде каротаж «bohrochmessung»-ҰГЗ мағынасы бойынша, сәйкес келетін бұрғылау ұңғымаларындағы өзгеріс деген мағынаны білдіреді.Таужыныстар мен пайдалы қазбалардың қандай физикалық қасиеттері сарапталатындығына орай,  каротаж жұмыстары электрлік,радиоактивтік,  магниттік,  акустикалық т.с.с.  каротаждар болып бірнеше түрлерге жіктеледі.

                                              

                                                 

 

 

                                                 Газдық түсіру

Мұнай-газ кенорындарын іздеу-барлау жұмыстарын жүргізу

барысында біршама жиі  қолданылатын геохимиялық зерттеу

əдістерінің  бірі газдық түсіру деп аталады.  Жер қойнауларында газ

шоғырлары бар болған жағдайда олардың белгілі бір  бөлігі жер бетіне

шығуға тырысатындығы  түсінікті.  Алайда шоғыр үстіндегі

таужыныстар қатқабаты  бұл газдардың ешбір кідіріссіз бұрқақтауына

яки ағымдануына мүмкіндік  бермейді.  Солай бола тұрса да,  газдың

азын-аулақ,  тіпті  өте болымсыз мөлшерлері(мəселен,  газдың мынан

бір пайызы ғана)  жер  бетінен де көрініс беретін болады.  Осы

мөлшерлердің өзін-ақ өте сезімтал приборлар көмегімен  тап басып

анықтау нəтижесінде оның астыңғы  қабаттарында газ шоғырларының

бар екендігін болжамдауға болады.  Олай болса, газдық түсіру

дегеніміз газдың жер қойнауындағы қалыптан жоғары

концентрацияларын,  яғни газ шоғырларын анықтау мақсатында газды

құрамбөліктердің(компоненттердің)  жер қыртысының беткі

қабатында таралу ерекшеліктерін зерттейтін далалық жұмыстар əдісі.

Мəселен,  метан газы мен оның гомологтарының жердің беткі

қабатындағы таралу ерекшеліктерін зерттеу  мұнай-газ кенорындарын

газгеохимиялық əдіспен тікелей іздеу жұмыстарының негізі болып

табылады.  Бұл жағдайда газдық түсіру  жұмыстары шағын-шағын

тереңдіктерден табиғи газ сынамаларын(проба) алу ,  олардың құрамын сар-

аптау жəне зерттелмек құрамбөліктердің аймақтық таралу мөлшерлерін карта бетіне түсіру шараларына саяды.Метанның жəне оның гомологтарының  мөлшерлерін сараптау сезімталдығы көлемдік пайызы шамасында болуы тиіс Гелийдің таралуын сараптайтын гелийлік түсіру газдық түсірудің жеке түрі болып табылады.  Гелийлік түсіру əуелгі кезде радиоактивті металл

кенорындарын іздеу əдісі ретінде  қалыптасқан болатын, қазір ол

флюидтер ағымының молырақ мөлшерлерімен  сипатталатын терең

жарылымдарды тап басу мақсатында қолданылады.  Мұнай-газ

геологиясында жер қыртысындағы терең жарылымдарды анықтау да

өте маңызды екендігін ескерсек,  гелийлік түсіру шараларының да бұл

саладағы рөлі ошарыла түседі.1934жылы инженер,геохимикМ.И.Бальзаманов геохимиялық зерттеулерге негізделген газдық каротаж əдісін ойлап тапты. Газдық каротаж дегеніміз ұңғыма бұрғылау барысында таужыныстардан сазды ерітіндіге("сазды ерітінді"  немесе"бұрғылау ерітіндісі"  дегеніміз ұңғыма бұрғылау барысында қолданылатын,  яғни ұңғыма оқпанына жіберілетін "жуғыштау сұйығы") көмірсутекті газ мөлшерлерін өлшеу əдісі.  Алынған нəтижелер газбен қаныққан қойнауқаттарды анықтауға,  сөйтіп оларды  арнайы сынамалауға мүмкіндік береді.  Ұңғыманы бұрғылау барысында оның оқпанынан тасбаған(керн)  алынған жағдайда,  газдық каротаж жұмыстарын сол тасбағандарды зерттеу арқылы да жүргізуге болады.Газдық каротаж мəліметтері,  яғни сазды ерітіндіге енген газ мөлшерлері таспаға жазылып отырады,  осы жазбалар негізінде арнаулы диаграммалар тұрғызылады.  Бұл диаграммалар бұрғыланған тереңдіктердің қандай деңгейлерінде табиғи газ шоғырларының бар екендігін көрсететін бірден-бір мəлімет көзі болып табылады,  мұның өзі барлау жұмыстарының мейілінше нəтижелі болуына айтарлықтай септігін тигізеді.

Газды каротаж ұңғыманы бұрғылау барысында ұңғының мұнайлы жәнегазды қабаттарға жақындағанын біліп, оларды айқындау үшін жүргізіледі. Бұл әдіс 1934-35 жылдары Кеңес үкіметінде, кейінірек АҚШ-та mud logging (mud – лай, батпақ) деген атаумен өндіріске енген.

11-сурет.Механикалық каротаж диаграммасы  КС диаграммасымен салыстыру

Тау жыныстар құрамында, тіпті өте тереңде жатқан таужыныстарда, әрдайым азда, болса газ бар. Олар еркін, жұтылған немесе ерітінді түрінде болуы ықтимал. Газ азот, гелий, көмір қышқылды газ, көмірсутекті газ түрінде кездеседі. Қөмірсутекті газ мұнай, газ және көмір кенорындарындағы таужыныстарда таралған. Газды кенорындарында метан газы (СН₄) басым болады, оның үлесі 93 пайызға жетеді; мұнай кенорындарындағы газда ауыр көмірсутектер басым болады: этан (С₂Н₆), пропан (С₃Н₈), бутан ( С₄Н₁₀), пентан (С₅Н₁₂), метаннын үлесі 48 пайыздан аспайды.

2-сурет. Көмірсутек  шикізаты кен орындарындағы көмірсутек  газы құрамы.

Жоғары температурада  мұнайдың өзі газ тәрізді болуы  ықтимал (газконденсат). Жоғары қысымды өте терең ортада, көлемі 1 м³ мұнай құрамында 200 м³ табиғи газ болуы ықтимал.Ұңғыма газды немесе мұнайлы қабаттарды ашқанда таужынысы бұзылысқа ұшырайды, оның құрамындағы газ бұрғылау ерітіндісіне қосылып, жоғары жер бетіне шығады. Жер бетінде ерітіндіні газсыздандырып, ондағы газдың мөлшері мен құрамын зерттеу арқылы таужыныс құрамындағы көмірсутек газы мөлшерін анықтауға болады. Міне, газды каротажды жүргізудің негізгі мақсаты осында.

Бұрғылау ерітіндісімен  қоса жер бетіне ұңғыдан майдаланған  таужыныстары – шлам да шығарылады. Мұнай кенорындарында таужыныс шламында ультра күлгін сәулелерде жарқылдайтын (люминесценция –латын. Lumen-luminis – жарық, esent – суффикс) битумдалған заттар болады. Бұрғылау шламы құрамындағы осындай битумдарды зерттеуге, газды каротажбен бір уақытта люминесценттік-битуминологиялық талдау (ЛБА) жүргізіледі. ЛБА тәсілі бойынша жоғары нақтылықпен (0,01-0,005  %-ға дейін) мөлшері аз мұнайды, ал кейбір жағдайда жарқылдау түсі арқылы мұнайдың сапасын анықтауға болады. Жеңіл, майлы мұнайға ақшыл түс, ал ауыр, қою мұнайларға – қара қошқыл түс тән болады.

Аспаптар мен  тіркелетін параметрлер

Газды каротаж және ЛБА  әдісінде қолданылатын аспаптарды автоматикалық газкаротаждық станция (АГКС) деп атайды.

Төменде, іс жүзінде кең  таралған газ каротажды станция жұмысты қарастырылған.

3-сурет. Газоанализаторы  ЭМГ-20-7

Бұрғылау ерітіндісінің ұңғыма ернеуінен тұндырғыға ағатын жолында орналасқан дегазатор (газсыздандыру аспабы) бұрғылау ерітіндісінен стугеі газын (УВГ) бөліп, оны атмосфералық ауамен араластырып, газ-ауа қоспасын (ГВС) жасайды. Дегазатордан ГВС тұндырғыға жетіп, онда сұйық тамшылары тұнады; содан кейін ГВС-ның қозғалыс жылдамдығын өлшейтін реометр арқылы өтеді (дымқылдаушы аспап оның ылғалдығын қамтамасыз ететін етеді). Сөйтіп, қоспаның тұрақты температурасын қамтамасыз ететін қыздырғыш арқылы УВГ мөлшерін өлшейтін газ анализаторына жетеді.Газ анализаторы екі иіні платинадан жасалған жіңішке орамнан тұратын кедергі мостигі, ол Е2 ток көзінен қоректеніп, 850 ⁰С температураға дейін қызады. Орамның бірі зерттелетін ГВС айдалатын өлшеуіш камераға  орнатылған, яғни бұл сезгіш элемент (ЧЭ) болып саналады. Екінші орам компенсациялық элемент (КЭ) ролін атқарады. Ол өлшеуіш камераға ұқсас басқа бір камераға орнатылған, ол арқылы таза ауа айдалады. КЭ жылжыған газдың ЧЭ-ге салқындату әсерін есептейді. Температура 850⁰С –қа жеткенде кедергі мостигі R1 реостаты арқылы теңестіріледі, сөйтіп, тіркеуіш прибор РП нольді көрсетеді. Өлшеуіш камера арқылы өтетін ГВС құрамында УВГ болса, ол жанғаннан бөлінген жылу ЧЭ-нің температурасын жоғарылатады, яғни оның кедергісі көбейіп, өлшеуіш схеманың балансы бұзылады. Тіркеуіш аспап көмірсутек газдың газ-ауалық қоспасындағы жиынтық мөлшерін (жеңіл және ауыр газдарды қоса) пайыз бірлігімен (Г_сум, %) көрсетеді. Бұл көрсеткіштер ұңғыма тереңдеген сайын диаграммалық таспаға үздіксіз тіркеледі. Аспапты басқыштау (градуирлеу) үшін ол арқылы мөлшері белгілі УВГ газ-ауа қоспасын өткізеді. Метанға газализатордың сезімталдығы 0,1%-ға тең, ал оны өлшеу диапазоны 0 -ден 10 пайызға дейін болады.

Газ анализатордан кейін  ГВС вакуумметр арқылы өтіп, вакуумдықсорғышпен атмосфераға шығарылады.

Газ анализатор алдында  ГВС –нің кейбір құрамдас бөлігі, ГВС  құрамындағы метаннан гексанга дейінгі  әрбір УВГ мөлшерін анықтау үшін, арнайы желі арқылы қосымша компоненттік талдауға жіберілуі ықтимал. Мұндай сынамалары арнайы бағдарлама бойынша (мәселен, ұңғыма бойымен әрбір 1м-ден кейін) немесе оператор командасы бойынша сыйымдылығы шамамен 200 см³-ге тең арнайы сынамаалғышқа жиналуы да мүмкін. Сынамаалғыш – ішіне полиамид үлдірінен жасалған баллоны бар шыны стакан. Баллонға түтік арқылы газ сынамасы келеді, ал стакан тығынына орнатылған түтік вакуум-сорғыш немесе компрессорға қосылған.Сынаманы алу үшін түтікті вакуум-сорғышқа қосады, полиамидті қапшық үлкейіп, ГВС сынамасын сорады, түтікті компрессорға қосқанда, стаканға ауа кіріп, қапшықтағы сынаманы сығып, талдауға шығарады.

Компоненттік талдау үшін хроматермограф деп аталатын қондырғы қолданылады. Оның құрамында дозатор Д, бөлгіш колонка РК, жалынды-ионизациялық детектор ПИД, жылуды реттеуші аспап ПРН бар.

             4-сурет. Газкаротажды станциясындағы  хроматограф схемасы.

Бөлгіш колонка РК сорбентпен (жоғарғы меншікті беткейімен сипатталатын зат) толтырылған шыны түтік болады. Түтік сыртында ПРН-ға қосылған қыздырғыш шиыршық (спираль) оралған. Талдау кезінде ГВС сынамасы дозатордан бөлгіш колонкаға үріледі.Метан РК – дан өтіп, ПИД детекторына жетеді. ПИД-тағы оттық (горелка) сутегі генераторынан (Ген.Н2) келетін сутегіні жағады. Оттықтың шүмегі (сопло) жоғары кернеулі электродтар арасында орналасқан. Таза сутегі жалынында иондар жоқ, оның электрод өткізгіштігі 0-ге тең, сондық тан электродтар тізбегіне қосылған тіркеуіш аспап 8 тогын көрсетеді. Көмірсутек газы жану нәтижесінде иондар пайда болады, оның саны УВГ молекуласындағы сутек атомдарының саны мен концентрациясына пропорционал.Осыған байланысты электродтар тізбегінде ток пайда болады. Осы ток амплитудасын РП тіркеушісі диаграммалық таспаға тіркейді. Газ каротаж станциясында Г_сум, % және С₁-С_6, % параметрлерімен қатар ұңғыманы бұрғылау ұзақтығын τ, мин/м және ұңғыма ернеуінен шығатын бұрғылау ерітіндісі шығынын Q_вых  л/с тіркейді. Қазіргі кезде , механикалық және газды каротаж геологиялық-технологиялық зерттеу (ГТИ) станциялары көмегімен жүргізіледі. Бұл аспап тек жоғарыда аталған параметрлерді ғана тіркеп қоймайды, сонымен қатар, бұрғылау процесін сипаттайтын қосымша параметрлерді және де жуынды сұйығының қасиеттерін (тығыздығы, тұтқырлығы, температурасы және кедергісі)тіркейді.

 

Пайдаланылған әдебиеттер:

1)Ә.Нұрмағамбетов Е.Нүсіпов «Геофизикалық барлау әдістерінің негіздері» Алматы.2005ж

2)Кәсіпшілік геофизика  пәні бойынша оқу әдістемелік  құрал геофизика кафедрасында  құрастырылған-Алматы: ҚазҰТУ,2010.

3) http://e-lib.kazntu.kz/ - Электронная библиотека