Neft və qaz kəşfiyyatında seysmik sensorlar necə işləyir
Müasir neft və qaz kəşfiyyatı sənayenin ilkin qazma işləri aparmadan Yerin yeraltını "görmək" qabiliyyətindən çox asılıdır. Bu məqsəd üçün ən vacib texnologiyalardan biri seysmik metodlardır və bu metodlar Yer kürəsində yayılan elastik dalğaları qeyd etmək üçün seysmik sensorlardan istifadə edir. Bu qeydlərdən geofiziklər yeraltı görüntülər qura, süxur təbəqələrini, tələləri müəyyən edə və hətta karbohidrogenlərin mövcudluğunu göstərə bilərlər. Bu məqalədə seysmik sensorların necə işlədiyi, onların növləri, seysmik tədqiqat prosesi və məlumatların neft və qaz kəşfiyyatında faydalı məlumata çevrilmək üçün necə emal edildiyi müzakirə olunur.
Seysmik metodların əsas prinsipləri
Seysmik metodlar sonar və ya ultrasəsə bənzər bir prinsip üzərində işləyir: enerji mənbəyi dalğalar yaradır. Dalğalar bir mühitdə (süxurda) yayılır, sonra ziddiyyətli fiziki xüsusiyyətlərə malik təbəqələr arasında sərhədlərlə qarşılaşdıqda əks olunur və ya sınır. Bu kontrast əsasən süxurun sıxlığı ilə dalğanın yayılma sürətinin hasilinin məhsulu olan akustik impedansla əlaqədardır. İki təbəqənin impedansları fərqli olduqda, dalğa enerjisinin bir hissəsi səthə geri əks olunur, bir hissəsi isə daha dərin təbəqələrə ötürülür.
Seysmik sensorlar bu əks olunmuş dalğaları tutur. Dalğaların mənbədən təbəqə sərhədinə və geri sensora iki tərəfli səyahət müddətini ölçməklə və onların formasını və amplitudasını təhlil etməklə geofiziklər dərinliyi, struktur həndəsəsini və süxur xüsusiyyətlərini qiymətləndirə bilərlər.
Seysmik tədqiqatın əsas komponentləri
Seysmik tədqiqatda üç əsas komponent var:
1. Seysmik mənbə
Quruda ümumi mənbələr vibroseysmik cihazlar (müəyyən bir tezlikdə torpağı titrədən yük maşınları) və ya dayaz quyulardakı partlayıcı maddələrdir. Dənizdə əsas mənbə akustik impuls yaratmaq üçün təzyiqli hava qabarcıqlarını buraxan hava silahıdır.
2. Yayılma mühiti (yeraltı süxurlar)
Seysmik dalğalar müxtəlif süxur təbəqələri vasitəsilə yayılır: çöküntü, maqmatik, rezervuar və intruziv. Hər süxur növü məsaməlilikdən, məsamələri dolduran mayelərdən (su, neft, qaz), təzyiqdən və temperaturdan təsirlənən fərqli dalğa sürətinə malikdir.
3. Seysmik sensor (qəbuledici)
Sensorlar yer titrəmələrini/su təzyiqini elektrik və ya rəqəmsal siqnallar kimi qeyd edir. Sensorların keyfiyyəti və yeri məlumatların aydınlığı üçün çox vacibdir.
Seysmik sensor nədir və necə işləyir?
Ümumiyyətlə, seysmik sensorlar mexaniki hərəkəti (yerdəyişmə, sürət və ya hissəciklərin sürətlənməsi) qeydə alına bilən elektrik siqnalına çevirir. Mexanizm sensorun növündən asılıdır.
1) Geofon (quru)
Geofonlar quruda seysmik tədqiqatlar üçün ən çox yayılmış sensorlardır. Onlar elektromaqnit induksiyası prinsipi ilə işləyirlər. Geofon bir spiral və bir maqnitdən ibarətdir. Yer seysmik dalğalar səbəbindən titrədikdə, maqnit və spiral bir-birinə nisbətən hərəkət edir. Bu nisbi hərəkət torpaq hissəciklərinin sürətinə mütənasib elektrik gərginliyi yaradır. Daha sonra bu gərginlik gücləndirilir və əldə etmə sistemi tərəfindən qeyd olunur.
Geofonlar adətən yaxşı mexaniki birləşmə təmin etmək və yer vibrasiyalarının sensora səmərəli ötürülməsinə imkan vermək üçün yerə basdırılmış şəkildə quraşdırılır. Mühüm geofon parametrlərinə təbii tezlik, həssaslıq və ölçmə istiqaməti daxildir. Müasir tədqiqatlarda tez-tez şaquli və iki üfüqi hərəkəti qeydə alan 3 komponentli (3C) geofonlardan istifadə olunur ki, bu da kəsmə dalğası (S-dalğası) təhlili və rezervuarın xarakteristikası üçün faydalıdır.
2) Akselerometr və MEMS sensorları
Geofonlara əlavə olaraq, hazırda sürətlənməni ölçmək üçün MEMS (Mikro-Elektro-Mexaniki Sistemlər) sensorlarından geniş istifadə olunur. MEMS sensorları yaxşı stabillik və geniş dinamik diapazon təklif edir və bu da onlara həm zəif, həm də güclü siqnalları asanlıqla təhrif etmədən qeyd etməyə imkan verir. Sürətlənmə məlumatları lazım olduqda sürət və ya yerdəyişmə məlumatlarına inteqrasiya edilə bilər.
MEMS sensorlarının üstünlükləri bölmələrarası uyğunluq, yaxşı kalibrləmə imkanları və geniş ərazi şəraitində sabit performansdır. Bu, minlərlə ilə on minlərlə qəbuledici tələb edən genişmiqyaslı 3D tədqiqatlar üçün faydalıdır.
3) Hidrofon (dəniz)
Dəniz seysmik tədqiqatları üçün qəbuledicilər adətən strimerlərin (gəmilər tərəfindən çəkilən uzun kabellər) içərisinə yerləşdirilən hidrofonlar və ya dəniz dibindəki qovşaqlar (okean dibindəki qovşaqlar/OBN-lər) kimi istifadə olunur. Hidrofonlar suda akustik təzyiqdəki dəyişiklikləri ölçür. Prinsip tez-tez pyezoelektrik materiallardan istifadə edir: təzyiqdəki dəyişikliklər elektrik yükündə dəyişikliklərə səbəb olur və sonra siqnallara çevrilir.
Strimmer sistemində hidrofonlar müəyyən intervallarla (məsələn, hər bir neçə metrdən bir) bir neçə kilometr uzunluğunda ola bilən strimer boyunca yerləşdirilir. OBN və ya OBC (okean dibi kabeli) sistemində sensorlar həm təzyiqi, həm də hissəciklərin hərəkətini (çoxkomponentli) qeyd etmək üçün hidrofonlar və geofonlar/akselerometrlərin kombinasiyasını əhatə edə bilər və bu da mürəkkəb yeraltı görüntüləmə üçün daha zəngin məlumatlar yaradır.
Dalğalardan məlumatlara: qeyd axını
Mənbə dalğa yaratdıqdan sonra sensor siqnalı zaman seriyası şəklində qeyd edir. Bu siqnal aşağıdakılardan ibarətdir:
– İlk qırılma: birbaşa dalğanın və ya sınmış dalğanın ilkin gəlişi.
– İlkin əks olunma: hədəf təbəqə sərhədindən əks olunma.
– Çoxluqlar: şərhə mane ola biləcək təkrarlanan əks olunmalar (məsələn, səth və müəyyən bir təbəqə arasında).
– Səs-küy: külək, nəqliyyat vasitələrinin hərəkəti, sənaye fəaliyyəti, dalğalar (dənizdə) və cihazların səs-küyü kimi narahatlıqlar.
Müasir toplama sistemləri məlumatları rəqəmsal formatda müəyyən nümunə götürmə parametrləri (məsələn, 1-4 ms) ilə qeyd edir, bir neçə saniyəlik qeyd müddətlərini və dəqiq vaxt sinxronizasiyasını təmin edir. 3D tədqiqatlarda tək bir mənbə müxtəlif nöqtələrdə (atış nöqtələri) dəfələrlə atəşə tutulur və yüksək qat örtüyü yaratmaq üçün birdən çox qəbuledici tərəfindən qeydə alınır ki, bu da siqnal-səs-küy nisbətini yaxşılaşdırır.
Seysmik məlumatların emalı: sensor qeydlərindən sonra vacib rol
Xam sensor qeydləri dərhal geoloji "şəkillərə" çevrilmir. Məlumatlar aşağıdakılar da daxil olmaqla, olduqca uzun ola biləcək bir sıra addımlar vasitəsilə işlənməlidir:
1. Keyfiyyətə nəzarət (KN): nasaz qəbulediciləri, səs-küyü və sistem anomaliyalarını yoxlayır.
2. Filtrləmə və səs-küyün azaldılması: müəyyən tezlikli səs-küyün, quruda yerin yellənməsinin və ya dənizdə qabaran səs-küyün azaldılması.
3. Dekonvolyusiya: əksini daha aydın etmək üçün dalğacı kəskinləşdirir.
4. NMO korreksiyası və yığılması: müxtəlif ofsetlərdən əks olunma hadisələrini uyğunlaşdırmaq və sonra siqnalı gücləndirmək üçün onları yığmaq.
5. Sürət təhlili: yeraltı sürət modelinin müəyyən edilməsi, zamanı dərinliyə çevirməyin və dəqiq görüntüləmənin açarı.
6. Miqrasiya (2D/3D): əks olunma hadisələrini düzgün həndəsi mövqeyə keçirmək, xüsusən də maili strukturlarda, qırılmalarda və ya duz qübbələrində vacibdir.
7. Seysmik inversiya və xüsusiyyətlər: akustik impedans, AVO (Amplituda və Ofset) kimi xüsusiyyətlərin çıxarılması və litologiya və mayeləri proqnozlaşdırmaq üçün müxtəlif xüsusiyyətlər.
Düzgün emal olmadan, hətta mürəkkəb sensor imkanları belə etibarlı şərhlər verməyəcəkdir.
Seysmik sensorlar neft və qazı tapmaqda necə kömək edir?
Seysmik sensorlar birbaşa "neft aşkarlamır". Onlar süxur və maye xüsusiyyətlərindəki fərqlərə görə dalğa reaksiyasındakı dəyişiklikləri aşkarlayırlar. Lakin, kəşfiyyatçılar aşağıdakı kimi göstəricilərə baxa bilərlər:
– Antiklinallar və struktur tələlər: karbohidrogenləri tuta bilən qırışlar.
– Tələ sərhədi kimi qüsur: möhürləmə olduqda tələ yaradan qüsur.
– Fasiyaların dəyişməsi: stratiqrafik tələ yaradan litoloji dəyişiklik.
– Parlaq nöqtə, tutqun nöqtə, düz nöqtə: bəzən qaz və ya maye təması ilə əlaqəli amplituda anomaliyaları.
– AVO analizi: amplitudada yerdəyişmə ilə dəyişikliklər mayelərə görə süxur elastikliyindəki fərqləri göstərə bilər.
Seysmik interpretasiyanı, quyu məlumatlarını və geoloji modelləri birləşdirərək şirkətlər perspektivləri qiymətləndirə, riskləri qiymətləndirə və ən perspektivli qazma yerlərini planlaşdıra bilərlər.
Son çətinliklər və inkişaflar
Seysmik tədqiqatlar yaşayış məntəqələrinin yaxınlığında yüksək səs-küy səviyyəsi, quruda çətin relyef və geoloji mürəkkəblik (məsələn, dənizdəki duzaltı ərazilər) kimi çətinliklərlə üzləşir. Buna görə də, texnoloji inkişaflar aşağıdakılara yönəlib:
– Çeviklik və geniş əhatə dairəsi üçün yerdə düyünlü sensorlar (simsiz qovşaqlar).
– Mürəkkəb ərazilərdə və istehsal müəssisələrinin yaxınlığında daha yaxşı görüntüləmə üçün okean dibi qovşaqları.
– S-dalğası və anizotropiya məlumatlarından istifadə etmək üçün çoxkomponentli qeyd.
– Daha sürətli səs-küy salma, seçim və atributların interpretasiyası üçün yüksək performanslı hesablama və maşın öyrənməsinə əsaslanan emal.
Bağlanır
Neft və qaz kəşfiyyatında seysmik sensorlar yeraltı süxur sərhədləri tərəfindən əks olunan elastik dalğaları qeyd etməklə başlayır. Geofonlar, akselerometrlər/MEMS və hidrofonlar hər biri titrəmələri və ya təzyiq dəyişikliklərini elektrik siqnallarına çevirir və sonra yeraltının görüntülərini yaratmaq üçün mürəkkəb emaldan keçir. Sensorlar karbohidrogenləri birbaşa aşkar etməsə də, qeyd keyfiyyəti, dəqiq tədqiqat dizaynı və diqqətli emal və şərhin birləşməsi seysmik metodları müasir kəşfiyyatın əsasını təşkil edir - qazma riskini azaltmağa və iqtisadi cəhətdən səmərəli neft və qaz yığılmalarını tapmaq şansını artırmağa kömək edir.
İstəsəniz, 2D və 3D seysmik iş axınlarının illüstrasiyalarını əlavə edə və ya məqalənin daha texniki versiyasını (impedans tənlikləri, AVO və əldə etmə parametrlərinin nümunələri ilə) yarada bilərəm.
