OSNOVI GEOFIZIČKOG KAROTAŽA

Deseto predavanje

DIPMETAR - KAROTAŽPADA I PRAVCA

PRUŽANJA SLOJEVA

Najznačajniji geofizički karotažni uređaji, koji se primenjuju u strukturnoj geologiji, stratigrafiji i sedimentologiji su:

KAROTAŽ PRAVCA I PRUŽANJA SLOJEVA –DIPMETER

iELEKTRIČNI I AKUSTIČNI SKENERI (IMAGE LOGS).

Pri interpretaciji rezultata merenja ovim uređajima, koriste se i svi drugi raspoloživi podaci o ispitivanom prostoru, a pre svega rezultati merenja drugim geofizičkim karotažnim postupcima.

DIPMETAR - KAROTAŽ PADA I PRAVCA PRUŽANJA SLOJEVA

Dipmetar je mikroelektrični geofizički karotažni uređaj za merenje pravca pružanja (azimuta) i padnog ugla slojeva.

Dipmetar je prvi put primenjen 1930. godine, a vršena je registracija krivih sopstvenog potencijala (SP). Od 1946. godine koriste se uređaji koji registruju specifičnu električnu otpornost(SEO), pomoću trokrakog mikrofokusirajućeg sistema.

Od 1978. godine koristi se četvorokraki merni sistem, a danas se koriste uređaji sa 4 ili 6 papuča. Savremeni uređaji imaju po dva (neki i tri) fokusirajuća sistema elektroda na svakoj od papuče, tako da se dobija 8 (12) merenih krivih promene SEO.

Dipmetar se primenjuje za određivanje strukturnih i stratigrafskih svojstava ispitivanog područja.

Na osnovu analize i interpretacije podataka merenja dipmetrom, mogu da se dobiju informacije o geološkim strukturnim oblicima (strukturni pad, rasedi, nabori, diskordance,...) i podaci o procesima sedimentacije u basenu(energija i tip depozicione sredine, količina i pravac pritoka sedimentnog materijala, relativna dubina vode, ...).

Vertikalna rezolucija rezultata merenja zavisi od tipa elektroda i brzine kretanja sonde, a obično iznosi oko 0.3 cm (320 podataka po metru), što omogućava registraciju vrlo tankih proslojaka.

PRINCIP RADA

Dipmetar je uređaj za merenje SEO, koji radi na istom principu kao i mikrolaterolog.

uzorkovanje na 15cm i na 0.25cm

Gustina uzorkovanja podataka na krivoj SEO merenoj Dipmetrom (desno) je 30 do 60 puta veća nego na krivoj SEO registrovanoj standardnim električnim GFK uređajima (levo).

Pošto je za obradu i interpretaciju rezultata merenja Dipmetrom neophodno poznavanje prečnika bušotine, dva para papuča funkcionišu i kao Kaliper – mere promenu prečnika bušotine u dva upravna pravca. Prijanjanje papuča za zid bušotine obezbeđuje hidraulčki sistem.

Konvencionalni uređaj ima četiri papuče (sa 1-3 merne elektrode), pri čemu su susedne papuče pod uglom od 900. Naspramne papuče su povezane i funkcionišu kao par.

Uređaj registruje 4 (8 ili 12) krive SEO. Registruju se i prate fine promene SEO. Pošto apsolutne vrednosti SEO nisu od značaja, obično se koristi “pokretna nulta vrednost”, koja zavisi od prosečne SEO formacije.

Korelacijom krivih SEO određuje se položaj ravni u prostoru (potrebne su najmanje 3 tačke), odnosno padni ugao i pravac pružanja (azimut) slojeva i struktura.

Određivanje položaja ravni u prostoru na osnovu rezultata

merenja dipmetrom

Prati se odnos minimalnih i maksimalnih vrednosti SEO na sve 4 krive, odnosno vrši se kvalitativna analiza krivih.

Mali radijus istraživanja (oko 2.5cm) omogućava detekciju formacije neposredno iza isplačnog kolača, uz minimalan uticaj fluda koji potiču iz formacije.Prenos podataka merenja vrši se pomoću telemetrijskog sistema.

Registrovane krive SEO prikazuju se na linearnoj skali.

Orijentacija instrumenta u prostoru određuje se na osnovu devijacije bušotine (otklon ose bušotine od vertikale), azimuta papuče broj 1 (ugao otklona od pravca severa, meren u horizontalnoj ravni) i ugla koji zaklapaju papuča broj 1 i osa bušotine.

Poznavanje položaja instrumenta u toku merenja, kao i brzine kretanja sonde, neophodno je za proračun padnog ugla i pravca pružanja (azimuta) slojeva i struktura.

Za merenje ovih parametara koriste se posebni instrumenti, koji su sastavni deo sonde dipmetra.

Merenja dipmetrom ne mogu da se izvode u zacevljenim bušotinama, a problemi se javljaju pri merenjima u bušotinama pod velikim nagibom (preko 450).

Kada se primenjuje standardna sonda Dipmetra, neophodno je da isplaka bude provodna (na bazi mineralizovane vode), kako bi se uspostavio kontakt između elektroda i formacije.

Kod bušotina sa isplakom na bazi nafte koriste se specijalne sonde, koje rade na principu električne indukcije ili se na standardnu sondu montiraju specijalne elektrode, koje se urezuju u zid bušotine, kako bi se uspostavio direktan kontakt elektroda sa formacijom.

OBRADA I PRIKAZ PODATAKA

Postoje dva osnovna tipa prikaza podataka Dipmetra. Prvi prikaz je terenski snimak sa sirovim podacima merenja u obliku krivih, a drugi je prikaz obrađenih podataka, sa sračunatim vrednostima elemenata pada (padnih uglova i azimuta) slojeva i struktura.

Standardni terenski snimak obuhvata krive SEO, podatke o orijentaciji bušotine i sonde, kao i podatke Kalipera. Snimak, obično, obuhvata i podatke merenja Karotažom prirodne gama radioaktivnosti (instrument je prikačen za sondu Dipmetra), koji obezbeđuju povezivanje podataka Dipmetra sa podacima drugih karotažnih merenja u bušotini.

Standardni prikaz sirovih podataka Dipmetra

DEV – devijacija bušotine (otklon od vertikale), DAZ - azimut devijacije, AZ – azimut papuče broj 1, GR – kriva Karotaža prirodne gama radioaktivnosti.

Obrada podataka vrši se na računarima, uz korišćenje specijalizovanih programa. Podaci se obrađuju na različite načine, za potrebe strukturne ili stratigrafske analize. Proces obrade vrši se u dve osnovne faze.

Prva faza obuhvata korelaciju krivih SEO i određivanje međusobnog odnosa (pomaka) karakterističnih anomalija.

Druga faza je izračunavanje elemenata pada (ravni slojevitosti, na primer), na osnovu položaja karakterističnih anomalija (pomaka), uz uvođenje korekcije za položaj instrumenta.

Korelacija krivih SEO

Postoje dva osnovna postupka za korelaciju krivih:a) korelacija fiksnih intervala – jedna vrednost padnog ugla i azimuta se određuje na osnovu celog intervala određene širine;b) prepoznavanje karakterističnih oblika – vrednost padnog ugla i azimuta se određuje na osnovu korelacije prepoznatljivih oblika (postupak imitira način rada ljudskog oka).

Postoje različiti načini prikaza obrađenih podataka.

Osnovni način prikaza podataka dipmetra je vektorski dijagram.

Vektorski dijagram se prikazije na osnovi, čija horizontalna osa predstavlja padni ugao (0o-90o), a vertikalna dubinu.

Vektorski dijagram

Vektorski dijagram je predstavljen tačkom (krugom) i kratkom duži. Tačka (krug) pokazuje vrednost padnog ugla sloja, koja se očitava na horizontalnoj skali. Položaj tačke na vertikalnoj skali ukazuje na dubinu. Kratka duž prikazuje azimut padasloja.Kvalitet podataka može da se prikaže ispunjenim (dobar kvalitet) i praznim (lošiji kvalitet) krugovima ili tačkama obojenim različitim bojama, u skladu sa kvalitetom podatka.

Rozeta azimuta – podaci o azimutima su grupisani u okviru određenih intervala i prikazani dijagramom učestalosti. Može da ukaže na diskordance, strukturni pad slojeva i rasede.Histogram pada – x osa je padni ugao, a y osa je učestalost. Koristan je za razdvajanje strukturalnog od stratigrafskog pada.

Odvojeni prikaz azimuta – vrednosti azimuta se prikazuju kao tačke na osnovi, čija je horizontalna osa u opsegu od 0o-360o.Koristi se za strukturnu interpretaciju. Promene vrednosti azimuta se uočavaju bolje nego na vektorskom dijagramu.

Štapičasti dijagram – predstavlja padni ugao kao liniju, a obično se predstavlja u dva osnovna pravca (sever-jug i istok-zapad). Linije (štapići) predstavljaju prividan pad u određenom pravcu. Koristi se za korelaciju sa profilima i seizmičkim sekcijama.

INTERPRETACIJA PODATAKA I PRIMENA

Rezultati merenja dipmetrom, u korelaciji sa rezultatima primene drugih GFK postupaka, koriste se za geološku interpretaciju, odnosno kreiranje geološkog modelaispitivanog prostora.

Strukturna interpretacija rezultata merenja dipmetrom obuhvata:- određivanje strukturnog pada slojeva,- otkrivanje, lociranje i određivanje položaja raseda, nabora i

diskordanci,- detekciju prirodno frakturiranih zona.

Stratigrafsko-sedimentološka interpretacija rezultata merenja dipmetrom obuhvata:- obezbeđivanje informacija o facijama (analiza proslojaka), - određivanje orijentacije depozicionih oblika,- određivanje geometrije i trenda razvoja kolektora ili

akvifera na osnovu lociranih depozicionih oblika (prudovi, sedimentne ispune kanala, različiti tipovi slojevitosti),

- određivanje pravca dotoka sedimentnog materijala (pravci paleotransporta),

- procenu energije i tipa depozicione sredine, itd.

Podaci dipmetra se obrađuju u skladu sa tipom analize podataka. Za strukturnu analizu, na primer, podaci se korelišu u širim fiksnim intervalima (0.5 - 2 m), a za stratigrafsko-sedimentološku analizu koriste se uži fiksni intervali, za korelaciju istih podataka.

Strukturna analiza

Strukturna analiza daje elemente pada strukturnih oblika, kao što su rased, nabor, diskordanca i strukturni pad. Pri strukturnoj analizi se vrši definisanje trenda padnih uglova i azimuta pada u određenim intervalima.

Strukturni pad je generalni padni ugao slojeva (kao kada se pad meri na izdanku). Ostali strukturni oblici se detektuju kao odstupanje od utvrđenog strukturnog pada slojeva. Različiti strukturni oblici prouzrokuju različite trendove padnih uglova na vektorskom dijagramu.

Radi lakše interpretacije uvedena je tehnika bojenja osnovnih trendova, a najčešće se koriste crveni, zeleni, plavi i žuti oblik. Danas ova tehnika nije u širokoj upotrebi, ali olakšavarazumevanje načina interpretacije podataka Dipmetra.

Crveni oblik - sa dubinom se povećava vrednost padnih uglova, azimut ostaje isti (antiklinale, diskordance, rasedi);Plavi oblik - vrednosti padova se smanjuju sa dubinom, azimut ostaje isti (paleostrujanja, rasedi, diskordance).

Osnovna svojstva bojenih oblika su:Zeleni oblik - konstantne vrednosti padnih uglova i azimuta pada (strukturni pad slojeva);Žuti oblik - vrednosti padova i azimuta su rasute (rasedne zone, nabori, breče);

Strukturni pad slojeva određuje se naspram intervala velike debljine i ravnomerne slojevitosti.

Prikazana je analiza strukturnog pada na dijagramu Dipmetra. Padni ugao je 10o -15o, a azimut, generalno, u pravcu zapada. Dijagrami padnog ugla i azimuta ukazuju na fine promene padnog ugla i azimuta izazvane prisustvom raseda (R) i diskordanci (D).

D

D

R

R

R

Prikazana je interpretacija diskordance, na osnovu vektorskog dijagrama dipmetra.

Prikazana je interpretacija diskordance, na osnovu vektorskog dijagrama dipmetra.

Detekcija diskordance na osnovu podataka Dipmetra. Jurski peščari imaju pad od 22o u pravcu zapada (rozeta) i nalaze se u podini horizontalnih gornje-krednih peščara. Položaj diskordance je registrovan na snimcima standardnih karotažnih merenja (najbolje se uočava na krivoj Karotaža gustine).Dipmetar ukazuje na promenu padnog ugla i azimuta pružanja slojeva.

Rasedi se detektuju na osnovu specifičnog načina promena padnog ugla i/ili azimuta na dijagramima Dipmetra.

Mogu da se uoče dva tipa promena padnog ugla i/ili azimuta:- promene vezane za samu rasednu površ i

- promene, koje su posledica “savijanja”slojeva u blizini raseda.

Podaci dipmetra mogu da ukažu na padni ugao rasedne površi i na tip raseda (normalan ili reversan).

A. Normalan rased -stereogram (polarni dijagram) ukazuje na promene padnog ugla, koje su posledica “savijanja”slojeva u blizini raseda. Najveća vrednost padnog ugla odgovara padu raseda. Azimut se ne menja.

Kod reversnih raseda, azimut pada raseda je suprotnog smera u odnosu na azimut pada “savijenih” slojeva krila raseda.

B. Reversan “rollover”rased – na stereogramu (polarnom dijagramu)se uočava da je azimut pada raseda suprotnog smera u odnosu na azimut pada “savijenih”slojeva gornjeg krila raseda. Donje krilo raseda ne pokazuje izržene promene pada slojeva.

U praksi, interpretacija podataka Dipmetra nije uvek jednostvna i jednoznačna. Prikazan je primer tri moguće interpretacije jednog dijagrama Dipmetra: a) normalni rased (ispravna interpretacija, potvrđena seizmičkim podacima),b) reversni rased, c) listrični rased.

Primer velikog normalnog raseda – promene padnog ugla na dijagramu Dipmetra ne mogu jasno da ukažu na postojanje raseda. Na rased ukazuju promene azimuta (istočno ispod, a zapadno iznad raseda). Javlja se zona širine oko 50 m sa visokim vrednostima padnih uglova (bliskih padnom uglu raseda).

Položaj raseda je pretpostavljen na osnovu kaverne detektovane na krivoj Kalipera.

Bušotina obično preseca samo deo nabora. Izuzetak su polegli i prevrnuti nabori. Prikazan je primer interpretacije nabora i reversnog raseda, na osnovu dijagrama Dipmetra.

Primeri interpretacije nabora na osnovu dijagrama Dipmetra:a) antiklinala, bušotina preseca jedno krilo; b) kompleksni nabor; c) antiklinala, bušotina preseca osu nabora (orientacija sever - jug; d) isto kao pod c), zaokrenuto 20o ka zapadu.

Primeri

Primeri

Podaci Dipmetra se retko koriste za detekciju pukotina. Vektorski dijagram ukazuje na pad i pružanje slojeva, ali ne i na pukotine (padni uglovi pukotina su znatno veći od padnih uglova slojeva), što je, delom, posedica i toga što se, za strukturnu analizu, podaci korelišu u širim fiksnim intervalima.

Otvorene pukotine mogu da se detektuju na osnovu krivih mikrootpornosti (na jednoj, najviše dve krive). Niske vrednosti električne otpornosti se javljaju kao posledica prodora filtrata isplake u otvorenu pukotinu (u formaciji visoke električne otpornosti).

Za efikasnu detekciju pukotina se primenjuju Električni ili Akustični skeneri.

Stratigrafsko-sedimentološka analiza

Pod stratigrafskom analizom podrazumeva se opis sredinesedimetacije jedne formacije ili više formacija, kao i njihova međusobna povezanost.

Podaci dipmetra su unapredili analizu i izdvajanje sedimentata različitih depozicionih sredina u bušotinama.

Analiza podataka dipmetra daje informacije o procesima taloženja u depozicionim sredinama, energiji (brzini) i pravcupaleostrujanja pri transportu materijala i sedimentaciji,specifičnim depozicionim oblicima, položaju izvora sedimentacionog materijala, facijama, geometriji i trendurazvoja kolektora ili akvifera, itd.

Stratigrafsko-sedimentološka analiza zahteva primenu manjih intervala korelacije(10-15cm). Na primer, debljina sedimenata sa ukrštenom slojevitošću je često manja od 1 m, a odziv dipmetra zavisi i od kontrasta u teksturi. Na slici su prikazani plitki marinski sedimenti sa ukrštenom slojevitošću, na koju ukazuju padovi od 30o, (strukturni pad sedimenata je 3o).

Odziv Dipmetra u sekvenci turbidita – turbiditi pokazuju rasute vrednosti padnih uglova i azimuta, dok zone šejla pokazuju ujednačene vrednosti pada i azimuta.

Dijagrami Dipmetra na 4 bušotine u dolini ispunjenoj sedimentima – prethodno erodovani kanal je ispunjen šejlom i turbiditskim peskom. U slojevina šejla se uočavaju različite promene padnog ugla i azimuta.

Za pripremu predavanja korišćeni su materijali iz knjiga:

Martinović, S. i drugi, 2000: Geofizički karotaž – obrada i interpretacija. Naftagas, Novi Sad.

Rider, M., 2002: The Geological Interpretation of Well Logs. Rider-French Consulting, Ltd., Scotland.

Ellis, D.V., Singer, J.M., 2008: Well Logging for Earth Scientists. Springer, Netherlands.

Hvala na pažnji!

Da li ima pitanja?