До проблеми підвищення глибинності, чутливості і точності моніторингових та нафтогазопошукових свердловинних геотермічних досліджень

Abstract

Мета. Метою роботи є представити напрацьовані нами важливі методико-апаратурні розробки, спрямовані на підвищення глибинності, чутливості та точності моніторингових і нафтогазопошукових свердловинних геотермічних досліджень. Методика. Методика містить аналіз низки методико-апаратурних факторів, що впливають на глибинність, чутливість і точність свердловинних геотермічних досліджень з використанням розробленої свердловинної апаратури з кварцовим термочастотним сенсором і відповідні методико-апаратурні розробки для підвищення цієї глибинності, чутливості і точності. Результати. Аналіз результатів проведених нами раніше свердловинних геотермічних досліджень з використанням розробленої свердловинної апаратури з кварцовим термочастотним сенсором показав, що разом з високою загальною чутливістю і точністю розробленої апаратури наявні обмеження її глибинності через недостатню герметичність зонда під час роботи у свердловинах на великих глибинах за чинних там високих гідростатичних тисків рідини, що заповнює свердловину. Тому першочергово вдосконалено конструкцію зонда з метою забезпечення його надійної роботи на великих глибинах. Також наявне обмеження глибинності (зокрема, допустимої довжини каротажного кабеля) свердловинних досліджень за “прямої” передачі результатів вимірювань цим кабелем через велике загасання сигналу на робочій частоті високочастотного кварцового термочутливого сенсора. Тому робочу частоту каналу передачі результатів кратно знижено через використання цифрового дільника частоти. Спостерігається також вплив на ці результати низки методико- апаратурних факторів, що погіршують їхню якість, особливо, при відстежуванні швидких змін температури у свердловині під час її термопрофілювання (високошвидкісного термокаротажу) або режимного моніторингу. Це, зокрема, теплова інерційність свердловинного зонда. Для нейтралізації впливу цієї інерційності проведено її дослідження і запропоновано спосіб редукції її впливу шляхом введення відповідних таймінгозалежних температурних поправок. Проведено термопрофілювання низки гідротермальних свердловин заходу України і отримані результати відкоректовано з урахуванням перелічених поправок. Розроблено методику виявлення і врахування метеотемпературних впливів на результати сейсмопрогностичних моніторингових досліджень за даними геотермічного моніторингу масивів порід. Її представлено на прикладі виділення на фоні сезонних термопружних деформацій малоамплітудного деформаційного провісника місцевого закарпатського землетрусу. Наукова новизна. Досягнуто підвищення чутливості і точності моніторингових та нафтогазопошукових свердловинних геотермічних досліджень з використанням розробленої свердловинної геотермічної апаратури з кварцовим термочастотним сенсором, шляхом, зокрема, дослідження, визначення і врахування таймінгових температурних поправок (“інтервальних зміщень”) і поправок за теплову інерційність свердловинного зонда. Детально досліджено температурні профілі ряду гідротермальних свердловин заходу України і встановлено особливості зміни в них температур з глибиною. За рахунок редукції з деформографічних даних змодельованих за результатами геотермічного моніторингу сезонних термопружних деформацій порід виділено малоамплітудний деформаційний провісник місцевого закарпатського землетрусу. Практична значущість. Досягнуто підвищення глибинності геотермічних досліджень з використанням розробленої свердловинної геотермічної апаратури за рахунок використання кратно зниженої частоти передачі вимірюваного сигналу каротажним кабелем і вдосконалення конструкції та схемотехніки свердловинного зонда.

Purpose. The purpose of the work is to present important methodological and instrumental solutions to improve the depth, sensitivity, and accuracy of monitoring and oil and gas searching borehole geothermal research. Methodology. The technique includes the analysis of a number of methodological and instrumental factors, which affect the depth, sensitivity, and accuracy of borehole geothermal research using the developed downhole equipment with a quartz thermo-frequency sensor and appropriate methodological and instrumental developments to increase this depth, sensitivity, and accuracy. Results. An analysis of the results of our previous borehole geothermal studies using the developed downhole equipment with a quartz thermo-frequency sensor showed that along with the high overall sensitivity and accuracy of the developed equipment, there are limitations of its depth due to insufficient hermeticity of the well log sonde when it is working in wells on the great depths at operating there high hydrostatic pressures of fluid filling the well. Therefore, we first improve the construction of the well log sonde for the purpose of ensuring its reliable operation at great depths. There is also a depth limitation (in particular, the allowable length of the logging cable) of borehole studies with the "direct" transfer of measurements results by this cable due to the large attenuation of the signal of the high operating frequency of the quartz thermosensitive sensor. Therefore, the operating frequency of the transmission channel (on the logging cable) was significantly reduced by a digital divider. Also we can see the influences of a number of methodological and instrumental factors on the quality of these results, especially when we follow up the rapid changes in the temperature in the well during its thermal profiling (high-speed thermal logging) or regime monitoring. This, in particular, is the thermal inertia of the well log sonde. To neutralize the effect of this inertia, studies were carried out and a method for reducing its influence was proposed by introducing appropriate timings-dependent temperature corrections. Thermal profiling of a number of hydrothermal wells in the west of Ukraine was carried out and the results were corrected taking into account the listed corrections. The method of detection, taking into account the meteorological influences on seismoprognostic monitoring, was developed based on geothermal monitoring of rock massifs. It presented the seasonal thermoelastic deformations with lowamplitude deformation, a precursor to the local Transcarpathian earthquake. Originality. An increase of sensitivity and accuracy was reached using the developed geothermal well equipment with a quartz thermofrequency sensor, in particular, by studying, determining, and taking into account the timing`s temperature corrections (“interval shifts/delays”) and corrections for the thermal inertia of the well log sonde. The temperature profiles of a number of hydrothermal wells in the west of Ukraine have been studied in detail, and the features of their temperature changes with depth, have been established. Due to the reduction from the extensometer’s data the seasonal thermoelastic deformations of rocks, simulated by the results of geothermal monitoring, a low-amplitude deformation precursor of the local Transcarpathian earthquake was selected. Practical significance. An increase of the depth of geothermal studies using the developed geothermal well equipment has been achieved due to the use of a significantly reduced frequency of transmission of the measured signal on the logging cable and the improvement of the construction and circuitry of the well log sonde.

Цель. Целью работы является представить наработанные нами важные методико-аппаратурные разработки, направленные на повышение глубинности, чувствительности и точности мониторинговых и нефтегазопоисковых скважинных геотермических исследований. Методика. Методика включает анализ ряда методико-аппаратурных факторов, влияющих на глубинность, чувствительность и точность скважинных геотермических исследований с использованием разработанной скважинной аппаратуры с кварцевым термочастотным сенсором и соответствующие методико-аппаратурные разработки для повышения этой глубинности, чувствительности и точности. Результаты. Анализ результатов, проведенных нами ранее скважинных геотермических исследований с использованием разработанной скважинной аппаратуры с кварцевым термочастотним сенсором, показал, что наряду с высокой общей чувствительностью и точностью разработанной аппаратуры имеют место ограничения ее глубинности из-за недостаточной герметичности зонда при работе в скважинах на больших глубинах при действующих там высоких гидростатических давлениях жидкости, заполняющей скважину. Поэтому, в первую очередь, усовершенствована конструкция зонда с целью обеспечения его надежной работы на больших глубинах. Также имеется ограничение глубинности (в частности, допустимой длины каротажного кабеля) скважинных исследований при “прямой” передаче результатов измерений этим кабелем из-за большого затухания сигнала на рабочей частоте высокочастотного кварцевого термочувствительного сенсора. Поэтому, рабочая частота канала передачи результатов кратно снижена путем использования цифрового делителя частоты. Также наблюдается влияние на эти результаты ряда методико-аппаратурных факторов, ухудшающих их качество, особенно при отслеживании быстрых изменений температуры в скважине во время ее термопрофилирования (высокоскоростного термокаротажа) или режимного мониторинга. Это, в частности, тепловая инерционность скважинного зонда. Для нейтрализации влияния этой инерционности проведены ее исследования и предложен способ редукции ее влияния путем введения соответствующих таймингозависимых температурных поправок. Проведено термопрофилирование ряда гидротермальных скважин запада Украины и полученные результаты откорректированы с учетом перечисленных поправок. Разработана методика выявления и учета метеотемпературных воздействий на результаты сейсмопрогностических мониторинговых исследований по данным геотермического мониторинга массивов пород. Она представлена на примере выделения на фоне сезонных термоупругих деформаций малоамплитудного деформационного предвестника местного закарпатского землетрясения. Научная новизна. Достигнуто повышение чувствительности и точности мониторинговых и нефтегазопоисковых скважинных геотермических исследований с использованием разработанной скважинной геотермической аппаратуры с кварцевым термочастотным сенсором, путем, в частности, исследования, определение и учета тайминговых температурных поправок (“интервальных смещений”) и поправок за тепловую инерционность скважинного зонда. Подробно исследованы температурные профили ряда гидротермальных скважин запада Украины и установлены особенности изменения в них температур с глубиной. За счет редукции из деформографических данных смоделированных по результатам геотермического мониторинга сезонных термоупругих деформаций пород выделен малоамплитудный деформационный предвестник местного закарпатского землетрясения. Практическая значимость. Достигнуто повышение глубинности геотермических исследований с использованием разработанной скважинной геотерми- ческой аппаратуры за счет использования кратно пониженной частоты передачи измеряемого сигнала каротажным кабелем и усовершенствования конструкции и схемотехники скважинного зонда.