4D Геоэлектрический мониторинг природных и технологических процессов
Компания ООО «Радионда» разработчик технологии 4D геоэлектрического мониторинга природных и технологических процессов.
В основе технологии – режимные измерения 3D РВГИ. На ряду с тремя пространственными координатами ( Х, Y, Z ), измеряемым параметром (Rэфф) технология «4D РВГИ» предусматривает четвертую временную координату.
Мониторинговые исследования «4D РВГИ» основаны на изменение электрических характеристик среды как в пространстве, так и во времени в период режимных наблюдений. Изменения электрических свойств пород могут быть вызваны различными природными и техногенными процессами: изменением физического состояния пород (мерзлое- талое), механического состояния (заполнение трещин флюидом), физическим замещением флюидов (нефть – вода), изменением минерализации флюида (пресная вода – соленный раствор) и т.д.
В случае протекания подобных процессов значительно изменяются электрические характеристики геологической среды. Однако, при проведении мониторинговых геофизических исследований важно соблюсти геометрическое подобие зон исследований – области пространства, которая влияет на регистрируемый сигнал.
Важное преимущество технологии «4D РВГИ» — это возможность соблюсти критерии подобия (идентичность зон исследования в пространстве) за счет подбора рабочей частоты измерений для различных этапов мониторинга.
Технология «4D РВГИ» может найти широкое применение для контроля различных технологических процессов, таких как: заводнение нефтегазовых месторождений и ПХГ, гидродобыча, тампонаж трещиновато-кавернозных пород и т.д.; мониторинга природных гидрогеологических, карстово-суффозионных, криогенных процессов, в том числе непосредственно под техническими объектами повышенного риска (гидротехнические сооружения, АЭС, полигоны ТБО, подземные хранилища РАО и др.).
Опыт компании
4D-геоэлектрический мониторинг РВГИ для контроля состояния многолетнемерзлых пород
Более половины территории России расположено в области распространения многолетнемерзлых пород (ММП). Для таких регионов достаточно актуальными являются задачи: оценки влияния действующих технических сооружений на ММП, режимные наблюдения за состоянием оснований производственных и жилых объектов, расположенных в неблагоприятных геокриологических условиях, инженерно-геологические и геофизические изыскания на этапах проектирования и строительства в условиях распространения ММП.
Для решения различных геокриологических задач компания ООО «Радионда» в течение многих лет успешно применяет комплекс скважинных методов, основу которого составляет межскважинное радиоволновое просвечивание.
Эффективность применения радиоволновых методов для ранней диагностики изменения мерзло-талого состояния обусловлена контрастностью электрических свойств – электрического сопротивления ρ и относительной диэлектрической проницаемости ε для пород в мерзлом и талом состояниях.
В Западной Сибири актуальны задачи мониторинга на объектах нефтегазового комплекса. При эксплуатации различных инженерных сооружений нередко происходит агрессивное тепловое воздействие на ММП.
Например: разработка нефтегазовых месторождений в районах Крайнего севера ведется с помощью кустового бурения. Устья добычных и нагнетательных скважин тесно сгруппированы на небольшой территории в непосредственной близости друг от друга – кустовых площадках.
Температура флюидов на устье может быть достаточно высокой, при таких условиях скважины являются достаточно мощным источником нагрева. Вокруг эксплуатационных скважин происходит интенсивная деградация ММП: образуется область оттаивания, что приводит к возникновению приустьевых воронок и провалов. Особую опасность представляет слияние областей оттаивания вокруг нескольких скважин.
Развитие криогенных процессов негативно сказывается на надежности инженерных сооружений, повышается риск возникновения аварийных ситуаций.
Особую актуальность приобретает контроль состояния ММП для принятия опережающих мер.
На одной из действующих кустовых площадок месторождения нефти и газоконденсата проведен 4D-геоэлектрический мониторинг РВГИ. Исследования проводились вблизи нагнетательной скважины без теплоизолирующего оборудования. Через ее устье пропускался разогретый до 120 оС раствор поддержания пластового давления. В процессе нескольких лет эксплуатации нагнетательная скважина являлась мощным источником нагрева ММП.
Для проведения режимных исследований 4D-РВГИ была специально пробурена группа наблюдательных скважин. Исследования 4D-РВГИ проводились на 4 частотах в диапазоне 5-31 МГц.
В результате интерпретации данных комплекса методов вокруг нагнетательной скважины выделена область оттаивания ММП. В пределах этой области происходит изменение электрических свойств ММП за счет перехода льда в воду. Внутри нее сформирована область полностью талых пород, где фазовый переход льда в воду завершен.
Установлено, что область оттаивания, за счет неоднородного геологического строения основания кустовой площадки, формируется неравномерно вокруг источника нагрева как в плане, так и с глубиной – имеет ассиметричную эллипсовидную форму. Сопоставление результатов радиоволновых измерений трех лет позволило определить направление и скорость распространения процесса оттаивания ММП.
Стоит отметить, что на период третьего этапа мониторинговых измерений фактическая область оттаивания превосходила расчетную теплофизическую модель более чем в 2 раза.
Подробно ознакомиться с материалами ООО «Радионда» по этой тематике вы можете в рубрике «Геокриологические исследования»
Опыт компании
4D-Геоэлектрический мониторинг технологический процессов при отработке инфильтрационных месторождений урана
Инфильтрационные месторождения урана отрабатываются способом скважинного подземного выщелачивания (СПВ). При подземном выщелачивании залежь разбуривается сетью откачных и закачных скважин. С их помощью через проницаемый рудовмещающий пласт прокачиваются выщелачивающие растворы. В недрах металл переводится в растворимое состояние, его извлечение осуществляется путем откачки ураносодержащих растворов.
За счет высокой литолого-фациальной изменчивости рудовмещающих пород, неоптимальной гидродинамики выщелачивающих растворов, сбоях в работе действующих блоков закисление рудовмещающего горизонта и извлечение полезного компонента могут происходить неравномерно.
В свою очередь это приводит к увеличению сроков отработки технологических блоков, незапланированным потерям урана, перерасходу реагентов, т.е. к снижению эффективности и качества отработки месторождения.
Геофизические исследования скважин на инфильтрационных месторождениях, в связи с низким выходом керна и большим объемом технологических скважин, являются основным источником информации на всех стадиях отработки месторождения. Комплекс ГИС на инфильтрационных месторождениях включает методы: ГК, КС, ПС, КНД-м, ИНК, КВ, ТК, ИК.
На стадии технологического разбуривания блоков (до начала закисления) на основе данных электрокаротажа КС и ПС осуществляется выделение литологических границ в рудовмещающем горизонте, переход к фильтрационным характеристикам пород.
При отработке технологических блоков, в процессе закисления метод ИК является основным для выделения интервалов и оценки качества закисления.
Однако, как известно существенным недостатком методов каротажа является малая глубинность, которая ограничена породами, непосредственно прилегающими к стенкам скважины. Каротаж не обеспечивает получение надежной информации о литологическом строении пород в межскважинном пространстве.
Существующий комплекс геофизических методов целесообразно дополнить методами исследования межскважинного пространства.
Разработанная в компании ООО «Радионда» технология 4D-геоэлектрического мониторинга (4D РВГИ) была адаптирована к геоэлектрическим условиям инфильтрационных месторождений урана, которые характеризуются экстремально низким уровнем электрического сопротивления в диапазоне 3 – 50 Ом*м.
С 2003 года технология 4D РВГИ прошла широкую апробацию на месторождениях урана СПВ: ЗАО «Далур», ЗАО «Хиагда» (РФ), рудники Республик Узбекистан.
В настоящее время технологии 4D РВГИ прошла опытно-промышленное внедрение на ряде рудников НАК «КАЗАТОМПРОМ» (ТОО ДП «Орталык», ТОО «ИНКАЙ», «Семизбай» «Хорасан-U», «Акдала»).
Мониторинговые исследования 4D РВГИ на месторождениях урана СПВ основаны на электроконтрастности водопроницаемых и непроницаемых пород при исследованиях до начала закисления, и высокой электроконтрастности природного порового флюида и замещающего его выщелачивающего раствора при исследованиях в процессе эксплуатации технологического блока.
На этапе подготовки к эксплуатации (до начала закисления) важной задачей «4D РВГИ» является уточнение литологического строения и фильтрационных характеристик технологического блока. Основным интерпретационным параметром является расчетный коэффициент фильтрации. 3D-геоэлектрическая карта РВГИ до начала закисления является базой сравнения для последующих режимных наблюдений РВГИ с целью мониторинга процесса растекания ВР блока вплоть до его вывода из эксплуатации.
На этапе эксплуатации блока (стадиях закисления и активного выщелачивания) Проведение мониторинговых исследований «4D РВГИ» позволяет фактически оценить равномерность распространения выщелачивающих растворов, уточнить преобладающие направления их растекания, выявить закономерности растекания от литолого-фильтрационных свойств пород, установить слабо закисляющиеся области пространства, области чрезмерного скопления ВР. Отдельная задача, решаемая с помощью технологии «4D РВГИ» — контроль растекания ВР в надрудной толще.
На этапе ликвидации блока (стадия доработки и вывода блока из эксплуатации) применение технологии «4D РВГИ» позволяет выявить наличие или отсутствие в межскважинном пространстве областей с остаточными концентрациями ВР, оценить качество и равномерность проработки блока, провести геоэкологический мониторинг.
Сочетание количественных показателей с наглядной визуализацией процесса растекания растворов в межскважинном пространстве открывает перед технологами новые возможности по управлению процессом отработки залежи, рациональному использованию реагентов, уточнению извлекаемых запасов.
Выделение слабозакисленных участков в пространстве технологического блока с рядной системой скважин по данным мониторинговых исследований 4D РВГИ.
Совместная интерпретация геотехнологических данных и данных «4D РВГИ» позволяет геотехнологической службе своевременно и обоснованно вносить коррективы в плановые показатели добычи, контролировать равномерность заполнения технологического блока выщелачивающими растворами.
Подробно ознакомиться с материалами ООО «Радионда» по этой тематике вы можете в рубрике «Урановые месторождения»