Karotaaž

Karotaažonpuuraugugeoloogilise läbilõike uurimine, kasutadesgeofüüsikalisimeetodeid. Andmestiku põhjal on võimalik puuraukudega avatud geoloogilisi läbilõikeid korreleerida. Kõige laialdasemalt kasutatud meetodid põhinevaderitakistusel,elektromagnetilisel induktsioonil,looduslikul ja indutseeritud radioaktiivsusel ningakustilise lainelevimise kiirusel ja temperatuuril. Karotaažil kasutatav aparatuur paikneb osaliselt maa peal, osaliselt maa all. Maa-alustest seadmetest kasutataksesondi(silindriline metalltoru) ja selle külge kinnitatud kaablit. Sond lastakse puuraugu põhja ja seda hakatakse vintsi abil ülespoole tõmbama. Läbilõiget uuritakse ülestõmbamise ajal. Maapeal paiknevad salvestid, vints, kaablid. Puuraugu manteldamine piirab karotaaži kasutamist. Karotaaži meetodeid kasutatakse laialdaselt nafta- ja gaasi-, samuti hüdro- ja struktuurgeoloogilistel uuringutel.^[1]

Elektriline karotaaž

Koosneb mitmeelektroodigasondist. Keskmine elektrood saadab välja elektrivoolu ja kaks teda ümbritsevat elektroodi püüavad enda saadetud elektrivoolu abil keskmise elektroodi elektrivoolu koondatult hoida. Keskmise elektroodipotentsiaalivõrreldakse lõpmatu suure potentsiaaliga. Potentsiaali erinevuste järgi arvutatakse geoloogilise struktuuri takistus. Elektrilise karotaaži abiga saab arvutada vee küllastusastme reservuaaris, mille kaudu saab arvutada süsivesinike sisalduse reservuaaris.

Liigid

Normal log

Kõige laialdasemalt kasutatav põhjaveehüdroloogias.

Lateral log

Mõõdabelektritakistustsuure soolsusega (väikse takistusega) mudades.

Laterolog

Laterolog mõõdab takistust. Töötab kõige paremini väikse takistusega puurvedelikes.

Dual laterolog (DLL)

Sondil on 9 elektroodi. Mõõdab kahe sügavuse takistust: pinna lähedalt või sügavamalt.

Microlog

Instrument kujutab endast väikest kummist plaati, millel paiknevad 2,54 cm vahedega 3 elektroodi. Ühest elektroodist saadetakse väljaelektrivool(elektrood A) ning kahe ülejäänud (elektroodi M1 ja M2), elektroodi M2 ja pinnaelektroodi vahel mõõdetakse tekkinud potentsiaalide erinevust. Mõõdabmudcake'itakistust.^[2]

Resistivity dipmeter log

Koosneb neljast üksteisest võrdsel kaugusel paiknevast mikrotakistuselektroodist. Puuraugus olevatest kivimitest tehakse igas suunas ülesvõte.FMI (formation micro-imager)teeb seda takistuse mõõtmisega. Selle meetodiga määratakseliivakivijakildakihtide suunda puuraugus, samutimurranguteningriketesuunda kivimites.^[3]

Induktsioonkarotaaž

Induktsioonkarotaaži(induction logging) kasutatakse elektrijuhtivuse mõõtmisel. Koosneb kahest poolist, saatjast ja vastuvõtjast. Poolile rakendatakse kõrgsageduslikkuvahelduvvoolu(20 Hz). Tekkinudmagnetväliindutseeribsekundaarvoolu,mis hakkab liikuma ümber sondi. Sekundaarvoolud tekitavad magnetvälja, mis indutseerib elektrivoolu vastuvõtvas poolis. Vastuvõetud signaal mõõdetakse ja selle suurus on võrdeline struktuurielektrijuhtivusega.Töötab kõige paremini puuraukudes, kus on kasutatud väikese elektrijuhtivusega puurvedelikke.^[1]

Loodusliku välja karotaaž

Loodusliku välja karotaaži käigus lastakse puurauku sond, milles paikneb üks elektrood. Teine elektrood maandatakse maapinnal puuraugu suudme läheduses. Mõõdetakse potentsiaalide erinevust puuraugus ja maapinnal oleva elektroodi vahel, kusjuures mõõtmisi saab teha vaid veega täitunud puuraukudes. Looduslikke elektriväljasid, mis tekivad elektrokeemiliste või -kineetiliste protsesside tulemusel, on võimalik kasutada peamiseltsettekivimiteläbilõigete uurimisel (poorsete kihtide asukoha määramine, puuraukude korreleerimine, söekihtide asukoha määramine jm).^[1]

Radiomeetriline karotaaž

Radiomeetriliselkarotaažil mõõdetakse looduslikkuuraani,tooriumijakaaliumi isotoopidetekitatud või indutseeritud radioaktiivsust. Mõõdetaksegammakiirguseintensiivsust sondi paigaldatudstsintillatsooniloendurivõiionisatsioonikambriabil. Radioaktiivsust väljendatakse API (American Petroleum Institute) ühikutes, mis on määratletud Houstoni ülikooli referentspuuraugu järgi.^[4]

Radiomeetrilise karotaaži liigid

Looduslik gammakarotaaž

Mõõdetakse K, U, Th isotoopidest kiiratud gammakiirgust. Emiteeritud gammakiir liigub läbi geoloogilise struktuuri ja nõrgenebComptoni hajumisekäigus. Protsessist võtavad osa kõik materjalid, mis paiknevad detektori ja gammakiire emiteerinud aatomi vahel. Nõrgenemise ulatus on seotud materjali aatomtihedusega. Gammakiired detekteeritakse NaI(Tl) stsintillatsiooniloenduri abil. Selle meetodiga saab hästi määrata kilda horisonte ja settekivimite savi sisaldust.^[5]

Gamma-gamma karotaaž

Geoloogilise struktuuri seina pommitatakse gammakiirtega. Radioaktiivne¹³⁷Cs või⁶⁰Co allikas paikneb sondis, millest paar kuni 40 cm eemal paiknevad gammakiirgusdetektorid. Mõõtmiste ajal salvestatakse detektorini jõudnud gammakiirte arv. Selle hulk konverteeritakse tiheduseks. Kasutatakse poorsusanalüüsides.^[6]

Tuumamagnetresonantskarotaaž

Mõõdabvesinikutuuma indutseeritudmagnetmomentireservuaarikivimite poorivedelikus. Kuna prootonid paiknevad poorivedelikus saab tuumamagnetresonantskarotaaži abil leida nafta, gaasi, vee ruumala,viskoossust.Neid omadusi teades saab hinnata kivimi koostist, poorsust, vedelsüsivesinike tüüpi ja kogust.^[7]

Tiheduskarotaaž

Esimesed tiheduskarotaažid (Density logs) tehti 1957. aastal. Instrument koosnes algselt radioaktiivsest allikast ja detektorist. Tänapäevasel instrumendil on ≥ 2 detektorit ning see sobib kasutamiseks nii õhu kui ka mudaga täidetud avatud puuraukudes. Tööpõhimõte seisneb instrumendi alumises osas paiknevast radioaktiivsest allikast gammakiirte välja saatmises. Osa gammakiiri neelatakse ümbritsevates kivimites, osa jõuab stsintillatsiooniloenduritesse, mis paiknevad 45 cm ja 60 cm allikast ülevalpool. Detektorini jõudnud hajunud gammakiirte arv sõltub geoloogilise struktuuri elektrontihedusest, mis on omakorda seotud geoloogilise struktuurilasuvustihedusega.Teades lasuvustihedust saame arvutadapoorsust.^[1]

Poorsuse leidmine lasuvustiheduse kaudu

Oletades, et lasuvustihedus [ρ(lasuvustihedus)] sõltub kivimmaatriksi tihedusest [ρ(maatriks)] ning vedeliku tihedusest [ρ(vedelik)], on võimalik poorsus arvutada valemiga:

$\varnothing ={\frac {\rho (maatriks)-\rho (lasuvustihedus)}{\rho (maatriks)-\rho (vedelik)}}$

Maatriksi tiheduse väärtused g/cm³on

kvartsliival 2,65
lubjakivil 2,71
dolomiidil 2,87

Selle meetodiga saab kõige paremini iseloomustada liivakivide ja lubjakivide poorsust. Meetod ei ole tõhus savimineraalide määramisel, kuna nende tihedust mõjutavad mitmed tegurid (settekeskkond, katendi surve, savimineraali tüüp) ning seega ei ole neil ühtset tiheduse väärtust. Näiteks montmorilloniidi tihedus on 2,1 g/cm³,kloriidil aga 2,76 g/cm³.^[1]

Neutrongamma karotaaž

Mitteradioaktiivseid elemente pommitatakse neutronitega ja stimuleeritakse gammakiiri emiteerima, mis annab infot poorsuse kohta. Kasutatakselitoloogiliseksidentifitseerimiseks jastratigraafilisekskorrelatsioonis. Sobilik kasutada nii avatud kui ka manteldatud puuraukudes.^[8]

Akustiline karotaaž

Akustilise karotaaži abil määratakse puurauguga avatud kivimeid või setendeid läbivateseismilistehelilainete leviku kiirus. Sond, mida kasutatakse peamiselt poorsuse iseloomustamisel, koosneb kahest vastuvõtjast ja akustilisi laineid tekitavast allikast (kõlarist).^[1]

Temperatuurikarotaaž

Sondil paiknevad temperatuurisensorid, millega mõõdetakse puuraugu temperatuuri, BHT-d (bottom hole temperature).Puuraugu temperatuur on oluline parameeter takistuskarotaaži ja fluidirõhkude analüüsimisel, samuti fluidide liikumise detekteerimisel. Mõõtmised tehakse puuraugu põhjas, kus on kõrgeim temperatuur. Uued sondid kasutavadtermistorija suudavad temperatuuri katkematult lugeda. Temperatuurimõõtmiste täpsus on väike: ±2,5^oC. Kasutatakse teistele sondidele paranduste tegemiseks.^[9]

Magnetiline karotaaž

Magnetilise karotaaži puhul mõõdetakse magnetvälja intensiivsust (sond sisaldab prootonmagnetomeetrit või magnetilise küllastatuse andurit) võimagnetilist vastuvõtlikkust(sond sisaldabkapameetrit). Anomaalsed lugemid viitavadferromagnetilistemineraalidele suuremalekontsentratsioonile.^[9]

Gravimeetriline karotaaž

Gravimeetrilist karotaaži kasutatakse puurauku ümbritsevate kivimite keskmiste tiheduste hindamisel. Meetodit saab kasutada nii avatud kui ka manteldatud puuraukudes. Meetodi puuduseks mõõtmiste aeglus (ühe lugemi määramiseks kulub 10–20 minutit). Sond on kallis ja seda saab kasutada ainult heas olukorras olevates puuraukudes.^[1]

Viited

↑^1,0^1,1^1,2^1,3^1,4^1,5^1,6Kearey, P., Brooks, M., Hill, I. (2002) An introduction to Geophysical Exploration. 3rd ed. Oxford; Malden, MA: Blackwell Science.
↑Electrical Logging (Petrophysics MSc Course notes)https://web.archive.org/web/20131029204607/http://www2.ggl.ulaval.ca/personnel/paglover/CD%20Contents/GGL-66565%20Petrophysics%20English/Chapter%2019.PDF.
↑Grain’s Petrophysical Handbook (2013)http://www.spec2000.net/01-whatisalog.htm.
↑Ellis, D. V., Singer, J. M. (2007) Well Logging for Earth Scientists. 2nd ed. New York: Elsevier p. 267-288.
↑Radioactivity Logging (Petrophysics MSc Course notes)https://web.archive.org/web/20131029205745/http://www2.ggl.ulaval.ca/personnel/paglover/CD%20Contents/GGL-66565%20Petrophysics%20English/Chapter%2010.PDF.
↑Sharma, P.V. (1997) Environmental and Engineering Geophysics. Cambridge: Cambridge University Press.
↑Nuclear magnetic resonance (NMR) logginghttp://petrowiki.org/Nuclear_magnetic_resonance_(NMR)_logging.
↑Natural gamma ray / neutron porosity logginghttps://web.archive.org/web/20131029204312/http://welllogging.egr.uh.edu/API_Reference5.pdf.
↑^9,0^9,1Temperature logs (Petrophysics MSc Course notes)https://web.archive.org/web/20131029203231/http://www2.ggl.ulaval.ca/personnel/paglover/CD%20Contents/GGL-66565%20Petrophysics%20English/Chapter%208.PDF.

[Kearey_2002-1] 1,0^1,1^1,2^1,3^1,4^1,5^1,6Kearey, P., Brooks, M., Hill, I. (2002) An introduction to Geophysical Exploration. 3rd ed. Oxford; Malden, MA: Blackwell Science.

[Glover2-2] Electrical Logging (Petrophysics MSc Course notes)https://web.archive.org/web/20131029204607/http://www2.ggl.ulaval.ca/personnel/paglover/CD%20Contents/GGL-66565%20Petrophysics%20English/Chapter%2019.PDF.

[Petrophysical_Handbook-3] Grain’s Petrophysical Handbook (2013)http://www.spec2000.net/01-whatisalog.htm.

[Ellis_2007-4] Ellis, D. V., Singer, J. M. (2007) Well Logging for Earth Scientists. 2nd ed. New York: Elsevier p. 267-288.

[Glover3-5] Radioactivity Logging (Petrophysics MSc Course notes)https://web.archive.org/web/20131029205745/http://www2.ggl.ulaval.ca/personnel/paglover/CD%20Contents/GGL-66565%20Petrophysics%20English/Chapter%2010.PDF.

[Sharma_1997-6] Sharma, P.V. (1997) Environmental and Engineering Geophysics. Cambridge: Cambridge University Press.

[Petrowiki.org-7] Nuclear magnetic resonance (NMR) logginghttp://petrowiki.org/Nuclear_magnetic_resonance_(NMR)_logging.

[Welllogging-8] Natural gamma ray / neutron porosity logginghttps://web.archive.org/web/20131029204312/http://welllogging.egr.uh.edu/API_Reference5.pdf.

[Glover-9] 9,0^9,1Temperature logs (Petrophysics MSc Course notes)https://web.archive.org/web/20131029203231/http://www2.ggl.ulaval.ca/personnel/paglover/CD%20Contents/GGL-66565%20Petrophysics%20English/Chapter%208.PDF.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]