Mélyfúrási geofizika Balázs László

3. fejezet - Geofizikai szelvényezés
A geofizikai szondákkal (3.2. ábra) végzett mérések – szelvényezés – célja a minél részletesebb információgyűjtés
az átfúrt kőzetrétegekről. Ennek érdekében a lehető legtöbb fizikai térrel leképezzük a vizsgált kőzettartomány
fizikai tulajdonságait.
A méréseket a fúrás mélyítését követően a lehető legrövidebb időn belül elvégzik, általában kombinált szondákkal,
többféle méréstípus összevonásával.
3.1. ábra. Mélyfúrás geofizikai szelvényezés.
A mérést megelőzően a szondákon felszíni kalibrációs méréseket hajtanak végre, majd a szelvényező mérő kocsiról
kábelen keresztül juttatják a szondát a kívánt mélységbe (3.1. ábra). A kábel biztosítja a szondák
mérőberendezéseinek tápellátását és az adatforgalmat is.
Legtöbb esetben a mérést felfelé vontatva hajtják végre, az adatokat a kábel mentén mérhető „mélység” (md)
szerint mintavételezve és rögzítve. A mintavételi köz 0.1 - 0.2 m, de bizonyos szelvények esetében 1-2 mm
(képalkotó mérések, dőlésmérés). Legtöbb mérés folyamatos vontatás mellett történik. A kábelnyúlást a
mélységértéknél utólag korrigálják.
Az eltérő szondakombinációkkal végrehajtott mérések között kismértékű mélységeltolódások lehetnek,
szondamegszorulások stb. miatt, amelyet az adatok előfeldolgozásánál korrigálni kell (un. mélységegyeztetés).
15
XML to PDF by RenderX XEP XSL-FO F ormatter, visit us at 
http://www.renderx.com/

---

3.2. ábra. Geofizikai szondák. (centralizált és falhoz szorított eszközök)
16
Geofizikai szelvényezés
XML to PDF by RenderX XEP XSL-FO F ormatter, visit us at 
http://www.renderx.com/

---

3.3. ábra. Az első szelvényezés eredménye (Schlumberger, 1927)
Azokban az esetekben, ahol az utólagos szelvényezés nehezen kivitelezhető (pl. tengeri fúrások, vízszintes fúrások)
speciális kiképzésű fúróberendezésen a fúrófej mögött helyezik el a mérőberendezést (MWD - Measure While
Drilling). Ferdített fúrásokban, ahová a szonda nehezen juttatható le kábelen, a szondát cső segítségével tolják a
mérendő szakaszig (PCL – pipe conveyed logging).
A szonda érzékelői a mesterséges vagy természetes forrással kialakuló fizikai mezők mérésével képezi le a kút
környezetet, a kőzetfizikai jellemzők eloszlását. Az alkalmazott fizikai tér jellege és mérőberendezés kialakítása
(pl. forrás érzékelő távolság) határozza meg a kutatási tartományt (S), ahonnan az adott mérés típus még képes
információt hozni. Ez a mért érték (M) megváltozásával jellemezhető, ha adott térbeli pont környezetében levő
kőzetfizikai jellemzőt (k(r)) megváltoztatjuk.
(3.1.)
.
Ha ez a megváltozás kevéssé érzékeny a környezet kőzetfizikai jellemzőinek eloszlására, akkor un. differenciális
geometriai faktor (g) függvény adható meg, amely térkép szerűen mutatja a szonda térbeli érzékenységét.
(3.2.)
.
17
Geofizikai szelvényezés
XML to PDF by RenderX XEP XSL-FO F ormatter, visit us at 
http://www.renderx.com/

---

Ennek segítségével – hengerkoordinátákban (r,z) – radiális érzékenységet és kutatási mélységet definiálhatunk a
differenciális geometriai faktor z-szerinti kiintegrálásával. Mivel a fúrás okozta hatások (pl. elárasztás) esetében
a radiális kiterjedés döntő, a szonda kombinációk megtervezésében a radiális karakterisztikának (R(r)) nagy
jelentősége van.
(3.3.)
.
A szelvényezés során a másik jellemző inhomogenitás a rétegzettség, emiatt a mérés vertikális felbontóképessége
is lényeges. Ez jellemezhető a vertikális karakterisztika bevezetésével:
(3.4.)
.
Finom vertikális felbontás gyorsan lecsengő Z(r) karakterisztikával érhető el. A radiális kutatási mélység javítása
a forrás-érzékelő távolság növelésével általában a vertikális felbontás rovására mehet. Negatív és pozitív forrású
fizikai mezők esetén megvalósítható a mérés fókuszálása, mely során a kutatási mélység a vertikális felbontás
romlása nélkül javítható többlet jelenergia alkalmazása mellett.
A fenti karakterisztikák alapján a szondákat úgy tervezik, hogy a radiális inhomogenitások (elárasztás) kielégítő
pontossággal felderíthetők legyenek, és ha az alkalmazott fizikai tér jellege megengedi, akkor legyen információ
a fúrás által nem háborgatott érintetlen zónáról is (elektromos módszerek).
3.4. ábra. Egyes geofizikai méréstípusok jellemző radiális kutatási mélysége
A mérés esetlegességének hatásait igyekszenek csökkenteni pl. megfelelő hidraulikus karok segítségével biztosítják
a szonda centralizált elhelyezkedését. Kis – néhány cm-es kutatási mélység esetén un. falhoz szorított eszközöket
alkalmaznak ugyancsak hidraulikus karok segítségével, biztosítva a fúrólyuk zavaró hatásának csökkentését. (3.2.
ábra)
Más esetekben a forrás eleve fókuszálható és irányfüggővé tehető, így felhasználható irányfüggő mérésekre (NMR
szonda, azimutális laterolog, dipol gerjesztésű akusztikus mérések stb.).
Cased-hole méréseknél további zavaró inhomogenitást jelentenek a kútkiképzés elemei (béléscső, termelőcső,
cementezés, perforációk stb.)
18
Geofizikai szelvényezés
XML to PDF by RenderX XEP XSL-FO F ormatter, visit us at 
http://www.renderx.com/

---

Ahogy a felszíni geofizikai módszerek közegmodelljeinél is szokás, a kőzetfizikai jellemzők eloszlását (elárasztás,
fúrólyuk, rétegzettség, iszaplepény stb.) kévés paraméterrel jellemezhető egyszerűsített eloszlással írjuk le. A
probléma egyszerű megoldhatósága érdekében általában konstans fizikai jellemzőkkel leírható tartományokra
bontjuk a teret.
3.5. ábra. Leggyakoribb lépcsőfüggvény modellek a nagyobb léptékű inhomogenitások leírására.
A több paraméterrel jellemezhető modell paraméterei, többféle kutatási mélységgel jellemezhető szonda mérése
alapján határozható meg. Az inverzió első lépéseként a fenti közegmodellek paramétereit határozzuk meg, amely
a kőzetfizikai paraméterek közelítő eloszlását adja.
(3.5.)
.
Ez általában a mért értékek (f
i
) és az elméletileg számolt mérési érték (f
i
T
) valamilyen távolság (D) definíción
alapuló funkcionál (Q
1
) eloszlás paraméterek (p) szerinti minimalizálásával történik.
A hagyományos megközelítésnél külön végzik el az egyes inhomogenitásoktól származó korrekciókat (lyukhatás
korrekció, elárasztás korrekció, réteghatár korrekció). Megjegyezzük, hogy a szondatervezésnél gyakran az is
fontos vezérlőelv, hogy az említett zavaróhatások minimálisak legyenek.
A modell tartományaira ekvivalens kőzetfizikai paramétereket kapunk, melyekből az inverzió 2. lépéseként a Q
2
funkcionál hasonló minimalizálásával a kőzetjellemzőit (k) határozzuk meg.
(3.6.)
.
A távolság definíció a valószínűségi modelltől függ. Elvileg a két lépés összekapcsolható.
Az adott mélységintervallumban levő mérési pontokat az inverzió szempontjából kezelhetjük együtt, hogy a
vertikális és radiális inhomogenitások hatását együtt, egy modellben vegyük figyelembe, ilyenkor ekvivalens
19
Geofizikai szelvényezés
XML to PDF by RenderX XEP XSL-FO F ormatter, visit us at 
http://www.renderx.com/

---