Description:

"First Break том 24, август 2006 особая тема Инженерная геология и геоэкология Усиление геохимических изображений: улучшение представлений для оптимизации результатов измерений Amplified geochemical imaging: an enhanced view to optimize outcomes Гарри С. Андерсон(Harry S. Anderson) из W. L. Gore & Associates описывает преимущества усиления геохимических изображений в различных ситуациях, включая геоэкологические нефтяные и газовые исследования. Перед тем как хирурги начинают сложную операцию, они используют современные методы получения изображений, чтобы получить улучшенное представление о человеческом теле. Вне всякого сомнения, точность и детальность КТ(CAT) или МРТ(MRI) снимка повышает их шанс на успех операции. При таком ценном ресурсе (человеческой жизни), кто же не будет использовать наилучшую технологию? Так же и современные ученые-геологи применяют сложные инструменты, для получения изображений, предоставляющие им улучшенное представление, необходимое для сосредоточения их усилий, сохранения времени и денег и приносящие больше запасов и прибыли. 3D-сейсмическое получение изображений - первый инструмент, о котором мы чаще всего думаем для применения в нефтяных исследованиях, однако последние достижения дали возможность использовать дополнительную методику: усиление геохимических изображений(метод УГИ). Этот передовой геологический инструмент применяется в различных приложениях, таких как оценка запасов месторождения и управление трубопроводом, а также при разведке месторождений нефти и руд. Начиная с 1930 г., геологи применяли поверхностные геохимические методы для исследования углеводородов. Этими методами исследовали поведение мельчайших слоев углеводородов, мигрирующих через неплотную оболочку, покрывающую любой резервуар, миграция происходила либо как макроутечка через разломы, либо как микропросачивание - вертикально через верхнюю крышку резервуара. (Klusman, 1993, Coleman et al., 1977) Некоторые из этих ранних методов были грубыми и включали почвенный анализ, почвенный газовый анализ, йодное картирование и подсчет количества микроорганизмов. К сожалению, результаты исследований, использующих эти ранние геохимические методы, часто были разочаровывающими. *handerso@wlgore.com GORE модуль.* Это является прямым результатом нескольких фундаментальных факторов: невозможности выборочного метода справиться с неоднородными характеристиками почвы, включая проницаемость, влажность и органические составляющие; ошибок в сложных средах из-за методов отбора (Hewitt and Lukash, 1996); отслеживания косвенных эффектов (таких как содержание йода и микроорганизмов), а не прямых эффектов; низкой чувствительности (ppm, а не ppb или ppt); очень ограниченного набора составов, не представительных для целевых объектов (только C1-C6); не использования статистических методов для четкого различения шума от сигнала. Современные поверхностные геохимические методы, разработанные Рональдом В. Клусманом (Ronald W. Klusman, Colorado School of Mines) (1993) и W. L. Gore & Associates с их методом GORE Survey, преодолели эти ограничения, создав надежный, чувствительный инструмент для точного получения изображений погребенных углеводородов и месторождений руд, образованных как в результате природных процессов, так и при техногенных загрязнениях. Чтобы разобраться с многочисленными локальными и региональными вариациями в характеристиках почв, таких как водонасыщенность, а также повысить чувствительность был разработан новый метод пассивной адсорбции при отборе проб. Эта методика, названная "GORE модуль", использует специально разработанный гидрофобный адсорбент, заключенный в микропоры, расширенные политетрафлюороэтиленом (polytetrafluoroethylene). Микрофотография ePTFE мембраны со специально сконструированными порами. Установка модуля в почву. Типичная карта месторождения с результатами съемки, цветом обозначено распределение вероятности углеводородного состава территории. Карта тетрахлорэтиленового (TCE) загрязнения LaPlant, 2002. (ePTFE) мембрану. Центральный стержень под названием GORE-TEX имеет поры достаточно мелкие, чтобы избежать проникновения частиц почвы и воды, но примерно в 1000 раз крупнее целевых молекул. Таким образом, целевые молекулы беспрепятственно попадают в адсорбент. Это позволяет погружать модуль в сухие или влагонасыщенные почвы или даже воду на глубину около 10 метров. Чтобы исключить попадание посторонних примесей, эти модули производятся в стерильных лабораториях, кроме того, они содержат добавочный сорбент для устранения сложностей, возникающих при анализе. Модули обладают водопоглощением 3-4 литра/час на открытом воздухе и при зондировании в почве в течение недель или месяцев собирают интегральный химический сигнал. Это увеличивает массу пробы на 2-3 порядка по сравнению с обычной пробой, а также позволяет сгладить временные вариации, вызываемые атмосферным давлением, осадками и перепадами температуры. Используя чувствительные современными методами анализа, включающими термодесорбцию, газовую хроматографию и массспектроскопию, можно выделить нанограммные (10E-9 грамм) уровни компонентов при концентрации порядка 1 ppt. Такая высокая чувствительность позволяет выделять компоненты в любом типе почвы, включая насыщенные глины и пески, сцементированные породы и даже через тысячи футов эвапоритов или вулканических пород. В соответствии с задачей, можно измерить свыше 150 летучих компонентов. В их числе летучие газы типа этана, легкоиспаримые жидкости типа бензина, а также слабоиспаримые жидкости и твердые типа пирена, TNT, серы, поскольку для них давление насыщенного пара порядка 2E-6 мм.рт.ст. В условиях высокой влажности предполагается, что константы закона Генри превышали 10E-7 atm cu*м Моль. Отдельные компоненты, представляющие интерес в геоэкологических исследованиях, такие как пентахлорфенол, 135TNB, VX, RDX, выходят за данные ограничения. Молекулы меньше, чем молекулы этана практически не задерживаются адсорбентом, тем не менее, природный газ с содержанием метана более 99% может быть откартирован по содержанию высокомолекулярных алканов, сопутствующих этому газу. Установка зонда дешева и проста с использованием простых ручных инструментов в почвах или ручных буров в твердых или многолетнемерзлых породах. Модуль с прикрепленным шнуром для извлечения опускается в скважину диаметром 15 мм и глубиной 60-100 см. Затем скважина затыкается пробкой или просто заваливается породой для изоляции от атмосферы. Время экспозиции зависит от задачи и может варьироваться от 15 минут для воды до 2 месяцев над погребенными месторождениями железных руд. Обычное время экспозиции для почв составляет 10-17 дней. Окончательное техническое усовершенствование, необходимое для метода УГИ - это интерпретация данных с использованием многомерных статистических методов. После устранения компонентов не проходящих порог сигнал шум применяются такие статистические методы, как анализ главных компонент (АГК), дискриминантный анализ (ДА) и иерархический кластерный анализ (ИКА). В результате преобразований выделяется интересующий характерный химический признак и модельные признаки, используемые для интерпретации. По данным интерпретации строятся карты с использованием стандартных программ для построения карт, и результаты предоставляются заказчику в требуемом формате. 78 © 2006 EAGE First Break том 24, август 2006 особая тема Инженерная геология и геоэкология Диаграмма распределения фоновых и нефтесодержащих образцов. По сравнению с традиционными геохимическими технологиями, метод УГИ имеет такие достоинства как усовершенствованный способ отбора проб, высокую чувствительность, надежный набор параметров и многомерную статистическую интерпретацию. Эта технология доказала свои высокие качества в течение более 10 лет при решении задач, таких как: картирование загрязнений, определение протечек трубопроводов, разведке нефтяных и рудных месторождений. Оценка экологических загрязнений Наиболее сложной частью в программе исследования любого экологического загрязнения для оценки характера и путей устранения последствий загрязнения почв или подземных вод является получение точного размера участка и контура загрязнения. Поскольку многие загрязненные территории эксплуатировались несколькими предприятиями в течение ряда лет, часто существуют неизвестные источники, затрудняющие мониторинг и восстановление территории. В одном случае применение метода УГИ позволило обнаружить неизвестный трихлорэтиленовый(TCE) сепаратор на военной территории, что позволило сократить время восстановительных работ методом выпаривания почвы на десятки лет и сократило стоимость на несколько миллионов долларов. (LaPlant, 2002). Этот метод успешно применялся на территории предприятий, в аэропортах, проводении исследований на море, газовых станциях, химических предприятиях, мусорных свалках, трубопроводах и терминалах и газаперерабатывающих заводах. Метод УГИ с использованием пассивного газового исследования почв позволяет не только аккуратно картировать интенсивность загрязнения, но также проявляет индикаторы естественного ослабления загрязнения, указывая тем самым более дешевые методы рекультивации. Это надежное картирование указывает на места отбора проб и воды, места расположения скважин для мониторинга, планировку и проект мест для восстановительного нагнетания химикатов, и мониторинга и верификации очистки участка. Во всех случаях применение этой методики для получения улучшенного представления сохраняет средства." Ключевые слова: погрести, gore, карта, геоэкология, включать, порядок, включая, воздух, особый тема, август, применяться, представление, глубина, conference, метод, процесс, уги, методика, технология, эффективный, использовать, мониторинг, нефтяной, сейсморазведка, позволять, оценка, месторождение, дать, приложение, ppt, несколький, report, пассивный, отбор, инженерный геология, чувствительность, территория, набор, тип, газ, использоваться, интерпретация, газовый, концентрация, зондирование, море, возможность, результат, исследование, надёжный, компонент, разработка месторождение, статистический, целевой, углеводород, инженерный, статистический метод, состав, определение, получение, адсорбент, задача, применение, разведка, геология, проба, нефтяной исследование, скважина, рудный, диапазон, успех, руда, углеводородный, бассейн, резервуар, загрязнение, модуль, геология геоэкология, изображение, сухой, углеводородный состав, использование, частый, klusman, сложный, прямой, тема, break август, отбор проба, объект, инструмент, почва, трубопровод, метод уги, ограничение, нефть, последний, высокий, стоимость, современный, break, вода, анализ, картирование, laplant, существенный, химический, особый, молекула, запас, сравнение, экспозиция, геохимический