تسجيل الآبار

يُعتبر كونراد ومارسيل شلومبرجيه ، مؤسسا شركة شلومبرجيه المحدودة عام 1926، مخترعي تقنية تسجيل الآبار الكهربائية. طوّر كونراد مصفوفة شلومبرجيه ، وهي تقنية للتنقيب عن رواسب خامات المعادن ، وقام الأخوان بتكييف هذه التقنية السطحية لتطبيقات تحت سطح الأرض. في 5 سبتمبر 1927، أنزل فريق عمل تابع لشركة شلومبرجيه مسبارًا كهربائيًا أو أداةً إلى بئر في بيشلبرون، الألزاس، فرنسا، مسجلاً بذلك أول سجل للبئر . وبالمصطلحات الحديثة، كان أول سجل هو سجل المقاومة الكهربائية ، والذي يمكن وصفه بأنه سجل جانبي مقلوب بطول 3.5 متر. ^{[ 4 ]}

في عام 1931، اكتشف هنري جورج دول وجي. ديشاتر، العاملان لدى شركة شلمبرجير، أن الجلفانومتر يهتز حتى في غياب التيار الكهربائي المار عبر كابلات التسجيل في قاع البئر. أدى هذا الاكتشاف إلى اكتشاف الجهد التلقائي (SP)، الذي كان لا يقل أهمية عن قياس المقاومة الكهربائية . ينتج تأثير الجهد التلقائي بشكل طبيعي عن طين البئر عند حدود الطبقات النفاذة . ومن خلال التسجيل المتزامن للجهد التلقائي والمقاومة الكهربائية، يستطيع فنيو التسجيل التمييز بين الطبقات النفطية النفاذة والطبقات غير النفاذة غير المنتجة. ^{[ 5 ]}

في عام 1940، اخترع شلمبرجير جهاز قياس الميل التلقائي للجهد ؛ وقد سمح هذا الجهاز بحساب ميل واتجاه ميل الطبقة. وتم تطوير جهاز قياس الميل الأساسي لاحقًا بواسطة جهاز قياس الميل المقاومي (1947) وجهاز قياس الميل المقاومي المستمر (1952).

استُخدم الطين الزيتي لأول مرة في حقل رانجلي بولاية كولورادو عام 1948. تتطلب السجلات الكهربائية التقليدية طينًا موصلًا أو مائيًا، بينما الطين الزيتي غير موصل. وكان الحل لهذه المشكلة هو السجل الحثي، الذي طُوّر في أواخر أربعينيات القرن العشرين.

أدى إدخال الترانزستور والدوائر المتكاملة في ستينيات القرن الماضي إلى جعل السجلات الكهربائية أكثر موثوقية بشكل كبير. كما أتاحت الحوسبة معالجة أسرع بكثير للسجلات، ووسعت بشكل هائل قدرة جمع بياناتها. وشهدت سبعينيات القرن الماضي ظهور المزيد من السجلات والحواسيب، بما في ذلك السجلات المدمجة التي تسجل بيانات المقاومة الكهربائية والمسامية في عملية واحدة داخل البئر.

يعود تاريخ نوعي سجلات المسامية (السجلات الصوتية والسجلات النووية) إلى أربعينيات القرن العشرين. وقد تطورت السجلات الصوتية من التكنولوجيا التي طُورت خلال الحرب العالمية الثانية. وقد ساهم التسجيل النووي في دعم التسجيل الصوتي، ولكن لا تزال بعض أدوات التسجيل المركبة تستخدم السجلات الصوتية أو الصوتية.

طُوِّرت تقنية التسجيل النووي في البداية لقياس إشعاع غاما الطبيعي المنبعث من التكوينات الجوفية. إلا أن الصناعة سرعان ما اتجهت إلى استخدام تقنيات تسجيل تعتمد على قصف الصخور بجزيئات نووية . وقد قدمت شركة "ويل سيرفيز" (WSI) سجل أشعة غاما ، الذي يقيس النشاط الإشعاعي الطبيعي، عام 1939، ثم سجل النيوترونات عام 1941. ويُعد سجل أشعة غاما مفيدًا بشكل خاص لأن طبقات الصخر الزيتي، التي غالبًا ما تُشكل غطاءً منخفض النفاذية فوق مكامن الهيدروكربونات، تُظهر عادةً مستوى أعلى من إشعاع غاما. وقد اكتسبت هذه السجلات أهميةً بالغةً نظرًا لإمكانية استخدامها في الآبار المُغلَّفة (الآبار ذات أنابيب الإنتاج). وسرعان ما أصبحت شركة "ويل سيرفيز" جزءًا من شركة "لين-ويلز". وخلال الحرب العالمية الثانية ، منحت الحكومة الأمريكية شركة "شلمبرجير" احتكارًا شبه حربي لتسجيل الآبار المكشوفة، وشركة "لين-ويلز" احتكارًا لتسجيل الآبار المُغلَّفة . ^{[ 6 ]} واستمر تطور تقنيات التسجيل النووي بعد الحرب.

بعد اكتشاف الرنين المغناطيسي النووي على يد بلوخ وبورسيل عام 1946، طُوِّرت تقنية تسجيل الرنين المغناطيسي النووي باستخدام المجال المغناطيسي للأرض في أوائل الخمسينيات من القرن الماضي على يد شركتي شيفرون وشلومبرجير. ^{[ 7 ]} وقدّم نيكولاس بلومبرجن براءة اختراع لشركة شلومبرجير عام 1966. ^{[ 8 ]} حقق تسجيل الرنين المغناطيسي النووي نجاحًا علميًا، لكنه لم يُحقق نجاحًا هندسيًا. وقد أدت التطورات الهندسية الحديثة التي أجرتها شركة نومار (التابعة لشركة هاليبرتون ) في التسعينيات إلى ظهور تقنية تسجيل الرنين المغناطيسي النووي المستمر، والتي تُستخدم حاليًا في صناعات استكشاف النفط والغاز والمياه والمعادن. ^{[ 9 ]}

تُحفر العديد من آبار النفط والغاز الحديثة بطريقة موجهة. في البداية، كان على فنيي التسجيل تثبيت أدواتهم بطريقة ما على أنبوب الحفر إذا لم يكن البئر عموديًا. أما الآن، فتتيح التقنيات الحديثة الحصول على معلومات مستمرة من السطح. يُعرف هذا باسم التسجيل أثناء الحفر (LWD) أو القياس أثناء الحفر (MWD). تستخدم سجلات MWD تقنية نبضات الطين لنقل البيانات من الأدوات الموجودة في أسفل سلسلة الحفر إلى المعالجات الموجودة على السطح.

تقيس سجلات المسامية نسبة حجم المسام في حجم معين من الصخور. وتستخدم معظم هذه السجلات تقنيات صوتية أو نووية . تقيس السجلات الصوتية خصائص الموجات الصوتية المنتشرة في بيئة البئر. أما السجلات النووية فتستخدم التفاعلات النووية التي تحدث في جهاز التسجيل الموجود أسفل البئر أو في التكوين الجيولوجي. وتشمل السجلات النووية سجلات الكثافة وسجلات النيوترونات، بالإضافة إلى سجلات أشعة غاما التي تُستخدم للمقارنة. ^{[ 12 ]} ويكمن المبدأ الأساسي لاستخدام التقنية النووية في أن وضع مصدر نيوترونات بالقرب من التكوين الجيولوجي المراد قياس مساميته سيؤدي إلى تشتت النيوترونات بواسطة ذرات الهيدروجين، وخاصة تلك الموجودة في سائل التكوين. ونظرًا لقلة الاختلاف في النيوترونات المتشتتة بواسطة الهيدروكربونات أو الماء، فإن قيمة المسامية المقاسة تعطي قيمة قريبة من المسامية الفيزيائية الحقيقية، بينما القيمة المُستمدة من قياسات المقاومة الكهربائية ناتجة عن سائل التكوين الموصل. وبالتالي فإن الفرق بين قياسات المسامية النيوترونية والمسامية الكهربائية يشير إلى وجود الهيدروكربونات في سائل التكوين.

تعتمد هذه الطريقة في جمع البيانات على تسجيل بيانات المستشعر في ذاكرة داخل البئر، بدلاً من إرسالها "في الوقت الفعلي" إلى السطح. ولهذا الخيار من الذاكرة بعض المزايا والعيوب.

• يمكن نقل هذه الأدوات إلى الآبار التي ينحرف مسارها أو يمتد إلى ما وراء مدى كابلات الأسلاك الكهربائية التقليدية. وقد يتطلب ذلك مراعاة نسبة وزن الكابل الكهربائي إلى قوته على امتداد هذا المدى. في مثل هذه الحالات، يمكن نقل أدوات الذاكرة على أنابيب أو لفائف أنابيب.
• تُعدّ أنواع أجهزة الاستشعار محدودة مقارنةً بتلك المستخدمة في خطوط الحفر الكهربائية، وتركز عادةً على مرحلة الإنتاج في البئر المُغلّفة. مع ذلك، فقد طُوّرت بعض مجموعات أدوات تقييم التكوينات المدمجة ذات الذاكرة المخصصة للبئر المفتوحة. يمكن نشر هذه الأدوات وحملها إلى أسفل البئر مخفيةً داخل أنبوب الحفر لحمايتها من التلف أثناء إنزالها، ثم تُضخّ من الطرف الموجود في العمق لبدء عملية التسجيل. تتوفر أيضًا أدوات ذاكرة أساسية أخرى لتقييم التكوينات في البئر المفتوحة للاستخدام في أسواق السلع الأساسية على خطوط الحفر السلكية لتقليل التكاليف ووقت التشغيل.
• في عمليات الآبار المغلفة، تُستخدم عادةً وحدة تدخل سلكية صلبة. تستخدم هذه الوحدة سلكًا ميكانيكيًا صلبًا (  قطره الخارجي يتراوح بين 0.072 و0.125 بوصة) لمعالجة أو تنفيذ عمليات في نظام إكمال البئر. غالبًا ما تُجرى عمليات التخزين المؤقت على هذه الوحدة السلكية الصلبة بدلًا من استخدام وحدة سلكية كهربائية كاملة الخدمات.
• بما أن النتائج لا تُعرف إلا بعد عودتها إلى السطح، فلا يمكن رصد أي تغييرات ديناميكية في البئر في الوقت الفعلي. وهذا يحد من القدرة على تعديل أو تغيير ظروف إنتاج البئر بدقة أثناء تسجيل البيانات من خلال تغيير معدلات الإنتاج السطحية، وهو أمر شائع في عمليات خطوط الكهرباء.
• لا يُعرف حدوث أي عطل أثناء التسجيل إلا بعد استعادة البيانات من أجهزة التخزين. وقد يُشكل فقدان البيانات هذا مشكلة كبيرة في المواقع البحرية الكبيرة (المكلفة). أما في المواقع البرية (مثل جنوب تكساس بالولايات المتحدة الأمريكية)، حيث يوجد ما يُسمى بقطاع خدمات النفط "السلعي"، وحيث يتم التسجيل غالبًا دون الحاجة إلى بنية تحتية للحفارة، فإن هذه المشكلة أقل حدة، وغالبًا ما يُعاد تشغيل التسجيلات دون أي عوائق.