كيف يتم اختبار طبقة (اختبار القاع المفتوح) صودف فيها شواهد هيدروكربونية اثناء الحفر ويعتبر ناجحا؟

عن طريق تقنيات جيو فزيائية باستخدام تقنيات الموجات 

أجهزة تسجيلات

أجهزة قياسات الآبار Tools for well Measurements تستخدم تلك الأجهزة في قياسات الآبار المحفورة لأغراض التنقيب عن النفط و الغاز – التنقيب عن المياه الجوفية – التنقيب عن الثروة المعدنية – التنقيب عن الطاقة الحرارية الأرضية – الدراسات البيئية و الجيوتقنية يمكن تقسيم أجهزة قياسات الآبار وفقأ لنوع الحفرة البئرية التي يتم التسجيل فيها إلي ثلاثة مجموعات : أ ) أجهزة قياسات الحفر المفتوحة Open Hole Tools ب ) أجهزة قياسات الحفر المبطنة Cased Hole Tools ج ) أجهزة قياسات أثناء الحفر –تسجيلات و قياسات أثناء الحفر LWD(Logging While Drilling) & MWD(Measurement While Drilling) بالطبع وفقا لترتيب العمليات كان ينبغي البدء بأجهزة قياسات اثناء الحفر يليها اجهزة التسجيل في الحفر المفتوحة ثم أجهزة قياسات الحفر المبطنة و لكننا سنبدأ أولا بالحفر المفتوحة لأنها تاريخيا كانت أول الأجهزة التي يتم تصميمها لأغراض قياسات الآبار فهي بمثابة الأساس ثم تم أدخال تعديلات على بعض منها و استحداث أجهزة جديدة لتتناسب مع بيئة القياس اثناء الحفر و بيئة الحفر التي تم تبطينها أو الأجزاء المبطنة داخل الحفر المفتوحة . أ ) أجهزة قياسات الحفر المفتوحة Open Hole Tools و يمكن تقسيمها إلي : 1) أجهزة تسجيلات و تصوير الآبار : Logging & Imaging Tools و تكون مخرجات القياسات التي تتم بهذه الأجهزة اما على هيئة منحنيات مستمرة لتغير الخاصية الفيزيائية المقاسة (للطبقات على جوانب الحفرة) مع العمق داخل الحفرة و تسمى اللوجات ( Logs) أو على هيئة صورة ( Image ( يمكن تفسيرها لتحديد التراكيب الرسوبية ( Sedimentary Structure ) و الكسور ( Fractures ) داخل الطبقات الواقعة على جوانب الحفرة و أتجاهاتها الهندسية أضافة لميول الطبقات . 2 ) أجهزة أختبارات التكوينات الجيولوجية Formation Testers (FT) : تقوم هذه الأجهزة الخاصة بتسجيلات ضغط الطفلة و ضغط التكوين الجيولوجي أضافة إلي سحب عينات من ماء الطبقة في محطات عمقية محددة ( و ليس تسجيل بصفة استمرارية ) ( مثلا محطة على عمق 300 قدم و أخرى على عمق 500 قدم دون تغطية قياسات ما بين المحطتين ) أضافة إلي سحب عينات من ماء الطبقة عند تلك المحطات لتحليها في المختبرات الخاصة بذلك. 1 ) أجهزة تسجيلات و تصوير الآبار Logging & Imaging Tools يمكن تقسيمها إلي : أ ) الكاليبر Caliper : و هي أداة لقياس تغير قطر الحفرة البئرية مع العمق حيث أن أذرعها تقوم بالفتح لتلامس جدران الحفرة فتقل الزاوية التي تفتح بها تلك الأذرع كلما ضاق قطر الحفرة و تزيد كلما أتسع قطر الحفرة ...و من الجدير بالذكر أن ضيق الحفرة يكون في الأغلب ناشئ عن تكوين كيكة الطفلة ( Mud Cake ( و هو الجزء الصلب من سائل الحفر (Mud ) ( الطفلة ) المترسب على جدران الحفرة عند اختراق رشيح الطفلة ( Mud Filtrate ( داخل الطبقات المنفذة حيث تعمل الطبقة المنفذة كمرشح يسمح بمرور الجزء السائل و يترسب الجزء الصلب على جدران الحفرة مسببا ضيقها عن قطر الدقاق .أما أتساع قطر الحفرة فيكون في الأغلب ناشئ عن حدوث -washout تفتيت لأجزاء ضعيفة من جدران طبقات الطفلة الصخرية ( shale ) ( و هي غير منفذة ) عند مرور سائل الحفر بها . و بالتالي فأن الكاليبر من الأدوات البدائية في اعطاء صورة مبدئية مبسطة عن مدى نفاذية الطبقات أضافة إلي ان تغيرات قطر الحفرة تستخدم في معالجة ( تصحيح ) المنحنيات المقاسة بواسطة اجهزة التسجيل الأخرى التي تتأثر الخواص الفيزيائية المقاسة بها بتكوين كيكة الطفلة أو بحدوث washout . ب ) أجهزة قياسات تستخدم في التقييم الأساسي للتكوينات الجيولوجية Basic Formation Evaluation Logging Tools (يقصد بالتقييم الأساسي هو استخدام المعلومات البتروفيزيائية الأساسية للخزان لتقييم درجة التشبع بالهيدروكربونات و تحديد أسطح تماس الموائع داخل طبقة صخر الخزان و مدى نفاذية الطبقة أو سهولة حركة الموائع داخلها ) يمكن تقسيم تلك الأجهزة وفقأ للغرض من القياسات إلي:

1) أجهزة قياسات التركيب الصخري Lithology Logging Tools و أهم أغراض تلك الأجهزة قياس نسبة الطفلة ( Vsh% ) في التكوين الصخري كما يمكن لبعض تلك الأجهزة التعرف على نوع التركيب الصخري و تحليل المعادن الطينية إضافة إلي تطبيقات أخرى . جدير بالذكر أن نسبة الطفلة في التكوين الصخري للخزان هامة في تقدير المسامية الفعالة من المسامية الكلية حيث أن مسام الطفلة أو الصخور الطينية تعتبر ميكرو ( صغيرة جدأ ) و مغلقة فيجيب طرحها بعد وزنها رياضيأ بالنسبة الحجمية للطفلة من قيمة المسامية الكلية للوصول إلي المسامية الفعالة و هي التي تدخل في معادلات التشبع ( آرشي – المعادلة الأندونيسية – السيماندوكس ) لحساب التشبع المائي . أ ) أجهزة تسجيلات أشعة جاما الطبيعية GR Logging Tools : و تقوم بتسجيل تغيرات نسبة اشعة جاما الطبيعية الصادرة من الطبقات على جوانب الحفرة مع العمق ...المصادر الأساسية لأشعة جاما الطبيعية في الطبقات الصخرية هي نظير البوتاسيوم 40 ( و الذي يتواجد غالبأ في المعادن الطينية و الفلسبارات البوتاسية و الميكا أضافة إلي معادن المتبخرات البوتاسية ) – سلسلة يورانيوم 238 المشعة ( و هي ليست دليل صخري لقدرة بعض املاح أيونات اليورانيوم على الذوبان في مياه التكوينات الصخرية و الهجرة معها )- سلسلة الثوريوم 232 المشعة - وتنقسم أجهزة تسجيلات أشعة جاما الطبيعية لنوعين : 1 ) أجهزة تسجيل أشعة جاما الكلية GR Tools : تقوم بتسجيل المحتوى الأشعاعي الجامي الكلي دون قدرة على تمييز مصدر أشعة جاما هل هو مصدر بوتاسي أم من أحد أفراد سلسلة اليورانيوم 238 أم احد أفراد سلسلة الثوريوم 232 و يعتمد تفسير المنحنيات المنتجة بواسطة تلك الأجهزة على أن العلاقة بين المحتوى الطفلي للصخر الرسوبي ( Vsh% ) و أشعة جاما الصادرة علاقة طردية ...و ذلك على الرغم من أن هناك حالات شاذة عن هذه القاعدة كتواجد مصادر غير طفلية مثل معدن الجلوكونيت المشع بالصخور الرملية و كذلك بعض الفلسبارات البوتاسية و الميكا أو وجود نسبة من معادن البوتاسيوم المشعة بسائل الحفر ذاته 2 ) أجهزة التسجيل الطيفي لأشعة جاما Spectral GR Logging Tools : تقوم بتسجيل المحتوى الأشعاعي الجامي الكلي و كذلك التمييز بين مصادر اشعة جاما وفقا لطاقتة أشعة جاما المسجلة و بالتالي تقسيم هذا المحتوى الكلي إلي مصادره الثلاثة ( بوتاسيوم 40 – سلسلة يورانيوم 238 – سلسلة الثوريوم 232 ) . و على ذلك فتلك الأجهزة اكثر دقة و ذات تطبيقات جيولوجية أوسع من الأجهزة التقليدية لتسجيلات اشعة جاما . ب ) أجهزة أشعة جاما المستحثة Induced GR Logging Tools : تقوم فكرة عمل تلك الأجهزة على أرسال نيوترونات من مصدر مشع للنيوترونات بالجهاز إلي الطبقات على جدران الحفرة و نتيجة التصادمات النيوترونات السريعة و النيوترونات البطيئة ( التي تم أبطائها بسبب تصادماتها المتوالية مع انوية الهيدروجين داخل الصخر ) مع أنوية التركيب الصخري المختلفة يتم أنتاج أشعة جاما ( مستحثة و ليست طبيعية كأجهزة تسجيلات أشعة جاما و ليست من مصدر صناعي مشع لاشعة جاما بالجهاز كأجهزة تسجيلات الكثافة ) . تقوم تلك الأجهزة بالتمييز بين أشعة جاما الصادرة كنتيجة للتصادمات مع النيوترونات السريعة و بين تلك الصادرة كنتيجة للتصادمات مع النيوترونات البطيئة حيث تدخل كل منهما إلي بوابة تسجيل مستقلة و يتم تحليلها طيفيأ ( أي وفقا لطاقاتها ) و ذلك لأن طاقة أشعة جاما الصادرة من تلك التصادمات يمكن أستخدامها كبصمة طيفية للتعرف على نوع النواة التي أصطدم بها النيوترون .كنتيجة للتحليل الطيفي لاشعة جاما الصادرة من التصادمات المرنة و تلك الصادرة من التصادمات الغير مرنة يمكن تمييز محتوى الصخر من بعض العناصر كالكربون – الأكسجين – السليكون – الهيدروجين – الكلور ....... و رسم تسجيل لنسبتها بالصخر ...عن طريق أستخدام تسجيل نسب الكلور و الهيدروجين يمكن أصطناع تسجيل لنسبة المحتوى الطفلي بالصخر. ملحوظة : يختلف غرض و مخرجات تلك الأجهزة عن بعض تسجيلات المسامية النيوترونية المعتمدة على تسجيل أشعة جاما المستحثة الناتجة من عمليات أسر النيوترونات بواسطة انوية الصخر حيث أن الأستخدام الأساسي لتسجيلات أشعة جاما المستحثة هو استخدام التحليلات الطيفية في التعرف على تغيرات نسب بعض العناصر مع العمق و منها أصطناع تسجيل للمحتوى الطفلي و كذلك أستخدام تلك اللوجات في التحليل المعدني في حين أن اجهزة المسامية النيوترونية المعتمدة على تسجيل أشعة جاما الناشئة من عمليات أسر النيوترونات البطيئة لا تقوم بتحليل طيفي لأشعة جاما الصادرة و لا تسجيل أشعة جاما الصادرة من تصادمات النيوترونات السريعة بل يكون الهدف الأساسي منها هو التعرف على نسبة المسامية عن طريق قياس أشعة جاما الصادرة من عمليات أسر النيوترونات البطيئة و التي تدل على المعامل الهيدروجيني ( كلما زادت نسبة الهيدروجين زادت عمليات الأبطاء للنيوترونات و بالتالي زادت عمليات الأسر النيوتروني و أنتاج أشعة جاما الناتجة من هذا الأسر ) و تستخدم نسبة الهيدروجين كدليل مباشرعلى النسبة الحجمية للموائع ( ماء- هيدروكربون ) و بالتالي النسبة الحجمية للمسام بالنسبة للحجم الكلي للصخر . ج ) أجهزة تسجيل الجهد الذاتي SP(Spontaneous Potential) Logging Tools تقوم بقياس فرق الجهد بين قطبين احدهما على سطح الأرض والأخر يمر داخل الحفرة البئرية و ينشأ هذا الجهد المستحث عن تيارات كهروكيميائية اصطناعية تنشأ عن حركة الأيونات المختلفة من التركيزات الاعلى إلي الأقل عبر نقاط اتصال سائل الحفر بمياه الطبقات المنفذة وعبر الطبقات الطينية التي تعلو وتسفل تلك الطبقات المنفذة. جدير بالذكر ان الجهد الذاتي لا يمثل خاصية طبيعية للطبقات بل هو خاصية مستحثة ناشئة من أدخال سائل الحفر إلي الحفرة البئرية الذي أدى لظهور محلولين الكتروليت مختلفين في التركيز الملحي هما ماء الطبقة الاصلي و سائل الحفر مما أدى لحركة الأيونات المشحونة بين هذين المحلولين وفقا لطبيعة نقاط أتصال المحلولين . أهم تطبيقات تسجيلات الجهد الذاتي هو التعرف على نسبة المحتوى الطفلي بالصخر حيث يؤدى زيادة نسبة الطفلة إلي زيادة في الأنحراف في أتجاه فرق الجهد الموجب . كما يمكن استخدام تسجيلات الجهد الذاتي كدليل مبدئي أولي فقط في التمييز بين الطبقات المنفذة و تلك الغير المنفذة و كذلك يمكن حساب المقاومة النوعية لماء الطبقة بأستخدام تسجيلات الجهد الذاتي . 2) أجهزة قياسات المسامية Porosity Logging Tools و أهم أغراض تلك الأجهزة قياس المسامية ( Ø) للطبقات الصخرية على جوانب الحفرة. يمكن تقسيمها إلي : أ ) أجهزة التسجيلات الصوتية Sonic(Acoustic) Logging Tools : تستخدم تلك الأجهزة التقنيات الصوتية في تحديد مسامية الطبقات حيث تعتمد على تغير سرعة أنتشار الموجات الصوتية داخل الطبقات مع تغير مسامية الصخر ف يتم أرسال موجة صوتية من مصدر بالجهاز إلي داخل الطبقة ثم أستقبال الموجات المنكسرة و تسجيل طول الفترة الزمنية بين زمن الارسال و زمن وصول الموجة المنكسرة بواسطة مستقبلات صوتية بالجهاز و في اغلب تلك الأجهزة يتم التسجيل بواسطة عدد مزدوج من المستقبلات الصوتية بحيث يتم قياس الفارق الزمني بين الفترات الزمنية المسجلة بواسطة مستقبلين طول المسافة بينهم وحدة المسافات ( 1 قدم ) فتكون الكمية الفيزيائية المقاسة تعبر عن طول الفترة الزمنية التي استغرقتها الموجة الصوتية في اجتياز 1 قدم داخل الطبقة و هي ما تسمى الأبطاء (Slowness ) أي مقلوب السرعة و منها يمكن حساب المسامية رياضيأ. تعبر هذه المسامية في الأغلب عن المسامية الأولية لأن معظم الموجات الصوتية التي تدخل المسام الثانوية ( و التي أغلبها Vugs و Fractures ) يتم تشتيتها داخل تلك المسام فلا تعود للمستقبل . جدير بالذكر أن جزء من الطاقة الصوتية المرسلة يتم أنعكاسه و جزء أخر يتم انكساره و جزء ثالث يتم تشتيته كما أن الموجات الصوتية الطولية عند أنعكاسها و انكسارها بواسطة مكونات الطبقة يتحول جزء منها إلي موجات مستعرضة ثانوية ( (S- waves)(Secondary Transverse waves و كذلك تتولد موجات سطحية ستونلي ( Stonley waves ) نتيجة انكسارات جزء الموجات الصوتية من على جوانب الحفرة البئرية . و تقوم أجهزة التسجيلات الصوتية التقليدية بقياس أزمنة وصول الموجات المنكسرة أما تسجيل الموجات المنعكسة فيعتمد عليه تقنيات أجهزة التصوير الصوتي (Acoustic Imaging). كما أن بعض انواع أجهزة التسجيل الصوتي تقوم أيضا بتسجيل أزمنة وصول الموجات الثانوية و موجات ستونلي للحصول على لوجات الأبطاء الخاصة بتلك الموجات حيث يمكن أستخدام مقارنة تلك اللوجات مع لوجات الأبطاء الخاصة بالموجات الطولية في التعرف على نوعية صخور الخزان و بعض خواص المرونة الصخرية و تمييز الغازات بجانب حساب المسامية الأولية . ب ) أجهزة قياسات الكثافة Density Logging Tools تقوم فكرة عمل تلك الأجهزة على حساب مسامية الصخر عن طريق تسجيل الكثافة و الذي يتم عن طريق أرسال اشعة جاما من مصدر مشع بالجهاز إلي داخل الطبقة و تسجيل أشعة جاما العائدة من التصادمات داخل الطبقة إلي مستقبل بالجهاز . من المعروف أن أكثر الجسيمات تحت الذرية تأثيرأ على طاقات أشعة جاما هو جسيم الألكترون و لذلك كلما زادت الكثافة الألكترونية للصخر كلما زاد تشتيت فوتونات أشعة جاما داخل الصخر فيقل نسبة فوتونات جاما العائدة للمستقبل . و عن طريق قياس الكثافة الألكترونية يمكن تحويلها رياضيأ إلي الكثافة الكلية (Bulk Density-ρb ) و هي الكمية الفيزيائية الأساسية المقاسة بلوج الكثافة . و يمكن رياضيأ حساب المسامية الكلية من معرفة قيمة الكثافة الكلية و كثافة الحبيبات ( Matrix Density (or grain density ( و هي ثابت يعتمد على نوع الصخر ) و كثافة رشيح الطفلة (Mud Filtrate density) يمكن تقسيم تلك الأجهزة إلي : 1 ) اجهزة تقيس الكثافة الكلية فقط 2 ) أجهزة تقوم بقياس الكثافة الكلية( و التي تستخدم في حساب المسامية الكلية ) و كذلك معامل الأمتصاص الفوتوالكتروني (PEF ) و الذي يستخدم في التعرف على نوع التركيب الصخري . ج ) أجهزة تسجيل المسامية النيوترونية Neutron Logging Tools : تقوم فكرة عمل تلك الأجهزة على حساب مسامية الصخر عن طريق أرسال سيل من النيوترونات السريعة ( العالية الطاقة ) من مصدر مشع بالجهاز إلي داخل الطبقة و تسجيل النيوترونات العائدة من التصادمات داخل الطبقة إلي مستقبل بالجهاز . من المعروف أن أكثر الجسيمات تحت الذرية تأثيرأ على طاقات النيوترونات هي أنوية الهيدروجين ( البروتونات ) حيث تقل طاقة النيوترونات بشكل حاد عند تصادمها مع أنوية الهيدروجين لأنها أقرب الأنوية في الكتلة لكتلة النيوترون .عند تصادم النيوترونات السريعة مع أنوية الهيدروجين تقل طاقتها متحولة إلي نيوترونات فوق حرارية أو متوسطة الطاقة ( Epithermal ) و يستمر نقص الطاقة مع تصادمها مع أنوية هيدروجين أخرى في خلال مسارها داخل الطبقة متحولة إلي نيوترونات حرارية أو بطيئة ( Thermal ) التي تدخل في عملية أتزان حراري مع الأنوية المحيطة حتى تقوم أحد الانوية داخل الطبقة بامتصاصها ( عملية الأسر النيوتروني ) .يصاحب أسر النيوترون بواسطة أحد الأنوية وصول النواة لحالة مثارة تقوم على أثرها بأصدار اشعة جاما ( تسمى Capture Gamma Ray) للرجوع لحالتها المستقرة . يقوم مستقبل بجهاز التسجيل النيوتروني بتسجيل أما النيوترونات الحرارية ( البطيئة ) أو المتوسطة الطاقة أو كليهما أو تسجيل أشعة جاما الناتجة من الأسر النيوتروني تبعأ لنوع الجهاز و من هذا التسجيل يتم تقييم نسبة الهيدروجين فكلما كانت نسبة النيوترونات العائدة أقل أو نسبة اشعة جاما الناتجة من الأسر أكبر كلما دل ذلك على نسبة أعلى للهيدروجين ( المعامل الهيدروجيني Hydrogen Index ) . و نظرأ لأن معظم معادن الصخور الرسوبية غير مهيدرة فإن نسبة الهيدروجين تشير لنسبة الماء و الهيدروكربون حيث يتواجد الهيدروجين في تركيبهم الكيميائي و بالتالي تشير إلي نسبة المسام الموجود بها هذه الموائع و بهذا يتم تسجيل المسامية و هي مسامية كلية نظريأ ( لأن أجهزة تسجيل النيوترون مثلها مثل أجهزة تسجيل الكثافة تتأثر قراءتها بنوع التركيب الصخري و بالماء المرتبط بالأسطح المشحونة كهربيأ لسليكات المعادن الطينية ) وبشكل عام فإن عدد النيوترونات العائدة للمستقبل بجهاز التسجيل تتناقص بطريقة لوغاريتمية كلما زادت المسامية بسبب زيادة نسبة الهيدروجين وتنطبق هذه النظرية بشكل خاص على الخزانات المائية التي تتكون من الأحجار الجيرية ولا تحتوي على أية طبقات طينية. جدير بالذكر أنه عند أستخدام تقنية التسجيل النيوتروني مع تقنية تسجيل الكثافة يمكن معرفة نوع التركيب الصخري و كذلك تحديد نوع الموائع و أعماق أسطح التماس بين الموائع داخل طبقة الخزان . د ) أجهزة تسجيل العزل الكهربي Dielectric Logging Tools : تعتمد هذه الأجهزة على أختلاف خاصية العزل الكهربي ( النسبة بين السماحية الكهربية للمادة و السماحية الكهربية للهواء) بين الموائع فيمتلك الماء عزل كهربي أكبر كثيرأ من الهيدروكربونات و لذلك فأن المسامية المقدرة بناء على نتائج تسجيلات تلك الأجهزة هي نسبة المسام الممتلئة بالماء ( المسامية المائية ) و ليس المسامية الكلية .يقوم جهاز أرسال بأرسال موجة كهرومغناطيسية للتكوينات الجيولوجية و يقوم مستقبلين أثنين بإستقبال لموجة الكهرومغناطيسية المنعكسة من الطبقة و يتم قياس فرق الزمن بين وصول الموجة للمستقبلين و فارق السعة بين الموجة المسجلة بالمستقبلين .عن طريق الفارق الزمني بين وصول الموجات المنعكسة للمستقبلين يتم تقدير الزمن الذي أستغرقته الموجة الكهرومغناطيسية في عبور وحدة المسافات من التكوين الجيولوجي ثم تصحيح هذا الزمن بواسطة فارق السعة المقاس . يمكن تقدير المسامية المائية رياضيأ بأستخدام الزمن المصحح للموجة الكهرومغناطيسية في عبور وحدة المسافات من التكوين الجيولوجي . تنقسم تلك الأجهزة لنوعين رئيسين وفقأ لتردد الموجة الكهرومغناطيسية المستخدمة و بالتالي تقنية أرسالها : 1 ) أجهزة تستخدم موجات كهرومغناطيسية عالية التردد نسبيأ (High F ) : و تقوم بارسال الموجات الكهرومغناطيسية عن طريق هوائي Antenna 2 ) أجهزة تستخدم موجات كهرومغناطيسية منخفضة التردد نسبيأ ( Low F ) : و تقوم بأرسال الموجات الكهرومغناطيسية عن طريق الحث الذاتي بأستخدام ملفات أرسال Transmitter coils جدير بالذكر أن عند مقارنة المسامية المائية المقدرة بهذه الأجهزة مع المسامية الكلية المقدرة بأجهزة النيوترون أو الكثافة يمكن تقدير نسبة التشبع بالماء و نسبة التشبع بالهيدروكربون و تحديد سطح التماس بين الماء و الهيدروكربون بالخزانات .فنسبة التشبع بالماء مثلأ يمكن حسابها من خارج قسمة المسامية المائية على المسامية الكلية . ﮪ ) أجهزة تسجيل الرنين المغناطيسي النووي NMR( Nuclear Magnetic Resonance) Logging Tools : تمتلك أنوية الكثير من العناصر عدد كم مغزلي و عزم مغناطيسي لا يساويان الصفر و لذلك تمثل تلك الأنوية مغناطيسات دقيقة تقوم باللف المغزلي حول محورها في نفس الوقت الذي يقوم فيه هذا المحور باللف حول محور ثابت بالضبط كحركة لعبة النحلة عند القائها في الأرض و تركها تدور . في الحالة الطبيعية فان تلك المحاور التي تلف حولها الأنوية موزعة في اتجاهات عشوائية . تعتمد أجهزة تسجيل الرنين المغناطيسي النووي على التعرف على توزيع انوية معينة عن طريق تعريض الأنوية لمجال مغناطيسي أستاتيكي قوي و أستثارتها بواسطة موجات راديوية ذات تردد معين يتوافق مع تردد لارمور ( عدد الدورات التي يقطعها محور دوران النواة في الثانية الواحدة أثناء لفه حول محور ثابت ) لتلك الأنوية ( و هي في مجال تسجيلات الآبار أنوية الهيدروجين ) داخل الصخر عن طريق الخطوات التالية : 1 ) عملية الأستقطاب Polarization : و تتم بفعل مجال مغتاطيسي أستاتيكي قوي يولده الجهاز داخل الطبقة و يتم فيها أجبار محاور لف معظم انوية الهيدروجين باللف حول محور المجال المغناطيسي المستقطب ( تلك الانوية تكون في مستوى الطااقة المنخفض ) و العدد الآخر يلف حول محور في عكس اتجاه محور المجال المستقطب ( تلك الأنوية تكون في مستوى الطاقة الاعلى – أي مثارة ) . يتبع منحنى تزايد عدد البروتونات التي تلف حول محور المجال المستقطب مع الزمن منذ بدء تطبيق المجال المستقطب سلوكأ أسيأ ذو ثابت زمني مميز يسمى زمن الأسترخاء الطولي (Longitudinal Relaxation Time ) و يرمز له بالرمز T1 يتم تسجيله .كنتيجة لعملية الأستقطاب تصل انوية الهيدروجين إلي ما يسمى حالة الأسترخاء أي أن يصبح أقصى عدد ممكن من محاور دوران انوية الهيدروجين يلف حول أتجاه المجال المستقطب ( يتوقف هذا العدد الأقصى على شدة المجال ) بحيث تتجه الأقطاب الشمالية للأنوية إلى القطب الجنوبي للمجال المستقطب و الاقلية تلف حول أتجاه عكس اتجاه المجال المستقطب و لا يوجد اتجاها أخرى لمحاور اللف المغزلي . و تنشأ المغنطة الكلية عن الفرق بين عدد البروتونات التي تلف محاورها في أتجاه معين و تلك التي تلف محاورها في أتجاه آخر لذلك فبمرور الزمن منذ لحظة تطبيق المجال المستقطب تتزايد المغنطة الناشئة بسبب التزايد لأعداد البروتونات التي تنتقل لمستويات الطاقة المنخفضة بجعل محورها الدوراني يلف حول أتجاه المجال المستقطب 2 ) عملية خرق حالة الأسترخاء الطولي و أنتاج تحلل الحث الحر للنبضة : Pulse Tipping & FID ( Free Induction Decay ) : تتم هذه الأستثارة للأنوية المسترخاه عن طريق تطبيق مجال مغناطيسي نبضي (On-Off ) متردد بواسطة موجة كهرومغناطيسية بحيث يتفق تردد المجال الناشيئ مع ما يسمى بتردد لارمور لأنوية الهيدروجين لأن هذا الشرط أساسي لأجبار نواة الهيدروجين على الخروج من حالتها المسترخاه السعيدة إلي الحالة المثارة عن طريق قبولها أمتصاص طاقة كهرومغناطيسية بواسطة المجال المتردد . و عملية أتفاق تردد المجال اللازم لأحداث الأستثارة مع تردد لارمور للأنوية المطلوب أستثارتها تماثل عملية الرنين التي تحدث عند توافق التردد الطبيعي للشوكة الرنانة مع عدد أهتزازاتها عند طرقها .و لذلك تسمى عملية التوافق هذه في حالة الأنوية بالرنين النووي المغناطيسي . هذا المجال المتردد النبضي يصنع زاوية مع المجال المستقطب تساوي 90 درجة بحيث يصبح اللف المغزلي للبروتونات في مستوى مستعرض بالنسبة لأتجاه المجال المستقطب أي عمودي على المجال المستقطب . عندما يتم توجيه أقصى عدد ممكن من البروتونات للف حول محور دوران في مستوى عمودي على المجال الأصلي المستقطب يسجل ملف الأستقبال المستعرض أقصى قيمة للمغنطة .ونظرأ لأن المجال المغناطيسي المتردد نبضيأ أي On-Off فعندما يصبح في وضع الأغلاق ( Off ) تبدأ قيمة المغنطة المسجلة بملف الأستقبال المستعرض في النقصان منتجة منحنى تناقصي يسمى تحلل حر لنبضة الحث (Free Induction Decay ) 3) توليد سلسلة صدى اللف المغزلي Generating Spin Echo Train ) ): يتم تطبيق مجال مغناطيسي متردد نبضي بحيث يصنع أتجاهه زاوية 180 درجة مع المجال المستعرض النبضي المتردد السابق فيقوم بأجبار البروتونات على اللف في مستوى مستعرض و لكن في عكس الأتجاه الذي كانت تلف فيه سابقأ .نتيجة لذلك تبدأ المغنطة في الزيادة مرة أخرى حتى تصل لأعلى قيمة ثم عند وضع الأغلاق تبدأ في النقصان . المنحنى الناتج لتغير المغنطة مع الزمن منذ لحظة تطبيق المجال ال 180 درجة يسمى منحنى صدى اللف المغزلي ( Spin Echo ) . يتم أعادة تطبيق المجال ال180 درجة بالفتح و الغلق فيتكرر منحنى الصدى و لكن بشكل تناقصي حتى يصل لدرجة لا يمكن فيها أستعادة المغنطة بتطبيق مجال 180 درجة جديد و يستلزم لأستعادة المغنطة اعادة العمليات بدء من الخطوة الأولى – خطوة الأستقطاب سلسلة صدى السبين تشكل منحنى تناقص لوغاريتمي ذو ثابت زمني يسمى زمن الأسترخاء المستعرض ( Transverse Relaxation Time ) و يرمز له دائمأ بالرمز T2 يقوم هوائي داخل الجهاز بتوليد مجموعة موجات راديوية مختلفة التردد حيث تقوم كل موجة ذات تردد محدد باستثارة البروتونات في شريحة رؤية معينة من الطبقة وبهذا يتم تسجيل مجموعة من القيم لزمن الاسترخاء المستعرض وفقأ للشرائح الممسوحة بالرنين المغناطيسي النووي و ينتج لدينا عند كل عمق منحنى لزمن الأسترخاء المستعرض .المساحة الكلية تحت هذا المنحنى تمثل المسامية الكلية و هي أدق من تلك المسجلة بأجهزة النيوترون و الكثافة لأنها لا تتأثر بنوع الحبيبات الصخرية .كما ان المنحنى نفسه يمكن تقسيمه لأجزاء تمثل أنواع مختلفة من المسامية ( المسام الصغيرة الميكرو – المسام المغلقة – المسام المتصلة ) فيمكن بدقة معرفة المسامية الناشئة من المسام المتصلة و هي المسامية الفعالة و منها يمكن تقدير النفاذية . بهذا يمكن أنتاج لوج دقيق للمسامية الكلية و كذلك الحصول على لوج للنفاذية أضافة إلي أن معلومات أزمنة الأسترخاء الطولي و المستعرض تستخدم للتعرف على أنواع الموائع داخل المسام و بالتالي تحديد درجات التشبع ( التشبع بالماء – التبشع بالزيت – التشبع بالغاز ) 3) أجهزة قياسات المقاومة النوعية Resistivity Logging Tools و أهم أغراض تلك الأجهزة قياس المقاومة النوعية ( R) للطبقات الصخرية على جوانب الحفرة. جدير بالذكر أن معظم التوصيل الكهربي في الصخور الرسوبية التقليدية يكون توصيل الكتروليتي ( يستلزم وجود تبادل أيوني عبر المحاليل بالصخر ) و بالتالي فأن الصخور الرملية و الطينية الجافة تكون مقاومتها الكهربية كبيرة أما في حالة التشبع بالماء تقل المقاومة أعتمادأ على درجة ملوحة الماء فكلما زادت الأملاح زادت درجة التوصيل الكهربائي وبالتالي تقل المقاومة. ومياه التشبع الموجودة في الطبقات الطينية تكون في العادة مالحةلأنها تذيب المعادن من السطوح النشطة كيماوياً لملايين الجزيئات الطينية المكونة للطبقة. ونتيجة لذلك فإن الطبقات الطينية تظهر مقاومة منخفضة. والطبقات الرملية المشبعة بالمياه العذبة تظهر مقاومة عالية ولكن إذا كانت المياه مالحة فإنها تظهر مقاومة منخفضة مثل الطبقات الطينية في حين يتميز الزيت و الغاز بمقاومات عالية . وبالتالي فمن أهم تطبيقات قياسات المقاومة النوعية أنها تدخل في معادلات التشبع ( آرشي – السيماندوكس – المعادلة الأندونيسية ) لتقدير نسبة التشبع بالماء . يمكن تقسيم أجهزة قياسات المقاومة النوعية وفقأ لنوع التقنية الفيزيائية المعتمدة عليها إلي : أ ) أجهزة تسجيلات الكترودية Electrode Tools : تقيس المقاومة النوعية مباشرة عن طريق أرسال تيار كهربي ذو تردد منخفض ( أقل من 1 كيلوهرتز ) إلي الطبقة عن طريق الكترودات تيار معدنية و تسجيل فرق الجهد الناشئ نتيجة مسار التيار في الطبقة بين الكترودين جهد و منها يتم تطبيق قانون اوم لتقدير المقاومة النوعية مباشرة و يسجل الجهاز لوج المقاومة مباشرة على مقياس لوغاريتمي .أي أن تلك الأجهزة تستخدم طريقة شبيهة بالمسح الكهربي الأرضي و تعتمد على قوانين الفيزياء الكهربية كقانون اوم. تنقسم تلك الأجهزة إلي : 1 ) الاجهزة الغير موجهة ( Unfocused Current Devices ) و هي أجهزة تستخدم تيارأ كهربيأ قليل التردد غير موجه و لذلك كانت مشكلتها الأساسية أن جزء من مسار التيار الكهربي يكون في النطاقات أعلى و أسفل النطاق التي يقوم الجهاز بتسجيل مقاومته النوعية أثناء الحركة فتتأثر المقاومة المقاسة بمقاومات النطاقات أعلى و أسفل النطاق الذي نقيس فيه أثنا ءالحركة و تظهر هذه المشكلة بشكل خاص في الطبقات الرفيعة جدأ حيث يصبح أغلب مسار التيار الكهربي فوق و أسفل تلك الطبقة الرفيعة و جزء صغير فقط من مسار التيار يمر داخلها. 2 ) أجهزة التيار الموجه ( Focused Current Devices ) و هي أجهزة الكترودية صممت بحيث تعالج مشكلة الاجهزة التقليدية عن طريق أستخدام تيارأ كهربيأ قليل التردد موجه . و يتم جعل التيار موجهأ بواسطة مجالات كهربية حولة ناشئة عن تيارات كهربية محاصرة تسمى Buckling currents معظم هذه الأجهزة تقيس المقاومات النوعية للنطاق المتوسط العمق (Transition Zone ) و العميق ( Uninvaded Zone ) . 3 ) أجهزة الميكرومقاومة نوعية Microresistivity Tools : تستخدم تلك الأجهزة تيارأ موجهأ قليل التردد في قياس المقاومة النوعية للنطاق الضحل من الطبقة (Flushed Zone ) و هو النطاق المتأثر بغزو رشيح الطفلة في الطبقات المنفذة و الشبه منفذة ب ) أجهزة حثية Induction Tools : تستخدم تلك الأجهزة تيارات كهربية ذات ترددات عالية و تعتمد فكرة عملها على مبادئ الكهرومغناطيسية حيث يتم مرور تيار كهربي عالي التردد بملف أرسال فيتولد نتيجه له مجال مغناطيسي ثانوي يولد تيارأ كهربيأ ثانويأ داخل الطبقة مولدة مجالأ مغناطيسيأ مترددأ ثانويأ داخل الطبقة يستحث ملف الأستقبال بقوة دافعة كهربية مستحثة ( تبعا لقانون فاراداي ) تتناسب مع التوصيلية الكهربية للطبقة و منها يقوم الجهاز في الأساس بقياس التوصيلية الكهربية و يمكن تحويلها بعد ذلك إلي مقاومة نوعية ( = مقلوب التوصيلية الكهربية ) . يمكن تقسيم الأجهزة الحثية إلي : 1 ) الأجهزة الحثية التقليدية Typical Induction Tools : تستخدم تيارات كهربية عالية التردد ذات تردد محدد 2 ) أجهزة حثية رقمية : Digital Induction Tools تستخدم مجموعة من التيارات الكهربية المترددة ذات ترددات عالية مختلفة عن بعضها البعض مع أستخدام مجموعة من ملفات الأستقبال.

ج ) أجهزة قياسات ميول الطبقة و تصوير الآبار Dipmeters & Imagers و هي أجهزة خاصة لقياسات درجات و أتجاهات ميل الطبقات و الحصول على صور توضح بعض التراكيب الرسوبية ( كالعدسات الرملية – الترقق المتقاطع - ...) و الكسور Fractures و اتجاهاتها . أنبثقت أجهزة التصوير الكهربي كتطويرلأجهزة قياس ميول الطبقات بحيث تؤدي أمكانية التصوير الجيوفيزيائي . 1 ) أجهزة تسجيل الميل Dipmeters : تقوم بقياس أتجاه و زاوية الميل أضافة إلي تفسير بعض التراكيب الرسوبية أعتمادأ على أن الجهاز يحتوي على عدد من الأذرع ( 3 في أقدم الأنواع – 6 في الأحدث ) بزوايا بينية بحيث يكون المجموع الكلي للزوايا بين كل ذراعين متتالييين هو 360 درجة و بكل ذراع يوجد عدد من الالكترودات لقياس المقاومة النوعية للنطاق الضحل ( أي قياس Microresistivity ) و يتم مضاهاة لوجات الميكرومقاومة النوعية بين كل ذراعين متقابلين لرسم الميل الطبقي و منها يتم تقدير الزاوية و الأتجاه بمعرفة معلومات أنحراف الحفرة البئرية . 2 ) اجهزة التصوير Imagers : تنقسم وفقأ لنوع التقنية الفيزيائية المستخدمة في التصوير إلي: أ ) المصورات الضوئية ( البصرية) (Optical Imagers ) نعلم أن في التصوير الفوتوغرافي لتصوير أي جسم نحتاج لمصدر ضوئي يرسل أشعته على الجسم فتنعكس الاشعة الساقطة على الجسم و تلتقطها الة التصوير الفوتوغرافي . فكرة تصوير الآبار بالتقنيات البصرية شبيهة بذلك فهي تستخدم مصدرلأشعة ضوئية يسقط أشعة على التكوين الجيولوجي يقوم مستقبل بالتقاط الاشعة الضوئية المنعكسة من التكوين الجيولوجي و رسم الصورة الضوئية . ب ) المصورات الصوتية Imagers Acoustic : و هي تستخدم الموجات الصوتية بدلأ من الضوئية حيث يتم أسال موجة صوتية للتكوين و التقاط الموجات المنعكسة و تشبه فكرة تقنية الانعكاس السيزمي الأرضي مع أختلاف في المصادر و المستقبلات و دقة التحليل الرأسي ج ) المصورات الكهربية Electrical Imagers هي تطوير لأجهزة قياس الميل بحيث تتمكن من تكوين الصور الكهربية .تحتوي على 4 – 6 أذرع و تقوم بتسجيل الميكرومقاومة نوعية بعدد كبير من الالكترودات الموجودة في كل ذراع من أذرع الجهاز و عن طريق معالجة تلك اللوجات المسجلة بهذا العدد من الالكترودات و المضاهاة يتم تكوين الصورة الكهربية د ) المصورات المختلطة ( الكهروصوتية )