Геофизические исследование скважин (стр. 2 из 4)

Разность потенциалов ΔUкс измеряют между центральным электродом (экранным электродом, так как UА = UА = UА и электродом, удаленным от зонда на значительное расстояние. Кажущееся удельное сопротивление для трехэлектродного экранированного зонда рассчитывают по формуле

ρк =К ΔUкс/I0

где I0— сила тока, протекающего через центральный электрод A0; К — коэффициент зонда,

K=2,73 L/lg(2Lоб/dз)

где L, — длина основного электрода A0; Lоб — общая длина зонда; dз— диаметр зонда.

Точку записи относят к середине электрода А0.

Семиэлектродный экранированный зонд. Зонд состоит из центрального токового электрода А0, двух пар следящих электродов M1,N1 и M2, N2 одной пары фокусирующих (экранных) электродов A1 и A2. Три пары электродов замкнуты накоротко между собой и расположены симметрично относительно центрального электрода A0. Через электрод A0 пропускают ток I0, сохраняемый постоянным по величине в процессе записи кривой. Через экранные электроды A1 и A2 пропускают ток, сила которого автоматически регулируется так, что разность потенциалов между следящими электродами M1,N1 и M2, N2 остается постоянной и практически равной нулю.

Разность потенциалов ΔUкс измеряют между измерительными (следящими) электродами зонда M1 и N1 (М2 и N2) и электродом N. расположенным от зонда на далеком расстоянии.

Точку записи относят к центральному электроду A0; за длину зонда принимают расстояние между серединами интервалов М1N1 и М2N2. Расстояние между серединами экранных электродов называют общим размером зонда А1A2 = Lоб, а отношение (Lоб — L)/L — параметром фокусировки зонда.

Девятиэлектродный экранированный зонд. Зонд используют в двух модификациях: нормализованный зонд и псевдобоковой. При расположении дополнительных экранных электродов В1 и В2 между основными экранными электродами A1, A2 и измерительными N1, N2 электродами радиус исследования девятиэлектродным зондом резко увеличивается по сравнению с семиэлектродным зондом в пластах большой мощности. При псевдобоковом варианте два дополнительных экранных электрода В1 и В2 располагаются с внешней стороны семиэлектродного зонда симметрично относительно центрального электрода A0. В результате распределения токовых линий электрода A0 значительная часть потенциала падает в непосредственной близости от стенки скважины и измеряемое значение зависит в основном от удельного сопротивления близлежащей к стенке скважины части пласта.

Кривые кажущегося сопротивления, зарегистрированные экранированными зондами, симметричны относительно середины пласта и по форме напоминают кривые КС обычных потенциал-зондов.

Границы пластов высокого сопротивления для трехэлектрод-ных зондов определяются по началу максимального возрастания ρк. Для многоэлектродных зондов границы таких пластов находят следующим образом: от точек с максимальным градиентом ρк (половина высоты аномалии против пласта) в сторону вмещающих пород в масштабе глубин откладывают отрезки, равные расстоянию A0O.

Для одиночных однородных пластов минимальное в случае пласта низкого сопротивления и максимальное в случае пласта высокого сопротивления ρк принимают за значения кажущегося сопротивления, снимаемого с диаграмм. В случае неоднородного пласта берут среднее значение ρк.

Глубина исследования экранированными зондами зависит от типа зонда и параметра его фокусировки. Наибольшей глубинностью обладают семиэлектродные зонды. Глубинность исследования возрастает с увеличением Lоб и q. С их увеличением уменьшается влияние скважины и зоны проникновения фильтрата промывочной жидкости, но возрастает влияние мощности: пласта на ρк, т. е. уменьшается разрешающая вертикальная способность зонда. Для сравнения, при измерениях с трехэлектродным зондом влияние мощности начинает ощущаться в пластах с h < 0,8—1,2 м, с семиэлектродным с h < 1,2—6 м. Наиболее благоприятное условие для применения экранированных зондов— наличие в скважинах промывочной жидкости с низким ρк.

ИНДУКЦИОННЫЙ КАРОТАЖ

Изучение разрезов скважин индукционным методом основано на различии в электропроводности горных пород - величине, обратной удельному электрическому сопротивлению. Первоначально метод разрабатывался для исследования скважин, заполненых не проводящим электрический ток буровым раствором (на нефтяной основе), в котором обычно метод КС или метод экранированного заземления, имеющие систему токопроводящих и измерительных электродов, применены быть не могут. Однако в последующем были обнаружены существенные преимущества индукционного метода при изучении геологических разрезов низкого сопротивления в скважинах, заполненных обычным токопроводящим буровым раствором.

Рис. Принципиальая схема индукционного метода. 1-скважиный снаряд-зонд; 2-излучающая катушка; 3-приемная катушка; 4-генератор; 5-усилитель и выпрямитель; 6-кабель; 7-регистрирующий прибор

В самом элементарном виде индукционный каротажный зонд состоит из двух катушек - генераторной и измерительной, укрепленных на изолированном немагнитном стержне на некотором расстоянии Lи, друг от друга, называемом размером зонда . Генераторная катушка питается постоянным по величине переменным током высокой частоты (20-60 кГц), создающим переменное магнитное поле – прямое или первичное. В результате в породах; окружающих зонд индуктируются вихревые токи. токовые линии которых в однородной среде представляют собой окружности с центром по оси скважины. Вихревые токи создают. в свою очередь. вторичное переменное магнитное поле той же частоты.

Первичное и вторичное магнитные поля индуцируют в измерительной катушке ЭДС Еп. В индуцируемую ЭДС Еп входит как составляющая ЭДС Е1 созданная прямым полем генераторной катушки и не связанная с электрическими свойствами горных пород. Поэтому в цепь приемной катушки с помощью дополнительной компенсационной катушки вводят компенсационную ЭДС Ек, равную Е1 и противоположную ей по фазе. Полезная часть сигнала, т. е. ЭДС Е2, индуцируемая вторичным магнитным полем, подается на усилитель и далее через фазочувствительный выпрямитель по кабелю на поверхность к регистрируемому прибору. Е2 является активной составляющей ЭДС, индуцируемой вторичным магнитным полем, и приблизительно пропорциональна электропроводности окружающей среды. В результате в процессе перемещения зонда регистрируется диаграмма изменения электропроводности среды по разрезу скважины. Точка записи зонда - середина расстояния между центрами генераторной и приемной катушек. Единицей измерения электропроводности σ пород является величина, обратная Ом-м, - сименс на метр (См/м). На практике используют мСм/м.

За отсчитываемые значения σк(ρк) принимают экстремальные значения против пласта. Они близки к удельной электропроводности пласта и могут быть использованы вместо нее в пластах достаточной мощности при наличии скважины с пресным глинистым раствором (ρр> 1,5 Ом-м), отсутствии проникновения в пласт или наличии неглубокого повышающего проникновения. В остальных случаях при определении σп в исходные данные необходимо вносить соответствующие поправки на влияние скважины, ограниченную мощность пласта, явление скин-эффекта и наличие зоны проникновения фильтрата глинистого раствора. Для этих целей используют специальные палетки.

Индукционные зонды среднего размера (0,75-1 м) имеют радиус исследования, почти в 4 раза превышающий радиус обычных зондов каротажа КС, что позволяет более точно определять истинное сопротивление пород, обычно в диапазоне до 50 Омм.

Методы малых зондов: микрокаротаж (МЗ), боковой микрокаротаж (МБК), резистивиметрия

Методы малых зондов, в отличие от уже рассмотренных, используются для изучения пространства внутри скважины или близлежащего к ней.

Микрокаротаж относится к методам электрического каротажа, использующим установки с малой зоной исследования для детального изучения прискважинной части разреза. Сам микрозонд представляет собой зонд малого размера, электроды которого крепятся на башмаке из изоляционного материала на расстоянии 2,5 см друг от друга (рис. Во избежание влияния скважины на результаты измерений, башмак прижимают к стенке скважины специальным устройством, которое может быть либо - рессорным, либо управляемым рычажным (использование рычажного устройства позволяет одновременно с регистрацией диаграмм микрозондов регистрировать микрокавернограммы), что позволяет башмаку в процессе проведения исследований «скользить» по стенке скважины, реагируя на изменение ее диаметра.

Рис. Схематический вид микрозонда. 1-изоляционная пластина; 2-электрод; 3-пружина; 4-корпус микрозонда; 5-груз; 6-кабель; А, М1, М2 – элекроды зонда.

В практике геофизических исследований применяют два микрозонда: микроградиент-зонд А0,025М0,025 и микропотенциал-зонд А0,05М (электродом N данном случае служит корпус прибора): Радиус исследования микроградиент-зондом примерно 3,75 см, микропотенциал-зондом - в 2-2,5 раза больше. Точкой записи микроградиент-зонда (МГЗ) служит середина расстояния между измерительными электродами, микропотенциал-зонда (МПЗ) электрод М. Кривые микропотенциал- и микроградиент-зондов обычно регистрируются одновременно, поскольку при раздельной записи башмак зонда может занимать неодинаковое положение, что приводит к несопоставимости кривых. При регистрации используют как многожильный, так и одножильный кабель. С одножильным кабелем применяют многоканальную аппаратуру с частотным разделением каналов - МДОЗ и