Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Методы каротажа сопротивлений, регистрация диаграмм КС, их качественная и количественная интерпретация. 
Технология БКЗ

РефератПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Физический смысл разделения зондов на потенциали градиентв том, что для первых MN > ?, а для вторых MN > 0. Такие зонды называются идеальными, к которым должны приближаться применяемые на практике реальные зонды. Глубинность зондов КС зависит от их размеров. Для потенциал-зонда она примерно равна утроенной длине AM, а для градиент-зонда расстоянию АО, т. е. при равных длинах глубинность больше… Читать ещё >

Методы каротажа сопротивлений, регистрация диаграмм КС, их качественная и количественная интерпретация. Технология БКЗ (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Как и в электроразведке, предпосылками методов электрического каротажа является возможность существования в геологической среде, окружающей скважину, электромагнитного поля, состоящего из суммы электрического и магнитного и приводящего к существованию в земной коре электромагнитных волн. Поле описывается уравнениями Максвелла и условно разделяется в зависимости от частоты поля на три модели: стационарную (постоянное электрическое поле, где частота стремиться к нулю), полустационарную (электромагнитное поле средних частот, или индукционное поле) и волновую (электромагнитное поле высоких и сверхвысоких частот).

Параметры поля:

Е — напряженность электрического поля.

Н — напряженность магнитного поля.

D — электрическая индукция.

В — магнитная индукция.

J — плотность тока в среде.

Электромагнитное поле возникает и взаимодействует с геологической средой в зависимости от ее электрических свойств, к которым относятся:

с — удельное электрическое сопротивление;

у = 1/с — удельная электропроводность;

е — диэлектрическая проницаемость;

м — магнитная проницаемость;

Ед, Еф, Еа — ЭДС (электродвижущая сила) поляризации вследствие диффузионно-адсорбиционных, фильтрационных и окислительно-восстановительных (электро-химических и электро-кинетических) процессов.

Исследование и изучение степени деформации (усиления или ослабления) электромагнитного поля в зависимости от дифференциации горных пород, включая целевые объекты (нефтегазовые, продуктивные горизонты, угольные пласты, рудные тела и пр.) и является основной целью электромагнитных методов ГИС.

Электрических методов ГИС очень много. Это преимущественно методы электрического профилирования по стволу скважины. Методы электрического зондирования (вторая модификация электроразведки) выполняются только в интервалах залегания целевых объектов, в частности в нефтегазовых пластах.

Классическим методом, появившимся на заре каротажных работ, является электрический каротаж методом КС (кажущихся сопротивлений). Исследования выполняются с использованием искусственно созданного поля, т. е. должен быть источник поля (генератор). Одновременно с методом КС производится регистрация потенциалов постоянного естественного электрического поля, т. е. потенциалов собственной поляризации (ПС). Последние в наземной электроразведке носят название потенциалов естественного электрического поля (ЕП). Схема электрического каротажа КС и ПС приведена на рис. 3.

Схема электрического каротажа КС и ПС 1 - генератор, 2 - измеритель, 3, 4 - фильтры, А,В - питающие электроды, М, N - измерительные электроды.

Рис. 3 Схема электрического каротажа КС и ПС 1 — генератор, 2 — измеритель, 3, 4 — фильтры, А, В — питающие электроды, М, N — измерительные электроды

Согласно приведенной схеме, метод КС по своей сущности аналогичен электрическому профилированию 3-х электродными осевыми установками, когда один из питающих или измерительных электродов отнесен в бесконечность. В таких установках, как известно, электроды А и В являются питающими (через них вводится электрический ток), а электроды М и N носят название измерительных (между ними измеряется разность потенциалов). «Бесконечностью» на скважине служит «зумф» (резервуар бурового раствора возле скважины). Электроды, помещённые в скважину, составляют зонд КС. Зонды выполняются из отрезков каротажного кабеля в шланговой оплетке, в котором электроды монтируются из пластин свинца, наименее подверженного процессам поляризации в жидкой среде (буровой раствор). Схема типового зонда КС приведены на рис. 4.

Результаты скважинных исследований регистрируются в аналоговой или цифровой форме в процессе подъёма или спуска зонда в форме кривой кажущегося удельного электрического сопротивления (ск), которое, как и в электроразведке, определяется по формуле:

ск = ДU/I*k (1), где.

ДU — разность потенциалов, I — сила тока, k — коэффициент установки, рассчитываемый по формуле:

k = 2р*AM*AN/MN (2).

Если зонд КС находится в однородной и изотропной среде, то ск соответствует истинному сист. Как и в электроразведке, для зондов КС справедлив принцип взаимности, согласно которому величина ск не изменяется, если питающие и измерительные электроды меняются местами. Зонд с одним питающим электродом носит название однополюсного, а с двумя — двухполюсного (рис. 5).

Однополюсный (а) и двухполюсный (б) зонды КС.

Рис. 5 Однополюсный (а) и двухполюсный (б) зонды КС

И те и другие зонды, в зависимости от расстояния между парными (или питающими, или измерительными) электродами разделяются на потенциали градиент-зонды, притом, что в зависимости от положения этих электродов (вверху или внизу) они еще и разделяются на прямые (подошвенные) и обращённые (кровельные) (рис. 6.). Точка О является точкой записи, а расстояние L — размером зонда.

Типы зондов метода КС Электроды.

Рис. 6 Типы зондов метода КС Электроды: 1 — измерительный, 2 — питающий, 3 — точка записи

Физический смысл разделения зондов на потенциали градиентв том, что для первых MN > ?, а для вторых MN > 0. Такие зонды называются идеальными, к которым должны приближаться применяемые на практике реальные зонды. Глубинность зондов КС зависит от их размеров. Для потенциал-зонда она примерно равна утроенной длине AM, а для градиент-зонда расстоянию АО, т. е. при равных длинах глубинность больше у потенциал-зондов. В то же время размеры зондов ограничиваются их разрешающей способностью, которая зависит от соотношения этих размеров с мощностью пересекаемых скважиной пластов. В силу этого пласты горных пород по отношению к размерам зондов разделяются на большой, средней и малой мощности, притом, что от указанного соотношения зависит степень приближения с-кажущегося к с-истиному (рис.7).

Теоретические кривые кажущегося удельного электрического сопротивления, полученные потенциали градиент-зондами в пластах высокого сопротивления большой (а) и ограниченной (б) мощности.

Рис. 7 Теоретические кривые кажущегося удельного электрического сопротивления, полученные потенциали градиент-зондами в пластах высокого сопротивления большой (а) и ограниченной (б) мощности

На каждом конкретном месторождении при записи кривых КС выбираются оптимальные условия их регистрации, то есть те, которые в наилучшей степени позволяют выделить границы пластов и охарактеризовать их литологическую принадлежность.

Интерпретация каротажных кривых КС, как и для других методов ГИС, состоит в: 1) обработке диаграмм; 2) геофизической интерпретации; 3) геологической интерпретации.

Обработка диаграмм сводится к приведению результатов к определенным глубинам и системе отсчетов, к учету и устранению аппаратурных и других помех, нахождению границ пластов и снятию показаний. Однозначно определяются толщины мощных пластов (длина зонда меньше мощности пластов). Для пластов малой мощности определение границ затруднено. С целью проведения последующей количественной интерпретации, снимают (определяют) «существенные значения» ск, либо средние (ск сред), либо максимальные (ск мах), либо оптимальные (ск опт) (рис.8).

Определение существенных значений сдля градиент-зонда.

Рис. 8 Определение существенных значений ск для градиент-зонда: 1 -исследуемый пласт, 2- вмещающие породы

Геофизическая интерпретация проводится с целью определения сп на основе решения обратной задачи, то есть методом подбора наблюденной кривой с теоретической с привлечением априорных данных. Условия, обеспечивающие единственность решения, зависят от модели среды.

Теоретические кривые метода КС являются результатом решения прямой задачи и выражают зависимость ск от следующих параметров:

сп — УЭС пласта.

сс — УЭС промывающей жидкости (бурового раствора).

Lз — длина зонда (для градиент-зондов расстояние АО или ВО, а для потенциал-зондов — расстояние АМ).

dc — диаметр скважины.

с зп — УЭС зоны проникновения.

D — диаметр зоны проникновения Если пласты не проницаемые, то последние два параметра не используются. Теоретические кривые для таких пластов являются двухслойными, а совокупное их группирование называется палеткой бокового каротажного зондирования (БКЗ). Палетки строятся в билогарифмическом масштабе. По оси абсцисс откладываются значения L/d, а по оси ординат ск с. Вид двухслойной палетки БКЗ приведен на рис. 9.

Вид двухслойной палетки БКЗ А - кривая правых асимптотических кривых, В - кривая max и min кривых.

Рис. 9 Вид двухслойной палетки БКЗ, А — кривая правых асимптотических кривых, В — кривая max и min кривых

Для проницаемых пластов, в которые происходит проникновение промывной жидкости, составлены (рассчитаны) трехслойные палетки БКЗ. Они представляют собой, как и двухслойные, последовательный набор графиков зависимости.

скс от L/d с шифром спс (рис. 10), притом, что кривые каждой трёхслойной палетки отличаются по параметрам D/dc и сзпс (D — диаметр зоны проникновения). Поэтому 2-х-слойная палетка одна, а 3-х-слойных палеток целый набор.

Вид трёхслойной палетки БКЗ А - кривая правых асимптотических кривых, В - кривая max и min кривых.

Рис. 10 Вид трёхслойной палетки БКЗ, А — кривая правых асимптотических кривых, В — кривая max и min кривых

Цель БКЗ в определении истинного сист, то есть сп. БКЗ заключается в измерении ск в заданном интервале скважины несколькими однотипными зондами (градиентили потенциал-), отличающимися по параметру L. Практика показывает, что наиболее эффективно проводить БКЗ градиент-зондами, в которых длины увеличиваются по геометрической шкале с показателем 2 или 2,5 в диапазоне L = 1 — 30 dc. Примерная таблица зондов БКЗ, где один (A 2.0M 0.5N) является стандартным, следующая:

А 0,4М 0,1N

A 1.0M 0.1N

A 2.0M 0.5N

A 4.0M 0.5N

A 8.0M 1.0N

В интервале проведения БКЗ необходимо определять сс и dc. Кроме того, выполняют измерения микрозондами.

Обработка диаграмм заключается в выделении границ пластов, отсчете существенных значений ск и построении кривых БКЗ. Пластами большой мощности считаются пласты с h > 15 — 20 м, а малой мощности — пласты с h < 6 м. Если пласты большой мощности, то снимают средние или оптимальные значения ск. Для пластов средней мощности и являющихся высокоомными используют ск сред и ск мах. Для пластов малой мощности с высокими значениями ск снимают экстремальные значения. Кривые БКЗ, зарегистрированные в пластах средней и малой мощности, которые, как правило, преобладают в разрезах, приводят к кривым ск для пластов неограниченной мощности.

Фактические кривые БКЗ строятся в том же масштабе что и теоретические. Процесс ручной количественной интерпретации аналогичен таковому в электроразведке методом ВЭЗ. То есть кривую ск вначале накладывают и перемещают по 2-х-слойной палетке БКЗ, соблюдая параллельность осей координат. Если фактическая кривая совпадает с 2-х-слойной теоретической, или укладывается между двумя соседними расчетными кривыми БКЗ, повторяя их форму, то делается заключение, что анализируемый пласт непроницаемый. В случае наличия повышающего или понижающего проникновения, фактические кривые не совпадают с теоретическими 2-х-слойной палетки. В первом случае отмечается крутой спад фактической кривой, а во втором нарастающий подъём (рис. 11).

Пример сопоставления наблюдённой и теоретической кривых БКЗ на 2-х-слойной палетке А), Б) - случаи повышающего и понижающего проникновения фильтрата бурового раствора в пласт.

Рис. 11 Пример сопоставления наблюдённой и теоретической кривых БКЗ на 2-х-слойной палетке А), Б) — случаи повышающего и понижающего проникновения фильтрата бурового раствора в пласт

Как и для стандартных зондов КС, неблагоприятными условиями для использования БКЗ являются: 1) неоднородность разреза (тонкое чередование прослоев с различным сп), 2) очень высокое или очень низкое сп пластов.

На рис. 12 приведено сопоставление кривых БКЗ с диаграммами кавернометрии и резистивиметрии в нефтегазовой скважине. Пример количественной интерпретации приводится для интервалов продуктивных пластов (2510−2575 м), которыми являются песчаники. Им присвоены индексы 1 и 2. Интерпретация выполнялась в следующей последовательности:

  • 1) Снимались оптимальные значения ск, сс, dc, L и вычислялись параметры скс и L/dc (табл.1).
  • 2) Строились в билогарифмическом масштабе фактические кривые БКЗ (рис. 13).
  • 3) Сопоставлялись фактические кривые с теоретическими 2-х слойной палетки БКЗ и выполнялась оценка пластов на предмет проницаемости (рис.14).
Сопоставление каротажных диаграмм БКЗ в разрезе нефтегазовой скважины (Западная Сибирь).

Рис. 12 Сопоставление каротажных диаграмм БКЗ в разрезе нефтегазовой скважины (Западная Сибирь)

Таблица 1.

Данные для построения фактических кривых зондирования.

№п/п.

L.

d.

сk.

сc.

L/d.

сk /сc.

0,45.

0,22.

2,05.

0,32.

1,05.

0,22.

4,77.

0,38.

2,25.

0,22.

5,2.

10,23.

0,14.

4,25.

0,22.

2,7.

19,32.

0,07.

8,5.

0,22.

38,64.

0,11.

0,45.

0,21.

2,14.

0,37.

1,05.

0,21.

5,00.

0,54.

2,25.

0,21.

8,5.

10,71.

0,24.

4,25.

0,21.

4,8.

20,24.

0,14.

8,5.

0,21.

40,48.

0,11.

Фактические кривые БКЗ.

Рис. 13 Фактические кривые БКЗ

Сопоставление фактических кривых БКЗ для пластов 1 и 2 с теоретическими двухслойной палетки 1А.

Рис. 14 Сопоставление фактических кривых БКЗ для пластов 1 и 2 с теоретическими двухслойной палетки 1А

В результате сопоставления установлено:

Пласт 1. Имеет место расхождение фактической кривой с двухслойной палеточной. Правая ветвь сечёт теоретические кривые и уходит вниз, что указывает на повышающее проникновение. Следовательно, пласт проницаемый. По сопоставлению левой ветви с теоретическими оценена зона проникновения, которая имеет параметры спс = 5, что является основой для дальнейшей интерпретации кривой по трёхслойной палетке.

Пласт 2. Наблюдается также несоответствие фактической кривой с теоретической 2-х слойной палетки. Правая ветвь сечёт теоретические кривые и уходит вниз, что указывает на повышающее проникновение. Левая ветвь совпадает с теоретической двухслойной. Зона проникновения имеет параметры спс = 10.

  • 4) Производилось сопоставление фактических кривых с теоретическими трёхслойных палеток, для чего из набора существующих выбраны трёхслойные палетки с параметрами:
    • · пласт 1 — D/dc = 2; с?с = 5
    • · пласт 2 — D/dc = 2; с?с = 10

Результаты сопоставления представлены на рис. 15.

Сопоставление фактических кривых БКЗ для пластов 1 и 2 с теоретическими трехслойных палеток 4А и 5А.

Рис. 15 Сопоставление фактических кривых БКЗ для пластов 1 и 2 с теоретическими трехслойных палеток 4А и 5А

Получены следующие количественные показатели:

· пласт 1 — спс = 0,5; с?с = 5; D/dc = 2; сп = 18,5 Ом*м,.

с? = 185 Ом*м, D = 0,43 м и h = 7 м.

· пласт 2 — спс = 1; с?с = 10; D/dc = 2; сп = 35,0 Ом*м,.

с? = 350 Ом*м, D = 0,42 м и h = 9 м Искомые значения сп и h сведены в таблице 2.

Таблица 2.

Результаты количественной интерпретации данных БКЗ.

№ пласта.

сп

h

18,5.

35,0.

Рассмотрение данных таблицы 2 показывает, что для пласта 1 сп = 18,5 Ом*м соответствует УЭС водо-нефтенасыщенных пластов, а для пласта 2 сп = 35,0 Ом*м — УЭС нефтенасыщенных пластов.

Геологическая интерпретация заключается в определении геологических характеристик разреза. Используются обе модификации КС: электропрофилирование одиночными зондами и электрозондирование, то есть БКЗ. Электропрофилирование применяют для нахождения границ пластов, а также в благоприятных условиях для литологического расчленения разрезов, выявления целевых объектов (нефте-, газо-, водоколлекторов, пластов угля, руд и т. д.). БКЗ используют для оценки проницаемости (наличие или отсутствие зоны проникновения) и определения количественных характеристик (коэффициентов пористости, нефтегазонасыщенности, зольности и т. д.). Ограничения метода КС:

  • · большое шунтирующее влияние скважины при спс> 200 (столб бурового раствора служит шунтом)
  • · высокая погрешность в определении сп пластов малой мощности при спвм > 20 (ток ответвляется во вмещающие породы).

Методы сопротивлений ГИРС помимо КС и БКЗ включают боковой (БК), микро- (МК), токовый (ТК) и дивергентный (ДК) каротажи.

Микромодификации метода КС. Токовый, дивергентный и боковой каротаж. Качественная и количественная интерпретация каротажных диаграмм этих методов каротажный геофизический геологический диаграмма.

Микрокаротаж (МК) — это исследования в скважинах градиентили потенциал-зондами КС малого размера, которые расположены на прижимном изоляционном башмаке. Общий вид зонда МК и его принципиальная схема приведены на рис. 16.

Принципиальная схема измерений микрозондами а - общий вид микрозонда.

Рис. 16 Принципиальная схема измерений микрозондами, а — общий вид микрозонда: 1 — электроды, 2 — башмак, 3 — кабель; б — схема записи

Расстояние между электродами А и М1 и М2 в зонде МК, как правило, составляет 25 мм. Поэтому для микроградиент-зонда А 0,025М10,025М2 его длина составляет 4 см, а для микропотенциал-зонда А 0,05М2?N, соответственно 5 см. Таким образом глубинность исследования у микроградиент-зонда равна его длине и составляет 4 см и является меньшей чем у потенциал-зонда, у которого глубинность примерно в три раза больше длины и, следовательно примерно равна 15 см. Этот факт используется для изучения прискважинного пространства. В частности, по соотношению кривых скмк оценивается влияние образуемой в интервалах проницаемых пластов глинистой корки и слоя промывной жидкости (рис.17). Положительным расхождением между значениями скпз-мк и скгз-мк называются случаи, когда над проницаемыми пластами сзп > сс, а над непроницаемыми сп > 25сс. Отрицательное расхождение между скпз-мк и скгз-мк происходит когда сзп < сс и сс > сп.

Пример поведения кривых МК и кавернометрии (КВ) в интервале образования глинистой корки над продуктивным пластом 1 - песчаник, 2- глина песчаная, 3 - песчаник глинистый, 4 - песчаник газонасыщенный.

Рис. 17 Пример поведения кривых МК и кавернометрии (КВ) в интервале образования глинистой корки над продуктивным пластом 1 — песчаник, 2- глина песчаная, 3 — песчаник глинистый, 4 — песчаник газонасыщенный

МК относится к детализационным методам каротажа. Основная задача — расчленение продуктивных пластов на проницаемые и непроницаемые. Другие задачи — определение границ пластов и их эффективной толщины (мощности), определение сзп и сгк (толщины глинистой корки). Благоприятные условия для МК — слабоминерализированная промывная жидкость.

Резистивиметрия — метод ГИРС, предназначенный для измерениея УЭС промывных жидкостей. Для этих целей разработаны скважинные и поверхностные резистивиметры. Значения УЭС буровых растворов (сс) необходимы при вычислении сп методами БКЗ, ИК (индукционный каротаж), ВИКИЗ (высокочастотный индукционный каротаж изопараметрических зондирований) и др. Измерения сс как правило сопровождаются и измерениями температуры (t), поскольку сильно зависит от её изменения.

Скважинный резистивиметр представляет собой зонд КС малого размера с кольцевыми электродами, который укреплён изоляторами в перфорированном корпусе с целью возможности свободной циркуляции бурового раствора через этот корпус при перемещении зонда по стволу скважины. Схема конструкции скважинного резистивиметра приведена на рис. 18.

Электрическая схема измерения скважинным резистивиметром ЦИ - цилиндрический изолятор, П - переключатель полярности тока, Ббатарея, КП - компенсатор поляризации.

Рис. 18 Электрическая схема измерения скважинным резистивиметром ЦИ — цилиндрический изолятор, П — переключатель полярности тока, Ббатарея, КП — компенсатор поляризации

Блок-схема поверхностного резистивиметра приведена на рис. 19. Этим прибором измерения сс выполняют как в полевых, так и в лабораторных условиях. Для этого в емкость отбирают пробы промывной жидкости. Далее жидкость наливают в измерительный стакан, оборудованный питающими и измерительными электродами. Значения Электронные схемы скважинного и поверхностного резистивиметров сконструированы таким образом, что позволяют получать значения УЭС непосредственно в процессе измерений.

Блок-схема поверхностного резистивиметра ПР-1 1 - переключатель диапазонов; 2 - измерительный сосуд;3 - переключатель вида измерений;4 - измеритель.

Рис 19 Блок-схема поверхностного резистивиметра ПР-1 1 — переключатель диапазонов; 2 — измерительный сосуд;3 — переключатель вида измерений;4 — измеритель (микровольтметр); 5 — регистрирующий прибор; 6 — источник питания; 7 — генератор «П» образного напряжения; 8 — регулировочное напряжение

Токовый каротаж (ТК) заключается в измерении силы тока (I) в цепи питающих электродов А и В. Блок-схема приведена на рис. 20. Сущность метода в том, что один из электродов, например В, неподвижен и его сопротивление заземления неизменно (RB = const). Сопротивление заземления RA подвижного электрода А изменяется когда он пересекает в стволе скважины разные по УЭС пласты пород. Следовательно, с изменением RA изменяется и ток IA в питающей цепи.

Рис. 20 Схема измерения кривых ТК и МСК I, II, III - питающий, измерительный и компенсационный модули, А,В - питающие электроды, RT, R0, Rн, Rк регулировочное, эталонное, нагрузочное и компенсационное сопротивления, Б1,Б2 - токовые батареи, мА - микроамперметр, РП - регистрирующий прибор.

Рис. 20 Схема измерения кривых ТК и МСК I, II, III — питающий, измерительный и компенсационный модули, А, В — питающие электроды, RT, R0, Rн, Rк регулировочное, эталонное, нагрузочное и компенсационное сопротивления, Б1, Б2 — токовые батареи, мА — микроамперметр, РП — регистрирующий прибор

ТК условно относят к методам КС. Существует два варианта. В первом используется обычный зонд КС, а во втором подвижный электрод устанавливается на прижимной рессоре, как и в микрозонде или же выполняется в форме проволочного ерша (щётки) для касания со стенками скважины, что при регистрации кривой IA снижает влияние бурового раствора. Второй вариант ТК носит название метода скользящих контактов (МСК).

Методы ТК и МСК эффективны при расчленении разрезов скважин в которых присутствуют и чередуются пласты высокого и низкого УЭС, в том числе толщиной в первые сантиметры, так как очень четко отбиваются их границы. Такие соотношения часто встречаются на рудных (при выделении тонких сульфидных прожилков) и угольных (при выделении в электропроводящих пластах антрацита прослоев углистых и глинистых сланцев) месторождениях. Недостаток методов ТК-МСК в том, что зависимость между УЭС и IA нелинейная. Пример изучения строения угольного антрацитового пласта по кривым методов МСК и ТК приведен на рис. 21.

Пример изучения строения пласта антрацита методами МСК и ТК 1 - антрацит, 2 - углистый сланец, 3 - аргиллит, 4 - песчаник.

Рис. 21 Пример изучения строения пласта антрацита методами МСК и ТК 1 — антрацит, 2 — углистый сланец, 3 — аргиллит, 4 — песчаник

Электрический каротаж с фокусированными зондами — это методы в которых осуществляется концентрация тока или же силовых линий электрического поля в заданной точке или в геологическом объекте. Различают две разновидности конструкций зондов: 1) с фокусированной системой измерительных электродов — основа дивергентного каротажа (ДВК); 2) с фокусируемой системой питающих электродов — основа бокового каротажа (БК).

Дивергентный каротаж основан на определенно-направленном распределении интенсивности геофизического (физического) поля в стволе скважины. Имеется в виду явление дивергенции, связанное со стеканием тока из скважины в породу при сп >>сc на расстоянии S>dc, когда при этом изменяется потенциал U вдоль оси Z. Картина близка к той, которая имела бы место при дисковом питающем электроде (рис.22).

Схема распределения тока точечного источника А в «дивергентной» среде.

Рис. 22 Схема распределения тока точечного источника, А в «дивергентной» среде

Согласно рисунку, на удалении от источника существуют осевой Iz и радиальный Ir токи, а также осевые Rz и радиальные Rr сопротивления участка скважины.

Схема зонда дивергентного каротажа включает два совмещённых в 4-х электродный градиент-зонда, в котором электроды А и М являются общими (рис. 23). При такой системе показания зависят от радиальной составляющей плотности тока и система считается фокусированной в радиальном направлении.

Схема зонда ДВК.

Рис. 23 Схема зонда ДВК

L-а=АО1 — длина 1-го зонда.

L+а=АО2 — лина 2-го зонда То есть показания в точках О1 и О2 равны напряжённостям Е1 и Е2 (первые производные U1 и U2), а их разность (E1 — E2 = Jа) — 2-ой производной U (U" ), называемой дивергенцией. Условия существования последней в том, что если уп= 0 (сп = ?), скважина является проводником помещенным в изолятор и поэтому радиальная составляющая отсутствует (E1 — E2=0). Следовательно и U" = 0. Но если уп > 0, то дивергенция появляется и U" тем больше, чем больше уп.

Дивергентный каротаж в принципе позволяет осуществлять исследования сквозь обсадную колонку (электроды прижимают к трубе), так как обсадная колонка не идеальный проводник, а порода не идеальный изолятор. Недостаток ДВК — сильная зависимость от dс.

Боковой каротаж (БК) — метод с управляемой системой питающих электродов с целью фокусировки тока в пласт, один из основных методов исследований нефтяных, угольных и др. скважин. Различают 3-х, 7-ми и 9-ти электродные модификации. В специальной литературе и некоторых учебниках БК еще называют методом сопротивления экранированного заземления (СЭЗ). Сущность БК в том, что посредством равного потенциала экранирующих электродов, ток центрального электрода течет перпендикулярно к оси скважины. В этом случае на измерения меньше влияют мощность пласта, сопротивление вмещающих пород и бурового раствора, что и является преимуществом БК перед методом КС. Преимущество БК еще и в том, что одновременно с кривой ск можно регистрировать кривую удельной электропроводности ук (ед. изм. — сим/м). Размер центрального электрода в зондах БК, как правило, первые сантиметры, следовательно можно выявлять очень тонкие пласты и пропластки, при том что метод глубинный и составляет три длины экранных электродов. Схема трёхэлектродного зонда БК приведена на рис. 24.

Схема трехэлектродного зонда БК.

Рис. 24 Схема трехэлектродного зонда БК

Удельное электрическое сопротивление, измеряемое при каротаже методом БК, соответствует в непроницаемых пластах истинному, носит название эффективного (сэф) и оценивается по типовой формуле:

сэф = k ДU/I (2).

k подбирается опытным путем из условия: сэф = сист.

Глубина 3-х электродного зонда равна примерно трёхкратной длине экранизирующего электрода и достигает 3 — 4,5 м. Для 7-ми электродного зонда глубинность несколько меньше. Кривые БК по форме напоминают кривые КС-ПЗ, что собственно они и представляют, но только более отчетливо за счет фокусировки. Границы устанавливаются по точкам максимального градиента возрастания-убывания аномальных кривых сэф. Пример определения границ и экстремальных значений сэф приведен на рис. 25.

Пример определения границ одиночного высокоомного пласта по точкам максимального возрастания-убывания кривых БК.

Рис. 25 Пример определения границ одиночного высокоомного пласта по точкам максимального возрастания-убывания кривых БК

На рисунке 26 сопоставлены кривые ск и ук, зарегистрированные в угольной скважине на месторождении антрацитов в Восточном Донбассе. Показана возможность уверенного выделения и определения мощности тонких пластов углей и известняков.

Сопоставление каротажных диаграмм, зарегистрированных зондом БК по скважине №7.

Рис. 26 Сопоставление каротажных диаграмм, зарегистрированных зондом БК по скважине № 7. Участок Садкинский-Северный (Восточный Донбасс) 1 — уголь; 2 — углистый сланец; 3 — аргиллит; 4 — алевролит; 5 — песчаник; 6 — известняк

БК применяют также в варианте микрокаротажа, носящего название МБК. Электроды размещают на прижимном резиновом башмаке. Показания зондов МБК при исследовании интервалов образования глинистой корки менее искажены по сравнению с МКС за счёт более широкого диапазона измерений УЭС.

На основе МБК созданы пластовые наклономеры. Особенность их устройства в том, что по окружности прибора имеется несколько прижимных устройств, на каждом из которых размещен зонд МБК. По вертикальному сдвигу кривых МБК оценивается наклон пластов.

Показать весь текст
Заполнить форму текущей работой