Боковое каротажное зондирование

В связи с образованием в проницаемом пласте зоны проник­новения, радиус которой может изменяться в широких преде­лах (4, 8, 16 и более диаметров скважины), измеряемое кажу­щееся сопротивление пласта может значительно отличаться от его истинного удельного сопротивления. Для определения последнего проводится боковое каротажное зондирование (БКЗ).

Боковое каротажное зондирование представляет собой цикл измерений зондами различной длины. Обычно БКЗ выполня­ется стандартным комплектом подошвенных (реже кровельных) градиент-зондов длиной АО, равной 0,55, 1,05, 2,25, 4,25, 8,5 м. Одновременно замеряются диаметр скважины (с помощью ка­верномера) и сопротивление промывочной жидкости (скважинными резистивиметрами), значения которых необходимы для обработки данных бокового каротажного зондирования. Запи­сывается также кривая ПС.

В настоящее время существуют скважинные устройства (Э-1, Э-4, Э-7, Э31), обеспечивающие проведение БКЗ за один или два спуско-подъема, т. е. несколькими зон­дами одновременно. Зонд БКЗ представляет собой «косу» с вмонтированными в нее электродами. Конструкция установки позволяет, при переключении питания с одного электрода на другой, получать зонд другой длинны и типа.

Боковое каротажное зондирование, как правило, выполня­ется только в перспективных интервалах. Запись кривых КС осуществляется в масштабе глубин 1:200.

Обработка данных БКЗ заключается в сопоставлении фак­тической кривой БКЗ с расчетными, учитывающими: диаметр скважины, сопротивление промывочной жидкости, мощность пласта, сопротивление вмещающих пород, длину зонда.

По результатам обработки материалов БКЗ определяются:

1) удельное сопротивление пласта р_п;

2) сопротивление зоны проникновения р_зп;

3) диаметр зоны проникновения D_3n.

Боковое каротажное зондирование как метод детального изучения перспективных продуктивных интервалов обычно при­меняют в комплексе с другими методами каротажа.

На практике для более детального изучения геологического строения горных пород методом БКЗ применяются различные схемы каротажных зондов (рис. 5).

Рисунок 5 – Зонды БКЗ и стандартного каротажа

 

Как правило, при проведении ГИС применяются сразу несколько типов измерительных зондов. Это в первую очередь связано с тем, что применяемые зонды имеют не только различную конфигурацию, но и различную длину, следовательно, различную глубинность исследования.

Градиент-зондами называют зонды, у которых расстояние между парными электродами М и N или А и В мало по сравнению с расстоянием АМ или МА.

Размером градиент-зонда является величина АО; О – середина между пар­ными электродами MN (АВ), точка за­писи. От величины АО зависит глубина исследования, которая тем больше, чем больше размер зонда. Градиент-зонд, у которого сближенные парные электроды расположены под непарным электродом, называют последовательным или подош­венным градиент-зондом.

При расположении сближенных парных электродов над непарным зонд называют обращенным или кро­вельным градиент-зондом.

Градиент-зондом такой зонд назы­вается потому, что замер кажущихся сопротивлений этим зондом сводится к измерению градиента-потенциала элек­трического поля электрода А, т. е. приращению потенциала на единицу длины.

Градиент-зонд, у которого расстояние между парными электродами бесконечно мало, называется идеальным градиент-зондом.

Потенциал-зондами называются зонды, у которых расстоя­ние АМ мало по сравнению с расстоянием между парными электродами MN (АВ). При этом потенциал электрода N невелик, уменьшается с увеличением расстояния между электродами MN, приближаясь к нулю.

Расстояние AM является размером потенциал-зонда. Замер кажущегося сопротивления относят к середине AM. Кажущееся сопротивление, замерен­ное потенциал-зондом:

Потенциал-зонд с электродом N, удаленным в бесконечность, назы­вается идеальным потенциал-зондом.

Кажущееся сопротивление при применении потенциал-зонда опреде­ляется потенциалом электрического поля в точке М. Поэтому зонды такого типа и называются потенциал-зондами.

Зонд с одним питающим электродом и двумя измерительными называется однополюсным (или зондом прямого питания); зонд с двумя питаю­щими электродами и одним измерительным называется двухполюс­ным (или зондом взаимного питания).

В практике наиболее часто применяют двухполюсные зонды, которые бо­лее удобны при одновременной регистрации кривой КС и кривой естествен­ных скважинных потенциалов (ПС).

Зонды записывают по обозначениям электродов в порядке их располо­жения в скважине сверху вниз, проставляя между ними расстояния в метрах.

Так, например, М2, 5АО, 25В обозначает градиент-зонд двухполюсный, подошвенный, у которого верхний электрод является измерительным; на расстоянии 2.5 м ниже его расположен первый токовый электрод А и на расстоянии 2,75 м – второй токовый электрод В.

Микрокаротаж

 

Микрокаротаж осуществляется с помощью зондов малого размера (микрозондов) для исследования прискважинной части пласта, его промытой части, и кажущегося сопротивления не­проницаемых пород. Результаты измерений микрозондами в зна­чительной степени зависят от сопротивления и толщины гли­нистой корки.

Электроды микрозонда расположены на внешней стороне башмака, прижимаемого к стенке скважины с помощью спе­циальных пружин.

С помощью аппаратуры типа Э-2М выполняются одновременно измерения градиент-микрозондом A0,025M0,025N и потенциал-микрозондом А0,05М (электродом N в этом случае служит корпус прибора) (рис. 6).

Коэффициент микрозондов определяется экспериментально в специальных ваннах, заполненных жидкостью с известным удельным сопротивлением.

Микрокаротаж чаще всего применяется при изучении тонко­слоистого разреза для выделения проницаемых прослоев малой мощности (десятки сантиметров), которые на диаграммах МКЗ характеризуются, как правило, положительным приращением.

 

 

Рисунок 6 – Расположения токовых и измерительных электродов на башмаке микрозонда

 

Реже данные измерений микрозондами используются для количественных определений удельного сопротивления промы­той части пласта в связи с тем, что они в значительной степени зависят от положения башмаков, которое может изменяться при повторных замерах из-за неровностей стенок скважины.

Для исследования электрических свойств образцов горных пород (керна) и растворов солей в лабораторных условиях пользуются специальными измерительными установками, кото­рые по принципу работы аналогичны рассмотренным выше. В зондовом устройстве электроды расположены на обрезиненном башмаке, который при проведении измерений, с целью избежания утечек тока по буровому раствору, прижимается к стенке скважины.

Микрокаротаж применяется для детального изучения геологического разреза скважины, выделения пластов – коллекторов и оценки их эффективной мощности. Поскольку радиус исследования микроградиент-зонда составляет около 4 см, а микропотенциал-зонда 10 – 12 см, то микроградиент-зонд против проницаемых пластов изучает в основном сопротивление глинистой корки, а микропотенциал-зонд – сопротивление пород в пределах промытой зоны, где основным флюидом является фильтрат промывочной жидкости, а также остаточные нефть и газ.

В боковом микрокаротаже (МБК) измеряется сопротивление прискважинной части пласта (промытой зоны) двухэлектродной установкой, состоящей из центрального токового электрода Ао и окружающего его экранного электрода Аэ, укрепленных на внешней поверхности измерительного башмака, прижимаемого к стенке скважины (рис.7)

 

 

 

Рисунок 7 – Двухэлектродный зонд микробокового каротажа

 

Такая установка по принципу действия аналогична зонду трехэлектродного бокового каротажа. Электроды Аэ и Ао питаются одинаковым переменным током так, что в любой момент времени их потенциалы равны. Благодаря этому ток электрода Ао распространяется перпендикулярно оси башмака и стенки скважины в виде цилиндрического пучка, расходящегося в породе на расстояние 8 – 10 см. При этом существенно уменьшается влияние глинистой корки и промывочной жидкости повышенной минерализации, что позволяет более точно (в отличие от обычного микрозондирования) определять сопротивление промытой зоны пласта.

Метод бокового микрокаротажа применяют для выделения коллекторов в разрезе скважины оценки их пористости и коэффициента нефтеотдачи по величине сопротивления промытой зоны.

Границы пластов на диаграммах микрозондов выделяют по наиболее крутому подъему кривых. Аномалии в интервалах залегания плотных пород, где кривые сильно изрезаны, не подлежат интерпретации. Диаграммы микрозондов могут быть использованы для определения сопротивления промытого пласта r_пп при условии, что отношение r_пп/r_гк не превышает некоторого предела (r_пп/r_гк»20).

Метод микрозондирования может применяться для детального расчленения, в том числе и для выявления пропластков малой толщины, разреза и выделения коллекторов с межзерновой пористостью.

Одновременная регистрация КС градиент (A0.25M0.25N) и потенциал- (A0.05M) микрозондами на исследуемой площади проводилась с помощью аппаратуры Э-2 в масштабах КС 0.5 или 1.0 Омм/см.