Электрический каротаж установками с фокусировкой поля

 

Боковой трехэлектродный каротаж.

Основной областью применения БК являются: разрезы с понижающим проникновением фильтрата ПЖ в пласт.

В некоторых сложных геологических и скважинных усло­виях, например, при частом чередовании пластов с различным удельным электрическим сопротивлением и очень высокой минерализации промывочной жидкости обычные трехэлектродные зонды стандартного каротажа и боковое каротажное зондиро­вание малоэффективны. В таких случаях широко используются установки бокового каротажа с фокусировкой поля.

Основным недостатком при регистрации комплекса БКЗ является то, что при проведении исследований в пластах с очень высоким удельным сопротивлением, или наоборот с очень низким сопротивлением, либо в разрезах с частым чередованием пластов с высокими и низкими сопротивлениям для обработки получаемых результатов требовалось вводить очень большое количество поправочных коэффициентов. Иногда получаемые данные могут быть полностью непригодны для получения требуемого результата. Подобная ситуация связана прежде всего с тем, что при регистрации зондами БКЗ линии тока, от питающих электродов, распространяются во все стороны и направление их движения невозможно контролировать, соответственно основной поток линий устремляется в зоны наименьшего сопротивления, а при применении буровых растворов с высокой степенью минерализации происходит шунтирование линий тока только по буровому раствору. Т.е. зонды БКЗ являются несфокусированными. В трехэлектродной установке регистрируется разность по­тенциалов DU_кс, снимаемая с центрального А₀М или одного из экранных электродов А₁A₂ и удаленного электрода N.

Длиной зонда трехэлектродной установки считается длина основного электрода А₀, а точкой записи КС – его середина. Удельное сопротивление r_к определя­ется по формуле:

,                                                        (14)

где К – коэффициент зонда;  

I₀ – сила тока, текущего через центральный электрод;

DU_кс – разность по­тенциалов, снимаемая с центрального электрода А₀.

Боковой трехэлектродный зонд состоит из центрального электрода А₀ и двух экранных А_1-0 и А _1-1, разделенных изолирующими промежутками (рис. 8). Соединены А_о и А_э электроды через малое R = 0,01 ОМ. При производстве ГИС на все три электрода подается одинаковое напряжение и измеряется величина падения напряжения между центральным электродом А₀ и удаленным электродом расположенным на корпусе прибора. Поскольку на все электроды зонда БК подается одинаковый ток происходит фокусировка силовых линий тока центрального электрода по оси перпендикулярной оси скважины и ток направляется в пласт.

Рисунок 8 – Пространственное распределение токовых линий в трехэлектродном зонде БК

 

Индукционный каротаж

В условиях заполнения скважины непроводящей промывоч­ной жидкостью наиболее эффективным методом исследования низкоомного геологического разреза является индукцион­ный каротаж, представляющий собой разновидность элек­трического каротажа. Преимущества этого метода заключаются в большей глубинности исследований при относительно малых размерах зонда, меньшем влиянии вмещающих пород, возмож­ности более точного измерения удельных сопротивлений в низкоомной части разреза. При индукционном каротаже не требуется гальванического контакта между зондом и исследуемой средой.

Метод индукционного каротажа основан на измерении вторичного магнитного поля вихревых токов, индуцируемых в по­роде.

При проведении индукционного каротажа (ИК) изучается удельная электрическая проводимость горных пород посредством индуцированных (наведенных) токов. Для этого в скважину опускается прибор (зонд) имеющий в своем составе генераторную (Г) и измерительную (И) катушки. Расстояние между генераторной и измерительной называется длиной зонда.

При проведение измерений в генераторной катушке с помощью переменного тока устанавливается переменное магнитное поле (рис. 9). Согласно закону Фарадея, в это время в горной породе возникают электромагнитные вихревые токи, которые фиксируются измерительной катушкой зонда. Величина вихревых токов, возникающих в горной породе зависит от величины её удельной электропроводности.

 

Рисунок 9 – Принцип работы прибора индукционного каротажа

 

Основное преимущество метода ИК состоит в том, что при его выполнении нет необходимости прямом электрическом контакте между измерительным зондом и горной породой, следовательно, ИК эффективен при изучении скважин заполненных непроводящими буровыми растворами на нефтяной основе.

Установка индукционного каротажа (см. рис. 9) состоит из генераторной и приемной катушек, расположенных на оси прибора на определенном расстоянии друг от друга. Через гене­раторную катушку пропускается постоянный ток высокой ча­стоты. Магнитное поле, создаваемое генераторной катушкой, ин­дуцирует в окружающей среде вихревые токи, сила которых пропорциональна удельной электропроводности (обратная ве­личина удельному сопротивлению) среды. Магнитное поле вих­ревых токов индуцирует ЭДС в приемной катушке. В связи с искажениями, которые вносит скважина (неоднородности пла­стов, влияние вмещающих пород и т. д.), регистрируется кажу­щаяся электропроводность. Единицей измерения электропровод­ности служит сименс на метр (См/м= 1/Ом • м).

В современной аппаратуре используются многокатушечные зонды индукционного каротажа. Количество дополнительных катушек, называемых фокусирующими, их характеристики и взаимное расположение выбираются такими, чтобы влияние скважины, зоны проникновения и вмещающих пород на резуль­таты измерений было минимальным.

Длиной зонда индукционного каротажа называется расстоя­ние между серединами главных катушек (генераторной и при­емной). Результаты измерений относят к середине этого рас­стояния. Первая цифра шифра зонда означает количество ка­тушек, буква Ф – зонд с фокусировкой, а последняя цифра соответствует длине зонда в метрах. Например: 4Ф0,7; 5Ф1,5 и т. д.

Для получения более точных данных об удельной электропро­водности пород в зонд, кроме двух главных катушек, включают несколько дополнительных генераторных и приемных катушек, называемых фокусирующими. Назна­чение дополнительных катушек заклю­чается в том, чтобы в комплексе с глав­ными катушками уменьшить влияние на величину кажущейся проводимости бурового раствора, зоны проникновения и вмещающих пород, а также увеличить глубинность исследования.

Кривая индукционного ка­ротажа симметрична относительно середины пласта и практически не имеет никаких искажений. Показания против средней части пласта являются для данных кривых характерными. Выявление границ пластов толщиной более половины длины зонда произ­водится по середине спада кривой проводимости.

Величины кажущихся сопротивлений, получаемые фокусированными зондами, более близки к истинным значениям сопротивлений по сравнению с показаниями двухкатушечного зонда.

С увеличением сопротивления пород, слагающих разрез, влия­ние скважины и зоны проникновения во всех случаях возрастает.

Влияние ограниченной толщины пласта за­метно сказывается для пластов, толщина которых меньше дву­кратной длины зонда. На диаграммах индукционного каротажа не выделяются очень тонкие пласты толщиной менее половины длины зонда. Степень влияния ограниченной мощности пласта тем больше, чем меньше сопротивление вмещающих пород. Вмеща­ющие породы, обладающие большим удельным сопротивлением, чем пласт, оказывают малое влияние на величины кажущихся сопротивлений. Этим объясняется тот факт, что на диаграммах индукционного каротажа особенно четко выделяются более про­водящие прослои, например глинистые прослои в известняках или нефтеносных пластах. В индукционном каротаже в отличие от других методов сопроти­вления не требуется непосредственного контакта измерительной схемы с буровым раствором. Это дает возможность применять индукционный каротаж в тех случаях, когда при бурении сква­жины используют непроводящие растворы (приготовленные на нефтяной основе), а также в сухих скважинах.

Применение индукционного каротажа ограничено при соленом буровом растворе и высоком удельном сопротивлении пород. Не­четкое расчленение разреза при индукционном каротаже наблю­дается в разрезе, представленном породами с сопротивлением в несколько десятков омметров и выше.