Боковые каротажные зонды

Модификации метода СЭЗ с фокусировкой тока основаны на использовании трех-, семи- и девятиэлектродных зондов. Трехэлектродный зонд метода СЭЗ с фокусировкой тока представляет собой длинный проводящий цилиндр, разделенный изоляционными промежутками на три части: короткий центральный электрод А₀ и крайние, более длинные экранные электроды А₁ и А₂. Ток регулируется с помощью автокомпенсатора так, чтобы разность потенциалов основного и экранного электродов была равна нулю. В этом случае ток из центрального электрода А₀ не растекается по скважине, а распространяется в слое, перпендикулярном к оси скважины. Толщина этого слоя приблизительно равна длине центрального электрода А₀. Вследствие такой фокусировки тока влияние скважины и вмещающих пород сказывается на результатах измерений намного меньше, чем при обычных зондах КС. Коэффициент трехэлектродного зонда рассчитывают, представляя зонд в виде сильно удлиненного эллипсоида вращения и определяя поле этого эллипсоида в однородной среде. Как и для всех зондов КС, коэффициент зонда зависит от его размеров: ; где L₀ - длина основного электрода А₀, L - общий размер зонда, т.е. расстояние между внешними концами электродов А₁ и А₂, d₃- диаметр зонда. В отечественной аппаратуре трехэлектродного БК применяют зонд с параметрами: L₀=0.18 м, L=3.2 м, d₃=0.07 м, коэффициент этого зонда к₃=0.24 м.

Многоэлектродные зонды состоят из основного токового А₀, двух пар измерительных M₁N₁ и M₂N₂ и нескольких пар экранных электродов (рис.2.20).

а б

A

А B

N N

M M

L L A A L L L

M M

N N

A B

A

Рис.2.20. Схемы семиэлектродного (а) и девятиэлектродного (б) зондов

бокового каротажа

Одноименные электроды расположены симметрично по обе стороны основного электрода А₀ и попарно соединены друг с другом. Сила тока через экранные электроды (А и В) автоматически регулируется так, чтобы напряжение U между электродами и (или между и , что одно и то же) было равно нулю, тогда и сила тока на участках и также равна нулю. Это равносильно тому, что среда толщиной MN выше и ниже электрода А заменена изолятором, препятствующим растеканию тока по скважине. Благодаря такой фокусировке ток из электрода А₀ распространяется в пласт почти горизонтально. При регистрации кривой КС измеряется потенциал одного из измерительных электродов относительно удаленного электрода N. Ток I₀ основного электрода А₀ в процессе записи кривой сохраняется постоянным.

Коэффициент зонда определяется путем моделирования. Характерными размерами многоэлектродного зонда являются: 1) длина зонда, или расстояние О₁О₂ между серединами интервалов M N и M N ; 2) расстояние между экранными электродами L =A A , L =B B ; 3) параметр фокусировки q= . Многоэлектродные зонды обозначаются так: L 3q4 - размещение электродов А 0.2М 0.2 N 1.1А ; L 1L 0,6q1 - размещение электродов А 0.1М 0.1N 1.1А 0.2В .

Две пары экранных электродов девятиэлектродного зонда позволяют изменять его свойства. Когда полярность тока, пропускаемого через все пять токовых электродов, одинакова, зонд используют для изучения незатронутой проникновением части пласта. Для изучения зоны проникновения полярность тока, пропускаемого через внешние экранные электроды, меняют на обратную. Зонд с такой системой фокусировки называется псевдобоковым.

Рис. 2.21. Схема распределения токовых линий зондов бокового каротажа в однородной среде: а - для трехэлектродного зонда; б - для девятиэлектродного зонда.

Видно, что даже в однородной среде конфигурация токового слоя основного электрода зависит от числа электродов зонда, их формы и расстояний между ними. В неоднородной среде толщина и направление токового слоя основного электрода еще более сложные из-за преломления токовых линий на цилиндрических границах раздела между скважиной, ЗП и неизмененной частью пласта, а также из-за искривления их на границе раздела между пластом и вмещающими породами.

Зависимость отношения от и для трехэлектродного БК показана на рис.2.22.

Рис.2.22. Зависимость от для трехэлектродного зонда бокового

каротажа (шифр кривой - d )