Тема 3.3. Метод потенциалов вызванной поляризации

План

1. Сущность метода потенциалов вызванной поляризации

2. Принципы измерения

 

1. Сущность метода потенциалов вызванной поляризации

В методе потенциалов вызванной поляризации используют свойство горных пород поляризоваться при протекании через них постоянного поляризующего электрического тока. В горных породах после выключения поляризующего тока в течение некоторого времени наблюдается убывающее электрическое поле, известное под названием поля вызванных потенциалов.

Природа вызванных потенциалов хорошо не изучена. Однако большинство исследователей находят, что:

1) в горных породах, обладающих ионной проводимостью (практически все осадочные породы), вызванные потенциалы возникают за счет электрокинетических явлений, происходящих на границе электролит — непроводящая среда под воздействием электрического поля. Некоторые исследователи, считают, что возникновение поля связано с деформацией двойного электрического слоя на поверхности минеральных частиц под воздействием поляризующего тока, другие — с образованием микроскопических концентрационных элементов за счет изменения чисел переноса ионов в капиллярах разных сечений. Механизм этой поляризации довольно сложен, и обычно ее называют объемной поляризацией, поскольку поляризация захватывает объем породы, обработанный электрическим током; в горных породах, обладающих электронной проводимостью (железные руды, некоторые сорта каменных углей), вызванная поляризация возникает в основном за счет электродных процессов, протекающих на границе электролит — проводящая среда;

2) в горных породах со смешанной проводимостью возникают одновременно как объемная, так и электродная поляризации.

 

Рис. 4. Принципиальная схема измерения вызванных потенциалов

 

А и В — питающие электроды; М и N — измерительные электроды; R и r — реостаты; Г1 и Г 2 — приборы для измерения разности потенциалов; Ам — прибор для определения силы тока; П— пульсатор; Б — батарея

 

3) Для измерения вызванных потенциалов обычно используют четырех-электродный зонд (например, АО,04МО,04А5,ОВ). Раздвоенный электрод А и электрод В служат для пропускания электрического тока. Электрод М, покрытый слоем перфорированной резины для устранения помех за счет поляризации самого электрода, и обычный электрод N на поверхности служат для измерения разности потенциалов. Стандартную измерительную аппаратуру, предназначенную для работы на трехжильном кабеле (станция АКС-51, АЭКС-900 и ПКС-400), путем несложных переключений в пульсаторе легко приспособить для измерения вызванных потенциалов. Схема «станции перестраивается так, чтобы в скважину пропускался прерывистый электрический ток. В промежутках между импульсами тока пульсатор замыкает цепь MN, и совместно с потенциалами собственной поляризации (СП) прибор Г1регистрирует вызванные потенциалы. Одновременно с этим второй прибор Г2 регистрирует омическую разность потенциалов, наблюдаемую между электродами М и N в момент протекания поляризующего тока (рис. 17).

В скважинных условиях против однородного поляризующегося пласта наблюдают симметричную аномалию вызванных потенциалов (ВП), амплитуда которой зависит от мощности пласта (рис. 18). Для пластов с h>12dc влиянием мощности можно пренебречь.

За меру вызванной поляризации наиболее часто принимают коэффициент вызванной электрохимической активности (или коэффициент поляризуемости) породы, который в однородном электрическом поле (лабораторные условия) определяется (1)

Для исключения влияния удельного сопротивления ( ) насыщающей породу жидкости в рассмотрение иногда вводят приведенный коэффициент вызванной электрохимической активности: (2)

где — приведенный коэффициент вызванной электрохимической активности.

 

 

Рис. 5. Теоретические кривые вызванных потенциалов ВП в однородных пластах различной мощности.

 

2. Принципы измерения

Опыт показывает, что в песчано-глинистом разрезе наибольшей вызванной активностью обладают глинистые песчаники и алевролиты. Незаглинизированные пески и песчаники имеют низкую активность (рис. 19, а). Чистые глины также имеют низкую вызванную активность, обусловленную наличием в них высокоминерализованной воды. Против известняков и доломитов наблюдаются обычно высокие потенциалы вызванной поляризации, обусловленные значительным удельным сопротивлением этих пород.

Кривые ВП, отражая содержание глинистого материала в породе, имеют хорошую расчленяющую способность и позволяют получить ряд дополнительных сведений о разрезе. Последнее особенно важно в условиях относительно пресных пластовых вод, где метод СП не дает четких результатов.

 

 

Рис. 6. Зависимость приведенного коэффициента вызванной электрохимической активности АВ1 от содержания глинистого и карбонатного цемента (Сгл + С) девонских песчаников и от коэффициента проницаемости девонских песчаных коллекторов Татарии.

 

В некоторых районах между вызванными потенциалами и проницаемостью песчаников Кар наблюдается коррелятивная связь (рис. 19, б), которую можно использовать для приближенного определения коэффициента проницаемости.

Метод потенциалов вызванной поляризации используют также для выделения углей при изучении разрезов угольных скважин. Имеется положительный опыт использования метода для выделения в разрезах скважин зон сульфидного оруденения.

Область применения метода: расчленение разрезов скважин; выделение коллекторов и определение их проницаемости; выделение в разрезе каменных углей и сульфидных руд.

Вопросы

1. В чем заключается сущность данного метода?

2. Какая область применения у метода вызванной поляризации?

Тема 3.4. Метод кажущегося сопротивления (КС)

План

1. Сущность метода

2. Определение границ пластов

 

1. Сущность метода

При исследованиях скважин методом кажущихся сопротивлений измеряют некоторый параметр, называемый кажущимся удельным сопротивлением (или кажущимся сопротивлением), величина которого зависит от удельных сопротивлений слагающих разрез пород, бурового раствора и ряда других факторов.

Для измерений в скважину на специальном кабеле опускают измерительную установку (зонд), состоящую, как правило, из трех электродов (заземлителей): А, М и N. Четвертый электрод В помещают на поверхности земли. Электроды А и В предназначаются для пропускания электрического тока (питающие или токовые электроды); электроды М и N — для измерения разности потенциалов между двумя точками среды в момент } протекания электрического тока (измерительные электроды). Принципиальные схемы измерения кажущихся сопротивлений изображены на рис. 3. I При перемещении зонда вдоль ствола скважины в зависимости от удельного электродами М и. N. Кажущееся сопротивление связано с измеряемой разностью потенциалов следующим соотношением: (8)

где — кажущееся сопротивление, ом • м; К— коэффициент зонда, зависящий от расстояния между электродами зонда, м ', —разность потенциалов, измеряемая между электродами М и N, мв; I — сила питающего тока, ма.

 

Рис. 7. Принципиальные схемы измерения кажущегося сопротивления горных пород в скважине.

а — с зондом прямого питания; б — с зондом взаимного питания; А и В — питающие электроды; М и N —измерительные электроды; Б- источник тока; Р — реостат; П — прибор для измерения разности потенциалов (кажущегося сопротивления); АМ —прибор для измерения силы питающего тока.

 

Рис. 8. Зонды для измерения кажущегося сопротивления горных пород.

1- зонд прямого питания (однополюсный) 2- зонд взаимного питания (двухполюсный); I-питающие электроды (А, В), II — измерительные роды ; IV — точка записи СП.

 

В зависимости от числа питающих и измерительных электродов различают зонды прямого питания (или однополюсные) и зонды взаимного питания (или двухполюсные) (рис. 4).

Зонд прямого питания имеет один питающий и два измерительных электрода (второй питающий электрод устанавливают в этом случае на поверхности).

Зонд взаимного питания имеет два питающих и один измерительный электрод (второй измерительный электрод устанавливают на поверхности)

При измерениях с зондами прямого питания удается более полно исключить влияние помех, создаваемых естественными и промышленными электрическими токами в земной коре. С зондами взаимного питания более удобно осуществлять одновременную регистрацию кривых КС и СП.

По взаимному расположению электродов различают потенциал- и градиент - зонды.

Потенциал - зондами называют зонды, у которых расстояние между парными электродами, т. е. электродами одного назначения (АВ или MN), значительно больше расстояния от одного из этих электродов до ближайшего непарного, т. е. MN >> AM или АВ > > AM. Расстояние между электродами А и М потенциал - зонда называют его размером, или длиной; измеряемое значение кажущегося сопротивления относят к средней точке отрезка AM (точке записи).

Градиент - зондами называют зонды, у которых расстояние между парными электродами (АВ или MN) значительно меньше расстояния от одного из них до непарного электрода, т. е. MN << AM или АВ << AM. Величину измеряемого кажущегося сопротивления относят к точке, расположенной на середине расстояния между парными электродами (точке записи). Размером, или длиной, зонда считают расстояния от удаленного электрода до точки записи.

Кроме того, зонды подразделяются на последовательные (или подошвенные) и обращенные (или кровельные).

Последовательными называют зонды, у которых парные электроды расположены ниже непарного; обращенными — зонды, у которых парные электроды располагаются выше непарного.

 

2. Определение границ пластов

Конфигурация кривых кажущихся сопротивлений зависит, при прочих равных условиях, от типа зонда и соотношения его размера с мощностью пласта. В соответствии с этим различаются и правила определения границ пластов по кривым КС, полученным с каким-либо конкретным зондом.

Одиночный пласт высокого сопротивления

Кровля пласта отмечается по максимуму кривой, подошва — по минимуму.

Против тонкого пласта обращенным градиент-зондом регистрируется сравнительно симметричная пика. Границы пласта отмечаются по наиболее крутому подъему и спаду кривой кажущегося сопротивления. Над пластом на расстоянии, равном размеру зонда, находится экранный максимум. Между экранным максимумом и кровлей пласта на кривой КС наблюдается зона наиболее пониженных сопротивлений (экранный минимум) (рис. 7, б).

Кривые, полученные последовательным (подошвенным) градиент-зондом, являются зеркальным отображением кривых обращенного градиент зонда относительно плоскости, проходящей через середину пласта. Подошва мощного пласта высокого сопротивления на кривой последовательного градиент-зонда отмечается по максимуму, кровля пласта — по минимуму аномалии. Правила определения границ тонкого пласта на кривых последовательного градиент-зонда подобны таковым для обращенного зонда; зона наибольших искажений кажущихся сопротивлений (экранные максимум и минимум) на кривой последовательного градиент-зонда располагается под пластом.

Потенциал-зонд в одиночных однородных пластах позволяет получить кривые кажущегося сопротивления, симметричные относительно середины паста. Кривые кажущегося сопротивления последовательного и обращенного потенциал-зондов по форме не различаются, если расстояние между электродами М и N (А и В) больше мощности пласта. Против мощного пласта высокого сопротивления на кривой потенциал-зонда наблюдается симметричная аномалия.

 

Рис. 9. Примеры определения границ однородных пластов высокого удельного сопротивления

а — кривая обращенного градиент-зонда в мощном пласте (Н — мощность пласта); б — то же, в тонком пласте; в — кривая потенциал-зонда в мощном пласте; г — то же, в тонком пласте.

 

Границы мощного пласта отмечаются следующим образом: кровля — по началу наиболее интенсивного подъема кривой; подошва — по концу самого интенсивного ее спада (рис. 9, в).

Против тонкого пласта высокого сопротивления наблюдается симметричный минимум кривой кажущегося сопротивления потенциал-зонда с весьма небольшими максимумами над кровлей и под подошвой, от каждой на расстоянии 1/2 AM (рис. 9, г).

Одиночный пласт низкого сопротивления

С помощью обращенного градиент-зонда против мощного пласта низкого Удельного сопротивления регистрируется асимметричный минимум. Подошва пласта будет отмечена по максимальному значению сопротивления, кровля — по минимальному (рис. 9, а).

Границы тонкого пласта находят аналогичным образом по максимуму (подошва) и минимуму (кровля) кривой (рис. 10, б). Кривые, полученные последовательным градиент-зондом, будут являться зеркальным отображением кривых обращенного градиент-зонда относительно плоскости, проходящей через середину пласта. Соответственно меняются и правила определения границ пласта.

Границы пласта отмечаются по точкам перехода от крутого спада кривой к ее плавному понижению с учетом того, что эти точки находятся вне пласта на расстоянии 1/2 AM от его кровли и подошвы.

 

Рис. 10. Примеры определения границ однородных пластов низкого удельного сопротивления (по Комарову, ).

а — кривая обращенного градиент-зонда в мощном пласте; б — то же, в тонком пласте

 

При исследовании разреза, представленного пачкой пластов высокого и низкого удельных сопротивлений, наблюдается влияние соседних пластов на кривую сопротивления, часто называемое экранированием. В ряде случаев экранирование делает невозможным количественное определение удельного сопротивления пластов. Взаимное влияние пластов наблюдается при исследованиях с зондами, размер которых больше или соизмерим с расстоянием между двумя пластами высокого сопротивления. Поэтому при частом чередовании пластов лучшей расчленяющей способностью обладают зонды малых размеров. Потенциал-зонды выделяют маломощные прослои в пачке пластов высокого и низкого сопротивления значительно менее четко, чем градиент-зонды. Границы отдельных пластов в пачке при достаточно расчлененной кривой КС определяются по обычным правилам для одиночных пластов, рассмотренным выше.

 

Наклонный пласт

Определение границ наклонных пластов с помощью градиент- и потенциал-зондов производят по тем же правилам, если угол падения пласта не превышает 30°. Формы кривых кажущегося сопротивления в этом случае существенно не отличаются от кривых для горизонтальных пластов. Однако, определив границы по обычным правилам, получают представление о видимой мощности пласта.

Если угол падения пласта превышает 30°, определение его истинной мощности усложняется. Методика разработана только для определения истинной мощности пластов бесконечно высокого сопротивления и может быть использована для приближенного определения мощности пластов высокого удельного сопротивления.

Вопросы

1. Какие существую зонды для измерения КС?

2. Область применения метода КС

 

Тема 3.5. Метод собственных потенциалов (СП)

План

1. Сущность метода ПС

2. Принципы измерения при методе ПС

 

1.Сущность метода ПС

По методу СП (или ПС) изучают электрическое поле, которое создается электродвижущими силами, возникающими в скважине под действием различных физико-химических процессов. Главные из них: диффузионно-адсорбционные, фильтрационные и окислительно-восстановительные э. д. с. В скважинах нефтяных и газовых месторождений преобладают диффузионно-адсорбционные э. д. с.

Диффузионно-адсорбционные э. д. с. возникают на границе пластов в результате диффузии солей, растворенных в пластовой воде и буровом растворе.

Поскольку в водных растворах молекулы солей распадаются на ионы, диффузия сводится к проникновению ионов из раствора большей концентрации в раствор меньшей концентрации. Однако подвижность различных ионов в водных растворах неодинакова. Это обстоятельство приводит к тому, что определенные ионы перемещаются в раствор пониженной концентрации быстрее и скапливаются в этом растворе, сообщая ему избыточный электрический заряд. Избыточное количество ионов противоположного знака в растворе повышенной концентрации сообщает ему избыточный заряд противоположного знака. Между двумя растворами возникает электрическое поле.

Это электрическое поле, в свою очередь, действует на ионы, замедляя более подвижные и ускоряя менее подвижные. В результате устанавливается динамическое равновесие, характеризующееся для данных растворов и данной породы определенным диффузионно-адсорбционным потенциалом, или диффузионно-адсорбционной э. д. с. При свободном соприкосновении двух разведенных растворов какой-либо соли, без наличия горной породы, величина возникающей э. д. с. (которая в этом, частном случае носит название диффузионной э. д. с.) может быть определена уравнением

Иногда коэффициент Кданазывают коэффициентом мембранного потенциала (Км), или литологическим коэффициентом (Кл), поскольку его величина связана с литологическим составом породы. Величина диффузионно-адсорбционной э.д.с. существенно зависит от содержания тонкодисперсного глинистого материала в горной породе. На рис. 13 представлена схематическая зависимость между коэффициентом Кда и содержанием глинистого материала (Сгл) в песчано-глинистых породах.

Пористые горные породы, не содержащие глинистого материала (песчаники, известняки), имеют КДА, весьма близкое к значению Кд при свободном соприкосновении растворов без горной породы. Другими словами, пористые породы без примеси глинистого материала не оказывают существенного влияния на характер диффузии солей. Величина глинистых пород (глинистые пески, алевролиты) и тем более чистых глин существенно отличается от значения не только по величине но и по знаку. Изменение величины и знака диффузионной э. д. с. в тонкодисперсных средах с тонкими капиллярами, например в глинах, объясняется изменением подвижности ионов в этих породах. В весьма тонких капиллярах значительный объем пор заполнен адсорбированными породой ионам. Электрическое поле этих малоподвижных адсорбированных ионов изменяет соотношение подвижностей диффундирующих через такие перегородки ионов. Это приводит к тому, что при соприкосновении через глинистую перегородку растворов NaCl подвижность ионов С1 уменьшается настолько, что менее концентрированный раствор заряжается положительно, а более концентрированный — отрицательно. Плотные неглинистые известняки и доломиты имеют значение близкое к значению .

Рис. 11. Схематическая зависимость между коэффициентом Кдаи содержанием глинистого материала СГЛ в песчано-глинистых породах

3.

2.Принципы измерения при методе ПС

Фильтрационные э. д.с. возникают в скважине при перемещении (фильтрации) жидкости в пласте-коллекторе под действием разности пластового давления и гидростатического давления столба бурового раствора

(3)

Возникновение фильтрационных э. д. с. связывают с наличием двойного адсорбционного слоя ионов в порах коллектора. Под действием перепада давлении внешняя обкладка адсорбционного слоя, имеющая обычно положительный потенциал, смещается в направлении падения давления, что приводит к нарушению электрического равновесия и к возникновению э. д. с. Наличие глинистой корки на стенке скважины значительно уменьшает фильтрацию жидкости, а следовательно, и величину фильтрационных э д с . Поэтому в обычных условиях фильтрационные э. д. с. не имеют существенного значения при измерениях СП.

Окислительно-восстановительные э. д. с. возникают в скважинах главным образом при вскрытии руд, каменных углей и антрацитов. При окислении горной породы кислородом, находящимся в буровом растворе, она теряет электроны и заряжается положительно; при восстановительных реакциях -отрицательно. На нефтяных и газовых месторождениях в обычных условиях этот вид э. д. с. не имеет существенного значения при измерениях СП.

В пластах песчаника, содержащих незначительное количество глинистого материала, -60—70 мв при t = 20° С. При увеличении содержания глинистого материала в породе уменьшается. Из выражения (16) видно, что величина и знак аномалии СП в коллекторе зависят от соотношения минерализации пластовой воды и бурового раствора. В практике против пласта песчаника, залегающего среди глин, наблюдается отрицательная аномалия СП при СВ > Сф и положительная аномалия СП при Св<Сф, т. е. при насыщении пласта более пресными водами. В случае равенства минерализации пластовой воды и бурового раствора на кривой СП пласты-коллекторы не выделяются.

 

Рис. 12. Схема (а), поясняющая возникновение скачка собственных потенциалов в скважине на границе проницаемого I и непроницаемого // пластов при Св > Сф

 

 

Рис. 13. Теоретические кривые СП в однородных пластах

 

 

Рис. 14. Кривые зависимости для различных сопротивлений пласта (модуль кривых)

 

Использование формулы (16) лежит в основе методики определения минерализации пластовых вод Св (или ) по данным СП.

Помимо литологического фактора и соотношения концентраций растворов, на величину аномалий СП влияют мощность пласта, диаметр скважины, удельные сопротивления пласта и вмещающих пород и температура.

На рис. 15 изображены расчетные кривые СП, полученные для однородной по удельному сопротивлению среды. Из рис. 15 видно, что аномалии СП в однородных пластах имеют симметричную форму, а границы пластов мощностью h >4dc отмечаются по точкам перегиба, находящимся на середине аномалии. В пластах меньшей мощности границы пласта отмечаются по точкам, смещенным к вершине аномалии. При наличии неоднородной по Удельному сопротивлению среды, особенно в пластах высокого удельного сопротивления, влияние мощности пласта на величину аномалии СП значительно возрастает (рис. 16).

В скважинах при регистрации кривой СП измеряют разность потенциалов собственной поляризации пород между электродом М, перемещающимся вдоль ствола, и неподвижным электродом N, установленным на поверхности и имеющим постоянный потенциал. Значение потенциала электрода N неизвестно. Поэтому в отличие от большинства геофизических методов кривая СП не имеет нулевой линии. Условно за нулевую линию обычно принимают значение СП для наиболее чистых глин, проводя вертикальную прямую через участки кривой с максимальным значением СП (линия глин). За аномалию СП какого-либо пласта принимают максимальное отклонение кривой СП в средней части пласта от линии глин. Величину аномалии определяют в милливольтах (мв).

В практике регистрацию кривой СП часто производят одновременно с кривой КС стандартного зонда (за исключением работы на одножильной каротажной станции ОКС). Кривые КС и СП изображают на одной диаграмме известной под названием диаграммы стандартной электрометрии. Эта диаграмма служит одним из основных документов при расчленении и корреляции разрезов скважин.

Область применения метода: выделение в разрезах коллекторов; расчленение разрезов скважин; выделение реперов; определение минерализации пластовых вод; определение пористости песчаных коллекторов.

 

Вопросы

1. В чем заключается сущность метода?

2. Какая область применения у данного метода?

 

 

Тема 3.6. Микрокаротаж.

План

1. Сущность метода

2. Измерение параметров

 

1.Сущность метода

Этот метод предназначен для выделения коллекторов в разрезах скважин, изучения их строения и определения сопротивления зоны проникновения бурового раствора р'. За границей этот метод известен под фирменными названиями Microlog и Minilog.

Сущность метода заключается в измерении КС двумя зондами с очень малыми расстояниями между электродами, которые установлены на "башмаке" из нефтестойкой резины, прижимаемом к стенке скважины. Расстояние между центрами электродов - 2,5 см. Из трех электродов на "башмаке" собирают 2 микрозонда: микроградиент-зонд AMN и микропотенциал-зонд AM, диаграммы которых регистрируют одновременно. Существуют микрозонды на трехжильном и одножильном кабеле. В последнем информация о двух измеряемых параметрах р мгзк и р мпзк передается по одной и той же линии связи: центральной жиле кабеля (ЦЖК) и оплетке кабеля (ОК) за счет частотной модуляции двух разных несущих частот - 7,8 и 14,0 кГц. Коэффициенты зондов определяют экспериментально при измерениях в жидкости с известным сопротивлением.

Как известно, потенциал- и градиент-зонды обладают различной дальностью исследования: у потенциал-зонда она в 2-5 раза больше, чем у градиент-зонда такой же длины. По этой причине на пластах-коллекторах показания микроградиент-зонда близки к сопротивлению глинистой корочки р мпзк —> ргк, а показания микропотенциал-зонда определяются, в основном, сопротивлением полностью промытых пород (рпп) или Р'.

 

2.Измерение параметров

На карбонатных, плотных породах также нет зоны проникновения, и оба зонда, казалось бы, должны давать одинаковые (но более высокие, чем на глинах и песчаниках) показания. Однако из-за большой разницы в УЭС карбонатных пород и бурового раствора малейшие трещинки на стенках скважины, оказавшиеся между электродами, сильно снижают КС между ними. По этой причине обе кривые получаются сильно изрезанными с незакономерными взаимными пересечениями.

Таким образом, диаграммы микрозондов хорошо дифференцируют песчано-глинистый разрез и выделяют в нем пласты-коллекторы, а в них -все, даже очень маломощные непроницаемые пропластки. Границы пластов и пропластков определяются так же, как в методе КС для соответствующих зондов и пластов большой мощности.

Следует отметить, что в коллекторах с высокоминерализованными водами при отсутствии проникновения, а также напротив непроницаемых пластов высокого сопротивления, могут наблюдаться отрицательные приращения ∆рк <0, которые объясняются утечкой тока между стенкой скважины и башмаком микрозонда.

При наличии на Пластах-коллекторах глинистой корки большой толщины (hrK > 1,5 см) микропотенциал- и микроградиент-зонд дают близкие показания. В таких случаях приходится прибегать к использованию других методов, например, БКЗ или МБК.

Результаты измерений с микрозондами позволяют определить величину сопротивления полностью промытых пород рпп.

 

Под микрокаротажем (МК) понимают каротаж сопротивления обычными градиент- и потенциал-зондами малых размеров расположенными на прижимном изоляционном башмаке. При работе башмак с электродами прижимается пружинами к стенке скважины, чем достигаются частичное экранирование от промывочной жидкости и уменьшение влияния ее на результат измерений. В средней части башмака микрозонда смонтированы три электрода — А, М и N на расстоянии 25 мм друг от друга.С их помощью по обычной схеме электрического каротажа градиент-микрозонд А 0,025МО,025М и потенциал-микрозонд А.05М, которыми производят измерения в скважине одновременно . Регистрируемое микрозондом кажущееся сопротивление вычисляется по формуле = *К , коэффициент микрозонда К определяется экспериментально. Если учесть, что радиус исследования градиент-микрозонда равен его длине, а потенциал-микрозонда в два раза больше ее, то их глубинность составляет соответственно 4 и 10-12 см. По замеру двух кривых сопротивления, зарегистрированных микрозондами с различными радиусами исследований, можно получить представление об удельном сопротивлении прилегающей к скважине части пласта и оценить влияние гли нистой корки и слоя промывочной жидкости. Интерпретация кривых МК заключается в детальном расчлене- нии разреза, выделении в нем проницаемых и непроницаемых прослоев, определении удельного сопротивления промытой части пласта пп. Если против проницаемого пласта образуется глинистая корка.

В последнее время широкое применение нашли зонды особой конструкции — микрозонды. С помощью микрозондов также измеряется кажущееся сопротивление горных пород. Однако в отличие от измерений с обычными зондами измерение кажущегося сопротивления производят зондами весьма небольших (до 5 см) размеров. Зонды с помощью пружин (рессор) плотно прижимают к стенке скважины. Электроды устанавливают на изолирующей пластине (башмаке), которая отделяет зонд от бурового раствора, тем самым, уменьшая влияние последнего (рис. 16а). Благодаря этим особенностям конструкции микрозонд позволяет детально изучать разрезы, сложенные пластами как большой, так и малой мощности, выделять в разрезе коллекторы, детально изучать их строение и оценивать пористость.

В связи с небольшими размерами зондов метод микрозондов имеет малую глубину исследования. Например, при изучении пород-коллекторов практически определяют удельное сопротивление части пласта, видоизмененной проникновением фильтрата бурового раствора. Поэтому по данным микрозондов нельзя получить представление об удельном сопротивлении коллекторов за зоной проникновения, а следовательно, и о характере насыщенности пласта (нефть, газ, вода).

С микрозондом обычно записывают две кривые кажущегося сопротивления — кривые микропотенциал- и микроградиент-зондов. Наличие двух кривых позволяет учесть влияние глинистой корочки на величину кажущегося сопротивления и более четко выявить коллекторы. Обязательными условиями использования кривых микрозондов для количественной интерпретации, например, для определения пористости пород, являются необходимость одновременной регистрации обеих кривых микрозонда с помощью специального трехколлекторного пульсатора, а также тщательное экспериментальное определение величины коэффициентов микрозондов.

К недостаткам метода кажущихся сопротивлений следует отнести невозможность получения надежных результатов при исследовании скважин, заполненных очень соленым буровым раствором (за исключением микрозондирования), а также невозможность использования метода при изучении скважин, заполненных нефтью или раствором на нефтяной основе.

Область применения метода: расчленение разрезов скважин по величинам удельного и кажущегося сопротивлений пород; выделение реперов для корреляции разрезов; изучение литологического состава пород разреза; выделение полезных ископаемых в разрезах скважин; определение коэффициентов водонасыщенности, нефтенасыщенности, пористости и проницаемости по данным удельных сопротивлений; в модификации микрозондов — детальное расчленение разрезов скважин, изучение коллекторов и определение их пористости.

 

Вопросы

1. Какая цель метода микрозондами?

2. Область применения данного метода.

Тема 3.7Индукционный каротаж.

План

1. Цель метода

2. Физические основы метода

3. Исследовательские характеристики зондов ИК

 

 

1. Цель метода

По индукционному методу в скважине изучают удельную электропроводность горных пород, — величину, обратную удельному электрическому сопротивлению.

Принципиальная схема индукционного метода включает в себя скважинный снаряд и регистрирующий прибор. Скважинный снаряд-зонд состоит из двух катушек, обладающих большой индуктивностью, высокочастотного генератора и усилителя (рис. 18). Одна из индукционных катушек 2 называется генераторной, другая 3 — измерительной. При пропускании через катушку 2 переменного тока частотой (10—50 Кгц), вырабатываемого генератором 4 вокруг нее создается переменное электромагнитное поле' Это поле, пронизывая горные породы, окружающие скважинный снаряд, индуцирует в них переменные круговые токи i. Э.д.с. круговых токов зависит от электропроводности среды, в которой они возникают. В свою очередь, электромагнитное поле круговых токов индуцирует в измерительной катушке снаряда переменную э. д. с., также пропорциональную электропроводности окружающей среды. Индуцированная э.д.с. усиливается усилителем 5 и подается по кабелю 6 на поверхность в регистрирующий прибор 7.

Индукционный метод позволяет получить хорошо расчлененные кривые электропроводности с симметричными и весьма четкими аномалиями. Небольшое влияние мощности, а также глубинность исследований дают возможность определить истинное удельное сопротивление пластов. В Советском Союзе метод находится в стадии промышленного опробования.

Область применения метода: расчленение разрезов скважин, в том числе сухих и заполненных не проводящим электрический ток раствором; изучение электропроводности горных пород в разрезах скважин; выделение рудных включений.