§ 14. Методы скважинной электроразведки на постоянном (квазипостоянном) токе

Радиус исследования геофизическими методами изучения разрезов скважин сравнительно небольшой, ограничивающийся единицами или (в предельном случае) первыми десятками мет­ров. С целью повышения глубинности исследования до сотен метров и объемного изучения околоскважинного и межсква- жинного пространства разработаны специальные электрические методы в основном для поисков и оконтуривания рудных тел. Эти электромагнитные методы получили название скважин­ной электроразведки. Существует несколько вариантов создания искусственного поля в горных породах и его после­дующего наблюдения: источник поля и датчик находятся в одной скважине либо отдельно в разных соседних скважинах, либо один из них расположен в скважине, а другой — на по­верхности.

Из методов скважинной электроразведки на постоянном токе наибольшее промышленное распространение получили методы погруженного электрода и электрической корреляции (МЭК).

Разработаны также методы скважинной электроразведки на переменном токе, которые будут рассмотрены в соответствую­щем разделе.

Метод погруженного электрода

Метод состоит в том, что токовый электрод А помещают в скважину, второй полюс источника тока В относится в беско­нечность. Потенциал (градиент потенциала) измеряется на по­верхности земли по системе параллельных либо радиальных профилей (рис. 34, а). Вследствие погружения токового элек­трода в скважину увеличивается доля полезного сигнала от глубокозалегающих объектов по отношению к сигналам-поме­хам, идущим от верхних частей разреза. По результатам изме­рений определяют значения кажущихся сопротивлений р_к, на основании которых строят графики и карты р_к, позволяющие детализировать наземную съемку и более уверенно намечать контуры геологического объекта.

Рис. 34. Схемы измерительных установок в скважинной электроразведке по­стоянным (квазипостоянным) током.

а —метод погруженного электрода; б — метод заряда; в — определение направления н скорости движения подземных вод методом заряда; е — оконтуривание залежей нефти и газа методом погруженных электродов; д — метод электрической корреляции; е —метод вертикального градиента. А. В — токовые электроды; М. Л — измеритель­ные электроды; Г —генератор; РП—регистрирующий прибор, / — изолинии эквипотен­циальных поверхностей; 2 — рудное тело; 3 — нефтегазовая залежь: «- мешок с солью; 5 — направление движения подземных вод; 6 — песчаный пласт

Для измерений используют аппаратуру как постоянного, так и низкочастотного тока.

Существует несколько вариантов метода погруженного элек­трода. К ним относится метод заряда, сущность которого заключается в помещении токового электрода А в рудное тело, пересеченное скважиной, и отнесении электрода В в бесконеч­ность. Рудное тело, подключенное в токовую цепь, само стано­вится как бы источником поля. Характер поведения потенциала (градиента потенциала) этого поля изучается на поверхности земли с помощью измерительной установки (рис. 34, б). По конфигурациям изолиний потенциала (градиента потенциала) определяют контуры рудной залежи, ее простирание и падение.

В гидрогеологических скважинах метод заряда используют для определения направления и скорости течения подземных вод. В скважину вместе с электродом А опускают мешок с солью ЫаС1 и помещают его напротив водоносного пласта. Под воздействием водного потока соль растворяется и в на­правлении движения воды образуется вытянутая «заряженная» зона электролита, передняя граница которой перемещается со скоростью, равной скорости потока. Измерительный электрод М устанавливают на поверхности в разнос время в различных точках, оставляя электрод N неподвижным. Регистрирующий прибор фиксирует потенциалы в точках с радиусами /?_ь /?₂ и т. д. (рис. 34, в). Строят график смещения эквипотенциаль­ных линий, определяемых расстояниями Д/? в зависимости от времени Дт и затем рассчитывают скорость потока и=Д/?/Дт.

На нефтегазовых месторождениях для оконтуривания зале­жей можно использовать метод погруженных экрани­рованных электродов. Для этой цели в скважину, вскрывшую залежь, ниже продуктивного пласта опускается пи­тающий электрод А, у устья скважины заземляется электрод В. С помощью измерительной установки по радиальным профи­лям измеряется р_к, контур залежи вследствие возрастания плотности тока [формула (50)] отметится повышенными значе­ниями р_к (рис. 34, г, III). Измерения (рис. 34, г, /) повто­ряются при помещении электрода А выше залежи, затем вычис­ляется разность Др_к = р_к—(рис. 34, г, II) и строятся гра­фики рк=1(х) и Др_к=/(Х), где х — расстояние точки записи измерительной установки от устья скважины. Контуры нефтя­ных и газовых залежей могут быть установлены достаточно точно при глубине их залегания до 3000 м.

Метод электрической корреляции (МЭК)

В этом методе, предложенном и разработанном Л. К. Козы- риным, токовое заземление А помещается в скважину, а В рас­полагается на поверхности на большом удалении от устья сква­жины (В-+ оо). Потенциал (градиент потенциала) измеряется в соседней скважине (рис. 34, д) или в нескольких скважинах, находящихся на одном профиле. Наилучшие результаты полу­чаются в том случае, когда скважина пересекает проводящее тело под острым углом. Метод позволяет изучить геологическое строение межскважинного пространства и элементы залегания рудного тела.

Модификацией МЭК является метод вертикального градиента, или понсково-картировочный вари­ант МЭК, в котором питающие электроды располагаются на поверхности, а измерительные — в скважине (рис. 34, <?). Иссле-

дования проводятся в одной скважине, причем токовое заземле­ние Л перемещается по радиусам на разные расстояния от устья скважины, измеряется потенциал (градиент потенциала) поля, создаваемого постоянным или квазипостоянным током.

Расстояние между приемными электродами М и N в обоих методах 20—40 м, шаг измерений 10—20 м. Область примене­ния метода вертикального градиента ограничена районами с не­большой мощностью рыхлых отложений низкого сопротивления.