§30. Волновой диэлектрический метод

Измерения волновым диэлектрическим методом (ВДМ) вы­полняются на частотах 40—60 МГц с использованием трехка­тушечного зонда, состоящего из одной генераторной и двух из­мерительных катушек (см. рис. 70). Определяется разность фаз А<р составляющих электромагнитного поля.

Если в волновой зоне (|£г|»1) величина токов смещения соизмерима с величиной токов проводимости или превышает ее (<ое_а/а> 1,1), разность фаз

Аф = ю У^еаЦз Д£, (99)

где \£=г¡—г₂.

Из (99) следует, что разность фаз зависит от диэлектриче­ской проницаемости пород, определяется фазовым сдвигом на интервале А2 и не зависит от длины зонда и фазовых сдвигов па пути от источника ноля до ближайшей из измерительных катушек. При измерении Дф исключается влияние скважины.

Если 0,2^о)е_а/а^ 1,1, то разность фаз будет зависеть не только от диэлектрической проницаемости, но и от электропро­водности среды. При удельном сопротивлении пород менее 50 Ом • м и определении диэлектрической проницаемости по данным измерений зондом И|0, 2Иг0, 8Г на частоте 60 .МГц не­обходимо вводить поправку за влияние электропроводности по­род. При р_Пл>50 Ом • м поправку вносить не требуется. Значе­ние р„д может быть найдено по данным БЭЗ, ИМ или Дф и А_2х!А_г,, полученным ВДМ. Поскольку разность фаз определя­ется преимущественно величиной диэлектрической проницаемо­сти, а отношение амплитуд — проводимостью пород, то совмест­ная обработка этих двух характеристик поля позволяет уста­новить истинные значения е_Пл и р_Пл-

Аппаратура ВДМ разработана С. Б. Денисовым. Она изме­ряет разность фаз высокочастотного поля между двумя точ­ками, удаленными на разное расстояние от генератора. Задаю­щий генератор ГЗ, работающий от источника питания ИТ, посылает на генераторную катушку Г зонда напряжение часто­той 60 МГц (или 45 МГц) через усилитель напряжения У1 и усилитель мощности У2. Сигналы вторичного поля фиксиру­ются измерительными катушками зонда И1 и И2 и поступают в двухканальную фазоизмерительную систему с преобразова­нием частоты, состоящую из усилителей УЗ и У4, смесителей С1 и С2, усилителей У5 и У6, ограничителей-формирователей ОФ1 и ОФ2, фазоизмерительного блока ФИЗ, усилителя мощ­ности У7, линейного амплитудного детектора АД и блоков ав­томатики БА1, БА2 и БАЗ (см. рис. 71, в). На регистрирую­щий прибор РП подается постоянное напряжение.

Питание приемно-измерительной схемы прибора осущест­вляется с поверхности источником постоянного тока в случае применения трехжильного бронированного кабеля или источни­ком переменного тока частотой 300 Гц при использовании од­ножильного бронированного кабеля.

Аппаратурой ВДМ с помощью трехэлементного зонда ИД25И20,751 измеряется параметр (Агр/2). Аппаратура работает стабильно при температуре до 90 °С и давлении до 40 МПа. Длина и база зонда составляют 1 и 0,25 м соответст­венно. Диапазон измеряемых значений разности фаз 0—180 °С. Глубинность волнового диэлектрического метода с этим зон­дом 0,3—0,6 м.

Кривые волнового диэлектрического метода

На кривых ВДМ поляризующиеся пласты отмечаются по­вышенными значениями Д<р (см. рис. 68). Кривая ВДМ асим­метрична относительно середины пласта. При расположении приемных катушек выше генераторной рамки значения Д(р в кровле пласта выше, чем в его подошве, для /г>£. При Л< <0,5 м кривые ВДМ имеют вид одиночного максимума и до­статочно четко выделяют в разрезе пласты мощностью 0,25 м и больше. Против пластов с низкой диэлектрической проницае­мостью, залегающих среди пород с высокой диэлектрической проницаемостью, кривые ВДМ по форме обратны кривым для пластов с высокой поляризуемостью.

Кривые ВДМ регистрируются в масштабе величины $т(Д<р/2). Переход от $ш(Д<р/2) к кажущейся диэлектрической проницаемости е_к осуществляется с помощью зависимости $т(Д<р/2) =/(е,<) (рис. 73). На диаграмме ВДМ вместо равно­мерной шкалы эт (Аф/2) может быть построена неравномерная шкала в».

применения В ДМ и ре- гсологические задачи см.

§

Области шаемыс нм в § 29.

М&Ф)

Рис. 73. График, зависи­мости $шДр/2) от е_к (по Д. С. Даеву).

Зонд И,0.25И_г0.75Г. /~60 .МГц

3!. МЕТОД РАДИОВОЛ НОВОГО ПРОСВЕЧИВАНИЯ

Сущность исследования межсква- жиниого пространства методом радио- вол нового просвечивания состоит в том, что в одну из скважин поме­щают передатчик / с антенной 2, а в другую опускают на высокоча­стотном кабеле приемную антенну 3, соединенную с приемным устройством ПУ на поверхности (рис. 74). Если в межскважинном пространстве па пути распространения радиоволн на­ходится проводящее тело 4, то за ним

образуется раднотень 5 вызывающая ослабление радиосигнала в приемной фиксируемого регистрирующим прибором РГ1 при различных положениях передающей и приемной антенн (а, а' и б, б')> можно судить о размерах проводящего тела и его положений в пространстве. При радиопросвечивании между скважиной и поверхностью в скважину опускают передающее устройство с антенной, а на поверхности перемещают прием­ную антенну в виде телескопического штыря или рамки, соеди­ненных с приемным устройством (в, в').

Напряженность Е электрического поля в приемной антенне определяется формулой

Е = Е₀

02 эт 0« соэ р,

(100)

схр ( — а У?) Я

где Е₀ — аппаратурный параметр, зависящий от действующей длины приемной антенны и

^

характеристик среды; а= =2п/Х — коэффициент по­глощения электромагнитной энергии; л — длина волны; И — расстояние между пе­редающей и приемной ан­теннами; 0|, О2 — углы между радиусом-вектором /? и осями скважин, где на­ходятся соответственно пе­редающая и приемная ан­тенны; р—линейный угол между двумя плоскостями, проходящими через оси скважин и линию, соеди­няющую центры антенн.

777777.

Схема измерения сигналов радноволнового просвечнва-

РЛ

При параллельных стволах скважин и расположении их в одной плоскости 01=02=0, р = 0 формула (100) принимает вид

Е = Е₀

(101)

В случае 0>6О° и /?> 100 м формула (101) упрощается и ею можно пользоваться для инженерных расчетов:

е

(102)

о

хр (— а Я) Я

С помощью формулы (102) по измеренной Е определяют расстояние Л и коэффициент поглощения а. Для нахождения зоны поглощения используют способы засечек, лучевой и обоб­щенной плоскости.

Для скважинного радиоволнового просвечивания применя­ется аппаратура АРП-3 и СРП-7. Аппаратура АРП-3 позво­ляет проводить радиопросвечивание с передатчиками частотой 10; 18 и 36 МГц. Передающая антенна для работы па частоте 36 МГц представляет собой отрезок металичсской трубы, а для работы на частотах 10 и 18 МГц — отрезок кабеля. В аппара­туре СРП-7 используются частоты от 0,15 до 40 МГц. Сква­жинная аппаратура рассчитана на эксплуатацию при темпе­ратуре до 50 °С и гидростатическом давлении до 5 МПа.

Метод радиоволнового просвечивания, относящийся к так называемым методам скважинной электроразведки, предназна­чен для поисков и разведки хорошо проводящих руд, например сульфидных и магнетнтовых. Радиус исследования метода 150-200 м.