Глава IV

МЕТОДЫ КАЖУЩЕГОСЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ

В группу методов кажущегося сопротивления (КС) входят метод обычных зондов КС, боковое электрическое зондирова­ние (БЭЗ), метод специальных зондов КС, микрозондирование (МКЗ) и резистивиметрня (Р).

§ 8. Физические основы методов кажущегося сопротивления

Методы кажущегося сопротивления основаны на изучении распределения искусственного стационарного и квазнстацио- нарного электрических полей в горных породах. Обычно кажу­щееся удельное сопротивление среды, окружающей зонд, опре­деляется по наблюденным значениям U, разности потенциалов AU или напряженности электрического поля Е, созданного ис­точником тока силой /. Связь между удельным электрическим сопротивлением (электропроводностью) изотропной среды, плотностью тока, напряженностью и потенциалом поля выра­жается на основании формул (5) и (21) соотношением

(34)

где г— расстояние между источником тока и точкой, в которой определяется потенциал или напряженность электрического поля.

В случае однородной изотропной среды величина р в фор­муле (34) есть ее истинное удельное сопротивление, а в случае неоднородной среды — кажущееся удельное сопротивление р*.

Бескерновое изучение разрезов скважин по величине удель­ного электрического сопротивления горных пород основано на его изменении в весьма широких пределах — от долей ом-метра до сотен тысяч ом-метров. Удельное электрическое сопротивле­ние горных пород определяется рядом факторов: их минераль­ным составом, пористостью, температурой, давлением, минера­лизацией пластовых вод, извилистостью поровых каналов, со­отношением воды и углеводородов (нефти, газа) в поровом пространстве и др. Следовательно, по значению удельного электрического сопротивления можно установить литологию разреза, структуру пород, содержание в разрезе полезных ис­копаемых (нефти, газа, руд, углей и пр.), оценить величину нефтеотдачи.

Электрическое стационарное или квазистационарное поле создается в горных породах, вскрытых скважинами, с помощью питающих электродов А и В. Потенциал, разность потенциалов и напряженность поля измеряются посредством измерительных электродов М и N. Электрический ток на питающие заземле­ния А и В подается от генератора тока.

Сочетания электродов А, В, М и N, расположенных в сква­жине на разных расстояниях друг от друга, образуют зонды КС. Зонд подсоединяется к кабелю с токопроводящими и из­мерительными жилами и опускается в скважину. Обычно при измерении КС три электрода — А, М и N или А, В и М поме­щают в скважину, а четвертый — В или N находится на поверх­ности (рис. 17). Возможны случаи, когда только два элект­рода—Л и М опускают в скважину, а два других — В и N устанавливают на поверхности или все четыре электрода поме­щают в скважину.

Чтобы установить связь удельного электрического сопротив­ления изучаемой среды с измеряемой характеристикой элект­рического поля (U, ДU и £), силой тока и геометрическими размерами зонда, необходимо определить значение потенциала в однородной изотропной среде, где расположен точечный ис­точник тока.

Электрическое поле в однородной изотропной среде

Пусть в однородном изотропном пространстве, заполненном средой удельного Сопротивления р, находится точечный источ­ник тока А силой /. Второй полюс В источника тока располо­жен в бесконечности и влиянием его на электрическое поле среды вблизи электрода А можно пренебречь.

Необходимо определить потенциал электрического поля в любой точке изучаемой среды на расстоянии г от источника

у777Я:

Р ис. 17. Схемы измере­ния кажущегося сопро­тивления горных порол в скважине обычными зондами разных типов.

а. 6 — однополюсные зон­ды; о. г—двухполюсные зонды (а. в — потенциал- зонды; б, г—градиент- зонды); д — идеальный

потенциал-зонд. Г — гене­ратор тока для создания электрического поля

в скважине: R — рсосгат; РГ1 — регистрирующий при­бор

тока, исключая точку А. Совместим начало координат с точкой, где находится источник тока А, и опишем вокруг него сферу произвольного радиуса г (рис. 18). Так как среда однородна и изотропна, то ток будет равномерно распределен по поверхно­сти сферы и, следовательно, его плотность

j_np~//S = /Млг², (35)

где 5 = 4лг²—площадь поверхности сферы.

Из уравнения (34) следует

Е ~ — dU/dr = j_npP. (36)

Подставив (35) в (36), получим

ли р/

dr 4лг² ’

или

р

(37)

Рис. 18. Схема электрического поля в однородной изотроп­ной среде.

/ — линии равного потенциала; 2 — линии тока и электрических сил.

/ dr

4я 7**

В соответствии с формулой (37) потенциал в точках изучаемой среды

и = [dU = -SL[— = -^-+c.

J 4л J г^а 4пг

(38)

Постоянная интегрирования С находится из граничного условия равенства потенциала нулю на бес­конечном расстоянии от источника тока, т. е. 1=0 при г->оо, поэтому необходимо принять С=0. Итак, вы­ражение для потенциала в однород­ной изотропной среде, созданного

точечным электродом А, излучающим ток силой /, в любых точ­ках изучаемой среды на расстоянии г от источника А имеет следующий вид:

д. и. дьяконов, 1

ОБЩИЙ КУРС 1

| БИБЛИОТЕКА | 2

_ ³ г-@-^Ит=ь— 31

л и=и_м-и_ы=2+-[-±---±А 43

р*=к;с/,/л 77

1с=И^ 87

Г] 87

д. и. дьяконов, 427

ОБЩИЙ КУРС 427

Разность потенциалов между любыми точками М и N изу­чаемого пространства на основании (41) и (42) определяется выражением

л и=и_м-и_ы=2+-[-±---±А

^N 4л \АМ AN)

и

A U.

(43)

р/ MN 4я AMAN

При бесконечно сближенных электродах М и N (MN—»-0) в соответствии с (40) напряженность поля

Е = pH Ап (АО)², (44)

ли

где АО — расстояние между электродами А и серединой О бес­конечно близко расположенных электродов М и N.

Формулы (41), (43) и (44) позволяют по результатам из­мерений потенциала U, разности потенциалов MJ и напряжен­ности электрического поля Е при постоянном значении / и за­данных расстояниях AM, AN и АО между электродами зонда определить удельное сопротивление однородной среды:

P = KvUII; р = КД(///; Р = К_еЕ/1,

(45)

(46)

(47)

где Кц = 4пАМ; К = 4п К& = 4л (АО)²—коэффици­

енты зондов, численные значения которых зависят только от расстояний между электродами.

Поскольку при измерениях величин электрического поля обычно регистрируется разность потенциалов между измери­тельными электродами М и N, наиболее часто используется формула (46). В ней разность потенциалов выражается в мил­ливольтах, сила тока —в миллиамперах, коэффициент зонда — в метрах, величина удельного сопротивления — в ом-метрах.

В

р_к = KMJ/I = 4л

(48)

'.AM-AN ДU_ MN /

Из формул (46) и (48) следует, что кажущееся удель­ное электрическое сопротивление среды можно рассматривать как истинное удельное электрическое сопротив­ление фиктивной однородной изотропной среды, в которой при постоянных расстояниях между электродами зонда и силе тока создается такая же разность потенциалов, как в изучаемой не­однородной среде. Поскольку регистрируемая величина AU про­порциональна р_к, кривая, записанная при постоянной силе тока, представляет собой кривую кажущегося сопротивления в масш­табе Kfl, поэтому диаграмма КС — это кривая изменения кажу­щихся сопротивлений пород по разрезу скважины.

Результаты измерения КС различными зондами представ­ляются в виде кривой изменения р_и с глубиной в том или ином масштабе глубин. Чтобы получить кривую КС, необходимо,

случае однородной изотропной среды удельное электриче­ское сопротивление, рассчитанное по формуле (46), соответст­вует его истинному значению. Однако фактически среда, окру­жающая зонд в скважине, не является однородной и изотроп­ной. Удельное сопротивление среды изменяется как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях. Удельное электрическое сопротивление неоднородной среды, рассчитан­ное по формулам для однородной среды, например по (46), представляет собой кажущееся удельное электрическое сопро­тивление

поддерживая постоянную силу тока, протекающего через элек­троды А и В, зафиксировать изменение разности потенциалов между электродами М и N при перемещении зонда по стволу скважины.

Принцип взаимности

Принцип взаимности состоит в том, что при сохранении рас­стояния между электродами зонда и взаимной замене их на­значения (т. е. если пропускать ток через электроды М и N, а разность потенциалов измерять между заземлениями А и В) величина кажущегося удельного сопротивления не изме­нится.

Справедливость принципа взаимности легко показать на примере однородной изотропной среды. В этой среде с удель­ным сопротивлением р находится точечный источник тока А, который отдает в окружающее пространство ток силой / (рис. 19). Согласно формуле (41) в точке М, удаленной на расстояние AM от заземления А, потенциал

^им <л*=Р'<л>^,4лАМ-

Поместим источник тока А в точку М, а в прежней точке А будем определять потенциал поля, величина которого

U a (Af) pi ₍uJ4nMA.

Так как АМ = МА, то

(49)

П

'ч

/

М(А) Л I

/

/

/

/

V

\

А(М)

оскольку измеренное удельное электрическое сопротивле­ние среды (истинное и кажущееся) согласно (45) пропорционально отношению ///, а ко­эффициент зонда Ki определяется только взаимным расположением электродов и не зависит от их назначения, равенство (49) и является доказательством справедливости принципа взаимности. Доказательство прин­ципа взаимности для неоднородных и анизо­тропных сред приведено в работе (4].

П

\

Рис. 19. По­тенциал-зонд в однородной изотропной среде с вза­имно заменяе­мыми электро­дами

ринцип взаимности имеет большое прак­тическое значение. Например, выбирается оптимальная схема зонда, при которой ми­нимальны помехи и возможно выполнение комплексных измерений. Схему с двумя то­ковыми электродами в скважине применяют наиболее часто, потому что с нею легко обеспечить одновременную запись кривых КС и СП.

§ 9. Л\ЕТОД ОБЫЧНЫХ ЗОНДОВ КАЖУЩЕГОСЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ

Типы зондов КС

Кажущееся сопротивление горных пород измеряется чаще всего с помощью обычных зондовых устройств, у которых три электрода находятся в скважине. Условимся называть элект­роды парными, если они включены в одну цепь — питающую (А и В) или измерительную (М и N), и непарными— элект­роды разных цепей. Электроды А и В, которые служат для со­здания электрического поля в скважине, называют токо- в ы м и, электроды М и N, использующиеся для измерения ве­личины электрического поля, — измерительными.

По измеряемой величине электрического поля и располо­жению электродов зондовые установки делятся на потенциал- зонды и градиент-зонды (рис. 20).

Потенциал-зондами называются такие зонды, у ко­торых расстояние между непарными соседними электродами AM мало по сравнению с расстоянием между парными электро­дами (MN и АВ),\ т. е. AM<MN или АМ<АВ. Если один из парных электродов (М или В) потенциал-зонда удален в бес­конечность (N—>-оо или В—»-оо), то такой зонд называется идеальным потенциал-зондом (рис. 20, а, /). В этом случае величина КС, замеренная идеальным потенциал-зондом, соответственно (45) пропорциональна потенциалу электриче­ского поля в точке М, т. е.

р_к = 4я AMU/I.

Установка названа потенциал-зондом потому, что в точке М измеряется потенциал электрического поля. Обычно приме­няют трехэлектродные неидеальные потенциал-зонды (рис. 20,

^а, II—V). Величина р_к для них определяется формулой (48). Использование для замера р_к идеальных двухэлектродных по­тенциал-зондов на трехжильном кабеле нецелесообразно ввиду возникновения значительных э. д. с. индукции в измерительной жиле кабеля. Эти э. д. с. существенно искажают регистрируе­мую величину потенциала, а следовательно, и значения кажу­щегося сопротивления. При бифилярной проводке измеритель­ных или питающих жил кабеля индукционный эффект резко снижается.

Расстояние между сближенными непарными электродами L_n3=AM является размером или длиной потенциал-зонда. Точ­ка, к которой относится замер кажущегося сопротивления или другого параметра, называется точкой записи и обозна­чается через О. Точка записи у потенциал-зонда условно рас­положена посередине между электродами А и М, хотя факти­чески потенциал фиксируется в точке М. Это связано с тем, что при таком переносе точки записи кривая КС потенциал-зонда

получается симметричной относи­тельно середины пласта, и в резуль­тате облегчается отбивка его гра­ниц. Размер потенциал-зонда опре­деляет его глубинность исследова­ния и общий вид кривой кажуще­гося сопротивления.

Е

А	N ■	м.
	0
М
	м
0		0
и	А	В
г	1 1	У
А	И	м
0		0
	•М
м		А
	0
N	А	8

М

II III 1У

А О М

сли допустить измерение вели­чины КС с относительной погреш­ностью до 5 %, то в потен цп а л-зон­дах расстояние А В (или МЫ) необ­ходимо брать равным или большим 10 АМ (10 МА).

Г

I О [ -э □э

Рис. 20. Потенциал-:10нлм (а) и грпднепт зонды (б).

I — мигающие -»лсктроди; 2 — приемные 1лскгродм; 5 — точки замера р_к

раднеит-зонды — это зон­ды, у которых расстояние между парными электродами (МЫ или ЛВ) мало по сравнению с расстоя­нием между непарными электро­дами (АМ),т. е. МЫ¿АМ пли АВ А /.АМ (рис. 20, б). Если расстояние между сближенными электродами МЫ или А В стремится к нулю (МЫ->0 или АВ >0), то такой зонд является идеальным г р а д и с и т -.»о и д о м (рис. 20,

б, /). Величина КС, в случае идеального градиент-зонда, со­гласно (47) пропорциональна градиенту потенциала Е электри­ческого поля в точке О, находящейся посередине между беско­нечно сближенными электродами М и Ы:

р_к = 4 п(АО)²ЕП.

На практике применяют трехэлектродные неидеальные гра­диент-зонды, величина р,< которых, определяемая формулой (48), пропорциональна изменению разности потенциалов на уча­стке МЫ. Установка названа градиент-зондом потому, что ме­жду точками М и N (рис. 20, б, II—V) измеряется градиент потенциала электрического поля.

Обычно применяют градиент-зонды с расстояниями между электродами МЫ или АВ от 0,05 до 2 м (в зависимости от раз­мера зонда). Использовать идеальные градиент-зонды невоз­можно, так как, во-первых, нельзя изготовить зонды с беско­нечно близко расположенными электродами, а во-вторых, при бесконечно близких друг к другу электродах разность потен­циалов между ними настолько мала, что ее практически нельзя измерить.

Расстояние ¿_Гз =.40 между непарным электродом и сере­диной сближенных электродов является размером градиент- зонда. Точка записи О кривой КС у градиент-зонда располо­жена посередине между парными электродами. Размер гради­ент-зонда АО определяет его радиус исследования и общий вид кривой КС.

Если допустить измерение величины КС градиент-зондом с относительной погрешностью до 5 %, то расстояние АО (или МО) необходимо брать равным или большим 10 MN (10 АВ).

По назначению электродов, находящихся в скважине, зонды могут быть однополюсные, или прямого питания (в скважине расположен один токовый электрод А и два изме­рительных— М и N (рис. 20, II, III) и двухполюсные, или взаимного питания (в скважине два токовых электрода— А и В и один измерительный—М) (рис. 20, IV, V). Согласно принципу взаимности при сохранении расстояний между элект­родами зонда заданного типа величина КС, зарегистрирован­ная установками прямого и взаимного питания, будет одна и та же.

В неоднородных средах значение КС зависит не только от типа применяемого зонда, но и от взаимного расположения его электродов. В связи с этим различают последовательные и обращенные трехэлектродные потенциал- и градиент-зонды. Последовательными называют зонды, у которых парные электроды (М и N или А и В) находятся внизу (рис. 20, а, II, IV, б, II, IV), обращенными — зонды, у которых парные электроды расположены выше непарного (рис. 20, a, III, V, б,

111, V).

Зонды КС обозначаются буквами А, В, М, N в порядке расположения электродов сверху вниз, между буквами указы­ваются цифрами межэлектродные расстояния в метрах. Напри­мер, А2М0,25Ы— однополюсный градиент-зонд последователь­ный: верхний электрод А является токовым, ниже на расстоя­нии 2 м расположен измерительный электрод М и на расстоянии

1. 25 м от М — измерительный электрод N. Второй токовый электрод — В помещен на значительном удалении от скважин­ных электродов. Размер зонда ¿_гз =2,125 м.

Связь между кажущимся и истинным сопротивлениями среды

Кажущееся сопротивление р_к, измеренное потенциал-зондом в точке М неоднородной среды, отличается от его истинного значения во столько раз, во сколько потенциал в этой точке II _м превышает потенциал в точке М однородной среды Им с удель­ным сопротивлением р_м:

Рк = (U_MfU_M) Рм •

С вязь р_к, замеренного потенциал-зондом, с истинным удель­ным сопротивлением среды через плотности токов определя­ется формулой

(50)

^где jfip ^и W — плотности тока проводимости в неоднородной

и однородной изотропной средах соответственно. В этой фор­муле произведение 0п_р/}_пр)рм« берется как среднее значение в интервале от точки М до бесконечности. Фактически опреде­ляющее влияние на это произведение оказывают участки неод­нородной среды, расположенные от токового электрода А на расстоянии, не превышающем 5—10 размеров зонда.

Связь р_к, измеренного градиент-зондом, с истинным удель­ным сопротивлением среды устанавливается на основании фор­мулы (47). Преобразуем эту формулу:

Рк=—=~Г< (51)

//4я/£

где ¿_Гз =/40.

На основании (5)

Е-КрРлиг, (52)

где рл/лг — истинное значение удельного сопротивления среды между электродами М и N.

Согласно (35) плотность тока в однородной изотропной

среде

}_пр = //4я^. (53)

Подставив (52) и (53) в (51), получим

Рк = ^Рл<«- (54)

Ьр

Из формул (50) и (54) следует: 1) кажущиеся сопротивле­ния, измеренные потенциал- и градиент-зондами, пропорцио­нальны истинному удельному сопротивлению среды, в которой находятся измерительные электроды; 2) величина КС изменя­ется пропорционально плотности тока между измерительными электродами; 3) при пересечении поверхности раздела сред потенциал зондом величина КС изменяется плавно, так как рлг и I)дг убывают или возрастают скачком при переходе электрода М из одной среды в другую; при пересечении поверхностей раз­дела сред градиент-зондом КС изменяется скачком пропорцио­нально рмл\ причем отношение 5„_р/|пр остается практически постоянным.

Кривые КС обычных зондов

Рассмотрим кривые КС для одиночных однородных пластов при различных соотношениях размера зонда и мощности пласта, удельного сопротивления пласта р_Пл и вмещающих пород р_вм, истинные удельные сопротивления которых в кровле и по­дошве пласта равны. Кривые КС получены на основании теоретических и экспериментальных данных с учетом влияния скважины.

Рассмотрим кривые КС потенциал-зонда для мощного и тонкого пластов.

1. Пласт мощный (/г>1_пз). высокого удельного сопротив­ления (рпл>Рвм), выделяется максимумом р_к, симметричным относительно середины пласта (рис. 21, а). При значительном удалении зонда от подошвы пласта в нижнем полупростран­стве значение р_к близко к Рвм. При перемещении зонда снизу вверх и приближении его к пласту плотность тока в полупро­странстве от М до оо постепенно возрастает за счет экраниро­вания тока высокоомным пластом, и согласно формуле (50) значение КС увеличивается, достигая максимума в середине пласта. По мере подхода зонда к кровле пласта плотность тока в области от М до оо уменьшается в связи с ответвлением все большей части тока в проводящую покрывающую среду, а р_к в соответствии с формулой (50) снижается. После пересече­ния электродами А и М кровли пласта величина КС продол­жает уменьшаться за счет включения в полупространство Моо низкоомной покрывающей среды.

Границы высокоомного пласта большой мощности на кри­вой потенциал-зонда отмечаются следующим образомг кров­ля—на 1_пз/2=АМ/2 выше, а подошва —на Ь_из/2 ниже точек перехода от медленного к резкому изменению кривой р_к.

2. Пласт тонкий (Л</,_Пз), высокого удельного сопротивле­ния (рпл>рвм). С приближением зонда к подошве пласта плот­ность тока возрастает в среде от М до оо за счет экранирова­ния электрического поля заземления А высокоомным пластом, а р_к в соответствии с (50) увеличивается, достигая максимума на расстоянии АМ12 от нижней границы пласта (см. рис. 21, а). После пересечения электродом А подошвы пласта и входа его в среду с сопротивлением р_пл плотность тока в среде с р_вм по­степенно уменьшается, а р_к, следовательно, снижается, дости­гая минимума в середине пласта.

По мерс приближения зонда к кровле пласта р_к увеличи­вается в связи с возрастанием плотности тока в области элек­трода М. Максимум р_к фиксируется в момент выхода элект­рода М из пласта на расстоянии АМ/2 от его кровли. С уда­лением зонда от пласта р_к асимптотически приближается К рвм.

Минимум р_к в центре пласта тем ниже, чем выше р„л- С уменьшением сопротивления пласта аномалии р_к экранных максимумов становятся менее выразительными, и выделить пласт по кривым КС потенциал-зонда весьма сложно. Это ог­раничивает применение потенциал-зондов при изучении мало­мощных высокоомных пластов.

3. Пласт мощный (Л>£,_пз). низкого удельного сопротивле­ния (рпл<рвм), выделяется минимумом р_к, симметричным от­носительно середины пласта (рис. 21, б). Границы пласта от-

Рис. 21. Кривые КС против одиночных однородных пластов разной мощно- сти, полученные разными зондами (по С. Г. Комарову)

мечаются на кривой р_к по аналогии с определением границ для высокоомного пласта.

4. Пласт тонкий (Л<£_пз), низкого удельного сопротивления (рлл<рвм), отмечается симметричным минимумом (рис. 21, б).

Форму кривых КС градиент-зонда для пластов различной мощности рассмотрим на примере последовательного зонда.

1. Пласт мощный (Л>£_гз), высокого сопротивления (рлл>рвм). Кривая КС асимметрична относительно середины

пласта. При приближении зонда к пласту плотность тока в на­правлении электродов М н N постепенно возрастает за счет экранирования тока высокоомной покрывающей средой, и со­гласно (54) р_к увеличивается (рис. 21, в).

В случае пересечения электродами М и N нижней границы пласта на кривой КС будет наблюдаться максимум, р_к кото­рого с повышением р,_!Л стремится к удвоенному значению по­следнего. По мере удаления зонда вверх от подошвы пласта влияние нижней проводящей среды уменьшается, и плотность тока равномерно распределяется в пласте, т. е. значение р_к приближается к р„_л.

При приближении зонда к более проводящей покрывающей среде плотность тока в области измерительных электродов по­нижается вследствие распространения значительной его части во вмещающую среду, и согласно (54) р_к постепенно уменьша­ется. В кровле пласта отмечается самое минимальное значение КС, не превышающее р_8М. При входе зонда в покрывающую среду и удалении его от кровли пласта КС постепенно стре­мится к р„у.

Границы высокоомного пласта на кривой КС последова­тельного градиент-зонда отмечаются следующим образом: кров­ля— по минимуму кривой р_к, подошва — по максимуму, причем сама кривая смещается по глубине вниз на половину расстоя­ния между сближенными электродами (МN/2).

2. Пласт тонкий (Л</,_гз), высокого сопротивления (рпл> >рвм). Кривая КС асимметрична относительно середины пла­ста. В подстилающей среде на расстоянии ¿_гз=у40 отмечается экранный максимум (см. рис. 21, в). При дальнейшем переме­щении зонда вверх, когда токовый электрод А и электроды М и N будут находиться по разные стороны пласта, фиксируется минимальное значение КС — меньше р_вм. В этом случае сам пласт является экраном, ослабляющим плотность тока в обла­сти измерительных электродов. Подошва пласта отмечается ос­новным максимумом р_к, кровля — пониженным значением р_к. При увеличении отношения ¿_Г3/Л основные максимумы кри­вых КС смещаются к центру пласта, н кривые становятся бо­лее симметричными. Границы низкоомного пласта большой мощности на кривой КС последовательного градиент-зонда фик­сируются следующим образом: кровля — по максимуму кривой рк, подошва — по минимуму, смещенным по глубине вниз на МЫ/2 (рис. 21, г).

Кривые КС, получаемые обращенным градиент-зондом,— зеркальное отображение кривых КС последовательного гради­ент-зонда. Границы высокоомного пласта большой мощности на кривой КС обращенного градиент-зонда отмечаются следу­ющим образом: кровля — по максимуму кривой р_к, а подош­ва— по минимуму, смещенным по глубине вверх на МЫ/2. В низкоомном пласте подошва отмечается по максимуму, кров­ля— по минимуму, смещенным на ММ/2 вверх.

В природных условиях разрезы скважин представлены чере­дующимися неоднородными пластами низкого и высокого со­противления. Взаимное влияние соседних пластов и их неодно­родность обусловливают различный характер распределения электрического тока, а следовательно, разные формы кривых КС и величины р_к. Чередование и неоднородность пластов про­являются в нарушении плавности хода кривых р_к, их иззубрен- ности, смещении граничных максимумов и минимумов или ни­велировке их. Это затрудняет выделение границ пластов и приводит к погрешностям при отсчете значений р_к. Однако, не­смотря на это, в большинстве случаев на практике удается по фактическим кривым КС установить границы пластов и тем самым расчленить разрез по удельному электрическому сопро­тивлению пород (рис. 22).

Стандартные зонды

Для сравнения между собой диаграмм КС, полученных в от­дельных скважинах регионов со специфическими условиями залегания пород, разрезы скважин исследуются зондом одних и тех же размера и типа, который называется стандартным. Выбор стандартного зонда определяется следующими основ­ными требованиями: 1) кривая КС должна быть достаточно дифференцирована по вертикали и, следовательно, должна вы­делить возможно большее число пластов в разрезе; 2) на кри­вой р_к должны достаточно четко отмечаться границы пластов разных удельных сопротивлений; 3) значения КС против от­дельных пластов не должны значительно отличаться от их ис­тинных удельных сопротивлений.

Указанные выше требования противоречивы. Так, для выде­ления максимального числа пластов необходимо привлекать зонд малой длины (¿<Л), однако значения р_к, зафиксирован­ные таким зондом, существенно искажаются влиянием сква­жины и зоны проникновения промывочной жидкости. Если вы­брать в качестве стандартного зонд большой длины (¿^¿_с), показания р_к которого в мощных пластах близки к их истин­ным удельным электрическим сопротивлениям, то полученная кривая КС будет слабо дифференцирована по вертикали и сильно искажена экранными явлениями вследствие влияния со­седних пластов на величину р_к. При выборе стандартного зонда имеет значение не только его размер, но и тип. Например, в тонкослоистом разрезе нецелесообразно применять потенци­ал-зонд, так как по его кривым КС невозможно выделить тон­кие пласты высокого сопротивления.

На практике в качестве стандартного зонда обычно приме­няют зонд средней длины, который позволяет получить наибо­лее оптимальные данные об изучаемом геологическом разрезе. В районах, разрезы которых сложены преимущественно пес­чано-глинистыми образованиями, в качестве стандартного

Рис. 22. Фактические кривые КС, зарегистрированные градиент-зондами разного размера и потенциал-зондом. / — глина: 2—песчаник нефтеносный; 3—песчаник глинистый нефтеносный; •# —песчаник водоносный

зонда чаще всего используют последовательный градиент-зонд. Он позволяет наиболее уверенно разделить пласт на нефтега­зоносную и водоносную части, если в нем присутствует подо­швенная вода. При выборе стандартного градиент-зонда важно установить расстояние между сближенными парными электро­дами. Обычно оно составляет ^XU—Vio длины зонда. Увеличение разноса между парными электродами ведет к сглаживанию кривых сопротивления и снижению аномалий р_к, особенно про­тив тонких высокоомных пластов.

В районах, разрезы которых представлены карбонатными высокоомными отложениями, в качестве стандартного зонда применяется потенциал-зонд длиной 0,5—0,75 м. Получаемая нотенциал-зондом в высокоомных мощных пластах кривая со­противления имеет симметричную форму, поэтому наиболее благоприятная для расчленения разреза, и р_к—>-р_пл-

Нередко в качестве стандартных зондов используют и гра­диент-зонд и потенциал-зонд, а в дополнение к последователь­ному градиент-зонду — обращенный градиент-зонд той же длины для более точной отбивки кровли высокоомных пластов.

Тип и размер стандартного зонда подбираются в зависимо­сти от степени геолого-геофизической изученности района, осо­бенно на стадии поисково-разведочных работ. Например, для районов Западной Сибири в качестве стандартных зондов при­меняют А2МО, 5N, N11MO, 5А.

Искажения кривых КС

В процессе регистрации кривые КС могут быть искажены сторонними сигналами-помехами и неисправностями скважин­ной аппаратуры, линии связи и регистрирующего устройства. Наиболее частые причины искажения кривых КС следующие: утечка тока, индуктивные помехи,- колебания регистрирующих устройств, влияние металла и др. Искажения кривых КС чаще всего связаны с нарушением изоляции скважинной, наземной аппаратуры и линии связи. Они могут быть как в токовой цепи, так и в измерительной. В кабеле утечка тока происходит обычно через нарушенную изоляцию, в аппаратуре — по по­верхности изолирующих деталей. Качество изоляции различных узлов и участков аппаратуры характеризуется их электриче­ским сопротивлением. Сопротивление изоляции выражается в мегаом-метрах и определяется с помощью мегомметра М-1101, создающего напряжение до 500 В.

Области применения обычных зондов КС и решаемые ими геологические задачи

Метод обычных зондов КС — основной метод, применяю­щийся при изучении геологических разрезов незакрепленных скважин, заполненных электропроводящей промывочной жид-

костью, на нефтяных, газовых, угольных, рудных месторожде­ниях, при поисках пресных и термальных вод, при решении ин­женерно-гидрогеологических задач.

Данные метода КС стандартного зонда совместно с кривой СП представляют собой основу всех геологических построений, связанных с изучением глубинного строения территории, уточ­нением стратиграфических границ, построением различных гео­логических карт и т. д. По кривой КС стандартного зонда вы­деляют границы пластов, определяют их мощности и глубины залегания, выделяют коллекторы и оценивают характер их на­сыщения, выявляют пласты нефти, газа, угля, руд и других полезных ископаемых.