§ 10. Боковое электрическое зондирование

Метод бокового электрического зондирования (БЭЗ) со­стоит в измерении кажущегося сопротивления пластов по раз­резу скважин набором однотипных зондов разной длины (см. рис. 20). Зонды разного размера, имея неодинаковый радиус исследования в вертикальном и радиальном направлениях, фик­сируют величину кажущегося сопротивления, обусловленную различными объемами проводящих сред.

Главная цель БЭЗ — определение истинного удельного со­противления пластов.

Кажущееся удельное сопротивление пласта, измеренное обычными зондами, отличается от его истинного значения тем, что на величину р_к, кроме самого р_Пл, оказывают влияние сква­жина (ее диаметр с1_С и удельное сопротивление промывочной жидкости р_р), зона проникновения фильтрата промывочной жид­кости (ее диаметр й_зп и удельное сопротивление р_зп), вмещаю­щие пласт среды (удельные сопротивления покрывающих р_Вм.» и подстилающих р_в.м, н пород); кроме того, оно зависит от отно­шения длины зонда /, к мощности пласта Л и типа зонда, т. е.

Рк = /(Рпл, Рр, Рзп, Ра„,%,^ГАп, ТИП ЗОНДа).

Чтобы определить истинное удельное сопротивление пласта по величинам КС, необходимо исключить влияние перечислен­ных факторов на кажущееся удельное сопротивление пласта.

В пластах большой мощности (Л^/.) влияние удельных со­противлений вмещающих пород пренебрежимо мало и показа­ния р_к практически не зависят от отношения ЛД,, т. е.

Рк^/(Рил. Рр, Рзт'Ч, Ц*п,£тип'30нда).

Для такого случая есть аналитическое решение задачи Л. М. Альпина — определение потенциалов в средах с коакси­ально-цилиндрическими поверхностями раздела для пласта не­ограниченной мощности (/|—>-оо), пересеченного скважиной и имеющего в общем случае зону проникновения. На основании теоретических формул разработана методика определения нс- тинного удельного сопротивления пластов по данным бокового электрического зондирования. В основе этой методики лежит из­менение глубины исследования изучаемого околоскважннного пространства при использовании зондов разных размеров. Если размеры зонда малы по сравнению с диаметром скважины (¿<С^с), измеряемое кажущееся сопротивление приближается к величине истинного удельного сопротивления промывочной жидкости (рк=^рр), при увеличении размера зонда на показа­ния р_к все больше влияют сопротивления зоны проникновения и пласта, а при значительном превышении размера зонда над диаметром скважины (Д></_с) и глубиной проникновения филь­трата промывочной жидкости (¿>0зп) рк приближается к ис­тинному значению удельного сопротивления пласта, т. е.

Рк=>-Рпл.

На основании теоретических формул построены палетки бо­кового электрического зондирования для определения истин­ного удельного сопротивления пластов большой мощности при отсутствии проникновения фильтрата промывочной жидкости (двухслойные палетки) и при его наличии (трехслойные па­летки). Палетки представляют собой серии кривых р_к/рр= =/(£/^_с) с различными отношениями рц_Л/р_Р и фиксированными отношениями £>_зп/^с и рзп/рр. Палетки для градиент-зондов при­менимы к пластам, мощность которых превышает размер наи­большего зонда в 1,2—1,4 раза.

Для пластов ограниченной мощности (в 1,2—1,4 меньше раз­мера градиент-зонда) задача определения истинного удельного сопротивления пластов по величине КС зондов разного размера при фиксированных отношениях 0_ЗПА/_с, Ь/й_С7 рвм/р_р решена

В. В. Журавлевым и В. К- Поповым путем моделирования с ис­пользованием электроинтегратора.

Для интерпретации данных БЭЗ необходимо знать удельное сопротивление промывочной жидкости и диаметр скважины.

Кроме истинной величины удельного электрического сопро­тивления пласта, по материалам БЭЗ можно установить сопро­тивление и диаметр зоны проникновения фильтрата промывоч­ной жидкости, а также характер ее проникновения. Различают три вида проникновения фильтрата промывочной жидкости в пласт: 1) повышающее удельное сопротивление пласта (рзп>рпл); 2) понижающее удельное сопротивление пласта (рап<рпл); 3) нейтральное проникновение (р₃„«рпл).

Виды БЭЗ

Боковое электрическое зондирование может быть проведено как потенциал-зондами - потенциал-зондирование, так и градиент-зондами — градиент-зондирование. Вид зондирования выбирается в зависимости от мощностей и удельных сопротивлений пластов. В промыслово-геофизической практике применяют главным образом градиент-зондирование, поскольку потенциал-зондами выделить тонкие пласты высо­кого сопротивления невозможно.

Боковое электрическое зондирование проводится зондами од­ного типа — либо последовательными, либо обращенными. Для исследования разрезов глубоких нефтяных и газовых скважин наиболее часто применяется следующий набор последователь­ных градиент-зондов: АО, 4МО, Ш; А1МО, ДО; А2МО, 5Ы; А4МО, 5Ы; А8МДО. Используются также обращенные градиент- зонды тех же размеров.

В комплект зондов БЭЗ входит и стандартный зонд А2М0,5Ы. Для учета явления экранирования и более точной от­бивки границ пластов в дополнение к диаграммам р_к последо­вательных градиент-зондов БЭЗ записывают кривую КС обра­щенным градиент-зондом Щ5М4А или Щ5М2А. При исследо­вании угольных, рудных и структурно-картнровочных скважин малого диаметра длину первого зонда в комплекте берут при­близительно в 2 раза меньше, чем в скважинах большого диаметра, т. е. АО = 0,25 м вместо Л0 = 0,45 м, а измерения с зондом А8МДО не производят. При значительной глубине про­никновения фильтрата промывочной жидкости в пласт могут быть использованы зонды и больших размеров, например А16М2Ы.

Аппаратура типа КСП

Боковое электрическое зондирование проводится с помощью многоканальной аппаратуры, позволяющей одновременно ре­гистрировать несколько кривых КС с использованием различ­ных частот; этот способ регистрации кривых БЭЗ реализован в широко применяемой скважинной аппаратуре типа КСП. Ап­паратура КСП, построенная на основе трех- и четырехканаль­ной телеизмерительной системы с частотной модуляцией сиг­нала и частотным разделением каналов, обеспечивает одновре­менное измерение трех кривых р_к и запись кривой Vсп или четырех кривых КС.

Применяется аппаратура КСП-2 и КСП-М. Комплексная скважинная малогабаритная аппаратура КСП-М состоит из глу­бинного прибора с многоэлектродным зондом и наземной па­нели. Кривые КС записываются однополюсными зондами с об­щим токовым электродом А.

Электрод А питается током частотой 300 Гц от наземного стабилизированного генератора У Г -1 (рис. 23), а цепи сква­жинного прибора — постоянным током от выпрямителя УВК-1. Обратным токовым электродом В служит броня кабеля. Раз­ности потенциалов, снимаемые с четырех пар измерительных электродов (М|Л^ь М₂№2, и Л^Л^), образующих с электро­дом А четыре разных зонда КС, передаются на поверхность по линии связи с помощью частотно-модулированных колебаний (основные частоты 7,8; 14; 25,7 и 45 кГц). Сигнал СП проходит по кабелю в виде медленно меняющегося тока.

Зонды переключаются с наземной панелн управления переключателем П. Каждый из четырех каналов КС вклю­чает входной трансформатор (Тр1 — Тр4) и частотный пре­образователь (ЧП1—ЧП4), состоящий из усилителя и мо­дулятора. Модулированные колебания поступают на сум­матор СУ и через фильтр Ф по кабелю через панель уп­равления ПУ попадают на из­мерительную панель частот­ной модуляции ИПЧМ, где они разделяются по несущим частотам и направляются в соответствующие четыре ка­нала, демодулируются и вы­прямляются фазочувствитель­ными детекторами. С выхода ИПЧМ сигналы в виде мед­ленно изменяющегося тока, амплитуда которого пропор­циональна измеряемой вели­чине КС, поступают на соот­ветствующие каналы реги­стратора.

З

рш РЛ2 рлз т

Рис. 23. Блок-схема аппаратуры КСГ1-М.

ЦЖК. ОК — нейтральная жила и оплетка кабеля

а три спуско-подъема (цикла) КСП-М записывают­ся кривые СП, стандартной электрометрии и полного бо­кового электрического зонди­рования. За первый цикл ре­гистрируются показания «стандарт-сигнал», кривые зондов А2М0,5Ы; А4М0,5Ы; А0,5М8№, за второй цикл — кривые зондов А8М1Ы; Ж),5М2А; А1 МО, 1N; А0,4М0,Ш, за третий цикл — кривая СП.

Аппаратура КСП-М предназначена для работы с одножиль­ным бронированным кабелем типа КГ2 длиной до 10 км с се­рийными геофизическими лабораториями, укомплектованными четырехканальным регистратором и унифицированными бло­ками (ИПЧМ, УВК-1, УВК-2, УГ-1). В отличие от аппаратуры КСП-2 она позволяет исследовать нефтяные и газовые сква­жины через насосно-компрессорные трубы диаметром 60 мм и

более. Аппаратура КСП-2 имеет три канала КС и рассчитана на работу с трехжильным и одножильным бронированными ка­белями.

Многоэлектродный зонд смонтирован на отрезке кабеля типа КГ 1 длиной 30 м и содержит электроды, образующие комплект зонда БЭЗ и стандартной электрометрии, а также электрод для записи кривой СП. Оплетка кабеля изолирована от корпуса скважинного прибора и от электродов.

Масштабы записи и интерпретация кривых БЭЗ

Масштаб записи кривых р_к выбирается таким, чтобы можно было по нему установить сопротивление с точностью до 5 % ^от измеряемой величины КС, а отклонение кривой р_к от нулевой линии должно быть не менее 1 см. По возможности при иссле­дованиях зондами БЭЗ сохраняется единый масштаб записи, равный масштабу стандартного зонда, например 2,5 Ом-м/см.

Масштаб глубин диаграмм бокового электрического зонди­рования, как правило, 1 : 200, реже 1 : 500 и 1 :50.

Исследование разрезов методом БЭЗ проводится в поис­ково-разведочных скважинах в интервалах, перспективных на полезные ископаемые, в эксплуатационных скважинах — в про­дуктивных интервалах.

Данные БЭЗ интерпретируются в следующем порядке.

1. С кривых КС комплекта зондов БЭЗ снимают оптималь­ные р,;опт или экстремальные р_к экстр значения. Величина ркопт для последовательного градиент-зонда есть среднее значение КС в интервале пласта, равном его мощности минус длина зонда (Л—¿гз)> вычитаемая из мощности от кровли пласта (при обращенном градиент-зонде — от подошвы пласта) (рис. 24); р_к опт снимаются для пластов большой мощности в случае рпл^рвм для /,_гз>(0,7~0,8)/1 и И/(1с> 16-5-25.

Экстремальные величины есть либо максимальные значения

Рктах при рпл>рвм, Либо МИНИМаЛЬНЫе р_к т!п При

Рпл <Р ■н!

рк экстр снимаются для пластов малой мощности при ¿_Гз<(0,7-т- -1-0,8)Л и Л/<*_с<16 (см. рис. 24).

Рис. 24. Примеры снятия оптимального, среднего и экстремальных значений кажущегося сопротивления

В случае рп_Л«рвм и до­статочно большой мощно­сти пласта снимают сред­ние значения р_КСр (^см- рис. 24).

2. Н

   	1 /	у/—-"
   с с ч /ж ' М	2" и- и,с '•!	у в **=
   : ,4	/ А ^ !/// у %%- /\ ;*г
   		д-и,/т*-м .

   Ю0

   50

   Й?

   Ю

   5

   2

   /

   05

   ЮО

   Ц)

   го

   ю

   5

   2

   /

   0,05 0,1 0,2 0,5 1 2

   ЕЕЗ' ЕЕЗ* ЕЗ

   Рис. 25. Сопоставление практической кривой зондирования с теоретическими кривыми БЭЗ градиент-зондов.

   I. 2 — практическая и теоретические кри­вые зондирования соответственно; 3 — ли­ния. соединяющая точки пересечения тео­ретическими кривыми своих правых асимп­тот

   а билогарифмиче- ский бланк с модулем

6. 25 см наносят точки с ко­ординатами по оси абс­цисс—размер зонда ¿_гз в м, по оси ординат — зна­чения Рк опт ИЛИ Рк экстр в Ом • м. По полученным точкам строится факти­ческая кривая зонди­рования, представляю­щая собой эксперименталь­ную зависимость вида р_к =

⁼1(^ гз). которая называ­ется еще практической кривой (рис. 25). На этот же бланк наносится точка с координатами по оси абс­цисс — (¡с и по оси орди­нат— р_р. Пересечение ли­ний (1_С и р_р носит название

креста фактической кривой зондирования. При интерпретации кривой зондирования в случае пластов малой мощности строится дополнительный крест, представляющий со­бой пересечение линий х = к и у=р_ьм и носящий название точки учета мощности.

3. Из числа палеток БЭЗ выбирают ту, на которой при со­вмещении крестов палетки и фактической кривой зондирова­ния кривые палеточная и практическая совпадают наилучшим образом (см. рис. 25).

4. По совпадению практической кривой с одной из палеточ- ных судят об истинном удельном сопротивлении пласта и дру­гих параметрах среды (р_зп, 0₃„). Палеточные кривые имеют своим модулем отношение рпл/р_Р = ц; зная р_Р, находят р_Пл = = цр_Р.

Детальнее вопрос об интерпретации данных бокового элек­трического зондирования рассматривается в специальном курсе.

Области применения метода БЭЗ и решаемые им геологические задачи

Методом бокового электрического зондирования исследу­ются разрезы скважин с целью детального изучения пластов и получения их количественных характеристик. Обычно этим ме­тодом изучается продуктивный участок разреза скважины. В ре­

зультате интерпретации данных БЭЗ получают значение удель­ного электрического сопротивления пласта, близкое к истин­ному, а также параметры зоны проникновения промывочной жидкости — р_зп, £>зп- По значениям р_пл и р_зп с использованием петрофизических связей выявляют в разрезе полезные ископае­мые, оценивают пористость и проницаемость коллекторов, неф- тегазосодержание и нефтеотдачу пород.