В разрезе нефтегазовой скважины (Западная Сибирь)

Таблица1. Данные для построения фактических кривых зондирования

№п/п	L	d	ρk	ρc	L/d	ρk /ρc
1	0,45	0,22	12	37	2,05	0,32
	1,05	0,22	14	37	4,77	0,38
	2,25	0,22	5,2	37	10,23	0,14
	4,25	0,22	2,7	37	19,32	0,07
	8,5	0,22	4	37	38,64	0,11
2	0,45	0,21	13	35	2,14	0,37
	1,05	0,21	19	35	5,00	0,54
	2,25	0,21	8,5	35	10,71	0,24
	4,25	0,21	4,8	35	20,24	0,14
	8,5	0,21	4	35	40,48	0,11

Рис. 13. Фактические кривые БКЗ

Рис. 14. Сопоставление фактических кривых БКЗ для пластов 1 и 2 с теоретическими двухслойной палетки 1А

В результате сопоставления установлено:

Пласт 1. Имеет место расхождение фактической кривой с двухслойной палеточной. Правая ветвь сечёт теоретические кривые и уходит вниз, что указывает на повышающее проникновение. Следовательно, пласт проницаемый. По сопоставлению левой ветви с теоретическими оценена зона проникновения, которая имеет параметры ρ_п/ρ_с = 5, что является основой для дальнейшей интерпретации кривой по трёхслойной палетке.

Пласт 2. Наблюдается также несоответствие фактической кривой с теоретической 2-х слойной палетки. Правая ветвь сечёт теоретические кривые и уходит вниз, что указывает на повышающее проникновение. Левая ветвь совпадает с теоретической двухслойной. Зона проникновения имеет параметры ρ_п/ρ_с = 10.

4) Производилось сопоставление фактических кривых с теоретическими трёхслойных палеток, для чего из набора существующих выбраны трёхслойные палетки с параметрами:

• пласт 1 - D/d_c = 2; ρ_∆/ρ_с = 5

• пласт 2 - D/d_c = 2; ρ_∆/ρ_с = 10

Результаты сопоставления представлены на рис. 15.

Рис. 15. Сопоставление фактических кривых БКЗ для пластов 1 и 2 с теоретическими трехслойных палеток 4А и 5А

Получены следующие количественные показатели:

• пласт 1 - ρ_п/ρ_с = 0,5; ρ_∆/ρ_с = 5; D/d_c = 2; ρ_п = 18,5 Ом*м,

ρ_∆ = 185 Ом*м, D = 0,43 м и h = 7 м

• пласт 2 - ρ_п/ρ_с = 1; ρ_∆/ρ_с = 10; D/d_c = 2; ρ_п = 35,0 Ом*м,

ρ_∆ = 350 Ом*м, D = 0,42 м и h = 9 м

Искомые значения ρ_п и h сведены в таблице 2.

Таблица 2.

Результаты количественной интерпретации данных БКЗ

№ пласта	ρп	h
1	18,5	7
2	35,0	9

Рассмотрение данных таблицы 2 показывает, что для пласта 1 ρ_п = 18,5 Ом*м соответствует УЭС водо-нефтенасыщенных пластов, а для пласта 2 ρ_п = 35,0 Ом*м - УЭС нефтенасыщенных пластов.

Геологическая интерпретация заключается в определении геологических характеристик разреза. Используются обе модификации КС: электропрофилирование одиночными зондами и электрозондирование, то есть БКЗ. Электропрофилирование применяют для нахождения границ пластов, а также в благоприятных условиях для литологического расчленения разрезов, выявления целевых объектов (нефте-, газо-, водоколлекторов, пластов угля, руд и т. д.). БКЗ используют для оценки проницаемости (наличие или отсутствие зоны проникновения) и определения количественных характеристик (коэффициентов пористости, нефтегазонасыщенности, зольности и т. д.). Ограничения метода КС:

• большое шунтирующее влияние скважины при ρ_п/ρ_с> 200 (столб бурового раствора служит шунтом)

• высокая погрешность в определении ρ_п пластов малой мощности при ρ_п/ρ_вм > 20 (ток ответвляется во вмещающие породы).

Методы сопротивлений ГИРС помимо КС и БКЗ включают боковой (БК), микро- (МК), токовый (ТК) и дивергентный (ДК) каротажи.

ТЕМА: Микромодификации метода КС. Токовый, дивергентный и боковой каротаж. Качественная и количественная интерпретация каротажных диаграмм этих методов.

Микрокаротаж (МК) – это исследования в скважинах градиент- или потенциал-зондами КС малого размера, которые расположены на прижимном изоляционном башмаке. Общий вид зонда МК и его принципиальная схема приведены на рис.16.

Рис. 16. Принципиальная схема измерений микрозондами

а – общий вид микрозонда: 1 – электроды, 2 – башмак, 3 – кабель; б – схема записи

Расстояние между электродами А и М₁ и М₁ и М₂ в зонде МК, как правило, составляет 25 мм. Поэтому для микроградиент-зонда А 0,025М₁0,025М₂ его длина составляет 4 см, а для микропотенциал-зонда А 0,05М₂∞N, соответственно

5 см. Таким образом глубинность исследования у микроградиент-зонда равна его длине и составляет 4 см и является меньшей чем у потенциал-зонда, у которого глубинность примерно в три раза больше длины и, следовательно примерно равна 15 см. Этот факт используется для изучения прискважинного пространства. В частности, по соотношению кривых ρ_к^мк оценивается влияние образуемой в интервалах проницаемых пластов глинистой корки и слоя промывной жидкости (рис.17). Положительным расхождением между значениями ρ_к^пз-мк и ρ_к^гз-мк называются случаи, когда над проницаемыми пластами ρ_зп > ρ_с, а над непроницаемыми ρ_п > 25ρ_с. Отрицательное расхождение между ρ_к^пз-мк и ρ_к^гз-мк происходит когда ρ_зп < ρ_с и ρ_с > ρ_п.

Рис. 17. Пример поведения кривых МК

и кавернометрии (КВ) в интервале

образования глинистой корки над

продуктивным пластом

1 – песчаник, 2- глина песчаная, 3 – песчаник глинистый, 4 – песчаник газонасыщенный

МК относится к детализационным методам каротажа. Основная задача – расчленение продуктивных пластов на проницаемые и непроницаемые. Другие задачи – определение границ пластов и их эффективной толщины (мощности), определение ρ_зп и ρ_гк (толщины глинистой корки). Благоприятные условия для МК – слабоминерализированная промывная жидкость.

Резистивиметрия – метод ГИРС, предназначенный для измерениея УЭС промывных жидкостей. Для этих целей разработаны скважинные и поверхностные резистивиметры. Значения УЭС буровых растворов (ρ_с) необходимы при вычислении ρ_п методами БКЗ, ИК (индукционный каротаж), ВИКИЗ (высокочастотный индукционный каротаж изопараметрических зондирований) и др. Измерения ρ_с как правило сопровождаются и измерениями температуры (t), поскольку сильно зависит от её изменения.

Скважинный резистивиметр представляет собой зонд КС малого размера с кольцевыми электродами, который укреплён изоляторами в перфорированном корпусе с целью возможности свободной циркуляции бурового раствора через этот корпус при перемещении зонда по стволу скважины. Схема конструкции скважинного резистивиметра приведена на рис. 18.

Рис. 18. Электрическая схема измерения скважинным

резистивиметром

ЦИ – цилиндрический изолятор, П – переключатель полярности

тока, Б –батарея, КП - компенсатор поляризации

Блок-схема поверхностного резистивиметра приведена на рис. 19. Этим прибором измерения ρ_с выполняют как в полевых, так и в лабораторных условиях. Для этого в емкость отбирают пробы промывной жидкости. Далее жидкость наливают в измерительный стакан, оборудованный питающими и измерительными электродами. Значения Электронные схемы скважинного и поверхностного резистивиметров сконструированы таким образом, что позволяют получать значения УЭС непосредственно в процессе измерений.

Рис 19. Блок-схема поверхностного резистивиметра ПР-1

1 - переключатель диапазонов; 2 - измерительный сосуд;3 - переключатель вида измерений;4 - измеритель (микровольтметр); 5 - регистрирующий прибор; 6 - источник питания; 7 - генератор «П» образного напряжения; 8 - регулировочное напряжение.

Т оковый каротаж (ТК) заключается в измерении силы тока (I) в цепи питающих электродов А и В. Блок-схема приведена на рис. 20. Сущность метода в том, что один из электродов, например В, неподвижен и его сопротивление заземления неизменно (R_B = const). Сопротивление заземления R_A подвижного электрода А изменяется когда он пересекает в стволе скважины разные по УЭС пласты пород. Следовательно, с изменением R_A изменяется и ток I_A в питающей цепи.

Рис. 20. Схема измерения кривых ТК и МСК

I, II, III – питающий, измерительный и компенсационный модули, А,В – питающие электроды, R_T, R₀, R_н, R_к регулировочное, эталонное, нагрузочное и компенсационное сопротивления, Б1,Б2 – токовые батареи, мА – микроамперметр, РП – регистрирующий прибор

ТК условно относят к методам КС. Существует два варианта. В первом используется обычный зонд КС, а во втором подвижный электрод устанавливается на прижимной рессоре, как и в микрозонде или же выполняется в форме проволочного ерша (щётки) для касания со стенками скважины, что при регистрации кривой I_A снижает влияние бурового раствора. Второй вариант ТК носит название метода скользящих контактов (МСК).

Методы ТК и МСК эффективны при расчленении разрезов скважин в которых присутствуют и чередуются пласты высокого и низкого УЭС, в том числе толщиной в первые сантиметры, так как очень четко отбиваются их границы. Такие соотношения часто встречаются на рудных (при выделении тонких сульфидных прожилков) и угольных (при выделении в электропроводящих пластах антрацита прослоев углистых и глинистых сланцев) месторождениях. Недостаток методов ТК-МСК в том, что зависимость между УЭС и I_A нелинейная. Пример изучения строения угольного антрацитового пласта по кривым методов МСК и ТК приведен на рис. 21.

Рис. 21. Пример изучения строения пласта антрацита методами МСК

и ТК

1 – антрацит, 2 – углистый сланец, 3 – аргиллит, 4 - песчаник

Электрический каротаж с фокусированными зондами – это методы в которых осуществляется концентрация тока или же силовых линий электрического поля в заданной точке или в геологическом объекте. Различают две разновидности конструкций зондов: 1) с фокусированной системой измерительных электродов – основа дивергентного каротажа (ДВК); 2) с фокусируемой системой питающих электродов – основа бокового каротажа (БК).

Д ивергентный каротаж основан на определенно-направленном распределении интенсивности геофизического (физического) поля в стволе скважины. Имеется в виду явление дивергенции, связанное со стеканием тока из скважины в породу при ρ_п >>ρ_c на расстоянии S>d_c, когда при этом изменяется потенциал U вдоль оси Z. Картина близка к той, которая имела бы место при дисковом питающем электроде (рис.22).

Рис. 22. Схема распределения тока точечного

источника А в «дивергентной» среде

Согласно рисунку, на удалении от источника существуют осевой I_z и радиальный I_r токи, а также осевые R_z и радиальные R_r сопротивления участка скважины.

Схема зонда дивергентного каротажа включает два совмещённых в 4-х электродный градиент-зонда, в котором электроды А и М являются общими (рис. 23). При такой системе показания зависят от радиальной составляющей плотности тока и система считается фокусированной в радиальном направлении.

Рис. 23. Схема зонда ДВК

L-а=АО₁ - длина 1-го зонда

L+а=АО₂ - лина 2-го зонда

То есть показания в точках О₁ и О₂ равны напряжённостям Е₁ и Е₂ (первые производные U₁ и U₂), а их разность (E₁ – E₂ = J_а) - 2-ой производной U (U"), называемой дивергенцией. Условия существования последней в том, что если σ_п = 0 (ρ_п = ∞), скважина является проводником помещенным в изолятор и поэтому радиальная составляющая отсутствует (E₁ – E₂=0). Следовательно и U" = 0. Но если σ_п > 0, то дивергенция появляется и U" тем больше, чем больше σ_п.

Дивергентный каротаж в принципе позволяет осуществлять исследования сквозь обсадную колонку (электроды прижимают к трубе), так как обсадная колонка не идеальный проводник, а порода не идеальный изолятор. Недостаток ДВК – сильная зависимость от d_с.

Боковой каротаж (БК) – метод с управляемой системой питающих электродов с целью фокусировки тока в пласт, один из основных методов исследований нефтяных, угольных и др. скважин. Различают 3-х, 7-ми и 9-ти электродные модификации. В специальной литературе и некоторых учебниках БК еще называют методом сопротивления экранированного заземления (СЭЗ). Сущность БК в том, что посредством равного потенциала экранирующих электродов, ток центрального электрода течет перпендикулярно к оси скважины. В этом случае на измерения меньше влияют мощность пласта, сопротивление вмещающих пород и бурового раствора, что и является преимуществом БК перед методом КС. Преимущество БК еще и в том, что одновременно с кривой ρ_к можно регистрировать кривую удельной электропроводности σ_к (ед. изм. – сим/м). Размер центрального электрода в зондах БК, как правило, первые сантиметры, следовательно можно выявлять очень тонкие пласты и пропластки, при том что метод глубинный и составляет три длины экранных электродов. Схема трёхэлектродного зонда БК приведена на рис. 24.

Рис. 24. Схема трехэлектродного