Характеристика зондов

Многокатушечный зонд представляет собой систему катушек, укрепленных на одном изоляционном стержне. Генераторная Г и приемная П катушки являются главными, остальные катушки называются компенсационными К и фокусирующими Ф. Компенсационные катушки служат для исключения в приемной катушке ЭДС прямого поля, индуцируемого генераторной катушкой. В зависимости от того, расположены ли фокусирующие катушки внутри или вне главного зонда, фокусировка считается внутренней или внешней. Основной задачей внешней фокусировки является снижение влияния вмещающих пород на показания зонда, а задачей внутренней фокусировки - снижение влияния скважины и зоны проникновения. Многие зонды ИК имеют одновременно внешнюю и внутреннюю фокусировки. Фокусирующее действие катушек достигается путем подбора числа витков и расположения относительно главных катушек. Компенсационные и фокусирующие катушки включаются последовательно с главными, но их витки намотаны противоположно виткам генераторной и приемной катушек.

Для зонда с фокусирующими катушками сигнал равен алгебраической сумме сигналов всех возможных пар измерительных и генераторных катушек зонда. Соответственно с этим усложняется и выражение геометрического фактора для отдельных областей среды.

В общем случае неоднородной среды, состоящей из отдельных областей А, В, ..., N с удельными электропроводностями , где - геометрические факторы отдельных областей, на которые разбито пространство, получаемые суммированием геометрических факторов элементарных колец, из которых состоит каждая область.

Зависимость геометрического фактора G бесконечного по длине цилиндра от его радиуса r называют радиальной характеристикой индукционного каротажного зонда. Зависимость геометрического фактора от мощности пласта h называют вертикальной характеристикой индукционного каротажного зонда.

Рис.4(http://www.studfiles.ru/html/2706/289/html_OVdUmSdKFc.hfEs/htmlconvd-GtvAt__html_m43d860d2.png)

Простейшим зондом для измерения силы тока, проходящего в буровом растворе и окружающих скважину породах, служит одноэлектродный зонд. В этом виде исследований, называемом токовым каротажом, один электрод заземлен неподвижно, вблизи устья скважины, а второй - закреплен на кабеле В результате перемещения зонда по скважине регистрируется кривая изменения силы тока.

Рис.5 (http://neosee.ru/origdocs/66/65059/65059_html_64c617eb.png)Различные зонды для электрического каротажа скважин: А, В - питающие электроды, Б - батарея или другой источник питания, R - реостат для регулировки силы тока, I - прибор, измеряющий силу тока, MN - приемные измерительные электроды, - прибор для измерения (регистрации) разности потенциалов, О - точка записи, к которой относят результаты замеров; а - одноэлектродный зонд токового каротажа, б - трехэлектродный потенциал-зонд, в - трехэлектродный подошвенный (последовательный) градиент-зонд, г - трехэлектродный кровельный (обращенный) градиент-зонд

Чаще всего при работах методом КС используются трехэлектродные зонды, в которых три электрода располагаются в скважине (четвертый электрод заземляется на поверхности, вблизи от скважины). Трехэлектродный зонд, состоящий из одного питающего А и двух приемных M и N электродов, называется однополюсным. Трехэлектродный зонд, состоящий из одного приемного M и двух питающих А и В электродов, называется двухполюсным. В обоих случаях расчет КС ведется по формуле метода сопротивления:

,

где   - коэффициент, зависящий от расстояния между электродами в зонде;

- разность потенциалов между приемными электродами M и N;

- сила тока в питающей цепи АВ.

В трехэлектродном зонде

и ли

где AM, AN, MN, MB, NB - расстояния в метрах между соответствующими электродами.

Название зонда складывается из обозначения электродов, расположенных в скважине сверху вниз и расстояний между ними. Например, в зонде А2М0,05N сверху расположен питающий электрод А, далее в двух метрах - приемный электрод M, а в пяти сантиметрах от последнего - электрод N. Различают потенциал- и градиент-зонды (рис.1, рис.2).

В потенциал-зонде расстояние между приемными MN или питающими АВ (их называют парными) электродами превышает расстояние от непарного электрода А или M до ближайшего парного. Точка записи, к которой относится измеренное кажущееся сопротивление, располагается посередине АМ (точка О).

В градиент-зонде расстояние между парными электродами в пять-десять раз меньше расстояния до непарного. Точка записи находится посередине MN.

Рис.6(http://neosee.ru/origdocs/66/65059/65059_html_m36fa7109.png)

Если парные электроды располагаются выше непарного, то зонд называется кровельным (или обращенным), а если наоборот, то подошвенным (или последовательным).

Расстояние AM у потенциал-зонда и АО (или МО) у градиент-зонда называется размером зонда. Обычно размер зонда меняется от 0,5 до 3 м. Радиус обследования пород вокруг скважины примерно равен размеру зонда.

Иногда используются более сложные 5 - 7-электродные зонды. Благодаря различной комбинации питающих и приемных электродов с помощью этих зондов создаются направленные фокусированные электрические поля, что позволяет точнее отбить границы пластов и определить их сопротивление. Такие зонды используются при боковом каротаже. Для выявления тонких пластов применяются микрозонды.