Метод микрозондирования (микрокаротаж)
Для определения электрического сопротивления части пласта, непосредственно прилегающей к скважине, и детального расчленения разреза используются микроустановки с малой глубиной исследования – микрозонды.
Каротаж обычными микрозондами (МКЗ) называют каротажный зонд малой длины, электроды которого размещены на внешней стороне башмака из изоляционного материала (рисунок 1). При работе башмак с электродами прижимается пружинами к стенке скважины, чем достигаются экранирование зонда от бурового раствора и уменьшение влияния раствора на результат измерений.
Микрозондирование проводят с одновременной записью кривых микроградиент- (МГЗ) и микропотенциал-зондов (МПЗ).
Рисунок 1а - Расположение электродов на башмаке скважинного прибора; 2а - Принципиальная схема измерений микрозондами.
Из трех электродов на «башмаке» собирают 2 микрозонда: микроградиент-зонд A0,025M0,025N с размером АО = 0,037 м и микропотенциал-зонд А0,05М, у которого электродом N служит корпус прибора, его длина AM = 0,05 м. Обратный токовый электрод В установлен на косе прибора на расстоянии 1 м от корпуса.
Кажущееся удельное сопротивление микроустановок подсчитывается по формулам для обычных градиент- и потенциал-зондов:
ρk = k · ∆U / I, (1)
где ∆U – разность потенциалов между приемными электродами M и N;
I – сила тока в питающей цепи;
k – коэффициент микрозондов, который определяют экспериментально по результатам измерений в баке, заполненном раствором NaCl с известным удельным сопротивлением.
Поскольку радиус исследования микроградиент-зонда составляет около 4 см, а микропотенциал-зонда 10 – 12 см, то микроградиент-зонд против проницаемых пластов изучает в основном сопротивление глинистой корки, а микропотенциал-зонд – сопротивление пород в пределах промытой зоны, где основным флюидом является фильтрат промывочной жидкости, а также остаточные нефть и газ.
На пластах-коллекторах отмечается положительное приращение – превышение значений МПЗ над значениями МГЗ.
На глинах зоны проникновения бурового раствора нет, поэтому оба зонда измеряют одно и то же - сопротивление глин.
Из-за большой разницы в УЭС карбонатных пород и бурового раствора малейшие трещинки на стенках скважины, оказавшиеся между электродами, сильно снижают кажущееся сопротивление (КС) между ними. По этой причине обе кривые получаются сильно изрезанными с незакономерными взаимными пересечениями. Примерный вид диаграмм микрозондов на схематизированном геологическом разрезе, включающем в себя глины, песчаники и известняки, показан на рисунке 2.
Рисунок 2 – Схематизированный геологический разрез (а) и диаграммы микрозондов (б) над ним
Микрозонды МПЗ и МГЗ предназначены для:
- выделения коллекторов в терригенных разрезах скважин,
- выделения тонких пластов,
- исследования пород на небольшую глубину,
- определения сопротивления ПЖ и части пласта, прилегающей к стенке скважины,
- определение толщины глинистой корки и пленки.
Влияние промежуточного слоя на показания обычных микрозондов очень велико и сильно сказывается на величине КС. Это серьезно затрудняет интерпретацию данных микрокаротажа, которые поэтому используются только для качественной характеристики разреза скважины.
Боковой микрокаротаж БМК (микрозонд с фокусировкой тока). При БМК применяют микрозонд с фокусировкой тока основного токового электрода, благодаря чему влияние промежуточного слоя на показания микрозонда уменьшается. БМК измеряет сопротивление прискважинной части пласта (промытой зоны) двухэлектродной установкой, состоящей из центрального токового электрода Ао и окружающего его экранного электрода Аэ, укрепленных на внешней поверхности измерительного башмака, прижимаемого к стенке скважины (рисунок 3). Электроды Ао и Аэ занимают всю внешнюю поверхность башмака, кроме изоляционного промежутка шириной 5 мм, который отделяет их друг от друга.
Рисунок 3 – Двухэлектродный зонд микробокового каротажа
Такая установка по принципу действия аналогична зонду трехэлектродного бокового каротажа. Через электроды Аэ и Ао пропускают ток одинаковой полярности так, чтобы потенциал обоих электродов сохранялся постоянным. Благодаря этому ток электрода Ао распространяется перпендикулярно оси башмака и стенки скважины в виде цилиндрического пучка, расходящегося в породе на расстояние 8 – 10 см.
Кажущееся удельное сопротивление подсчитывается по формуле:
ρk = k · U / Iо, (2)
где U – потенциал электрода Аэ (и Ао), измеряемый относительно корпуса микрозонда;
Iо – сила тока через основной электрод Ао;
k – коэффициент микрозонда.
При этом существенно уменьшается влияние глинистой корки и промывочной жидкости повышенной минерализации, что позволяет более точно (в отличие от обычного микрозондирования) определять сопротивление промытой зоны пласта.
Микробоковой каротаж предназначен для:
- выделения коллекторов в терригенных разрезах скважин,
- выделения тонких пластов,
- исследования пород на небольшую глубину,
- определения сопротивления ПЖ и части пласта, прилегающей к стенке скважины,
- для выделения в разрезе скважин коллекторов путем сопоставления кривых МБК и трехэлектродного бокового каротажа. В плотных пластах проникновение отсутствует ρкМБК ≈ ρкБК, а в проницаемых – ρкМБК ≠ ρкБК.
Границы пластов по данным МБК отбивают по середине спада кривой.
Масштаб регистрации КС 0.5 или 1.0 Омм/см. Масштаб глубин 1:200.