Боковой каротаж

При электрическом каротаже скважин, разрез которых представлен породами высокого сопротивления (карбонатными породами, гидрохимическими отложениями), а также скважин, заполненных минерализованной промывочной жидкостью, эффективность обычных зондов КС резко падает. Из-за большого влияния скважины кривые КС, полученные градиент- и потенциал-зондами, плохо расчленяют разрез. Для повышения эффективности электрического каротажа в таких условиях применяют зонды с дополнительными, так называемыми фокусирующими (или экранными) электродами. Через экранные электроды пропускается ток в том же направлении, что и через основной токовый электрод зонда. Роль экранных электродов заключается в том, чтобы препятсятвовать растеканию тока основного токового электрода по скважине и обеспечить направление его непосредственно в исследуемый пласт. Управление полем зонда с помощью указанных электродов называют фокусировкой зонда, а каротаж сопротивления зондами с экранными электродами и фокусировкой тока – боковым каротажем (БК).

Наиболее ценные результаты метод БК дает при каротаже тонких пластов (h<1,2м), при большой разнице в сопротивлениях между пластами, вмещающими породами и буровым раствором. Т.е. именно в тех случаях, когда обычные зонды дают очень плохие результаты из-за экранирования тока тонкими высокоомными пластами и из-за сильного влияния скважины и вмещающих пород.

При регистрации БК применяют трех-, семи- и девятиэлектродные зонды.

Принцип действия трехэлектродных зондов БК основан на том, что в зонде, помимо основного питающего электрода А₀, имеются дополнительные – фокусирующие электроды А₁ и А₂ (рис. 1а). При производстве ГИС через основной и экранированные электроды пропускают ток одной полярности, в результате чего обеспечивается равенство их потенциалов. Поскольку на все электроды зонда БК подается одинаковый ток, происходит фокусировка силовых линий тока центрального электрода по оси перпендикулярной оси скважины и ток направляется в пласт, толщина тока приблизительно равна длине основного электрода. Этим достигается значительное снижение влияния бурового раствора, вмещающих пород и ограниченной мощности пластов при измерении сопротивлений методом бокового каротажа сравнительно с БКЗ.

Рисунок 1 – Схемы каротажа с трехэлектродным (а) и семиэлектродным (б) зондами

Боковой трехэлектродный зонд состоит из центрального электрода А₀ и двух экранных А₁ и А₂, разделенных изолирующими промежутками (электроды линейные). Центральный электрод А₀ имеет длину 0,15 м, экранные A₁ и А₂ – по 1,5 м. Длина зонда – расстояние между серединами изолированных интервалов (≈ длина электрода А₀). Общая длина зонда – расстояние между внешними концами экранирующих электродов. Результат измерений относят к точке А₀.

Ток, вырабатываемый генератором Г поддерживается постоянным. В процессе каротажа измеряется разность потенциалов между одним из токовых электродов и удаленным от зонда электродом N, расположенным на корпусе прибора. Величину кажущегося сопротивления определяют:

ρ_к = k·ΔU_кс / I₀, (1)

где k – коэффициент зонда;

I₀ – сила тока, текущего через центральный электрод;

U_кс – зарегистрированная разность по­тенциалов.

При выборе трехэлектродного бокового каротажного зонда необходимо учитывать влияние его размеров на значения КС:

- с увеличением размера зонда L улучшается фокусировка зонда и несколько возрастает его радиус исследования;

- с уменьшением диаметра зонда d_з возрастает влияние скважины на показания зонда, поэтому значение d_з не должно быть меньше 0,25 d_с;

- уменьшение L₀ улучшает расчленяющую способность зонда, т.е. уменьшает влияние вмещающих пород на показания зонда, однако при L₀ < 0,3d_c резко ухудшаются условия и точность измерения.

Недостаток трехэлектродного варианта БК - в плохой разрешающей способности по мощности пластов. Поскольку центральный электрод линейный, аппаратура не дает возможности определения мощности пластов меньшей, чем длина центрального электрода. Удельное электрическое сопротивление будет повышенным все время, пока А₀ проходит мимо пласта.

Преимущество БК в его высокой разрешающей способности по вертикали, по сравнению с нефокусированным методом БКЗ.

Решаемые БК геологические задачи:

- литологическое расчленение тонкослоистого разреза,

- выделение коллекторов,

- определение пористости в высокоомном разрезе,

- определение удельного электрического сопротивления пласта,

- работает в случае высокоминерализованной заполняющей скважину жидкости.

Рис. 2 – Литологическое расчленение разреза комплексом методов ГИС (по В.Н. Рукавицыну): 1 – песчаник пористый; 2 – мергели; 3 – аргиллиты; 4 – песчаник плотный.