ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

породами, величина ПС обусловлена главным образом диффу- зионно-адсорбционными потенциалами. В разрезах угольных и рудных скважин величина естественного электрического поля определяется в значительной мере окислительно-восстанови- тельными потенциалами.

Песчано-глинистый разрез наиболее благоприятен для изучения его по кривой ПС.

Таким образом, в песчано-глинистом разрезе при большой минерализации пластовой воды по сравнению с минерализацией промывочной жидкости коллекторы на кривых ПС характеризуются отрицательными аномалиями. Увеличение в составе пород примесей глин ведет к уменьшению отрицательной аномалии, достигая максимальных значений в чистых глинах.

Измерение потенциалов самопроизвольной поляризации по разрезу используют для установки границ пластов и их корреляции. При наличии петрофизических связей «ПС – керн» определяют глинистость, пористость и проницаемость пластов в терригенных разрезах скважин.

Пласт выделяется согласно правилам определения границ посредине аномалии в мощных пластах, в пластах ограниченной толщины границы пласта смещаются к основанию аномалии ПС и определяются по точкам перегиба кривой.

Значение Uпс – так называемая наблюденная, или фактическая амплитуда, снимается в милливольтах от линии глин до экстремального показания аномалии потенциалов собственной поляризации против пласта, соответственно указанному на диаграммах масштабу.

Основное искажающее влияние на показания ПС оказывают ограниченная толщина пласта и удельное электрическое сопротивление пород. В тонких высокоомных пластах кривые ПС сглаживаются. В оптимальных условиях h/dc > 30 и ρп /ρс < 10

иUпс = Еоп.

Втерригенном разрезе диаграммы ПС и ГК коррелируют

между собой и дают примерно одинаковую информацию о раз-

резе (рис. 1.15).

41

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Полимиктовые песчаники с низким содержанием глинистого материала и калиевых полевых шпатов отмечаются на диаграммах ПС максимальной отрицательной амплитудой.

Основой для оценки пористости и проницаемости по диаграммам ПС является корреляционная связь, устанавливаемая по результатам петрофизических исследований керна, определяя параметры ПС и коэффициенты пористости и проницаемости или путем сопоставления амплитуды ПС, выявленной по диаграмме, со значением пористости и проницаемости, определенной по керну.

Изучение условий осадконакопления по данным ПС основано на их свойстве меняться с изменением гранулометрического состава осадка. Установлено, что форма кривых ПС (цилиндрическая, колоколообразная и воронкообразная) является характеристикой гидродинамического режима процесса осадконакопления.

Так, цилиндрическая форма кривой ПС соответствует стабильно высокому гидродинамическому режиму, при котором происходило накопление осадочных отложений. С точки зрения гранулометрического состава, это крупнозернистые пески и песчаники.

Колоколообразная и воронкообразная формы кривых ПС соответствуют отложениям с изменяющимися коллекторскими свойствами – от чистых песчаников, соответствующих активной гидродинамической обстановке (русловые фации), до мелкозернистых и сильно заглинизированных с низкой энергетической обстановкой (озерно-болотные фации).

Кривые ПС используются для корреляции разрезов по реперам и циклам, сформировавшимся во время трансгрессивной

ирегрессивной фаз процесса осадконакопления.

Вкарбонатном разрезе чистым известнякам и доломитам, независимо от пористости и величины пустотного пространства, соответствуют минимальные значения ПС. При изменении глинистости в довольно широком диапазоне значения ПС остаются

42

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

практически одинаковыми и соответствующими линии глин

(см. рис. 1.15).

Боковое каротажное зондирование (БКЗ) заключается в измерении кажущегося сопротивления пластов по разрезу скважины набором однотипных зондов разной длины (рис. 1.10). Зонды разного размера, имея неодинаковый радиус исследования, фиксируют величину кажущегося сопротивления, обусловленную различными объемами проводящих сред.

Рис. 1.10. Схемы зондов БКЗ

БКЗ применяют для исследований всех типов разрезов с целью определения: радиального градиента электрического сопротивления пород и выделения на этой основе пород-коллек- торов, в которые проникает промывочная жидкость; удельных электрических сопротивлений неизмененной части пластов и зон проникновения; оценки глубины проникновения. На основании теоретических формул построены палетки БКЗ для определения истинного удельного сопротивления пластов при отсутствии проникновения фильтрата промывочной жидкости (двухслойные палетки) и при его наличии (трехслойные палетки). В качестве зондов БКЗ обычно используют набор последовательных гради- ент-зондов, т.е. непарный токовый электрод А расположен выше

43

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

парных приемных электродов M и N, причем АМ >> MN

(А0,4М0,1N, А1,0М0,1N; А2,0М0,5N; А4,0М0,5N; А8,0М1,0N); одного обра-

щенного градиент-зонда (обычно М0,5N2,0А), одного потенциалзонда (обычно N6,0М0,5А или N11,0М0,5А) (см. рис. 1.10). Длины гра- диент-зондов определяются как расстояние от непарного электрода А до средней точки между парными электродами М и N, последняя является точкой записи градиент-зонда. Радиус исследования равен длине зонда. Длина потенциал-зонда – расстояние между непарными сближенными электродами, точка записи соответствует средней точке между ними. Радиус исследования равен двойной длине зонда.

Интерпретация данных БКЗ заключается в построении наблюденной кривой зондирования по снятым отсчетам сопротивления, измеренного зондами разной длины, и ее сопоставлении с теоретическими кривыми зондирования. Для теоретических кривых известны значения удельного сопротивления пласта и глубины проникновения фильтрата бурового раствора. Наблюденную и теоретическую кривые зондирования сопоставляют на специальном бланке, построенном в двойном логарифмическом масштабе. На бланк с наблюденной кривой наносят дополнительно оси, соответствующие условиям зондирования, которые образуют так называемый «крест» кривой (удельное сопротивление бурового раствора и диаметр скважины).

Выделяют четыре основных типа кривых бокового каротажного зондирования, каждый из которых имеет индивидуальную методику интерпретации. Первый тип кривых БКЗ – двухслойные кривые зондирования – получают при исследовании слабопроницаемых пластов, сопротивление которых больше или меньше бурового раствора. Сопротивление пласта можно определить по модулю палеточной кривой, с которой совпала наблюдаемая кривая, либо по ординате точки пересечения наблюдаемой кривой с геометрическим местом асимптот (линия А–А) теоретических кривых зондирования. Второй и третий типы кривых БКЗ (трехслойные кривые зондирования) соответствуют

44

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

случаям проникновения фильтрата бурового раствора, понижающего и повышающего сопротивление пласта. По координатам креста можно определить диаметр зоны проникновения и сопротивление пласта в зоне проникновения. Сопротивление пласта определяют по ординате точки пересечения с линий асимптот геометрического места точек теоретических кривых БКЗ. Четвертый тип кривых БКЗ характерен для тонких плотных и низкопроницаемых пластов.

БКЗ дает хорошие результаты при исследовании пластов большой мощности с межзерновым типом пористости. При исследовании разрезов, бурящихся на растворах с удельным сопротивлением менее 0,5 Ом·м, а также при исследовании наклонно направленных и горизонтальных скважин погрешности зондирования становятся непреодолимыми из-за шунтирующего влияния скважины.

Указанные трудности практически исключаются при использовании методов электрометрии с фокусировкой тока (бокового каротажа).

Боковой каротаж (БК) – измерения кажущегося сопротивления по стволу скважины трехэлектродным зондом бокового каротажа с автоматической фокусировкой тока. Зонд имеет центральный электрод А0 (рис. 1.11), симметрично по отношению к которому расположены соединенные между собой удлиненные экранирующие электроды (А1–0, А1–1).

При измерении кажущегося сопротивления обеспечивается одинаковый потенциал всех электродов автоматическим регулированием силы тока через центральный электрод. Таким образом, экранные электроды препятствуют растеканию тока центрального электрода по скважине и обеспечивают направление его непосредственно в исследуемый пласт. Кажущееся сопротивление определяется по отношению потенциала экранирующих электродов к току через центральный электрод. Благодаря применению экранирующих электродов уменьшается влияние на результаты измерений промывочной жидкости, заполняющей скважину,

45

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

и вмещающих пород, а кажущееся сопротивление получается близким к удельному электрическому сопротивлению. БК позволяет выделять пласты малой мощности и изучать с большой подробностью пачки пластов, более точно определять границы. Диаграммы БК, в отличие от зондов БКЗ, практически не искажены эффектами экранирования. За точку записи зондов принимается середина центрального электрода.

Рис. 1.11. Схема зонда бокового каротажа

Индукционный каротаж (ИК) изучает удельную элек-

трическую проводимость горных пород посредством индуцированных (наведенных) токов. Для этого в скважину опускается прибор (зонд), имеющий в своем составе генераторную (Г) и измерительную (И) катушки, расположенные друг от друга на непроводящем стержне. Расстояние между генераторной и измерительной катушками называется длиной зонда. При пропускании через излучающую катушку переменного тока высокой частоты (20 000 Гц), вырабатываемого генератором, вокруг катушки и в окружающей среде создается переменное магнитное поле, индуцирующее в горной породе электромагнитные вихревые токи, которые фиксируются измерительной катушкой зонда.

46

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Величина вихревых токов, возникающих в горной породе, зависит от величины ее удельной электропроводности. Чем выше электропроводность среды, тем больше величина вихревых токов. В свою очередь магнитное поле вихревых токов индуцирует в приемной катушке скважинного прибора вихревое поле, представляющее собой векторную сумму активной составляющей, совпадающей по фазе с током питания генераторной катушки, и реактивной относительно питающего тока (рис. 1.12).

Рис. 1.12. Схема зонда индукционного каротажа

Для снижения влияния скважины, зоны проникновения и вмещающих пород на результаты ИК используют фокусировку электромагнитного поля. Для этого применяют многокатушечные фокусирующие зонды, которые рассматриваются как совокупность двухкатушечных зондов, образованных всеми парами генераторных и измерительных катушек зонда (ВИКИЗ).

Основное преимущество метода ИК состоит в том, что при его выполнении нет необходимости в прямом электрическом контакте между измерительным зондом и горной породой,

47

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

следовательно, ИК эффективен при изучении скважин, заполненных непроводящими буровыми растворами на нефтяной основе, и сухих скважин. Для пересчета проводимости, полученной по данным индукционного каротажа, в сопротивление необходимо пользоваться палетками (либо формулами пересчета), составленными для конкретной аппаратуры. Оптимальным для разреза Прикамья является зонд ИК размером 1 м, глубина исследования которого ориентировочно до 4 метров.

Микробоковой каротаж (МБК) служит для достижения следующих целей:

–определения УЭС ближней зоны пласта (промытой зоны) при толщине глинистой корки менее 10 мм;

–получения прямых качественных признаков на выделение коллекторов по МБК с разрешением по вертикали 20–30 см (совместно с БК);

–определения эффективной мощности коллектора по разнице значений УЭС нормированных диаграмм БК и МБК с разрешением по вертикали от 0,4–0,6 м;

–выделения плотных непроницаемых прослоев, в том числе в среде коллекторов;

–выделения размываемых глин-покрышек, дающих значительные каверны;

–выделения зон частого чередования участков разреза тонкослоистого строения с ухудшенными коллекторными свойствами, зонами глинизации или представленных неколлекторами, выделения зон трещинноватости.

Сущность МБК заключается в измерении удельного сопротивления прискважинной части пласта (промытой зоны) при помощи трехэлектродной установки, состоящей из центрального электрода А0, окружающего его измерительного электрода N

иэкранного электрода АЭ, расположенных на прижимном баш-

маке (рис. 1.13).

Электроды А0 и АЭ имеют одинаковые потенциалы, благодаря чему ток электрода А0 распространяется перпендикулярно

48

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

к поверхности зонда и стенке скважины и расходится в породах на расстояние 8–10 см (радиус исследования) от поверхности «башмака».

Такая конструкция зонда существенно уменьшает искажающее влияние бурового раствора и глинистой корки и позволяет более точно, в отличие от обычного микрозондирования, определить кажущееся сопротивление промытой зоны. Можно считать, что глинистая корка толщиной менее 1,5 см практически не оказывает влияния на результат измерений.

Метод микрозондирования (МКЗ) заключается в деталь-

ном исследовании кажущегося сопротивления прискважинной части разреза зондами очень малой длины. В качестве зондовой установки служит резиновый «башмак», на котором установлены три точечных электрода на расстоянии 2,5 см друг от друга.

Они образуют два зонда: микроградиент-зонд (МГЗ) A0,025M0,025N и микропотенциал-зонд (МПЗ) A0,05M, у которого электродом N служит корпус прибора (рис. 1.14).

Радиус исследования МГЗ приблизительно равен 3–5 см, а глубина исследования МПЗ в 2,0–2,5 раза больше, т.е. составляет 10–12 см. Поскольку радиус исследования МГЗ меньше, чем МПЗ, то на его показания оказывают большее влияние промывочная жидкость и глинистая корка, а на показания МПЗ –

49

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Рис. 1.15. Пример определения характера насыщения пластов методами электрического каротажа

50