Промысловая геофизика учебное пособие

кажущихся сопротивлений и должны учитываться при интерпретации кривых КС. Пример определения границ пластов высокого уд. сопротивления по фактическим кривым градиент- и потенциалзондов приведен на рис. 10.

Рис. 10. Определение границ пластов высокого удельного сопротивления по диаграммам КС. Пласты: 1 – высокого сопротивления, 2 – низкого сопротивления, 3 – интервалы экранирования

На измерения градиент-зондом значительное влияние оказывает соседний пласт высокого сопротивления, расположенный со стороны удаленного электрода. Если расстояние между серединами соседних пластов больше длины зонда, то происходит повышение кажущихся сопротивлений, а если меньше – понижение по сравнению с теми, которые наблюдались бы в случае одиночного пласта (рис. 11).

Рис. 11. Кривые сопротивления для двух пластов, мощность которых меньше длины зонда h, записанные подошвенным градиент-зондом (ρп = 10 ρс; ρвм = ρс). Мощность прослоя малого сопротивления для а – в соответственно h; 1,5h; 4h (занижающее экранирование); г – 8h (завышающее экранирова-

ние); АМ = 7,5h; MN = h

31

Кажущееся удельное сопротивление различно против разных точек пласта. Для определения истинного удельного сопротивления необходимо выбрать наиболее характерные (существенные) значения КС, за которые принято считать среднее ρк ср., максимальное

ρк max или минимальное ρk min и оптимальное ρк опт. (рис. 12). Среднее значение КС соответствует отношению площади, ограниченной ну-

левой линией диаграммы и кривой КС против пласта, к его мощности. На практике визуально проводится линия, параллельная нулевой и отсекающая прямоугольник с основанием у нулевой линии, равной мощности пласта. Если площадь полученного прямоугольника равновелика искомой, то высота его соответствует среднему значению КС.

Рис. 12. Пример отсчета среднего, максимального и оптимального сопротивлений кровельного градиент-зонда

Максимальные и минимальные значения КС (экстремальные сопротивления) отсчитывают для пластов, удельного сопротивления которых соответственно больше или меньше, чем у вмещающих пород.

32

По кривой сопротивления, полученной потенциал-зондом, максимальные и минимальные значения КС отсчитывают против средней части пласта. По кривым КС, полученным кровельным и подошвенным градиент-зондами, максимальное значение сопротивления отсчитывают соответственно в кровле пласта и его подошве, а минимальное – у границы пласта, расположенной со стороны удаленного электрода.

Оптимальное значение КС наиболее близко к истинному сопротивлению пласта. Оно соответствует величине ρк в точке, расположенной выше или ниже середины пласта приблизительно на половине длины зонда при использовании соответственно кровельного или подошвенного градиент-зонда. Величина кажущегося удельного сопротивления пласта конечной мощности зависит от его сопротивления, типа зонда, соотношения длины зонда и толщины пласта. Для пласта высокого сопротивления наибольший интерес представляют средние и максимальные величины ρк, измеренные градиент-зондом, и максимальные – потенциал-зондом.

Фактические кривые сопротивления, записанные в скважине, имеют более сложную форму, чем расчетные или полученные на моделях, из-за неоднородности пласта и вмещающих пород, изменением dс и зоны проникновения фильтрата бурового раствора в пласт, угла наклона между осью скважины и плоскостью напластования.

1.2.4.Определение удельного сопротивления пластов горных пород с помощью палеток БКЗ

Результаты расчета кажущегося удельного сопротивления для пласта неограниченной мощности (Л. М. Альпин, С. Г. Комаров) представлены в виде кривых, выражающих зависимость ρк от различных определяющих его параметров:

– для непроницаемого пласта – от удельных сопротивлений пласта ρп и промывочной жидкости ρс, диаметра скважины d и длины

зонда Lз;

– для проницаемого пласта при наличии зоны проникновения, кроме перечисленных параметров, – от удельного сопротивления зоны проникновения ρзп и ее диаметра D.

Эти кривые называются кривыми бокового каротажного зондирования (БКЗ). Такие кривые, сгруппированные по определенному признаку (двухслойные, трехслойные) и выражающие зависимость

33

ρк/ρс от Lз/dс для пласта неограниченной мощности, называются палетками БКЗ. Различают кривые БКЗ двух основных типов– двухслойные и трехслойные.

Двухслойные кривые БКЗ (рис. 13) рассчитаны для условий, когда проникновение промывочной жидкости в пласт отсутствует. При этом возможны такие случаи:

–сопротивление промывочной жидкости, заполняющей скважину, меньше сопротивления пласта (ρс <ρп);

–сопротивление жидкости больше сопротивленияпласта (ρс>ρп). Двухслойные расчетные кривые БКЗ сгруппированы в палетки,

обозначаемые БКЗ-1А (при ρп >ρс) и БКЗ-1Б (при ρп <ρс). Как видно на рис. 13, кривые палетки БКЗ-1А в своей правой части асимптотически приближаются к значениям удельного сопротивления пласта. Изображенная на палетках кривая А характеризует геометрическое место точек пересечения кривых БКЗ с их правыми асимптотами, кривая В – геометрическое место точек (максимумов и минимумов) кривых. Двухслойные кривые БКЗ обозначают одним относительным параметром ρп /ρс, который называется модулем кривой БКЗ и является ее шифром.

34

При проникновении фильтрата промывочной жидкости в пласт возможны два случая: снижение удельного сопротивления (понижающее проникновение) и, наоборот, увеличение его сопротивления (повышающее проникновение).

Принадлежность кривой БКЗ к повышающему либо понижающему проникновению промывочной жидкости определяется величиной ρп/ρзп. Если ρп/ρзп<1, то наблюдается повышающее проникновение, при ρп /ρзп > 1 – понижающее.

Обычно на одну и ту же палетку наносят кривые, соответствующие повышающему и понижающему проникновению фильтрата промывочной жидкости. Каждая кривая на трехслойной палетке БКЗ изображает зависимость ρк/ρс от относительного размера зонда

Lз/dс при заданных параметрах D/dс, ρзп/ρс и ρп/ρс, из которых первые два отражают шифр палетки, а третий–шифр кривой. Напри-

мер, палетка БКЗ с шифром 4/20 означает, что на ней представлен

набор кривых зависимости ρк /ρс от Lз/dс при D/dс = 4 и ρзп / ρс = 20 (рис. 14).

При повышающем проникновении фильтрата промывочной жидкости в пласт удовлетворяется условие ρс < ρзп> ρп, при пони-

жающем ρс <ρзп <ρп.

Боковое каротажное зондирование проводят для определения истинного удельного сопротивления пластов и выявления проникновения фильтрата промывочной жидкости в пласт.

На практике БКЗ проводят градиент-зондами, размеры которых соответствуют 1–30 диаметрам скважины (рис. 15). Для равномерного расположения точек на бумаге с логарифмическим масштабом увеличение размеров зонда производится по геометрической прогрессии с показателем 2 или 2,5.

При проведении БКЗ наиболее часто используются подошвенные или кровельные градиент-зонды длиной 0,45 (0,65); 1,05; 2,25; 4,25 и 8 м.

Один из зондов БКЗ соответствует стандартному зонду для данного района (в Пермском крае – 2-метровый). В интервале проведения БКЗ необходимо определять удельное сопротивление с резистивиметром и диаметр скважины–каверномером, а также проводить измерение микрозондами.

36

Кривая зондирования, построенная по средним значениям кажущихся удельных сопротивлений, называется средней по экстремальным – экстремальной, а по оптимальным – оптимальной кривой зондирования. Кривая зависимости КС от длины зонда при бесконечной мощности пласта называется кривой БКЗ. Различают теоретические или расчетные и фактические кривые БКЗ.

Теоретическими называют кривые, построенные на основании расчетных данных при помощи сеточного моделирования или графоаналитическим методом (см. рис. 13, 14). Фактическими называются кривые зондирования, построенные по средним или оптимальным значениям КС, отсчитанным на каротажных диаграммах против однородных пластов большой мощности (h > 15–20 м). Такие пласты приравниваются к пластам неограниченной мощности, и кривые зондирования для них соответствуют кривым БКЗ и интерпретируются путем непосредственного их сравнения с теоретическими кривыми БКЗ.

В действительности однородные пласты большой мощности встречаются редко, преобладающее большинство пластов в разрезе имеет средние и малые мощности. В связи с этим кривые зондирования отличаются от кривых БКЗ и интерпретация их не может быть осуществлена путем непосредственного сравнения с теоретическими кривыми БКЗ.

Для интерпретации БКЗ пластов средней мощности используют фактические кривые БКЗ, построенные по специальной методике (С. Г. Комаров). Эти кривые отражают зависимость ρк = f (АО) для пластов, аналогичных по удельному сопротивлению исследуемым, но неограниченной мощности.

Для интерпретации кривых БКЗ в пластах небольшой мощности, сопротивление которых превышает сопротивление вмещающих пород, применяют теоретические максимальные и экстремальные кривые зондирований – палетки ЭКЗ.

При интерпретации БКЗ фактическую или экстремальную кривую зондирования сравнивают с теоретическими, среди которых находят кривую, соответствующую интерпретируемой. Это позволяет считать, что интерпретируемая кривая имеет те же параметры, что и теоретическая. На основании этого определяют удельное со-

38

противление пласта и оценивают наличие или отсутствие проникновения промывочной жидкости в пласт, а при благоприятных условиях устанавливают глубину ее проникновения. Полученную фактическую кривую БКЗ сопоставляют вначале с кривыми двухслойной палетки БКЗ-1 (рис. 16).

Рис. 16. Пример совмещения фактической двухслойной кривой БКЗ с палеткой БКЗ-1А: 1 – палеточная кривая; 2 – фактическая кривая БКЗ; 3 – существенные значения ρк

39

При этом бланк с фактической кривой БКЗ накладывают на палетку так, чтобы начала координат осей кривой и палетки совпадали. Если при этом фактическая кривая совмещается с одной из палеточных кривых или укладывается между двумя соседними расчетными кривыми БКЗ, повторяя их форму, то в пласте нет проникновения промывочной жидкости и фактическая кривая БКЗ является двухслойной. Уд. сопротивление такого пласта определяется в точке пересечения фактической кривой БКЗ и кривой А палетки.

Если же фактическая кривая БКЗ не совмещается ни с одной из двухслойных кривых БКЗ, то следует предположить наличие проникновения (понижающего или повышающего) промывочной жидкости в пласт. Кривая, соответствующая повышающему проникновению, отмечается крутым спадом после максимума. В случае понижающего проникновения фактические кривые БКЗ с увеличением размера зондов пересекают двухслойные расчетные кривые, переходя от кривых с меньшими значениями к кривым с большими величинами удельных сопротивлений.

Неблагоприятными условиями для использования БКЗ являются: неоднородность разреза (тонкое переслаивание прослоев различного сопротивления), очень высокое или очень низкое удельное сопротивление пород, малое сопротивление промывочной жидкости (соленые растворы). В этих случаях для определения ρп наиболее часто используют методы бокового и индукционного каротажа.

1.2.5. Метод микрозондов (микрокаротаж)

Микрокаротаж предназначен для выделения очень тонких пластов и исследования пород на небольшую глубину, и поэтому размеры микроустановок должны быть меньше диаметра скважины. Чтобы скважина, заполненная буровым раствором, имеющим достаточно низкое сопротивление по сравнению с породой, не оказывала сглаживающего влияния на результаты измерений, электроды микрозондов размещают на башмаке, который прижимается к стенке скважины рессорной пружиной (рис. 17).

Поскольку размеры микрозондов малы, сфера исследования их ограничивается частью пласта (промытой зоной), непосредственно прилегающей к стенке скважины. Микрозонды применяют в двух

40