книги из ГПНТБ / Даев Д.С. Высокочастотные электромагнитные методы исследования скважин

дует заметить, что многие характеристики поля в среде, обладаю­ щей малой проводимостью и повышенными значениями е (напри­ мер, е* = 20, р= 80 Ом-м), весьма близки к характеристикам в сре­ де с повышенной проводимостью и малыми значениями е (напри­

сокочастотного каротажа и сравнения его с другими методами яв­ ляется глубина (радиус) исследования. Для объективного срав­ нения разных методов по глубинности необходимо характеризовать, ее количественно. Это требует единого подхода к определению глубинности. Будем исходить из следующих положений.

1. Поскольку основной интерес при каротаже представляет определение истинных параметров пласта (удельное сопротивле­ ние, диэлектрическая проницаемость и пр.), глубинность исследо­ вания должна характеризоваться радиусом той максимальной поразмерам зоны проникновения при которой еще возможно опре­ деление параметров пласта с заданной погрешностью 12.

2.Глубинность исследования следует оценивать для конкрет­ ного зонда и геоэлектрической модели. Уместно различать глубин­ ность одного зонда и глубинность комплекса зондов или методов..

3.Глубинность исследования следует отличать от размеров ци­ линдрической области, в пределах которой распространяется ос­ новная часть возбуждаемых генератором электромагнитных коле­ баний. Последнюю удобно было бы назвать областью распростра­ нения.

Итак, под глубинностью будем понимать расстояние от осиі

скважины до неизмененной части пласта, т. е. радиус зоны проник­ новения, при котором рк (пли у|;) отличается от рп (или уп) не:

более чем на 20%.

В том случае, когда измеряемая характеристика поля является: функцией как проводимости, так и диэлектрической проницаемисти,. глубинность будем определять как расстояние от оси скважины донеизмененной части пласта, при котором показания зонда отли­ чаются от показаний в однородной среде с параметрами, равными

ІИ.

почти при любых реальных параметрах зоны проникновения, оно справедливее на более низких частотах. Отсюда следует вывод о том, что глубинность исследования с трехкатушечным зондом определенного размера, измеряющим разность фаз или отношение амплитуд, должна сравнительно мало меняться в широком диапа­ зоне частот от десятков килогерц до единиц мегагерц.

вполне закономерно, поскольку длина волны в зоне проникновения в первом случае больше, чем во втором.

На рис. 50 дана зависимость глубинности исследования от ча­ стоты поля для зонда И0,ЗИ1,7Г. При изменении частоты в 20 раз от 50 кГц до 1 МГц глубинность меняется в небольших пределах. При повышающем проникновении (pim = 40 Ом-м, рП= 5 Ом-м) она уменьшается менее чем на 30%, при понижающем (рпп=5 Ом-м, Рп = 40 Ом-м)— остается практически неизмененной.

На рис. 51 приведены кривые зависимости рьот диаметра зоны проникновения для зондов волнового И0,ЗИ1,7Г и индукционного 6Ф1 каротажа. Рабочая частота в первом случае равна 1 МГц,.

114

во втором — 50 кГц. При понижающем проникновении глубинность

Рис. 51. Зависимость показании зондов волнового (/) и

требовать известной корректировки, особенно в отношении коли­ чественной зависимости глубинности от диаметра зоны проникно­ вения. Для подобных случаев достаточно обоснованные оценки могут быть сделаны лишь на базе решения задачи для пласта

Следовательно, ситуация, когда Азп соизмерима с диаметром зоны проникновения или меньше него, совершенно реальна. Глубинность в этом случае должна быть тесно связана с характером проник­ новения.

приема будет определяться боковой волной' и увеличение длины зонда должно сопровождаться соответствующим увеличением глу­ бинности '. Этот вывод вытекает из очевидного факта, что при Рзп-Срп затухание прямой волны, распространяющейся по зоне проникновения, будет больше, чем затухание боковой волны, про­ ходящей основную часть пути по более высокоомным вмещающим породам.

Рис. 52. Зависимость разности фаз от радиуса зоны проник­ новения при измерениях с зондами разной длины.

своеобразный волновод. Затухание прямой волны, распространяю­

мощью имеющихся технических средств. Так, например, для обеспечения доста­

116

ние боковой волны. В этом случае, независимо от соотношения между длиной зонда и диаметром зоны проникновения, в том числе и при L>D, в точке приема будет преобладать прямая волна.

Рис. 53 иллюстрирует возможность возникновения волноводного

коаксиальной линией. Ход кривой 2 позволяет ответить на это предположение отрицательно. Снижение уровня поля при D/2> >Язп/2 на кривой 2 по сравнению с кривой 1 объясняется погло­ щением поля в скважине и отражением от поверхности раздела зона проникновения — скважина.

Таким образом, при и рзп>Рп глубинность практически

117

5

ВЛИЯНИЕ ОГРАНИЧЕННОЙ МОЩНОСТИ ПЛАСТА НА РЕЗУЛЬТАТЫ ВЫСОКОЧАСТОТНОГО КАРОТАЖА

Одной из главных задач теории электромагнитного каротажа

влюбой его модификации является исследование поведения поля

вприсутствии горизонтальных поверхностей раздела, разграничи­ вающих среды, с разными электрическими параметрами. В полной мере это относится к высокочастотному электромагнитному каро­ тажу. В качестве основной модели рассматривается пласт конеч­ ной мощности. Как и в предыдущих разделах, вначале будут рас­ смотрены зависимости для двухкатушечного зонда, а затем поведение характеристик поля, измеряемых с помощью трехкату­ шечного зонда. Поскольку аналитические выражения, описываю­

четов. Как и ранее, для физического истолкования наблюдаемых явлений используются волновые представления.

Двухкатушечный зонд при наличии пласта ограниченной мощности

Токи проводимости значительно превышают токи смещения

{юе,-/у,-<1).

А. Пласт низкого сопротивления (рп<Рві[). На рис. 54, а приве­ дены графики профилирования для пластов разной мощности'. Когда мощность пласта Н превосходит длину зонда г (кривая 2), значения фазы постепенно возрастают от уровня, соответствую­ щего вмещающим породам, до значений, характерных для одно­ родной среды с электрическими параметрами пласта. Наблю-1

1 На рис. 54 it далее наряду с фазовыми и амплитудными кривыми Для сравнения ломаными пунктирными линиями изображены значения соответ­ ствующих характеристик в однородной среде с электрическими параметрами, равными параметрам пласта и вмещающих пород.

119