Боковой каротаж

Исследование скважин обычными трехэлектродными уста­новками (потенциал- и градиент-зондами) имеет широкое рас­пространение. Боковое каротажное зондирование во многих случаях успешно решает задачу определения удельного сопро­тивления пластов. Однако в некоторых сложных геологических и скважинных условиях установки для стандартного каротажа и БКЗ с нерегулируемым электрическим полем малоэффек­тивны, например, при частом чередовании пластов с различным значением удельного сопротивления и при очень низком значении сопротивления про­мывочной жидкости из-за существенного влияния ствола скважины.

В настоящее время большое применение находят методы электрического каротажа с фокусировкой тока, или, как его называют, боковой каротаж (БК). Этот метод яв­ляется разновидностью электрического каро­тажа, главное отличие которого состоит в том, что во время измерения КС происходит автоматическое регулирование электрическо­го поля токовых электродов. Это позволяет существенно снижать влияние вмещающих пород и ствола скважины за счет направле­ния токовых линий перпендикулярно к оси скважины (рис. 3). Боковой каротаж осо­бенно эффективен при низких значениях со­противления промывочной жидкости в стволе скважины.

Установками бокового каротажа, так же как и с обычными трехэлектродными зондами, измеряется разность потенциалов ΔU, возни­кающая на измерительных электродах в элек­трическом поле, создаваемом током питающей цепи. В про­цессе регистрации ток в питающей цепи регулируется таким образом, чтобы непрерывно выполнялось заданное условие распределения и поддержания потенциала на контрольных точках зонда. Это условие называют основным условием ре­гулирования.

Глубинность исследований (горизонтальная характери­стика), разрешающая способность по толщине прослоев (вер­тикальная характеристика) установки бокового каротажа за­даются согласно основным условиям регулирования, а также зависят

от геометрических размеров зонда.

При проведении бокового каротажа КС измеряются так же, как и обычными установками, в ом ∕ метрах и записываются в виде непрерывных диаграмм.

В настоящее время известно несколько разновидностей рас­сматриваемого метода: трехэлектродный и семиэлектродный БК,

дивергентный, дифференциально-дивергентный псевдобоко­вой каротаж, боковой микрокаротаж. Схемы регистрации КС всех разновидностей бокового каротажа аналогичны, отлича­ется в основном скважинная аппаратура по качеству регистра­ции вертикальной и горизонтальной характеристик измеряемых величин.

Многоэлектродный зонд бокового каротажа можно предста­вить в виде нескольких более простых зондов со своими источ­никами питания. При этом мы встречаемся с понятием второй ΔU¹ разности потенциалов, равной разности двух измеряе­мых разностей потенциалов (например, на рис. 4б, где в поле электрода А разность потенциалов ΔU˚ = ΔU₁ = ΔU_M1 — ΔU_N и ΔU₂= ΔU_N — ΔU_M2, а вторая разность потенциалов ΔU' = ΔU₁ — ΔU₂).

Основным условием регулирования электрического поля в многоэлектродных установках является сохранение опреде­ленного соотношения вертикальных и горизонтальных состав­ляющих питающих токов в зоне измерительных электродов пу­тем контролирования значения ΔU. К многоэлектродным зон­дам с управляемым электрическим полем относятся зонды семиэлектродного бокового, дивергентного и дифференци­ально-дивергентного каротажа.

Семиэлектродный зонд БК состоит из семи точечных элек­тродов. Фокусирование токовых линий, выходящих из основ­ного токового электрода A₀, происходит в слое, ограниченном двумя парами измерительных электродов М₁N₁ и М₂N₂ кото­рые соответственно соединены между собой (рис. 4г). Элек­троды А₁ и A₂ служат экранными токовыми электродами и имеют ту же полярность, что и Aо.

Основное условие регулирования в боковом семиэлектродном каротаже заключается в том, что токи через экранные токовые электроды А₁ и A₂ должны регулироваться так, чтобы постоянно соблюдалось равенство напряжения на контрольных электродах, пропорциональное второй разности потенциалов ΔU' от токов электродов А₁ и A₂, и напряжения малого сим­метричного градиент-зонда N₁M₁A₀M₂N₂, т. е. ΔU = ρ_к I₀/K_о, где ρ_к, K_о - соответственно кажущееся удельное сопротивление и коэффициент симметричного градиент-зонда N₁M₁A₀M₂N₂; I₀ - ток питания через электрод I₀.

Поддержание тока I₀ через измерительный электрод A_о и регистрация разности потенциалов ΔU одного из измеритель­ных электродов (например, М₁) относительно удаленного элек­трода N обеспечивают возможность определения кажущегося удельного сопротивления ρ_к.

В случае если центральный токовый электрод A₀ исключен и дополнительный источник тока подсоединен с внешней сто­роны измерительных электродов, то установка семиэлектродного бокового каротажа преобразуется в установку дивергент­ного (рис.4д) и дифференциально-дивергентного каротажа. Основное условие регулирования в установках дивергентного каротажа заключается в том, чтобы вторая разность потенциа­лов ΔU' поддерживалась постоянной. В дифференциально-ди­вергентном каротаже (рис. 4е) суммарная вторая разность потенциалов ΔU' от двух групп источников тока противополож­ной полярности в процессе измерений поддерживается равной нулю, т. е. ΔU' = 0.