Применение семиэлектродного зонда

Семиэлектродный зонд метода БК с автоматической фокусировкой тока состоит из питающего электрода A₀, двух экранных электродов А₁ и А₂ и двух измерительных электродов М₁ и М₂, N₁ и N₂. Одноименные электроды расположены симметрично относительно центрального электрода и соединены между собой попарно (рис. 1, б). Через электрод A₀ пропускают ток силой I₀, величина которого в процессе записи поддерживается постоянной. Через экранные электроды А₁ и А₂ сила тока I_э автоматически поддерживается такой, чтобы разность потенциалов между электродами М₁ и N₁ (или М₂ и N₂ ) была равна нулю:

U_M1— U_N1 = 0

Отсутствие тока на участках скважины М₁N₁ и М₂N₂ означает, что среды над электродом A₀ и под ним как бы заменены изолятором, препятствующим растеканию тока из центрального электрода по скважине. Благодаря такому фокусирующему устройству ток из электрода A₀ распространяется в пласт почти горизонтально (рис. 4), что позволяет получить значение эффективного удельного сопротивления, более близкое к истинному удельному сопротивлению, чем при измерениях сопротивления пород обычными зондами КС.

Рис. 4 – Характер распределения силовых линий в однородной

среде для семиэлектродного зонда метода БК

При регистрации кривой эффективного сопротивления семи-электродным фокусированным зондом фиксируется потенциал одного из измерительных электродов относительно удаленного электрода N. Эффективное удельное сопротивление рассчитывается по известной формуле:

ρ_эф=K₇ΔU/I₀,

где K₇ — коэффициент семиэлектродного фокусированного зонда; I₀ — сила тока, проходящего через центральный электрод A₀; ΔU — разность потенциалов между одним из измерительных электродов зонда и удаленным электродом N.

Поскольку равенство потенциалов на электродах М₁ и N₁ (или М₂ и N₂ ) достигается автоматической регулировкой силы тока экранных электродов по отношению к силе тока, протекающего через центральный электрод A₀,а также путем подбора соответствующих расстояний между всеми электродами зонда, следует установить соотношения между значениями I₀,I_э и геометрическими размерами семиэлектродного фокусированного зонда.

При решении задачи полагаем, что электроды зонда являются точечными и находятся в однородной изотропной среде удельного сопротивления ρ_п при бесконечно малом диаметре скважины (d_с→0). Значения потенциалов точечных электродов М₁ и N₁ в силу аддитивности электрических полей определяются суммой потенциальных функций от источников токов I₀ и I_э, расположенных в точках А₀, А₁ и А₂ на определенных расстояниях от электродов М₁ и N₁

Эффективное сопротивление ρ_эф для неоднородной среды определяется по формуле:

ρ_п=

Характерными размерами семиэлектродного фокусированного зонда являются его длина L₇ = О₁О₂— расстояние между серединами интервалов M₁N₁ и М₂N₂ и общий размер L_об =A₁А₂ — расстояние между экранными электродами (см. рис. 38, б). За точку записи кривой ρ_эф условно принимается электрод A₀. Важная характеристика зонда — параметр фокусировки q_ф7 = ( L_об — L₇)/ L₇. Параметр q_ф7 влияет на форму слоя токовых линий, выходящих из основного электрода. В случае однородной среды с увеличением q_ф7, т.е. с приближением измерительных электродов к основному, слой выходящих из электрода A₀ токовых линий по мере удаления от оси скважины сжимается, а при уменьшении величины q_ф7 расширяется.

Влияние скважины и зоны проникновения на ρ_эф можно исключить в том случае, если общий размер семиэлектродного фокусированного зонда значительно больше диаметра скважины (L_об >>d_с). Однако увеличение длины зонда ухудшает выделение тонких пластов. Обычно выбирается зонд общим размером 2—3 м. Для неоднородной среды в зависимости от скважинных условий измерения выбирается зонд с L_об = 2 м и q_ф7 =1,5 либо с L_об = 3 м и q_ф7 = 4. На практике используются два зонда — один с большим радиусом исследования (A₁1,1N₁0,2M₁0,2A₀0,2×M₂0,2N₂1,1A₂) и один в соответствии с малым радиусом (A₁0,5N₁0,2M₁0,3A₀0,3M₂0,2N₂0,5A₂).