6.2 Форми кривих і фактори, що впливають

Криві _еф для всіх зондів звичайного індукційного каротажу навпроти одинарних пластів у випадку рівності електропровідностей вміщуючих порід симетричні відносно середини пласта (Рис. 11.3). Границі пластів при їх середній і великій потужності визначають за серединою аномалії, де її ширина відповідає дійсній потужності пласта h. Для пластів малої потужності ширина аномалії на її середині представляє собою фіктивну потужність h_ф, яка є меншою від дійсної (h_ф<h).

Характерними показами _еф напроти однорідного пласта кінцевої потужності є екстремальні значення ефективної провідності, напроти середини пласта – максимальні або мінімальні. У випадку неоднорідності пластів покази _еф напроти його середини осереднюються. Для подальшої обробки індукційного каротажу використовують саме ці оптимальні значення _еф.

На покази _еф індукційних зондів впливають:

1. свердловина;

2. явище скін-ефекту;

3. обмежена товщина пласта та вміщуючих порід;

4. зона проникнення фільтрату промивної рідини.

6.3 Області застосування та задачі, які вирішуються за даними ік

Даний метод використовується для вивчення розрізів свердловин із непровідною промивною рідиною, заповнених водою, сухих і обсаджених трубами з діелектриків. Індукційний каротаж дозволяє достатньо надійно визначати питомий електричний опір пластів у випадку промивної рідини низької мінералізації (_р>1 Ом·м). Масштаб кривої _еф розтягнутий в діапазоні малих опорів і стиснутий при великих опорах. Це дозволяє надійно розглядати розрізи свердловин із відносно малим питомим опором порід (глини, водоносні пісковики) і визначити їх дійсний питомий опір.

Вихрові струми, що індукуються в пласті, які перпендикулярні осі свердловини, практично не перетинають їх границі, що суттєво знижує вплив вміщуючих порід на покази звичайного індукційного каротажу.

Завдяки використанню фокусуючих пристроїв індукційні зонди мають добрі вертикальні та радіальні характеристики, що дозволяє частково виключати вплив свердловини, зони проникнення та вміщуючих порід на величину _еф. Індукційний каротаж найбільш чутливий до прошарків підвищеної електропровідності та майже не фіксує прошарки великого питомого опору, тобто при замірах _еф відсутні явища екранування.

Індукційні зонди порівняно великих розмірів (0.75-1.2 м) володіють значним радіусом дослідження, який перевищує майже в 4 рази радіус дослідження звичайних градієнт-зондів.

Переважно низькочастотний індукційний каротаж дозволяє більш детально проводити розчленування розрізів свердловин, які складені породами низького питомого опору, виділяти водоносні та нафтогазоносні пласти, вивчати будову перехідної зони та уточнювати розміщення контактів вода – нафта, вода – газ, а також визначати дійсне значення питомого опору порід до 50 Ом·м.

6.4 Фізичні основи діелектричного каротажу

Діелектрична проникність, яка є однією з основних електричних характеристик гірських порід, показує у скільки разів зменшується взаємодія одиничних зарядів у даному середовищі у відношенні до вакууму.

На практиці використовують відносне значення діелектричної проникності. Відносна діелектрична проникність для породоутворюючих мінералів складає 4-10, води – приблизно 80, нафти – 2.0-2.7.

Величину діелектричної проникності порід можна вимірювати двома способами – індуктивними та ємнісними. Індуктивним способом вимірюється складова магнітного поля, ємнісним – ємність між двома обкладинками циліндричного конденсатора.

Діелектричний каротаж базується на вивченні високочастотного електромагнітного поля, е.р.с. якого залежить від інтенсивності струмів зміщення, які обумовлені діелектричною проникністю. На величину загального сигналу можуть впливати і струми провідності.

Електромагнітне поле описується наступним рівнянням Максвела:

, (12.1)

де H – вектор напруженості магнітного поля;  –електропровідність середовища; i – густина струму провідності;  – кругова частота електромагнітного поля; _а – діелектрична абсолютна проникність; E – вектор напруженості електричного поля.

Виходячи із рівняння Максвела, величина вихору напруженості магнітного поля визначається другим доданком, який представляє собою густину струмів зміщення у випадку змінного поля достатньо високої частоти або малої електропровідності середовища.

У діелектричному індуктивному каротажі вимірюється абсолютне значення амплітуди вторинного магнітного поля. Для дослідження розрізів свердловини використовуються трьохкотушечні зонди із двома вимірювальними та однією генераторною котушками (І₁0.2І₂0.8Г) або з двома генераторними та однією вимірювальною котушками (І0.8Г₁0.2Г₂) (Рис.12.1). Частота струму живлення генераторної котушки – 15-16 МГц. Відстань між зближеними котушками називається базою зонда, а середина даної відстані умовно прийнято за точку запису кривої.

За допомогою високочастотного генератора в навколишньому середовищі збуджуються вихрові струми. Індуковані струми наводять е.р.с. у приймальній котушці. Величина е.р.с., яка фіксується на приймальній котушці, пропорційна діелектричній проникності та електропровідності порід.

Крім абсолютного значення амплітуди вторинного поля, можна зареєструвати різницю його амплітуд:

, (12.2)

де A_z1=H_z1/H_z0; A_z2=H_z2/H_z0; H_z1, H_z2 – осьові складові напруженості магнітного поля диполя на відстані z₁ і z₂ від генераторної котушки; H_z0 – вертикальна компонента магнітного поля у повітрі.

Величина різниці амплітуд напруженості магнітного поля у хвильовій зоні (|k·z|>>1, де k – хвильове число) у випадку, якщо струми зміщення співвимірні з струмами провідності або перевищують їх, визначається за формулою:

, (12.3)

де a і b – коефіцієнти у виразі для хвильового числа, які визначаються із формул:

, (12.4)

, (12.5)

де _а – магнітна абсолютна проникність.

Виходячи з (12.5) випливає, що різниця амплітуд у хвильовій зоні залежить від відстані між генераторною та ближньою до неї прийомною котушками z₂, величини поглинання енергії поля на даному шляху e^-bz, відношення відстаней z₁/z₂, поглинання та фазового зсуву на інтервалі z, яка визначається величиною функції e^-bz і cos·z.

Недоліком діелектричного індуктивного каротажу є вплив на результати вимірювань параметрів свердловини та електропровідності порід.

Криві діелектричного індуктивного каротажу

Криві відношення різниці амплітуд A=|A_z1-A_z2| у неоднорідному середовищі навпроти одинарних ізотропних пластів різної потужності та поляризації до різниці амплітуд A=|A_z1-A_z2| в однорідному середовищі асиметричні (Рис. 12.3). Напроти пласта (h>L) характерні покази знімаються в середній його частині. Напроти малопотужних пластів асиметрія кривих діелектричного індукованого каротажу ще більш асиметрична, ніж напроти потужних пластів. Відбивку границь за даними діелектричного індуктивного каротажу провести практично неможливо.

У загальному випадку крива діелектричного каротажу представляє собою сумарне вимірювання діелектричної проникності та питомого електричного опору порід за розрізом свердловини. У зв’язку з цим виникає необхідність переходу від вимірювальних комплексних характеристик до уявної діелектричної проникності. Даний перехід здійснюється за допомогою спеціальних палеток.