Лекція №5

Методи опору заземлення. Фізичні основи методів. Метод заземлення з автоматичним фокусуванням струму. Форми кривих ефективного опору. області застосування та задачі, що вирішуються. Боковий мікрокаротаж.

Методи опору заземлення включають: неекранований метод, метод опору екранованого заземлення без і з автоматичним фокусуванням струму, мікрометоди без і з автоматичним фокусуванням струму і дивергентний метод.

5.1 Фізичні основи методів

Методи опору заземлення базуються на вивченні вимірювання потенціалу U_заг, який переміщується по розміру свердловинного заземлення А. Величина U_з визначається повним опором заземлення R_а та силою струму І, яке віддається заземленням у навколишнє середовище:

. (6.1)

Повний опір заземлення пропорційний ефективному питомому опору середовища _е, яке оточує заземлення:

, (6.2)

де K_з – коефіцієнт пропорційності, який залежить від розміру і форми заземлення.

Терміни “ефективний” і “уявний” опір близькі за суттю. Головна їх відмінність полягає в тому, що ефективний опір завжди пропорційний питомому опору середовища, яке розміщене поблизу заземлення А, уявний опір може знаходитись не в прямій залежності від опору середовища.

Ефективний опір на основі (6.1) і (6.2) виражається формулою:

. (6.3)

Величина _е як і _к залежить від питомих опорів пласта _п, вміщуючих порід _вм, зони проникнення _зп, промивної рідини _р, потужності пласта h, діаметру свердловини d, діаметру зони проникнення D, типу та розміру зонда.

Для прикладу розглянемо метод опору екранованого заземлення з автоматичним фокусуванням струму.

5.2 Метод опору екранованого заземлення з автоматичним фокусуванням струму

Метод опору екранованого заземлення з автоматичним фокусуванням струму базується на використанні 3, 7 і 9 електродних зондів. Розглянемо трьохелектродний зонд.

Трьохелектродний зонд методу БК представляє собою циліндричний електрод, який розділений ізольованими проміжками на три частини (Рис. 6.1). Центральний короткий електрод А₀ є живлячим, крайні А_е – екрануючі. Екрануючі електроди з’єднані між собою і через них пропускається струм тої ж полярності, що і через електрод А₀. Другим живлячим електродом, на який замикається ланка джерела струму, служить електрод В, що розміщений на поверхні або в свердловині.

Для запису кривої ефективного опору необхідно забезпечити рівність потенціалів живлячого та екрануючого електродів. Це ми можемо отримати двома способами: 1) сила струму через екрануючі електроди автоматично підтримується такою, щоб напруга між живлячим і екрануючими електродами була рівна нулю; 2) всі три електроди з’єднують гальванічно через невеликий опір (0.01 Ом), у даному випадку при відповідному підборі центрального та екрануючого електродів значення їх потенціалів будуть рівними (U_А0=U_А1=U_А2). Коли досягається рівність потенціалів всіх трьох електродів то струм з центрального електрода І_А0 не розтікається по свердловині, а розповсюджується в шарі середовища, який перпендикулярний до осі свердловини. Товщина даного шару приблизно рівна довжині центрального електрода А₀ (Рис. 6.2).

Характерними розмірами трьохелектродного фокусуючого зонда є: довжина L_з – відстань між серединами інтервалів, які ізолюють центральний електрод від екрануючих; загальний розмір зонда L_заг – відстань між зовнішніми кінцями електродів А₁ і А₂ та діаметр зонда d (Рис. 6.1). За точку запису кривої ефективного опору умовно приймають середину А₀.

Коефіцієнт трьохелектродного фокусуючого зонда визначений для однорідного середовища при розв’язуванні задачі про потенціал еліпсоїдного заземлення, велика та мала осі якого рівні відповідно загальному розміру зонда та діаметру і розраховується за формулою:

, (6.4)

де L_еL₀+2·L_e^´/3 – еквівалентна довжина центрального електрода, L₀ – довжина центрального електрода, L_e^´ – величина зазору між центральним і екранованими електродами.

Загальна довжина трьохелектродного фокусуючого зонда вибирається рівною приблизно 3.2 м і мінімальна потужність пласта, яка виділяється даним зондом, становить 0.5 м, при довжині центрального електрода 0.15 м. Діаметр приладу, виходячи із прохідності зонда в свердловині прийнято рівним 0.07 м.

Криві трьохелектродного фокусуючого зонда володіють високою роздільною здатністю, за ними достатньо впевнено виділяють пласти товщиною 0.51 м. Застосування трьохелектродного зонда виключає електричні ефекти одного пласта над іншим. У зв’язку з цим, метод БК з використанням трьохелектродного зонда достатньо ефективний при вивченні тонкошаруватих розрізів і неоднорідних пластів, а також високоомних розрізів.

Радіус дослідження даного зонда не великий і складає 12 м. Недоліком зонда є неможливість збільшення радіусу дослідження шляхом зміни його розмірів.