8. Применение метода вп в нефтяных и газовых скважинах.

Для измерения потенциалов ВП пород моуг быть использованы одно-, двух-, и четырехэлектродные зонды.

Чаще всего для измерения U_ВП применяется схема, предусматривающая регистрацию дополнительной кривой кажущегося сопротивления U_КС. Переключательт замыкает и размыкает токовую цепь, в которой находятся электроды А и В. В промежутке времени, когда токовая цепь разомкнута, переключателем к электродам М и N подключается измерительная цепь и прибором1 регистрируется среднее значение разности потенциалов U_ВП. В момент когда снова замыкается токовая цепь, измерительные электроды М и N подключаются к регистрирующему прибору2, записывающему кривую U_КС.

При записи кривой U_ВП сила тока питания поддерживается постоянной и выбирается такой, чтобы влияние потенциалов собственной поляризации пород на величину потенциала ВП было наименьшим.

Чтобы исключить влияние величины U_СП на показания метода ВП, регистрируют две кривые 1) суммарную U_СП+U_ВП при токе одного направления 2) разностную U_СП-U_ВП при токе другого направления. Вычитая из показаний суммарной кривой показания разностей 1)-2), получают 2U_ВП. Для установления окончательного значения U_ВП необходимо результат разделить пополам.

9. Каротаж сопротивления (кс)

Один из методов каротажа, основанный на измерении удельного кажущегося электрического сопротивления горной породы ρ_к. Измерение ρ_к производится при помощи каротажного зонда..

Обычный каротажный электрический зонд состоит из трех электродов (AMN или АВМ), четвертый электрод (В или N) заземляется на поверхности. Через два токовых электрода (АВ) пропускают электрический ток, а с помощью двух других (MN) измеряют разность потенциалов ΔU. Если поддерживать постоянную силу тока I, то при постоянном коэффициенте зонда К, который зависит от типа и размера зонда, измеряемое значение ΔU будет пропорционально ρ_к, так как ρ_к= (К/I) ΔU .

В зависимости от задач, геологических и технических условий КС может проводиться:

отдельными потенциал- и градиент-зондами (каротаж стандартный),

комплектом градиент-зондов разной длины (зондирование каротажное боковое),

зондами с фокусировкой тока (каротаж боковой),

микроустановками (микрокаротаж, микрокаротаж боковой).

Данные КС позволяют: расчленять разрез на пласты с различными электрическими свойствами, определять удельное электрическое сопротивление пород, изучать распределение удельного сопротивления в промытой зоне, зоне проникновения и в не затронутой проникновением фильтрата части, количественно оценивать коллекторские свойства пласта и т. д.

10. Принцип взаимности в методе кс.

Состоит в том, что при сохранении расстояния между электродами зонда и взаимной замене их назначения (т.е. если пропускать ток через электроды M и N а разность потенциалов измерять между заземлениями А и В) величина кажущегося удельного сопротивления не изменится.

На примере однородной изотропной среды: В этой среде с удельным сопротивлением  находится точечный источник тока А, который отдает в окружающее пространство ток силой I. В точке М, удаленной на расстояние АМ от заземления А, потенциал U_M(A)=I_(A)/4AM. Поместим источник тока А в точку М, а в прежней точке А будем определять потенциал поля, величина которго U_A(M)= I_(A)/4AM. Так как АМ=МА, то U_М(А)/ I_(A)= U_А(М)/ I_(М) (1). Поскольку измеренное удельное электрическое сопротивление среды (истинное и кажущееся) пропорционально отношению I/I, а коэффициент зонда К₁ определяется только взаимным расположением электродов и не зависит от их назначения, равенство (1) и является док-ом справедливости принципа взаимности.

Принцип взаимности имеет небольшое практическое значение. Например, выбирается оптимальная схема зонда, при которой минимальны помехи и возможно выполнение комплексных измерений. Схему с двумя с двумя токовыми электродами в скважине применяют наиболее часто, потому что с нею легко обеспечить одновременную запись кривых КС и СП.

Вопрос №11

Типы зондов КС

Простейшим зондом для измерения силы тока, проходящего в буровом растворе и окружающих скважину породах, служит одноэлектродный зонд. В этом виде исследований, называемом токовым каротажом, один электрод заземлен неподвижно, вблизи устья скважины, а второй - закреплен на кабеле (рис. 1, а). В результате перемещения зонда по скважине регистрируется кривая изменения силы тока.

Рис. 1. Различные зонды для электрического каротажа скважин: А, В - питающие электроды, Б - батарея или другой источник питания, R - реостат для регулировки силы тока, I - прибор, измеряющий силу тока, MN - приемные измерительные электроды, - прибор для измерения (регистрации) разности потенциалов, О - точка записи, к которой относят результаты замеров; а - одноэлектродный зонд токового каротажа, б - трехэлектродный потенциал-зонд, в - трехэлектродный подошвенный (последовательный) градиент-зонд, г - трехэлектродный кровельный (обращенный) градиент-зонд

Чаще всего при работах методом КС используются трехэлектродные зонды, в которых три электрода располагаются в скважине (четвертый электрод заземляется на поверхности, вблизи от скважины). Трехэлектродный зонд, состоящий из одного питающего А и двух приемных M и N электродов, называется однополюсным. Трехэлектродный зонд, состоящий из одного приемного M и двух питающих А и В электродов, называется двухполюсным. В обоих случаях расчет КС ведется по формуле метода сопротивления:

,

где - коэффициент, зависящий от расстояния между электродами в зонде;

- разность потенциалов между приемными электродами M и N;

- сила тока в питающей цепи АВ.

Н азвание зонда складывается из обозначения электродов, расположенных в скважине сверху вниз и расстояний между ними. Например, в зонде А2М0,05N сверху расположен питающий электрод А, далее в двух метрах - приемный электрод M, а в пяти сантиметрах от последнего - электрод N. Различают потенциал- и градиент-зонды (рис.1, рис.2).

В потенциал-зонде расстояние между приемными MN или питающими АВ (их называют парными) электродами превышает расстояние от непарного электрода А или M до ближайшего парного. Точка записи, к которой относится измеренное кажущееся сопротивление, располагается посередине АМ (точка О).

В градиент-зонде расстояние между парными электродами в пять-десять раз меньше расстояния до непарного. Точка записи находится посередине MN.

Рис.2

Если парные электроды располагаются выше непарного, то зонд называется кровельным (или обращенным), а если наоборот, то подошвенным (или последовательным).

Расстояние AM у потенциал-зонда и АО (или МО) у градиент-зонда называется размером зонда. Обычно размер зонда меняется от 0,5 до 3 м. Радиус обследования пород вокруг скважины примерно равен размеру зонда.

Иногда используются более сложные 5 - 7-электродные зонды. Благодаря различной комбинации питающих и приемных электродов с помощью этих зондов создаются направленные фокусированные электрические поля, что позволяет точнее отбить границы пластов и определить их сопротивление. Такие зонды используются при боковом каротаже. Для выявления тонких пластов применяются микрозонды.

Вопрос №12

Методы спец зондов КС.Резистивиметрия.Области применения.

Резистивиметрия.

Под резистивиметрией понимается определение сопротивления бурового раствора или воды в скважине. Работы проводят резистивиметром, который представляет собой зонд малых размеров, помещенный в трубку из изолятора. При перемещении зонда по скважине внутри трубки свободно проходит жидкость, заполняющая скважину, а влияние окружающих пород исключается стенками трубки. Регистрация проводится так же, как и в методе КС. Коэффициент резистивиметра определяется путем его эталонировки в жидкости с известным сопротивлением.

Данные о сопротивлении бурового раствора или воды в скважине используются для обработки каротажных диаграмм (особенно при БКЗ) и для выявления мест подтока подземных вод разной минерализации. Кроме того, резистивиметрия применяется для изучения скоростей фильтрации подземных вод.

Вопрос №13

БКЗ,схема зондов.Области применения.

Боковое каротажное зондирование (БКЗ) — электрический каротаж с использованием нескольких однотипных нефокусированных зондов различной длины, обеспечивающих радиальное электрическое зондирование пород. Измеряемая величина — кажущееся удельное электрическое сопротивление. Единица измерения — ом-метр (Ом•м). Боковое каротажное зондирование применяют для исследований всех типов разрезов с целью определения:

• радиального градиента электрического сопротивления пород и выделения на этой основе пород-коллекторов, в которые происходит проникновение промывочной жидкости;

• удельных электрических сопротивлений (УЭС) неизмененной части пластов и зон проникновения;

• оценки глубины проникновения.

Недостаток метода БКЗ - большая трудоемкость (3-4 спуска комплексного скважинного прибора), продолжительная обработка и интерпретация. По этой причине БКЗ, как правило, выполняют только в продуктивной части разреза нефтяных скважин, где по УЭС оценивают пористость и нефтенасыщенность коллекторов. Всю остальную часть разреза каротируют одним стандартным зондом КС.

В качестве стандартного зонда выбирают такой зонд из набора зондов БКЗ, который дает ρ_к^ср, близкое к истинному сопротивлению пласта, и хорошо "отбивает" контакты наиболее интересных пластов.

Для выбора стандартного зонда проводят и обрабатывают результаты, БКЗ по всему стволу одной или двух скважин на месторождении.

Билет №14

Методы СЗ с автоматической фокусировкой тока.

Типы зондов

Обл прим,решаемые задачи

Модифика­ции метода СЭЗ с фокусировкой тока основаны на использо­вании трех-, семи- и девятиэлектродного зондов.

Применение трехэлектродного зонда

Трехэлектродные зонд метода СЭЗ с автоматической фоку­сировкой тока представляет собой длинный проводящий цилин­дрический электрод, разделенный изоляционными промежут­ками на три части. Центральный короткий элек­трод А₀ зонда является токовым, а крайние А1 и А2. соосные и равные по диаметру первому, но более длинные, — экранные. Экранные электроды соединены между собой и через них про­пускается ток той же полярности, что и через электрод А0.Вто­рым токовым электродом, на который замыкается цепь источ­ника тока, служит электрод В, расположенный на поверхности или в скважине.

Для записи кривой эффективного сопротивления необходимо обеспечить равенство потенциалов питающего и экранирующих электродов. Это достигается двумя способами: 1) сила тока через экранные электроды автоматически поддерживается такой, чтобы разность потенциалов между питающим и экранируюшим электродами была равна нулю; 2) все три электрода соединяются гальванически через небольшое сопротивление (по­рядка 0,01 Ом); в этом случае при соответствующем подборе размеров центрального и экранных электродов значения их по­тенциалов будут равны.Когда достигается равенство потенциалов всех трех электродов, ток из централь­ного электрода А не растекается по скважине, а распространя­ется в слое среды, перпендикулярном к оси скважины. Толщина этого слоя приблизительно -равна длине центрального элек­трода А0

Электроды трехэлектродного фокусированного зонда в от­личие от электродов обычных зондов методов КС представляют собой объемные тела, поэтому расчеты электрического поля та­кого зонда более сложные, чем в случае точечных электродов. Общая длина трехэлектродного фокусированного зонда выби­рается равной примерно 3,2 м; минимальная мощность пласта, которая выделяется этим зондом, 0,5 м при длине центрального электрода 0,15 м. Диаметр зонда исходя из условия проходи­мости прибора по стволу скважины принят равным 70 мм.

Кривые трехэлектродного фокусированного зонда обладают высокой расчленяющей способностью, по ним достаточно уве­ренно выделяются пласты мощностью 0,5—1,0 м. Применение трехэлектродного фокусированного зонда исключает экранные эффекты одного пласта другим. В связи с этим метод СЭЗ с трехэлоктродным фокусированным зондом весьма эффективен при изучении тонкослоистых разрезов и неоднородных пластов, а также высокоомных разрезов.

Радиус исследования трехэлектродного фокусированного зонда сравнительно небольшой и составляет I—2 м. Недоста­ток трехэлектродного фокусированного зонда: невозможно уве­личить радиус исследования путем изменения его размеров.

Применение семиэлектродного зонда

Семиэлектродный зонд метода СЭЗ с автоматической фоку­сировкой тока состоит из питающего электрода А0, 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 Через электрод А0 пропускают ток силой /о, величина которого в процессе записи поддержива­ется постоянной. Через экранные электроды А1 и А2 сила тока /, автоматически поддерживается такой, чтобы разность потенциалов между электродами М\ и N1 (или M2 и N2) была равна пулю. Отсутствие тока на участках скважины M1N1 и M2N2 озна­чает, что среды над электродом А0 и под ним как бы заменены изолятором, препятствующим растеканию тока из центрального электрода по скважине. Благодаря такому фокусирующему устройству ток из электрода А0 распространяется в пласт почти горизонтально,что позволяет получить значение эф­фективного удельного сопротивления, более близкое к истин­ному удельному сопротивлению, чем при измерениях сопротив­ления пород обычными зондами КС.

При регистрации кривой эффективного сопротивления семиэлектродным фокусированным зондом фиксируется потенциал одного из измерительных электродов относительно удаленного электрода N.

Применение девитизлектродных зондов

Для увеличения радиуса исследования в методе СЭЗ приме­няются девятнэлектродные фокусированные зонды, в которых между основными экранными А1 и А2 и измерительными N1 и N2 электродами установлены дополнительные экранные элек­троды В1 и В2.Фокусировка тока центрального электрода в этом зонде может производиться двумя способами: 1) через электроды В1 и В2 пропускают ток обратной полярности и постоянной силы, в несколько десятков раз превышающей силу тока, проходя­щего через электрод А0;ток, протекающий через электроды А1 и А2, регулируют так, чтобы разность потенциалов между из­мерительными электродами M1 и N1( M2 и N2) равнялась нулю; 2) поддерживают постоянной амплитуду тока, проходящего через электроды А1 и А2, а равенство нулю разности потенциа­лов между M1 и N1( M2 и N2) обеспечивается регулировкой силы и направления тока, протекающего через электроды В1 и В2.

При первом способе фокусировки тока /₀ радиус исследова­ния девятиэлектродного зонда заметно увеличивается по срав­нению с семнэлектродным зондом в пластах большой мощно­сти, при втором способе фокусировки дсвитпэлектродный зонд приобретает более благоприятные характеристики и радиус его исследования в пластах большой мощности еще больше возрас­тает. Этот зонд предложен венгерскими геофизиками и назван н о р м а л и з о в а н н ы м. Он позволяет регистрировать величину ρ_эф пропорциональную истинному удельному сопротивлению по­род, до очень больших значений р_п.

При исследовании пластов с проникнове­нием фильтрата и, следовательно, повышением их удельных со­противлений показания зонда определяются в основном удель­ным сопротивлением зоны проникновения. Использование девя­тнэлектродного псевдоэкранного зонда в комплексе с семнэлек­тродным дает возможность более точно установить истинные сопротивления пластов.

Таким образом, модификации метода СЭЗ с автоматической фокусировкой тока позволяют существенно уменьшить влияние скважины на результаты измерений эффективного сопротивле­ния. При использовании трехэлектродного фокусированного зонда жидкость в стволе скважины заменяется высокопроводя-щнм металлическим телом, в случае применения семиэлектрод­ного и девятнэлектродного зондов в зоне измерений ρ_эф имити­руется

непроводящая среда.

Области применения метода СЭЗ с автоматической фокусировкой тока и решаемые им геологические задачи

Методы СЭЗ с автоматической фокусировкой тока предна­значены для изучения высокого сопротивления разрезов сква­жин, заполненных соленой промывочной жидкостью. При проникновении в пласт жидкости высокой минерализации сопротивление прискважинной части пласта по­нижается, что практически не влияет на показания р_Эф, заре­гистрированные зондами СЭЗ с автоматической фокусировкой тока. В случае проникновения фильтрата промывочной жидко­сти, повышающего сопротивление пласта, использование р_Эф для определения истинного удельного сопротивления пласта становится малоэффективным.

Весьма удовлетворительные результаты получают при ис­следовании фокусированными зондами СЭЗ малопористых по­род, например карбонатов, для которых отмечаются высокие значения.В таких разрезах фокусированные зонды позво­ляют получить достаточно дифференцированную кривую р_Эф, а эффективное сопротивление линейно зависит от истинных зна­чений р_п в достаточно широком диапазоне их изменения. Это позволяет определять истинное удельное сопротивление пласта в таких разрезах более точно, чем, например, по данным БЭЗ градиент-зондами.

Девятиэлектродные фокусированные зонды с повышенным радиусом исследования предназначены для изучения пластов с большой зоной проникновения фильтрата промывочной жидкости. С помощью девятнэлектродного исевдоэкранного зонда можно определять параметры зоны проникновения.

Данные методов СЭЗ с автоматической фокусировкой тока позволяют более детально расчленить геологический разрез, ус­тановить его литологию, выделить пласты-коллекторы и уточ­нить их строение, определить параметры зоны проникновения фильтрата промывочной жидкости и истинное удельное сопро­тивление пластон.

Билет №15

Метод микрозондов СЭЗ с автомат фркусир тока.Обл прим.Решаем задачи.

На показании обычных микрозондов значительное влияние оказывают слой промывочной жидкости и глинистая корка, ко­торые находятся между башмаком микрозонда и стенкой сква­жины. По этой причине данные КС микрозондов непригодны для количественной интерпретации. В случае заполнения сква­жины соленой промывочной жидкостью кривые КС обычных микрозондов не могут быть использованы и для качественной интерпретации. В связи с этим разработаны новые виды микрозондов — микроэкраннрованные зонды с ав­томатической фокусировкой тока.

В методе микрозондов СЭЗ с фокусировкой тока использу­ются замкнутые электроды кольцевой или прямоугольной формы, смонтированные на изоляционном башмаке, который прижимается пружиной к стенке скважины. Принципы фоку­сировки тока центрального электрода в методе аналогичны принципам метода СЭЗ.

Фокусированный метод микрозондов СЭЗ имеет несколько модификаций, различающихся по числу электродов микроуста­новок (двух-, трех- и четырехэлектродные)

В связи с фокусировкой тока /₀ показания микрозондов СЭЗ с автоматической фокусировкой тока менее искажены влиянием глинистой корки и слоем промывочной жидкости, чем при из­мерении КС обычными микрозондами, и определяются в основ­ном удельным сопротивлением прискважинной части пласта. При применении метода мнкрозоидов СЭЗ одновременно с кри­вой р_Эф мнкрокаверномером регистрируется кривая изменения диаметра скважины.

Области применения метода микрозондов СЭЗ и решаемые им геологические задачи

На показания метода микрозондов СЭЗ в значительно мень­шей мерс сказывается влияние высокопроводнщей промывоч­ной жидкости и глинистой коркн, чем на показания обычных микрозондов. В связи с этим метод микрозондов СЭЗ с фоку­сировкой тока нашел широкое применение при исследованиях скважин с высокоминерализованными промывочными жидко­стями.

Кривые эффективного сопротивления метода микрозондов СЭЗ используются для точного определения границ и мощно­сти пластов, выделения маломощных прослоев, определения ли­тологии разреза и выделения коллекторов. Этот ме­тод в комплексе с другими геофизическими методами позволяет оценить пористость, глинистость и нефтегазонасыщение коллек­торов, получить сведения о нефтеотдаче пластов по замерам параметров промытой зоны.

Билет №16

Методы регистр тока(МСК,ЭТМ)

Обл прим.Решаем задачи

В группу методов регистрации тока входят обычный токо­вый метод, метод скользящих контактов и экранированный то­ковый метод.

Обычный токовый метод

При перемещении элек­трода А по разрезу скважины сила тока в цепи АВ будет воз­растать против пород низкого сопротивления и уменьшаться против высокоомных пластов. Следовательно, кривая изменения силы тока позволяет определять местоположение пород разного удельного сопротивления. Однако невозможность установить ис­тинное удельное сопротивление пород по данным обычного то­кового метода (ТМ) вследствие значительного влияния сква­жины и других факторов существенно ограничивает его прак­тическое применение.

Метод скользящих контактов

Разработанный А. С. Семеновым и О. К- Владимировым ме­тод скользящих контактов (МСК) отличается от обычного то­кового метода конструкцией заземления А. Зазем­ление состоит из одной или нескольких щеток, установленных на изоляторах. Щетки с помощью специальных устройств при­жимаются к стенке скважины. Такая конструкция заземления снижает влияние промывочной жидкости на величину сигнала, поэтому сопротивление заземления определяется главным об­разом удельным сопротивлением породы, к которой прижима­ются щетки. Поскольку размеры щеток малы, их сопротивление гораздо выше сопротивления остальной цепи и сила тока изменяется значительно резче, чем в обычном способе ре­гистрации тока. В связи с этим кривая изменения тока метода скользящих контактов позволяет достаточно уверенно выделять границы пластов различного удельного сопротивления. Например, пласты антрацита и сульфидов, обладающие высо­кой электропроводностью, отмечаются на кривых метода сколь­зящих контактов (и обычного токового метода) положитель­ными аномалиями, соответствующими увеличению силы тока. В методе скользящих контактов, как и обычном метоле ре­гистрации тока, записывается кривая изменения разности по­тенциалов на эталонном сопротивлении.Величина раз­ности потенциалов обусловлена изменением силы тока в цепи

Метод скользящих контактов нашел широкое применение при исследовании разрезов рудных скважин, а также некавер­нозных интервалов угольных скважин.

Экранированный токовый метод

Метод (ЭТМ) основан на регистрации изменения силы тока центрального электрода при пересечении пород различного удельного сопротивления. Центральный токовый электрод поме щается между двумя экранными электродами, через которые пропускается ток,той же полярности, что и через центральный электрод.

Зонд этого метода состоит из центрального электрода А0 шириной 2 см, двух экранных электродов А_э1 и А _э2 длиной по 0,75 м, которые отделены от электрода А0₀ изолирую­щими промежутками шириной 1—2 см Характерные размеры установки: длина зонда L и общая длина зонда Lоб.Точкой записи кривой является середина электрода А0.

Благодаря экранным электродам ток из центрального электрода распространяется перпендикулярно к стенкам скважины в пределах ширины электрода А0. Такой характер распределения тока значительно уменьшает влияние скважины, мощности пласта и тода удельного сопротивления промывочной жид­кости на результаты замеров.

Кривая экранированного токового метода отражает измене­ние силы тока центрального электрода, который пересекает по­роды разного удельного сопротивления. Форма и величина ам­плитуды аномалий кривой зависят от тех же факторов, что и кривой КС. Однако кривая экранированного токового метода больше искажена экранными эффектами. Одиночные пласты высокого сопротивления- на кривых экранированного токового метода отмечаются минимумами силы тока, пласты низкого со­противления — максимумами.

Экранированный токовый метод применяют в основном при детализации угольных пластов высокого сопротивления.

Билет №17

Низкочастотный индукционный каротаж

Обычный низкочастотный индукционный метод основан на изучении электромагнитного поля продольного (вертикального) датчика, ось которого совпадает с осью скважины. В этом слу­чае вихревые токи, индуцированные первичным полем, распо­ложены в плоскостях, перпендикулярных к оси скважины, и не пересекают поверхностей раздела горизонтальных слоев.

На результаты измерений простейшим двухкатушечным зон­дом с целью определения истинного удельного сопротивления пласта значительное искажающее влияние оказывают сква­жина, зона проникновения и вмещающие породы, а также пря­мой сигнал от генераторной катушки. Для уменьшения влияния указанных факторов и исключения прямого сигнала X. Г. Долль предложил многокатушечные фокусирующие зонды.

Зонды обычного низкочастотного индукционного метода

Многокатушечиый зонд представляет собой систему кату­шек, укрепленных на одном изоляционном стержне. Генераторная ГК и измерительная ПК катушки являются ос­новными, остальные называются компенсационными К и фокусирующими Ф(ФМ) в генераторной ФГ и измери­тельной ФП цепях. Компенсационные катушки служат для иск­лючения в измерительной катушке э. д. с. прямого поля, инду­цируемого генераторной катушкой.

Фокусирующие катушки предназначены для уменьшения влияния неполезных сигналов путем создания в приемной цепи э.д.с., обратных но знаку э.д.с., вызванных вихревыми токами, которые циркулируют в скважине, зоне проникновения и вме­щающих породах. Фокусирующее действие катушек достига­ется путем подбора числа их витков, расположения и включе­ния их относительно главных катушек. Число дополнительных катушек, их взаимное положение и число витков должны быть такими, чтобы в значительной мере было исключено влияние скважины, зоны проникновения и вмещающих пород, а изме­ряемая эффективная электропроводность была как можно ближе к истинному значению электропроводности пласта. Ком­пенсационные и фокусирующие катушки включаются последо­вательно с главными, но их витки намотаны противоположно виткам генераторной и измерительной катушек.

В обозначениях зондов первая цифра соответствует общему числу катушек, буква Ф означает, что зонд фокусирующий, последняя цифра отражает длину зонда. Например, индукци­онный зонд 6Ф1—шестнкатушечиый, фокусирующий, дли­ной 1 м.

Эффективность применения индукционного метода при изу­чении разрезов скважин в значительной мере определяется вы­бором многокатушечного зонда с оптимальными параметрами, Миогокатушечпый зонд должен обеспечить измерение удельной электропроводности пород в достаточно широком диапазоне, существенно снизить влияния скважины, зоны проникновения и вмещающих пород, обладать значительной глубинностью иссле­дования по горизонтали н отмечать на кривых очф маломощные пласты.

Существуют трех-, четырех-, пяти- и восьмикатушечные зонды. Многокатушечные зонды делятся на симметричные и несимметричные. Симметричными зондами называются та­кие, у которых отмечаются симметрия в расположении фокуси­рующих катушек относительно точки записи и равенство произ­ведений моментов катушек для всех симметрично расположен­ных фокусирующих пар. К симметричным зондам относятся пяти- и шестикатушечные, к несимметричным — трех- и четьь рехкатушечные.

Различают зонды с внутренней фокусировкой (дополнитель­ные катушки расположены в интервале между главными). внешней (дополнительные катушки находятся вне длины зонда) и со смешанной (дополнительные катушки расположены как внутри главных катушек, так и вне их).

Степенью фокусировки индукционного зонда Кф называется отношение сигнала в однородной среде Е_мн для мно­гокатушечного зонда к сигналу для двухкатушечного зонда Е_яв, т. е.

Есть зонды со слабой фокусировкой (Лф>0,3) и сильной фо­кусировкой (Кф<0,3).

Простейший многокатушечный зонд состоит из трех кату­шек— двух главных (ГК и ПК) и одной фокусирующей. Фоку­сирующая катушка может быть включена или в генераторную цепь и в этом случае обозначается ФГ или в приемную цепь и обозначается ФП. Показания зондов будут одинаковыми в связи с равенством их магнитных моментов.

Области применения обычного низкочастотного индукционное метода и решаемые им геологические задачи

Этот метод получил широкое распространение при исследо­вании разрезов нефтяных и газовых скважин с промывочными жидкостями сравнительно низкой минерализации (р_р>1 Ом-м). Кроме того, он может использоваться при изучении скважин с непроводящей промывочной жидкостью (известково-битумные растворы и др.), заполненных нефтью и закрепленных трубами из диэлектриков (асбоцементные и полимерные обсадные ко­лонны).

Вихревые токи, индуцированные в пластах, перпендику­лярных к оси скважины, практически не пересекают их границ, что существенно снижает влияние вмещающих пород на показания обычного индукционного метода. Благодаря применению фокусирующих устройств индукционные зонды имеют благоприятные вертикальные и радиальные характеристикн, что позволяет частично исключить влияние скважины, зоны проникновения и вмещающих пород на эффективную электропроводность.

Индукционный метод наиболее чувствителен к прослоям по­вышенной электропроводности и почти не фиксирует прослои высокого удельного сопротивления, т. е. при замерах сигма эффекивного отсут­ствует явление экранирования, присущее обычным зондам ме­тодов КС квазииостоянного тока. Индукционные зонды сравни­тельно небольших размеров (0,75—1,40 м) обладают значи­тельным радиусом исследования, превышающим примерно в 4 раза радиус исследования обычных градиент-зондов КС.

Применение обычного низкочастотного индукционного ме­тода ограничено в случае использования соленых промывочных жидкостей, наличия зоны проникновения фильтрата промывоч­ной жидкости, понижающей сопротивление пласта, и при ис­следовании пород удельного сопротивления свыше 50 Ом • м.

Обычный низкочастотный индукционный метод позволяет более детально расчленять разрезы скважин, сложенные поро­дами низкого удельного сопротивления, выделять водоносные и нефтегазоносные пласты, изучать строение переходной зоны и уточнять положение контактов вода—нефть, вода—газ (см. рис. 30), определять истинное удельное сопротивление пород до 50 Ом ■ м.

ДРУГИЕ НИЗКОЧАСТОТНЫЕ ИНДУКЦИОННЫЕ МЕТОДЫ

Индукционный метод с поперечным датчиком

В обычном индукционном методе с продольным датчиком ось генераторной катушки расположена па оси скважины и вихревые токи находятся в плоскостях, перпендикулярных к пен. При помещении в скважину горизонтальной генератор­ной катушки, ось которой оказывается перпендикулярна к оси скважины, вихревые токи располагаются в этом случае в вер­тикальных плоскостях, параллельных оси скважины. Теорию этого низкочастотного индукционного метода с поперечным датчиком разработал А. М. Кагапскпй. Такая модификация индукционного метода позволяет измерять удельную электро­проводность пород оьфп в направлении, перпендикулярном к их напластованию. При этом отмечается минимальное влияние на результаты измерений электропроводности сигма эфф, параллельной напластованию пород.

Регистрация электропроводности пород, перпендикулярной к их напластованию, и удельного сопротивления, параллель­ного напластованию и измеренного методами КС, СЗ и ИДА, позволяет определять коэффициенты микро- и макроаиизотро-пнн пластов. Знание коэффициентов анизотропии необходимо при изучении коллекторскнх свойств пород и интерпретации диаграмм КС сверхбольших зондов.

Индукционное боковое зондирование

Существуют три варианта метода индукционного бокового зондирования (ИБЗ): 1) использование зондов различной фик­сированной длины; 2) применение зонда с подвижной прием­ной катушкой; 3) частотное зондирование.

Метод ИБЗ с несколькими зондами различного размера ос­нован на повышении глубинности исследования среды в ради­альном направлении с увеличением размера индукционного

зонда.

Другой вариант ИБЗ, предложенный Ю. Н. Антоновым,

заключается в использовании зонда с генераторной п двумя из­мерительными катушками, расположенными на некотором рас­стоянии относительно друг друга. Генераторная катушка пита­ется током фиксированной частоты. При неподвижном положе­нии зонда относительно исследуемого пласта одну из катушек зонда приводят в движение по направлению оси зонда; при этом регистрируется одна из относительных характеристик электромагнитного поля как функция движения катушки. Воз­можно также передвижение одновременно с генераторной ка­тушкой одной из двух измерительных с сохранением отноше­ния расстояний между измерительными катушками зонда и

его общей длиной.

Указанные две модификации ИБЗ, как и обычный метод БЭЗ, относятся к геометрическому зондированию и позволяют изучать изменение электропроводности зоны проникновения фильтрата промывочной жидкости в радиальном направлении.

С. М. Акссльрод предложил метод частотного индукцион­ного зондирования. Известно, что глубина проникновения тока в среду зависит от его частоты. Чем меньше частота тока, тем на большую глубину проникает сигнал, и наоборот. Используя различные частоты, можно в принципе осуществлять частотное зондирование разреза скважины. Глубинность исследования можно увеличить путем создания спектра различных частот в генераторной катушке зонда. Частотный индукционный метод позволяет исключить влияние скважины и зоны проникновения, пропуская через генераторную катушку одновременно ток двух частот. В измерительной катушке фиксируется разность э. д. с. между сигналом от дальней и ближней зон. Величина этой раз­ности э. д. с. зависит от электропроводности пласта. Частотный индукционный метод можно рассматривать как метод измере­ния активной компоненты вторичного поля, исключающий влия­ние токов в скважине и зоне проникновения.

Метод переходных процессов

Для повышения глубинности исследования пластов В. П.Со­колов предложил использовать индукционный метод переход­ных процессов по аналогии с методом становления поля в ближней зоне, применяющимся в электроразведке. Этот метод основан на изучении нестационарного электромагнитного поля, возбуждаемого генераторной катушкой. Если в некото­рый момент времени выключить ток в генераторной катушке, то первичное электромагнитное поле изменится от некоторого конечного значения до нуля. Вследствие ступенчатого измене­ния момента генераторной катушки в окружающей среде будут индуцироваться вторичные токи, распределение которых та­ково, что они в первый момент времени (ранняя стадия станов­ления) стремятся сохранить неизменным первичное поле внутри проводящей среды, а затем (поздняя стадия становления) пе­рераспределяются в пространстве, удаляются от диполя и зату­хают вследствие тепловых потерь. В ранней стадии становле­ния поля токи сосредоточены в скважине, в поздней стадии все они практически находятся в пласте и их интенсивность опре­деляется почти целиком электропроводностью пласта. В связи с этим сигнал, фиксируемый измерительной катушкой в позд­ней стадии становления поля, не зависит от параметров сква­жины и зоны проникновения.

Из теории следует [первое уравнение Максвелла (1)}, что в начальный момент времени источниками магнитного перемен­ного поля являются токи проводимости и токи смешения. Чем больше удельное сопротивление среды, тем шире временной интервал, в котором существенную роль играют токн смеще­ния. В поздней стадии становления поля в среде формируется квазистационарное поле, т. е. токи смещения исчезают. Момент перехода переменного поля к квазистационарное поле насту­пает тем раньше, чем выше электропроводность горных пород. Таким образом, применение индукционного метода переход­ных процессов для исследования скважин позволяет опреде­лять истинную удельную электропроводность пластов при из­мерениях в поздней стадии становления ноля относительно не­большим ЗОНДОМ.

Разработан скважинпый вариант метода переходных про­цессов для поисков месторождений сульфидных и магнетитовых руд, минерализованных вод, угля, графита и высококачест­венных глин. Глубинность исследования составляет 400—500 м при наблюдении поля на расстоянии 100—120 м от скважины. Векторные измерения поля в скважинах при зенитных углах не менее 5° позволяют определять направление на рудное тело. Для векторных исследований распределения поля переходных процессов по скважине имеется аппаратура МПП-4. Сила тока при максимальной мощности в импульсе 2 кВт составляет 2—20 А при длительности импульса 24 и 48 мс. Методы скважинной индуктивной электроразведки

Существуют два основных варианта скважинной индуктив­ной электроразведки: диполь ное элсктромагиитиое профилирование скважин (ДЭМПС) и петлевой.

В первом варианте вдоль оси скважины перемещается уста­новка, состоящая из генераторной и измерительной рамок ан­тенн, расстояние между которыми составляет десятки—сотни метров. Момент генераторной рамки направлен по оси сква­жины. Расстояния между антеннами обычно выбирают рав­ными 25, 50, 75 и 100 м, шаг профилирования 5—20 м. Иссле­дуется околоскважинное пространство до глубины 1500 м.

В петлевом варианте источник электромагнитного поля на­ходится на поверхности, а приемник вторичного поля переме­щается вдоль ствола скважины. Пезаземленная петля имеет размеры 500x500 или 1000x1000 м. В средней части петли первичное магнитное иоле сравнительно однородно и направ­лено по вертикали, что благоприятно для выделения п#логоза-легающих рудных тел па глубине до 150—200 м.

В обоих вариантах измеряются составляющие вектора на­пряженности суммарного магнитного поля — первичного и ано­мального.

Для исследований ДЭМИС и петлевым вариантом разрабо­тана скважин па я многочастотная индукционная аппаратура ЛСМИ-40М, предназначенная для обнаружения в околосква-жннном пространстве глубокозалегающих сульфидных и маг-нетитовых рудных тел на расстоянии до 40—80 м от ствола скважины. Эта аппаратура позволяет оценить размеры и форму рудных тел, определить элементы их залегания и про­странственное положение относительно исследуемой скважииы. Используются рабочие частоты 125, 375, 1125 и 3375 Гц.