2.5 Література

1. Дьяконов Д.И., Леонтьев Е.И., Кузнецов Г.С. Общий курс геофизических исследований скважин. М., Недра, 1977. 432 с.

2. Дахнов В.Н. Промысловая геофизика. М., Недра., Гостоптехиздат, 1986, - 692 с.

3. Померанц Л.И., Чукин В.Т. Аппаратура и оборудование для геофизических иссле­дований скважин. М.: Недра, 1978.

Лабораторна робота №3

Вивчення зондів методу уявного електричного опору (УО)

3.1 Мета роботи

Вивчити принципи класифікації, позначення, характерні значення та пристрої зондів електричного каротажу свердловин. Розрахувати коефіцієнти зондів, масштаби запису та струм живлення для вимірювання питомого опору гірських порід.

3.2 Теорія

Електричний каротаж методу опору є основним і найпоширенішим видом у комплексі геофізичних досліджень свердловин. Даним методом визначається питомий або уявний (залежно від того, досліджуване середовище є однорідним або не однорідним) електричний опір гірських порід шляхом створення в присвердловинному просторі електричного поля та проведення вимірювання його параметрів.

Для цього застосовується вимірювальна установка (Рис. 6.1), яка включає чотири електроди: А, В, М і N. Через два електроди, які називаються струмовими (А і В), пропускають струм I від джерела живлення Г, які створюють у породах електричне поле. За допомогою двох інших електродів, які називаються вимірювальними (М і N), проводять вимірювання різниці потенціалів ΔU між двома точками цього електричного поля.

Як видно, у процесі вимірювання в свердловині перебувають три електроди, які розміщуються по одній лінії на певних відстанях. Четвертий електрод звичайно заземлюється поблизу устя свердловини. Сукупність електродів, що опускають у свердловину для вимірювання питомого електричного опору гірських порід, називається зондом електричного каротажу.

Із формули:

(3.1)

видно, що є прямий взаємозв’язок між ρ та ΔU_MN, при сталих значеннях K_з (коефіцієнта зонда) і I_AB (сили струму в ланці А і В). Таким чином, вимір питомого опору гірських порід зводиться до виміру різниці потенціалів між електродами М і N у масштабі:

, (3.2)

де п – масштаб запису; m – стала вимірювальної ланки по напрузі, тобто число мілівольтів, що відповідає 1 см шкали приладу, що реєструє.

З формула (3.2) видно, що для обраного горизонтального масштабу запису n кривої ρ для даного зонда необхідно відповідно вибрати сталу по напрузі приладу, що реєструє, і розрахувати силу струму в ланці AB.

У випадку однорідного ізотропного середовища питомий електричний опір, який розрахований за формулою (3.1), відповідає дійсному питомому опору цього середовища. У неоднорідних середовищах ця формула визначає величину так називаного уявного питомого опору:

. (3.3)

Залежно від питомого опору та геометрії досліджуваних неоднорідностей, уявний опір може бути більшим, меншим або рівним питомому електричному опору середовища, в якому перебувають електроди зонда.

В залежності від комбінації розташування електродів між собою зонди поділяються на потенціал-зонди та градієнт зонди, які в свою чергу діляться на: послідовні (підошвенні); обернені (покрівельні); двополюсні (взаємного живлення); однополюсні (прямого живлення); ідеальні; неідеальні (реальні) (Рисунок 3.1).

• – електроди (A, В, М, N); * – точка запису; l – відстань між одноіменними електродами A і В, або M і N; L – відстань між різноіменними електродами A і M.

Рисунок 3.1 – Класифікація зондів методу електричного опору

Із рисунка 3.1 видно, що потенціал-зонди – це такі, в яких відстань між одноіменними (парними) електродами A, В або M, N на­багато більша (в 5 - 10 разів), ніж між різноіменними (непарними) A і M (L), тобто l>>L.

Градієнт-зонди – це такі, для яких l<<L.

Послідовні зонди – це такі, у яких одноіменні електроди знахо­дяться нижче від різноіменних.

Обернені (покрівельні) зонди – це такі, в яких одноіменні електроди знаходяться вище різноіменних.

Однополюсні – це такі, в яких у свердловині знаходиться один електрод струму (A).

Двополюсні – це такі, в яких у свердловині знаходяться два електроди струму A і В.

Ідеальний потенціал-зонд – це такий, в якого l → ∞.

Ідеальний градієнт-зонд – це такий, в якого l → 0.

Крім цього зонди характеризуються:

• коефіцієнтом,

• розміром,

• точкою запису.

Точка запису в потенціал-зонді знаходиться посередині між різноіменними електродами:

. (3.4)

Точка запису в градієнт-зонді знаходиться посередині між одноіменними електродами:

. (3.5)

Розмір потенціал-зонда L_з^п – це відстань в метрах між різноіменними електродами (L), тобто:

. (3.6)

Розмір градієнт-зонда L_з^г – відстань між точкою запису і різноіменним електродом (A або M), тобто:

. (3.7)

Коефіцієнт зонда розраховується за формулами:

для однополюсного зонда:

, (3.8)

для двополюсного зонда:

. (3.9)

Розмірність коефіцієнта зонда в метрах.

Глибина дослідження зонда оцінюється радіусом дослідження Під радіусом дослідження розуміється радіус сфери в однорідному середовищі необмеженої потужності. Виходячи із цього, вважають, що радіус дослідження градієнта-зонда приблизно співпадає із його розміром АО, а радіус дослідження потенціалу-зонда відповідає його подвоєному розміру, тобто 2АМ. Отже, при однаковому розмірі зондів радіус дослідження потенціалом-зондом приблизно у два рази перевищує радіус дослідження градієнтом-зондом.