Меню

Боковой каротаж единицы измерения



Боковой каротаж (БК). Зонды, виды диаграмм, решаемые задачи и ограничения метода

Под боковым каротажем (БК) понимают каротаж сопротивления зондами с экранными электродами, через которые пропускают ток в том же направлении, что и через основной токовый электрод. Наличие экранных электродов препятствует растеканию тока от основного электрода по скважине и обеспечивает направление его (фокусирование) непосредственно в пласт.

ЗОНДЫ БОКОВОГО КАРОТАЖА

Различают боковой каротаж, выполняемый трехэлектродным и многоэлектродными (семь, девять электродов) зондами (рис. 35)

ТРЕХЭЛЕКТРОДНЫЙ БОКОВОЙ КАРОТАЖНЫЙ ЗОНД (БК-3)

Этот зонд состоит из трех электродов удлиненной формы (рис. 35,а). Центральный (основной) электрод A0 и расположенные симметрично относительно него два экранирующих электрода А1 и А2 представляют собой металлические цилиндры, разделенные между собой тонкими изоляционными прослойками.

Через электроды пропускают ток, который регулируется так, чтобы потенциалы всех трех электродов поддерживались одинаковыми. Это достигается двумя способами путем соединения основного электрода А0 с экранными через малое сопротивление (г0 = 0,01 Ом), которое используется также для измерения силы тока через центральный электрод; с помощью автокомпенсатора, регулирующего ток через экранные электроды так, чтобы ток I0 через центральный электрод сохранился неизменным. Трехэлектродный зонд можно рассматривать как единое проводящее тело, в котором потенциалы всех электродов равны (UА1 = UA0= UА2), а токовые линии основного электрода вследствие экранирования собираются в почти горизонтальный слой, имеющий форму диска (рис. 36,а).

Кажущееся удельное сопротивление определяется по разности потенциалов ΔUКС между любым из электродов зонда и удаленным от них электродом N и рассчитывается по формуле (II.5). Результат измерения зондом бокового каротажа относят к середине электрода А0.

В отечественной аппаратуре трехэлектродного БК разных видов применяется один и тот же зонд, который характеризуется следующими данными: длина зонда L = 0,18 м, длина центрального электрода А0; общее размеры зонда L = 3,2 м (расстояние между внешними концами экранирующих электродов А1 и А2); диаметр зонда dз = 0,07 м; ширина изоляционного промежутка 0,03 м. Коэффициент такого зонда К=0,24 м.

Коэффициент трехэлектродного зонда К рассчитывают, определяя потенциал поля удлиненного эллипсоида вращения в однородной среде, соответственно К=2πL/ln(2Lобщ/dз) = 2,73L/lg(2Lобщ/dз).

Распределение токовых линий зонда БК-3 в однородной среде показано на рис. 36, а.

В современной отечественной и зарубежной аппаратуре многоэлектродного БК используются семи- и девятиэлектродные зонды.

Семиэлектродный боковой каротажный зонд состоит из центрального электрода А, двух пар измерительных электродов М1, М2 и N1, N2 и одной пары токовых экранирующих электродов А1 и А2 (рис. 35,6). Электроды каждой пары соединены между собой и симметрично расположены относительно электрода А. Через этот центральный электрод А пропускают ток I, который поддерживается постоянным в процессе регистрации. Через экранирующие электроды А1 и А2 пропускают ток IЭ той же полярности, который автоматически регулируется с таким расчетом, чтобы разность потенциалов между электродами М1 и N1 или (что одно и то же) М2 и N2 равнялась нулю. Это равносильно размещению в скважине выше и ниже электрода А изоляторов толщиной MN, ограничивающих распространение тока вдоль ствола скважины и ближайших к ней участков разреза. При этом ток I распространяется в радиальном направлении на значительное расстояние слоем толщиной, приблизительно равной длине зонда L, обычно 0,6 м (см. рис. 36, б). Напряжение, измеряемое между одним из измерительных электродов М1, М2 или N1, N2 и электродом N, удаленным на значительное расстояние от токовых электродов, представляет собой падение потенциала от скважины до удаленной точки по пласту. Кажущееся удельное сопротивление пород ρк рассчитывают по данным замера разности потенциалов ΔUKC и тока I через основной электрод А по (II.5). Коэффициент зонда К определяют путем моделирования.

Результат измерений зондом бокового каротажа относят к точке А. За длину зонда L принимают расстояние между серединами интервалов M1N1 и M2N2 (точками O1 и O2). Расстояние между экранирующими электродами А1А2 называют размером зонда Lобщ. Кроме того, для характеристики зонда введено понятие параметр фокусировки q = Lобщ/ L. При выборе зонда учитывают, что с увеличением Lобщ и q радиус исследования зондом возрастает. На практике для определения сопротивления неизмененной части пласта с проникновением ПЖ рекомендуют применять зонды с q>3. В пластах без проникновения лучшие результаты получают при q≈1,5.

Размещение электродов в семиэлектродном зонде выражается следующей записью: AO,2M1O,2N1l,1A1 что соответствует Lобщ=3 м, L = 0,6 м, q = 5. На диаграмме такой зонд обозначается как La3q5.

Девятиэлектродный зонд состоит из девяти цилиндрических электродов, установленных на корпусе скважинного прибора (см. рис. 35,в). В отличие от семиэлектродного этот зонд имеет дополнительную пару экранных электродов А1 и А2 той же полярности. Применяя в нем разные сочетания электродов, достигают возможности проведения измерения несколькими зондами БК с разным радиусом исследования. Большой размер зонда (L = 7÷8 м) достигается при пропускании через все пять электродов тока одной полярности.

Этим обеспечивается значительный радиус исследования при малом влиянии вмещающих пород на показания зонда (рис. 36, в, слева).

Для уменьшения радиуса исследования применяют дополнительные электроды В1 В2 обратной полярности, через которые замыкают цепь тока I и IЭ, так называемый псевдобоковой каротаж БКМ. В результате токовые линии от центрального электрода A не текут в глубь пласта, а растекаются в непосредственной близости от скважины (слой тока I с удалением от скважины быстро расширяется). На этом участке происходит значительное падение потенциала, характеризуя в основном удельное сопротивление пласта, прилегающего к скважине (см. рис. 36,в, справа). Размещение электродов в зонде псевдобокового каротажа выражается записью: АО,2М10,2N1O,2A1O,9B1, что соответствует Lобщ=1,2 м, L = 0,6 м, q = 2. На диаграмме такой зонд обозначается LB3LAl,2q2.

Возможность проведения многоэлектродным зондом совместного замера несколькими зондами БК с разными радиусами исследований после соответствующего сочетания электродов в них является преимуществом этих зондов перед трехэлектродными.

Боковой каротаж используют для изучения разрезов скважин (в т.ч. заполненных минерализованным буровым раствором), представленных породами высокого сопротивления или частым чередованием пластов с разными параметрами. При бурении нефтяных и газовых скважин с минерализованным буровым раствором боковой каротаж применяют в комплексе с боковым микрокаротажем, при документации разрезов угольных скважин — в комплексе с методами радиоактивного каротажа. Основное преимущество бокового каротажа (по сравнению с другими видами электрического каротажа) — незначительное влияние бурового раствора и вмещающих пород на результаты бокового каротажа, что позволяет детальнее расчленять разрез, точнее определять удельное сопротивление пластов в широком диапазоне (1-105 Ом•м). Развитие бокового каротажа связано с разработкой новых зондов с более совершенной регулировкой поля.

· литологическое расчленение разреза;

· определение удельного электрического сопротивления пластов и характера насыщения в комплексе с другими геофизическими методами.

· зоны частых чередований плотных непроницаемых пластов, глинистых прослоев и нефтегазонасыщенных пластов малой мощности;

· зоны аномально низких значений минерализации пластовых вод, где УЭС водонасыщенных и нефтенасыщенных пластов имеют высокие значений и широкие зоны перекрывающихся величин сопротивлений;

· интервалы в низах разреза, где преобладают тонкие чередования литологически различающихся разностей, преобладают высокие УЭС и контрастные переходы значений УЭС на границах литологических переходов и границ, обусловленных изменениями характера насыщения коллекторов.

Типовые условия применения (ограничения я думаю ну можно в лек посмотреть):

• применяется в необсаженных скважинах, заполненных пресным или минерализованным раствором.

Кривые кажущегося сопротивления БК против пластов конечной мощности. Форма кривых.

Кажущееся удельное сопротивление ρк, измеренное зондом бокового каротажа, зависит от типа и характеристики зонда (Lобщ, L, q), удельных сопротивлений пласта ρп, вмещающих пород рВм, зоны проникновения ρзп, промывочной жидкости ρс, а также от геометрических факторов этих сред. В цепь электрода А0 включены при этом последовательно ρс, ρзп и ρп.

С учетом полного объема пространства, окружающего зонд, измеряемое кажущееся сопротивление против однородного мощного пласта

где Gc, Gзп, Gп — геометрические факторы соответствующих частей пространства, которые зависят от длины проводника и его сечения. Сумма всех геометрических факторов составляет полный объем изучаемого пространства и равна единице. Как видно, ρк в боковом каротаже, как и при замере нефокусированными зондами, зависит от ρп, ρс, dс, D, h, ρвм.

Характерными (существенными) значениями ρк против однородного пласта являются экстремальные (максимальные в пластах высокого сопротивления и минимальные в пластах низкого сопротивления). Для пачки чередующихся тонких прослоев, максимальное и минимальное сопротивления которых различаются не более чем в 2,5 раза, существенным является среднегармоническое (или продольное) сопротивление.

где h— мощность пласта (пачки); hi, рк i — соответственно мощность и кажущееся сопротивление прослоев пласта (пачки). При отношении максимальных и минимальных значений сопротивлений, меньшем 1,4, для упрощения расчета принимают ρк. ср г=ρк. ср. Величины рк. ср. г и ρк. ср определяют по кривой сопротивления БК, как это показано на рис. 37.

Читайте также:  Прибор для измерения угла места

В показания ρк, полученные нецентрированным зондом псевдобокового каротажа при ρп>100 ρс и dc>0,2 м, вносят исправления за влияние эксцентриситета скважинного прибора с помощью специальной палетки [1].

На рис. 38 показаны характерные кривые сопротивления трехэлектродного бокового каротажа. Как видно, при одинаковом удельном сопротивлении вмещающих пород кривые КС против однородных пластов высокого сопротивления отмечаются максимумами, которые принимают формы острой пики против тонких пластов (h≤4dc); против мощных пластов (h>8dc) наблюдается горизонтальный интервал в средней части (рис. 38,а). Если породы, подстилающая пласт и перекрывающай его, имеют различное сопротивление, то максимум против пласта высокого сопротивления становится асимметричным, наблюдается снижение сопротивления со стороны породы меньшего сопротивления (рис. 38,б). При постепенном изменении сопротивлений отдельных пластов форма кривой принимает ступенчатый вид (рис. 38,в). Против пачки пластов, представленной породами разного сопротивления, кривая характеризуется чередованием симметричных максимумов и минимумов (рис. 38,г). Против проницаемых пластов с проникновением ПЖ форма кривых КС почти соответствует форме кривых для однородных пластов. С увеличением диаметра зоны повышающего проникновения наблюдается заметное увеличение сопротивления (рис. 38, д).

Границы пластов высокого сопротивления соответствуют точкам на спаде кривой с определенным значением кажущегося удельного сопротивления (граничное сопротивление ρк. гр). Величина ρк. гр с достаточной для практики точностью аппроксимируется выражением ρк. гр/ρк. вм = 2ρк/(ρк + ρк. вм). На практике границы таких пластов отбивают в начале крутого подъема.

Форма кривых КС для одиночных пластов, зарегистрированных многоэлектродными зондами, в основном такая же, как и в случае БК-3. Границы пластов высокого сопротивления на кривых КС многоэлектродных зондов отбивают на расстоянии L/2 выше середины подъема кривой (в кровле) и ниже (в подошве) пласта.

В неоднородном разрезе на показания БК кроме величин ρп и dc существенное влияние оказывают: зона проникновения (ρзп и D); мощность пласта h и удельное сопротивление вмещающей среды ρвм. Интерпретация диаграмм БК. Процесс обработки диаграмм БК проводится поэтапно:

а) проверка качества диаграмм. Заключается, прежде всего, в проверке записи нулевых и градуировочных сигналов, контрольных повторных замеров и перекрытий.

б) выделение объектов интерпретации. Особенности форм кривых сопротивления описаны в соответствующих руководствах.

в) снятие характерных значений ρк, проводят способами, зависящими от строения пласта. Если пласт однородный по ρ, то против пласта отсчитывают средневзвешенное по толщине кажущееся сопротивление ρк.ср. Если пласт считается неоднородным, то против пласта отсчитывают продольное кажущееся сопротивление ρкt. Принцип определения истинного удельного сопротивления основан на изучении характера распределения электрического поля экранированного зонда БК.

г) введение поправки за влияние эксцентриситета зонда в скважине. Ее вводят в показания экранированных зондов с малым радиусом исследования. Показания зондов БК со средним и большим радиусом исследования не зависят от положения прибора в скважине.

д) введение поправки за ограниченную толщину пласта.

е) введение поправки за толщину пласта.

ж) введение поправки за влияние скважины.

з) введение поправки за влияние зоны проникновения фильтрата ПЖ.

Источник

Метод бокового каротажа

Основным этапом разведки месторождений большинства полезных ископаемых является бурение скважины. Операция бурения неотъемлемо связана с изучением геологического разреза скважины. Одним из способов такого изучения является отбор керна. Но так как эта процедура требует как больших материальных так и временных затрат, применяют её более дешёвый аналог — каротаж. Каротаж заключается в измерении вдоль ствола скважины при помощи специальной установки или другим способом какой-либо физической или химической величины. Данные каротажа менее достоверны, чем отбор керна, но, тем не менее, этот способ изучения скважины имеет широкое применение. Важное место среди геофизических методов исследования скважин занимает каротаж сопротивлений. Этот набор методов занимает важное место в исследовании и разработке нефтяных месторождений, из-за возможности определения им нефтенасыщености пласта.

Одним из видов каротажа сопротивлений является боковой каротаж, этот метод появившийся сравнительно недавно имеет широкое применение вследствие его характерных особенностей. В данной курсовой работе будут рассмотрены общие сведения по боковому каротажу, а так же принципы действия аппаратуры и основы интерпретации, полученных с помощью метода данных.

Методом бокового каротажа исследуется кажущееся удельное сопротивление пластов. Этот метод входит в группу модификаций электрического каротажа, в которых используются зонды с управляемым электрическим полем. Боковой каротаж так же называют каротажем с зондами с фокусировкой тока.

Боковой каротаж проводят многоэлектродными (семь, девять электродов) и трёх электродными зондами. Применяют многоэлектродные зонды с электродами небольшого размера (точечными) и с кольцевыми электродами, установленными на изолированной трубе.

Отличается от каротажа обычными трёхэлектродными зондами тем, что кроме основного (центрального) питающего электрода А0, здесь используют дополнительные (экранирующие) электроды, через которые пропускают ток той же полярности, что и через питающий электрод А0. Сила тока через электроды автоматически регулируется так, чтобы ток, выходящий из электрода А0, в некоторых пределах распространялся в направлении, перпендикулярном оси скважины (при вертикальных скважинах-горизонтально), захватывая слой определённой толщины.

Благодаря применению экранирующих электродов с регулируемой силой тока через них уменьшается влияние на результаты измерений бурового раствора, заполняющего скважину, и вмещающих пород и кажущееся сопротивление получается близким к удельному.

Имеется один центральный электрод А0 и три пары электродов, расположенных симметрично относительно него: M1 и M2, N1, и N2, A1 и A2; симметричные электроды соединены между собой. Электрод А0 — основной электрод, А1 и А2 — экранирующие.

Силы тока через электрод А0 сохраняют постоянной; силы тока через экранирующие электроды поддерживают такой, чтобы разность потенциалов между электродами M1 (M2) и N1 (N2) ,была равна нулю. Измеряют разность потенциалов DU между измерительными электродами зонда и удалённым электродом N.

В результате измерений получают кажущееся удельное сопротивление rк, оно определяется по формуле:

где I0 сила тока через основной электрод А0; K-коэффициент зонда; он берётся таким, что бы в однородной среде кажущееся удельное сопротивление получалось равным удельному.

Определим коэффициент зонда. Если считать, что электроды точечные, то как легко видеть, в однородной среде с удельным сопротивлением rп потенциалы точек M1 и N1, будут соответственно

где Iэ — сила тока через каждый экранный электрод A1 и A2.

Так как сила тока Iэ устанавливается такой, что UM1=UN1, то написанные для UM1 и UN1 выражения можно приравнять; отсюда после преобразования

Обозначая множитель при I0 через C и учитывая, что потенциал удалённой точки (электрода N) равен нулю, получим

Отсюда получим

Коэффициент зонда будет определятся следующим образом:

Результат измерений зондом бокового каротажа относят к точке A0; за длину L зонда принимают расстояние между точками O1 и O2 (серединами интервалов M1N1 и M2N2). Характеристиками для зонда являются также расстояние Lоб = A1A2, называемое общим размером зонда, и параметр фокусировки зонда q=(Lоб-L)/L.

Так как выполняется условие, что напряжение между измерительными электродами M1 и N1 (а также между M2 и N2) равно нулю, то сила тока на участке скважины M1N и M2N2 также равна нулю. Получается, что будто бы скважина и прилегающие к ней участки пласта над электродом A0 и под ним были замещены изолятором (рис 1). Ток, выходящий из электрода A0, распространяется на значительное расстояние в радиальном направлении (от скважины) слоем, перпендикулярным к оси скважины (горизонтально). Измеряемое напряжение DUКС представляет собой падение потенциала по указанному слою от скважины до удалённой точки. Естественно, что на это падение потенциала скважина и вмещающие породы оказывают небольшое влияние. Это позволяет во многих случаях получить кажущееся удельное сопротивление, значительно более близкое к удельному сопротивлению, чем при обычных зондах; в частности, обеспечивается лучшая оценка удельного сопротивления тонких пластов.

Преимущество зонда бокового каротажа перед обычными зондами особенно наглядно иллюстрируется на рис 2, где показано распределение токовых линий, выходящих из расположенного в середине тонкого пласта большого сопротивления токового электрода, в случае обычного зонда )а), когда экранные электроды отсутсвуют, и при зонде бокового каротажа (б), когда имеются экранные электроды, сила тока через которые регулируется так, как указано выше. Как видно, при обычном зонде токовые линии в пределах пласта в основном идут вверх и вниз по скважине, пока не выйдут во вмещающие породы низкого сопротивления; поэтому кажущееся сопротивление много меньше удельного. Наоборот, при боковом каротаже токовые линии распространяются по пласту, так что полученное сопротивление, пропорциональное падению потенциала между электродом A0 и бесконечностью по пласту, будет близко к удельному сопротивлению пласта.

Для изучения ближней к скважине зоны пласта применяют девятиэлектродный зонд псевдобокового каротажа. О получается путём добавления в семиэлектродный зонд двух обратных токовых электродов B1 и B2, расположенных вблизи электродов A1 и A2 с внешней стороны зонда симметрично относительно центрального электрода A0. Из-за наличия в зонде электродов B1 и B2 (через них замыкается цепь тока I0 и Iэ) слой тока I0 быстро расширяется с удалением от стенки скважины, поэтому измеряемое напряжение зависит в основном от удельного сопротивления прилегающей к скважине части пласта.

Читайте также:  Измерение сопротивления изоляции преобразователей

Предназначен для сопоставления разрезов скважин, определения удельного сопротивления плата, в отдельных случаях — удельного сопротивления зоны проникновения.

Представляет собой длинный цилиндрический электрод, разделённый изоляционными прослойками на три части. Имеется основной (центральный электрод) А0; симметрично по отношению к нему расположены соединённые между собой удлинённые экранирующие электроды А1 и А2.

Обеспечивается одинаковое значение потенциала все6х электродов: а) автоматическим изменением силы тока через экранирующие электроды при сохранении постоянства силы тока I0 через основной электрод; б) соединением между собой всех электродов в) в этом случае сила тока I0 изменяется при измерении.

Измеряют потенциал DU экранирующих электродов или непосредственно отношение .

Для определения кажущегося сопротивления необходимо знать потенциал основного электрода — разность потенциалов DUкс между ним и удалённым на достаточно большое расстояние от зонда электродом N. Фактически измеряют потенциал экранного электрода; результат получается тот же самый, так как потенциал экранных и основного электрода одинаков.

Кажущееся удельное сопротивление подсчитывается по формуле

Если сила тока питания основного электрода поддерживается постоянной. То записывая изменение DUКС, получают коэффициент трёхэлектродного бокового каротажа:

где L- длина основного электрода A0; Lоб- общая длина зонда; dз — диаметр зонда; C2=L2об — d2з.

Кажущееся сопротивление относят к середине электрода A0.

При трёхэлетродном зонде бокового каротажа, как и при семиэлетродном, в результате влияния поля экранирующих электродов ток, выходящий из основного электрода, на значительном расстоянии распространяется слоем, перпендикулярным к оси скважины, с толщиной приблизительно равной длине основного электрода. Вследствие этого влияние скважины и вмещающих пород сказывается на результатах измерений значительно меньше, чем при обычных зондах.

Зонд бокового каротажа аналогичен обычному потенциал-зонду; при этом трёхэдлектродный боковой каротаж соответствует варианту потенциал-зонда, при котором электрод A, имеющий большие размеры, совмещает функции токового и измерительного M электродов. Отличительной особенностью зонда бокового каротажа является применение фокусировки тока, что значительно улучшает результат измерений по сравнению с обычным потенциал-зондом.

Метод БК используется при сопоставлении разрезов скважин; расчленении разрезов; определение удельного сопротивления пласта, в отдельных случаях — удельного сопротивления зоны проникновения.

Рекомендуется для применения в скважинах, где обычные зонды не дают удовлетворительных результатов, в частности, для скважин с сильно минерализованным буровым раствором и при большом удельном сопротивлении изучаемых пластов.

Зонд БК-8 с малой глубиной исследования регистрирует показания, передаваемые с малых электродов на цифровое устройство индукционного каротажа. По принципу действия сходен с устройством БК-7, за исключением более коротких расстояний между электродами. Толщина токового пучка I0 составляет 36 см, а расстояние между двумя токовыми электродами немногим меньше 1м. Электрод обратного тока расположен сравнительно близко от A0. Благодаря такой компоновке прибор БК-8 даёт хорошее расчленение в вертикальной плоскости, но на его показания параметры скважины и зоны проникновения влияют сильнее, чем в приборах БК-7 и БК-3.

Показания БК-8 регистрируются вместе с показаниями индукционного каротажа в логарифмическом масштабе.

Поскольку на результаты измерений зондов электрического каротажа оказывают влияние глинистая корка, зона проникновения и незатронутый проникновением пласт, для определения rп пласта необходима комбинация результатов нескольких измерений с различной глубинностью. Это осуществляется приборами бокового каротажа, которые записывают одновременную кривую ГК.

Показания каждого зонда двойного БК записываются поочерёдно. Для их обработки нужны также измерения зондом с сферической фокусировкой, необходимые для определения rзп. Одновременно с сопротивлением записывается кривая ГК или ПС.

Глубинность исследования зондом LLa (глубокий зонд) больше, чем у зондов БК-7 и БК-3. Зонд LLs (БК с малой глубиной) использует те же электроды чтобы получить токовый пучок толщиной 61 см (как и у LLa), но глубинность исследования у него меньше, чем у зонда БК-7, но больше чем у БК-8.

В однородной изотропной среде эквипотенциальные поверхности электрического поля точечного источника представляют собой сферы. Если же происходит отклонение от сферической модели, что может быть вызвано присутствием скважины, полученные данные могут быть исправлены с помощью исходных (расчётных) графиков. В приборе SFL, наоборот, использованы фокусирующие токи, чтобы принудительно приблизить эквипотенциальные поверхности для широкого ряда диаметров скважин. Влияние скважины практически устанавливается при d£ 25см. Во всех случаях, кроме предельных, наибольшая чувствительность прибора соответтвует зоне проникновения.

С помощью зондов этого типа измереяется удельное сопротивление прилегающей к стенке скважины части пласта.

На башмаке из изоляционного материала на стороне, обращёной к стенке скважины, монтируют небольшой зонд, сотоящий из центрального основного A0 и трёх кольцевых электродов — двух (M и N) измерительных и внешнего А1 экранирующего.

Расстояние между кольцевыми электродами 1,25- 2,5 см, электрод A1 обычно образован совокупностью небольших электродов, центры которых расположены по окружности.

Принцип действия установки такой же, как и установки семиэлектродного бокового каротажа, вариантом которой он является.

Геометрический фактор может быть представлен как часть общего сигнала, возникающего в объёме со специфичной геометрической ориентацией по отношению к измерительному зонду в бесконечной однородной среде.

ЕЕдинственными геофизическими приборами, к которым применимо это понятие, являются приборы индукционного каротаж, так как только у них измерения не зависят о тизменения rзп/rп. Для других приборов с целью сравнительной оценки используется понятие псевдогеометрического фактора.

Совокупность псевдогеометрических факторов для приборов БК-7 и Бк-3 показана на рис 3 . кажущееся сопротивление rк, измеряемое при БК в мощных пластах, может быть представлено формулой:

,

где J(ai) — псевдогеометрический фактор.

Следует подчеркнуть, что псевдогеометрический фактор для приборов электродного типа применим в основном для сопоставления результатов измерений, полученных приборами с различной глубинностью. Его использование менее обосновано, чем введение других поправок в показания БК.

Для питания токовых электродов зонда бокового каротажа так же, как и в случае обычных зондов, применяется переменный ток.

Необходимость автоматически регулировать соотношение сил токов питания основного и экранных электродов так, чтобы напряжение между измерительными электродами M1 и N1 (или основным и экранным электродами трёхэлектродного зонда) было равно нулю, значительно усложняет схему бокового каротажа. При обычно осуществляемой стабилизации тока питания I0 основного электрода такое регулирование сводится к питанию экранных электродов током, сила которого изменяется с соблюдением указанного условия.

В схеме с автокомпенсатором (рис 4) экранные электроды питаются с выхода его. Сила тока регулируется напряжением, возникающим между электродами M1 и N1 (или между основным и экранными электродами трёхэлектродного зонда). При появлении между электродами M1 и N1 напряжение сила тока на выходе автокомпенсатора изменяется так, чтобы это напряжение было скомпенсировано. Компенсация неполная; напряжение между электродами M1 и N1 отличается от нуля на небольшую величину, необходимую для поддержания тока требуемой силы через экранные электроды; однако благодаря большому коэффициенту усиления автокомпенсатора отклонения напряжения от нулевого не велико и не приводит к большой погрешности в результатах.

В аппаратуре реализована схема с делением один на другой сигналов, пропорциональных потенциалу электродов зонда и токов, проходящему через основной электрод (DUКС/I0). Для передачи сигналов по одножильному бронированному кабелю применена телеизмерительная система с частотным разделением каналов и частотной модуляцией сигналов.

Электроды зонда питаются переменным током частотой 400 Гц от стабилизированного генератора Г, находящегося на поверхности. Равенство потенциалов всех электродов достигается соединением основного электрода A0 с экранными через малый резистор r (сопротивление 0,01Ом). Пропорциональное току I0 напряжение на резисторе r усиливается усилителем У и поступает на модуляторы (частотные преобразователи) ЧМ1 и ЧМ2. Напряжение DUКС между электродами зонда и удалённым электродом N также преобразуется аналогичным частотным модулятором ЧМЗ. На выходе каждого модулятора получается напряжение переменного тока, частота которого в несколько раз больше частоты преобразуемого (модулирующего) напряжения и изменяется пропорционально его величине. Выходные сигналы модуляторов отличаются один от другого по частоте (приблизительно в 2 раза), благодаря чему образуются три измерительных канала, разделяемых по частотному признаку.

Для измерения I0 используются два канала вследствие большого диапазона изменения величин I0. Для перекрытия всего диапазона один из каналов имеет в 10 раз меньшую чувствительность, чем другой.

Сигналы частотных модуляторов (канальные сигналы) суммируются и усиливаются выходным усилителем ВУ, а с него по каротажному кабелю передаются на поверхность.

В наземной части аппаратуры суммарный сигнал, пришедший из скважинного прибора, разделяется канальным полосовыми фильтрами ПФ. Разделённые по каналам сигналы затем детектируются частотными детекторами ЧД1-ЧД3 (выделяется исходное модулирующее напряжение переменного тока частотой 400Гц) и выпрямляются фазочувствительными выпрямителями ФЧВ1-ФЧВ3. Выпрямленное напряжение из канала DUКС и одного из каналов I0 поступает на устройство ДУ, при помощи которого производится деление DUКС на I0. Подключение первого или второго каналов I0 у делящему устройству ДУ осуществляется автоматически в зависимости от величины напряжения в первом чувствительном канале. Если оно больше определённого уровня, то подключается второй грубый канал. Получаемое в результате деления напряжение подаётся на каротажный регистратор КР, записывающий кривую сопротивления.

Читайте также:  Единицы измерения физика таблица перевода величин

Схема скважинного прибора питается постоянным и переменным током от блока питания БП, включённого в цепь тока электродов зонда.

Зонд аппаратуры АБК-Т имеет следующие размеры: длина основного электрода 0,17 м, общий размер 3,2 м, диаметр 0,07 м.

Электрическое поле зонда бокового каротажа показано на рис . Токовые линии проходящие чрез точки O1 и O2, являются граничными; эти линии отделяют слой, в котором распространяются выходящие из основного электрода токовые линии, от остальной среды, где проходят токовые линии из экранных электродов A1 и A2.

Вблизи зонда толщина слоя, в котором распространяются выходящие из основного электрода токовые линии, остаётся более менее постоянной; на некотором расстоянии от зонда толщина слоя постепенно увеличивается. Чем больше общая длина зонда, тем больше расстояние на котором сохраняется постоянство толщины слоя.

Электрическое поле семиэлектродного бокового каротажа представляет собой сумму полей трёх электродов — одного основного и двух экранных. Для подсчёта кажущегося сопротивления для семиэлектродного зонда бокового каротажа в общем случае необходимо определить поле каждого токового электрода в отдельности; при этом сила тока через экранные и основной электроды должна удовлетворять условию, что составляющая напряжённости поля по оси скважины в области расположения измерительных электродов и в особенности условие, накладываемое на определение силы экранного тока, в случае пластов конечной мощности сильно усложняет решение задачи.

При заданном А0А1 с приближением измерительных электродов к электроду А0 слой выходящих из электрода А0 силовых линий сжимается, а угловой коэффициент граничных линий уменьшается и наоборот.

Кажущееся удельное сопротивление пласта неограниченной мощности при отсутствии проникновения раствора (рис 6) сильно зависит от параметра зонда q; Кажущееся удельное сопротивление пласта неограниченной мощности при отсутствии проникновения раствора сильно зависит от параметра зонда q; кажущееся удельное сопротивление, наиболее близкое к удельному, получается при q, близком к оптимальному, и не очень малых L и L0 кажущееся удельное сопротивлении мало (не больше чем в 1,5 раза) отличается от удельного сопротивления; принципиально это сохраняется и для очень больших rп/rр, для которых наблюдается почти прямая пропорциональность между кажущимся и удельным сопротивлениями.

Как правило, кажущееся удельное сопротивление rтр трёхслойной среды в случае понижающего проникновения меньше, а в случае повышающего проникновения больше, чем кажущееся удельное сопротивление rдв двухслойной среды при отсутствии проникновения.

Влияние понижающего (rп>rзп) проникновения в общем невелико и его можно существенно снизить выбором соответствующих расстояний между электродами (при D/dc 1,6 H завышено относительно сопротивления против пласта неограниченной мощности; наибольшее завышение наблюдается при L»H;

в) при L >> H опять наблюдается занижение максимального сопротивления по сравнению с сопротивлением пласта неограниченной мощности, тем больше чем больше L по сравнению с H.

Аналогичная картина наблюдается, если мощность пласта остаётся постоянной. А увеличивается длина зонда.

Влияние ограниченной мощности пласта (снижение rмакс при H»L0 и увеличение при H»L) в основном определяется отношением удельного бурового раствора rр; оно тем, больше чем меньше rвм/rр >10 максимальное сопротивление пласта максимальной мощности.

При различном удельном сопротивлении подстилающих rн и покрывающих rв пород влияние ограниченной мощности пласта определяется удельным сопротивлением менее проводящей породы (rв или rн).

Электрическое поле трёхэлектродного зонда представляет собой поле длинного цилиндрического (вытянутого элипсоида вращения) заземления. Расчёт его также сложен. В связи с этим кажущееся удельное сопротивление для обоих типов зондов бокового каротажа получаю обычно на сеточной модели.

Кажущееся удельное сопротивление для трёхэлектродного зонда определяется выражением для двухслойной среды

при наличие зоны проникновения

где 2a-диаметр центрального электрода; 2с-общий размер зонда; 2а1 = dс — диаметр скважины; 2a2 = D — диаметр зоны проникновения;

c2=a2+k2; c12=a1+k2; c22=a2+k2.

Указанные формулы получены заменой фактического цилиндрического зонда удлинённым сфероидом и в предположении, что поверхность скважины и внешняя граница зоны проникновения представлены эквипотенциальными поверхностями.

Сравнение трёхэлектродного и семиэлетродного зонда бокового каротажа дает следующее.

Для получения одинаковой вертикальной разрешающей способности расстояние O1O2 между серединами интервалов, отделяющих основной электрод трёхэлетродного зонда от дополнительных, должно быть равно расстоянию O1O2 между средними точками интервалов M1N1 и M2N2 семиэлектронного зонда.

При одинаковом радиусе исследования общая длина трёхэлетродного зонда должна быть равной 1,5 A1A2 семиэлектродного.

Преимущества семиэлектродного зонда бокового каротажа заключаются в возможности более лёгкого комплексирования его с исследованиями других видов и в меньшем влиянии скважины на результаты измерений.

Рассмотрим некоторые вопросы интерпретации данных семиэлектродного бокового каротажа.

Для получения наиболее благоприятных результатов (rк ближе всего к rп) при двухслойной среде необходимо, чтобы коэффициент фокусировки зонда был около 1,5 размера зонда L0 — ,более 5dc. Для уменьшения влияние проникновения раствора коэффициент фокусировки зонда следует увеличить до 2,% -3, а размер зонда взять не менее 10dс. Чтобы иметь возможность отбивать пласты малой мощности, надо иметь зонд небольшого размера и, самое главное, небольшой длины. Последнее означает необходимость уменьшения размера зонда (A1A2) и увеличения q.

Исходя из изложенного выше, для бокового каротажа, предназначенного для определения удельного сопротивления пластов, можно рекомендовать зонд с A1A2 » 10d и q= 2,5, например, A1A2 =2,5 м и O1O2 = 0,714 м. Расстояние M1N1 может быть взято равным 0,15-0,2 м.

Зонд бокового каротажа общества Шлюмберже имеет O1O2 =32² (80см); A1A2 =80² (203см); модуль фокусировки O1O2/A1A2 = 2,5.

Для изучения зоны проникновения общество Шлюмберже применяет малый зонд бокового каротажа:

O1O2=12² (30 см), A1A2=56² (142см).

При оценке удельного сопротивления по данным бокового каротажа можно исходить из следующего.

При пресных буровых растворах боковой каротаж сравнительно точно даёт значение сопротивления нефтеносных и газоносных пластов.

Для точного определения удельного сопротивления по результатам измерения зондом бокового каротажа необходимо пользоваться расчётными кривыми зависимостями rк от параметров среды. На рис 9. Дана палетка для трёхслойной среды для определения удельного сопротивления пласта по результатам измерений зондом бокового каротажа с A1A2 — 2,5 м и q=2,5 для rзп/rр= 20 и диаметра скважины 9 3/4².

При ограниченной мощности пласта необходимо вводить поправку на мощность пластов.

В общем случае удельное сопротивление пласта по данным одного зонда бокового каротажа определить затруднительно; следует провести измерения ещё одним или несколькими зондами.

При повышающем проникновении для уточнения удельного сопротивления пласта рекомендуется пользоваться показаниями грдиент-зонда AO = 4,25 м. При понижающем проникновении в комплекс зондов малого размера, с индукционным каротажем и др.

Рекомендуемая область применения бокового каротажа. Боковой каротаж следует применять в случае, если удельное сопротивление бурового раствора мало (менее 0,5 Ом м) или содержится большое число пластов малопористых пород (с удельным сопротивлением порядка нескольких сотен Ом м). К таким разрезам относятся разрезы, в которых преобладают карбонатные породы.

В результате выполнения данной работы был обобщён материал по методу бокового каротажа. Из этих данных можно заключить, что этот метод имеет широкое применения для решения задач исследования разреза скважины. Хотя существуют различные модификации метода, для решения конкретных задач, но общей особенностью всех модификация является применение фокусирующих электродов, что позволяет значительно сузить толщину токовых линий и направить их непосредственно в изучаемый пласт. Так же с помощью некоторых модификаций можно наоборот уменьшить зону исследования зонда или придать токовым линиям определённую форму.

Боковой каротаж целесообразно применять при бурении на сильноминерализованных растворах, так как хорошо проводящий раствор оказывает значительно меньшее влияние на показания бокового каротажа, чем на результаты измерения установками других типов. При проникновении в пласт раствора большой минерализации велика вероятность понижающего проникновения, которое мало сказывается на кривых бокового каротажа. Также хорошие результаты получаются при применении бокового каротажа в разрезах, представленных малопористыми породами, для которых наблюдается большее отношение удельного сопротивления пород к удельному сопротивлению бурового раствора. В этом случае боковой каротаж обеспечивает хорошее расчленение разреза. Метод мало эффективен при изучении пластов с повышающим проникновением.

Большое применение получило комплексирование метода бокового каротажа, как с другими модификациями этого метода так и с другими методами геофизического исследования скважин, такими как индукционный каротаж.

Комаров С.Г. Геофизические методы исследования скважин. Изд. второе. М., «Недра» 1973

Справочник Геофизика М., Гостоптехиздат, 1961.

Sclumberger.: «Log interpretation» Vol. I-Principles. 1972.

Источник