Индукционный метод каротажа скважин

Метод индукционного каротажа (ИК) предназначен для проведения исследований в сухих скважинах и скважинах заполненных промывочными жидкостями на нефтяной основе, непроводящими электрический ток. В отличие от других методов сопротивления, метод индукционного каротажа не требует непосредственного электрического контакта зонда с пластом. Он может применяться в случае обсадки скважин асбоцементными или пластмассовыми трубами и позволяет получить хорошо расчлененные кривые электропроводности с симметричными и весьма четкими аномалиями (особенно при изучении пластов низкого сопротивления от 0 до 50 Ом/м).

Благоприятные результаты получают при исследовании индукционным каротажем разрезов низкого и среднего сопротивлений и наличии повышающего проникновения фильтрата промывочной жидкости в пласт. По диаграммам индукционного каротажа можно более точно определить удельное сопротивление низкоомных водоносных коллекторов и положение водонефтяного контакта. Применение ИК ограничено при соленой промывочной жидкости и высоком удельном сопротивлении пород.

Прибор индукционного каротажа содержит генераторную КГ и приемную КП катушки, размещенные в корпусе из прочного диэлектрика. Расстояние L между ними называется длиной зонда. Через генераторную катушку пропускается переменный ток генератора с частотой 10–200 кГц. Переменное магнитное поле этого тока индуцирует вихревые токи в породах, окружающих скважинный снаряд. Магнитное поле вихревых токов, в свою очередь, индуцирует в приемной катушке ЭДС, которая поступает на усилитель. Если ток генератора имеет постоянную частоту и силу и L = const, то ЭДС в приемной катушке прямо пропорциональна взаимной индукции катушек, т.е. в итоге электропроводности среды σ. Форма кривой и определение границ пластов при ИК зависят от характера токовых линий, образующих вокруг оси скважины замкнутые окружности, располагающиеся в плоскости, перпендикулярной к оси прибора. В пластах со слабым наклоном относительно оси скважины токовые линии проходят в одной среде, пересекая границ пластов различного сопротивления. Характерными (существенными) значениями кривой индукционного каротажа, записанной против пласта конечной мощности, являются показания против середины пласта.

Влияние скважины на показания ИК в общем случае зависит от ,  и отношениям . В случае высокоминерализованной ПЖ (  < 1 Ом∙м) и достаточно высокого удельного сопротивления пород (   > 20) влияние скважины становится заметным и учитывается при интерпретации диаграмм ИК с помощью специальных палеток. Так как среда, окружающая прибор, неоднородна (прослои пород разного сопротивления, промывочная жидкость с сопротивлением, отличающимся от сопротивления окружающей среды, наличие зоны проникновения), то замеренная величина электропроводности характеризует кажущуюся проводимость σ_к, аналогично кажущемуся удельному сопротивлению ρ_к.

Влияние зоны проникновения на результаты индукционного каротажа невелико при повышающем проникновении. Понижающее проникновение оказывает значительное влияние, начиная уже с проникновения промывочной жидкости на глубину, превышающую три диаметра скважины (D > 3 ). С увеличением отношения части пласта  зависимость от понижающего проникновения увеличивается. Влияние скважины и зоны проникновения увеличивается во всех случаях с повышением сопротивления пород, слагающих разрез. Это обусловлено характером распределения силовых линий тока при индукционном каротаже.

Как показывают теоретические расчеты, кривые индукционного каротажа имеют простую симметричную форму без заметных искажений на границах пластов. Для определения мощностей пластов применяется правило полумаксимума амплитуды аномалии. Мощность, найденная по этому правилу, обозначается h_ф (фиктивная). При больших мощностях пластов (h > 2 L)  совпадает с истинной мощностью, для маломощных пластов  отличается от истинной мощности тем больше, чем меньше мощность пласта и чем больше отношение сопротивления пласта к сопротивлению вмещающих пород.

 

ВИКИЗ

ВИКИЗ расшифровывается как «высокочастотное индукционное каротажное изопараметрическое зондирование». (Изопараметричностьтолкуется авторами метода как постоянство отношения длины зонда к толщине скин-слоя в однородной и изотропной среде. Напомним, что на глубине скин-слоя происходит уменьшение интенсивности электромагнитного поля в е раз).

ВИКИЗ предназначен для исследования электрических свойств горных пород в скважинах, бурящихся на нефть и газ. Он позволяет более детально изучить строение зоны проникновения и определить сопротивление ее различных частей, включая полностью промытые породы  и зону «водяной оторочки» в нефтенасыщенных коллекторах.

В методе используется принцип частотно-геометрического зондирования, в котором увеличение глубины исследований достигается, во-первых, за счет уменьшения частоты электромагнитного поля и, во-вторых, за счет увеличения длины зонда. Скважинный прибор содержит пять индукционных зондов (3Ф0,5; 3Ф0,7; 3Ф1,0; 3Ф1,4; и 3Ф2,0). Длины зондов: 0,5; 0,7; 1,0; 1,4; 2,0 м соответственно. Применяемые частоты – от 800 кГц до 20 МГц. Сигналы зондов в виде цифрового кода передаются на поверхность.

Оценка значений удельного сопротивления пластов-коллек-торов и зон проникновения выполняется на основе визуального анализа диаграмм ВИКИЗ и ПС. В комплексе с радиоактивными методами достоверность выводов возрастает. Все пять измерений ВИКИЗ располагаются на одном поле каротажных диаграмм. Отметим основные изменения вида каротажных диаграмм, обусловленные использованием различных масштабных шкал.

Линейная шкала разностей фаз. В этом случае каротажные диаграммы прямо отображают измерения. Чем выше электропроводность среды, тем сильнее изменяются диаграммы. Так, низкоомные отложения (глины, насыщенные солеными водами коллекторы и т.п.) легко распознаются за счет больших значений разности фаз, соответствующих этим интервалам.

Логарифмическая шкала кажущихся сопротивлений. Логарифмическая шкала «сжимает» диаграммы кажущихся сопротивлений в диапазоне малых значений (до 10 Ом ∙ м) и «растягивает» в интервале больших удельных сопротивлений. Это приводит к хорошему визуальному выделению пластов высокого сопротивления.

Линейная шкала кажущихся сопротивлений. Такая трансформация приводит к сильным изменениям вида диаграмм: кривые сжаты в самом информативном для индукционных методов каротажа низкоомном диапазоне. Такой способ представления данных снижает визуальное разрешение в породах с низкими удельными сопротивлениями (песчанистые глины, алевролиты и т.п.). В то же время высокоомные интервалы хорошо дифференцируются по сопротивлению.