Фізична суть бокового каротажного зондування

Метод бокового каротажного зондування (БКЗ) полягає у вимірюванні уявного опору пластів у розрізі свердловини набором однотипних зондів різної довжини. Зонди різного розміру, які мають неоднаковий радіус дослідження у вертикальному та радіальному напрямках фіксують величину уявного опору, яка обумовлена об’ємами середовищ, що мають здатність проводити електричний струм.

Головна мета БКЗ полягає у визначенні дійсного питомого опору пластів. Уявний опір пласта, який виміряний звичайними зондами, відрізняється від його дійсного значення тим, що він спотворений.

БКЗ можливо здійснювати як потенціал-зондами, так і градієнт-зондами. В промисловій геофізиці використовується переважно градієнт-зондування, оскільки потенціал-зондами виділяти тонкі пласти великого опору важкувато.

БКЗ проводиться зондами одного типу – або послідовними, або оберненими. Для дослідження розрізу глибоких нафтових і газових свердловин найбільш часто застосовується такий набір послідовних градієнт-зондів: A0.4M0.1N, A1.0M0.1N, A2.0M0.5N, A4.0M0.5N та A8.0M1.0N.

У комплект зондів БКЗ входить стандартний зонд A2.0M0.5N. З метою врахування явища екранування та більш точного відбивання границь пластів у доповнення до діаграм r _к послідовних градієнт зондів БКЗ записують криву уявного опору за допомогою оберненого градієнт-зонда N0.5M4.0A або N0.5M2.0A.

При значній глибині проникнення фільтрату промивної рідини в пласт можуть бути використані зонди і більших розмірів, наприклад A16.0M2.0N.

БКЗ можна проводити наступними способами:

1. За допомогою “розжимного” зонда, який складається з одного нерухомого і двох рухомих електродів. Після кожного виміру криві уявного опору кабель підіймається на поверхню і встановлюється зонд необхідного розміру. Даний спосіб потребує часу і витрат, тобто економічно не вигідний.

2. За допомогою багатоелектродного зонда, електроди якого почергово під’єднюються до жил кабелю за допомогою перемикача. Перемикання здійснюється у свердловині без витягування кабелю на поверхню.

3. За допомогою багатоканальної апаратури, яка дозволяє одночасно реєструвати декілька кривих уявного опору з використанням різних частот. Даний спосіб реалізований у апаратурі типу КСП.

Апаратура КСП, яка побудована на основі трьох- та чотирьохканальній вимірювальній системі з частотною модуляцією сигналу та частотним розділенням каналів, забезпечує одночасне вимірювання трьох кривих уявного опору та запис кривої самочинної поляризації або чотирьох кривих уявного опору.

 

4.2 Апаратура, технологія проведення досліджень

Комплексна свердловинна малогабаритна апаратура КСП-М складається з глибинного приладу із багато-електродним зондом і наземної панелі. Криві УО записуються однополюсними зондами із загальним живлячим електродом A.

Живлення електроду A від наземного стабілізованого генератора УГ-1 (Рис. 5.3), а живлення ланок свердловинного приладу від випрямляча УВК-1. Зворотним живлячим електродом B служить броня кабелю. Різниці потенціалів, які знімаються з чотирьох пар вимірювальних електродів (M ₁ N ₁, M ₂ N ₂, M ₃ N ₃, M ₄ N ₄), що утворюють з електродом A чотири різних зонди УО, передаються на поверхню по лінії її зв’язку за допомогою частотно-модульованих коливань з основними частотами 7.8, 14, 25.7 та 45.6 кГц. Сигнал СП проходить по кабелю у вигляді струму, який повільно змінюється.

Перемикання зондів здійснюється перемикачем П з наземної панелі керування. Кожний із чотирьох каналів УО включає вхідний трансформатор (Тр1 – Тр4) і частотний перетворювач (ЧП1 –ЧП2), який складається з підсилювача та модулятора. Модульовані коливання надходять на суматор СУ і через фільтр Ф по кабелю через панель керування ПК попадають на вимірювальну панель частотної модуляції ВПЧМ, де вони розділяються за несучими частотами та направляються у відповідні чотири канали, після чого демодулюються та випрямляються фазочутливими детекторами. З виходу ВПЧМ сигнали у виді постійного струму, що повільно змінюється і амплітуда якого пропорційна вимірювальній величині УО, надходять на відповідні канали реєстратора.

За три спуск-підйоми апаратурою КСП-М записують криві СП, стандартного каротажу та повного бокового каротажного зондування. За перший цикл реєструються покази “стандарт-сигнал”, криві зондів A2.0M0.5N, A4.0M0.5N, A0.5M8.0N; за другий цикл – криві зондів A8.0M1.0N, N0.5M2.0A, A1.0M0.1N, A0.4M0.1N; за третій – крива СП. Багатоелектродний зонд монтується на відрізку кабелю КОБДТ-10 довжиною 30 м і містить електроди, які утворюють комплект зондів БКЗ і стандартного каротажу, а також електрод для запису кривої СП.

Апаратура КСП-М призначена для роботи з одножильним броньованим кабелем КОБДТ-10 довжиною до 10 км із середніми геофізичними лабораторіями, які укомплектовані чотирьохканальним реєстратором і уніфікованими блоками.

Масштаби запису кривих r _к вибирається таким, що можна було б за ними встановити опір з точністю до 5% від вимірювальної величини УО, а відхилення кривої r _к від нульової лінії повинно бути не менше 1 см. За можливістю при дослідженнях зондами БКЗ зберігається єдиний масштаб запису, який рівний масштабу стандартного зонда, наприклад 2.5 Ом·м/см. Масштаб глибини діаграм БКЗ береться, як правило, 1:200, рідше 1:500 і 1:50.

 

4.3 Умови ефективного застосування результатів БКЗ та задачі, які вирішуються

Метод бокового каротажного зондування ефективно використовується при дослідженні свердловин, які заповнені відносно слабомінералізованою рідиною.

Метод БКЗ використовується для дослідження розрізів свердловин з метою детального вивчення пластів і отримання їх кількісних характеристик. Переважно методом БКЗ досліджується продуктивна ділянка розрізу свердловини. У результаті інтерпретації даних БКЗ отримують значення питомого електричного опору пласта, яке близьке до дійсного значення r _п, а також параметри зони проникнення промивної рідини – r _зп, D _зп. За величинами r _п і r _зп, використовуючи петрофізичні зв’язки, виявляють у розрізі свердловини корисні копалини, оцінюють пористість, проникність колекторів, нафтогазонасиченність, нафтовіддачу порід.

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 r _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 r _е як і r _к залежить від питомих опорів пласта r _п, вміщуючих порід r _вм, зони проникнення r _зп, промивної рідини r _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.