Боковое каротажное зондирование (БКЗ)
2.1 Физические основы метода
БКЗ, как один из методов кажущегося сопротивления (КС), основан на изучении искусственного электрического поля в горных породах. Кажущееся сопротивление пород определяется по измеренной разности потенциалов между приемными электродами зондовой установки (электродами M и N), созданной источником тока (электрод А).
Метод бокового каротажного зондирования состоит в измерении кажущегося сопротивления пластов по разрезу скважины набором однотипных зондов разной длины. Зонды разного размера, имея неодинаковый радиус исследования, фиксируют величину кажущегося сопротивления, обусловленную различными объемами проводящих сред. Показания малого зонда определяются главным образом удельным сопротивлением ближайшего к нему участка среды, т.е. скважинного и примыкающего к ней частью пласта. На кажущееся сопротивление, замеренное большим зондом, основное влияние оказывает удельное сопротивление удаленных от зонда участков среды. Кажущееся удельное сопротивление пласта, измеренное обычным зондом, отличается от истинного значения тем, что на его величину также оказывают влияние скважина (ее диаметр и удельное сопротивление промывочной жидкости), зона проникновения фильтрата промывочной жидкости (ее диаметр и удельное сопротивление), вмещающие пласт среды (удельные сопротивления покрывающих и подстилающих пород); кроме того, оно зависит от отношения длины зонда к мощности пласта и типа зонда. При интерпретации данных БКЗ исключается влияние перечисленных факторов и определяется истинное сопротивление пласта. Обрабатывают материалы БКЗ путем сопоставления их с расчетными данными. На основании теоретических формул построены палетки БКЗ для определения истинного удельного сопротивления пластов при отсутствии проникновения фильтрата промывочной жидкости (двухслойные палетки) и при его наличии (трехслойные палетки).
В качестве зондов БКЗ обычно используют набор последовательных градиент-зондов, т.е. непарный токовый электрод А расположен выше парных приемных электродов M и N, причем АМ >>MN.
Для интерпретации данных БКЗ необходимо знать сопротивление промывочной жидкости и диаметр скважины.
Для получения сопоставимых данных все измерения в скважинах одного и того же района проводят одинаковыми зондами, называемыми для данного района стандартными.
Оценка качества.
Некачественный материал БКЗ выявляется по следующим признакам:
- отсутствие повторяемости кривых в сравнении с контрольной записью (допуск 10%);
- незакономерные колебания и скачки регистрируемого параметра;
- отличие значений нуль- и стандарт-сигнала после каротажа от значений, записанных перед каротажем более чем на 2%;
- отличие от нуля показаний при нахождении зонда в колонне;
- нулевые показания зондов в открытом стволе;
- отличие значений от обычно наблюдаемых против пластов с выдерживающимися по району свойствами. Например, значения КС против Кошайских глин, расположенных примерно на глубине 1700 - 1800 м(по вертикали) и выделяемых по каверне и низким значениям КС, составляют ~2.5 Ом*м. (см.рис. 3.2).
Рисунок 3.2. Пример записи диаграммы БКЗ
Качество зондов также можно оценить по записи перед входом в кондуктор. Показания зондов здесь также низкие (~3.0 Ом*м) и равны друг другу (см.рис.3.3)
Рис.3.3 Пример записи диаграммы БКЗ
Качество материалов БКЗ удобно оценивать, сравнивая зарегистрированные показания зондов против плотных (не размытых) глин с расчетными данными. Для этого используют палетку БКЗ-1, на которую наносят фактические данные (см. рис.3.4).
Рис.3.4. Палетка БКЗ
Допустимые отклонения показаний зондов от расчетных: 10% - для зонда A0.4M0.1N, 20% для остальных зондов.
Для проведения БКЗ используется скважинный прибор ЭК-1.
Прибор ЭК-1
Назначение
Аппаратура электрического каротажа комплексная ЭК-1 предназначена для исследования нефтяных и газовых скважин методами бокового каротажного зондирования (БКЗ), трехэлектродного бокового каротажа (БК-3), измерения потенциалов самопроизвольной поляризации (ПС), резистивиметрии скважин, а также измерения диаметра скважин.
Данные по аппаратуре
Скважинный прибор рассчитан на работу в скважине диаметром не менее 160 мм в водной промывочной жидкости с содержанием NaCl от десятых долей процента до минерализации, соответствующей насыщению, NaOH - от 10 до 20%, нефти - до 5-10%, при наибольшем значении температуры окружающей среды - 120°С и наибольшем гидростатическом давлении 100 MПa.
Аппаратура работает в комплексе с трехжильным грузонесущим геофизическим кабелем типа КГ 3-60-180-1 длиной 6000м.
Измерения БКЗ и БК проводятся в разных циклах. ПС регистрируется только в аналоговой форме.
Аппаратура обеспечивает измерение кажущихся удельных сопротивлений горных пород в режиме "БКЗ" зондовыми установками:
- A8,0M1,0N (шифр параметра GZ5);
- A4,0M0,5N (шифр параметра GZ4);
- A2,0M0,5N (шифр параметра GZ3);
- N0,5M2,0A (шифр параметра GZ3B);
- A1,0M0,1N (шифр параметра GZ2);
в общем диапазоне от 0,2 до 5000 Ом*м с разбивкой на два диапазона от 0,2 до 200 Ом*м и от 200 до 5000 Ом*м; зондовыми установками
- A0,5M6,0N (шифр параметра PZ);
- A0,4M0,1N (шифр параметра GZ1);
в общем диапазоне от 0,2 до 1000 Ом*м с разбивкой на два диапазона от 0,2 до 200 Ом*м и от 200 до 1000 Ом*м и измерение удельного сопротивления водной промывочной жидкости (шифр параметра RB) резистивиметром - в диапазоне от 0,2 до 20 Ом*м. Схемы зондов см. на рис. 3.5.
Рис 3.5. Схемы зондов
Аппаратура обеспечивает измерение кажущихся удельных сопротивлений горных пород трехэлектродным зондом БК (шифр параметра LL3) в диапазоне от 0,5 до 5000 Ом*м. При этом диапазон измеряемых значений потенциала в режиме БК (шифр параметра LLU) от 0,1 до 20В, а сила тока центрального электрода (шифр параметра LLI); - от 0,2 до 50 мА.
Формула расчета кажущегося удельного сопротивления (k):
k = 0,23 * (LLU / LLI);
где 0,23 коэффициент зонда БК для прибора ЭК-1.
Аппаратура обеспечивает измерение совместно и раздельно с БКЗ измерение и выдачу в аналоговой форме сигнала потенциала самопроизвольной поляризации (шифр параметра SP), при этом сопротивление цепи прохождения сигнала ПС в аппаратуре не более 500 Ом.
Аппаратура обеспечивает измерение двух взаимно перпендикулярных диаметров (шифры параметров C1 и C2) и среднего диаметра скважины (шифр параметра CALI) в диапазоне от 100 до 760 мм (четырех радиусов (RAD1, RAD2, RAD3, RAD4) в диапазоне от 50 до 380 мм).
Формула расчета среднего диаметра:
Аппаратура обеспечивает в интервале каротажа многократные срабатывания управляемого прижимного устройства профилемера. Время полного раскрытия (закрытия) рычагов профилемера не более 2 минут.
Питание скважинного прибора и токовых электродов осуществляется от каротажного источника питания силой тока (500±5)мА частоты 400 Гц.
Калибровка каналов БКЗ, БК и профилемера обеспечивается с помощью режимов "Ноль-сигнал" и "Стандарт-сигнал". Значения калибровочных параметров приведены в таблице №1:
Таблица №1 Значения калибровочных параметров
| № канала | Шифр параметра | 0-сигнал (код) | 0-сигнал (физ.ед) | стандарт-сигнал (код) | стандарт-сигнал (физ.ед.) |
| GZ1 чувст. | 0-4 | 0 Омм | 800±16 | 40Ом*м | |
| GZ1 грубый | 0-4 | 0 Омм | 160±4 | 40Ом*м | |
| GZ2 чувст. | 0-4 | 0 Омм | 800±16 | 40Ом*м | |
| GZ2 грубый | 0-4 | 0 Омм | 32±1 | 40Ом*м | |
| GZ3 чувст. | 0-4 | 0 Омм | 800±16 | 40Ом*м | |
| GZ3 грубый | 0-4 | 0 Омм | 32±1 | 40Ом*м | |
| GZ4 чувст. | 0-4 | 0 Омм | 800±16 | 40Ом*м | |
| GZ4 грубый | 0-4 | 0 Омм | 32±1 | 40Ом*м | |
| GZ5 чувст. | 0-4 | 0 Омм | 800±16 | 40Ом*м | |
| GZ5 грубый | 0-4 | 0 Омм | 32±1 | 40Ом*м | |
| PZ чувст. | 0-4 | 0 Омм | 800±16 | 40Ом*м | |
| PZ грубый | 0-4 | 0 Омм | 160±4 | 40Ом*м | |
| GZB чувст. | 0-4 | 0 Омм | 800±16 | 40Ом*м | |
| GZB грубый | 0-4 | 0 Омм | 32±1 | 40Ом*м | |
| RB | 0-4 | 0 Омм | 400±8 | 2Ом*м | |
| LLU | 0-4 | 0 мВ | 390-430 | 2 В | |
| LLI | 0-4 | 0 мА | 390-430 | 5 мА | |
| RAD1 | 0-4 | 0 мм | 1280-1632 | 200 мм | |
| RAD2 | 0-4 | 0 мм | 1280-1632 | 200 мм | |
| RAD3 | 0-4 | 0 мм | 1280-1632 | 200 мм | |
| RAD4 | 0-4 | 0 мм | 1280-1632 | 200 мм | |
| I (ток АЦП) | 3500-3700 | 3500-3700 | |||
| ZERO (0 АЦП) | 0-4 | 0-4 |
Питание на скважинный прибор ЭК-1 подается при полном погружении его в раствор. Управление двигателем каверномера можно осуществлять на поверхности.
Запрещен спуск прибора в скважину с открытыми рычагами каверномера.
Сопротивление между первой жилой и оплеткой кабеля должно быть около 150 Ом при замкнутых концевых выключателях профилемера или бесконечно большим - при разомкнутых. Сопротивление между второй и третьей жилами должно быть около 200 Ом.
Схема зонда ЭК-1 приведена на рис. 3.6
Рис.3.6. Схема зонда ЭК-1
Таблица №2 Пояснения к рис.3.6
| Зонд | Электрод | Контакт |
| 1 жила | ||
| 2 жила | ||
| 3 жила | ||
| ОК | ||
| Удален. эл-д. | N уд. | |
| N0.5M2.0A | N | |
| N0.5M2.0A | M | |
| Резистив. | N | |
| Токовый эл-д. | A | |
| Резистив. | M | |
| A0.4M0.1N | M | |
| A0.4M0.1N | N | |
| A1.0M0.1N | M | |
| A1.0M0.1N | N | |
| A2.0M0.5N | M | |
| A2.0M0.5N | N | |
| A4.0M0.5N | M | |
| A4.0M0.5N | N | |
| A0.5M6.0N | N | |
| A8.0M1.0N | M | |
| A8.0M1.0N | N | |
| A0.5M6.0N | M |
Габариты зонда ЭК-1
Диаметр прибора - 90 мм;