Електричні та магнітні методи

Електричні методи дослідження розрізів свердловин базуються на відмінності електрич­них властивостей гірських порід. До таких властивостей належать питомий електричний опір ρ або електропровідність а; абсолютна діелектрична проникність εа; природна елект­рохімічна активність А, компонентами якої можуть бути дифузійно-адсорбційна (Ад.а), фільтраційна (Аф) і окисновідновна (Ао.в) активність; електрична поляризованість (сприй­нятливість) ке або викликана електрохімічна активність Ав ічас релаксації τb.

При магнітометрії свердловин із досить великого числа магнітних властивостей вивча­ють об'ємну ко.в або питому (кп) сприйнятливість гірських порід. Електричні та магнітні ме­тоди дослідження розрізів свердловин базуються на вивченні електромагнітних полів різної природи в гірських породах.

Методи позірного опору. Цю групу методів складають стандартний електрокаротаж, бокове каротажне зондування, метод мікрозондів (мікрокаротаж), пластова похилометрія, резистивіметрія.

При стандартному електрокаротажі вивчається зміна позірного електричного опору гірських порід у незакріплених свердловинах, які заповнені водою, або електроп-

 

ровідною промивною рідиною (ПР). Дані методу використовуються для розчленування розрізів, виділення опорних горизонтів, оцінки літології і виділення нафто- і газоносних об'єктів у комплексі з методом самочинної поляризації.

Бокове електричне зондування (БЕЗ) полягає у вимірюванні позірного опору пластів набором однотипних зондів різної довжини по розрізу незакріпленої свердловини, заповненої водою або електропровідною ПР.

Сприятливими геолого-технологічними умовами для застосування методу є од­норідність досліджуваних пластів і порід, співвідношення питомих опорів пласта і ПР не більше 500 для пластів великої товщини і не більше 250 - для пластів малої товщини, тов­щиною пластів не менше трьох діаметрів свердловини.

Результати досліджень використовуються для виявлення пластів з проникненням ПР, визначення питомого електричного опору незміненої частини пластів і зони проникнення, оцінки глибини проникнення, уточнення опору ПР, визначення пористості та нафтогазона-сиченості.

Метод мікрозондів (мікрокаротаж) полягає в детальному дослідженні позірного опору присвердловинної частини розрізу незакріпленої свердловини, заповненої сла-бомінералізованою ПР, зондами дуже малої довжини.

Дані методу використовуються для детального розчленування розрізів з виділенням тон­ких прошарків, визначення товщини прошарків, уточнення літології розрізів, виділення пластів-колекторів, оцінки ефективної товщини продуктивних горизонтів, визначення по­ристості й тріщинуватості порід, виділення продуктивних пластів і оцінки їх нафтогазонасичення та нафтовіддачі.

При пластовій похилометрії вимірювання проводяться в незакріплених свердлови­нах, заповнених електропровідною ПР. Для визначення елементів залягання пластів реєструються три криві методом опору. Одночасно фіксуються складові зенітного кута, ази­мут орієнтації свердловинного приладу відносно магнітного поля Землі і середній діаметр свердловини.

Метод резистивіметрії застосовується з метою визначення питомого електричного опору ПР при бурінні, випробуванні й експлуатації свердловин для кількісної інтерпретації даних електрокаротажа, визначення мінералізації пластових вод за допомогою методу са­мочинної поляризації, установлення місць припливів і швидкості фільтрації підземних вод, виділення інтервалів поглинання ПР у свердловині, визначення місць порушення обсадних колон і типу флюїда в експлуатаційних свердловинах.

Методи опору заземлення і потенціалів викликаної поляризації. Вивчення розрізів свердловини методами опору заземлення базується на відмінності питомих електричних опорів гірських порід. На виробництві застосовуються метод опору екранованого заземлен­ня (боковий каротаж) з автоматичним фокусуванням струму, метод бокового мікрокаротажу, дивергентний каротаж.

Методи потенціалів викликаної поляризації складаються із звичайного методу і методу градієнта викликаних потенціалів.

При боковому каротажі (БК) дослідження проводяться у незакріплених свердлови­нах, заповнених електропровідною ПР < 0,1 ... 0,5 Ом м). На результати БК значною мірою впливають геолого-технологічні умови проведення досліджень.

Широко застосовуються три-, семи- і дев'ятиелектродні зонди з автоматичним фокусу­ванням струму. За допомогою результатів досліджень цими зондами проводиться детальне розчленування геологічних розрізів, установлення їх літології, виділення пластів-колекторів і уточнення їх будови, визначення параметрів зони проникнення фільтрату ПР, дійсного питомого опору і характеру насичення пластів.

Метод бокового мікрокаротажу (БМК) має декілька модифікацій, які відрізняються кількістю електродів мікроустановок: дво-, три- і чотириелектродні.

Вимірювання проводяться в незакріплених свердловинах, заповнених електро-провідною ПР < 0,1 ... 0,5 Ом • м). Покази БМК менше спотворені впливом глинистої кірки і шаром ПР, ніж при вимірюванні електричного опору звичайними мікрозондами.

Результати досліджень методом БМК використовуються для меж і товщин пла-стів, виділення прошарків малої товщини, визначення літології розрізів і виділення колекторів. Цей метод у комплексі з іншими геофізичними методами дає змогу оцінити пористість, гли­нистість, нафтогазонасиченість колекторів і нафтовидачу пластів.

Дивергентний каротаж (ДК) базується на вивченні електропровідності гірських порід. Дослідження проводяться у свердловинах, заповнених сильно мінералізова-ною ПР. Особливістю дивергентного методу є регулювання струму через електро-ди живлення за зна­ченням його радіальної дивергенції, тобто за векторною величи-ною густини струму, який тече через бокову поверхню свердловини на ділянці роз-міщення вимірних електродів. Реєструється величина, пропорційна опорові, який чинить середовище радіальній скла­довій струму, що витікає зі свердловини на ділянці між вимірними електродами.

За допомогою ДК розв'язують основні геологічні задачі, які в даних умовах не можна розв'язати іншими методами електрометрії.

Методи потенціалів викликаної поляризації базуються на вивченні штучних вторинних стаціонарних електричних полів, походження яких пов'язується з фізико-хімічними процесами, що відбуваються в породах внаслідок дії електричного струму на по­верхні розділу твердої і рідкої фаз. Дослідження проводять у незакріплених свердловинах, заповнених електропровідною ПР.

Величина потенціалів викликаної поляризації в гірських породах залежить від їх мінерального складу, літологічних і структурних особливостей, типу насичую-чого флюїду, мінералізації пластових вод та інших факторів, що дає змогу викори-стовувати дані методів у комплексі з іншими методами для розчленування розрізів, виділення тріщинуватих зон, якісної і кількісної оцінки проникливості колекторів, виявлення інтервалів проривів прісних законтурних вод у процесі розробки наф-тових родовищ.

Індукційний картонаж (ІК) застосовується для дослідження вторинного електро­магнітного поля середовища, електрорушійна сила якого прямо пропорційна електроп­ровідності гірських порід. Розрізняють низькочастотний (частота — 20—60 кГц) і високоча­стотний (частота— 1—10МГц) каротаж.

Низькочастотний індукційний каротаж. Найширшого застосування із цієї групи методів набули низькочастотний індукційний каротаж з використанням поздовжнього дат­чика, низькочастотний індукційний каротаж з використанням поперечного датчика, індукційне бокове зондування.

Вимірювання проводяться у незакріплених свердловинах, заповнених або незаповнених ПР. Найбільш сприятливими є свердловини, заповнені слабоміне-ралізованою ПР або рідиною на нафтовій основі , > 1 Ом м, 50 Ом • м).

За допомогою вищеназваних досліджень проводиться детальне розчленування розрізів свердловин, виділення водо- і нафтогазоносних пластів, вивчення будови перехідної зони, уточнення положення контактів вода-нафта, вода-газ, визначення дійсного питомого опору порід. Вивчення питомої електропровідності порід у напрямку, перпендикулярному до їх нашарування, у комплексі з іншими методами дає змогу визначити коефіцієнти мікро- і макроанізотропії пластів. За допомогою індукційного бокового зондування вивчається елек­тропровідність в зоні проникнення фільтрату ПР в радіальному напрямку.

Високочастотний індукційний каротаж. Серед високочастотних індукційних мето-дів найповніше розроблені високочастотний індукційний каротаж, хвильовий метод провідності та метод високочастотного індукційного ізопараметричного зондування.

Вимірювання проводяться у незакріплених свердловинах, заповнених або незаповнених ПР. Найбільш сприятливими є умови в свердловинах, заповнених слабомінералізованою ПР або рідиною на нафтовій основі <200 Ом • м).

Результати вимірювань високочастотними методами в меншій мірі залежать від впливу свердловини і частково зони проникнення фільтрату ПР.

Задачі, які розв'язують за допомогою високочастотних методів, аналогічні описаним для низькочастотного індукційного каротажу. Крім цього, можна оцінювати радіальний градієнт питомого електричного опору в пластах-колекторах.

Діелектричні методи. На вивченні діелектричної проникності гірських порід базуються діелектричний індукційний і хвильовий діелектричний каротажі. Вимірювання проводять­ся в незакріплених свердловинах, заповнених електропровідною або непровідною ПР.

Діелектричні методи дають змогу проводити розмежування колекторів, насичених прісною водою, і нафтоносних пластів; детальне розчленування розрізів, складених порода­ми з високим і середнім питомим опором; виявлення місць прориву прісних вод; дослідження водоносних пластів, насичених прісними пластовими водами; визначення дійсної діелектричної проникності гірських порід для оцінки їх колекторських властивостей і нафтонасичення.

Методи магнітного поля. Важливими магнітними характеристиками гірських порід є відносна магнітна проникність і магнітна сприйнятливість гірських порід. Магнітні власти­вості гірських порід визначаються також наявністю в них хімічних елементів, ядра яких во­лодіють магнітним моментом і спіном.

Розроблені магнітні методи дослідження розрізів свердловин: метод природного магнітного поля, метод магнітної сприйнятливості і ядерно-магнітний метод (ЯММ, ЯМК). Останній найбільше використовується для дослідження розрізів у незакріплених нафтових і газових свердловинах з метою виділення пластів-колекторів, оцінки характеру їх насичення й ефективної пористості.