Определение сопротивления пластов
Экстремальное значение кажущегося сопротивления против середины мощного пласта практически равно удельному сопротивлению пласта неограниченной площади. С уменьшением мощности пласта амплитуда аномалии уменьшается тем больше, чем меньше мощность пласта.
По кажущемуся сопротивлению, снятому с диаграмм индукционного каротажа, в случае отсутствия глубокого проникновения бурового раствора, можно определить истинное сопротивление пласта по номограммам (рис. 9.7). Эти номограммы рассчитаны для диаметра скважины, равного 0, и для одинаковых сопротивлений подстилающих и
покрывающих отложений. Шифр кривых - отношение Рпл/ Рвм
ИК наиболее чувствителен к пропласткам повышенной электропроводности и почти не фиксирует прослои высокого сопротивления, т.к. при замерах отсутствует экранирование, присущее обычным зондам КС. Таким образом, кривые ИК получаются недостаточно детальными.
Недостаток ИК, связанный с ограниченной областью применения (р = 0 - 50Ом), вызывает необходимость комплексирования ИК с другими методами, например, БК.
Существует комплексная аппаратура для одновременной регистрации диаграмм ИК и БК.
В настоящее время ИК широко применяется и в обычных скважинах, пробуренных на простом глинистом растворе, благодаря тому, что позволяет определять истинное сопротивление пластов быстрее и дешевле, чем метод БКЗ.
Метод ВИКИЗ
ВИКИЗ расшифровывается как "высокочастотное индукционное каротажное изопараметрическое зондирование". Метод разработан в Институте геологии и геофизики Сибирского отделения РАН.
По своей сути ВИКИЗ является вариантом боковых каротажных зондирований (БКЗ) в индукционном исполнении.
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.
Применяемые частоты - от 800 кГц до 20 МГц. Длины зондов: 0,5; 0,7; 1,0; 1,4; 2,0 м.
Изопараметричность толкуется 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.
Вертикальные и радиальные характеристики зондов ВИКИЗ оптимизированы для геолого-технических условий нефтяных и газовых скважин Западной Сибири.
5 зондов различной длины, работающих каждый на своей частоте, поочередно подключаются к измерительной линии. Измеряемая величина в виде цифрового кода передается на поверхность.
Малые зонды дают рк, близкое к р', большие - к р пласта.
Снаряд имеет специальный электрод для записи диаграммы ПС.
Разработаны программы для компьютерной обработки данных ВИКИЗ.
Сопоставление результатов ВИКИЗ и БКЗ показывает, что по величине сопротивления пласта оба метода дают очень близкие показания, а вот по величине р' и D имеются большие расхождения. При этом ВИКИЗ позволяет более детально изучить строение зоны проникновения и определить сопротивление ее различных частей, включая полностью промытые породы рпп и зону "водяной оторочки" в нефтенасыщенных коллекторах.
Метод токового каротажа
Токовый каротаж (ТК) является наиболее простым из методов, направленных на дифференциацию разрезов скважин по электрическому сопротивлению.
Принципиальная схема метода представлена на рис. 9.8. Ток в цепи электродов АВ определяется переменным сопротивлением электрода А, перемещаемого по скважине, а оно, в свою очередь, зависит от сопротивления горных пород, через которые он проходит (остальные сопротивления в цепи АВ не меняются).
В тех случаях, когда сопротивление пород минимальное, а кривая КС идет по значениям, близким к 0, на диаграмме ТК фиксируются максимальные
показания, на фоне которых хорошо выделяются все подробности строения низкоомных зон.
Специально для детальных электрических исследований рудных зон в СССР был разработан вариант ТК, получивший название метода скользящих контактов (МСК).
Основное отличие этого варианта - использование щеточного электрода, упругие проволочки которого касаются стенок скважины. Схема измерений с таким зондом и диаграмма МСК в сравнении с диаграммой КС приведены на рис. 9.9.
Преимуществом МСК является то, что с его помощью можно исследовать сухие скважины или обычные скважины в интервале выше уровня бурового раствора.
Для того, чтобы зависимость тока в цепи АВ от сопротивления электрода А проявлялась наиболее отчетливо, все остальные сопротивления в токовой цепи стремятся свести к минимуму: исключают всякие нагрузочные сопротивления, устраивают хорошее поверхностное заземление В, используют низкоомные подводящие провода.
Границы зон низкого сопротивления определяют по точкам резкого возрастания на кривых МСК.
Метод МСК не пригоден для углеразведочных скважин, поскольку на угольных пластах обычно образуются большие каверны, и концы щеточного электрода не достают до стенок скважин.
Специально для углеразведочных скважин разработан другой вариант ТК, называемый боковым токовым каротажем (БТК). Зонд БТК (рис. 9.10) состоит из центрального электрода Ао длиной 2 см и 2 экранных электродов Аэ, и Аэ2 по 75 см каждый, соединенных друг с другом накоротко. Электроды разделены
изоляционными промежутками шириной 1-2 см. Электрод Ад соединен с одним из экранных электродов через резистор Ro = 1 Ом. К этому резистору и подключается регистрирующий прибор. Разность потенциалов, снимаемая с этого резистора, пропорциональна силе тока, стекающего с центрального электрода.
Т.к. все электроды соединены практически накоротко, то потенциал их одинаков, и ток с электрода Ао направляется перпендикулярно стенкам скважины. Тем самым уменьшается влияние диаметра скважины, промывочной жидкости и вмещающих пород.
Диаграммы БТК четко расчленяют разрез углеразведочных скважин и позволяют выделять в них угольные прослои мощностью 3-5 см.
Метод электродных потенциалов
Метод электродных потенциалов (МЭП) в практике рудного каротажа применяется для разделения аномалий низкого сопротивления по природе проводимости на аномалии с электронной проводимостью (т.е. рудные) и аномалии с ионной проводимостью (т.е. нерудные).
МЭП основан на измерении разности потенциалов между двумя электродами, изготовленными из одного металла. Один из них (скользящий электрод) при этом постоянно касается стенок скважины, другой электрод (электрод сравнения) находится в буровом растворе.
Электрод сравнения в процессе каротажа почти не изменяет свой потенциал, а скользящий электрод приобретает потенциал пород, по которым он перемещается. Поэтому разность потенциалов между электродами в безрудных частях скважин очень невелика и не превышает нескольких десятков милливольт. Большая разность потенциалов наблюдается только в том случае, когда скользящий электрод касается электронного проводника, который по своему электродному потенциалу отличается от электрода зонда. Такими природными электронными проводниками является большинство сульфидов, некоторые окислы, графит и антрацит. Эти природные электронные проводники по своим электрохимическим свойствам близки к "благородным" (электроположительным) металлам.
Для получения наибольших аномалий электроды зонда МЭП изготавливают из "электроотрицательных" металлов, например, 2п (£=-0,16 В; или Fe (£ = -0,44 В;.
При таком выборе материала электронные проводники в скважинах отмечаются резкими положительными аномалиями ЭП, а ионные не отмечаются совсем (рис. 9.11).
Амплитуда аномалий ЭП зависит от минерального состава природного проводника. Электродные потенциалы сульфидных минералов возрастают от сфалерита к марказиту, как это следует из табл. 9.1 (по Г.Б. Свешникову, 1967).
Таким образом, МЭП дает потенциальную возможность не только обнаруживать электродные проводники в разрезе скважин, но и судить об их минеральном составе.
Однако, поскольку величина аномалий ЭП даже для одного и того же минерала не является постоянной и в сильной степени зависит от различных условий: состава и температуры бурового раствора и подземных вод, наличия примесей, размеров электродов и т.п., то метод ЭП не нашел практического применения для определения состава руд.
В настоящее время эта задача решается с помощью более точных ядерно-геофизических методов, основанных на прямом определении элементов (НАК, РРК и др.).
В настоящее время МЭП сохраняет свою роль только в решений вопроса о природе аномалии низкого сопротивления и при уточнении границ рудных подсечений, которые отбиваются по точкам резкого возрастания аномалий, поскольку скользящий электрод зонда можно считать точечным.
На месторождениях электропроводных руд метод МЭП применяют в комплексе с методом МСК и используют для этого один и тот же щеточный зонд, который предварительно дополняют электродом сравнения.
Контрольные вопросы
1. Почему в скважинах, заполненных раствором на нефтяной основе, не возможен каротаж обычными зондами КС?
2. Какова область применения индукционного каротажа ИК?
3. Какую роль в зонде ИК играют дополнительные фокусирующие катушки?
4. Что такое радиальный геометрический фактор? Для каких целей используют графики qr ?
5. Что такое вертикальный геометрический фактор? Для каких целей используют графики qz ?
6. Каковы недостатки ИК?
7.- Имеет ли смысл проводить ИК на карбонатном разрезе? Если нет, то почему?
8. В чем преимущества и недостатки токового каротажа?
9. Почему метод МСК не применяют в углеразведочных скважинах? Ю.Почему электроды зонда для МЭП изготавливают из
"электроотрицательных" металлов?
Лекция 10