Метод бокового каротажу

ВСТУП

Основним етапом розвідки родовищ більшості корисних копалин є буріння свердловини. Операція буріння невід'ємно пов'язана з вивченням геологічного розрізу свердловини. Одним зі способів такого вивчення є відбір керна. Але оскільки ця процедура вимагає як великих матеріальних так і тимчасових витрат, застосовують її більш дешевий аналог - каротаж. Каротаж полягає у вимірі уздовж стовбура свердловини за допомогою спеціальної установки або іншим способом будь-якої фізичної або хімічної величини. Дані каротажу менш достовірні, ніж відбір керна, але, тим не менш, цей спосіб вивчення свердловини має широке застосування. Важливе місце серед геофізичних методів дослідження свердловин займає каротаж опорів. Цей набір методів займає важливе місце в дослідженні та розробці нафтових родовищ, з-за можливості визначення їм нефтенасищеності пласта.

Одним з видів каротажу опорів є бічній каротаж, цей метод з'явився порівняно недавно має широке застосування внаслідок його характерних особливостей. У цій роботі будуть розглянуті загальні знання з бокового каротажу, а також принципи дії апаратури та основи інтерпретації, отриманих за допомогою методу даних.

1.Основи методу

Методом бокового каротажу досліджується здається питомий опір пластів. Цей метод входить до групи модифікацій електричного каротажу, в яких використовуються зонди з керованим електричним полем. Бічний каротаж так само називають каротажу з зондами зфокусовані струму.

Бічний каротаж проводять многоелектроднимі (сім, дев'ять електродів) і трьох електродними зондами. Застосовують многоелектродние зонди з електродами невеликого розміру (точковими) і з кільцевими електродами, встановленими на ізольованій трубі.

Відрізняється від каротажу звичайними трьохелектродної зондами тим, що окрім основного (центрального) живильного електрода А0, тут використовують додаткові (екранують) електроди, через які пропускають струм тієї ж полярності, що і через що живить електрод А0. Сила струму через електроди автоматично регулюється так, щоб струм, що виходить з електрода А0, в деяких межах поширювався в напрямку, перпендикулярно осі свердловини (при вертикальних свердловинах-горизонтально), захоплюючи шар певної товщини.

Завдяки застосування екранують електродів з регульованою силою струму через них зменшується вплив на результати вимірів бурового розчину, що заповнює отвір, і вміщуючих порід і здається опір виходить близьким до питомою.

1.1 Семіелектродний зонд

Є один центральний електрод А0 і три пари електродів, розташованих симетрично щодо нього: M1 і M2, N1, і N2, A1 і A2; симетричні електроди з'єднані між собою. Електрод А0 - основний електрод, А1 і А2 - екранують.

Сили струму через електрод А0 зберігають постійної; сили струму через екранують електроди підтримують такий, щоб різниця потенціалів між електродами M1 (M2) і N1 (N2), була рівна нулю. Вимірюють різниця потенціалів DU між вимірювальними електродами зонда і віддаленим електродом N.

У результаті вимірювань отримують здається питомий опір rк, воно визначається за формулою:

rк = КDUКС/I0,

де I0 сила струму через основний електрод А0; K-коефіцієнт зонда; він береться таким, що б в однорідному середовищі здається питомий опір виходило рівним питомою.

Визначимо коефіцієнт зонда. Якщо вважати, що електроди точкові, то як легко бачити, в однорідному середовищі з питомою опором rп потенціали точок M1 і N1, будуть відповідно

де Iе - сила струму через кожен екранний електрод A1 і A2.

Так як сила струму Iе встановлюється такий, що UM1 = UN1, то написані для UM1 і UN1 виразу можна прирівняти; звідси після перетворення

Позначаючи множник при I0 через C і враховуючи, що потенціал віддаленої точки (електрода N) дорівнює нулю, отримаємо

Звідси отримаємо

Коефіцієнт зонда буде визначатися наступним чином:

Результат вимірювань зондом бокового каротажу відносять до точки A0; за довжину L зонда приймають відстань між точками O1 і O2 (серединами інтервалів M1N1 і M2N2). Характеристиками для зонда є також відстань Lоб = A1A2, зване загальним розміром зонда, і параметр фокусування зонда q = (Lоб-L)/L.

Так як виконується умова, що напруга між вимірювальними електродами M1 і N1 (а також між M2 і N2) дорівнює нулю, то сила струму на ділянці свердловини M1N і M2N2 також дорівнює нулю. Виходить, що ніби-то свердловина і прилеглі до неї ділянки шару над електродом A0 і під ним були заміщені ізолятором (рис 1). Струм, що виходить з електрода A0, поширюється на значну відстань в радіальному напрямку (від свердловини) шаром, перпендикулярних до осі свердловини (горизонтально). Вимірюване напруга DUКС являє собою падіння потенціалу за вказаною шару від свердловини до віддаленої точки. Природно, що на це падіння потенціалу свердловина і вміщують породи мають невеликий вплив. Це дозволяє в багатьох випадках отримати здається питомий опір, значно ближче до питомою опору, ніж при звичайних зондах; в Зокрема, забезпечується краща оцінка питомого опору тонких пластів.

Перевага зонда бокового каротажу перед звичайними зондами особливо наочно ілюструється на рис 2, де показано розподіл струмових ліній, що виходять з розташованого в середині тонкого шару великого опору напруги електрода, у разі звичайного зонда) а), коли екранні електроди відсутні, і при зонді бічного каротажу (б), коли є екранні електроди, сила струму через які регулюється так, як зазначено вище. Як видно, при звичайному зонді струмові лінії в межах пласта в основному йдуть вгору і вниз по свердловині, поки не вийдуть у що вміщують породи низького опору, тому що здається опір багато менше питомої. Навпаки, при бічному каротажу струмові лінії поширюються по пласту, так що отримане опір, пропорційне падіння потенціалу між електродом A0 і нескінченністю по пласту, буде близько до питомою опору пласта.

1.2. Псевдобоковой каротаж

Для вивчення ближній до свердловини зони пласта застосовують девятіелектродний зонд псевдобокового каротажу. Про виходить шляхом додавання в семіелектродний зонд двох зворотних струмових електродів B1 і B2, розташованих поблизу електродів A1 і A2 із зовнішнього боку зонда симетрично щодо центрального електрода A0. Через наявність у зонді електродів B1 і B2 (через них замикається ланцюг струму I0 і Iе) шар струму I0 швидко розширюється з видаленням від стінки свердловини, тому що вимірюється напруга залежить в основному від питомого опору прилеглої до свердловини частини пласта.

Призначений для зіставлення розрізів свердловин, визначення питомого опору плата, в окремих випадках - питомого опору зони проникнення.

1.3 Трехелетродний зонд

Представляє собою довгий циліндричний електрод, розділений ізоляційними прошарками на три частини. Є основний (центральний електрод) А0; симетрично по відношенню до нього розташовані з'єднані між собою подовжені екранують електроди А1 і А2.

Забезпечується однакове значення потенціалу все6х електродів: а) автоматичною зміною сили струму через екранують електроди при збереженні сталості сили струму I0 через основний електрод; б) з'єднанням між собою всіх електродів в) в цьому випадку сила струму I0 змінюється при вимірі.

Вимірюють потенціал DU екранують електродів або безпосередньо відношення .

Для визначення удаваного опору необхідно знати потенціал основного електрода -- різниця потенціалів DUкс між ним та віддаленою на досить велику відстань від зонда електродом N. Фактично вимірюють потенціал екранного електрода; результат виходить той же самий, так як потенціал екранних і основного електрода однаковий.

здається питомий опір підраховується за формулою

rк = КDUКС/I0.

Якщо сила струму живлення основного електрода підтримується постійною. Те записуючи зміна DUКС, отримують коефіцієнт трьохелектродної бокового каротажу:

де L-довжина основного електрода A0; Lоб-загальна довжина зонда; Dз - діаметр зонда; C2 = L2об - d2з.

здається опір відносять до середини електрода A0.

При трехелетродном зонді бокового каротажу, як і при семіелетродном, в результаті впливу поля екранують електродів струм, що виходить з основного електрода, на значній відстані поширюється шаром, перпендикулярних до осі свердловини, з товщиною приблизно дорівнює довжині основного електрода. Внаслідок цього вплив свердловини і вміщуючих порід позначається на результатах вимірювань значно менше, ніж при звичайних зондах.

Зонд бічного каротажу аналогічний звичайному потенціал-зонду; при цьому трехедлектродний бічній каротаж відповідає варіанту потенціал-зонда, при якому електрод A, що має великі розміри, поєднує функції напруги та вимірювального M електродів. Відмінною особливістю зонда бічного каротажу є застосування фокусування струму, що значно покращує результат вимірювань у порівнянні зі звичайним потенціал-зондом.

Метод БК використовується при зіставленні розрізів свердловин; розчленовуванні розрізів; визначення питомого опору пласта, в окремих випадках - питомої опору зони проникнення.

Рекомендується для застосування в свердловинах, де звичайні зонди не дають задовільних результатів, зокрема, для свердловин з сильно мінералізовані буровим розчином і при великій питомій опорі вивчаються пластів.

1.4 БК-8

Зонд БК-8 з малою глибиною дослідження реєструє показання, що передаються з малих електродів на цифровий пристрій індукційного каротажу. За принципом дії схожий з пристроєм БК-7, за винятком більш коротких відстаней між електродами. Товщина токового пучка I0 становить 36 см, а відстань між двома струмовими електродами трохи менше 1м. Електрод зворотного струму розташований порівняно близько від A0. Завдяки такій компонуванні прилад БК-8 дає гарний розчленування у вертикальній площині, але на його показання параметри свердловини і зони проникнення впливають сильніше, ніж у приладах БК-7 та БК-3.

Показання БК-8 реєструються разом з показами індукційного каротажу в логарифмічній масштабі.

1.5 Подвійний бічній каротаж

Оскільки на результати вимірів зондів електричного каротажу впливають глиниста кірка, зона проникнення і незачеплені проникненням пласт, для визначення rп пласта необхідна комбінація результатів декількох вимірювань з різною глибинно. Це здійснюється приладами бокового каротажу, які записують одночасну криву ГК.

Показання кожного зонда подвійного БК записуються по черзі. Для їх обробки потрібні також виміру зондом з сферичної фокусуванням, необхідні для визначення rзп. Одночасно з опором записується крива ГК або ПС.

глибинність дослідження зондом LLa (глибокий зонд) більше, ніж у зондів БК-7 та БК-3. Зонд LLs (БК з малою глибиною) використовує ті ж електроди щоб отримати струмовий пучок товщиною 61 см (як і у LLa), але глибинність дослідження у нього менше, ніж у зонда БК-7, але більше ніж у БК-8.

1.6 Прилад БК зі сферичної фокусуванням

(SFL)

У однорідної ізотропної середовищі Еквіпотенціальна поверхні електричного поля точкового джерела являють собою сфери. Якщо ж відбувається відхилення від сферичної моделі, що може бути викликано присутністю свердловини, отримані дані можуть бути виправлені за допомогою вихідних (розрахункових) графіків. У приладі SFL, навпаки, використані фокусують струми, щоб примусово наблизити Еквіпотенціальна поверхні для широкого ряду діаметрів свердловин. Вплив свердловини практично встановлюється при d