Принцип определения УЭС

Точкой записи О является середина между сближенными зондами. Размер градиент зондов определяется как АО. Размер потенциал-зондов – АМ. Для градиент-зондов различают последовательные зонды (или подошвенные), у которых парные электроды расположены под непарными, а также обращенные (или кровельные), у которых парные электроды расположены над непарными.

Градиент-зонд – это зонд, у которого расстояние между парными электродами M и N или A и B мало по сравнению с расстоянием АМ.

Потенциал-зонд – это зонд, у которого расстояние АМ мало по сравнению с расстоянием между парными электродами MN (AB).

Характеристика измерительных установок КС

Для определения электрического сопротивления горных пород применяется 4-х электродная установка, электроды которой обозначают буквами A, M, N, B. Через электроды А, В, называемые токовыми, в скважину и окружающие породы вводится ток J, создающий электрическое поле.

При помощи двух других электродов M и N, называемых измерительными, измеряют разность потенциалов этого электрического поля между двумя точками в скважине. Электроды A, M, N или A,B,M составляют обычный каротажный зонд, который спускается на кабеле в скважину. Четвертый электрод (В при зонде AMN или N при зонде MAB) находится на поверхности земли, вблизи устья скважины. Зонд с одним токовым электродом называется однополюсным, с двумя – двухполюсным.

Типы зондов. Существуют зонды различных типов и размеров. Условились считать, если зонды включены в одну и ту же цепь – токовую или измерительную- то они называются парными, а электрод, включаемый в одну цепь с электродом, находящимся на поверхности – непарным. В зависимости от расстояний между парными и непарными электродами различают два типа обычных зондов.

Радиус исследования зонда. Для градиент-зондов радиус исследования совпадает с его размером АО. Радиус исследования потенциал-зонда соответствует его удвоенному размеру 2АМ.

Зонды записываются по обозначениям электродов в порядке их расположения в скважине сверху вниз, проставляя между ними расстояние в метрах. Например, М2,5А0,25В – градиент-зонд двухполюсный, подошвенный, у которого верхний электрод является измерительным; в 2,5м ниже его расположен первый токовый электрод А и на расстоянии 0,25м от первого токового электрода – второй токовый электрод В. Длина зонда АО равна 2,625м.

Рис. 1.1. Схема проведения каротажа сопротивления (КС)

РП - регистрирующий прибор;

ГЕН - генератор переменного тока электрического поля

Стандартный зонд. Для облегчения сопоставления разрезов по данным каротажа обычными зондами необходимо во всех скважинах одного и того же района производить измерения одним или двумя одинаковыми стандартными зондами. Измерение кажущихся удельных сопротивлений пород КС и естественных потенциалов в скважине при помощи стандартного трехэлектродного зонда известно под названием стандартного электрического каротаж. Стандартный каротаж является обязательной операцией во всех без исключения скважинах.

Стандартный зонд должен удовлетворять следующим требованиям: 1) на кривой сопротивления должны четко выделяться границы пластов различного сопротивления; 2) кажущиеся сопротивления не должны сильно отличаться от истинных удельных сопротивлений ластов. Выбор стандартного зонда производится на основании данных измерений зондами разной длины.

Результаты измерения КС пород изображаются в виде кривой изменения сопротивления пород вдоль ствола скважины. Кривые, полученные обычными зондами ГЗ и ПЗ против однородных пластов ограниченной мощности, имеют различную форму. На диаграммах ПЗ мощный пласт высокого (низкого) сопротивления отмечается максимумом (минимумом) симметричным относительно середины пласта. При этом на ГЗ пласт высокого сопротивления, если мощность пласта превышает длину зонда (мощный пласт) отмечается асимметричным максимумом, а в случае мощного пласта низкого сопротивления асимметричным минимумом.

Размеры электродов обычных каротажных зондов достаточно малы по сравнению с расстоянием между ними и с диаметром скважины, поэтому их можно считать точечными. Разность потенциалов , измеряемая между электродами M и N, пропорциональна току J и сопротивлению той среды, где находится зонд. В этом случае разность потенциалов между электродами M и N:

где AN-AM=MN, следовательно

.

Отсюда можно вычислить удельное сопротивление однородной среды:

=,

где - разность потенциалов между точками M и N, находящимися в скважине; AM, AN, MN – расстояние между соответствующими электродами каротажного зонда, К – коэффициент зонда, зависящий от расстояний AM и AN и взаимного расположения электродов, - сопротивление части среды, заключенной между двумя эквипотенциальными поверхностями, проходящими через точки M и N.

Полученное выражение для оценки УЭС справедливо для изотропной и однородной среды. Однако при каротаже всегда имеет место неоднородная среда, состоящая из пластов с различными удельными сопротивлениями и глинистого раствора, заполняющего скважину, поэтому получаемый результат называют кажущимся удельным сопротивлением (КС). Кажущееся сопротивление зависит от многих факторов: 1) удельного сопротивления и мощностей пластов, против которых находится каротажный зонд; 2) диаметра скважины и удельного сопротивления заполняющей ее промывочной жидкости; 3) характера проникновения фильтрата промывочной жидкости в пласт; 4) типа и размера зонда.

Боковое каротажное зондирование (БКЗ)

Определение r_п по кривым КС стандартного зонда возможно только в отдельных благоприятных случаях. В общем случае r_к зависит от целого ряда величин, характеризующих среду, окружающую зонд: от размеров и сопротивления зоны проникновения, УЭС вмещающих пород, мощности пласта, сопротивления бурового раствора и т.д. Чтобы исключить влияние этих факторов, проводят измерения КС пластов набором однотипных зондов различных длин. Принципиальная возможность определения r_п и r_зп по данным измерений зондами различной длины основана на том, что эти зонды имеют различную глубину исследования. При малых размерах зонда (L<<d_c) измеряемое кажущееся сопротивление определяется главным образом сопротивлением бурового раствора r_с ; при увеличении размера зонда на величину r_к все больше влияют сопротивления r_п и r_зп, а при значительном превышении размера зонда над диаметром скважины (L>>d_c) и глубиной проникновения фильтрата бурового раствора (L>D_зп) величина r_к приближается к истинному значению.

Для исследования разрезов нефтяных и газовых скважин наиболее часто применяется слледующий набор последовательных градиент-зондов: A0.4M0.1N, A1.0M0.1N, A2M0.5N, A4M0.5N, A8M1N. Для уточнения отбивки границ отдельных пластов и учета явлений экранирования комплект подошвенных градиент-зондов дополняют одним кровельным зондом, обычно N0.5M4A или N0.5M2A. Совместно с БКЗ обязательно проводят измерения величин d_c и r_c в пределах исследуемого интервала скважины.

Основная цель такого зондирования – получение кривой изменения кажущегося сопротивления как функции от размера зонда: r_к=f(AO). Эта кривая, называемая фактической кривой зондирования, сравнивается с расчетными кривыми, собранными в палетки. В итоге такого сравнения устанавливается совпадение фактической и одной из палеточных кривых, при этом параметры модели, для которой рассчитана палеточная кривая, принимаются в качестве результата интерпретации. При сопоставлении интерпретационного бланка с палеткой используют две характерные точки: крест скважины с координатами r_к =r_с и АО=d_c и для пластов ограниченной мощности крест пласта (или точку учета мощности ТУМ) с координатами r_к =r_вм, АО=h.

Различают кривые БКЗ двух основных типов: двухслойные и трехслойные.

Двухслойные палетки БКЗ. Такие кривые БКЗ рассчитаны для условий, когда буровой раствор в пласт не проникает, т.е. пласт не является коллектором. При этом возможны следующие случаи: а) сопротивление бурового раствора меньше сопротивления пласта (r_с< r_п); б) сопротивление бурового раствора больше сопротивления пласта (r_с> r_п).Двухслойные палетки представляют собой семейство кривых r_к/r_с=f(AO/d_c). Каждая кривая рассчитана для определенного значения m=r_п/r_с, которое называется ее модулем. Двухслойные палетки обозначаются БКЗ-1

Трехслойные палетки БКЗ. Такие кривые рассчитаны для случая проникновения раствора в пласт. Трехслойные кривые БКЗ определяются пятью параметрами: сопротивлениями пласта, зоны проникновения раствора, глинистого раствора, диаметром зоны проникновения (D), диаметром скважины (d_с). Но в связи с тем, что кривые БКЗ строятся в двойном логарифмическом масштабе, их форма и положение на палетках зависят от трех относительных параметров: r_зп/r_с, D/d_с, r_п/r_с. Если r_п /r_зп <1 наблюдается повышающее проникновение раствора, при r_п /r_зп >1 – понижающее.

Обычно на одну и туже палетку наносят кривые, соответствующие и повышающему и понижающему проникновению. Каждая кривая на трехслойной палетке БКЗ изображает зависимость r_к /r_с от относительного параметра зонда L_з /d_с при заданных параметрах r_зп/r_с, D/d_с, r_п/r_с, из которых первые два отражают шифр палетки, а третий – шифр кривой. Например, палетка БКЗ с шифром 4/20 означает, что на ней представлен набор кривых зависимостей r_к /r_с от L_з /d_с при D/d_с =4 и r_зп/r_с = 20.

Чтобы выбрать палетку для оценки r_п, требуется установить тип кривой зондирования – двухслойная или трехслойная. Это делается путем сопоставления фактической кривой с двухслойной палеткой БКЗ-1. Если фактическая кривая хорошо согласуется с одной из палеточных кривых, то она двухслойная. Если же фактическая кривая сечет палеточные, переходя от высоких к более низким модулям или наоборот, то она – трехслойная.

Погрешность оценки УЭС пласта по БКЗ в благоприятных условиях (мощный пласт низкого или среднего сопротивления) не превышает 10-20%.

Микрозондирование

Микроустановки с малой глубиной исследования или микрозонды применяются для измерения сопротивления части пласта, непосредственно прилегающего к стенке скважины.

Микрозонд представляет собой зонд небольшого размера, электроды которого расположены на внешней стороне башмака из изоляционного материала. Внешней стороной башмак прижимается к стенке скважины с помощью специального устройства и тем самым экранирует электроды от влияния бурового раствора, чем снижает влияние скважины на результаты измерения. В обычных микрозондах на башмаке установлены три точечных электрода на расстоянии два с половиной сантиметра друг от друга. Они образуют два зонда: градиент-микрозонд А0.025М0.025N и потенциал-микрозонд А0.05М, у которого электродом N служит корпус прибора.

Наибольшую информацию о разрезе получают при совместной интерпретации кривых микроградиент и микропотенциал зондов. Поскольку радиус исследования микроградиент зонда меньше, чем микропотенциал-зонда, то на его показания оказывает большое влияние глинистая корка.

Если минерализация пластовой воды выше, чем бурового раствора, то против проницаемого пласта наблюдается так называемое положительное приращение микрозондов Dr_к=r_к.мпз -r_к.мгз>0. Это соотношение может нарушиться, если глинистая корка имеет большую толщину или отсутствует. Тогда показания обоих микрозондов совпадают. Непроницаемые глинистые пласты отличаются близкими значениями r_к.мпз и r_к.мгз. Непроницаемые плотные породы выделяются сильно изрезанными кривыми КС, а значения составляют 10-30r_с. Обычно r_к против коллекторов составляет 1.5-4.0r_с, кривые сравнительно гладкие за счет глинистой корки. Для оценки насыщенности показания микрозондов не используются, т.к. проникновения фильтрата в пласт практически не зависит от характера его насыщения. При интерпретации диаграмм микрозондов оценивается УЭС промытой части пласта или при каротаже ближней зоны – зоны проникновения. Эти параметры используются для оценки остаточной нефтегазонасыщенности. Для интерпретации результатов микрозондов существуют палетки, построенные с учетом толщины глинистой корки.

Дата добавления: 2014-01-13