Геофизические методы исследования скважин и скважинная аппаратура

В теории метода КС рассчитаны формулы  и построены графики кажущихся  сопротивлений против слоев разной мощности и сопротивления для  любых зондов. Кривые КС, полученные потенциал-зондом, отличаются симметричной формой. Максимумами выделяются центры слоя с повышенными сопротивлениями, а минимумами - с пониженными. Подошвенный градиент-зонд четким максимумом на кривой КС отбивает подошву пласта повышенного и кровлю пласта пониженного сопротивления, а кровельный градиент-зонд максимумом КС выявляет кровлю пласта повышенного и подошву пласта пониженного сопротивления.

Таким образом, с помощью градиент-зонда  легко выявить кровлю или подошву  пласта, но трудно определить его мощность и местоположение середины. По графикам КС двух зондов - кровельного и подошвенного - определяются достаточно точно как положение, так и мощность пласта.

Пласты малой по сравнению с  длиной зонда мощностью как высокого, так и низкого сопротивления  отмечаются трудно расшифровываемыми аномалиями. По значениям КС стандартного зонда, а также в результате интерпретации кривых БКЗ можно получить истинные значения сопротивлений окружающих пород и оценить радиус проникновения бурового раствора. Чем больше радиус проникновения бурового раствора, тем больше пористость пород и лучше их коллекторные свойства.

Второй этап интерпретации - корреляция похожих аномалий по кривым КС соседних скважин. Сначала выделяют четкие, характерные, повсеместно наблюдаемые в изучаемом  районе аномалии, приуроченные к какому-нибудь стратиграфическому горизонту большой мощности и выдержанного простирания. Такие аномалии называются реперами. Затем выделяют промежуточные горизонты и строят геолого-геофизические разрезы.

 

 

2. Боковой каротаж (БК).

 

Боковой каротаж в масштабе глубин 1:500 относится к дополнительным методам, проводится в тех поисковых и разведочных скважинах, где по данным стандартного и индукционного каротажа не решаются вопросы по достоверному определению электрических характеристик определенных пластов или участков разреза вследствие ограничений стандартного каротажа (зоны тонких чередований, пласты малой мощности) и индукционного каротажа (пласты или участки разреза с УЭС более 40 Ом.м).

 

К числу объектов, где материалы БК в масштабе глубин 1:500 могут дать дополнительную информацию к стандартному или индукционному каротажу, относятся:

• зоны частых чередований плотных непроницаемых пластов, глинистых прослоев и нефтегазонасыщенных пластов малой мощности;
• зоны аномально низких значений минерализации пластовых вод, где УЭС водонасыщенных и нефтенасыщенных пластов имеют высокие значений и широкие зоны перекрывающихся величин сопротивлений;
• интервалы в низах разреза, где преобладают тонкие чередования литологически различающихся разностей, преобладают высокие УЭС и контрастные переходы значений УЭС на границах литологических переходов и границ, обусловленных изменениями характера насыщения коллекторов.

 

Физические основы метода.

 

Боковым каротажем называют измерения кажущегося сопротивления по стволу скважины трехэлектродным зондом бокового каротажа с автоматической фокусировкой тока. Зонд имеет центральный электрод Ао (см. рис.3), симметрично по отношению к которому расположены соединенные между собой удлиненные экранирующие электроды (А_1-0, А_1-1).

 

Рис.3. Схема  зонда бокового каротажа

 

При измерении кажущегося сопротивления обеспечивается одинаковый потенциал всех электродов автоматическим регулированием силы тока через центральный электрод. Таким образом, экранные электроды препятствуют растеканию тока центрального электрода по скважине и обеспечивают направление его непосредственно в исследуемый пласт. Кажущееся сопротивление определяется по отношению потенциала экранирующих электродов к току через центральный электрод. Благодаря применению экранирующих электродов уменьшается влияние на результаты измерений промывочной жидкости, заполняющей скважину, и вмещающих пород, а кажущееся сопротивление получается близким к удельному электрическому сопротивлению. БК позволяет выделять пласты малой мощности и изучать с большой подробностью пачки пластов, более точно определять границы. Диаграммы БК в отличие от зондов БКЗ практически не искажены эффектами экранирования.  

Оценка качества.

- допустимые отклонения показаний БК от теоретических - 20%;

- допустимая погрешность по контрольной записи - 10%;

- нестабильность стандарт-сигнала в начале и конце записи - 3%.

Качество бокового каротажа определяется в комплексе с показаниями зондов БКЗ. Против Кошайских глин КС по боковому каротажу равно показаниям других зондов. На плотных глинах с кажущимся сопротивлением 5 - 8 Ом*м показания БК примерно равны показанию зонда А1.0M0.1N.

 

Рис. 4. Пример записи диаграммы бокового каротажа

 

Методические приемы, повышающие геологическую эффективность БК:

• диаграммы должны быть только высокого качества;
• высокое качество диаграмм БК расширяет возможности электрических методов по определению высоких значений УЭС маломощных пластов (и совместно с ИК – в области низких УЭС);
• в выявленных или уже известных перспективных интервалах диаграммы БК необходимо дублировать в масштабе 1:200 для сравнения этих данных с материалами ГИС, которые будут получены в дальнейшем при детальных исследованиях;
• масштаб регистрации основной кривой БК (в логарифмическом масштабе) устанавливается с модулем 4,0-6,25 см.

Для проведения БК используются следующие скважинные приборы:

- ЭК-1;

     - Э-1

 

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. 5.

 

Рис.5 Схемы  зондов

 

Аппаратура обеспечивает измерение кажущихся удельных сопротивлений горных пород трехэлектродным зондом БК (шифр параметра LL3) в диапазоне от 0,5 до 5000 Омм. 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 (ρ_k):

ρ_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:

CALI = (RAD1+ RAD2+ RAD3+ RAD4) / 2.

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.)
0	GZ1 чувст.	0-4	0 Омм	800±16	40 Омм
1	GZ1 грубый	0-4	0 Омм	160±4	40 Омм
2	GZ2 чувст.	0-4	0 Омм	800±16	40 Омм
3	GZ2 грубый	0-4	0 Омм	32±1	40 Омм
4	GZ3 чувст.	0-4	0 Омм	800±16	40 Омм
5	GZ3 грубый	0-4	0 Омм	32±1	40 Омм
6	GZ4 чувст.	0-4	0 Омм	800±16	40 Омм
7	GZ4 грубый	0-4	0 Омм	32±1	40 Омм
8	GZ5 чувст.	0-4	0 Омм	800±16	40 Омм
9	GZ5 грубый	0-4	0 Омм	32±1	40 Омм
10	PZ чувст.	0-4	0 Омм	800±16	40 Омм
11	PZ грубый	0-4	0 Омм	160±4	40 Омм
12	GZB чувст.	0-4	0 Омм	800±16	40 Омм
13	GZB грубый	0-4	0 Омм	32±1	40 Омм
14	RB	0-4	0 Омм	400±8	2 Омм
15	LLU	0-4	0 мВ	390-430	2 В
16	LLI	0-4	0 мА	390-430	5 мА
17	RAD1	0-4	0 мм	1280-1632	200 мм
18	RAD2	0-4	0 мм	1280-1632	200 мм
19	RAD3	0-4	0 мм	1280-1632	200 мм
20	RAD4	0-4	0 мм	1280-1632	200 мм
21	I (ток АЦП)	3500-3700		3500-3700
22	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. 6.

 

Рис.6 Схема зонда ЭК-1

Таблица №2

Пояснения к рис.6

 

Зонд	Электрод	Контакт
1 жила		18
2 жила		19
3 жила		20
ОК		21
Удален. эл-д.	N уд.	25
N0.5M2.0A	N	16
N0.5M2.0A	M	15
Резистив.	N	14
Токовый эл-д.	A	13
Резистив.	M	12
A0.4M0.1N	M	11
A0.4M0.1N	N	10
A1.0M0.1N	M	9
A1.0M0.1N	N	8
A2.0M0.5N	M	7
A2.0M0.5N	N	6
A4.0M0.5N	M	5
A4.0M0.5N	N	4
A0.5M6.0N	N	3
A8.0M1.0N	M	2
A8.0M1.0N	N	1
A0.5M6.0N	M	23