Боковое каротажное зондирование. Сущность метода. Палетки и номограммы, необходимые для определения истинного удельного сопротивления

Геофизические методы исследования скважин, применяемые для изучения их геологического разреза и выделения полезных ископаемых, получили название каротажа. Данные каротажа оказывают существенную помощь в оценке характера пройденных скважиной пород и последовательности их залегания. Применение каротажа позволяет повысить эффективность изучения геологического разреза скважин, а тем самым и эффективность бурения.

Боковое каротажное зондирование (БКЗ) состоит в проведении на исследуемом интервале скважины измерения несколькими градиент-зондами различных длин. Удельное сопротивление пластов получают в результате обработки данных БКЗ, которая сводится к следующим основным этапам:

а) выделение пласта,

б) построение для него кривой

в) сопоставление ее с теоретическими кривыми.

Для обработки материалов БКЗ необходимо также иметь информацию об удельном сопротивлении промывочной жидкости и диаметре скважины в исследуемом интервале разреза.
Физические основы бокового каротажного зондирования

БКЗ представляет собой исследование скважины серией зондов, имеющих различные размеры, от которых зависит глубина исследования. Размер наименьшего градиент-зонда выбирается близким к диаметру скважины, а каждый последующий зонд должен быть в 2 ÷ 2,5 раза больше предыдушего. Размер наибольшего градиент-зонда обычно не превышает 8м.

Для лучшего определения границ пластов в БКЗ, проводимое последовательными градиент-зондами включается один обращенный градиент-зонд и наоборот. По данным БКЗ определяют удельное сопротивление пласта и оценивают наличие или отсутствие зоны проникновения глинистого раствора в пласт, а в благоприятных случаях определяют глубину проникновения раствора в пласт.

А 0,4 М 0,1Ν

А 1,0 М 0,1Ν

А 2,0 М 0,5Ν

А 4,0 М 0,6Ν

А 8,0 М 1,0Ν

Ν 0,5 М 2,0 А

А 0,5 М 8,0Ν + ПС ----КСП-1

Для определения удельного сопротивления пластов наряду с другими методами сопротивления широко применяют боковое каротажное зондирование (БКЗ), сущность которого заключается в измерении кажущихся удельных сопротивлений несколькими однотипными зондами (градиент-зондами или потенциал-зондами) различной длины против исследуемого интервала.

Удельное сопротивление пород прямо пропорционально удельному сопротивлению воды, заполняющей поровое пространство. Так как удельное сопротивление пластовой воды изменяется с температурой, то удельное сопротивление пород также меняется с температурой. Удельное сопротивление породы уменьшается, как и для водных растворов солей, приблизительно на 2% при увеличении температуры на 1°.

Коэффициентом относительного сопротивления (или относительным сопротивлением) называется отношение

Р = ρвп/ρпв (5.1) Относительное сопротивление определяется лишь количеством воды в единице объёма породы и распределением её по породе. В соответствии

с этим относительное сопротивление будет зависеть от пористости породы и формы порового пространства.

Преобладающее влияние на относительное сопротивление оказывает пористость, от которой оно находится в обратной зависимости. Расчёты и

экспериментальные исследования показывают, что относительное

Кривые сопротивления, записанные при повышающем проникнове­нии фильтрата глинистого раствора в пласт

1 – известняк; 2 – известняк глинистый; 3 – зона проникновения; 4 – интервалы оп­ределения удельного сопротивления

сопротивление неглинистых пород может быть выражено через пористость Кп следующим образом Р = а/К^m п (5.2):
где а – некоторая постоянная;

m – показатель степени пористости.

На рисунке 5.2 показаны кривые зависимости относительного сопротивления Р от пористости Кп. Большое влияние на относительное сопротивление оказывает
форма порового пространства – извилистость поровых каналов, неравномерность их сечения, наличие тупиков и пустот (карст), не имеющих сообщения друг с другом, и др. Извилистость и неравномерность сечения (периодическое сужение и расширение) поровых каналов приводят при прочих одинаковых условиях к увеличению относительного сопротивления. Особенно большое влияние оказывает неравномерность сечения поровых каналов: с увеличением неравномерности сечения каналов относительное сопротивление резко повышается.

Наличие тупиков и пустот, слабо связанных с остальным поровым пространством, приводит к тому, что часть находящейся в поровом пространстве породы воды не участвует в проводимости электрического тока. Это тоже увеличивает относительное сопротивление.

Из – за влияния формы порового пространства связь между относительным сопротивлением и пористостью неоднозначна; значения а и m в формуле (5.2) и вид кривой зависимости Рот Кпдля пород различного литолого-петрографического характера, отличающихся формой порового пространства, будут различны. Многие породы анизотропны – их удельное сопротивление вдоль напластования меньше, чем удельное сопротивление перпендикулярно напластованию. Это обычно связано с удлинённой формой слагающих породу частиц и закономерным расположением их в пространстве относительно плоскости напластования, в результате чего неравномерность сечения поровых каналов перпендикулярно напластованию значительно больше, чем вдоль напластования. Наибольшую анизотропность имеют глины. Анизотропия может быть также вызвана чередованием пропластков различного удельного сопротивления.

Кривые зависимости относительного сопротивления р от пористости Кп

а – песчано-алевролитовые породы: 1 – пески; 2 – песчаники девона Куйбышевской области; 3 – песчаники башкирских месторождений; 4 – песчаники девона Саратовского Поволжья; 5 – песчаники и алевролиты девона; 6 – песчаники грозненских месторождений; 7 – песчаники девона Западной Башкирии; 8 – песчаники палеогена Краснодарского края; б – карбонатные породы: 1 – известняки карбона Саратовского Поволжья; 2 – известняки башкирского яруса Куйбышевской области; 3 – известняки Казахстана; 4 – данные Арчи