Каротаж сопротивления нефокусированными зондами

Под каротажем сопротивления нефокусированными зондами понимают электрический каротаж, основанный на измерении кажущегося удельного сопротивления горных пород трех электродными нефокусированными зондами.

Для определения удельного сопротивления горных пород в скважине используется источник тока, создающий в окружающей среде электрическое поле.

Для замера сопротивления пород, пересеченных скважиной, используют 4-х электродную установку AMNB. Три электрода этой установки

Кажущееся удельное сопротивление зависит от следующих факторов: удельного сопротивления и мощности пластов, против которых находится каротажный зонд, диаметра скважины и удельного сопротивления заполняющей ее промывочной жидкости, глубины проникновения фильтрата промывочной жидкости в пласт, характера взаимного залегания и сопротивления смежных пластов, типа и размера зонда, которым проводят измерения.

При каротаже применяют зонды двух типов: градиент – зонды и потенциал – зонды.

Градиент зондами называют зонды, у которых расстояние между парными электродами M и N или А и В мало по сравнению с расстоянием непарных электродов А и М или М и А. Замер кажущихся сопротивлений этим зондом сводится к измерению градиента – потенциала электрического поля электрода А.

Потенциал-зондами называются те, у которых расстояние АМ мало по сравнению с расстоянием между парными электродами М, N (А, В). Расстояние АМ является размером потенциал – зонда.

При одинаковом размере зондов радиус исследования потенциал зонда примерно в 2 раза превышает радиус исследования градиент зонда.

Величина кажущегося удельного сопротивления, определяющая форму кривой КС, зависит от мощности пласта, типа и размера зонда, его положения относительно границ пласта. Принято считать пласт мощным, если его размер превышает размер зонда, тонким, если его мощность меньше или равна его размерам. Если удельное сопротивление пласта соответственно больше или меньше удельного сопротивления вмещающей среды, то пласт квалифицируют как пласт высокого или низкого сопротивления.

Результаты расчета кажущегося удельного сопротивления для пласта неограниченной мощности представлены в виде кривых, выражающих зависимость ρ_к от различных определяющих его параметров: а) для непроницаемого пласта – от удельных сопротивлений пласта ρ_п и промывочной жидкости ρ_с, диаметра скважины d_с и длины зонда L_з; б) для проницаемого пласта при наличии зоны проникновения, кроме перечисленных параметров, - от удельного сопротивления зоны проникновения r_зп и ее диаметра D. Эти кривые называются кривыми бокового каротажного зондирования (БКЗ). (двухслойные, трехслойные)

Двухслойные кривые БКЗ рассчитаны для условий, когда проникновение промывочной жидкости в пласт отсутствует.

Трехслойные кривые БКЗ рассчитаны для случая проникновения промывочной жидкости в пласт.

При проникновении фильтрата промывочной жидкости в пласт возможны два случая: снижение удельного сопротивления (понижающее проникновения), увеличение его сопротивления (повышающее проникновение).

Боковое каротажное зондирование (БКЗ) проводят для определения истинного удельного сопротивления пластов и выявления проникновения фильтрата промывочной жидкости в пласт.

Различают:

Теоретическими называют кривые, построенные на основании расчетных данных при помощи сеточного моделирования.

Фактическими называются кривые зондирования, построенные по средним или оптимальным значениям КС.

При интерпретации БКЗ фактическую или экстремальную кривую зондирования сравнивают с теоретическими,

На основании этого определяют удельное сопротивление пласта и оценивают наличие или отсутствие проникновения промывочной жидкости в пласт, а при благоприятных условиях устанавливают глубину ее проникновения в пласт.

Боковой каротаж.

Под боковым каротажем (БК) понимают каротаж сопротивления зондами с экранными электродами и фокусировкой тока. Он является разновидностью каротажа по методу сопротивления с использованием зондов, в которых электрическое поле является управляемым.

Кривые сопротивления, получаемые при БК, аналогичны кривым, регистрируемым в обычном каротаже потенциал – зондом, улучшения результатов измерений достигается благодаря фокусировке тока.

В случае повышающего проникновения, когда r_зп>r_п, ток, прежде чем достигнуть неизменной части пласта с сопротивлением r_п, должен преодолеть большое сопротивление в зоне проникновения, что вызывает значительное, часто преобладающее, падение потенциала на этом участке пласта. В результате зона повышающего проникновения оказывает на показания БК решающее влияние.

Влияние проникновения фильтрата раствора на показания бокового каротажа зависит от характера и глубины проникновения его в пласт. Понижающее проникновение относительно мало сказывается на величине кажущегося удельного сопротивления и становится заметным лишь при больших (D/d_c > 6) глубинах проникновения. Значительно большее влияние на показания БК оказывает повышающее проникновение, которое возрастает с увеличением D/d_c и r_зп/r_п.

В случае повышающего проникновения, когда r_зп>r_п, ток, прежде чем достигнуть неизменной части пласта с сопротивлением r_п, должен преодолеть большое сопротивление в зоне проникновения, что вызывает значительное, часто преобладающее, падение потенциала на этом участке пласта. В результате зона повышающего проникновения оказывает на показания БК решающее влияние.

Боковой каротаж является более совершенным методом, чем каротаж сопротивлений обычными зондами.

Под резистивиметрией понимают измерение удельного электрического сопротивления жидкости, заполняющей скважину, с помощью скважинного резистивиметра.

При перемещении резистивиметра по скважине жидкость свободно циркулирует через трубы, которая служит изолирующим экраном, исключающим влияние среды за пределами определяемого объема жидкости стенки скважины, обсадной колонны.

В результате замера на каротажной ленте регистрируется диаграмма сопротивления промывочной жидкости вдоль ствола скважины.

Микрокаротаж

Под микрокаротажем (МК) понимают каротаж сопротивления обычными градиент- и потенциал-зондами малых размеров, расположенными на прижимном изоляционном башмаке. При работе башмак с электродами прижимается пружинами к стенке скважины,чем достигаются частичное экранирование зонда от промывочной жидкости и уменьшение влияния ее на результат измерений.

можно получить представление об удельном сопротивлении прилегающей к скважине части пласта и оценить влияние глинистой корки и слоя промывочной жидкости.

Интерпретация кривых МК заключается в детальном расчленении разреза, выделении в нем проницаемых и непроницаемых прослоев, определении удельного сопротивления промытой части пласта r_пп.

Если против проницаемого пласта образуется глинистая корка, кажущееся сопротивление, измеряемые потенциал - микрозондом с заметно меньшим радиусом исследования. Такое превышение сопротивления получило название положительного расхождения (приращения).

Положительное расхождение кривых сопротивления наблюдается также против непроницаемых пластов высокого сопротивления из-за влияния глинистой пленки.

Самопроизвольная поляризация в скважине.

Токами самопроизвольной поляризации в скважине создается потенциал самопроизвольной поляризации U_ПС. Величина потенциала падает в направлении движения электрического тока. Наибольшие изменения потенциала приурочены к местам с наибольшей густотой токовых линий (с наибольшей плотностью тока). Это обычно наблюдается против контакта пород, одна из которых глинистая, а другая содержит мало глинистого материала (например, контакт глины с песчаником). Благодаря этому, кривые изменения потенциала ПС по скважине дают представление о последовательности залегания пластов в разрезе скважины и об их свойствах. Поэтому каротаж ПС является обязательной частью ЭК всех газовых скважин.

Залегающий в глинах песчаный пласт отмечается на кривой ПС отклонением в сторону отрицательных значений потенциала.

Повышение концентрации отрицательно заряженных частиц у поверхности твердой фазы означает, что количество свободных отрицательных ионов в растворе будет сокращаться по мере увеличения удельной поверхности породы и уменьшения проницаемости порового пространства.

В настоящее время ведется интенсивная разработка геофизической аппаратуры для исследования горизонтальных скважин без использования кабеля, а также устройств для каротажа в процессе бурения. Реализация метода ПС в этих видах аппаратуры весьма желательна. Данные ПС привлекательны в силу простоты их применения для литологического расчленения разреза. Кроме того, в ряде районов этот метод является одним из ведущих при оценке геофизических параметров пластов-коллекторов.

Значительная чувствительность зондов ДПС к границам пород позволяет с высокой детальностью выделять глинистые прослои внутри коллекторов. Таким образом, зонды ДПС обладают высокой расчленяющей способностью в тонкопереслаивающемся песчано-глинистом разрезе.

В скважинах с горизонтальным завершением ствола диаграммы ДПС усложняются, поскольку границы между пластами зачастую отстоят от скважины на значительном расстоянии, и возникают сложно распределенные поля зарядов.

Гамма методы

Метод естественной гамма активности(ГК и ГК-С)

Основные геологические задачи:

Расчленение разреза,выделение пород с различной степенью радиактивности, количественное определение глинистости(нерастворимого остатка) и радиоактивных изотопов(для ГК-С), определение литологии(наука о вещественном составе, строении, условиях образования и изменении) в совокупности с другими методами(особенно ГК-С)

Преимущества:

Возможность применения как в открытом стволе,так и в обсаженной скважине, высокая воспроизводимость и стабильность измерений, высокая расчленяющая способность, простота аппаратурной реализации и исследований (кроме технологии меченого в-ва)

Ограничения:

Неоднозначность количественной интерпритации ГК в полиминеральных породах

Применение при контроле за разработкой:

Контроль за перемещением ВНК и фронта вытеснения по РГЭ, решение различных геолого-технических задач с применение технологий меченых веществ, привязка данных ГДИС и интервалов перфорации к разрезу.

Метод наведенной гамма активности(ГГК,ГК-П,ГГК-ЛП)

Виды взаимодействия гамма квантов с веществом:

1. Фотоэффект Е <= 0,1 МэВ

2. Компотон-эффект 0,1 МэВ <= Е <=10МэВ

3. Образование ПАР Е >1.02 МэВ

4. Фотоядерный эффект Е >7-10 МэВ

Основные геологические задачи: расчлинение разреза,количественное определение пористости и литологического состава(для ГГК-ЛП), определение порового пространства в совокупности с другими методами(НК, АК)

Преимущества:

Высокая чуствительность к изменению пористости, простота калибровки прибора по плотности, возможность непосредственного выхода на литологический состав(для ГГК-ЛП)

Ограничения:

Небольшачя глубинность,сильное влияние скважинных условий,в особенности ГГК-ЛП, применение стационарных источников ионизирующего излучения(ИИИ)

Применение при контроле за разработкой:

В качестве метода изучения геологических разрезов скважин в обсаженном стволе не применяется. Основное применение находит при контроле технического состояния скважин.

РАДИОАКТИВНЫЙ КАРОТАЖ

В настоящее время широко применяется РК трех видов:

1. ГК, основан на измерении по стволу скважины гамма-излучения, вызванного естественной радиоактивностью горных пород.

2. ГГК, исследует особенности прохождения через породы гамма-излучения от источника гамма квантов, опускаемого в скважину вместе с прибором.

3. НК, базируется на исследовании поля медленных нейтронов и гамма квантов, создаваемого источником быстрых нейтронов, находящихся в приборе.

Особенности РК:

- относительно малая глубинность исследований (90% излучения поступает в детектор от слоя пород толщиной 10-30 см);

- возможность исследования скважины, крепленных обсадной колонной, практически не препятствующей прохождению нейтронов и гамма-излучения;

- зависимость результатов в первую очередь от элементного состава пород, малая роль их структурных особенностей – размера, извилистости и сообщаемости поровых каналов, распределения отдельных элементов в исследуемой части пласта.

-

Гамма-гамма каротаж

При проведении ГГК в скважину опускается измерительная установка, состоящая из источника и детектора гамма-излучения, разделенных свинцовым экраном.

Гамма кванты, проникающие в породу, рассеиваются на электронах, входящих в состав атомов пород, часть из них после нескольких актов рассеяния попадает в детектор и регистрируется. Чем больше плотность породы, тем меньше гамма квантов приходит в детектор.

Основным недостатком описанных измерительных установок является искажение результатов, возникающие при наличии между прибором и стенкой скважины промежуточной среды, например глинистой корки или слоя ПЖ в кавернозной части ствола, т.к. плотность промежуточной среды намного меньше плотности пород.

В методе ГГК различают: плотностной ГГК-П и селективный ГГК-С.

При ГГК-П измеряется жесткая составляющая рассеянного гамма-излучения. В качестве источника используется изотоп кобальта.

На кривой ГГК-П минимальные показания соответствуют плотным породам – ангидритам, крепким доломитам и известнякам; максимумами выделяются наименее плотные породы – гипсы, глины, каменная соль, высокопористые разности известняков, песчаников, доломитов.

ГГКС – основан на измерении мягкой составляющей гамма-излучения. При применении его используются источники, излучающие гамма кванты малой энергии (менее 200 кэВ). Индикатор помещается в алюминиевую или плексиглазовую гильзу, рассчитанные на регистрацию мягкой компоненты. Величина вторичного гамма-излучения мягкой компоненты зависит не только от плотности окружающей среды, но и от изменения вещественного состава и способности окружающей среды поглощать гамма кванты (фотоэффект).

ГГКС применяют для выявления в разрезе угольных и рудных пластов, определения их мощности, строения и содержания полезного ископаемого.