Методы электрометрии скважин 

  1. Стандартный электрический  каротаж.

  Стандартный каротаж включает в себя записи с  помощью трех зондов электрического каротажа (двухметровые кровельный  и подошвенный   градиент-зонды  и полуметровый потенциал-зонд)  кривых кажущегося удельного сопротивления пластов (КС) и кривую потенциалов самопроизвольной поляризации (ПС).  Метод кажущихся сопротивлений, один из основных методов скважинных геофизических исследований, применяется для выделения пластов разного литологического состава, определения глубины их залегания и мощности, оценки пористости и коллекторных свойств пород, выявления полезных ископаемых, в том числе нефтегазоносных и водоносных пластов.

   Стандартный каротаж в комплексе с индукционным, радиоактивным, акустическим и другими методами ГИС предназначен для решения следующих основных геологических задач:

- литостратиграфическое  расчленение разрезов с возможностью  построения  детальной литостратиграфической  колонки; 

- определение однородных и неоднородных по строению и свойствам пород интервалов разреза;

- предварительное выделение проницаемых пластов и покрышек (установление их толщин, строения по однородности);

- предварительное выделение нефтегазонасыщенных пластов и оценка характера насыщения коллекторов;

- предварительное выделение контактов пластовых флюидов (ВНК, ГВК, ГНК) в однородных коллекторах и прогноз фазового состояния углеводородов в пластовых условиях;

предварительное выделение эффективных нефтегазонасыщенных  толщин;

контроль  технического состояния ствола скважины (в открытом стволе и в колонне).

  Стандартный электрический каротаж относится  к основным исследованиям и проводится во всех поисковых и разведочных  скважинах. Стандартный (оптимальный) для изучаемого района набор  зондов обеспечивает наилучшее выделение по кривым КС слоев с разным удельным электрическим сопротивлением. Вид и размеры зондов зависят от поставленных задач и выбираются опытным путем. Стандартный набор зондов для изучаемого района выбирается на основании многолетних опытных данных и, как правило, остается неизменным для большинства видов исследований.

   Для повышения достоверности результатов  и получения дополнительных данных, стандартный каротаж при каждом исследовании проводится по всему открытому  стволу (перекрываются все предыдущие интервалы). Это позволяет выявлять прямые качественные признаки проникновения фильтрата промывочной жидкости в пласты и на этой основе выделять коллекторы как простые, так и со сложной структурой порового пространства.

   Повторные записи диаграмм стандартного каротажа путем перекрытия ранее исследованных интервалов, а также параллельные записи стандартного каротажа в масштабе 1:200 позволяют эффективно решать задачи по выделению коллекторов и определению характера их насыщения, в том числе коллекторов сложного строения. При этом обязательным требованием является высокое качество диаграмм стандартного каротажа.

   Масштаб регистрации диаграмм зондами стандартного каротажа устанавливается неизменным для всех территорий работ и участков разреза и равен 2,5 Ом.м /см с соотношением масштабов записи как 1:5:25 и т.д. Для ПС масштаб записи 12,5 мВ/см и вспомогательный – 5 мВ /см во всех интервалах разреза, где значения относительной амплитуды ПС по преобладающему  числу коллекторов меньше 0,4.

   Стандартный электрический каротаж выполняется скважинными приборами ЭК-1, ЭК-М (сборка «Мега-Э»). 

   Зонды для работ методом  КС.

   Простейшим  зондом для измерения силы тока, проходящего в буровом растворе и окружающих скважину породах, служит одноэлектродный зонд. В этом виде исследований, называемом токовым каротажом, один электрод заземлен неподвижно, вблизи устья скважины, а второй - закреплен на кабеле (рис. 1, а). В результате перемещения зонда по скважине регистрируется кривая изменения силы тока.  

    

  Рис. 1. Различные зонды для электрического каротажа скважин: А, В - питающие электроды, Б - батарея или другой источник питания, R - реостат для регулировки силы тока, I - прибор, измеряющий силу тока, MN - приемные измерительные электроды, - прибор для измерения (регистрации) разности потенциалов, О - точка записи, к которой относят результаты замеров; а - одноэлектродный зонд токового каротажа, б - трехэлектродный потенциал-зонд, в - трехэлектродный подошвенный (последовательный) градиент-зонд, г - трехэлектродный кровельный (обращенный) градиент-зонд 

  Чаще  всего при работах методом  КС используются трехэлектродные зонды, в которых три электрода располагаются  в скважине (четвертый электрод заземляется на поверхности, вблизи от скважины). Трехэлектродный зонд, состоящий из одного питающего А и двух приемных M и N электродов, называется однополюсным. Трехэлектродный зонд, состоящий из одного приемного M и двух питающих А и В электродов, называется двухполюсным. В обоих случаях расчет КС ведется по формуле метода сопротивления: 

  

, 

    где  - коэффициент, зависящий от расстояния между электродами в зонде;

    - разность потенциалов между приемными электродами M и N;

    - сила тока в питающей цепи АВ.

    

  В трехэлектродном зонде    

         или                                                                                                                                                                                                                                

   

  где AM, AN, MN, MB, NB - расстояния в метрах между соответствующими электродами.

  Название  зонда складывается из обозначения  электродов, расположенных в скважине сверху вниз и расстояний между ними. Например, в зонде А2М0,05N сверху расположен питающий электрод А, далее в двух метрах - приемный электрод M, а в пяти сантиметрах от последнего - электрод N. Различают потенциал- и градиент-зонды (рис.1, рис.2).

  В потенциал-зонде расстояние между  приемными MN или питающими АВ (их называют парными) электродами превышает расстояние от непарного электрода А или M до ближайшего парного. Точка записи, к которой относится измеренное кажущееся сопротивление, располагается посередине АМ (точка О).

    В градиент-зонде расстояние между  парными электродами в пять-десять  раз меньше расстояния до непарного. Точка записи находится посередине MN. 

  

 

  Рис.2 

    Если парные электроды располагаются  выше непарного, то зонд называется  кровельным (или обращенным), а если  наоборот, то подошвенным (или  последовательным).

  Расстояние AM у потенциал-зонда и АО (или МО) у градиент-зонда называется размером зонда. Обычно размер зонда меняется от 0,5 до 3 м. Радиус обследования пород вокруг скважины примерно равен размеру зонда.

  Иногда  используются более сложные 5 - 7-электродные  зонды. Благодаря различной комбинации питающих и приемных электродов с помощью этих зондов создаются направленные фокусированные электрические поля, что позволяет точнее отбить границы пластов и определить их сопротивление. Такие зонды используются при боковом каротаже. Для выявления тонких пластов применяются микрозонды.  

    Методика и техника метода КС. 

  Как отмечалось выше, при исследованиях  методом КС может регистрироваться либо сила тока (токовый каротаж), либо разность потенциалов. В результате токового каротажа  получают токовые диаграммы, характеризующие изменение силы тока по стволу скважины.

  Основным  видом скважинных электрических  наблюдений является измерение КС по стволу скважины с помощью стандартного зонда с постоянным в данных геологических  условиях размером.

  Стандартный, или оптимальный для изучаемого района зонд обеспечивает наилучшее  выделение по кривым КС слоев с  разным удельным электрическим сопротивлением. Его вид и размеры зависят  от поставленных задач и выбираются опытным путем.

  Чтобы получить кривую изменения КС по скважине измеряется непрерывная кривая разностей потенциалов на приемных электродах, при этом сила тока на питающих электродах обычно поддерживается постоянной. При постоянной длине зонда кривая разностей потенциалов на приемных электродах является фактически графиком изменения КС. Для перевода кривой ΔU в кривую ρ_к изменяется лишь масштаб записи с учетом величины коэффициента установки и силы тока.

  По  диаграммам КС (по вертикали откладываются  точки записи, по горизонтали - ρ_к ) можно получить лишь общее представление о сопротивлениях пород и об их изменении по стволу скважины.

  Для расшифровки диаграмм и интерпретации  результатов электроразведки большое  значение имеет определение истинного значения сопротивления пород. Его получают с помощью метода бокового каротажного  зондирования (БКЗ) или бокового каротажа (БК).

  Методика  БКЗ сводится к последовательному  выполнению работ КС несколькими (5 - 7) однотипными зондами разной длины (например, АО = 0,2; 0,5; 1; 2; 4; 7 м). Проведя измерения зондами разной длины, получаем кажущиеся сопротивления, соответствующие разным радиусам обследования пород вокруг скважины. Для каждого пласта, сопротивление которого необходимо определить, на логарифмических бланках строят кривую БКЗ, т.е. кривую зависимости КС от длины зонда. Кривые БКЗ интерпретируются с помощью специальных теоретических кривых (палеток БКЗ). В результате получают истинное сопротивление пород и оценивают глубину проникновения бурового раствора в среду. 

    Интерпретация и область применения метода КС. 

  При токовом каротаже  сила тока, стекающего с помещенного в скважину питающего  электрода, зависит от удельного  сопротивления окружающих пород. Если питающий электрод расположен против хорошо проводящего пласта, то его сопротивление заземления уменьшается, а сила тока увеличивается. Вблизи высокоомных пород сила тока будет уменьшаться. На диаграммах хорошо выделяются лишь пласты с резко отличающимися от вмещающих пород свойствами, например, руды.

  Интерпретация данных КС начинается с визуального  выделения на диаграммах КС аномалий, по которым определяют глубину залегания слоев с разными удельными электрическими сопротивлениями. Форма и характерные особенности кривых КС определяются не только сопротивлением и мощностью слоев, но и диаметром скважины, минерализацией бурового раствора, радиусом его проникновения в породу (последний зависит от пористости пород и разности давлений жидкости в пласте и стволе скважины), а также типом и размерами зонда, с помощью которого получена диаграмма.

  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.