Глава 3 Обзор основных методов геофизических исследований скважин 3.1.Электрические методы исследования скважин
Включают в себя метод измерения естественных электрических потенциалов горных пород в скважинах, которыйназывается методом самопроизвольной поляризации (ПС),каротаж сопротивлений -измерение кажущегося удельного электрического сопротивления горных пород (КС),боковой каротаж (БК) — разновидность КС экранированными электродами и их микрозондовые модификации, микрокаротаж (МК) и боковой микрокаротаж (БМК). Применяются также различные виды токовых каротажей (ТК).
К электрическим методам также можно отнести индукционный каротаж, ИК-измерение удельной проводимости горных пород при помощи катушек индуктивности.
Для выполнений измерения в скважине Шлюмберже использовали специальные установки(рис.3.1).
Рис.3.1. Одна из первых установок Шлюмбереже
Метод естественного поля.
Скважинные исследования методом естественного поля (ЕП) или поля самопроизвольной поляризации (каротаж ПС) сводятся к измерению постоянных естественных потенциалов, возникающих у пластов с разной электрохимической активностью. Естественные потенциалы (потенциалы собственной поляризации) возникают при окислительно-восстановительных, диффузионно-адсорбционных и фильтрационных процессах, протекающих в различных горных породах. Зондом для измерения собственных потенциалов служат свинцовые приемные электроды. Работы методом ПС чаще выполняются способом потенциала, то есть установкой, состоящей из одного неподвижного приемного электрода N, заземленного вблизи устья скважины, и второго электрода M, перемещаемого по скважине (рис.3.1, а). Иногда, особенно при наличии электрических помех, запись ПС ведется способом градиента потенциала. В этом случае оба приемных электрода M и N передвигаются по скважине, а расстояние между ними остается постоянным (1 - 2 м). [6].
|
Рис. 3.2. Схема каротажа ПС способом потенциала с полуавтоматической регистрацией: а - схема установки: 1 - блок-баланс, 2 - лебедка с коллектором, 3 - милливольтметр, 4 - регистратор, 5 - лентопротяжный механизм, соединенный гибким валиком (6) с роликом блок-баланса, 7 - диаграммная бумага, 8 - карандаш; б - диаграмма естественных потенциалов по стволу скважины: I (почва) и III (известняки) - пласты со слабой электрохимической активностью, II (суглинки) и V (глины) - пласты с положительными аномалиями ПС, IV - пласт с отрицательной аномалией ПС, характерной для проницаемых слоев
|
В результате работ получаются графики естественных потенциалов, измеряемые в милливольтах (см. рис.3.1, б). По аномалиям на диаграммах ПС выделяются пласты с разной электрохимической активностью. Однозначная литологическая интерпретация диаграмм ПС затруднена, т.к. естественное электрическое поле зависит от многих факторов. Чаще всего против глинистых пород наблюдаются положительные аномалии потенциала ПС, а около пористых проницаемых пластов - отрицательные. Интенсивными аномалиями положительного и отрицательного знака выделяются сульфидные залежи, пласты антрацита, графита. Слабыми аномалиями (единицы милливольт) отличаются массивные, плотные, плохо проницаемые песчаники, известняки, изверженные породы.
Скважинные исследования методом ПС служат для расчленения геологических разрезов и корреляции по соседним скважинам отдельных пластов, выявления плохо проницаемых сланцев, глин и хорошо проницаемых песков, пористых известняков, выделения сульфидных, полиметаллических руд, угля, графита, оценки пористости и проницаемости пород.
Методы электрического каротажа, основанные на дифференциации горных пород по удельному электрическому сопротивлению (УЭС), называют методами сопротивления. Их реализуют с помощью измерительных установок - зондов. Существуют нефокусированные и фокусированные зонды. [6].
Электрический каротаж нефокусированными зондами
Электрический каротаж нефокусированными зондами получил название метода кажущегося сопротивления (КС). Обычно зонды КС трехэлектродные. Четвёртый электрод заземляют на поверхности. Два электродасоединяют с генератором тока, два других— включают на вход измерителя разности потенциалов. Иногда в скважину помещают все четыре электрода или только два. Электроды питают переменным током низкой частоты, что позволяет исключить влияние на измеряемый сигнал постоянных или медленно меняющихся потенциалов электрохимического происхождения. Поскольку диапазон частот, применяемых в методе КС, как и в других электрических методах, не превышает нескольких сотен герц, теория метода базируется на законах постоянного тока.
Существуют следующие модификации метода КС: вертикальное профилирование одиночными зондами, боковое каротажное зондирование, микрозондирование, резистивиметрия. Две первые модификации можно называть макро-, две последние микромодификациями. Условно к макромодификациям метода КС относят так же токовый каротаж.
Прямая задача метода КС требует найти связь между известными параметрами породы скважины, источников тока и измеряемыми значениями. Для решения этой задачи применяют аналитические методы, методы физического и математического моделирования.
Обработка диаграмм может включать нормировку данных, приведение их к определённой системе отсчёта, статистическую обработку с оценкой доверительных интервалов, фильтрацию, приведение результатов к определённым глубинам, устранение аппаратурных помех и т. д. Важным этапом обработки является нахождение границ пластов и снятие показаний с диаграмм. Геофизическая задача заключается в определении искомых физических параметров на основе решения обратной задачи данного метода. Геологическая интерпретация заключается в определении геологических характеристик разреза.
Выше указывалось, что существуют две макромодификации метода КС: вертикальное профилирование одиночными зондами и боковое каротажное зондирование (БКЗ). Измеряемое одиночными зондами УЭС в общем случае кажущееся. Поэтому вертикальное профилирование применяют для нахождения границ пластов, а в благоприятных случаях для литологического расчленения разрезов, выявления нефтегазовых или водонасыщенных коллекторов, отложений угля, руд и других полезных ископаемых, отличающихся по своему удельному сопротивлению от вмещающих пород. Для определения количественных характеристик — коэффициентов пористости, нефтегазонасыщенности, зольности и т. д. — используют результаты геофизической интерпретации данных БКЗ и уточненные для конкретных отложений петрофизические зависимости. Методика БКЗ позволяет так же выяснить, проницаем ли пласт по факту наличия или отсутствия у него зоны проникновения фильтрата промывочной жидкости.
Существуют две микромодификации метода КС — микрозондирование и резистивиметрия. Микрозондирование (МК) состоит в детальном исследовании ближней зоны потенциал- и градиент-зондами существенно меньшей длины, чем при макромодификациях метода КС. Данные микрозондирования служат для детального расчленения разрезов скважин, уточнения границ и выделения тонких прослоев. Ризистивиметрия служит для определения удельного сопротивления промывочной жидкости в скважине. Её выполняют градиент-зондами столь малой длины — резистивиметрами, что влиянием стенок скважины можно пренебречь. [6].
Методы электрического каротажа с фокусированными зондами
Влияние на результаты замеров скважины и вмещающих пород может быть в значительной степени преодолено за счёт применения фокусированных зондов. Метод, основанный на применении зондов с фокусированной системой питающих электродов, называют боковым каротажем (БК).Линии тока растекаются от трех точечных питающих электродов, напряжение на которые подано в одинаковой фазе. Применение такой системы позволяет не только сфокусировать ток центрального электрода в пласт, но и обеспечить высокую разрешающую способность по вертикали. Семиэлектродные зонды предназначены преимущественно для изучения неизмененной части пласта. Наряду с этим существуют зонды, предназначенные для изучения зоны проникновения (ближней к скважине зоны пласта).
Боковой микрокаротаж (БМК) основан на применении микрозондов с фокусировкой тока. Показания зондов БМК менее искажены влиянием глинистой корки и промывочной жидкости (ПЖ). Скважинные приборы, содержащие несколько расположенных по окружности прижимных устройств, на каждом из которых размещен зонд БМК, называют пластовыми наклономерами. По вертикальному сдвигу диаграмм, зарегистрированных с помощью входящих в наклономер зондов, можно оценить наклон пласта, а по показаниям встроенного в скважинный прибор инклинометра — азимут угла падения.
Задачи, решаемые методом БК, связаны с его высокой разрешающей способностью по вертикали. В благоприятных условиях метод БК позволяет осуществить детальное расчленение разреза, оценить его литологию, выделить пласты-коллекторы, определить их коллекторские свойства. При отсутствии зоны проникновения или понижающей зоне (УЭС зоны проникновения меньше УЭС пласта) эффективность БК значительно выше, чем у метода КС. [6].
|
