RU218949U1 - Устройство сейсмоэлектрического каротажа - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области промысловых геофизических исследований скважин, а именно к сейсмоэлектрическому каротажу, проводимого с целью определения физических свойств горных пород при литологическом расчленении геологических разрезов в нефтяных и газовых скважинах в процессе бурения. Техническим результатом полезной модели является повышение информативности сейсмоэлектрического каротажа при литологическом расчленении геологических разрезов в нефтяных и газовых скважинах в процессе бурения за счет улучшения контакта чувствительного элемента с исследуемой средой, а также за счет применения в устройстве новых элементов. Для достижения технического результата регистрацию сигнала разности электрических потенциалов горных пород в устройстве в качестве чувствительного элемента используется мегаэлектродный блок - модуль с выносными прижимными измерительными электродами в количестве 48 штук для увеличения степени контакта с исследуемой средой по окружности скважины, выполненными из неполяризующегося материала во избежание искажений сигнала для достижения наиболее информативных выраженных аномалий каротажных диаграмм. Центральный измерительный электрод М служит для проведения фонового замера разности электрических потенциалов горных пород для последующего сравнения результатов фонового замера одним измерительным электродом и результатов замера 48-ми измерительными электродами при одновременном акустическом воздействии различной частоты. Магнитострикционный акустический излучатель позволяет создавать акустическое воздействие в диапазоне частот от 5 до 24 кГц (фиг. 1). Определение физических свойств горных пород при литологическом расчленении геологических разрезов в нефтяных и газовых скважинах производится на качественном уровне путем сравнительного анализа двух полученных диаграмм (фиг. 2).

Description

Полезная модель относится к области промысловых геофизических исследований скважин, а именно к сейсмоэлектрическому каротажу, проводимого с целью определения физических свойств горных пород при литологическом расчленении геологических разрезов в нефтяных и газовых скважинах в процессе бурения.

Известно устройство сейсмоэлектрического каротажа, с помощью которого осуществляется измерение значений разности электрических потенциалов горных пород по стволу скважины между измерительным электродом М и электродом N при одновременном акустическом воздействии на исследуемое скважинное пространство [1].

Недостатком данного устройства является недостаточно высокая точность измерений значений разности электрических потенциалов горных пород по стволу скважины из-за слабовыраженных малоинформативных аномалий каротажных диаграмм, так как измерение значений разности электрических потенциалов происходит при движении измерительного электрода М глубинного зонда ориентировочно по центру скважины. При этом он расположен на достаточном расстоянии от стенок скважины, что не дает возможности измерения значений разности электрических потенциалов непосредственно на границах горной породы и скважинной жидкости.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству и выбранным автором за прототип является устройство для измерения естественных электрических потенциалов горных пород при акустическом воздействии на зону исследования [2], состоящее из магнитострикционного акустического излучателя, группы измерительных электродов M₁-M_n в количестве 24 штук в качестве чувствительных элементов и электрода N, заземленного на поверхности. Применение группы измерительных электродов M₁-M_n в количестве 24 штук обеспечивает измерение значений разности электрических потенциалов непосредственно на границах горной породы и скважинной жидкости для достижения наиболее выраженных аномалий каротажных диаграмм.

Недостатком данного устройства является недостаточно высокая точность измерений значений разности электрических потенциалов горных пород по стволу скважины, так как измерение значений разности электрических потенциалов происходит 24-мя измерительными электродами, количество которых является недостаточным, также в устройстве отсутствует центральный измерительный электрод М для проведения фонового замера разности электрических потенциалов горных пород для последующего сравнения результатов фонового замера одним измерительным электродом и результатов замера 24-мя измерительными электродами. Также магнитострикционный акустический излучатель позволяет создавать акустическое воздействие только одной частоты, что ограничивает возможности проведения измерений при одновременном акустическом воздействии различной частоты.

Задача, решаемая полезной моделью, заключается в повышении информативности сейсмоэлектрического каротажа при литологическом расчленении геологических разрезов в нефтяных и газовых скважинах в процессе бурения за счет улучшения контакта чувствительного элемента с исследуемой средой, а также за счет применения в устройстве новых элементов.

Поставленная задача достигается тем, что в качестве чувствительного элемента в предлагаемом устройстве используется мегаэлектродный блок - модуль с выносными прижимными измерительными электродами в количестве 48 штук. Увеличение количества измерительных электродов в два раза по сравнению с устройством-прототипом в чувствительном элементе необходимо для увеличения степени его контакта с исследуемой средой по окружности скважины, для достижения наиболее информативных выраженных аномалий каротажных диаграмм. Для повышения точности измерений в предлагаемом устройстве используются неполяризующиеся электроды в отличие от устройства-прототипа во избежание искажений сигнала. Магнитострикционный акустический излучатель позволяет создавать акустическое воздействие в диапазоне частот от 5 до 24 кГц в отличие от устройства-прототипа, работающего на одной частоте. При сейсмоэлектрическом каротаже для получения объективных достоверных результатов необходимо использовать не одну частоту акустического воздействия на исследуемую среду, а сигнал с широким диапазоном частот [3].

Также в предлагаемом устройстве предусмотрен центральный измерительный электрод М для проведения фонового замера разности электрических потенциалов горных пород с целью последующего сравнения результатов фонового замера одним измерительным электродом и результатов замера 48-ми измерительными электродами.

По сравнению с прототипом полезная модель имеет новую совокупность существенных признаков, т.е. отвечает критерию новизны.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, где показано устройство сейсмоэлектрического каротажа (фиг. 1).

Устройство сейсмоэлектрического каротажа состоит из скважинного прибора 1, включающего в себя: магнитострикционный акустический излучатель, работающий в диапазоне частот от 5 до 24 кГц 2, мегаэлектродный блок (группа неполяризующихся измерительных электродов M₁-M_n в количестве 48 штук) 3, центральный измерительный электрод М 4, электрод N, заземленный на поверхности 5.

Для возможности работы предлагаемого устройства используется наземный цифровой регистратор для визуализации и записи каротажных диаграмм 6.

Каротажные исследования предлагаемым устройством осуществляются следующим образом.

После бурения производится спуск устройства для выполнения фонового замера разности электрических потенциалов горных пород при помощи одного центрального измерительного электрода М для получения предварительных характеристик горных пород по стволу скважины.

Затем выполняется замер разности электрических потенциалов горных пород по стволу скважины с применением мегаэлектродного блока - при помощи 48 измерительных электродов M₁-Mn относительно фонового замера для сравнения результатов фонового замера одним измерительным электродом и результатов замера 48-ми измерительными электродами.

Частота магнитострикционного акустического излучателя выбирается с учетом поставленных задач, влияния исследуемой геологической среды и может варьироваться в диапазоне частот от 5 до 24 кГц.

На фиг. 2 представлены диаграммы разности электрических потенциалов горных пород, записанные одним центральным измерительным электродом М ЭП-1 и диаграммы разности электрических потенциалов горных пород, записанные с применением мегаэлектродного блока ЭП-2.

Определение физических свойств горных пород при литологическом расчленении геологических разрезов в нефтяных и газовых скважинах производится на качественном уровне путем сравнительного анализа двух полученных диаграмм. Мощность пластов определяется по правилу полумаксимума или полуминимума. Глины характеризуются положительными, а песчаники и известняки отрицательными аномалиями каротажных диаграмм, при условии, если величина минерализации скважинной жидкости меньше минерализации пластовых вод [4].

Диаграмма разности электрических потенциалов горных пород ЭП-1, записанная при помощи одного центрального измерительного электрода М позволяет давать предварительную оценку литологических свойств горных пород.

Диаграмма ЭП-2 демонстрирует, что применение группы измерительных электродов имеет большие значения разности электрических потенциалов горных пород и большую дифференцированность относительно фонового замера одним измерительным электродом ЭП-1, что позволяет с более высокой точностью и достоверностью проводить литологическое расчленение исследуемого геологического разреза, используя дополнительную информацию, на диаграмме более детально отбиваются границы пластов и наблюдаются некоторые дополнительные приращения. Применение группы 48 измерительных электродов дает возможность измерения значений разности электрических потенциалов непосредственно на границах твердой и жидкой фаз.

Дополнительные приращения аномалий диаграммы разности электрических потенциалов при применении мегаэлектродного блока связаны с наличием на границах горной породы и скважинной жидкости потенциалов различной природы [4, 5], параметры которых с высокой точностью невозможно зарегистрировать при помощи одного измерительного электрода. Дополнительными положительными приращениями аномалий характеризуются глинистые включения и пропластки, которые не наблюдаются на диаграмме фонового замера. Также в интервале нефтенасыщенного карбонатного пласта наблюдается повышение дифференцированности регистрируемого сигнала по сравнению с фоновым замером, связанное с наличием геологических неоднородностей. Максимумами здесь выделяются глинистые пропластки и заглинизированные зоны пласта, а минимумами - наиболее проницаемые области пласта-известняка.

Применение предлагаемого устройства сейсмоэлектрического каротажа значительно повышает информативность геофизических исследований и достоверность интерпретации каротажных диаграмм за счет повышения точности, детальности и надежности определения характеристик исследуемых горных пород.

Полезность предлагаемого устройства заключается в высокой точности и информативности скважинных геофизических исследований при литологическом расчленении геологических разрезов в нефтяных и газовых скважинах в процессе бурения. Данное устройство также может быть применено для определения границ интервалов и качества перфорации обсадных эксплуатационных колонн при оценке их гидродинамической сообщаемости с продуктивными пластами и для определения интервалов нарушения целостности обсадных колонн в местах притока скважинного флюида или поглощения скважинной жидкости в обсаженных скважинах.

Применение мегаэлектродного блока и других новых вышеназванных элементов в предлагаемом устройстве по сравнению с устройством-прототипом значительно повышает интерпретационную информативность геофизических исследований и позволяет с более высокой точностью, детальностью и объективностью определять характеристики горных пород при литологическом расчленении геологических разрезов в нефтяных и газовых скважинах в процессе бурения по изменению значений разности их электрических потенциалов.

Источники информации

1. Сочельников В.В. Система для сейсмоэлектрического каротажа. Патент РФ №37418 U1. Патентообладатель Сочельников В.В. 2004.

2. Чердынцев С.Н., Масленников В.И. Устройство для измерения естественных электрических потенциалов горных пород при акустическом воздействии на зону исследования. Патент РФ №81526. Патентообладатель Чердынцев С.Н. 2007. Бюл. №8.

3. Чеботарева И.Я., Камшилин А.Н. Особенности электрического отклика горных пород на вибровоздействие в условиях слабого неравномерного флюидонасыщения // Акустический журнал 2020, том 66, №1, с. 58-70.

4. Сковородников И. Г. Геофизические исследования скважин. 4-е изд., перераб. и доп.: Уральский государственный горный университет. - Екатеринбург, 2014. с. 119-127.

5. Волков В.А. Коллоидная химия. Поверхностные явления и дисперсные системы: Учебник. - 2-е изд., испр. - СПб.: Издательство «Лань», 2015. - 672 с.

Claims (1)

1. Устройство сейсмоэлектрического каротажа, состоящее из скважинного прибора, включающего в себя акустический излучатель, мегаэлектродный блок и электрод, заземленный на поверхности, отличающееся тем, что мегаэлектродный блок выполнен в виде модуля с выносными прижимными измерительными электродами в количестве 48 штук, выполненными из неполяризующегося материала, при этом скважинный прибор дополнительно содержит один центральный измерительный электрод, а акустический излучатель выполнен в виде магнитострикционного акустического излучателя, работающего в диапазоне частот от 5 до 24 кГц.

Images