SU693314A1 - Способ электрического каротажа - Google Patents

Description

.

Изобретение относитс  к области геофизических исследований методами каротажа и может быть использовано дл  определени  удельного электрического сопротивлени  пластов, пересеченных сква жиной.

Известнь основные методы электрического каротажа, используемые при вертикальной диаграфии скважин дл  определени  удельного электрического сопротивлени  пластов (БКЗ - боковое каротажное зондирование, БК - боковой каротаж и др.), отличительными признаками которых  вл ютс  осесимметричный характер возбуждени  и регистраци  характеристик только электрического пол  1,

- В БКЗ в качестве источников тика примен ют точечные электроды, расположенные на оси скважины, и измер ют либо потенциал, либо продольную компо венту электрического пол . В обоих случа х при определенных услови х (достаточно больша  длина зонда) измер емые;; величины пр мо пропорциональны удепьному электрическому сопротивлению пласта и, следовательно, возможен беспалегочный способ определени  этого парметра .

Однако, во многих геопого-геофизических ситуаци х (например, большое сопротивление пласта или высока  минерализаци  бурового раствора) дл  этого необходимь: настолько длинные зонды, что с учетом вертикальных характеристик метода и± применение тер ет практический смысл.

Боковой каротаж несколько отличаетс  от БКЗ,так как дл  создани  достаточно прот женньк областей, в которьп экбипотенциальные повержности имеют цилиндрическую форму, примен ют удлиненные экранные э тектроды. Благодар  этому основна  часть токовых линий замыкаетс  на бесконечно удаленный электрод через внешнее к скважине npocTfiaHCTBO. Измер емой величиной в методе  вл етс  отношение потенциала центрального электрода (в трехэлектродном варианте) 3.6 или потенциала критической точки (в сема- и дев тиэлектродном вариантах) к току, стекающему с центрального элек трода. Эта величина св зана с удельньм сопротивлением пласта очень сложной функциональной зависимостью, включающей в себ  параметры скважины и зоны проникновени , от вли ни  которых принципиально нельзй избавитьс . Опреде ление электрических параметров пласта по данным БК возможно только на основ п-алеточных данных и требует весьма обширной предварительной информации о разрезе, Известен способ дивергентного каротажа , в котором в качестве источника тока используют осесимметричную сксгему электродов, а измер5пот отношение потенциала электрического пол  к его второй производной. При этом во врем  измерени  непрерывно поддерживают ток в токовых -электродах зонда такой величины , котора  вызывает по вление экстр мума потенциала в точке измерени  2 Указанный способ, позвол е ослабить зависимость регистрируемой величины от производной параметров скважины вдоль ее оси, однако, при этом не удает с  исключить вли ние самих этих параметров (диаметра скважины и сопротивлени  бурового раствора) на результаты измерений, В дивергентном каротаже измер ема  величина сложным образом 1зв зана с сопротивлением пласта, подверже йа неустранимому искажающему вли нию ха рактеристик скважины и зоны проникновеM g IMpc т (J 4jiz543to|31, M У15 4i

М -момент электрического пол ;

где Z - длина зонда (рассто ние

UT днпол  до ТОЧКЕ измерени  С - й ef 2 ..

5-:Й 5Г/.

(X),KI(X), :i,(x)- модифииированвые функции Бессел ,

Рассмотрим приближенные выражени  дл  полей Е;( , Иу при условии сА., Эти асимптотические разложени  могут быть использованы дл  введени  приемлемого интерпретационного параметра кажущегос  удельного сопротивлени .

5 Если как показьтает исследование вьфажений (1), (2),

е 4S

Ч (Л «- .м-. ...-- ц

4lcz5(TS)2 VI - 2S

огтат

Сравнение асимптотических значений с расчетами по точным формулам показьшает , что в диапазоне О,О002 S 1000 они различаютс  не более чём ни 1О%, если выполн ютс  следующие уело4 ни  и может быть проинтерпретирована только по палеткам. Необходимость измерени  второй разности потенциала предъ вл ет весьма высоки требовани  к регистрирующей аппаратуре. Цель изобретени  - исключить зависимость результатов измерений от параметров скважины и зоны проникновени , что повысит эффективность электрокаротажных исследований. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в качестве источника пол  используют электрический диполь, перпендикул рный оси скважины, и измер ют параллельную диполю компоненту электрического пол , а также ортогональную ей радиальную компоненту магнитного пол , и по отношению компоненты электрического пол  к квадрату компоненты магнитного пол  суд т об удельном сопротив-.. лении среды. Рассмотрим св зь .измер емой величи- . ны с параметрами разреза в услови х цилиндрически-слоистой среды. В скважине радиуса q , обладающей сопротивлением р и пересекающей . пласт бесконечной мощности сопротивлением Рт, , находитс  горизонтальный электрический диполь, ориентированньй вдоль оси X декартовой системы коорt .y,} ось 2 которой совпадает с осью скважиньи Выражение дл  компоненты электрического пол  Ejj и ортогональной ей компоненты магнитного пол  оси скважины имеет вид (x)4-K,(x)cosoCxc|y 0-S);(K)Ki(x)x , K(y)Ko(y)sinoCxdx S);(x)K,rx)x дл  компонент . ВИЯ соответственно иН , 4 Из выражений (3), (4) следует, чт кажда  из компонент цоп Е. Ну в от де}1ьностй зависит от параметров скважины , и избавитьс  от этой зависимост путем увеличени  длины зонда (по аналогии , например, с БКЗ) не предст.авл етс  возможным. Определим кажуиеес  удельное сопо компонентам Ну противление р следующим соотношением: : р . /71 4Ж2 Как видно из выражений (3), (4), при услови х (5), (6) величина р при ближенно совпадает с удельным сопротивлением пласта. Минимальные длины зондов при которых Ji совпа дает с PJ. с точностью не менее-1о%, .иллюстрируютс  чертежом (крива  1), где по оси абсцисс в логарифмическом масштабе отложены значени  отношени  Pni-Pc по оси ординат в том же масш табе - значени  ,ot,- Дл  сравнени  на фиг. 1 приведен аналогичный график дл  потенциал-зонда метода ЩЗ (крива  В) Преимущества предлагаемого способа с точки зрений компактности установсж очевидны. Причина этого заклйчаетсй в том, что в методах, основанных на использовании осесимметричньЕХ полей (в частности, в БКЗ и дивергентном каротаже ), асимптотические разложени  измер емых величин, лежащие в основе ; определени  кажущихс  удельных сопротивлений и аналогичные соотношени м ( (4), справедливы при более жестких ограничени х на длины зондов. Например потенциал точечного электрода, распол1 женнрго на оси скважины, имеет при г с1вид - . и в случае S отличаетс  не более чем на 10% от точного значени  при условии 2.(9) При больших длинах зонда это более сильное ограничение, чем первое из усл вий (6). Аналогична  ситуаци  имеет место .и при наличии в среде зоны проникнове . ни  радиуса Ь с удельным сопротивлением РД. Асимптотические выражени  дл  компонент попей Е. , Ну имеют в этом случае следующий вид: F - ,)(),)0-%, (10) Е(,)(Н S2)4(i-5,)(1 Sa )J, ТДе ЬгРд/Яс ; . Как следует из (10), (11), величина р определенна  соотношением (7), при достаточно длинтп 1х зондах совпадает с истинным удельным сопротивлением пласта . Способ реализуетс  следующим образом . С помощью питающего электрическотг) дипол , ориентированного перйевдикул рно оси скважины, возбуждают электрическое и магнитное пол  посто нного тока. На некотором рассто нии от источника с помощью приелшого электрического дипол  и магнитометра регистрируют соответственно параллельную диполю компоненту электрического пол  Ё, и ортогональную ей радиальную компоненту магнитного пол  Ну. Сигналы с изме{ чтельных приборов подают на вход операционного усилител , который на выходе формирует величину . Насто щий способ обладает большой локальностью исследовани  по сравнению с известными методами посто нного тока, поскольку позвол ет при значительно более коротких установках устранить вли ние прилегающих к скважине участков средьи Это утверждение иллюстрируетс  данными таблицы, в которой дл  различных значений отношени  рц I с приведены минимальные д нны зондовГ опи- сьшаемого способа { с. ) и градиентзондов БКЗ (о.),позвол ющих определ ть истинное удельное сопротивление пласта. Значени  длин приведены в метрах. Радиус скважинь - О,1 м. Погрешность определени  истинного удельного сопротивлени  пласта не более 10%.. Таким образом, рассматриваемый способ , основанный на измерении величины Еу/Ну , с одной ст.ороны позвол ет из