Интерпретация

31. Подсчитать, во сколько раз кажущееся сопротивление

пласта отличается от истинного (Рп = 100 Ом·м), если удель­ ное сопротивление раствора 1 Ом·м, вмещающих пласт пород

2,0 Ом·м, диаметр скважины- 0,2 м, толщина пласта 1,8 м. Диа­

граммы записаны зондами ВО,1АО,5М и ВО,25А4М.

КАЖУЩЕЕСЯ УДF.ЛЬНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ

ДЛЯ ФОКУСИРОВАННЫХ ЗОНДОВ (ЭКРАНИРОВАННЫХ

И ИНДУКЦИОННЫХ)

Электромагнитный каротаж (ЭМК) представляет собой ис­

следование горных пород, основанное на измерении параметров

искусственного перемениого магнитного поля. Используют два

типа электромагнитного каротажа - индукционный и волно­

вой.

Индукционный каротаж (ИК), а в варианте зондирования - индукционное каротажное зондирование (ИКЗ), представляет

собой электромагнитный каротаж, использующий область низких

частот (десятки и первые сотни килогерц), в которых слабо про­

являются волновые свойства регистрируемого электромагнитного

поля, поскольку длина волны намного больше размеров зонда. Измеряемым параметром является величина ЭДС в приемной

катушке, пропорциональная кажущейся удельной электрической

проводимости О"к· Единицей измерения этой величины является

миллисименс на метр (мСмjм).

Высокочастотный индукционный каротаж (ВИК) и диэлек­

трический каротаж (ДК) - это электромагнитные методы в об­

ласти частот от нескольких сотен килогерц до десятков мегагерц.

ВДК длина волны соизмерима с размерами зонда и равна 1-2 м

впороде и 0,3-0,5 м в скважине. При низком сопротивлении длина волны ВИК равна 1-3 м в скважине и 4-5 м в породе. Измеряемыми величинами являются характеристики электро­

магнитного поля (фазовые и амплитудные), которые рпределя­ ются преимущественно удельной электрической проводимостью

(ВИК) или диэлектрической проницаемостью (ДК). Определяе­ мой величиной для ВИК является удельная электропроводи­

мость пород, а дляДК-относительная диэлектрическая прони­ цаемость [13].

Одним из вариантов ВИК является зондирование с использо­

ванием изопараметрических зондов, именуемое ВИКИЗ - высо­

кочастотное каротажное изопараметрическое зондирование [29].

Изопараметричность - свойство зондов показывать одинаковое

значение разности фаз в средах с одним и тем же сопротивлени­ ем. Измеряемой величиной является разность фаз сигналов в

40

сближенных измерительных катушкаj(. Зонды ВИКИЗ различа­

ются по частоте тока питания, при этом произведение частоты на

квадрат длины зонда и отношение измерительной базы к длине

зонда являются постоянными величинами.

Вариант ВИК, основанный на измерении затухания электро­

магнитного поля, называется электромагнитным каротажем По

затуханию (ЭМКЗ). Аппаратура ЭМКЗ ТЕМП включает три

разноглубинных зонда: два изопараметрических зонда с разными

частотами, позволяющими производить запись относительной

разности амплитуд, и зонд псевдобокового каротажа. Эта ком­ плексная аппаратура по сравнению с ВИКИЗ обладает большей

глубинностью при любом типе проникновения фильтрата про­

мывочной жидкости в пласт.

При изучении разрезов скважин с индукционными зондами наблюдаются вихревые токи, индуцируемые генераторной ка­ тушкой в окружающей зонд среде. Поскольку ось катушки прак­

тически совпадает с осью скважины, индуцированные токи текут

впласте по кольцевым траекториям в плоскости, перпендику­

лярной к оси зонда. В этом случае изучаемая среда сложена из

элементарных, включенных параллельно колец.

Кажущееся удельное сопротивление, получаемое с фокусиро­

ванными зондами в неоднородной среде, изучалось методами

физического и математического моделирования. При этом одно­

временно решались две задачи: выбор оптимальной конструкции

зонда и получение палеток и номограмм, с помощью которых

показания этого зонда смогут быть использованы при определе­

нии удельного сопротивления пласта-коллектора.

Экранированные зонды (БК) используются в вариантах трех-, семи- и девятиэлектродных. Наиболее распространенным являет­

ся трехэлектродный зонд БК-3 с объемными электродами, дли­

ной центрального электрода О,15 м и общей длиной 3,2 м. Анало­

гичны этому фокусированные зонды (три зонда) аппаратуры Э9 с центральным электродом длиной 0,3 м. Секционированные эк­ ранные электроды позволяют изменять форму токового пучка от основного электрода А0, что дает возможность изменять фокуси­

ровку и, следовательно, глубинность зонда. Регулируемыми яв­

ляются также экранированные зонды аппаратуры БКС (три зон­

да) вида Lл4,2q6 (семиэлектродный) и Lв5Lл1,2q1 (девятиэлек­

тродный или зонд с малой глубинностью). Здесь Lв = 5 м, Lл =

= 1,2 м - соответственно расстояния ВВ' и АА'; q = (Lл - L)L,

где L - длина центрального электрода.

Современные групповые зонды бокового каротажа разработа­

ны для оценки удельного электрического сопротивления тонких

пластов. Высокоточные групповые зонды бокового каротажа раз­ работаны фирмами ~Baker Atlas• (зонд HDLL) и ~schlumberger•

41

(HRLL). Конструкция приборов обеспечивает получение замеров

высокого разрешения, что позволяет скомпенсировать влияние

зоны проникновения на показания глубинных зондов и вме­

щающих пород.

Аларатура HRLL содержит шесть симметричных, активно сфокусированных измерительных систем бокового каротажа, по­

зволяющих производить запись шести кривых, каждая их кото­

рых отражает сопротивление определенной зоны пласта. Кривая

малого зонда отражает сопротивление в скважине. Большой зонд

достигает глубинных зон пласта. На рис. 1•> приведен пример

записи кривых зонда HRLL в одной из скважин, пробуренной в

терригеином разрезе.

С трехэлектродным или многоэлектродным экранированным зондом (БК) изучается поле основного или центрального элек­

трода А0• Участок среды, где распределяется ПОЛСQ_ в первом при­ ближении представляет собой диск, центр которого совпадает с

осью зонда. Токовые линии в этом диске расходятся по радиусам

от поверхности электрода. Изучаемый зондом объем представлен

набором элементарных последовательно включенных колец, где

длиной проводника служит толщина, а сечением - цилиндриче­

ская поверхность элементарного кольца.

Особенностью полей фокусированных зондов является то, что

текущие в изучаемой среде токи не пересекают плоских гра­

ниц. Это практически освобождает диаграммы Рк или О'к фокуси­

рованных зондов от влияния экранных эффектов и резко упро­

щает способы определения границ пластов. Кроме этой особен­

ности отметим вторую. Токовые линии поля, создаваемого ин­

дукционным зондом, не пересекают••> цилиндрических границ

скважины и зоны проникновения. Это позволяет складывать эф­ фекты влияния проводимости отдельных кольцевых проводни­ ков, независимых друг от друга. Токовые линии в поле, созда­

ваемом центральным электродом зонда БК, пересекают цилинд­ рические поверхности по нормали. Это позволяет складывать

сопротивления отдельных зон среды: скважины, зоны проникно­ вения, пласта, включенных последовательно и составляющих

полное сопротивление заземления центрального электрода зонда.

Однако сложение проводимастей и сопротивлений проводников

требует знания их геометрии, характеристики их сечения и дли­

ны этих проводников. Для этой цели в приближенной теории

фокусированных методов введено понятие геометрических фак­

торов пространства. Поскольку форма части пространства, ко-

•JРимскими цифрами пронумерованы рисунки, помещенные на вкладке.

••>Естественно, что оба эm условия справедливы для тех случаев, когда сква­

жина пересекает границы пластов под прямым или близким к прямому уг­

лом.

42

торая изучается каким-либо зондом, зависит от размещения и

числа его фокусирующих элементов, геометрические факторы

разных зондов различны и являются главной их характеристи­

кой.

Для однородной среды Рк = Gрп = Рп; Gк = Вап = сrп. поэтому l;G; = G = 1 и l:E; = В = 1 - суммарные геометрические факторы

полного nространства, изучаемого соответственно экранирован­

ным и индукционным зондами.

В неоднородной среде по радиусу среды для фокусированных

зондов

(15)

(16)

где Gc и Вс, Gзп и Вэп• Gп и Вп - геометрические факторы скважи­

ны, зоны проникновения и пласта для соответствующих типов

зондов.

Геометрические факторы зондов моrут быть сформированы

по-разному в зависимости от того, как набираются элементарные объемы пространства: по направлению оси скважины - осевой

Gz, Bz, по радиусу - радиальный геометрический фактор Gn В,.. Осевой геометрический фактор определяет степень влияния гра­

ниц и толщины исследуемого пласта. Поскольку это влияние по сравнению с нефокусированными зондами не очень велико, оно

обычно учитьmается путем введения поправок за толщину пласта

и приведения показаний зондов к. условиям неоrраниченной

толщины (h -+ ао). Поэтому главной характеристикой зонда яв­

ляется радиальный геометрический фактор. Он играет важную

роль, поскольку с его помощью оценивается глубинность фоку­

сированных зондов и их чувствительность к параметрам пласта

(Рп. сrп) и зоны проникновения (Рэп• Gзп. D).

Пример радиальных характеристик некоторых фокусирован­

ных зондов, позволяющих оценить их глубинность, приведен на

рис. 10. На этом же рисунке показано, что радиальные геометри­ ческие факторы фокусированных зондов различаются не только

взависимости от их типов, но и в связи с влиянием толщины

пласта и типа проникновения.

4З

G;B,

			1
..
		r;:,"a	0,8
r;:,a
			0,6

				0,8	1,2	1,6	2	r,м
о		0,4	1,2	2		2,8	3,6	4,2 d,м

Рис. 10. Радиальные характеристики фокусированных зондов.

БК(Эб): 1- Р• < р..; 2- Рп > р..; 6Ф1 и 4И1: J, 5- h = 1 м; 4, 6- h = оо

Пршнер 16. Оценить влияние скважины, зоны проникновения

и пласта большой толщины на кажущееся сопротивление и элек­

тропроводность зондов БК(Э6) и 4И1 при условиях: dc = 0,2 м;

Рр = 1,3 Ом·м; Рэп = 25 Ом·м; Рпt =0,6 Ом·м; Рп2		= 45 Ом·м; D =
= 0,8	м. Для пласта 1: Gct = 0,1; Gaпt = 0,46; Gпt	= 0,44. Для пла­
ста 2:	Gc2 = 0,08; Gзп2 =0,36; Gп2 = 0,56.

Решение: Ркt =0,1·1,3 + 0,46·25 + 0,44·45 = 11,9 Ом·м;

Рк2 =0,08·1,3 + 0,36·25 + 0,56·45 =35,2 Ом·м.

При измерениях зондами 6Ф1 и 4И1 (h-+ оо)*)

CJкt =0·770 + 0,07·40 + 0,93·1660 = 1556,6 мСмjм; сrк2 =0·770 + 0,07·40 + 0,93·22,3 =23,6 мСмjм;

при h -+ оо для зондов 6Ф1 и 4И1	Ркt = 0,64 Ом·м, Рк2	=
=42,4 Ом·м.	1 м, вклады пласта
Если толщина пласта уменьшается до		в

•>Для вычисления О"р, а.., О"а в мСмjм через р в Ом·м используем соотноше­

ние а =1000/р [мСм/м].

.и

показания и того и другого зонда умедьшаются, причем для зон­

да 4И1 значительнее, чем для 6Ф1.

Задачи

32. Вычислить значения Рю получаемые с зондом БК(Эб), для

набора параметров: D/dc =2; 4; 8; 16; 32 при dc =0,2 м и Рп =0,5;

1; 5; 10; 20; 50; 100 Ом·м; Рзп = 20 Ом;м, Рр = 0,5+2 Ом·м.

33. ВычислитЪ Рк зонда БК(Эб) для dc = 0,2+0,25 м; Рр =

=0,05 Ом·м; Рп = 0,5+100 Ом·м, Рэп = 0,5+5,0 Ом·м.

34.Вычислить значения Рк• регистрируемые зондами 4И1 и

6Ф1 в условиях задачи 33. Показать, как изменится Рю если пла­

сты-коллекторы окажутся тонкими (h ~ 1 м).

35. Вычислить значения. Рю регистрируемые с зондами 4И1 и

6Ф1 в условиях задачи 32. Показать, как изменится Рк при h ~

~ 1 м.

§ 4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРАНИЦ ПЛАСТОВ ПО ДИАГРАММАМ КАЖУЩЕГОСЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ

Диаграммы кажущегося сопротивления служат средством рас­

членения разрезов исследуемых скважин. Способы определения

границ и толщип пластов по диаграммам Рк основаны на знании

форм кривых кажущегося сопротивления против одиночных пла­

стов и их пачек. Для освоения этих способов следует детально

изучить соответствующие разделы теоретического· курса, изло­

жеююго в работе [5].

Рассмотрим лишь правила определения границ пластов высо­

кого сопротивления, так как границы пластов низкого сопротив­

ления являются одновременно кровлей или подошвой пластов

высокого сопротивления и правила их определения аналогичны.

Толщины пластов в каждом приведеином случае могут быть

установлены по известным глубинам границ пластов (подошвы и

кровли).

ОПРЕДFЛЕНИЕ ГРАНИЦ ПЛАСТОВ ПО ДИАГРАММАМ ПОТЕНЦИАЛ-ЗОНДОВ

На кривых кажущегося сопротивления, записанных потенци­ ал-зондами, пласт ограниченной мощности при малом различии сопротивлений вмещающих пород выделяется аномалией, сим­ метричной относительно середины пласта. В связи с этим прави­

ла определения положения кровли и подошвы пласта по кривой

Рк потенциал-зонда одинаковы.

45

Определение границ мощных пластов (АМ < h » dc) высокого

сопротивления производится по следующим правилам.

1.Если Рвм ~ Рр• границы устанавливаются по точкам Рк.rр = 4рр.

2.Если Рвм > Рр• Рк.rр = (2Рк.вмРкmах)/(Рк.вм + Ркmах) или, если

Ркmах >> Рк.вм.• Рк.rр ~ 2Рк.вм•

3. С достаточной для практических работ точностью можно

также пользоваться правилом, согласно которому точки кривой

Рк потенциал-зонда, соответствующие границам пласта, смещены

на расстояние АМ/2 от начала крутого подъема кривой относи­

тельно оси глубин против пласта в сторону вмещающих пород

низкого сопротивления.

При определении границ пластов малой и средней толщины

диаграммы потенциал-зондов используются редко.

Прш.еер 11. Найти границы пласта высокого сопротивления по

диаграммам Рк потенциал-зондов, приведеиным на p)t:c. 11. Диа­

граммы записаны зондами В7,5АО,75М и В20А2,5М. Удельное

сопротивление глинистого раствора Рр = 1,4 Ом·м; Рвм = 4,5 Ом·м.

Так как Рвм > Рр. следует воспользоваться правилами, изло­

женными в п. 2 и 3. Точки Рк.rр• соответствующие границам пла­

ста, отмечены на диаграммах крестиками. Заштрихованная об­

ласть - пласт высокого сопротивления.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРАНИЦ ПЛАСТОВ ПО ДИАГРАММАМ ГРАДИЕIП-ЗОНДОВ

На диаграммах кажущегося сопротивления, записанных гра­

диент-зондами, в большинстве случаев границы пластов совпа­

дают с экстремальными значениями Рк·

В7,5АО,75М	В20А2,5М
2	4

20 30

1124

Рис. 11. Пример определении границ маета высохого сопротивления по дна­

граммам потеJЩИал-зоидов

46

Пласты большой и средней толщrщы (АО < h » dc).

1. На диаграммах Рх последовательных градиент-зондов подо­

шва и кровля пласта высокого сопротивления находятся по точ­

кам, расположенным на расстояниях MN/2 (АВ/2) ниже точек

Pxmax и Pxmln. Если расстояние MN певелико (0,1-0,25 м) и в дан­

ном масштабе глубин диаграммы это смещение не имеет значе­

ния, то подошва и кровля пласта определяются по точкам Pxmax и

Pxm1n· Если размер зонда велик и во много раз превышает диа­

метр скважины, то на кривой Рх вблизи кровли пласта высокого

сопротивления наблюдается участок с пониженным кажущимся

сопротивлением (на теоретических кривых он равен размеру зонда АО), а точка Pxm1n в кровле пласта практически не отмеча­ ется. В этих случаях кровля находится на расстоянии, равном

размеру зонда, выше точки а (рис. 12).

2. На диаграммах Рх обращенных градиент-зондов подошва и

кровля пласта высокого сопротивления , находятся по точкам,

смещенным на MN/2 (АВ/2) вверх от точек Pxmax и Pxmln· Это

смещение учитывается лишь при крупных масштабах глубин или

больших MN. При использовании зондов больших размеров по­ дошва пласта устанавливается способом, аналогичным изложен­

ному в п. 1 для кровли пласта.

M0,8AO,l8

20

100

Рис. 12. Пример oпpeдeJJeiDIЯ rp81DЩ ПJJаста высокоrо сопроТИВJiеiDIЯ по диа­

rраммам rрадиеит-зондов:

1 - ПJJаст высокоrо сопроmвления; 2 - эона пониженноrо кажущеrося сопроmв­ ления; З - rраницы пласта

47

Пласты .малой толщины (h s АО). Для определения границ тонких пластов по диаграммам градиент-зондов больших разме­ ров имеются лишь приближенные способы [5]. В данном случае

границы пластов лучше выделять по диаграммам микрозондов,

экранированного зонда, а иногда и каверномера.

Изложенные выше правила справедливы для установления границ однородных пластов. Если границы нечеткие и имеет ме­

сто постепенное изменение литологических и физических

свойств при переходе от одного пласта к другому, формы кривых

кажущегося сопротивления и способы определения границ ус­

ложняются. В этих случаях следует выделять переходвые зоны. При выделении пластов и составлении разреза важно учиты­

вать известные формы кривых Рк для разных пластов и зондов, влияние эффектов экранирования одного пласта другим и уметь

находить интервалы; где кажущееся сопротивление в значитель­

ной степени искажено влиянием соседних пластов. В'"--этих интер­

валах кривая Рк не отражает распределения истинных удельных

сопротивлений пластов в разрезе. Интервалы, где наблюдается

экранирование, по возможности следует исключить из рассмот­

рения, или выбирать диаграммы таких зондов, на которых дан­

ный участок разреза не попадает в интервал экранирования.

При.мер 18. Найти границы пластов высокого и низкого со­

противлений по диаграммам градиент-зондов (см. рис. 12). Отме­

тить интервалы, где кажущееся сопротивление особенно сильно

отличается от истинного в результате влияния соседнего пласта.

Диаграммы зарегистрированы последовательными градиент-зон­

дами МО,8АО,1В и М2АО,5В.

Границы пластов находят по точкам Рктах и Pкmin· Величина

поправки АВ/2 для первого зонда ничтожно мала, а для второго

при масштабе глубин диаграммы 1:200 она составляет 1,25 мм.

Интервал резкого снижения кажущегося сопротивления на диа­

грамме большего зонда равен длине зонда и расположен со сто­ роны минимума Рк в кровле пласта (см. рис. 12).

При.мер 19. Найти границы пластов высокого и низкого со­ противлений по диаграммам Рк (рис. 13). Выделить переходвые

зоны (зона постепенного изменения сопротивления).

На диаграммах последовательных градиент-зондов A2M0,5N и A4M0,5N пласт в интервале 2036-2051,6 м определяется анома­

лией, не характерной для градиент-зондов. Отсутствуют макси­ мумы Рктах в его подошве. Это свидетельствует о постепенном уменьшении сопротивления к подошве пласта. Такую же харак­

теристику дает и потенциал-зонд В7,5АО,75М. Подошва пласта находится на глубине 2051,6 м, что установлено по началу пере­

ходной зоны с учетом показаний других геофизических методов.

48

";

A2,0MO;SN

A4,0MO,SN

=

В7,5АО,75М

~:1

о

10

:zo

30

о

5

10

Q

о

:zs

о

5О

100

150

о

:zs

50

р, ,Ом·м

2036

1

._

--....~r--

t

)

" D \

1\

«

"...,v

~

:zos:z

J

j

v

-

~ (.

'~v

- i

r

с::-

)

......_ F---

с

-

\......

-

2060

......

r

/

/

r

(

-с...-

Рис. 13. Пример определения границ иеодиородноrо по сопротивлению пласта

по диаграммам коМIVIекса зондов:

1 -

пласт высокого сопротивления; 2 - переходкая зона; 3 -

границы пласта

При:мер 20. Определить границы пластов высокого и низкого

сопротивлений по диаграммам Рк (рис. 14). Отметить интервалы,

где кажуrцееся сопротивление значительно изменено влиянием

соседних пластов. На диаграмме последовательного градиент-зон­

да МО,8АО,1В, размер которого АО(МО) = 0,85 м, границы пла­

стов выделяются по точкам Ркmах и Pкmin• поскольку их толщины

h>AO.

На диаграмме зонда М2АО,5В с АО = 2,25 м пласт II отмеча­

ется как тонкий. Под ним nыделяются экранные минимум и мак­

симум. Точка т не соответствует кровле пласта 1, а отмечает мо­

мент выхоДа электрода А(М) в верхний пласт низкого сопротив­

ления (выше пласта II). Кровля пласта 1 может быть найдена на

расстоянии АО = 2,25 м выше точки а.

На диаграмме градиент-зонда M4AO,SB, когда АО = 4,25 м, т.е. превышает мощности обоих пластов, экранный минимум под пластом II увеличивается и кровля пласта 1 не определяется.

На диаграмме, записанной градиент-зондом М7,5АО,75В

(АО = 7,87 м), пласт 1 не может быть выделен, поскольку весь он

попадет в зону экранного минимума от пласта II.

49