Диэлектрический каротаж.

Диэлектрический каротаж (ДК) предназначен для изучения диэлектрической проницаемости горных пород в разрезе скважин и основан на измерении характеристик высокочастотного магнитного поля, возбуждаемого зондом ДК.

Горные породы относятся к веществам, которые поляризуются. Поляризация является причиной возникновения дополнительного поля, складывающегося с первичным полем Е₀.

Напряженность поля Е в веществе при наличии поляризации отличается от напряженности Е₀ первичного поля

, где x – безразмерный параметр, определяющий электрическую поляризуемость среды, называется диэлектрической восприимчивостью.

Диэлектрические свойства вещества характеризуются абсолютной диэлектрической проницаемостью.

_а=₀(1+4x), где ₀ – диэлектрическая постоянная, представляющую диэлектрическую проницаемость вакуума и являющаяся относительной единицей измерений.

=_а/₀ – относительная диэлектрическая проницаемость.

Для основных породообразующих минералов  составляет 4-7. Для воды – 88., очень сильно зависит от температуры. С увеличением t от 273 до 373К _в уменьшается с 88 до 55. _нефти изменяется от 2 до 3, у газа – близка к 1.

Диэлектрическая проницаемость горной породы определяется объемным содержанием и поляризуемостью минералов и пластовых флюидов (воды, нефти, газа), участвующих в строении породы.

Для нефтегазонасыщенных пород она изменяется от 4 до 12.

В чистых нефтегазонасыщенных породах (коллекторов) определяется в основном содержанием остаточной воды

=(1-k_п) _ск+(k_в_в+k_н_н)k_п, где k_п, k_в, k_н – соответственно коэффициенты пористости, водонасыщенности, нефтенасыщенности, _ск, _в, _н – диэлектрические проницаемости минерального скелета, воды и нефти.

Значительной диэлектрической проницаемостью обладают глины и аргиллиты (от 30 до 60).

В одонасыщенные известняки обладают более высоким  по сравнению с водонасыщенными песчаниками.

На рис.50 (блок – схема аппаратуры АДК-1) генератор имеет f=43 МГц. Измеряют cos. L=8587 см.

Палетки для зондов волнового диэлектрического каротажа.

Исследование зависимости показаний зондов ДК от электрических и геометрических параметров среды сводится к решению прямой задачи вертикального магнитного зонда. Влияние скважины на измеряемую разность фаз  и относительную амплитуду несущественно.

Глубинность ДК невелика, поэтому его примене-ние при больших проникновениях неэффективно. Благодаря применению высоких частот и малым размерам диэлектрические зонды обладают хорошей разрешающей способностью по мощности. Влияние вмещающих пород сказывается на их показания только против пластов, мощность которых меньше 0,5-1 м.

Определение  по значениям cos производят с помощью палетки. Видно, что при _п30-40 Ом м разность фаз  зависит только от .

При _п4-5 Ом м показания ДК зависят от _п и мало от .

Палетка ВДК для определения  по разности фаз cos.

Лекция 8. Кольцевые зонды. Каротаж в процессе бурения

Желание получить неискаженное влиянием проникновения фильтрата бурового раствора в пласт, исключить влияние ПЖ обусловило появление и применение различных модификаций электрического и электромагнитного каротажа.

Однако, поскольку мы имеем дело с продуктивными проницаемыми пластами – коллекторами, характеристики которых мы должны оценить, лучшим способом это сделать является проведение измерений в процессе бурения и вскрытия пластов.

Конечно, принцип использования зондов вытеснения, кольцевых установок большого диаметра могут вызвать повышенную аварийность используемых систем за счет возможных прихватов и сложностей доставки приборов на забой.

Перспективно в этом случае использование кольцевых зондов, встроенных в бурильную колонну. В этом случае каротажные зонды размещаются вблизи (как можно ближе) забоя, измеряют и регистрируют поле окружающих скважину горных пород.

Рисунок 38 Рисунок 39

К сожалению, в процессе проводки скважин при вскрытии продуктивного пласта происходит опережающее проникновение фильтрата бурового раствора. При очередной промывке, наращивании инструмента, глинистая корка срывается и вновь создаются благоприятные условия для очередного проникновения фильтрата ПЖ в пласт.

Если измерять КС при подъеме и спуске инструмента получаем равновременные замеры в идентичных условиях и по изменению параметров определяем проницаемость (динамическую) пласта.

Возможные компоновки измерительных установок, в т.ч. с использованием долота в качестве заземленного электрода.

(ПБК, БК_Б, БК_М, ЭМК и др.).