Лекция 7. Индукционный каротаж

Для изучения электрических свойств (проводимости, диэлектрической проницаемости) наряду с электрическим каротажем применяется электромагнитный каротаж, основанный на измерении электромагнитного поля. Из разновидностей электромагнитного каротажа широкое практическое значение имеют диэлектрический и особенно индукционный каротаж.

Индукционный каротаж (ИК) предназначен для изучения удельной проводимости (удельного сопротивления) горных пород, пересеченных скважиной. Он основан на измерении напряженности переменного магнитного поля вихревых токов, возбужденных в породах полем опущенного в скважину источника.

Наиболее простой зонд состоит из двух катушек: генераторной и приемной, расположенных соосно на расстоянии, равном длине зонда L. Генераторная катушка питается от генератора переменным током частоты несколько десятков килогерц.

Создаваемое этим током первичное переменное магнитное поле возбуждает в окружающих породах вихревые токи. Эти токи создают вторичное переменное поле. Первичное и вторичное магнитные поля индуцируют в приемной катушке э.д.с. первичного поля компенсируется, вторичное поле пропорционально проводимости среды.

,

где:  - электропроводимость пласта ,м/м, _п – Ом м,E_в – В;

k_u – коэффициент индукционного зонда.

,

где: f и I₀ частота и амплитуда тока в генераторной катушке;

Sr и S_n площади витков генераторной и измерительной катушек;

n_г и n_n – число витков;

L длина зонда.

кажущаяся удельная электропроводность.

Зонды с фокусированными катушками называются фокусированными индукционными зондами. В каждом фокусированном зонде имеются главные катушки (генераторная и измерительная). Результаты измерений относят к середине.

Фокусирующие катушки могут располагаться внутри или снаружи зонда. Основные задачи внешней фокусировки – снижение влияния вмещающих пород, задачей внутренней фокусировки – снижение влияния скважины и ЗП.

Зонд ИК обозначают шифром, первая цифра – число катушек, вторая – длина зонда 6Ф1 – шесть катушек, L – 1 м.

Специальным зондом ИК является зонд индукционного каротажа поперечной проводимости. Катушки располагаются горизонтально. Предназначен для изучения анизотропных сред (пластов).

Для зонда с фокусирующими катушками сигнал равен алгебраической сумме сигналов всех возможных пар измерительных и генераторных катушек зонда.

В случае неоднородной среды, состоящей из отдельных областей А,В,…N с удельным электропроводностями -_а,_b,…_n

_к=_аG_A+_вG_B+…+_nG_n,

G_A,G_B,…G_n – геометрические факторы отдельных областей.

Для пласта конечной мощности с учетом влияния скважины, зоны проникновения.

_к=_сG_c+_зпGзп+_nG_n+_BMG_BM или

Таким образом, показания ИК являются суммой показаний от отдельных областей среды.

Зависимость геометрического фактора G бесконечного по длине цилиндра от его радиуса называется радиальной характеристикой зонда ИК.

Радиальные характеристики зондов индукционного каротажа. Пользуясь радиальными характеристиками ИК- зондов можно определить геометрический фактор скважины, ЗП и неизменной части пласта неограниченной мощности и затем для известного _к.

Зависимость геометрического фактора G от мощности пласта h называется вертикальной характеристикой ИК- зонда.

По вертикальной характеристике можно оценить влияние вмещающих пород ИК- зонда, когда середина зонда расположена против середины пласта.

Зонды ИК обладают (см. прошлую лекцию) большим радиусом исследования в случае повышающего проникновения фильтрата ПЖ.

При понижающем проникновении они уступают градиент – зондам большой и средней длины.

ИК применяют при исследовании проводящих жидкостей (на нефтяной основе), при бурении с продуктивным воздухом или газом, в сухих скважинах.

Кривые симметричны относительно середины пласта для зонда 6Ф1.

Форма кривых _к для других зондов ИК (8И1,4; 4И1; 4Ф1) несимметричны относительно середины пласта, т.к. точка записи не совпадает с серединой пласта.

В пластах высокого сопротивления значение _к заметно отличается от значения соответствующему пласту неограниченной мощности.

Основной задачей, решаемой при обработке данных ИК, является определение удельного сопротивления пластов.

Обработку производят в следующем порядке: выделение и отбивка границ пластов, отсчет существенных значений _к, определение_п спомощью палеток ИК. Граница – половина высоты аномалии.

Существенное значение _к против пласта отсчитывают в интервале, уменьшенном на половину длины зонда со стороны кровли и подошвы пласта. При _к10 мСм/м для ИК (кроме ВИК-1) _к не отсчитывается.

Интерпретация данных ИК производится по палеткам ИК аналогично с ЭК.

_вм=1 Ом м

Шифр кривых -_к^ в Ом м.

Палетка для исправления показаний зонда 6Ф1 за влияние конечной мощности.