Индукционный метод. Определение удельного сопротивления пород

Индукционный метод

   Методы КС, использующиеся для питающих электродов   з а з е м л е н и я, не могут применяться для измерения УЭС горных пород при заполнении скважины непроводящим буровым раствором( например, на нефтяной основе)  или в сухих скважинах. Индукционный метод(ИМ) не требует непосредственного контакта зондовой установки с окружающей средой. В ИМ вторичное электромагнитное поле формируется в горных породах за счет индуктивной связи первичного электромагнитного поля с геологической средой.

   Принципиальная схема индукционного зонда: генераторная катушка(ГК), создающая cинусное электромагнитное поле частотой 20Кгц, и приемная катушка(ПК);  ГК и ПК разнесены на некоторое расстояние  L_H - длину зонда. Кроме 2-х основных катушек (ГК и ПК) в скважинном приборе устанавливаются компенсирующие (К) и фокусирующие (Ф) катушки. Многокатушечный  ИЗ  позволяет улучшить разрешающую способность по мощности пластов и увеличить глубинность исследования изучаемой среды(в радиальном направлении).

   ИМ изучают кажущуюся электропроводность среды                          , которая выражается  в сименсах (или миллисм) на метр (см/м), (мсм/м).

Шкала диаграммы – линейная относительно кажущейся электропроводности ()  и гиперболическая относительно удельного сопротивления (). Применение  ИМ ограничивается разрезами с относительно низким сопротивлением (от десятых долей до десятков  омм).

   ИЗ, используемые в  настоящее время. в практике, являются        многокатушечными (Тб). Размерами зондов, расстояниями между фокусирующими и основными катушками, числом этих катушек определяется как глубина исследования, так и влияние мощности пласта  на регистрируемую кажущуюся электропроводность.

   ИЗ измеряют интенсивность вихревых токов, наводимых ГК  в окружающей зонд среде и текущим по окружностям с центрами на оси скважины, в плоскостях, перпендикулярных к этой оси

 E        ,

 где   -  вектор магнитной индукции,    - время,  Е – векторнапряженности электрического поля,   - электропроводность среды, j – плотность тока (вихревого). 

 Линии вихревых токов не пересекают цилиндрических границ между отдельными средами (cкв., з.п., н/из.  часть пласта, вм. породы). Все среды в  этом  случае  включены  в  цепь  кольцевых  токов  п а р а л л е л ь н о,  наведенная в  приемной цепи   ЭДС   представляет собой сумму сигналов, приходящих от каждого участка  среды.   Перейдем  от  ЭДС  к  кажущейся  электропроводности:

Итак, , где  - электропроводимости,    - геометрические факторы скважины, зоны проникновения, неизменной части пласта и вмещающих пород. Геометрический фактор полного пространства     .

   При изучении связи между кажущимся  и истинными   электропроводностями изучаемого пространства используется зависимость радиального  и  осевого (вертикального)  геометрических факторов  от Dи  h(рис.        ).         При  этом  влияние  цилиндрических  границ (зон)

( ) учитывается при помощи радиального фактора  , а вмещающих пород (  ), осевого фактора - . Для изучения практических решений зависимости     - палетки необходимо  иметь  для  каждого  типа   ИЗ.

   Внесение  поправки в значения     за   скин  -  эффект.   При изменениях кажущейся электропроводности в     о д н о р о д н о й    среде наблюдаемое значение   сигнала   зависит   от   истинной   удельной   электропроводности   н е л и н е й н о.  При низких электропроводностях                                    . При высоких электропроводностях с разными зондами получают различное отклонение    от истинного значения    (рис.        ). Графики позволяют учесть это отклонение, вызываемое   скин – эффектом. Для удобства с помощью этих же графиков электропроводность переводят в удельное сопротивление однородной среды. Графики позволяют судить о диапазоне, в котором можно выполнять исследование с каждым  ИЗ. Используя  графики,на диаграммах   строят шкалу кажущегося сопротивления   ,по которой снимают показания против отдельных пластов.

   Отбивка границ пластов.    Кривые   против  пластов ограниченной мощности симметричны относительно середины пласта. Границы пласта определяют посередине аномалии, где ее ширина равна мощности пласта(рис.      ). Это правило сохраняется для пластов мощностью более 4м. Если h< 4м, ширина аномалии на середине и дает фиктивную мощность , которая для пласта низкого сопротивления меньше истинной. Мощность пласта по ее фиктивному значению определяют с помощью палетки (рис.      )

   Учет влияния скважины и вмещающих пластовых пород на показания  ИЗ.

Для зондов  5О 1.2   и   6О  1 результаты моделирования и расчетов сведены в палетки, позволяющие установить и учесть влияние скважины и вмещающих пластовых пород (рис.   ). Они представляют собой семейства кривых, показывающих, как изменяется кажущееся сопротивление в среде со скважиной заданного диаметра при известном сопротивлении бурового раствора   по  сравнению со скважиной  бесконечного сопротивления  (рис.        ,а). На рис.        ,б  даны кривые изменения         для платов ограниченной мощности с КС в таком же пласте при   его мощности. Палетки позволяют приводить КС, получаемое в пласте   ограниченной  мощности со скважиной конечного сопротивления, к условиям непроводящей скважины  и бесконечной мощности  пласта   . 

   Влияние и учет зоны проникновения на показания индукционных зондов

Влияние зоны проникновения на показания ИЗ изучалось моделированием и расчетами.

Результаты сведены в палетки  (рис.              ). Палеточные данные свидетельствуют о том, что малая зона проникновения (  ) практически  не влияет на показания зондов     5   О  1.2    и  6  О  1. Это объясняется тем, что     этих зондов  для   r=0 – 0,5м  практически равен нулю.  При  п о в ы ш а ю щ е м  проникновении ()  ЗП мало влияет и при больших значениях     . Во всех остальных случаях    влияние  ЗП существенно и кажущаяся  электропроводность отличается от истинной   в  сторону  завышения  при       и    в   сторону  занижения при     .

                         Определение удельного сопротивления пород

   Диаграммы  одиночного ИЗ можно использовать для определения  УЭС

лишь  в породах, где отсутствует ЗП либо величина ее мала () .

При  существенной глубине  ЗП для определения  ее параметров  требуется комплексирование  ИМ с другими  (>=2)  методами сопротивления с  различной  глубинностью  исследования.

   После установления параметров  ЗП  (или  ее отсутствия) интерпретацию  одиночной диаграммы сводят    к последовательному   введению поправок.

1) Кажущуюся  электропроводность , отсчитанную против середины пласта,

переводят в кажущееся  сопротивление  , пользуясь кривыми  рис.       .Иногда шкала  дается вместе со шкалой   в заголовке  диаграммы (рис.     ).

2) Полученное таким способом  приводят  к условиям непрводящей  скважины   по  кривым   рис.        , а,  а  затем к условиям бесконечной мощности  пласта    по  кривым   рис.        , б.

3) Величина     ,  если   в    пласте  отсутствует  ЗП  или  она  мала      (  ).

4) Если имеется   ЗП и ее параметры известны из серии расчетных  графиков

(рис.     )  выбирают тот, который  соответствует  параметрам  ЗП             .По соответствующей  кривой  находят  УЭС -  . На этом интерпретация  завершается.