Питання для самоперевірки

1. Поясніть зміст терміну «позірний опір».

2. Що собою являє зондова установка методу ПО?

3. Наведіть класифікацію зондів ПО.

4. У чому полягає принципова відмінність градієнт-зондів і потенціал-зондів?

5. Що таке ідеальний зонд (потенціал- та градієнт-зонд)? Чим він відрізняється від реального?

6. Наведіть приклад реальних зондів ПО та визначте їх основні характеристики.

7. Що таке коефіцієнт зондової установки, та як він визначається для ідеальних та реальних зондів?

8. Які вимоги пред’являються до стандартного зонду? Яким чином він вибирається?

9. Сутність стандартного каротажу.

10. Які задачі вирішуються за даними стандартного каротажу?

Рекомендована література

1. Дьяконов Д. И., Леонтьев Е. И., Кузнецов Г. С. Общий курс геофизических исследований скважин. – М.: «Недра», 1984.

2. Дахнов В. Н. Электрические и магнитные методы исследования скважин. – М.: Недра, 1981.

§12. Бокове електричне зондування

За усієї важливості даних, отриманих стандартним зондом, вони у багатьох випадках не відповідають істинним значенням питомого опору гірських порід, що розкриті свердловиною. Між тим, для розв’язку багатьох важливих задач промислової геофізики, гідрогеології, вугільної розвідки необхідні точні відомості про цей параметр, знання якого дозволяє перейти до визначення петрофізичних властивостей досліджуваного пласта: його пористості, проникності, коефіцієнту водо- та нафтогазонасичення, кількісним характеристикам вугілля та ін.

У теперішній час існує кілька геофізичних методів дослідження свердловин, що дозволяють визначати питомий опір гірських порід. Головним і найбільш поширеним (особливо в промисловій геофізиці) серед них являється бокове електричне зондування (БЕЗ).

Фізична сутність БЕЗ

Бокове електричне зондування полягає у вимірах ПО пласта набором однотипних зондів різного розміру. У відповідності із типом зондів розрізняють бокове електричне градієнт-зондування та потенціал-зондування (тип зондів вибирають, виходячи з типу стандартного зонда, що включається в цей же набір).

У загальному випадку залежність , виміряного в умовах свердловини зондом заданого типу, від основних параметрів, що впливають на його величину, може бути представленою у вигляді функціоналу:

, (44)

де – відповідно опори бурового розчину, зони проникнення, істинний питомий опір пласта, опір вміщуючого середовища; d – діаметр свердловини, D – діаметр зони проникнення, h – потужність пласта, L – розмір зонда.

Таким чином, щоб визначити істинний питомий опір пласта за ПО, іншими словами, перейти від до , необхідно врахувати (або виключити) вплив інших факторів. Загального правила (аналітичного вирішення), за котрим можна було б здійснити такий перехід для усіх співвідношень вище наведених параметрів, не існує. Проте є ряд частинних розв’язків, отриманих шляхом аналітичних розрахунків і моделювання, в яких враховані основні випадки співвідношень між L і d, d і h, і , і . Розв’язані, наприклад, задачі про розподіл потенціалу U і градієнту потенціалу E в умовах свердловини для пласта нескінченої потужності ( , коли впливом вміщуючого середовища можна знехтувати): а) в умовах існування одної циліндричної границі розділу (рис. 23, а), тобто пласт без проникнення (двошарове середовище – «свердловина - гірські породи»); б) в умовах існування двох коаксіально-циліндричних границь розділу (рис. 23, б), тобто пласт із проникненням (тришарове середовище – «свердловина - зона проникнення - гірські породи»).

Рис. 23. Основні моделі навколосвердловинного простору: а) двошарове осесиметричне середовище («свердловина – пласт») з одною циліндричною границею розділу; б) тришарове осесиметричне середовище («свердловина – зона проникнення ­– пласт») з двома коаксіально-циліндричними границями розділу.

Розв’язок цих задач зводиться до визначення потенціалу (або градієнту потенціалу) в довільній точці на вісі свердловини, що розташована на заданій відстані (L) від джерела струму. Спираючись на знайдене значення U або E та використовуючи вирази (41)-(43), визначають для різних значень L. При цьому доводиться, що при (зонди малого розміру) значення потенціалу (градієнту потенціалу) визначається лише опором бурового розчину, і тоді . При збільшенні розміру зонда, відповідно, збільшується радіус дослідження, і все більше починає залежати від інших параметрів: , D, , і при та позірний опір прямує до істинного питомого опору . Повний розв’язок задач електрометрії свердловин можна знайти в монографії [3].

На підставі отриманих аналітичних залежностей побудовані відповідні теоретичні палетки БЕЗ для визначення пласта за даними позірного опору , виміряного зондами різної довжини L. Для випадку двошарового середовища палетки являють собою серію кривих , побудованих для певних значень ( – шифр кривих). У випадку тришарового середовища теоретичні криві з шифром згруповані на палетках з фіксованими значеннями та , які є шифрами палетки. На рис. 24 наведені приклади палеток із двошаровими та тришаровими кривими БЕЗ.

Рис. 24. Приклади двошарової (а) та тришарової (б) палеток БЕЗ для градієнт-зондів. Шифр кривих – µ = ρ_п / ρ_р.

Існують теоретичні палетки БЕЗ і для інших можливих співвідношень фізичних й геометричних факторів, що впливають на визначення . Зокрема, побудовані палетки для визначення опору пластів обмеженої потужності ( ).

Визначення питомого опору досліджуваного пласта зводиться, в кінцевому рахунку, до співставлення фактичної кривої БЕЗ із теоретичними кривими палеток. Фактична крива, так же, як і теоретична, будується на білогарифмічному бланку. Для того, щоб побудувати фактичну криву, окрім результатів БЕЗ (значень ПО для даного пласта, отриманих набором зондів різного розміру) необхідно знати діаметр свердловини d напроти цього пласта та питомий опір бурового розчину при температурі, що відповідає глибині залягання пласта.

Принцип реєстрації та методика проведення БЕЗ

Бокове електричне зондування проводиться в перспективних на нафту і газ інтервалах, що були виділені в розрізі свердловини за даними комплексу методів ГДС. Як зазначалося вище, існує бокове електричне градієнт-зондування і бокове електричне потенціал-зондування. Тип зондування вибирається за типом стандартного зонду, який входить в набір зондів БЕЗ.

Сучасна апаратура дозволяє проводити одночасний запис до 4-х кривих ПО, зафіксованих зондами різної довжини. Зонди є однотипними, наприклад, послідовними градієнт-зондами, але серед них обов’язково присутній один обернений градієнт-зонд середньої довжини для більш точного визначення границь пластів. На практиці найчастіше використовується бокове електричне градієнт-зондування 5-7 установками, найменша з котрих є співрозмірною із номінальним діаметром свердловини. Розмір кожної наступної установки в 2-2.5 рази більший за попередній. Наприклад: , , , , , . Самі зонди змонтовані у вигляді так званої «коси», що з’єднується з каротажним кабелем стандартним кабельним наконечником. Виміряні сигнали передаються по каротажному кабелю. У випадку використання одножильного кабелю розділення сигналів відбувається на основі три- або чотириканальної телеметричної системи за допомогою частотно-модульованих коливань (частоти 7.8, 14, 25.7 та 45 кГц для апаратури типу КСП).

Масштаб запису кривих БЕЗ за глибиною складає 1:200. Вибір масштабу кривих ПО є аналогічним масштабу стандартного каротажу, кратний 5 Ом·м (5, 25, 125 Ом·м на 2 см шкали). Швидкість виконання зондування залежить від умов вимірів і зазвичай не перевищує 3000 м/год.

В інтервалах проведення БЕЗ виконується обов’язкова реєстрація значень питомого опору бурового розчину (резистивіметрія) та визначається діаметр свердловини (кавернометрія), оскільки ці супутні дані необхідні для наступної інтерпретації матеріалів БЕЗ.

Область застосування та вирішувані задачі

Метод БЕЗ виконується, зазвичай, лише у нафтогазових свердловинах з метою детального вивчення продуктивних ділянок розрізу свердловини (рис. 25). Основною метою проведення БЕЗ є отримання істинних значень питомого електричного опору пластів . В результаті обробки та інтерпретації даних БЕЗ отримують також параметри зони проникнення пластів-колекторів – , . Знання цих параметрів дозволяє у подальшому визначити такі важливі петрофізичні характеристики порід, як коефіцієнти пористості, проникності, нафтогазонасиченості та ін.

Рис. 25. Результати стандартної електрометрії та бокового електричного зондування в інтервалі 3500-3570 м свердловини № 161 Бєльського нафтогазоконденсатного родовища.