Характеристики зондів модуля вікіз-м в апаратурі амак «обь»

Позначення	Довжина L, м	База , м	Частота f, МГц
3Ф0.5 3Ф0.7 3Ф1.0 3Ф1.4 3Ф2.0 3Ф1.0 3Ф1.4 3Ф2.0	0.5 0.7 1.0 1.4 2.0 1.0 1.4 2.0	0.10 0.14 0.20 0.28 0.40 0.20 0.28 0.40	14 7 3.5 1.75 0.875 3.5 1.75 0.875

Довжини зондів зменшуються послідовно, починаючи із зонда двометрової довжини; коефіцієнт зменшення дорівнює квадратному кореню з двох. Найкоротший зонд має довжину 0.5 м. Усі генераторні і приймаючі котушки коротких зондів розташовані між генераторною та приймаючими котушками двометрового зонду.

ВІКІЗ проводиться в тих самих інтервалах, що і БКЗ, в масштабі глибин 1:200. Реєстрація первинних кривих здійснюється в кутових градусах, які в подальшому переводяться в ом-метри. Приклад переводу даних шкали ВІКІЗ в шкалу ПО наведений на рис. 43.

Рис. 43. Графік співвідношення між питомим електричним опором гірських порід та різницею фаз гармонійного магнітного поля, що реєструється апаратурою ВІКІЗ.

Області застосування та вирішувані задачі

Метод високочастотного індукційного ізопараметричного зондування призначений для дослідження просторового розподілу питомого електричного опору порід, розкритих свердловинами, що буряться на нафту і газ.

Задачі, що вирішуються ВІКІЗ:

• розчленування розрізу, в тому числі тонкошаруватого, з високою просторовою роздільною здатністю;

• визначення питомого опору незміненої частини пласта, зони проникнення фільтрату бурового розчину з оцінкою глибини витіснення пластових флюїдів (діаметру зони проникнення);

• оцінка положення водонафтового та газонафтового контактів.

На відміну від трикотушкових зондів індукційного каротажу, в яких вимірюються абсолютні значення сигналів на фоні скомпенсованого прямого поля, метод ВІІЗ, що базується на вимірі відносних фазових характеристик, може використовуватися для дослідження в свердловинах, заповнених високомінералізованим (  Ом·м) буровим розчином.

Результати інтерпретації діаграм ВІКІЗ в комплексі з даними інших методів ГДС і петрофізичною інформацією дозволяють визначати літологію геологічного розрізу, виділяти проникні пласти (пласти-колектори), оцінювати їхні колекторські властивості, включаючи коефіцієнт нафтогазонасичення.

§27. Метод діелектричної проникності

Абсолютна діелектрична проникність середовища є фізичною характеристикою породи, що показує, у скільки разів напруженість електричного поля E в даному діелектрику є меншою за напруженість поля індукції D у вакуумі: . В методі діелектричної проникності (ДМ – діелектричний метод) розглядається відносне значення цього параметру, що дорівнює відношенню величини даного середовища до значення абсолютної діелектричної проникності у вакуумі: . Відносна діелектрична проникність головних породоутворюючих мінералів складає 4-10, води – 81, нафти 2–2.7. Діелектрична проникність гірських порід, що являються в загальному випадку багатофазними багатокомпонентними системами, визначається їх мінеральним складом, структурою, співвідношенням твердої, рідкої та газоподібної фаз, типом флюїду, температурою і частотою електромагнітного поля.

Апаратура методу діелектричної проникності являє собою трикотушковий свердловинний прилад, що реєструє параметри електромагнітного поля з частотою 15-60 МГц (що на кілька порядків більше, ніж у низькочастотному індукційному методі). Прилад діелектричного методу включає дві зближені генераторні й одну приймальну котушки (або одну генераторну і дві приймальні).

Застосовують дві модифікації ДМ: діелектричний індуктивний метод (ДІМ) та хвильовий діелектричний метод (ХДМ).

Апаратура ДМ призначена для вимірювання амплітудних (ДІМ) і/або фазових характеристик високочастотного електромагнітного поля (ХДМ). Зазвичай визначають відносні фазові характеристики – різницю фаз у двох точках, розташованих на різній відстані від генераторної котушки ; а також відносні амплітудні характеристики – різницю або відношення амплітуд зареєстрованих сигналів , , . Усі перераховані характеристики визначаються відносною діелектричною проникністю ( ) та питомим електричним опором середовища ( ).

Апаратура і методика ДІМ

В діелектричному індуктивному методі, як було зазначено, вимірюється абсолютне значення амплітуди вторинного магнітного поля. Для дослідження розрізів свердловин використовують трикотушкові зонди: з двома приймальними та одною генераторною котушкою (П₁0.2П₂0.8Г) або з одною приймальною та двома генераторними котушками (П0.8Г₁0.2 Г₂) (рис. 44). Відстань між парними котушками є базою зонда , а середина цієї відстані умовно прийнята за точку запису кривої ДІМ.

Рис. 44. Схеми трикотушкових зондів діелектричного каротажу: а) – з двома вимірювальними (приймальними) котушками; б) – з двома генераторними котушками; О – точка запису; ∆z = |z₁ – z₂| – база зонда.

Від високочастотного генератора в геологічному середовищі індукуються вихрові струми, що являють собою суму струмів зміщення, щільність яких визначається діелектричною проникністю порід ( ), і струмів провідності, щільність яких залежить від електропровідності порід ( ). Ці струми наводять у приймальних котушках е.р.с., величини котрих є пропорційними зазначеним параметрам. Виміряні е.р.с. реєструється наземною апаратурою, де визначаються абсолютні значення амплітуди вторинного поля та їхні фази (різниця фаз). Перехід від виміряної різниці фаз до діелектричної проникності виконується за допомогою спеціальних палеток, котрі дозволяють виправити виміряний сигнал за вплив електропровідності середовища (рис. 45). Величина електропровідності може бути встановленою за даними методів БЕЗ або ІМ.

Рис. 45. Співвідношення між вимірюваною в діелектричному каротажі величиною та відносною діелектричною проникністю речовини.

Крім абсолютного значення амплітуди вторинного поля, може бути зареєстрована різниця амплітуд:

, (84)

де , .

Тут , – осьові складові напруженості магнітного поля диполю (зонду) на відстанях z₁ і z₂ від генераторної котушки відповідно; – вертикальна компонента магнітного поля у повітрі.

В двочастотному варіанті ДІМ амплітуда вторинного поля вимірюється на двох частотах – 32 і 64 МГц або 1 і 32 МГц. За результатами вимірів ДІМ на двох частотах з трикотушковим сфокусованим зондом окремо визначаються за допомогою спеціальних номограм діелектрична проникність і електропровідність середовища.

При вимірах одночастотною апаратурою ДІМ використовується трикотушковий зонд П0.8Г₁0.2 Г₂, що складається з основної генераторної (Г₂) і фокусуючої генераторної (Г₁) котушок і одної вимірювальної (П) котушки. Фокусуюча котушка призначена для виключення впливу сигналу прямого поля на вимірювальну котушку. Довжина зонду дорівнює 1 м (відстань між головними котушками П та Г₂). Вимірювана напруга по двом жилам каротажного кабелю поступає на поверхню до реєструючого приладу.

Одночастотна апаратура ДІМ дозволяє виконувати виміри діелектричної проникності в діапазоні 5-40 відносних одиниць в породах з питомим опором від 4 Ом∙м та вище при температурі до 90ºС і тиску до 40 МПа.

Область застосування та вирішувані задачі

Основна область застосування – вирішення задач промислової геофізики.

Діелектричні методи можуть бути застосовані (як і індукційні методи) для вивчення розрізів свердловин, заповнених непровідною промивальною рідиною; закріплених полімерними або азбоцементними трубами; для дослідження гідрогеологічних та інженерно-геологічних свердловин; розрізів свердловин, складених малопористими породами високого опору.

Діелектричні методи дозволяють більш детально розчленовувати розрізи свердловин, складені породами середнього і високого питомого електричного опору, виявляти місця прориву прісних вод, що нагнітаються при розробці нафтогазових родовищ, досліджувати водоносні пласти, які насичені прісними пластовими водами, визначати істинну діелектричну проникність порід з метою вивчення їх колекторських властивостей і нафтонасичення.

У випадку насичення колекторів прісними водами їх неможливо відрізнити від нафтонасичених пластів методами опору або електропровідності. В той же час суттєва різниця в значеннях діелектричної проникності порід, що насичені прісною водою ( ) і нафтою ( ), дозволяє розділяти їх достатньо впевнено. Дані діелектричного методу дозволяють визначати коефіцієнт нафтонасичення пластів-колекторів.

Умова успішної реалізації методу – неглибокі зони проникнення (не більше 0.6-0.8 м), що обумовлено невисокою радіальною глибинністю методу. Діелектричний метод є неефективним в розрізах гірських порід з низьким опором (  Ом∙м), оскільки в цих умовах основний вклад в зареєстрований сигнал вносить електрична провідність середовища, а не діелектрична проникність.