§ 10. Волновой диэлектрический каротаж
Волновой диэлектрический каротаж проводят в скважине с целью измерения диэлектрической проницаемости ε, используя разные характеристики высокочастотного поля. При этом наибольший практический интерес представляют разность фаз Δφ или (cosΔφ, sinΔφ/2)* и относительная амплитуда вторичного поля (hz1—hz2)hz1 (отношение амплитуды вторичного поля к суммарному. Каждая из них зависит от диэлектрической проницаемости и сопротивления среды.
Рабочая частота при ВДК должна быть такой, чтобы обеспечивалось достаточно ощутимое влияние токов смещения на поле и фазовые характеристики определялись в основном влиянием ε.
При выборе рабочих частот руководствуются также сопротивлением пород, слагающих разрез. В разрезах, сложенных породами с сопротивлением до 10 Ом·м или несколько больше, для измерения Δφ целесообразно использовать частоты в пределах 40—60 МГц, при сопротивлении пород около 100 Ом·м и более можно ограничиться частотами 25—30 МГц.
Длина зонда на частотах 30—60 МГц лимитируется затуханием сигнала в пласте и скважине; в породах с удельным сопротивлением около 5 Ом·м сигнал достаточной величины можно получить зондом длиной до 1,2 м. Разрешающая способность ВДК определяется в основном расстоянием между измерительными катушками (базой зонда Δz). В аппаратуре диэлектрического каротажа АДК-1 применяют зонды с двумя измерительными катушками длиной L = 85÷87 см (И1О, 25И2О, 75Г) на частоте 43 МГц.
* Форма кривых sin Δφ/2 и cos Δφ практически идентична форме кривых Δφ. Величина Δφ обычно колеблется в пределах 0,2—1,6 рад. При таких значениях аргумента синус и косинус изменяются практически линейно.
Влияние скважины
Из теоретических расчетов следует, что если длина зонда в 2— 3 раза превышает диаметр скважины, на показания относительных характеристик поля (сдвиг фаз или отношение амплитуд) скважина не оказывает существенного влияния. Искажения кривых ВДК возможны в случае, когда измерительные катушки оказываются расположенными в интервалах с различными диаметрами скважины, обусловленными неровностями ее стенок и наличием каверн при ρс<1 Ом·м. Для исключения влияния скважины в этих условиях рекомендуется проводить измерения с центрированным зондом.
Для пород высокого сопротивления при ωε/σп>1,1 результаты измерений согласно (III.4) зависят в основном от ε и не зависят от проводимости среды σп. Практически формулой (III.4) можно пользоваться при оценке ε в случае ρп> (30÷50) Ом·м. В породах меньшего сопротивления при 1,1≥ωε/σ ≥ 0,2 фазовый коэффициент аф и разность фаз Δφ зависят не только от ε, но и от проводимости пород σп, поэтому ε находят по палеткам sin Δφ/2=f(ρп) или cos Δφ>=f(ρп), где ε — шифр кривых (рис. 61). Значение ρп при этом определяют по данным БК или малых градиент-зондов.
Как видно из рис. 61, при ρп<5 Ом·м результаты измерений зондом ВДК почти полностью зависят от ρп и очень мало от ε, что исключает возможность определения ε для пород с ρп<5 Ом·м.
ВДК предусматривает также раздельное определение ε и ρп при совместной регистрации одним и тем же зондом значений Δφ и (hz1—hz2)/hz1. Эти параметры характеризуют одинаковый объем среды, но Δφ зависит в основном от ε, а отношение амплитуд |hz1—hz2|/hz1—от проводимости породы. При измерении двух названных параметров отпадает необходимость в дополнительном определении ρп для вычисления ε.