Призначення основних блоків і панелей лабораторії

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 13Следующая ⇒

Панель комутації 4призначена для підключення кабелів колектора до входу вибраного вимірювального пульта і виходу вимірювальних каналів пульта до входу реєструючої апаратури лабораторії.

Панель контролю каротажу 6служить для контролю за проведенням промислово-геофізичних досліджень свердловин. Панель контролю каротажу включає: датчик швидкості руху кабелю, лічильник глибин, підсилювач магнітних міток, імітатор протяжки, індикатор аварії та датчик величини натягу кабелю.

Панель перемикання масштабів 7 призначена для грубого та плавного встановлення масштабів реєстрації параметрів, що вимірюються, а також підключається до виходу наземного пульта вибраного методу через панель комутації. В панелі передбачена можливість вводу в будь-які канали еталонної напруги від градуйованих компенсаторів поляризації (ГКП).

Уніфікований генератор 8 призначений для живлення свердловинних геофізичних приладів синусоїдальним струмом.

Уніфіковане каротажне джерело живлення 9призначене для живлення наземних і свердловинних геофізичних приладів постійним та змінним електричним струмом різної напруги.

Блок керування свердловинними приладами 10призначений для живлення свердловинних приладів, контролю напруги та частоти струму живлення, а також для зарядження акумулятора, який розміщений у кузові.

Про призначення інших пультів та панелей позначених на рис. 1.5 говорить сама їх назва.

Вивчення зондів електричного каротажу

Мета, завдання і тривалість роботи

Метою роботи є ознайомлення студентів із конструкцію та характеристиками звичайних неекранованих зондів методу електричного опору.

Завдання:

- ознайомитись із зондами в наглядній формі;

- визначити границі та товщини пластів за даними методу уявного електричного опору.

Тривалість роботи - 2 години.

Основні теоретичні положення

Метод звичайних неекранованих зондів згідно класифікації відноситься до методів штучного електромагнітного поля. Здатність гірських порід проводити електричний струм є однією із їх властивостей, яка широко використовується для вивчення геологічного розрізу свердловин.

Величиною, яка характеризує здатність гірської породи пропускати електричний струм, є питомий електричний опір r (у подальшому - питомий опір). Він може бути визначений за допомогою відомої формули для опору R провідника із однорідної речовини з сталою площиною січення S і довжиною l:

. (2.1)

На практиці електричного каротажу величину r виражають в Ом·м.

Таким чином, питомий опір гірської породи – це опір між двома протилежними гранями куба породи з ребром в один метр.

Здатність породи проводити електричний струм можна охарактеризувати і питомою електропровідністю s, яка є величиною оберненою питомому опору

. (2.2)

Питома електропровідність виражається в См/м. Переважно, щоб уникнути дробових чисел користуються тисячними частинами цієї одиниці – мСм/м.

Мінерали, що складають гірські породи, в основному, погано проводять електричний струм. Тому мінеральний скелет більшості гірських порід можна вважати не провідником. Електропровідність гірської породи зумовлена електропровідністю пластової води, яка заповнює пори. Гірські породи за величиною електропровідності займають проміжне місце між провідниками та ізоляторами. Їх питомий опір змінюється від долей Ом·м до десятків тисяч Ом·м.

Класифікація зондів електричного каротажу.Для вивчення питомого електричного опору гірських порід у свердловину на спеціальному кабелі спускають вимірювальну установку (зонд). Такий пристрій, як правило, складається з трьох електродів (заземлювачів): А, М, N. Четвертий електрод В заходиться на поверхні поблизу устя свердловини. Електроди називають парними, якщо вони включені в одну ланку – живлячу (А і В) або вимірювальну (М і N), і непарними – електроди різних ланок. Електроди А і В, які служать для створення електричного поля в свердловині, називають струменевими або живлячими, електроди М і N, які використовуються для вимірювання величини електричного поля, – вимірювальними або приймальними.

За взаємним розміщенням електродів зондові пристрої діляться на потенціал-зонди і градієнт-зонди (рис. 2.1).

1 – живлячі електроди; 2 – приймаючі електроди;

3 – точка виміру питомого опору

Рисунок 2.1 – Потенціал-зонди (а)

І градієнт-зонди (б)

Потенціал-зондами називаються такі зонди, в яких відстань між непарними електродами АМ мала у порівнянні з відстанню між парними електродами (МN або АВ), тобто АМ<MN або АМ<AB. Якщо один із парних електродів (N або В) потенціал-зонда віддалений у нескінченність (N®¥ або B®¥), то такий зонд називається ідеальним потенціал-зондом. Пристрій називається потенціал-зондом тому, що в точці М вимірюється значення потенціалу електричного поля.

Переважно використовуються трьохелектродні потенціал-зонди (див. рис. 2.1, а, II – IV). Величина r в даних зондах визначається за формулою:

, (2.3)

де К – коефіцієнт зонда, м;

∆U –різниця потенціалів між електродами MN, В;

І – сила електричного струму в ланці живлячих

електродів АВ, А.

Коефіцієнт зонда К розраховується за формулами (2.4, 2.5):

для однополюсного зонда:

, (2.4)

для двополюсного зонда:

. (2.5)

де - коефіцієнт однополюсного зонда;

- коефіцієнт зонда двополюсного зонда.

Відстань між зближеними непарними електродами L_пз=АМ є розміром або довжиною потенціал-зонда. Точка до якої відноситься вимір, називається точкою запису та позначається буквою “O”. Точка запису в потенціал-зонда умовно розміщена посередині між електродами А і М. Розмір потенціал-зонда L_пз=АМ визначає його глибинність дослідження та загальний вид кривої уявного опору.

Градієнт-зонди – це зонди, в яких відстань між парними електродами (АВ або МN) мала в порівнянні з відстанню між непарними електродами (АМ), тобто MN<AM або АВ<AM (Рис. 2.1, б). Якщо відстань між зближеними електродами МN або АВ прямує до нуля, то такий зонд називається ідеальним градієнт-зондом.

На практиці використовують трьохелектродні неідеальні градієнт-зонди, величина питомого опору яких пропорційна зміні різниці потенціалів на ділянці МN.

Переважно використовуються градієнт-зонди з відстанями між електродами МN або АВ від 0.05 до 2 м. Використання ідеальних градієнт-зондів неможливе, так як, по-перше, не можна виготовити зонд з нескінченно близьким розміщенням електродів, а по-друге при нескінченно близьких один від одного електродів різниця потенціалів настільки мала, що її практично не можна виміряти.

Відстань L_гз=АО між непарним електродом і серединою парних електродів є розміром градієнт-зонда. Точка запису О кривої питомого опору у градієнт-зонда розміщена посередині між парними електродами.

За призначенням електродів, які розміщені в свердловині, зонди можуть бути однополюсні або прямого живлення та двополюсні або взаємного живлення.

В однорідних середовищах величина r залежить не тільки від типу зонда, але і від взаємного розміщення його електродів. У зв’язку з цим розрізняють послідовні та обернені трьохелектродні потенціал- і градієнт-зонди. Послідовними називають зонди, в яких парні електроди (А i В або М i N) знаходяться внизу, оберненими називають зонди, в яких парні електроди розміщені вище непарного.

На практиці геологічний розріз у свердловині є неоднорідним, тобто є пласти низького і високого опору, різної товщини, є також вплив самої свердловини, яка значно відрізняється за опором від гірських порід. Завдяки цьому, питомий електричний опір, заміряний у свердловині установкою (зондом), буде відрізнятися від дійсного і називається уявним питомим електричним опором r_у.

Зонди позначаються наступним чином: А2.0М0.25N – однополюсний послідовний градієнт-зонд: верхній електрод А – живлячий, нижче нього на відстані 2м розміщений електрод М і на відстані 0,25м від М – інший вимірювальний електрод N. Інший живлячий електрод В розміщений на значній віддалі від свердловинних електродів. Розмір зонда L_гз=2.125 м.

Зонд прямого живлення (однополюсний) можна зробити зондом взаємного живлення (двополюсним) і навпаки. При цьому результат вимірів не змінюється. Це правило строго доказується математично і називається принципом взаємності.

Форма кривої методу уявного електричного опору для пласта може мати різне зображення в залежності від багатьох факторів (типу зонда, співвідношення між розміром зонда і товщиною пласта) і т.п.

Форма кривої для потенціал-зонда має симетричний характер, тобто екстремальні значення (максимальні, або мінімальні) для середини пласта і різка зміна при підході до границь пласта (рис. 2.2).

Для градієнт-зондів форма кривої має несиметричний характер, тобто екстремальні значення (максимальні і мінімальні) в підошві (максимальне) і в покрівлі (мінімальне) для послідовних зондів (рис. 2.2) (для випадку коли вивчаємо високоомний пласт); і дзеркальне відображення форми кривої має місце для оберненого (покрівельного) градієнт-зонда (рис. 2.2).

Визначення границь пластів і їх товщин за даними кривих уявного опору.При визначенні границь пластів, доцільно використовувати градієнт-зонд, для якого розмір зонда L_з менший товщини пласта h. В цьому випадку підошва, покрівля та товщина високоомного пласта визначаються за формулами:

, (2.6)