ИНДУКЦИОННЫЙ МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ СКВАЖИН.
МЕТОД ПОТЕНЦИАЛОВ САМОПРОИЗВОЛЬНОЙ
ПОЛЯРИЗАЦИИ.
Цель работы:изучить физические основы методов ИК и ПС, методики проведения исследований, обработки и интерпретации результатов.
Задание
4.1.1. Изучите физические основы индукционного каротажа.
4.1.2. Изучите физические основы метода ПС.
4.1.3. По диаграммам метода ПС провести литологическое расчленение разреза
скважины
4.1.4.Определите границы пластов по диаграммам ПС.ИК.
4.1.5.Рассчитать статический потенциал по наблюденному потенциалу ПС.
4.1.6. Провести линию глин по интервалу скважины.
4.1.7.Определить глинистость пластов коллекторов.
Методические рекомендации.
4.2.1 Индукционный каротаж (ИК).При проведении индукционного каротажа (ИК) изучается удельная электрическая проводимость горных пород посредством индуцированных (наведенных) токов. Для этого в скважину опускается прибор (зонд) имеющий в своем составе генераторную (Г) и измерительную (И) катушки. Расстояние между генераторной и измерительной катушками называется длиной зонда
При проведении измерений в генераторной катушке с помощью переменного тока устанавливается переменное магнитное поле. Согласно закону Фарадея, в это время в горной породе возникают электромагнитные' вихревые токи, которые фиксируются измерительной катушкой зонда. Величина вихревых токов, возникающих в горной породе, зависит от величины её удельной электропроводности.
|
|
|
Применение метода ограничивается: при высоком содержании в промывочной жидкости компонент с сильными магнитными свойствами; если значения удельного электрического сопротивления пород превышают 500 Ом*м, для малоглубинных зондов ИК и зондов со слабым исключением влияния скважины - на высокоминерализированных промывочных жидкостях.
Длина зонда ИК - расстояние между основными генераторной и измерительной катушками. Точку на оси зонда, для которой проходящая через нее и перпендикулярная оси зонда плоскость делит все пространство на два полупространства с равными геометрическими факторами, принимают за точку записи.
Прибор (модуль) ИК комплексируют с модулями других методов ГИС без ограничений. Индукционный каротаж (ИК) основан на измерении кажущейся удельной электрической проводимости пород в переменном электромагнитном поле в частотном диапазоне от десятков до сотен килогерц.
Индукционные методы применяются для исследования вторичного электромагнитного поля среды, э.д.с. которого прямо пропорциональна электропроводности горных пород. Вторичное электромагнитное поле возникает в окружающей среде за счет вихревых токов, которые индуцированы катушкой, питающейся от помещенного в скважину генератора переменного тока.
|
|
|
В индукционных методах вторичное электромагнитное поле формируется в горных породах за счет индуктивной связи первичного электромагнитного поля со средой, окружающей зонд. Следовательно, индукционные методы позволяют изучать разрезы скважин, пробуренных с обычной промывочной жидкостью и с промывочной жидкостью на нефтяной или другой основе, плохо проводящей электрический ток.
Простейший зонд индукционного метода может быть составлен из двух катушек (генераторной и измерительной), опущенных в скважину.
Расстояние между серединами генераторной и измерительной катушек есть длина L индукционного зонда. Генераторная катушка зонда подключена к генератору переменного тока ультразвуковой частоты 20-60 кГц и питается стабилизированным по частоте и амплитуде током. Измерительная катушка зонда через усилитель и фазочувствительный элемент подключена посредством кабеля к регистрирующему прибору, расположенному на поверхности. Переменный ток, протекающий по генераторной катушке, создает переменное магнитное поле (прямое и первичное), которое, в свою очередь, индуцирует в среде, окружающей зонд, вихревые токи, формирующие вторичное переменное магнитное поле той же частоты, что и первичное.
|
|
|
Электродвижущая сила, генерируемая вторичным полем в измерительной катушке, состоит из двух составляющих - активной и реактивной. Регистрирующим прибором фиксируется сигнал активной составляющей э.д.с., наиболее тесно связанной с электропроводностью окружающей среды.
В случае низкой проводимости среды э.д.с. активной составляющей прямо пропорциональна ее электропроводности. С ростом электропроводности среды э.д.с. активного сигнала увеличивается медленнее и по более сложному закону. Нарушение пропорциональности между активным сигналом и электропроводностью среды связано с взаимодействием вихревых токов. Это явление называется скин-эффектом. Чем выше частота тока и электропроводность среды, тем значительнее взаимодействие вихревых токов и, следовательно, существеннее влияние скин-эффекта на показания индукционного метода.
Активный сигнал фиксируется на поверхности измерительным устройством в виде кривой, отражающей изменение электропроводности пород по разрезу скважины. Точкой записи кривой является середина расстояния между центрами генераторной и измерительной катушек. Единицей измерения электропроводности пород является сименс на метр (Сим/м) - величина, обратная ом×метру (Ом×м). На практике используют тысячную долю сименса на метр - миллисименс на метр (м Сим/м). Кажущаяся удельная проводимость выражается формулой:
|
|
|
, м Сим.,
где К0 – коэффициент зонда;
I0 – сила тока в генераторной катушке.
В индукционных методах измеряется эффективная удельная электропроводность sэф, зависящая от проводимостей пласта, промывочной жидкости, зоны проникновения фильтрата промывочной жидкости, вмещающих пород, от диаметра скважины, мощности пласта, а также размера и конструкции зонда. В связи с этим эффективная электропроводность в общем случае отличается от истинной удельной электропроводности изучаемого пласта sпл.
Индукционный метод получил широкое распространение при исследовании разрезов нефтяных и газовых скважин с промывочными жидкостями сравнительно низкой минерализации (rр >1Ом×м). Кроме того, он может использоваться при изучении скважин с непроводящей промывочной жидкостью (известково-битумные растворы и др.), заполненных нефтью и закрепленных трубами из диэлектриков (асбоцементные и полимерные обсадные колонны).
Применение обычного низкочастотного индукционного метода ограничено в случае использования соленых промывочных жидкостей, наличия зоны проникновения фильтрата промывочной жидкости, понижающей сопротивление пласта, и при исследовании пород удельного сопротивления свыше 500 Ом×м.
Обычный низкочастотный индукционный метод позволяет более детально расчленять разрезы скважин, сложенные породами низкого удельного сопротивления, выделять водоносные и нефтегазоносные пласты, изучать строение переходной зоны и уточнять положение контактов вода - нефть, вода - газ, определять истинное удельное сопротивление пород до 500 Ом×м.
Основное назначение ИК, выполненного с помощью многозондовых приборов, состоит в определении геоэлектрических характеристик разреза – удельного электрического сопротивления неизмененной части пласта и зоны проникновения, а также глубины зоны проникновения. При использовании однозондовых приборов решение этих задач может достигаться комплексированием данных ИК с данными БКЗ и БК.
Типовые условия проведения метода – скважины, заполненные любой промывочной жидкостью и вскрывшие породы с удельным электрическим сопротивлением менее 500 Ом* м.
АИК-5, АИК-5М.Аппаратура индукционного каротажа АИК-5 (АИК-5М) предназначена для геофизических исследований нефтяных и газовых скважин методом электромагнитного (индукционного) каротажа, с одновременной регистрацией активной (шифр параметра CILA) и реактивной (шифр параметра CILR) составляющих сигнала.
Скважинный прибор АИК-5 рассчитан на работу в скважинах при наибольшем значении температуры окружающей среды 150° С и наибольшем гидростатическом давлении 150 MПa.
Аппаратура работает в комплексе с трехжильным грузонесущим геофизическим кабелем типа КГ 3-60-180-1 длиной до 7000м.
Зонд индукционного каротажа - 7И1,6.
Количество измерительных каналов - 2.
Диапазон измерений активной составляющей кажущейся удельной электрической проводимости - от 5 до 300 м См/м, диапазон измерений реактивной составляющей кажущейся удельной электрической проводимости - от 10 до 600 м См/м, что с учетом затухания сигнала на высоких частотах (скин-эффекта) соответствует диапазону удельной электрической проводимости горных пород по активной составляющей от 5 до 1000 м См/м, по реактивной составляющей от 60 до 2000 м См/м.
Пересчет значений удельной электрической проводимости (шифр параметра CILA), полученной по результатам измерений, в удельное электрическое сопротивление производится с помощью палетки (рисунок 1).
Рисунок 1.Зависимость для перехода к УЭС
Метод потенциалов самопроизвольной поляризации. Метод основан на изучении естественного стационарного электрического поля в скважинах, образование которого связано с физико-химическими процессами, протекающими на поверхностях раздела скважина - порода и между пластами различной литологии. В используемой аппаратуре реализован следующий метод измерения потенциалов самопроизвольной поляризации. Имеются два измерительных электрода - M и N. Электрод M помещается в скважину и перемещается вдоль ее оси, электрод N располагается неподвижно на поверхности вблизи устья скважины. Регистрируется разность потенциалов, возникающая между электродами (рисунок 2). В аппаратуре ЭК-1 каротаж ПС осуществляется путем измерения по гальванической цепи потенциала токового электрода зондовой установки БКЗ относительно удаленного электрода на поверхности.
В результате работ получаются графики естественных потенциалов, измеряемые в милливольтах. По аномалиям на диаграммах ПС выделяются пласты с разной электрохимической активностью. Однозначная литологическая интерпретация диаграмм ПС затруднена, т.к. естественное электрическое поле зависит от многих факторов. Чаще всего против глинистых пород наблюдаются положительные аномалии потенциала ПС, а около пористых проницаемых пластов - отрицательные. Слабыми аномалиями (единицы милливольт) отличаются массивные, плотные, плохо проницаемые песчаники, известняки, вулканические породы. Скважинные исследования методом ПС служат для расчленения геологических разрезов и корреляции по соседним скважинам отдельных пластов, выявления плохо проницаемых сланцев, глин и хорошо проницаемых песков, пористых известняков, оценки пористости и проницаемости пород.
Кривые ПС не имеют нулевой линии. На диаграммах кривых ПС могут быть нанесены условные “нулевые” линии - линия глин и линия песчаников. Линия глин проводится по максимальным значениям ПС против мощных однородных глинистых пластов. От уровня линии глин отсчитывается величина ПС.
При бурении скважины нарушается естественное залегание горных пород вследствие разрушения их буровым инструментом и воздействия промывочной жидкости, в качестве которой используют воду, глинистые и известково-глинистые растворы. При проведении ГИС скважина должна быть заполнена промывочной жидкостью, через которую обеспечивается контакт электроустановок электрического каротажа с горной породой. Промывочная жидкость оказывает существенное влияние на результаты ГИС. Обычно при бурении скважины гидростатическое давление промывочной жидкости превышает пластовое давление, вследствие чего происходит проникновение фильтрата бурового раствора в проницаемые горные породы. Одним из методов ГИС, позволяющим выделять проницаемые интервалы в разрезе скважины, является метод каротажа самопроизвольной (спонтанной) поляризации скважины (ПС).
Величина ПС может зависеть от нескольких взаимосвязанных физико-химических реакций:
а - схема каротажа ПС. б - диаграмма ПС по стволу скважины:
1 - блок-баланс, 2 - регистратор, 3 - наземный электрод, 4 - лебедка с коллектором,
Рисунок 2. Схема измерения потенциала ПС, диаграмма UПС
Диффузионно-адсорбционные потенциалы – возникающие при пересечении скважиной песчанистых пластов коллекторов. В естественных условиях минерализация пластовых вод выше, чем минерализация промывочной жидкости. В буровом растворе молекулы NaCl диссоциируют на катион Na и анион хлора, каждый из которых диффундирует с определенной скоростью, причем подвижность хлора в 1,5 раза выше подвижности иона Na+. Следовательно, на границе скважина-пласт-коллектор происходит перераспределение зарядов.
Промывочная жидкость за счет ионов хлора заряжается отрицательно, а пласт за счет Na+положительно. Таким образом, на контакте песчаного пласта со скважиной образуется двойной электрический слой, потенциал которого называется диффузионным. Диаграмма UПС показана на рисунке 5.
Потенциалы фильтрации возникают при движении в порах горной породы, при этом происходит адсорбция анионов солей пластовых вод, а внутри капилляра образуется избыток катионов. При движении жидкости на входе капилляра возникает избыток положительных зарядов, а на выходе - избыток отрицательных. Диаграммы потенциала собственной поляризации используют при решении следующих задач:
- выделение в разрезе скважины проницаемых интервалов;
- литологическое расчленение разреза;
-определение границ пластов:
-определение фильтрационно-емкостных свойств пластов-коллекторов
Под потенциалом самопроизвольной поляризации (ПС) подразумевают измерение потенциала или градиента потенциала естественного электрического поля, вызванного самопроизвольной поляризацией горных пород, относительно потенциала на дневной поверхности. Единица измерения — милливольт (мВ).
Регистрацию потенциалов ПС выполняют одновременно с любыми другими измерениями без ограничений. Электроды М и N изготавливают из свинца для исключения влияния на измеряемую величину нестабильной электродной разности потенциалов. Требования к методическому обеспечению метода заключаются в наличии интерпретационных зависимостей, отражающих влияние на амплитуду ПС условий измерений: толщин и удельных электрических сопротивлений исследуемых пластов, удельных сопротивлений вмещающих пород, удельных сопротивлений и температуры промывочной жидкости.
Предельно допустимая скорость регистрации – 2000 м/час.
Рисунок 3.Кривая ПС при прямом поле
Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 2374; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!