Сравнить характер расспространения токовых линий в случае обычных зондов КС, в зондах БК и ИК.
Боковой каротаж (БК) является разновидностью электрического каротажа по
методу сопротивления с фокусировкой тока.
При измерении эффективного сопротивления этим методом в скважину опуска-
ется зонд, состоящий из основного токового А и двух или нескольких экранных элек-
тродов Э, однополярных с основным и расположенных по обе стороны от него на
равных расстояниях.
Термины «эффективное сопротивление» и «кажущееся сопротивление» близки
по смыслу. Главное их различие состоит в том, что эффективное сопротивление все-
гда прямо пропорционально удельному сопротивлению сред, а кажущееся сопротив-
ление, измеренное обычными зондами, может находиться не в прямой зависимости от
сопротивления среды.
Сравним характер распределе-
ния токовых линий от электрода А в
случае обычных зондов КС (рис. 3.20,
а) и при наличии экранирующих
электродов в зондах БК (рис. 3.20, б)
в пласте высокого сопротивления
(ρ П >ρвм>ρс). В первом случае значи-
тельная часть токовых линий прохо-
дит через скважину во вмещающие
пласты низкого сопротивления. Во
втором случае экранные электроды
препятствуют растеканию тока от электрода А по стволу скважины и направляют его
в глубь исследуемых пород, что уменьшает влияние скважины и вмещающих пород.
Боковой каротаж имеет три модификации, в которых используются трех-, семи-
и девятиэлектродные зонды.
Конструкция зондов 3-х электродного БК принцип измирения эфективного сопротивления.
Трехэлектродный зонд метода БК представляет собой длинный проводящий
цилиндрический электрод, разделенный изоляционными промежутками на три части
|
|
(рис. 3.21, а). Центральный короткий электрод A0 зонда является токовым, а крайние
А1 и A2, соосные и равные по диаметру первому, но более длинные, – экранные. Эк-
ранные электроды соединены между собой и через них пропускается ток той же по-
лярности, что и через электрод A0. Вторым токовым электродом, на который замыка-
ется цепь источника тока, служит электрод В, расположенный на поверхности или в
скважине.
Характерными размерами трехэлектродного фокусированного зонда являются:
общий размер зонда Lоб – расстояние между внешними концами электродов A1 и A2;
длина зонда LЗ – расстояние между серединами интервалов, изолирующих централь-
ный электрод от экранных электродов; диаметр зонда dЗ (рис. 3.21, а). За точку записи
кривой эффективного сопротивления условно принимается середина центрального
электрода A0.
Общая длина трехэлектродного фокусированного зонда выбирается равной
примерно 3,2 м; минимальная толщина пласта, которая выделяется этим зондом, 0,5
Рис.3.20
м при длине центрального электрода 0,15 м. Диаметр зонда, исходя из условия про-
ходимости прибора по стволу скважины, принят равным 73 мм.
Центральный токовый электрод А0 явля-
ется одновременно измерительным М. Регист-
рируется изменение потенциала электрода М
относительно удаленного электрода N, нахо-
дящегося на изолированном участке кабеля не
ближе чем на 20 м от центрального электрода.
Для записи кривой эффективного сопро-
тивления необходимо обеспечить равенство
потенциалов питающего и экранирующих
|
|
электродов. Это достигается двумя способами:
1) сила тока через экранные электроды автома-
тически поддерживается такой, чтобы разность
потенциалов между питающим и экранирую-
щим электродами была равна нулю (рис.3.22,
а); 2) все три электрода соединяются гальвани-
чески через небольшое сопротивление порядка
0,01 Ом (рис.3.22, б), в этом случае при соответствующем подборе размеров цен-
трального и экранных электродов значения их потенциалов будут равны.
Когда достигается равенство потенциалов всех трех электродов, ток из цен-
трального электрода А не растекается по скважине, а распространяется в слое среды,
перпендикулярном к оси скважины (рис. 3.21, б), толщина этого слоя приблизительно
равна длине центрального электрода A0.
Радиус иследования БК-3
Радиус исследования зонда равен радиальному расстоянию от скважины до
точки, в которой толщина слоя выходящих изосновного электрода токовых линий начинает
значительно увеличиваться, т.е. расстояние на
котором линии тока параллельны. Приближен-
но можно считать, что глубина исследования
равна длине экранного электрода. При длине
экранного электрода 1,5 м предельный радиус
исследования зонда равен 1,5 м.
Рис.3.22. Схемы измерения эффективного сопротив-
ления трехэлектродным зондом БК с автокомпенса-
тором (а) и с шунтирующим сопротивлением R0 (б):
I0, Iэ – токи, питающие соответственно центральный электрод
A0 и экранные электроды A1 и A2; РУ – регулирующее устройство
силы тока, протекающего через экранные электроды
примеры диограмм БК. Влияние скважины, зоны проникновения и вмещающих пород на показания
|
|
Бокового каротажа
Эффективное сопротивление, измеренное зондом бокового каротажа, зависит
от типа и характеристики зонда, удельных сопротивлений пласта ρ П, вмещающих по-
Рис.3.21. Схема трехэлектродного зонда
БК (а); характер распределения токовых
линий в однородной среде для трехэлек-
тродного зонда БК (б)
род ρ ВМ, зоны проникновения ρ ЗП, промывочной жидкости ρ С, а также от геометриче-
ских факторов этих сред.
Можно считать, что в цепь питающего электрода А0 последовательно включены
три области – промывочная жидкость, зона проникновения, неизменная порода. С
учетом полного объема пространства, окружающего зонд, измеряемое эффективное
сопротивление против однородного мощного пласта выражается
ρэф = GС ρС + GЗП ρЗП +GП ρП, (3.22)
где GС, GЗП, GП – псевдогеометрические факторы соответствующих частей простран-
ства, которые зависят от длины проводника и его сечения. Сумма всех геометриче-
ских факторов составляет полный объем изучаемого пространства и равна единице.
На показания БК большое влияние оказывает повышающее проникновение.
При D / d С > 4 значение ρэф завышается в несколько раз, а при D/d С >8 – почти полно-
стью определяется сопротивлением зоны проникновения. Это влияние возрастает с
увеличением отношения ρ ЗП / ρ П и уменьшением толщины пласта. Понижающее про-
никновение относительно мало влияет на величину ρэф и становится заметным лишь
при больших (D / d С > 6) глубинах проникновения. Это явление легко объяснить, если
учесть характер распространения силовых линий тока при БК. В случае повышающе-
го проникновения ток, прежде чем достигнуть неизмененной части пласта, должен
преодолеть большое сопротивление в зоне проникновения, что вызывает значитель-
ное, часто преобладающее, падение потенциала на этом участке пласта. Если значе-
ние ρ ЗП мало по сравнению с ρ П (понижающее проникновение), падение потенциала
невелико, влияние зоны проникновения существенно уменьшается.