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.