Метод индукционного каротажа (ИК). Схема индукционного зонда.




 

Индукционный каротаж (ИК) является электромагнитным методом, основанным на измерении кажущейся удельной электрической проводимости горных пород. ИК выгодно отличается от каротажа обычными зондами и от БК тем, что применим не только в скважинах, заполненных промывочной жидкостью (проводящей ток), но и в скважинах с непроводящей жидкостью (нефтью или промывочной жидкостью, приготовленной на нефтяной основе), воздухом или

газом. Измерения при индукционном каротаже производятся с помощью спускаемого в скважину глубинного прибора, состоящего в наиболее простом виде из двух катушек: возбуждающей, питаемой переменным током, и приемной (измерительной), снабженной усилителем и выпрямителем (рис. 23).

Рис. 23. Принципиальная схема прибора ИК:

а – пространственная схема; б – разрез вдоль оси скважины;

1 – генератор, 2 – генераторная катушка; 3 – усилитель с приемной (измерительной) катушкой;

4 – преобразователь с фазочувствительным элементом;

L – длина зонда;

О – точка записи

 

Электронная схема прибора обеспечивает питание генераторной катушки переменным током частотой 20–80 кГц, усиление и преобразование сигнала измерительной катушки. Переменный ток, протекающий по генераторной катушке, создает переменное магнитное поле

(прямое или первичное), индуцирующее в окружающих породах вихревые токи. В однородной среде силовые линии тока представляют собой окружности с центром по оси скважины (если ось глубинного прибора совпадает с осью скважины). Вихревые токи в породах создают вторичное магнитное поле. Первичное и вторичное переменные магнитные поля индуцируют ЭДС в приемной катушке. Индуцированная первичным полем ЭДС Е1 является помехой и компенсируется введением в цепь приемной катушки равной ей ЭДС и противоположной по фазе. Остающаяся в измерительной цепи ЭДС Е2, индуцированная вторичным магнитным полем вихревых токов, подается в измерительный преобразователь для усиления и преобразования, после чего посылается по жиле кабеля на поверхность, где записывается регистрирующим прибором.

Амплитуда тока в генераторной катушке в процессе замера поддерживается неизменной, а сила вихревых токов, возникающих в окружающей породе, определяется удельной электрической проводимостью (электропроводностью) породы. Соответственно ЭДС Е2, наведенная вторичным полем в измерительной катушке, в первом приближении пропорциональна электропроводности горных пород σп, следовательно, пропорциональна их удельному сопротивлению. Зарегистрированная по стволу скважины кривая должна характеризовать изменения уд. электропроводности породы в разрезе.

В однородной изотропной среде с удельной электропроводностью σп, когда частота тока питания и проводимость среды невелики (взаимным влиянием вихревых токов можно пренебречь),

Е2 = Кз ⋅ σп,

где Кз–коэффициент зонда.

На практике измеряется не ЭДС Е2, а пропорциональная ей величина получаемого при индукционном каротаже сигнала:

Ес = С ⋅ Е2, где С – коэффициент пропорциональности.

И далее получаем

σп = Е2 / Кз = Ес / C ⋅Кз = Ес / Кс, Здесь Кс–коэффициент для перехода от величины сигнала

к удельной электропроводности.

Поскольку среда, окружающая прибор, неоднородна (прослои пород разного сопротивления, промывочная жидкость с сопротивлением, отличающимся от сопротивления окружающей среды, наличие зоны проникновения), замеренная величина электропроводности характеризует кажущуюся проводимость σк аналогично кажущемуся удельному сопротивлению ρк. В результате измерений величину сигнала Ес определяют следующим образом:

σк = 1 / ρк = Ес / Кс.

Величина коэффициента Кс выбирается с таким расчетом, чтобы в однородной среде σк соответствовала σп.

Удельная электрическая проводимость выражается в сименсах на метр (См /м). Сименс – проводимость проводника, имеющего сопротивление в 1 Ом.

Зонд индукционного каротажа обычно обозначается шифром, первый элемент которого – цифра соответствует числу катушек зонда, второй – буква (Ф, И или Э) обозначает тип зонда, третий

элемент – число соответствует длине зонда (расстоянию в метрах между серединами главных катушек).

Кривая кажущейся удельной проводимости, регистрируемая в ИК, практически линейно отражает изменение проводимости среды. Она соответствует перевернутой кривой кажущихся сопротивлений в практически гиперболическом масштабе сопротивлений. Благодаря этому усиливается дифференциация кривой против пород, имеющих низкое уд. сопротивление, и происходит сглаживание ее против пород с высоким удельным сопротивлением.

Для получения более точных данных об удельной электрической проводимости пород в зонд ИК кроме двух главных катушек включают несколько дополнительных генераторных и измерительных катушек, называемых фокусирующими. Назначение дополнительных катушек – в комплексе с главными уменьшить влияние промывочной жидкости, зоны проникновения и вмещающих пород

на величину кажущейся проводимости, а также увеличить глубинность исследования. Точкой, к которой относятся результаты измерения, является середина расстояния между главными (токовой и измерительной) катушками (точка записи О на рис. 23).

Форма кривой и определение границ пластов при ИК зависят от характера токовых линий, образующих вокруг оси скважины замкнутые окружности, располагающиеся в плоскости, перпендикулярной к оси прибора. Влияние скважины на показания ИК в общем случае зависит от dс, ρс и отношения ρп/ρс. В случае высокоминерализованной промывочной жидкости (ρс < 1 Ом ⋅ м) и достаточно высокого удельного сопротивления пород (ρп / ρс > 20) влияние скважины становится заметным и учитывается при интерпретации диаграмм ИК с помощью специальных палеток. Влияние зоны проникновения на результаты ИК невелико при повышающем проникновении. Понижающее проникновение оказывает значительное влияние, начиная уже с проникновения промывочной жидкости на глубину, превышающую три диаметра скважины (D > 3 dс).

В индукционном каротаже в отличие от других методов сопротивления не требуется непосредственного контакта измерительной установки с промывочной жидкостью. Это дает возможность применять ИК в тех случаях, когда используются непроводящие промывочные жидкости (приготовленные на нефтяной основе), а также в сухих скважинах.

Благоприятные результаты получают при исследовании разрезов низкого и среднего сопротивлений и наличии повышающего проникновения фильтрата бурового раствора в пласт. По диаграммам ИК можно более точно определить удельное сопротивление низкоомных водоносных коллекторов и положение ВНК. Применение ИК ограничено при соленой промывочной жидкости и высоком удельном сопротивлении пород. ИК рекомендуется проводить в комплексе с другими методами сопротивлений, а также с методом ПС.

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2019-05-25 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: