Каротажные станции

Каротажные станции Каротажные станции Электрические методы каротажа Методы естественного поля Каротаж потенциалов самопроизвольной поляризации (ПС) Каротаж вызванной поляризации (ВП) Методы искусственного поля Каротаж сопротивлени й (КС) Боковой каротаж (БК) БКЗ, МБК Потенциалы собственной поляризации пород обусловлены следующими физикохимическими процессами:  диффузией солей и пластовых вод в промывочную жидкость и наоборот, а также адсорбцией ионов на поверхности минеральных частиц ГП;  фильтрацией вод из промывочной жидкости в породы и пластовых вод в скважину;  окислительно-восстановительными реакциями, происходящими в породах и на контакте их с промывочной жидкостью и металлами. Сущность метода ПС    Пластовая вода, залегающая в коллекторе и фильтрат бурового раствора раствор обладают разной минерализацией и плотностью, вследствие этого ионы Na+ и Cl- мигрируют из зоны с повышенной минерализацией в пониженную. Мобильность ионов Cl- больше чем Na+, поэтому вскоре на границе с проницаемым продуктивным пластом со стороны бурового раствора появляется отрицательно заряженная область, а со стороны более минерализованной воды коллектора положительно заряженная зона (рис 1). Определение проницаемых пластов и расчленение разреза Пески, песчаники отличаются минимумом значений ПС. Глины, плотные непроницаемые породы – для них характерны максимальные значения. Алевролиты, глинистые песчаники в свою очередь обладают средними значениями. Решаемые задачи:  литологическое расчленение разреза;  выделение нефтегазоносных и водоносных коллекторов;  определение минерализации пластовых вод. В группу методов ПС входят : обычный метод потенциалов СП;  метод градиента СП;  метод селектированных зондов СП;  метод квазистатических потенциалов СП;  метод специальных зондов СП.  Обычный метод потенциалов СП РП    РП – регистрирующий прибор N – заземляемый электрод М – приемный электрод N M Метод градиента СП РП N M Схема скважинного снаряда для ПС Метод селектированных зондов СП  В этом методе искусственно создаются условия, уменьшающие влияние ограниченной мощности пласта и сопротивления вмещающих пород на величину напряжения. Этот метод позволяет выделить в разрезах скважин проницаемые и глинистые пласты, залегающие среди пород высокого электрического сопротивления (карбонатов). Метод квазистатических потенциалов СП  При обработке данных обычного метода СП и метода градиента потенциала СП, полученных против пластов ограниченной мощности высокого удельного сопротивления, с помощью палеток вносят соответствующие поправки за влияние мощности и удельного сопротивления пласта, удельного сопротивления вмещающих пород и зоны проникновении, диаметров скважины. Исправленные значения разности потенциалов СП называют квазистатическими. Метод специальных зондов СП  В тех случаях, когда по тем или иным причинам невозможно записать кривую СП обычным способом из-за сильных блуждающих промышленных или теллурических токов, применяют специальные зонды (стабильный зонд, трехэлектродный зонд Дахнова – Дьяконова, экранный зонд). Способ с контрольным замером потенциалов СП. Кривая ПС. Линия глин. Линия глин Каротаж потенциалов вызванной поляризации    В основе явления ВП лежат сложные физические и электрохимические процессы. Электрохимические процессы характерны для пород с электронной и ионной проводимостями. У пород с электронной проводимостью (сульфиды, окислы, графит, антрацит) вызванная поляризация возникает главным образом вследствие окислительновосстановительных процессов между проводящими ток минералами и соприкасающимися с ними растворами солей. У пород с ионной проводимостью — в результате как деформации Двойного электрического слоя (межфазный) (ДЭС), так и в результате диффузии ионов ДЭС из участков с повышенной их концентрацией в зоны пониженной концентрации из-за чередования широких и узких капилляров. Решаемые задачи   Высокие значения поляризуемостей рудных электронопроводящих минералов (сульфиды железа, меди, никеля), а также магнетита и графита определяют основную область применения метода ВП. Даже редкая вкрапленность таких минералов, занимающая несколько процентов объема породы, обусловливает высокие значения поляризуемости породы ηК (10-20 %).  Против глин, а также чистых очень пористых или сильно кавернозных известняков и доломитов показания ВП характеризуются наименьшими значениями. Значение ВП против названных разностей пород принимают за условный нуль и относят к ним все замеренные значения вызванных потенциалов.  Он может быть использован для литологического расчленения пород (преимущественно песчано-глинистых), выделения водоупоров и хорошо промытых разностей песков. Цифровой скважинный прибор каротажа вызванной поляризации многоканальный ЦСП-ВПРМ-43 Коэффициент зонда Кз, м Диапазон измерения кажущегося удельного электрического сопротивления в пределах диапазонов установки тока 1,10,100, r, Ом•м, не менее Диапазон измерения кажущегося сопротивления на диапазоне установки тока 1000, r, Ом•м, не менее Диапазон измерения ПС, мВ, не менее Количество временных окон измерения ВП 3,10 1-2500 25000,00 ±1000 2×64 Формат передачи данных «Манчестер-2»: длительность слова, мкс 960,00 количество передаваемых слов 140,00 Ток питания максимальный, мА, не более 200,00 Ток питания номинальный, мА, не более 80,00 Напряжение питания, В 50,00 Потребляемая мощность, Вт, не более 15,00 Максимальная рабочая температура, °С 80,00 Максимальное гидростатическое давление, МПа 10,00 Диаметр, мм 36/43 Длина с жестким зондом, мм Вес, кг 2900,00 15,00 Каротаж сопротивлений  Каротаж Сопротивления (Кс) — основной метод электрического каротажа скважин, в основе которого лежит различное удельное электрическое сопротивление горных пород и полезных ископаемых.  Измерения кажущегося удельного сопротивления (рk) производятся при помощи зонда, опускаемого в скважину на каротажном кабеле . Зонд состоит из двух сближенных и одного удаленного электрода; четвертый электрод заземляется на поверхности. Через два питающих электрода пропускается электрический ток, с помощью двух других приемных электродов измеряется разность потенциалов ∆U.  При поддержании постоянной силы тока I и постоянном коэф. зонда К, зависящего от его размера и типа, регистрируемое ∆U пропорционально кажущемуся удельному сопротивлению pk. Зонды, применяемы в КС    В зависимости от удельного сопротивления пластов, их мощности и диаметра скважин применяются зонды различных размеров (от 0,3 до 4 м реже более) и типов: 1) потенциал-зонды (сближены электроды разного назиачения — питающий и приемный); рk пропорционально потенциалу электрического поля; используются главным образом при каротаже хорошо проводящих полезных ископаемых; 2) градиент-зонды (сближены электроды одинакового назначения); рк пропорционально градиенту потенциала электрического поля; применяются для выделения пластов полезных ископаемых с высоким сопротивлением. Наиболее распространенные зонды КС   Скважинный зонд КПС-43/48 предназначен для исследования неглубоких скважин методами КС и ПС. на базе малоглубинной каротажной станции. Решаемые задачи - расчленение разреза на пласты с различными электрическими свойствами, - определение удельного электрического сопротивления горных пород, - изучение распределения удельного сопротивления в промытой зоне, зоне проникновения и в не затронутой проникновением фильтрата части пласта, - количественно оценивать коллекторские свойства пласта и т. д. Боковое каротажное зондирование Боковое каротажное зондирование (БКЗ) (lateral logging souding) - каротаж сопротивления, предусматривающий использование приборов однотипных зондов разной длины (в том числе стандартного зонда КС). При очень малом размере (длине) зонда L, по отношению к диаметру скважины D, измеренное рк близко по значению к удельному сопротивлению бурового раствора ро, с увеличением L возрастает радиус проникновения тока и усиливается влияние удельного сопротивления пластов г. п. (полезных ископаемых), рп возрастает на величину рк. При L > D наблюдается асимптотическое приближение pк к рп. По диаграммам БКЗ (серии диаграмм КС) строятся практические кривые БКЗ для каждого пласта в виде зависимости рк от L, в двойном логарифмическом масштабе. Последнее позволяет их легко сопоставлять с теоретическими кривыми —палетками БКЗ, МКЗ и ПКМ, рассчитанными для разл. геол. условий. Наблюдаются двухслойные кривые БКЗ — при отсутствии проникновения в пласт бурового раствора и трехслойные — при его проникновении. В результате интерпретации БКЗ определяется удельное сопротивление пласта; зоны проникновения бурового раствора и ее диаметр. БКЗ проводится преимущественно в скважинах, бурящихся с целью поисков и разведки нефти и газа в пределах нефте- и газоперспективных горизонтов разреза. Величина является одним из критериев при выделении нефте- и газоносных пластов; наличие зоны проникновения бурового раствора свидетельствует об их повышенных коллекторских свойствах. Боковое каротажное зондирование Распределение токовых линий для трехэлектродного и девятиэлектродного зонда БКЗ Схема трехэлектродного зонда: а – схема с автокомпенсатором, б – схема с резистором. Боковое каротажное зондирование Схема семиэлектродного и девятиэлектродного зонда БКЗ Боковое каротажное зондирование Индукционный каротаж      ИК изучает удельную электропроводность горных пород. Метод основан на измерении напряженности переменного магнитного поля вихревых токов, возбужденных в породах источником переменного магнитного поля. Особенности: - не требует контакта с окружающей средой; - не используются электроды; - токовые линии – кольцевые окружности с центром на оси скважины. Индукционный каротаж         Схема зонда ИК: 1 – генератор; 2 – генераторная катушка; 3 – усилитель; 4 – измерительная катушка; 5 – кольцевая зона пласта; 6 – токовая линия; 7 – преобразователь. Индукционный каротаж Кривые кажущейся проводимости зонда ИК: а – пласт высокого сопротивления; б – пласт низкого сопротивления. О – точка записи, Г – генераторная катушка, И – измерительная катушка   ВИКИЗ ВИКИЗ – Высокочастотное индукционное каротажное изопараметрическое зондирование представляет собой измерение параметров магнитного поля трехкатушечными зондами, обладающими геометрическим и электродинамическим подобием. Каждый зонд состоит из одной генераторной и двух приемных катушек. За одну спускоподъемную операцию регистрируются показания пяти разноглубинных зондов индукционного каротажа и потенциала самопроизвольной поляризации (СП) пород. При пропускании через генераторную катушку переменного тока с частотой 20-50 кГц (в зависимости от типа аппаратуры). Генераторная катушка питается током, постоянным по амплитуде, частотой 20-50 кГц. Переменный ток, протекающий по генераторной катушке, создает переменное магнитное поле (прямое или первичное), индуцирующее вихревые токи в окружающей зонд среде, которые тем больше, чем больше проводимость г.п. При малых расстояниях и проводимости вихревые токи сдвинуты по фазе относительно тока в генераторной катушке на угол π/2, в противном случае фаза отличается от π/2. Вихревые токи в породах, в свою очередь, создают вторичное магнитное поле. Прямое и вторичное поля индуцируют ЭДС в измерительной катушке. ЭДС, индуцированная прямым полем, компенсируется путем введения равной и противоположной по фазе ЭДС с помощью дополнительных катушек. Остающаяся в измерительной цепи ЭДС усиливается и подается на фазочувствительный элемент.    Фазочувствительный элемент регулируется так, чтобы сигнал на выходе прибора был прямо пропорционален электропроводно­сти среды. Однако при большой проводимости выходной сигнал увеличивается медленнее, чем электропроводность среды, что связано со взаимодействием вихревых токов и обычно называется скин-эффектом. Глубина исследования достигается за счет увеличения длины зонда и уменьшения частоты электромагнитного поля. Зонды отличаются радиальной глубинностью исследования. Это позволяет по данным ВИКИЗ обнаруживать радиальный градиент сопротивления и выделять по этому признаку пласты, в которые происходит проникновение промывочной жидкости (коллекторы), определять удельное электрическое сопротивление частей пластов, незатронутых проникновением, зон проникновения и окаймлящих их зон с одновременной оценкой глубины измененной части пласта. По данным об удельном электрическом сопротивлении (УЭС) пластов также определяют характер насыщения пород и положение флюидальных контактов и протяженности переходных зон. Зонд ВИКИЗ Аппаратура состоит из 5 трехкатушечных (1 генераторная и 2 измерительные)зондов разной длины. Изопараметричность – сохранение одинаковых показаний всех зондов в одной и той же однородной среде с постоянным значением электропроводности. Зонд ВИКИЗ Технические характеристики скважинного прибора: Напряжение питания, В 100…140 Потребляемая мощность, Вт не более 25 Максимальная рабочая температура, С 120/150/175 Максимальное гидростатическое давление, Мпа диаметр, 0.073/ 0.086 длина, м масса,кг 60/100/120 4 60/70 ВИКИЗ Благоприятные условия: - пресная промывочная жидкость; - Удельное ЭС пластов не более 100 Омм. Неблагоприятные условия: - высокоомные породы; - низкоомный буровой раствор (< 0,01 Омм). Кривые ВИКИЗ  Пять кривых ВИКИЗ располагаются на одном поле каротажной диаграммы. Шкала напряжений ρ, по которой легко распознаются низкоомные отложения, выбирается линейной. Шкала напряжений ρ, когда необходимо выделить пласты высокого сопротивления, принимается логарифмической.  Границы пластов проводят по середине спада кривых (см. рисунок). Значение ρп снимается с самого большого зонда. Кривые ВИКИЗ Диэлектрический каротаж (ДК) Предназначен для изучения диэлектрической проницаемости горных пород в разрезе скважин. Измеряются характеристики высокочастотного магнитного поля, вызванного зондом ДК. Решаемые задачи:  детальное расчленение разреза;  выявление мест прорыва пресной воды;  исследование водоносных пресных пластов;  определение диэлектрической проницаемости пород;  изучение обводненности залежи;  контроль положения ВНК. Недостатки: Малый радиус исследования – 0,4-0,6 м. Зонды диэлектрического каротажа Зонд ДК представляет собой трехкатушечный зонд (аналогичен зонду ВИКИЗ), в котором находятся одна генераторная катушка и две сближенные приемные катушки.(ДК1-713 – 1985 г.) Длина зонда L обычно составляет 0,8-1,0 м. База зонда «дельта L» = 0,2-0,3 м. Рабочая частота 40-60 МГц. Кривые диэлектрического каротажа ДК1-713  Кривые стандартного и диэлектрического каротажа и значения  диэлектрическая проницаемость скелета породы, kп - коэффициент пористости.  1 - аргиллиты; 2 - песчаник плотный с известковистым цементом; песчаник: 3 - нефтегазонасыщенный, 4 - водонасыщенный     Диэлектрический каротаж (ДК)   разделение нефтяных и водоносных пластов при внутриконтурном заводнении продуктивных горизонтов пресной водой. В таких случаях нефть и вода различаются по показателю εк, при практически одинаковых значениях ρк (см. рисунок).  Сопоставление кривых ДК и КС в интервале внутриконтурного заводнения нефтесодержащих пластов пресной водой  1-3 – нефтеносный, водоносный и глинистый пласты Благоприятные условия для применения диэлектрического каротажа: Открытый ствол;  Скважина обсажена стеклопластиковыми трубами;  Пресный буровой раствор;  Буровые растворы на нефтяной основе (РНО) 