Способ каротажа Советский патент 1992 года по МПК G01V3/06 

Изобретение относится к электрическому каротажу и может быть использовано для изучения удельного электрического сопротивления пород, слагающих стенки скважин, особенно глубоких сильно выполаживающихся при бурении.

Известен способ электрического каротажа, согласно которому по скважине перемещается зонд, состоящий из питающих и приемных электродов. По результатам измерений вычисляют значения кажущегося удельного электрического сопротивления пород, слагающих стенки скважины.

Недостатком способа является то, что зонд спускается на каротажном кабеле под действием груза, а при бурении глубоких скважин (1000 - 2000 м) в условиях крутого залегания пород обычно происходит разрушение скважины или она сильно выполажи- вается при бурении так, что дальнейшее

перемещение зонда под действием груза с определенной глубины не происходит, что приводит к невозможности изучения кажущегося удельного электрического сопротивления пород, слагающих стенки скважины ниже этой глубины.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сути является способ, согласно которому по скважине перемещают колонну бурильных труб, подключают к ней источник тока (постоянного), определяют электрическое сопротивление колонны в каждой точке наблюдения через выбранный интервал глубины путем деления потенциала колонны на ток, стекающий с нее, а затем вычисляют кажущееся удельное электрическое сопротивление пород, слагающих стенки скважины.

Недостатком способа является то, что вычисленные значения удельного электри2

О 00

ческого сопротивления в значительной степени зависят от длины колонны в ряде слу- чаев и получаются смещенными от соответствующих им слоев, а потому не могут служить для характеристики удельного электрического сопротивления стенок скважины. Способ малоэффективен для расчленения пород в разрезе скважины по удельному электрическому сопротивлению,

Целью изобретения является посыше- ние достоверности расчленения пород, сла- - гающих стенки скважины.

Существо способа заключается в том, что определяют сопротивление не всей колонны бурильных труб, длина которой меняется, а сопротивление цилиндрического электрода, имеющего фиксированные размеры, т.е. в этом случае получают сопротивление одноэлектродного зонда, которое позволяет изучать удельное электрическое сопротивление стенок скважины с большей эффективностью, чем в известном способе.

При подключении к колонне плюса источника тока с нее стекает ток И. В этом случае диод, соединяющий колонну с электродом, включен в прямом направлении, и с электрода будет стекать ток 12. Общий ток, подаваемый на колонну I И + 12. Так как напряжение, подаваемое на колонну и на электрод одно и то же, то можно сказать, что колонна и электрод включены параллельно. Таким образом, при подключении плюса источника тока к колонне определяют сопротивление

R,-T,

где U - потенциал колонны, которое состоит из параллельно соединенных сопротивлений колонны Ra и электрода R, т.е.

R K2-R ,

RI R2+R

При подключении к колонне минуса источника тока диод будет включен в обратном направлении, и ток I будет стекать только с колонны В этом случае получают

сопротивление колонны Ra--у ,

Сопротивление электрода Р будет равно

R- RrR2 tm

к R2+Ri()

Однако в сопротивление R будет входить сопротивление диода Rd, которое соединено последовательно с сопротивлением цилиндрического электрода, так как ток стекает только с электрода, а с диода нет. Формула (1) запишется следующим образом

R

RrRa

-Rd

(2)

R2 -Ri

Сопротивление диода R определяют исходя из вольт-амперной характеристики

применяемого диода.

Сопротивление R, полученное по формуле (2), будет включать в себя сопротивление самого электрода, сопротивление бурового раствора в скважине и сопротио0 леиие стенок скважины. Сопротивление ци- линдрического электрода для случая однородной среды с удельным сопротивлением р и нулевого влияния скважины (сопротивление бурового раствора равно

5 сопротивлению вмещающих пород) будет равно

Л| 2-Д

R п - л. ,(3)

0

5

2-Я-Д1 а удельное электрическое сопротивление вмещающих пород определяются по формуле

27Г-Д1., RrR2 .,,

Р- . У.А1 VR, -R, Rd) .И)

- Ri

0

5

0

В случае неоднородной среды и влияния бурового раствора будем иметь кажущееся удельное электрическое сопротивлениерк , а не истинное р. В нашем случае каротажа не ставится задача определения истинного сопротивления вмещающих пород, а лишь задача расчленения разреза скважины по удельному электрическому сопротивлению. Для этого достаточно иметь кажущееся удельное электрическое сопротивление, как и в обычном электрическом каротеже по методу сопротивлений (1).

На фиг. 1 приведена схема измерений согласно способу; на фиг. 2 - пример использования способа на сквйжине Н-Уча- линского месторождения.

Способ реализуется следующим образом.

В исследуемую скважину 1, заполнен5 ную буровым раствором 2, помещается колонна 3 бурильных труб. Перемещая колонну 3 по скважине через выбранный интервал глубин в каждой точке наблюдения проводят следующие операции. Подсо

0 един я ют плюс источника 4 тока к колонне 3 а минус - к электроду В. Измеряют ток I стекающий с клонны прибором 5 и потенци ал U колонны относительно удаленного электрода N с помощью измерительного

5 прибора 6. Затем определяют сопротивле

ние колонны R R у. В этом случае дио,

7, помещенный в изолирующую штангу i соединяет колонну 3 с электродом 9. Поел

этого подсоединяют минус источника тока 4 к колонне 3, а плюс - к электроду В. Измеряют ток I, потенциал колонны U относительно электрода N и определяют сопротивление RZ. Используя формулу (4), находят кажущееся сопротивление р вмещающих пород в окрестности цилиндрического электрода 9. Дальше колонна перемещается в следующую точку наблюдения и все операции повторяются вновь. Таким образом получают документацию -разреза скважины по кажущемуся удельному электрическому сопротивлению.

Расчеты, выполненные для оценки влияния электродов В и N на результаты изме- рений, показывают, что их нужно уносить от скважины в противоположные стороны на расстояние большее или равное глубине исследуемой скважины.

Источником постоянного тока может служить одна или несколько батарей сухих элементов типа ГРМЦ-29 или ГРМЦ-69. В качестве измерительных приборов 5 и 6 могут быть использованы любые приборы для измерения постоянного тока и напряжения. Полупроводниковый диод 7 целесообразно выбирать исходя из того тока, который может дать его источник. Ток же задают в зависимости от уровня помех в районе работ. Чем больше уровень помех, тем больший ток должен обеспечивать источник тока. Если ток не превышает 2 А, то можно применять диод типа Д246 или подобного типа. В качестве цилиндрического электрода можно использовать отрезок бурильных труб. При Этом чем меньше длина электрода Al по сравнению с длиной колонны I, тем меньший ток будет с нее стекать и, следовательно, тем меньше сопротивление Побудет отличаться от сопротивления I R2. Для ус- пешного применения способа лучше, когда RI и R2 заметно отличаются друг от друга. Большие размеры A t невыгодны вследствие того, что значения рл будут осредняться для большего пространства и могут пол- учиться малодифференцированными как и

для больших зондов в стандартном элекгро- каротаже(1). Минимальные размеры оценивают из соотношения

Н

Поэтому -г-100 должно быть больше класса точности измерительного прибора в токо- вой цепи Оптимальные размеры Al выбирают так же, как и размеры стандартного зонда для электрокаротажа на осноаа- нии опыта работ в изучаемом районе.

Изолирующая штанга 8 должна надежно изолиррвать колонну от цилиндрического электрода, а также обеспечивать изоляцию диода от окружающей среды. Изоляцию удобнее всего изготовить из отрезка пластполимерной штанги, выпускаемой промышленностью,

Формула изобретения Способ каротажа, заключающийся в перемещении колонны бурильных труб по скважине, определении электрического сопротивления колонны в каждой точке наблюдения и вычислении кажущегося удельного электрического сопротивления вмещающих пород, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности расчленения пород, слагающих стенки скважины, к нижнему концу колонны подсоединяют через диод, помещенный внутрь изолирующей штанги, цилиндрический электрод длиной Д1 и диаметром айв каждой точке измерения определяют сопротивление колонны RI при подключении положительной полярности источника тока, к ее верхнему концу и сопротивление колонны Ra при подключении к ее верхнему концу отрицательной полярности источника тока, а кажущееся удельное электрическое сопротивление /9 вмещающих пород вычисляют по формуле

2л-&, RrR2 R N

i FSMiFn А)

где Рд - сопротивление диода.

Использование: электрический каротаж, изучение удельного электрического сопротивления пород, слагающих стенки скважин, в том числе сильно выполажива- ющихся скважин. Сущность изобретения. вычисление удельного электрического сопротивления вмещающих пород на основе определения сопротивления цилиндрического электрода, соединенного с колонной бурильных труб, посредством изолирующей штанги и подключенного к колонне через диод, помещенный внутрь штанги, на основе измерения сопротивления колонны в каждой точке измерения при двух полярностях постоянного тока, подаваемых на верхний конец колонны и удаленный электрод. 2 ил. iw Ј

Фиг1

| I Вазалтовиа порфирит с | Нетасоматит

III..

L,I

I 1 Дии$азо ыи лорфе/ftt/m | jj Meffm-яалче&шая pytfa j 1 Дацито&ий порфирит