Способ электрического каротажа Советский патент 1992 года по МПК G01V3/18 

е

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин на месторождениях рудных полезных ископаемых Сущность изобретения: способ заключается в измерении электродных потенциалов при помощи зонда, содержащего два скользящих электрода, выполненных из разных металлов, отличающихся по нормальным электронным потенциалам, например, из меди и железа, причем параллельно каждому из скользящих электродов подключают неподвижные электроды из тех же металлов, которые погружают в электролит, близкий по составу и концентрации к подземным водам исследуемого района. 1 з п ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин, а более конкретно к способам электрического каротажа на рудных месторождениях.

Известен способ электрического каротажа, предназначенный для выделения рудных интервалов в разрезе скважин, определения их мощности и строения, называемый методом скользящих кгонтактов (МСК) и представляющий разновидность токового каротажа со скользящим по стенке скважины токовым электродом.

Недостаток способа заключается в том, что по его результатам выделяются не только рудные зоны, но и другие интервалы пониженного сопротивления, такие как обводненные трещиноватые зоны, углистые сланцы и т.п. Определить природу зон низкого сопротивления по данным МСК невозможно.

Известен также способ электрического каротажа, согласно которому эту задачу решают с помощью метода электродных потенциалов (МЭП), основанного на измерении электродных потенциалов природных проводников. Сущность способ заключается в перемещении по стенке скважины первого металлического электрода и в измерении разности потенциалов между этим и вторым металлическим электродом, движущимся синхронно с первым, причем второй электрод не касается стенки скважины, а находится в буровом растворе. Оба электрода изготавливают из одного и того же металла, обладающего устойчивым отрицательным нормальным электродным потенциалом. О положении рудных интервалов судят по положительным значениям измеренной разности потенциалов, возникновение которой объясняется тем, что первый металлический электрод, перемещаясь по стенке скважины и вступая в контакт с зернами рудных минералов, приобретает потенциал, равный нормальному

VI

ЧЭ 00 ч Ю

электродному потенциалу этих минералов, а он у рудных минералов положителен. Вне рудных зон разность потенциалов между обоими электродами близка к нулю.

Недостаток способа в том, что он осуществим только в скважинах, заполненных буровым раствором или водой, и неприменим в сухих скважинах. В сухих скважинах электрическая цепь между измерительными электродами остается разомкнутой, и измерение разности потенциалов между ними становится невозможным.

Цель изобретения - расширение области применения способа за счет обеспечения каротажа сухих скважин.

Сущность изобретения заключается в том, что согласно способу перемещают по стенке скважины первый металлический электрод и измеряют разность потенциалов между этим и вторым металлическим электродом, движущимся синхронно с первым, и по результатам судят о положении рудных интервалов в скважине, измерения проводят при перемещении второго электрода по стенке скважины на фиксированном расстоянии от первого, при выполнении электродов из металлов с разной величиной нормального электродного потенциала и подключении параллельно каждому из них неподвижного вспомогательного электрода из того же металла, причем вспочмогатель- ные электроды помещают в электролит, а о местоположении рудных интервалов судят по минимальной величине абсолютных значений измеренной разности потенциалов,

При этом измерение проводят при размещении вспомогательных электродов в электролите, представленном подземными водами из исследуемых скважин или их окрестности,

Выполнение з-лектродов, перемещаемых по стенке скважины, из металлов с разной величиной нормально электродного потенциала и подключение параллельно каждому из них вспомогательного неподвижного электрода из того же металла, при помещении последних в электролит приводит к тому, что измерительный прибор регистрирует разность потенциалов, возникающую в растворе между неподвижными вспомогательными электродами,

При перемещении подвижных электродов по стенкам сухих скважин за пределами рудных и обводненных зон их подключение к вспомогательным электродам эквивалентно подключению большого сопротивления, которое не будет влиять на показания измерительного прибора.

При перемещении подвижных электродов по обводненным трещиноватым зонам,

т.е. по проводникам с ионной природой проводимости, каждый из этих электродов приобретает свой электродный потенциал. Поскольку каждый подвижный электрод и

соединенный с ним вспомогательный неподвижный электрод изготовлены из одного и того же металла, а состав и концентрация электролитов, в который погружены электроды, близки, разность электродных потен0 циалов между подвижными электродами и неподвижными будет иметь один и тот же знак и примерно одинаковую величину. Таким образом, к измерительному прибору оказываются параллельно подключенными

5 два источника одинаковой ЭДС и его показания будут такими же, как и в предыдущем случае.

Когда же подвижные электроды оказываются в контакте с рудными зонами, имею0 щими низкое сопротивление, ЭДС гальванического элемента, образованного неподвижными электродами, оказывается замкнутой на это низкое сопротивление, и показания регистрирующего прибора резко

5 уменьшаются (в идеальном случае до нуля). Таким образом, о местоположении рудных зон судят по минимальной величине абсолютных значений измеренной разности потенциалов..

0 На чертеже изображена схема установки для осуществления способа.

Установка состоит з скважинного снаряда с электродами 1 и 2, перемещаемыми по стенке сквах ины и соединенными прово5 дами 3 и 4 с неподвижными вспомогательными электродами 5 и 6, помещенными в сосуд 7 с электролитом 8. Выводы от электродов 1,5 и 2, 6 подключены к прибору 9 для измерения разности потенциалов.

0 Первый из перемещаемых электродов 1 и подключенный параллельно ему вспомогательный неподвижный электрод 5 изготавливают из металла с. положительным нормальным электродным потенциалом Е,

5 например, из меди (Е +0,34 В) или серебра (Е +0,799 В). Второй перемещаемый электрод 2 и подключенный параллельно ему неподвижный электрод 6 изготавливают из металла с отрицательным нормальным злек0 троднь м потенциалом, например из железа (Е -0,44 В) или цинка (Е -0,76 В).

Кроме различия в знаке нормального электродного потенциала, металлы -для электродов должны быть достаточно устой5 чивы против-истирания.

Электролит 8, в который помещают неподвижные электроды 5 и 6, должен быть близок по составу и концентрации к подземным водам, с которыми вступают в контакт подвижные электроды 1 и 2 при перемещении по стенкам скважины 10. Для обеспечения этого требования в качестве электролита 8 используют подземную поду, сочащуюся из исследуемых скважин (если скоажины имеют отрицательные углы наклона) или воду, собранную в окрестностях исследуемых скважин. Поскольку подземные воды рудных месторождений характеризуются известным постоянством свойств, соблюдение этих условий обеспечивает идентичность электролита в сосуде 7 и в обводненных трещиноватых зонах исследуемых скважин.

В качестве измерительного прибора 9 используют любой каротажный регистратор (Н-361, Н-381, Н-065 и др.), диаграммная лента которого протягивается синхронно с перемещением скважинного снаряда.

Скважинный снаряд может иметь произвольную конструкцию: быть гибким или жестким, не обязательно должно выполняться условие скольжения перемещаемых электродов по стенке скважины. Расстояние между перемещаемыми электродами 1 и 2 должно быть не более 10 см. Конструкция электродов должна предотвращать возможность замыкания электродов 1 и 2 между собой.

Способ иллюстрируется следующим примером, полученным при исследовании сухой скважины, пробуренной из поздем- ной горной выработки на одном из медно- колчеданных месторождений Урала. Рудная залежь локализуется в рассланцованных кварц-серицитов ых породах, имеющих электрическое сопротивление от 600 до 2000 Ом- м. Сопротивление рудных интервалов от долей омметров до 1 Ом м. Пониженное сопротивление до 2-3 Ом-м имеют также многочисленные обводненные зоны раздробленных пород, приуроченные к тектоническим нарушениям. Сопротивление подземных вод в пределах месторождения пониженное от 0,5 до 1 Ом м.

Исследуемая скважина была направлена в верхнее полупространство под углом 5°. Ее глубина 32,5 м. Предварительно в ней был проведен каротаж МСК, который выявил три зоны пониженного сопротивления. Затем для определения природы проводимости Этих зон скважина была исследована предложенным способом электрического каротажа. Для измерений был использован скажинный снаряд жесткой конструкции, перемещаемые электроды в нем были установлены на пружинящих рессорах. В качестве первого из электродов была использована медь, в качестве второго железо. Скважинный снаряд был доставлен на забой скважины с помощью разборных алюминиевых штанг. Неподвижные вспомо- ательные электроды были изготовлены из 5 отрезков медного и железного электроразведочных электродов диаметром 15 мм, Их длина составляла 17 см. Электроды были размещены параллельно один другому на расстоянии 6 см в 3-литровой стеклянной

0 банке, заполненной подземными водами, собранными из исследуемой скважины В качестве измерительного прибора был использован переносной каротажный самописец Н-361.

5 Полученная диаграмма выделяет две зоны четкими минимумами измеренной разности потенциалов, а третья зона не отмечается аномалией. Эти результаты позволяет заключить, что первые две зоны

0 низкого сопротивления являются рудными, а третья зона - нерудной, зоной обводненных ослабленных пород.

Таким образом, рассмотренный пример показывает, что с помощью предложенного

5 способа электрического каротажа в сухих скважинах рудные зоны могут быть отделены от нерудных зон повышенной электропроводности.

Формула изобретения

0 1. Способ электрического каротажа, в котором перемещают по стенке скважины первый металлический электрод и измеряют разность потенциалов между этим и вторым металлическим электродом, движущимся

5 синхронно с первым, и по результатам измерений судят о местоположении рудных интервалов в скважине, отличающийся тем, что. с целью расширения области применения способа за счет обеспечения каро0 тажа сухих скважин, измерения проводят при перемещении второго электрода по стенке скважины на фиксированном расстоянии от первого электрода, выполнении электродов из металлов с разной величиной

5 нормального электродного потенциала и подключении параллельно каждому из них неподвижного вспомогательного электрода из того же металла, причем вспомогательные электроды помещают в электролит, а о

0 местоположении рудных интервалов судят по минимальной величине абсолютных значений измеренной разности потенциалов.

3