Способ электрического каротажа Советский патент 1979 года по МПК G01V3/04 G01V3/18 

.

Изобретение относится к области геофизических исследований методами каротажа и может быть использовано для определения удельного электрического сопротивления пластов, пересеченных сква жиной.

Известнь основные методы электрического каротажа, используемые при вертикальной диаграфии скважин для определения удельного электрического сопротивления пластов (БКЗ - боковое каротажное зондирование, БК - боковой каротаж и др.), отличительными признаками которых являются осесимметричный характер возбуждения и регистрация характеристик только электрического поля 1,

- В БКЗ в качестве источников тика применяют точечные электроды, расположенные на оси скважины, и измеряют либо потенциал, либо продольную компо венту электрического поля. В обоих случаях при определенных условиях (достаточно большая длина зонда) измеряемые;; величины прямо пропорциональны удепьному электрическому сопротивлению пласта и, следовательно, возможен беспалегочный способ определения этого парметра.

Однако, во многих геопого-геофизических ситуациях (например, большое сопротивление пласта или высокая минерализация бурового раствора) для этого необходимь: настолько длинные зонды, что с учетом вертикальных характеристик метода и± применение теряет практический смысл.

Боковой каротаж несколько отличается от БКЗ,так как для создания достаточно протяженньк областей, в которьп экбипотенциальные повержности имеют цилиндрическую форму, применяют удлиненные экранные э тектроды. Благодаря этому основная часть токовых линий замыкается на бесконечно удаленный электрод через внешнее к скважине npocTfiaHCTBO. Измеряемой величиной в методе является отношение потенциала центрального электрода (в трехэлектродном варианте) 3.6 или потенциала критической точки (в сема- и девятиэлектродном вариантах) к току, стекающему с центрального элек трода. Эта величина связана с удельньм сопротивлением пласта очень сложной функциональной зависимостью, включающей в себя параметры скважины и зоны проникновения, от влияния которых принципиально нельзй избавиться. Опреде ление электрических параметров пласта по данным БК возможно только на основ п-алеточных данных и требует весьма обширной предварительной информации о разрезе, Известен способ дивергентного каротажа, в котором в качестве источника тока используют осесимметричную сксгему электродов, а измер5пот отношение потенциала электрического поля к его второй производной. При этом во время измерения непрерывно поддерживают ток в токовых -электродах зонда такой величины, которая вызывает появление экстр мума потенциала в точке измерения 2 Указанный способ, позволяе ослабить зависимость регистрируемой величины от производной параметров скважины вдоль ее оси, однако, при этом не удает ся исключить влияние самих этих параметров (диаметра скважины и сопротивления бурового раствора) на результаты измерений, В дивергентном каротаже измеряемая величина сложным образом 1звязана с сопротивлением пласта, подверже йа неустранимому искажающему влиянию ха рактеристик скважины и зоны проникновеM g IMpc т (J 4jiz543to|31, M У15 4i

М -момент электрического поля;

где Z - длина зонда (расстояние

UT днполя до ТОЧКЕ измерения С - й ef 2 ..

5-:Й 5Г/.

(X),KI(X), :i,(x)- модифииированвые функции Бесселя,

Рассмотрим приближенные выражения для полей Е;( , Иу при условии сА., Эти асимптотические разложения могут быть использованы для введения приемлемого интерпретационного параметра кажущегося удельного сопротивления.

5 Если как показьтает исследование вьфажений (1), (2),

е 4S

Ч (Л «- .м-. ...-- ц

4lcz5(TS)2 VI - 2S

огтат

Сравнение асимптотических значений с расчетами по точным формулам показьшает, что в диапазоне О,О002 S 1000 они различаются не более чём ни 1О%, если выполняются следующие уело4ния и может быть проинтерпретирована только по палеткам. Необходимость измерения второй разности потенциала предъявляет весьма высоки требования к регистрирующей аппаратуре. Цель изобретения - исключить зависимость результатов измерений от параметров скважины и зоны проникновения, что повысит эффективность электрокаротажных исследований. Поставленная цель достигается тем, что в качестве источника поля используют электрический диполь, перпендикулярный оси скважины, и измеряют параллельную диполю компоненту электрического поля, а также ортогональную ей радиальную компоненту магнитного поля, и по отношению компоненты электрического поля к квадрату компоненты магнитного поля судят об удельном сопротив-.. лении среды. Рассмотрим связь .измеряемой величи- . ны с параметрами разреза в условиях цилиндрически-слоистой среды. В скважине радиуса q , обладающей сопротивлением р и пересекающей . пласт бесконечной мощности сопротивлением Рт, , находится горизонтальный электрический диполь, ориентированньй вдоль оси X декартовой системы коорt.y,} ось 2 которой совпадает с осью скважиньи Выражение для компоненты электрического поля Ejj и ортогональной ей компоненты магнитного поля оси скважины имеет вид (x)4-K,(x)cosoCxc|y 0-S);(K)Ki(x)x , K(y)Ko(y)sinoCxdx S);(x)K,rx)x для компонент . ВИЯ соответственно иН , 4 Из выражений (3), (4) следует, чт каждая из компонент цопяЕ. Ну в от де}1ьностй зависит от параметров скважины, и избавиться от этой зависимост путем увеличения длины зонда (по аналогии, например, с БКЗ) не предст.авляется возможным. Определим кажуиееся удельное сопо компонентам Ну противление р следующим соотношением: : р . /71 4Ж2 Как видно из выражений (3), (4), при условиях (5), (6) величина р при ближенно совпадает с удельным сопротивлением пласта. Минимальные длины зондов при которых Ji совпа дает с PJ. с точностью не менее-1о%, .иллюстрируются чертежом (кривая 1), где по оси абсцисс в логарифмическом масштабе отложены значения отношения Pni-Pc по оси ординат в том же масш табе - значения ,ot,- Для сравнения на фиг. 1 приведен аналогичный график для потенциал-зонда метода ЩЗ (кривая В) Преимущества предлагаемого способа с точки зрений компактности установсж очевидны. Причина этого заклйчаетсй в том, что в методах, основанных на использовании осесимметричньЕХ полей (в частности, в БКЗ и дивергентном каротаже), асимптотические разложения измеряемых величин, лежащие в основе ; определения кажущихся удельных сопротивлений и аналогичные соотношениям ( (4), справедливы при более жестких ограничениях на длины зондов. Например потенциал точечного электрода, распол1 женнрго на оси скважины, имеет при г с1вид - . и в случае S отличается не более чем на 10% от точного значения при условии 2.(9) При больших длинах зонда это более сильное ограничение, чем первое из усл вий (6). Аналогичная ситуация имеет место .и при наличии в среде зоны проникнове. ния радиуса Ь с удельным сопротивлением РД. Асимптотические выражения для компонент попей Е. , Ну имеют в этом случае следующий вид: F - ,)(),)0-%, (10) Е(,)(Н S2)4(i-5,)(1 Sa )J, ТДе ЬгРд/Яс ; . Как следует из (10), (11), величина р определенная соотношением (7), при достаточно длинтп 1х зондах совпадает с истинным удельным сопротивлением пласта. Способ реализуется следующим образом. С помощью питающего электрическотг) диполя, ориентированного перйевдикулярно оси скважины, возбуждают электрическое и магнитное поля постоянного тока. На некотором расстоянии от источника с помощью приелшого электрического диполя и магнитометра регистрируют соответственно параллельную диполю компоненту электрического поля Ё, и ортогональную ей радиальную компоненту магнитного поля Ну. Сигналы с изме{ чтельных приборов подают на вход операционного усилителя, который на выходе формирует величину . Настоящий способ обладает большой локальностью исследования по сравнению с известными методами постоянного тока, поскольку позволяет при значительно более коротких установках устранить влияние прилегающих к скважине участков средьи Это утверждение иллюстрируется данными таблицы, в которой для различных значений отношения рц I с приведены минимальные дянны зондовГ опи- сьшаемого способа { с. ) и градиентзондов БКЗ (о.),позволяющих определять истинное удельное сопротивление пласта. Значения длин приведены в метрах. Радиус скважинь - О,1 м. Погрешность определения истинного удельного сопротивления пласта не более 10%.. Таким образом, рассматриваемый способ, основанный на измерении величины Еу/Ну , с одной ст.ороны позволяет из