Метод викиз при решении литологических и геологических задач. Регистрируемые параметры зондами аппаратурой викиз. Преимущество викиз перед ИК.

Билет №23

Метод ВИКИЗ «высокочастотное индукционное каротажное изопараметрическое зондирование» высокочастотного электромагнитного каротажа (ВЭМК; ВИКИЗ - одна из его модификаций) использует промежуточный (между ИК и ДК) частотный диапазон (от 800 кГц до 20 МГц). Этим обстоятельством определяются как его возможности, так и принципы построения зондов. Длина зондов: 0,5; 0,7; 1,0; 1,4; 2,0 м. Метод разработан в Институте геологии и геофизики Сибирского отделения РАН. Аналогично индукционному каротажу в ВЭМК используется принцип частотно-геометрических зондирований. Как и в диэлектрическом каротаже, в ВЭМК измеряются приращения относительных характеристик (фаз и относительных амплитуд между двумя сближенными приемными катушками). Сочетание высокочастотного возбуждения и измерения приращений относительных характеристик позволяет оптимально согласовать два альтернативных требования: повышение вертикального разрешения при сохранении приемлемой радиальной глубинности. Действительно, повышение в 5-10 раз частот по сравнению с ИК обеспечивает значительное (до 3 раз) улучшение пространственного разрешения. Измерение относительных сигналов позволяет существенно подавить влияние скважины в этом сравнительно высокочастотном диапазоне. Т.Е. В методе используется принцип частотного-геометрического зондирования, в котором увеличение глубины исследований достигается:

- за счет уменьшения частоты электромагнитного поля;

- за счет увеличения длины зонда.

К настоящему времени остаются нереализованными многие возможности ВЭМК. Очевидна технологическая линия развития - увеличение количества измеряемых характеристик на большом числе час­тот и зондов. Наибольшего эффекта можно ожидать при переходе от оценки УЭС к определению реальной и мнимой частей комплексной электропроводности горных пород. Вероятно, в этом случае удастся значительно уточнить критерии для оценки типа флюидонасыщения, разделения глинистых нефтесодержащих и водонасыщенных коллекто­ров, а также решить некоторые другие задачи. Успех в этой области будет во многом связан с петрофизическим обоснованием и постановкой достаточно точных измерений комплексной электропроводности на представительных выборках кернового материала. В настоящее время разработаны высокоэффективные алгоритмы имитации высокочастотных электромагнитных полей и их инверсии, основанные на синтезе приближений Борна и Рытова, а также программы двумерного и трех­мерного моделирования диаграмм ВИКИЗ в реальных ситуациях. Таким образом, существуют все предпосылки для быстрого развития и резкого повышения геологической эффективности ВЭМК как в вертикальных, так и в наклонно-направленных скважинах.

Вместе с тем, существует ряд весьма актуальных задач, для решения которых целесообразно объединить ВЭМК с другими методами.

Так, для целей каротажа в процессе бурения весьма информативным будет комплекс высокочастотного электромагнитного и диэлектрического зондов. Действительно, в первые моменты времени после вскрытия пласта скважиной практически отсутствует зона проникновения и становится возможной оценка удельного электрического сопротивления и диэлектрической постоянной отложений, слагающих пласт-коллектор.

В связи с необходимостью детального изучения трещиноватых кол­лекторов большой интерес вызывает оценка азимутальной анизотропии. Как известно, электромагнитные системы имеют слабо зависящие от азимутального угла диаграммы направленности и не могут отдельно использоваться для решения этой задачи. Представляется весьма перспективным использование комплекса ВЭМК и разноглубинного бокового каротажа с азимутальной фокусировкой. В этом случае удастся сочетать высокое вертикально-радиальное разрешение ВЭМК и вертикально-азимутальное БК.

Вертикальные и радиальные электрические неоднородности горных пород с наибольшей достоверностью отражаются теми методами ГИС, в которых заложены принципы зондирования с высокой разрешающей способностью.

Метод ВИКИЗ отличается от всех методов индукционного каротажа высокой локальностью откликов, которая обеспечивается не только размерами зондов (от 0.5 до 2 м), но и высокими частотами (от 14 до 0.875 МГц). Особенно важными условиями также являются:

• измерение относительных характеристик магнитных полей;

• применение подобных зондов и размещение зондовых элементов в соответствии с коэффициентом геометрического подобия;

• использование частот зондов с последовательным их уменьшением по мере увеличения их длин (принцип частотно-геометрического подобия).

Огромные по масштабам нефтепромысловые работы в Западной Сибири, выполненные к концу 70-х годов, дали обширный материал, на основе которого были созданы соответствующие геологические модели. По результатам ГИС и петрофизическим измерениям были установлены основные закономерности и диапазоны физических величин, характеризующих осадочные породы по их пористости, проницаемости, насыщению и другим параметрам.

На рис. 1 приведена схема обоснования и интерпретации ВИКИЗ, исходным пунктом которой являются геологические модели и физические свойства пород. Для обоснования основных параметров ВИКИЗ были использованы известные к тому времени геолого-геофизические и петрофизические сведения по моделям электрического каротажа и лабо­раторным измерениям.

Скоростное бурение скважин в районах Сургутского свода требовало значительных усилий от геофизических служб. Все большее усложнение геоэлектрических разрезов, связанное с необходимостью вовлечения в разработку продуктивных пластов малой мощности, и широкое развитие наклонно-вертикального бурения требовали новых более технологичных и экономически эффективных средств измерений электрических свойств пород. Новые технические решения, реализованные в методе ВИКИЗ, в какой-то мере базировались на предшествующих разработках диэлектрического и высокочастотного индукционных методов. Уже первые опытные работы с макетами аппаратуры ВИКИЗ показали, что данный метод может решать задачи электрокаротажа в сложных геоэлектрических условиях за одну спускоподъемную операцию.

Безусловным ядром разработки ВИКИЗ явились исследования по теоретическому обоснованию метода (см. рис. 1). Математическим моделированием были исследованы не только традиционные вертикальные и радиальные характеристики ВИКИЗ. На основе этих работ были оптимизированы конструктивные параметры зондового комплекса (изопараметры) с ориентацией на геоэлектрические условия Среднего Приобья. На первом этапе работ на основе математического моделирования были разработаны методические рекомендации по интерпретации данных ВИКИЗ (палетки). С появлением компьютерных технологий создана специализированная система обработки и интерпретации данных ВИКИЗ (ЭРА-ВИКИЗ и ЭРА-ВИКИЗ-ПЛЮС).

Рис.1 Отметим один из самых важных блоков в разработке метода - это подвижные скважинные устройства – зонды. Отметим некоторые их особенности. Измерительные катушки зондов размещены в нижней части скважинного прибора, а генераторные – вверху, ближе к электронному блоку. Все генераторные и измерительные элементы (катушки индуктивности) размещены внутри длинного двухметрового зонда. Время работы каждого зонда в одном цикле переключения всех пяти зондов составляет 1/50 секунды. Это позволяет одну и ту же катушку измерительной пары зонда меньшей длины (наиболее удаленную в зонде) использовать в зонде последовательно большей длины в качестве ближней. Такое дублирование измерительных элементов позволило упростить конструкцию зонда - вместо десяти измерительных катушек применено шесть. Наиболее важным элементом зондовой системы является М-индуктивный фильтр. Здесь М - число транзитных проводов, проходящих от электронного блока через генераторные катушки к измерительным системам. В зондовой системе, непосредственно около катушек, размещаются электронные блоки и соответствующие переключающие устройства.

Измеренные сигналы в цифровом коде передаются на поверхность и регистрируются в каротажных устройствах. Последний блок на рисунке соответствует этому этапу.

Изначальное противоречие между глубиной исследования и вертикальной разрешающей способностью - это известная в каротаже проблема. Преодоление этих противоречий требует компромиссного поиска для оптимального решения. Такое оптимальное сочетание вертикальных и радиальных характеристик найдено и реализовано в методе ВИКИЗ.

Необходимо отметить, что бурение на хорошо изученных площадях ведется уско­ренными темпами и технология обычно не требует смены режимов при бурении. Поэтому, при соблюдении согласованных с геофизиками требований к промывочным жидкостям, глубокого проникновения фильтрата в пласты-коллекторы не наблюдается. Количество методов ГИС при эксплуатационном бурении ограничено требованиями заказчика. ВИКИЗ, с учетом его удачно сочетающихся характеристик, может быть инструментом для решения задач, возникающих при эксплуатационном бурении.

Метод ВИКИЗ рекомендован Государственным комитетом по запа­сам МПР РФ для широкого применения.

ВИКИЗ обладает преимуществами перед низкочастотными методами индукционного каротажа, когда буровой раствор утяжелен железорудным концентратом с большим количеством магнетита и ему подобных минералов. В этих условиях зонды ИК не сохраняют свои фокусирующие свойства, приводя к большим ошибкам измерения.

Существующая зондовая система ВИКИЗ, оснащенная специальными измерителями относительных амплитуд, позволяет существенно увеличить глубинность исследования. В ближайшее время будут начаты испытания опытных приборов. Измерение девяти относительных характеристик позволит расширить методические возможности метода ВИКИЗ.

Как известно, зонды ВИКИЗ практически исключают параметры скважины и прилегающие к ней области. Поэтому результаты измерений каждого зонда отражают электрические свойства на различных расстояниях от скважины. Зонды малой длины в большей мере отмечают условия замещения пластовых флюидов фильтратом промывочной жидкости, чем зонды средней и большой длины. В отличие от зондов ИК малой длины, основанных на измерении активных компонент поля и имеющих низкий уровень отношения полезного сигнала к прямому полю, аналогичные по длине зонды ВИКИЗ исследуют ближнюю зону более точно. По результатам зондирования достаточно просто выделяются глина и песчаник. Уверенно выделяются водоносные пласты-коллекторы при контрастной минерализации фильтрата и пластовой воды. Продуктивные коллекторы часто имеют характерные последовательности показаний кажущихся удельных сопротивлений при наличии подвижной пластовой воды. Их распознавание улучшается при совместном анализе с ПС. Плотные непроницаемые пласты, как правило, малой мощности, хорошо выделяются совместно с НКТ, а при определенном навыке - и по данным ВИКИЗ. Радиальные характеристики зондов ВИКИЗ практически не зависят от типа проникновения. В целом, зонды ВИКИЗ чувствительны к удаленным неоднородностям и сохраняют ее до глубин, примерно равных длине зонда. Этот вывод справедлив как для цилиндрически слоистых сред (скважина вертикальная), так и для плоских границ двух сред, в одной из которых скважина горизонтальная и зонды ВИКИЗ расположены параллельно границе.

 

Рис. 1. Схема обоснования и интерпретации ГИС