Область застосування та вирішувані задачі

Стандартна електрометрія виконується, як правило, в усіх свердловинах різного призначення, а в нафтогазових входить до обов’язкового комплексу методів ГДС. Метод ПО є основним методом, який застосовується при вивченні геологічних розрізів незакріплених свердловин, що заповнені електропровідною промивальною рідиною, на нафтових, газових, вугільних, рудних родовищах, при пошуках прісних і термальних вод, при розв’язанні інженерно-геологічних задач.

Сумісна інтерпретація даних методів ПО стандартним зондом та СП являє собою основу всіх геологічних побудов, що пов’язані із вивченням глибинної будови території: виділенням границь пластів, уточненням стратиграфічних меж, побудовою геолого-геофізичних розрізів, кореляційних схем та ін. Крім того, за результатами оперативного аналізу даних стандартної електрометрії в геологічних розрізах свердловин виявляють інтервали, в яких можуть вміщуватися ті чи інші корисні копалини (нафта, газ, вугілля, руди, вода та ін.), і в яких у подальшому необхідно проводити раціональний в даних умовах комплекс методів ГДС в більш детальному масштабі глибин.

 

Питання для самоперевірки

1. Поясніть зміст терміну «позірний опір».
2. Що собою являє зондова установка методу ПО?
3. Наведіть класифікацію зондів ПО.
4. У чому полягає принципова відмінність градієнт-зондів і потенціал-зондів?
5. Що таке ідеальний зонд (потенціал- та градієнт-зонд)? Чим він відрізняється від реального?
6. Наведіть приклад реальних зондів ПО та визначте їх основні характеристики.
7. Що таке коефіцієнт зондової установки, та як він визначається для ідеальних та реальних зондів?
8. Які вимоги пред’являються до стандартного зонду? Яким чином він вибирається?
9. Сутність стандартного каротажу.
10. Які задачі вирішуються за даними стандартного каротажу?

 

Рекомендована література

1. Дьяконов Д. И., Леонтьев Е. И., Кузнецов Г. С. Общий курс геофизических исследований скважин. – М.: «Недра», 1984.
2. Дахнов В. Н. Электрические и магнитные методы исследования скважин. – М.: Недра, 1981.

 

БОКОВЕ ЕЛЕКТРИЧНЕ ЗОНДУВАННЯ

За усієї важливості даних, отриманих стандартним зондом, вони у багатьох випадках не відповідають істинним значенням питомого опору гірських порід, що розкриті свердловиною. Між тим, для розв’язку багатьох важливих задач промислової геофізики, гідрогеології, вугільної розвідки необхідні точні відомості про цей параметр, знання якого дозволяє перейти до визначення петрофізичних властивостей досліджуваного пласта: його пористості, проникності, коефіцієнту водо- та нафтогазонасичення, кількісним характеристикам вугілля та ін.

У теперішній час існує кілька геофізичних методів дослідження свердловин, що дозволяють визначати питомий опір гірських порід. Головним і найбільш поширеним (особливо в промисловій геофізиці) серед них являється бокове електричне зондування (БЕЗ).

 

Фізична сутність БЕЗ

Бокове електричне зондування полягає у вимірах ПО пласта набором однотипних зондів різного розміру. У відповідності із типом зондів розрізняють бокове електричне градієнт-зондування та потенціал-зондування (тип зондів вибирають, виходячи з типу стандартного зонда, що включається в цей же набір).

У загальному випадку залежність , виміряного в умовах свердловини зондом заданого типу, від основних параметрів, що впливають на його величину, може бути представленою у вигляді функціоналу:

, (44)

де – відповідно опори бурового розчину, зони проникнення, істинний питомий опір пласта, опір вміщуючого середовища; d – діаметр свердловини, D – діаметр зони проникнення, h – потужність пласта, L – розмір зонда.

Таким чином, щоб визначити істинний питомий опір пласта за ПО, іншими словами, перейти від до , необхідно врахувати (або виключити) вплив інших факторів. Загального правила (аналітичного вирішення), за котрим можна було б здійснити такий перехід для усіх співвідношень вище наведених параметрів, не існує. Проте є ряд частинних розв’язків, отриманих шляхом аналітичних розрахунків і моделювання, в яких враховані основні випадки співвідношень між L і d, d і h, і , і . Розв’язані, наприклад, задачі про розподіл потенціалу U і градієнту потенціалу E в умовах свердловини для пласта нескінченої потужності (, коли впливом вміщуючого середовища можна знехтувати): а) в умовах існування одної циліндричної границі розділу (рис. 23, а), тобто пласт без проникнення (двошарове середовище – «свердловина - гірські породи»); б) в умовах існування двох коаксіально-циліндричних границь розділу (рис. 23, б), тобто пласт із проникненням (тришарове середовище – «свердловина - зона проникнення - гірські породи»).

 

 

Рис. 23. Основні моделі навколосвердловинного простору: а) двошарове осесиметричне середовище («свердловина – пласт») з одною циліндричною границею розділу; б) тришарове осесиметричне середовище («свердловина – зона проникнення ­– пласт») з двома коаксіально-циліндричними границями розділу.

 

Розв’язок цих задач зводиться до визначення потенціалу (або градієнту потенціалу) в довільній точці на вісі свердловини, що розташована на заданій відстані (L) від джерела струму. Спираючись на знайдене значення U або E та використовуючи вирази (41)-(43), визначають для різних значень L. При цьому доводиться, що при (зонди малого розміру) значення потенціалу (градієнту потенціалу) визначається лише опором бурового розчину, і тоді . При збільшенні розміру зонда, відповідно, збільшується радіус дослідження, і все більше починає залежати від інших параметрів: , D, , і при та позірний опір прямує до істинного питомого опору . Повний розв’язок задач електрометрії свердловин можна знайти в монографії [3].

На підставі отриманих аналітичних залежностей побудовані відповідні теоретичні палетки БЕЗ для визначення пласта за даними позірного опору , виміряного зондами різної довжини L. Для випадку двошарового середовища палетки являють собою серію кривих , побудованих для певних значень ( – шифр кривих). У випадку тришарового середовища теоретичні криві з шифром згруповані на палетках з фіксованими значеннями та , які є шифрами палетки. На рис. 24 наведені приклади палеток із двошаровими та тришаровими кривими БЕЗ.

 

 

Рис. 24. Приклади двошарової (а) та тришарової (б) палеток БЕЗ для градієнт-зондів. Шифр кривих – µ = ρ_п / ρ_р.

 

Існують теоретичні палетки БЕЗ і для інших можливих співвідношень фізичних й геометричних факторів, що впливають на визначення . Зокрема, побудовані палетки для визначення опору пластів обмеженої потужності ().

Визначення питомого опору досліджуваного пласта зводиться, в кінцевому рахунку, до співставлення фактичної кривої БЕЗ із теоретичними кривими палеток. Фактична крива, так же, як і теоретична, будується на білогарифмічному бланку. Для того, щоб побудувати фактичну криву, окрім результатів БЕЗ (значень ПО для даного пласта, отриманих набором зондів різного розміру) необхідно знати діаметр свердловини d напроти цього пласта та питомий опір бурового розчину при температурі, що відповідає глибині залягання пласта.