Принципы измерения в методе КС

Для изучения удельного электрического сопротивления (УЭС) горных пород в скважину на специальном кабеле спускают измерительную установку (зонд), состоящую, как правило, из трех электродов (заземлителей): А, M и N. Четвертый электрод В помещают на поверхности земли.

Электроды А и В предназначаются для пропускания электрического тока (питающие или токовые электроды), электроды N и M - для измерения разности потенциалов между двумя точками среды в момент протекания электрического тока (измерительные электроды).

При перемещении зонда вдоль ствола скважины в зависимости от УЭС окружающих пород изменяется разность потенциалов между измерительными электродами. Рассчитывается параметр (кажущееся электрическое сопротивление – ρ_к):

(3.1)

где: К – коэффициент зонда, значение которого зависит от взаимного расположения электродов; ∆U – разность потенциалов между электродами N и M, мВ; I – сила питающего тока, мА. Рассчитанное значение ρ_к имеет размерность Омм.

При каротаже всегда имеют дело с неоднородной средой, состоящей из пластов различного удельного электрического сопротивления и промывочной жидкости, заполняющей скважину. В этих условиях полученный по формуле (3.1) результат является условным, фиктивным и назван кажущимся удельным сопротивленим (КС или ρ_к)

Кажущееся удельное электрическое сопротивление среды численно равно истинному удельному сопротивлению такой однородной среды, показания в которой при заданных зонде и силе питающего тока равны показаниям в данной неоднородной среде.

Кажущееся электрическое сопротивление зависит от многих факторов:

- удельного сопротивления и мощности пластов, против которых находится зонд;

- диаметра скважины и удельного сопротивления заполняющей ее промывочной или иной жидкости;

- глубины проникновения промывочной жидкости в пласт;

- характера взаимного залегания и сопротивлений смежных пластов;

- типа и размера зонда, которым проводится измерение.

По взаимному расположению электродов различают потенциал-зонды и градиент-зонды.

Потенциал-зонд – это зонд, у которого расстояние между парными электродами, то есть электродами одного назначения (АВ или MN) существенно больше расстояния от одного из этих электродов до ближайшего непарного. Расстояние между электродами А и М потенциал-зонда называют его размером или длиной; измеряемое значение кажущегося сопротивления относят к средней точке отрезка АМ (точке записи).

Градиент-зонд – это зонд, у которого расстояние между электродами одного назначения (АВ или MN) существенно меньше расстояния от одного из них до непарного электрода. Измеренное кажущееся сопротивление относится к точке, расположенной на середине между парными электродами (точке записи). Размером илидлиной зондасчитают расстояние от удаленного электрода до точки записи.

Кроме того, зонды подразделяются на последовательные и обращенные.

Последовательный (подошвенный) зонд – это зонд, у которого парные электроды расположены ниже непарного.

Обращенный (кровельный) зонд – зонд, у которого парные электроды расположены выше непарного.

На рис.3.1 показан принцип обозначения зондов. Например, если зонд имеет обозначение А4М0.5N, то это подошвенный градиент-зонд с расстоянием между токовым и ближним приемным электродами 4 метра, а между приемными электродами -0.5 метров. Длина зонда – 4.25 м.

Для условной оценки глубины исследования применяют термин – радиус исследования зонда – радиус в однородной среде неограниченной мощности, оказывающей на показания зонда такое же влияние, как и та часть сферы, которая расположена за ее пределами. Радиус исследования градиент-зондом приблизительно совпадает с его размером АО, а потенциал-зондом соответствует его удвоенному размеру.