В связи с образованием в проницаемом пласте зоны проникновения, радиус которой может изменятся в широких пределах (4,8,16 и более диаметров скважины), измеряемое кажущееся сопротивление пласта может значительно отличатся от его истинного удельного сопротивления. Для определения последнего проводится боковое каротажное зондирование.
Боковое каротажное зондирование - электрический каротаж с использованием нескольких однотипных не фокусированных зондов различной длины, обеспечивающих радиальное электрическое зондирование пород. Измеряемая величина – кажущееся удельное электрическое сопротивление. Единица измерения – Ом-метр (Ом×м). Сокращение - БКЗ (международное - BKZ).
Боковое каротажное зондирование применяют для исследований всех типов разрезов с целью определения радиального градиента электрического сопротивления пород и выделения на этой основе пород-коллекторов, в которые происходит проникновение промывочной жидкости, определения удельного электрического сопротивления (УЭС) неизменённой части пластов, зон проникновения и оценки глубины проникновения.
Не выполняется в скважинах с промывочной жидкостью на непроводящей основе.
Стандартная технология БКЗ предусматривает регистрацию за одну спуско-подъёмную операцию показаний пяти последовательных градиент - зондов A0.4M0.1N, A1.0M0.1N, A2.0M0.5N, A4.0M0.5N, A8.0M1.0N, одного обращенного градиент - зонда (обычно M0.5N2.0A), одного потенциал - зонда (обычно N6.0M0.5A или N11.0M0.5A), а также ПС и токовой резистивиметрии. Длины градиент зондов определяются как расстояние от непарного электрода А до средней точки между парными электродами М и N, последняя является точкой записи градиент-зонда. Длина потенциал-зонда – расстояние между непарными электродами, точка записи соответствует середине этого расстояния.
Допускается реализация БКЗ не фокусированными зондами других размеров и типов (например, потенциал - зондами) при условии, что для такой технологии имеется метрологическое и методическое обеспечение.
Модуль БКЗ может комплексироваться с любыми другими модулями. Техническим ограничением для комплексирования является длина скважинного прибора, включая косу с измерительными электродами.
Требования к скважинному прибору БКЗ определяются
а) диапазон измерений – 0,2-5000 Ом·м;
б) основная погрешность измерений УЭС - не более ±[2,5 +0,004(rв/r-1)] %, где rв – верхнее значение диапазона измерений, r – измеренное значение УЭС;
в) дополнительная погрешность измерений УЭС, вызванная изменением температуры в скважине, не должна превышать 0,1 от основной погрешности на каждые 10° С относительно стандартного значения, равного 20° С.
3.1.2. Боковой каротаж
В некоторых сложных геологических и скважинных условиях, например, при частом чередовании пластов с различным удельным электрическим сопротивлением и очень высокой минерализации промывочной жидкости обычные трехэлектродные зонды стандартного каротажа и боковое каротажное зондирование малоэффективны. В таких случаях используются установки бокового каротажа.
Боковой каротаж – электрические исследования фокусированными зондами с фокусировкой тока в радиальном направлении с помощью экранных электродов. Измеряемая величина - кажущееся удельное электрическое сопротивление. Единица измерения – ом – метр (Ом×м). Сокращение - БК (международное - LL).
Значения кажущихся сопротивлений rк, измеряемые при боковом каротаже, слабо искажаются влиянием скважины и вмещающих пород. Поэтому БК эффективен для изучения разрезов с частым чередованием пластов, характерным, например, для карбонатных пород, а также в условиях высоких отношений удельных сопротивлений пород rп и промывочной жидкости rс. Благодаря высокому вертикальному разрешению БК целесообразно применять для исследования терригенных разрезов, разбуренных на пресных и минерализованных жидкостях.
БК не выполняют в скважинах с промывочной жидкостью на непроводящей основе.
Для проведения БК применяют одно – и многозондовые приборы, а также комплексные приборы, содержащие зонды БК и других методов ЭК и ЭМК. Техническим ограничением комплексирования является длина скважинного прибора. Целесообразно комплексирование БК с БКЗ с использованием единой изоляционной косы.
В однозондовых приборах БК применяют трех- и многоэлектродные (пяти-, семи-, девятиэлектродные) измерительные зонды с совмещенными токовыми и измерительными электродами, а также многоэлектродные зонды с разделением токовых и измерительных электродов.
Для зондов БК определяющим размером является общая длина зонда – это расстояние между внешними концами экранных электродов для трехэлектродного зонда. За точку записи зондов БК принимается середина центрального электрода.
В многоэлектродных приборах БК применяют комбинации трех – и пяти -, семи – и девятиэлектродного измерительных зондов с различными радиусами исследования для изучения распределения электрического сопротивления пород в радиальном направлении.
Фокусировку тока в измерительных зондах БК осуществляют аппаратно непосредственным регулированием потенциалов электродов зонда, либо расчетным (программным) путем по результатам измерения составляющих поля от токов через основной и экранный электроды зонда.
Требования к скважинному прибору (модулю) БК определяются:
а) диапазон измерений УЭС - от 0,2 до 10000 Ом×м;
б) основная погрешность измерений УЭС - не более ± 5%;
в) допустимая дополнительная погрешность измерений УЭС, вызванная изменением температуры в скважине, не должна превышать 0,1 от значения основной погрешности на каждые 10°С относительно стандартного значения, равного 20° С.
3.1.3. Индукционный каротаж
В условиях заполнения скважины непроводящей промывочной жидкостью наиболее эффективным методом исследования низкоомного геологического разреза является индукционный каротаж. Преимущества этого метода заключаются в большей глубинности исследований при относительно малых размерах зонда, меньшем влиянии вмещающих пород, возможности более точного измерения удельных сопротивлений в низкоомной части разреза. При индукционном каротаже не требуется гальванического контакта.
Индукционный каротаж основан на измерении кажущейся удельной электрической проводимости sк пород в переменном электромагнитном поле в частотном диапазоне от десятков до сотни килогерц. Реализованы варианты измерения как активной компоненты кажущейся удельной электрической проводимости sка, пропорциональной амплитуде магнитного поля, которое синфазно току генераторной цепи зонда, так и реактивной компоненты sкр, пропорциональной амплитуде магнитного поля, сдвинутой по фазе относительно тока генераторной цепи зонда на величину p/2. Единица измерения – симменс на метр (См/м). Сокращение – ИК (международное – IL).
Основное назначение ИК, выполненного с помощью многозондовых приборов, состоит в определении геоэлектрических характеристик разреза - УЭС неизмененной части пласта, УЭС зоны проникновения и глубины зоны проникновения. При использовании однозондовых приборов решение этих задач достигается комплексированием данных ИК с данными БКЗ и БК.
Типовые условия применения метода – вертикальные и наклонные скважины, заполненные любой промывочной жидкостью и вскрывшие породы с удельным электрическим сопротивлением менее500 Ом×м
Применение метода ограничено высоким содержанием в промывочной жидкости компонент с сильными магнитными свойствами, значениями удельного электрического сопротивления пород более 500 Ом×м, а для малоглубинных зондов ИК и зондов со слабым исключением влияния скважины - высокоминерализованными промывочными жидкостями.
Простейший измерительный зонд ИК состоит из генераторной и измерительной цепей, содержащих, по крайней мере, по одной катушке – генераторной и измерительной. Реально общее число катушек зонда ИК, как правило, не меньше 3 и не больше 8. При построении многозондовых приборов ИК одну из цепей (генераторную или измерительную) выбирают общей для всех зондов.
Длина зонда ИК – расстояние между главными генераторной и измерительной катушками. Точку на оси зонда, для которой проходящая через нее и перпендикулярная оси зонда плоскость делит все пространство на два полупространства с равными геометрическими факторами, принимают за точку записи.
Прибор (модуль) ИК комплексируют с модулями других методов ГИС без ограничений.
Активные компоненты кажущихся проводимостей могут иметь отрицательные аномалии только в экстраординарных случаях: в интервалах не более 1м на границах пластов с высокой контрастностью УЭС; при сильной кавернозности ствола скважины, заполненной высокоминерализованной промывочной жидкостью; для некоторых зондов в пластах с низкими значениями УЭС в результате инверсии кривой скин-эффекта.
При высоком УЭС однородной среды (rп > 200 Ом×м) активная компонента кажущейся проводимости практически равна удельной электрической проводимости среды (sка» sп); реактивная компонента кажущейся проводимости практически равна нулю при rп > 40 - 100 Ом×м. Эти факты следует использовать при оценке “сдвига нуля” измеряемых сигналов.
