Для изучения электрических свойств (проводимости, диэлектрической проницаемости) наряду с электрическим каротажем применяется электромагнитный каротаж, основанный на измерении электромагнитного поля. Из разновидностей электромагнитного каротажа широкое практическое значение имеют диэлектрический и особенно индукционный каротаж.
Индукционный каротаж (ИК) предназначен для изучения удельной проводимости (удельного сопротивления) горных пород, пересеченных скважиной. Он основан на измерении напряженности переменного магнитного поля вихревых токов, возбужденных в породах полем опущенного в скважину источника.
 |
Наиболее простой зонд состоит из двух катушек: генераторной и приемной, расположенных соосно на расстоянии, равном длине зонда L. Генераторная катушка питается от генератора переменным током частоты несколько десятков килогерц.
Создаваемое этим током первичное переменное магнитное поле возбуждает в окружающих породах вихревые токи. Эти токи создают вторичное переменное поле. Первичное и вторичное магнитные поля индуцируют в приемной катушке э.д.с. первичного поля компенсируется, вторичное поле пропорционально проводимости среды.
,
где: g - электропроводимость пласта,м/м, rп – Ом м,Eв – В;
ku – коэффициент индукционного зонда.
,
где: f и I0 частота и амплитуда тока в генераторной катушке;
Sr и Sn площади витков генераторной и измерительной катушек;
nг и nn – число витков;
L длина зонда.
кажущаяся удельная электропроводность.
Зонды с фокусированными катушками называются фокусированными индукционными зондами. В каждом фокусированном зонде имеются главные катушки (генераторная и измерительная). Результаты измерений относят к середине.
Фокусирующие катушки могут располагаться внутри или снаружи зонда. Основные задачи внешней фокусировки – снижение влияния вмещающих пород, задачей внутренней фокусировки – снижение влияния скважины и ЗП.
Зонд ИК обозначают шифром, первая цифра – число катушек, вторая – длина зонда 6Ф1 – шесть катушек, L – 1 м.
Специальным зондом ИК является зонд индукционного каротажа поперечной проводимости. Катушки располагаются горизонтально. Предназначен для изучения анизотропных сред (пластов).
Для зонда с фокусирующими катушками сигнал равен алгебраической сумме сигналов всех возможных пар измерительных и генераторных катушек зонда.
В случае неоднородной среды, состоящей из отдельных областей А,В,…N с удельным электропроводностями -gа,gb,…gn
gк=gаGA+gвGB+…+gnGn,
GA,GB,…Gn – геометрические факторы отдельных областей.
Для пласта конечной мощности с учетом влияния скважины, зоны проникновения.
gк=gсGc+gзпGзп+gnGn+gBMGBM или
Таким образом, показания ИК являются суммой показаний от отдельных областей среды.
Зависимость геометрического фактора G бесконечного по длине цилиндра от его радиуса называется радиальной характеристикой зонда ИК.
 |
Радиальные характеристики зондов индукционного каротажа. Пользуясь радиальными характеристиками ИК- зондов можно определить геометрический фактор скважины, ЗП и неизменной части пласта неограниченной мощности и затем для известного gк.
Зависимость геометрического фактора G от мощности пласта h называется вертикальной характеристикой ИК- зонда.
По вертикальной характеристике можно оценить влияние вмещающих пород ИК- зонда, когда середина зонда расположена против середины пласта.
Зонды ИК обладают (см. прошлую лекцию) большим радиусом исследования в случае повышающего проникновения фильтрата ПЖ.
При понижающем проникновении они уступают градиент – зондам большой и средней длины.
ИК применяют при исследовании проводящих жидкостей (на нефтяной основе), при бурении с продуктивным воздухом или газом, в сухих скважинах.
 |
Кривые симметричны относительно середины пласта для зонда 6Ф1.
Форма кривых gк для других зондов ИК (8И1,4; 4И1; 4Ф1) несимметричны относительно середины пласта, т.к. точка записи не совпадает с серединой пласта.
 |
В пластах высокого сопротивления значение gк заметно отличается от значения соответствующему пласту неограниченной мощности.
Основной задачей, решаемой при обработке данных ИК, является определение удельного сопротивления пластов.
Обработку производят в следующем порядке: выделение и отбивка границ пластов, отсчет существенных значений gк, определениеrп спомощью палеток ИК. Граница – половина высоты аномалии.
Существенное значение gк против пласта отсчитывают в интервале, уменьшенном на половину длины зонда со стороны кровли и подошвы пласта. При gк<10 мСм/м для ИК (кроме ВИК-1) gк не отсчитывается.
 |
Интерпретация данных ИК производится по палеткам ИК аналогично с ЭК.
rвм=1 Ом м
Шифр кривых -rк¥ в Ом м.
Палетка для исправления показаний зонда 6Ф1 за влияние конечной мощности.
Диэлектрический каротаж.
Диэлектрический каротаж (ДК) предназначен для изучения диэлектрической проницаемости горных пород в разрезе скважин и основан на измерении характеристик высокочастотного магнитного поля, возбуждаемого зондом ДК.
Горные породы относятся к веществам, которые поляризуются. Поляризация является причиной возникновения дополнительного поля, складывающегося с первичным полем Е0.
Напряженность поля Е в веществе при наличии поляризации отличается от напряженности Е0 первичного поля
, где x – безразмерный параметр, определяющий электрическую поляризуемость среды, называется диэлектрической восприимчивостью.
Диэлектрические свойства вещества характеризуются абсолютной диэлектрической проницаемостью.
eа=e0(1+4px), где e0 – диэлектрическая постоянная, представляющую диэлектрическую проницаемость вакуума и являющаяся относительной единицей измерений.
e=eа/e0 – относительная диэлектрическая проницаемость.
Для основных породообразующих минералов e составляет 4-7. Для воды – 88., очень сильно зависит от температуры. С увеличением t от 273° до 373°К eв уменьшается с 88 до 55. eнефти изменяется от 2 до 3, у газа – близка к 1.
Диэлектрическая проницаемость горной породы определяется объемным содержанием и поляризуемостью минералов и пластовых флюидов (воды, нефти, газа), участвующих в строении породы.
Для нефтегазонасыщенных пород она изменяется от 4 до 12.
В чистых нефтегазонасыщенных породах (коллекторов) определяется в основном содержанием остаточной воды
e=(1-kп) eск+(kвeв+kнeн)kп, где kп, kв, kн – соответственно коэффициенты пористости, водонасыщенности, нефтенасыщенности, eск, eв, eн – диэлектрические проницаемости минерального скелета, воды и нефти.
Значительной диэлектрической проницаемостью обладают глины и аргиллиты (от 30 до 60).
 |  | ||
Водонасыщенные известняки обладают более высоким e по сравнению с водонасыщенными песчаниками.
На рис.50 (блок – схема аппаратуры АДК-1) генератор имеет f=43 МГц. Измеряют cosa. L=85¸87 см.
