Физические основы индукционного метода. Индукционные зонды

Индукционный метод - является электромагнитным методом и служит для определения удельной эл.провод-ти г.п. при помощи индуцированных токов без применения электродов.

Электрическая схема прибора, обеспечивающая питание генераторной катушки постоянным по величине переменным током ультразвуковой частоты 20-80 кГц, усиление и преобразование сигнала приемной (измерительной) катушки.

Переменный ток, протекая по виткам генераторной катушки, создает эл.магн. поле (прямое, первичное), которое индуцирует в окружающих породах вихревые токи. В однородной среде токовые линии представляют собой окружности с центром на оси прибора. Т.к. амплитуда тока генераторной катушки поддерживается постоянной, сила вихревых токов, образующихся в г.п. будет пропорциональной удельной электропровод-тиг.п.

Вихревые токи в породах в свою очередь создают вторичное магнитное поле. Т.о. мы имеем первичное и вторичное магнитные поля. Они индуцируют ЭДС в приемной катушке, соотв-но Е₁ –ЭДС первичного поля, Е₂-ЭДСвторичного поля.

ЭДС Е₁явл-ся помехой, т.к. не зависит от св-в г.п., поэтому предусмотрена ее компенсация, которая осуществляется путем введения в цепь приемной катушки равной ей и противоположной по фазе компенс.ей ЭДС Ек

Ек+Е₁=0

Остающ-ся в приемной катушке ЭДС Е₂проп-на удельной эл.провод-ти г.п.σ_п

Е₂= Кз * σ_п

Кз- коэффициент зонда.

Однако на практике мы измеряем не Е₂, а Ес =с*Е₂(ЭДС сигнала), где с-коэф.пропорц.

σ_п= Е₂/ Кз = Ес / с*Кз = Ес / Кс

Измеряем кажущуюся эл.пров. пород.

σ_к= Ес / Кс = 1/ρ_к

Кс – коэф-т для перехода от величины сигнала Ес к величине эл.пров-ти. Величина Кс выбирается т.о., чтобы в однородной среде σ_к= σ_п

Единица измерения σ_к= [См/м]

Сименс-электропроводность проводника, имеющего сопротивление 1 Ом.

При малой эл.провод-ти г.п. величина сигнала Еспрямо пропорциональнаσ_п.

Ес=Кс*σ_к

В случае большой эл.провод-ти активный сигнал увеличивается медленнее, чем эл.провод-ть среды. Это явление связано со взаимодействием вихревых токов и называется скин-эффектом.

Индукционные зонды.

Индукционные зонды являются много катушечными. Фокусированные катушки могут быть как генераторными, так и приёмными. Индукционные зонды относятся к бесконтактным, т.е. не требуется контакт зонда с породой. Зонды можно использовать в сухих скважинах, с промывкой на нефтяной основе. Индукционный метод будет хорошо работать в разрезах с невысоким р_к, высокая точность достигается в низкоомных разрезах. Важным свойством индукционных зондов является их характеристики. Различают радиальные и вертикальные характеристики.

Радиальные - характеризуют изменение сигнала при изменении удельного сопротивления в радиальном направлении. Радиальные характеристики представляют собой зависимость удельного сопротивления от радиуса скважины. С их помощью устанавливают диметр зоны, не оказывающей влияния на показания ИМ и глубинность.

D зоны, не оказывающей влияние<5м соотв-ет величине сигнала =5%

Глубинность исследования определяется по величине сигнала=90%, r=3-4м.

Вертикальные -характеризуют изменение сигнала при изменении проводимости среды вдоль оси скважины. Вертикальные пласты менее благоприятны. Тонкие пласты меньше 1м. плохо выделяемые, а на пласты средней толщины (2-3м) сильное влияние оказывают вмещающие породы, на диаграммах индукционных зондов хорошо выделяются пласты низкого сопротивление, залегающие среди пластов высокого и наоборот.

Используются для определения минимальной толщины надежно выделенного пласта по величине сигнала =50%. По величине сигнала =90% определяется толщина пласта, выше которой можно не учитывать влияние вмещающих пород.

Кривые ИМ симметричны относительно середины пласта.

Граница пластов определяются по серединам аномалий.

 

 

ДРУГОЙ ВАРИАНТ) Физические основы индукционного метода. Индукционные зонды.

Физические основы метода.

Сущность метода заключается в следующем. При проведении индукционного каротажа (ИК) изучается удельная электрическая проводимость горных пород посредством индуцированных (наведенных) токов. Для этого в скважину опускается прибор (зонд) имеющий в своем составе генераторную (Г) и измерительную (И) катушки. Расстояние между генераторной и измерительной называется длиной зонда.

При пропускании через излучающую катушку переменного тока частотой, вырабатываемого генератором, вокруг катушки и в окружающей среде создается переменное магнитное поле. Это поле создает в свою очередь в окружающей среде переменные токи (рис.11).

 

Рис.11

 

Припроведение измерений в генераторной катушке с помощью переменного тока устанавливается переменное магнитное поле. Согласно закону Фарадея, в это время в горной породе возникает электромагнитные вихревые токи, которые фиксируются измерительной катушкой зонда. Величина вихревых токов возникающих в горной породе зависит от величины её удельной электропроводности.

Чем выше электропроводность среды, тем больше величина ЭДС вихревых токов. В свою очередь, магнитное поле вихревых токов индуцирует в приемной катушке скважинного прибора ЭДС, представляющую собой векторную сумму активной составляющей, совпадающей по фазе с током питания генераторной катушки, и реактивной составляющей, сдвинутой на 90? относительно питающего тока. С ростом электропроводности среды ЭДС активного сигнала увеличивается медленнее и по более сложному закону. Нарушение пропорциональности между активным сигналом и электропроводностью среды связано со взаимодействием вихревых токов. Это явление называется скин-эффектом. Чем выше частота тока и электропроводность среды, тем значительнее взаимодействие вихревых токов и, следовательно, существеннее влияние скин-эффекта на показания индукционного метода.

Определение уд.сопротивления по ИК

Если зона проникновения отсутствует определяется

При наличии ЗП пользуется граф.расчетами:

в координатах р_к/р_р=f(р_п/р_р) и с шифрами р_зп/р_р,D/d_c. Нужно независимым путем опредилитьр_зп и D.

Влияние скважины –опр-сяd скважины (ее геометрическим фак-ром G_с) и уд. провод. ПЖ (). С увел. d_c и влияние скважины возрастает. Благ.фокусировке влияние на ИК мин., и становится заметно лишь при высокой минерализации ПЖ. В этом случае поправки производятся с помощью спец. палеток.