Материал: Геофизические методы исследования нефтяных и газовых скважин

Боковой каротаж (БК)

Боковой каротаж в масштабе глубин 1:500 относится к дополнительным методам, проводится в тех поисковых и разведочных скважинах, где по данным стандартного и индукционного каротажа не решаются вопросы по достоверному определению электрических характеристик определенных пластов или участков разреза вследствие ограничений стандартного каротажа (зоны тонких чередований, пласты малой мощности) и индукционного каротажа (пласты или участки разреза с УЭС более 40 Ом.м).

К числу объектов, где материалы БК в масштабе глубин 1:500 могут дать дополнительную информацию к стандартному или индукционному каротажу, относятся:

зоны частых чередований плотных непроницаемых пластов, глинистых прослоев и нефтегазонасыщенных пластов малой мощности;

зоны аномально низких значений минерализации пластовых вод, где УЭС водонасыщенных и нефтенасыщенных пластов имеют высокие значений и широкие зоны перекрывающихся величин сопротивлений;

интервалы в низах разреза, где преобладают тонкие чередования литологически различающихся разностей, преобладают высокие УЭС и контрастные переходы значений УЭС на границах литологических переходов и границ, обусловленных изменениями характера насыщения коллекторов.

Физические основы метода

Боковым каротажем называют измерения кажущегося сопротивления по стволу скважины трехэлектродным зондом бокового каротажа с автоматической фокусировкой тока. Зонд имеет центральный электрод Ао (см. рис.3), симметрично по отношению к которому расположены соединенные между собой удлиненные экранирующие электроды (А1-0, А1-1).

Рисунок 3 - Схема зонда бокового каротажа

При измерении кажущегося сопротивления обеспечивается одинаковый потенциал всех электродов автоматическим регулированием силы тока через центральный электрод. Таким образом, экранные электроды препятствуют растеканию тока центрального электрода по скважине и обеспечивают направление его непосредственно в исследуемый пласт. Кажущееся сопротивление определяется по отношению потенциала экранирующих электродов к току через центральный электрод. Благодаря применению экранирующих электродов уменьшается влияние на результаты измерений промывочной жидкости, заполняющей скважину, и вмещающих пород, а кажущееся сопротивление получается близким к удельному электрическому сопротивлению. БК позволяет выделять пласты малой мощности и изучать с большой подробностью пачки пластов, более точно определять границы. Диаграммы БК в отличие от зондов БКЗ практически не искажены эффектами экранирования.

Оценка качества.

• - допустимые отклонения показаний БК от теоретических - 20%;
• - допустимая погрешность по контрольной записи - 10%;
• - нестабильность стандарт-сигнала в начале и конце записи - 3%.

Качество бокового каротажа определяется в комплексе с показаниями зондов БКЗ. Против Кошайских глин КС по боковому каротажу равно показаниям других зондов. На плотных глинах с кажущимся сопротивлением 5 - 8 Ом*м показания БК примерно равны показанию зонда А1.0M0.1N.

Рисунок 4 - Пример записи диаграммы бокового каротажа

Методические приемы, повышающие геологическую эффективность БК:

диаграммы должны быть только высокого качества;

высокое качество диаграмм БК расширяет возможности электрических методов по определению высоких значений УЭС маломощных пластов (и совместно с ИК - в области низких УЭС);

в выявленных или уже известных перспективных интервалах диаграммы БК необходимо дублировать в масштабе 1:200 для сравнения этих данных с материалами ГИС, которые будут получены в дальнейшем при детальных исследованиях;

масштаб регистрации основной кривой БК (в логарифмическом масштабе) устанавливается с модулем 4,0-6,25 см.

Для проведения БК используются следующие скважинные приборы:

• - ЭК-1;
• - Э-1

ЭК-1.

Назначение.

Аппаратура электрического каротажа комплексная ЭК-1 предназначена для исследования нефтяных и газовых скважин методами бокового каротажного зондирования (БКЗ), трехэлектродного бокового каротажа (БК-3), измерения потенциалов самопроизвольной поляризации (ПС), резистивиметрии скважин, а также измерения диаметра скважин. 

Данные по аппаратуре

Скважинный прибор рассчитан на работу в скважине диаметром не менее 160 мм в водной промывочной жидкости с содержанием NaCl от десятых долей процента до минерализации, соответствующей насыщению, NaOH - от 10 до 20%, нефти - до 5-10%, при наибольшем значении температуры окружающей среды - 120°С и наибольшем гидростатическом давлении 100 MПa.

Аппаратура работает в комплексе с трехжильным грузонесущим геофизическим кабелем типа КГ 3-60-180-1 длиной 6000м.

Измерения БКЗ и БК проводятся в разных циклах. ПС регистрируется только в аналоговой форме.

Аппаратура обеспечивает измерение кажущихся удельных сопротивлений горных пород в режиме "БКЗ" зондовыми установками:

• - A8,0M1,0N (шифр параметра GZ5);
• - A4,0M0,5N (шифр параметра GZ4);
• - A2,0M0,5N (шифр параметра GZ3);
• - N0,5M2,0A (шифр параметра GZ3B);
• - A1,0M0,1N (шифр параметра GZ2);

в общем диапазоне от 0,2 до 5000 Ом.м с разбивкой на два диапазона от 0,2 до 200 Ом.м и от 200 до 5000 Ом.м; зондовыми установками

- A0,5M6,0N (шифр параметра PZ);

- A0,4M0,1N (шифр параметра GZ1);

в общем диапазоне от 0,2 до 1000 Ом.м с разбивкой на два диапазона от 0,2 до 200 Ом.м и от 200 до 1000 Ом.м и измерение удельного сопротивления водной промывочной жидкости (шифр параметра RB) резистивиметром - в диапазоне от 0,2 до 20 Ом.м. Схемы зондов см. на рис. 5.

Рисунок 5 - Схемы зондов

Аппаратура обеспечивает измерение кажущихся удельных сопротивлений горных пород трехэлектродным зондом БК (шифр параметра LL3) в диапазоне от 0,5 до 5000 Омм. При этом диапазон измеряемых значений потенциала в режиме БК (шифр параметра LLU) от 0,1 до 20В, а сила тока центрального электрода (шифр параметра LLI); - от 0,2 до 50 мА.

Формула расчета кажущегося удельного сопротивления (сk):

сk = 0,23 * (LLU / LLI);

где 0,23 коэффициент зонда БК для прибора ЭК-1.

Аппаратура обеспечивает измерение совместно и раздельно с БКЗ измерение и выдачу в аналоговой форме сигнала потенциала самопроизвольной поляризации (шифр параметра SP), при этом сопротивление цепи прохождения сигнала ПС в аппаратуре не более 500 Ом.

Аппаратура обеспечивает измерение двух взаимно перпендикулярных диаметров (шифры параметров C1 и C2) и среднего диаметра скважины (шифр параметра CALI) в диапазоне от 100 до 760 мм (четырех радиусов (RAD1, RAD2, RAD3, RAD4) в диапазоне от 50 до 380 мм).

Формула расчета среднего диаметра:

CALI = (RAD1+ RAD2+ RAD3+ RAD4) / 2

Аппаратура обеспечивает в интервале каротажа многократные срабатывания управляемого прижимного устройства профилемера. Время полного раскрытия (закрытия) рычагов профилемера не более 2 минут.

Питание скважинного прибора и токовых электродов осуществляется от каротажного источника питания силой тока (500±5)мА частоты 400 Гц.

Калибровка каналов БКЗ, БК и профилемера обеспечивается с помощью режимов "Ноль-сигнал" и "Стандарт-сигнал". Значения калибровочных параметров приведены в таблице №1:

Таблица 1 - Значения калибровочных параметров

Питание на скважинный прибор ЭК-1 подается при полном погружении его в раствор. Управление двигателем каверномера можно осуществлять на поверхности.

Запрещен спуск прибора в скважину с открытыми рычагами каверномера.

Сопротивление между первой жилой и оплеткой кабеля должно быть около 150 Ом при замкнутых концевых выключателях профилемера или бесконечно большим - при разомкнутых. Сопротивление между второй и третьей жилами должно быть около 200 Ом.

Схема зонда ЭК-1 приведена на рис. 6.

Рисунок 6 - Схема зонда ЭК-1

Таблица 2 - пояснения к рисунку 6

Диаметр прибора - 90 мм;

Длина прибора без каверномера - 25,79 м;

Длина прибора с каверномером - 28,00 м;

Масса электронного блока - 80 кг;

Масса электромеханического блока - 50 кг;

Общая масса (с зондом БКЗ) - 210 кг.

Боковое каротажное зондирование (БКЗ)

Физические основы метода

БКЗ, как один из методов кажущегося сопротивления (КС), основан на изучении искусственного электрического поля в горных породах. Кажущееся сопротивление пород определяется по измеренной разности потенциалов между приемными электродами зондовой установки (электродами M и N), созданной источником тока (электрод А).

Метод бокового каротажного зондирования состоит в измерении кажущегося сопротивления пластов по разрезу скважины набором однотипных зондов разной длины. Зонды разного размера, имея неодинаковый радиус исследования, фиксируют величину кажущегося сопротивления, обусловленную различными объемами проводящих сред. Показания малого зонда определяются главным образом удельным сопротивлением ближайшего к нему участка среды, т.е. скважинного и примыкающего к ней частью пласта. На кажущееся сопротивление, замеренное большим зондом, основное влияние оказывает удельное сопротивление удаленных от зонда участков среды. Кажущееся удельное сопротивление пласта, измеренное обычным зондом, отличается от истинного значения тем, что на его величину также оказывают влияние скважина (ее диаметр и удельное сопротивление промывочной жидкости), зона проникновения фильтрата промывочной жидкости (ее диаметр и удельное сопротивление), вмещающие пласт среды (удельные сопротивления покрывающих и подстилающих пород); кроме того, оно зависит от отношения длины зонда к мощности пласта и типа зонда. При интерпретации данных БКЗ исключается влияние перечисленных факторов и определяется истинное сопротивление пласта. Обрабатывают материалы БКЗ путем сопоставления их с расчетными данными. На основании теоретических формул построены палетки БКЗ для определения истинного удельного сопротивления пластов при отсутствии проникновения фильтрата промывочной жидкости (двухслойные палетки) и при его наличии (трехслойные палетки).

В качестве зондов БКЗ обычно используют набор последовательных градиент-зондов, т.е. непарный токовый электрод А расположен выше парных приемных электродов M и N, причем АМ >>MN.

Для интерпретации данных БКЗ необходимо знать сопротивление промывочной жидкости и диаметр скважины.

Для получения сопоставимых данных все измерения в скважинах одного и того же района проводят одинаковыми зондами, называемыми для данного района стандартными.

Оценка качества.

Некачественный материал БКЗ выявляется по следующим признакам: