Реферат по физике Методы физики при исследовании геологоразведочных скважин (стр. 4 )

Электрический каротаж нефокусированными зондами

Электрический каротаж нефокусированными зондами получил название метода кажущегося сопротивления (КС). Обычно зонды КС трехэлектродные. Четвёртый электрод заземляют на поверхности. Два электродасоединяют с генератором тока, два других— включают на вход измерителя разности потенциалов. Иногда в скважину помещают все четыре электрода или только два. Электроды питают переменным током низкой частоты, что позволяет исключить влияние на измеряемый сигнал постоянных или медленно меняющихся потенциалов электрохимического происхождения. Поскольку диапазон частот, применяемых в методе КС, как и в других электрических методах, не превышает нескольких сотен герц, теория метода базируется на законах постоянного тока.

Существуют следующие модификации метода КС: вертикальное профилирование одиночными зондами, боковое каротажное зондирование, микрозондирование, резистивиметрия. Две первые модификации можно называть макро-, две последние микромодификациями. Условно к макромодификациям метода КС относят так же токовый каротаж.

Прямая задача метода КС требует найти связь между известными параметрами породы скважины, источников тока и измеряемыми значениями. Для решения этой задачи применяют аналитические методы, методы физического и математического моделирования.

Обработка диаграмм может включать нормировку данных, приведение их к определённой системе отсчёта, статистическую обработку с оценкой доверительных интервалов, фильтрацию, приведение результатов к определённым глубинам, устранение аппаратурных помех и т. д. Важным этапом обработки является нахождение границ пластов и снятие показаний с диаграмм. Геофизическая задача заключается в определении искомых физических параметров на основе решения обратной задачи данного метода. Геологическая интерпретация заключается в определении геологических характеристик разреза.

Выше указывалось, что существуют две макромодификации метода КС: вертикальное профилирование одиночными зондами и боковое каротажное зондирование (БКЗ). Измеряемое одиночными зондами УЭС в общем случае кажущееся. Поэтому вертикальное профилирование применяют для нахождения границ пластов, а в благоприятных случаях для литологического расчленения разрезов, выявления нефтегазовых или водонасыщенных коллекторов, отложений угля, руд и других полезных ископаемых, отличающихся по своему удельному сопротивлению от вмещающих пород. Для определения количественных характеристик — коэффициентов пористости, нефтегазонасыщенности, зольности и т. д. — используют результаты геофизической интерпретации данных БКЗ и уточненные для конкретных отложений петрофизические зависимости. Методика БКЗ позволяет так же выяснить, проницаем ли пласт по факту наличия или отсутствия у него зоны проникновения фильтрата промывочной жидкости.

Существуют две микромодификации метода КС — микрозондирование и резистивиметрия. Микрозондирование (МК) состоит в детальном исследовании ближней зоны потенциал - и градиент-зондами существенно меньшей длины, чем при макромодификациях метода КС. Данные микрозондирования служат для детального расчленения разрезов скважин, уточнения границ и выделения тонких прослоев. Ризистивиметрия служит для определения удельного сопротивления промывочной жидкости в скважине. Её выполняют градиент-зондами столь малой длины — резистивиметрами, что влиянием стенок скважины можно пренебречь. [6].

Методы электрического каротажа с фокусированными зондами

Влияние на результаты замеров скважины и вмещающих пород может быть в значительной степени преодолено за счёт применения фокусированных зондов. Метод, основанный на применении зондов с фокусированной системой питающих электродов, называют боковым каротажем (БК).Линии тока растекаются от трех точечных питающих электродов, напряжение на которые подано в одинаковой фазе. Применение такой системы позволяет не только сфокусировать ток центрального электрода в пласт, но и обеспечить высокую разрешающую способность по вертикали. Семиэлектродные зонды предназначены преимущественно для изучения неизмененной части пласта. Наряду с этим существуют зонды, предназначенные для изучения зоны проникновения (ближней к скважине зоны пласта).

Боковой микрокаротаж (БМК) основан на применении микрозондов с фокусировкой тока. Показания зондов БМК менее искажены влиянием глинистой корки и промывочной жидкости (ПЖ). Скважинные приборы, содержащие несколько расположенных по окружности прижимных устройств, на каждом из которых размещен зонд БМК, называют пластовыми наклономерами. По вертикальному сдвигу диаграмм, зарегистрированных с помощью входящих в наклономер зондов, можно оценить наклон пласта, а по показаниям встроенного в скважинный прибор инклинометра — азимут угла падения.

Задачи, решаемые методом БК, связаны с его высокой разрешающей способностью по вертикали. В благоприятных условиях метод БК позволяет осуществить детальное расчленение разреза, оценить его литологию, выделить пласты-коллекторы, определить их коллекторские свойства. При отсутствии зоны проникновения или понижающей зоне (УЭС зоны проникновения меньше УЭС пласта) эффективность БК значительно выше, чем у метода КС. [6].

3.2 Электрический каротаж через обсадную колонну

В последние годы получают развитие новые методы каротажа скважин, основанные на использовании современных технологий, технических и математических решений, в частности, электрические.

Одним из таких методов является электрический каротаж через обсадную колонну.

Измерение электрического сопротивления пород в обсаженных скважинах за металлической обсадной колонной представляет собой крайне сложную теоретическую, конструкторскую и методическую задачу. Величина токов, стекающих в породу за металлическую колоннуи измеряемых количественно, крайне мала.

Если микроэлектрический каротаж работает в диапазоне электрических сигналов десятков микровольт (10-6 В), то при электрическом каротаже обсаженных скважин приходится иметь дело со слабым сигналом в несколько нановольт (10-9 В), который необходимо выделить среди шумов и помех(отсюда другое название метода - наноэлектрический каротаж).

Аналоги данной уникальной технологии на мировом рынке имеют чрезвычайно высокую стоимость и низкую эффективность. Российская технология обеспечивает кратное улучшение этих показателей и данным методом проведены успешные исследования в ведущих нефтегазовых компаниях России, опытные работы на месторождениях в странах СНГ и дальнего зарубежья. В условиях большого бездействующего или малодебитного фонда старых скважин исследования данным методом можно значительно повысить эффективность программ повышения нефтеотдачи.

3.3.Электромагнитные методы каротажа

Индукционный и диэлектрический методы. Если все вышеописанные скважинные методы основаны на применении постоянного или импульсного тока низкой частоты и похожи на методы электроразведки постоянным током, то в индукционном и диэлектрическом методах исследования скважин используются высокие частоты, и эти методы имеют сходство с высокочастотной электроразведкой. Отличие индукционного и диэлектрического методов от других электрических исследований в скважинах заключается и в том, что измерения могут проводиться в сухих скважинах или в скважинах, заполненных нефтью, где гальванический контакт с окружающей средой осуществить очень трудно. [1].

Сущность индукционного каротажа (ИК) состоит в измерении вторичного индукционного магнитного поля, созданного в горной породе под действием первичного переменного поля частотой 20 и более кГц. Чем больше проводимость окружающих пород, тем большим будет вторичное поле. Графики напряжений на измерительной рамке, или кривые индукционного каротажа, позволяют выделять в разрезе хорошо проводящие породы и рудные включения. Метод предназначен для решения примерно тех же задач, что и каротаж КС, но применяется для изучения низкоомных разрезов. [1].

Сущность диэлектрического каротажа (ДК) сводится к оценке диэлектрических свойств пород (диэлектрической проницаемости и так называемых диэлектрических потерь) в электрическом поле высокой частоты (10 МГц). Изменение диэлектрической проницаемости окружающих пород меняет емкость конденсатора, а значит, частоту сигналов генератора. Метод ДК служит для разделения пород на водо - и нефтегазонасыщенные, оценки их влажности и пористости . [6].

3.4.Ядерно-геофизические методы (радиоактивный каротаж)

Гамма-каротаж (ГК) — один из способов исследований скважин радиоактивными методами. ГК исследует естественную радиоактивность горных пород по стволу скважин.

Работы проводят с помощью скважинных радиометров разных марок. Электрические сигналы, пропорциональные интенсивности гамма-излучения, передаются с них по кабелю в обычную каротажную станцию, где и осуществляется их автоматическая регистрация.

В результате гамма-каротажа записывается непрерывная кривая, или диаграмма, интенсивности гамма-излучения. Величина ее измеряется в импульсах за минуту или в микрорентгенах в час (гаммах). Поскольку распад ядер является случайным процессом, то интенсивность гамма-излучения колеблется около среднего уровня, испытывая статистические флуктуации. Для их учета применяются повторные записи с меньшей скоростью проведения наблюдений. Так как гамма-лучи почти полностью поглощаются слоем породы толщиной 1 - 2 м, а до 30 % ядерной энергии не пропускается обсадными трубами, то скважинный радиометр может фиксировать гамма-излучение пород, расположенных в радиусе, не превышающем 0,5 м от оси скважины. Увеличение диаметра скважины и наличие воды или бурового раствора в ней еще больше снижают радиус обследования.

На диаграммах гамма-каротажа выявляются пласты с разной степенью радиоактивности. Максимумами выделяются породы и руды, содержащие уран, радий, торий, калий-40 и другие радиоактивные элементы, а также граниты, глины; минимумами - песчаные и карбонатные породы.

Спектрометрия естественного гамма-излучения, т. е. определение энергии гамма-лучей, служит для выделения в разрезах скважин пород и руд, содержащих определенные элементы, например, калий, торий, уран, фосфор и др. [6].

Методы ядерных исследований с искусственным облучением горных пород.

В скважинных методах ядерных исследований с искусственным облучениемизучаются явления поглощения, замедления, рассеяния гамма-лучей и нейтронов, а также вызванное, вторичное радиоактивное излучение. Эти методы являются ядерно-физическими. Для этого в скважину опускается глубинный зонд с источником гамма-лучей или нейтронов, облучающий горные породы. В этой же скважине за экраном (свинец для гамма-лучей или парафин для нейтронов), препятствующим прямому воздействию облучений, помещается регистратор гамма-лучей или нейтронов. В настоящее время широко используются несколько методов искусственных ядерных исследований в скважинах. Рассмотрим некоторые из них.