Боковой каротаж

1. Дать понятие метода
2. Решаемые задачи
3. Как работает метод
4. Схема измерения
5. Оборудование
6. Строение зонда
7. Дополнительные характеристики
8. Ограничения метода 

1) Метод БК – это метод геофизических исследований скважин, основанный на изучении удельного электрического сопротивления горных пород при помощи зонда с дополнительными токовыми электродами, обеспечивающего распространение тока перпендикулярно стенке скважины. 

2) Задачи:

• Литологическое расчленение разреза;
• Выделение коллекторов; 
• Определение пористости;
• Определение характера насыщения; 
• Изучение условий осадконакопления;

 3) При исследованиях разрезов горных пород, представленных чередованием пластов небольшой толщины при наличии пластов высокого сопротивления, в скважинах с сильно минерализованной промывочной жидкостью обычные зонды электрического каротажа плохо расчленяют разрез. В этих условиях более эффективно применение зондов с дополнительными токовыми электродами. Боковой метод основан на использовании таких зондов.

Трехэлектродный зонд бокового каротажа (БК-3) с автоматической фокусировкой тока представляет собой длинный проводящий цилиндрический электрод, разделённый изоляционными промежутками на три части. Центральный короткий (0.15 м) электрод Ао является основным, а крайние Аэ1 и Аэ2 более длинные (по 1.6 м) – дополнительными, называемыми экранными или фокусирующими. Экранные электроды соединены между собой и отделены от центрального электрода с помощью колец, из изоляционного материла высотой 0.01 – 0.03 м. Через все электроды пропускается переменный ток одной полярности.

Для записи кривой БК необходимо обеспечить равенство потенциалов основного и экранных электродов. Это достигается двумя путями. Один путь – это использование автокомпенсатора. С его помощью автоматически регулируется сила тока, протекающего через экранные электроды Аэ1 и Аэ2. Регулируется она так, чтобы ток, проходящий через центральный электрод Ао, оставался неизменной силы (Iо). Тогда разность потенциалов между основным и экранными электродами становится равной нулю.

Второй путь – это соединение всех трёх электродов Ао, Аэ1, Аэ2 через резистор малого сопротивления Rо=0.01 Омм.

Когда достигается равенство потенциалов всех трёх электродов, ток, стекающий с основного электрода Ао, направляться перпендикулярно к стенке скважины, т.е. в пласт в отличии от характера распределения токовых силовых линий от электрода А в случае обычных зондов кажущегося сопротивления (КС) в пласте большого сопротивления.

В результате сопротивление бурового раствора, вмещающих пород и ограниченная мощность пластов оказывают меньшее влияние на измеряемую величину сопротивления. Сопротивление, измеряемое при боковом каротаже, называют эффективным сопротивлением (ρэф), но часто - кажущимся.

Эффективное сопротивление по БК рассчитывают по разности потенциалов ΔU между любым из электродов зонда и удаленным от них электродом N:

ρэф = К(ΔU/Iо), где К—коэффициент, зависящий от размеров зонда БК.

Кривые БК симметричны относительно середин пластов. Границы пластов проходят по началу подъёма кривой. Характерными показаниями кривой являются экстремальные значения. Максимальные значения принимают плотные породы, минимальные – глины, а коллекторы характеризуются промежуточными значениями.

Боковой каротаж позволяет устанавливать границы пластов толщиной более 0,5 - 1м, определять их сопротивления при неглубокой зоне проникновения и характер насыщения.

4)

5)  Схема расположения механизмов и узлов во время проведения каротажных работ

Схема сборки каротажной станции

Типовое устройство каротажной станции:

Скважинный прибор (СП) включает в себя первичный преобразователь и некоторые вспомогательные устройства в зависимости от типа и назначения исследований.

Каротажный кабель – линия связи между СП и наземной частью измерительной аппаратуры.

Спуско-подъемное оборудование: (лебедка, бензоэлектрический агрегат, комплект вспомогательных проводов).

Спулер (лапа). Роликовая система с датчиками параметров, служит для укладки кабеля, измеряет скорость, глубину и имеет датчик магнитных меток. бывает разных видов и модификаций. Всю информацию с датчиков выводит на панель машиниста, с пульта машиниста данные передаются на каротажный регистратор.

Схема компьютеризированной каротажной станции

Блок геофизический (БГФ-05). Обеспечивает непрерывное декодирование информации от скважинного прибора, работу системы измерения глубины и скорости прибора. Соединяется с внешним компьютером и с другими блоками. В БГФ находится источник управляющих напряжений (ИУН) с выходной мощностью 150Вт.

Блок коммутации (БК-05). Осуществляет необходимые коммутации между тремя жилами кабеля, двумя источниками питания и входами АЦП блока геофизического, а также формирует цифровые последовательности, необходимые для управления скважинными приборами.

Плоттер (ПЛ-05). Обеспечивает представление результатов измерений в виде каротажных диаграмм на термобумаге.

Регистратор обеспечивает запись измеряемых параметров в функции глубины скважины в аналоговой или цифровой форме. ПО каротажного регистратора позволяет редактировать данные для максимального точных проведений геофизических исследований.

Панель машиниста

Обычно унифицированы и без изменений входят в состав различных каротажных станций. Служит для: контроля спуско-подъемных операций, управления лебедкой и управления двигателем.

Колтюбинг:

Колтюбинг – самая эффективная технология доставки геофизических приборов с применением гибкой трубы, оборудованной трехжильным геофизическим кабелем, с целью проведения исследований в скважинах с горизонтальным окончанием, в том числе оборудованных компоновкой с изменяющимся внутренним диаметром (хвостовиком с многоступенчатой конструкцией для проведения поинтервального ГРП).

Суть технологии заключается в том, что спускаются гибкие, непрерывные трубы, которые могут изгибаться под землей, работать в боковых и горизонтальных стволах.

Оборудование для колтюбинга включает не только гибкие металлические трубы на установке, но и различное внутрискважинное и наземное оборудование:

• колтюбинговый агрегат (в т.ч. катушку с трубами, инжекторную головку);
• буровой насос;
• бустерную установку или специальные компрессоры для нагнетания инертного газа;
• технику для нагрева технологической жидкости, генератор инертного газа и разнообразное устьевое оборудование.

В состав дополнительного оборудования могут также входить и забойные двигатели, многочисленные насадки, режущие инструменты, породоразрушающие инструменты, отклонители, пакеры и др. приборы.

Общий вид колтюбинговой установки

Схема доставки прибора колтюбингом

Достоинства колтюбинговой установки для проведения гис:

• Снижение временных затрат на проведение исследований и непроизводительных простоев скважины за счёт более высокой скорости доставки геофизических приборов.
• Возможность выполнения каротажа в горизонтальных скважинах, оборудованных компоновкой с изменяющимся внутренним диаметром (хвостовиком с многоступенчатой конструкцией для проведения поинтервального ГРП) за счет безмуфтовой гибкой трубы.
• Более низкая вероятность прихвата в скважине за счёт меньшего диаметра инструмента.
• Более высокая вероятность освобождения геофизического прибора и гибкой трубы за счёт жёсткости самой трубы и более высокой нагрузки на инструмент в случае возникновения осложнений в скважине.

К недостаткам этого способа относят его высокую стоимость. В настоящее время колтюбинговые технологии пользуются спросом при ремонте ГС

Трактор:

Технология доставки геофизических приборов с помощью скважинного трактора (иногда называют "геофизический трактор") предназначена для эффективного продвижения приборов на забой в сильно наклонных и горизонтальных скважинах, где при обычной доставке за счет тяжести приборы не доходят до нужной глубины.

Ключевые особенности и преимущества технологии доставки на тракторе:

• Скважинный трактор — это специальное силовое устройство (движитель), которое крепится к приборной сборке и обеспечивает её продвижение по наклонным и горизонтальным участкам скважины за счет собственного привода. Это позволяет достичь глубин и зон, недоступных при доставке обычным способом через тяжесть прибора или бурильные трубы.
• Трактор облегчает работу, сокращает время доставки приборов, снижает риски, связанные с проведением работ по подаче геофизического оборудования.
• В сравнении с колтюбинговой технологией (доставка на кабеле при помощи циркуляции), трактор не ограничен максимальной глубиной и позволяет доставлять приборы в сложных геометрических участках ствола, а также является более распространённым и бюджетным способом. 
• Для расчёта массы и обеспечения стабильного движения к прибору сверху присоединяют "движитель" — иногда это несколько насосно-компрессорных труб (УБТ) либо гидравлические/механические устройства, которые проталкивают прибор на нужный участок.
• Использование трактора упрощает работу при исследовании боковых, горизонтальных и субгоризонтальных стволов длиной от 1000 до 7000 м и более.
• Технология внедрена и развивается в России и за рубежом, обладает промышленной практичностью и позволяет повысить качество исследований при сложных геофизических условиях.

6) Зонд БК состоит из основного питающего электрода А₀ и двух дополнительных – экранных (фокусирующих) электродов А₁ и А_2.

В типовой аппаратуре трехэлектродного бокового каротажа длина центрального (основного) электрода равна 0.15 м. Длины экранных электродов по 1.6 м. Экранные электроды отделены от центрального электрода кольцами из изоляционного материла высотой 0.01 – 0.03 м.

7) Радиус исследования зонда БК зависит от длины экранных электродов.

8) 

-Глубина проникновения фильтрата и степень изменения пластовых свойств в зоне проникновения могут исказить показания. Боковой каротаж обычно измеряет электрическое сопротивление в зоне, которая испытала влияние бурового раствора.

-В пластах с очень низким сопротивлением (например, глины, сильно минерализованная вода) разрешение прибора может ухудшаться. (для его решения комбинируем с другими методами ГИС)