Боковой каротаж

1) Дать понятие метода

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) Решаемые задачи

Задачи:

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

3) Как работает метод

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) Схема измерения

Рис. Принципиальные схемы (а, б) и характер распределения токовых силовых линий трехэлектродного бокового каротажа (в): а – схема с автокомпенсатором, б – схема с резистором

Рис. Схематичная кривая БК против пород разной литологии

5) Оборудование

6) Строение зонда

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.

Схематичное изображение зондовой установки БК в составе комплекса АКИПС-48

7) Дополнительные характеристики

Радиус исследования зонда БК зависит от длины экранных электродов.

Наиболее распространённый радиус исследования – 1,5 м. Наименьшая толщина исследуемых пластов 1,0 м. и выделяемых пластов 0,4 м.

8) Ограничения метода

-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)