Семинар зонды КС, форма кривых КС
.docxЗонды КС. Повторение.
Кажущееся удельное сопротивление – результат измерения с помощью установки, рассчитанной на определение удельного сопротивления пород в однородной среде. Кажущееся УЭС зависит от удельного сопротивления пород вблизи измерительной установки, влияния скважины (при каротаже) и взаимного расположения электродов измерительной установки. В случае однородной среды кажущееся УЭС совпадает с удельным сопротивлением.
При исследовании скважин методом кажущихся сопротивлений измеряют кажущееся УЭС, величина которого зависит от удельных сопротивлений слагающих разрез пород, бурового раствора и ряда других факторов.
Для измерений в скважину на кабеле опускается измерительная установка (зонд), состоящая из 3 электродов (заземлителей): A, M и N, четвертый электрод размещается на поверхности. Электроды А и В предназначены для пропускания тока (питающие или токовые электроды), электроды М и N – для измерения разности потенциалов между двумя точками среды в момент протекания тока (измерительные электроды).
Измеряемая разность потенциалов ΔU пропорциональна току I и УЭС среды ρ, в которой расположен зонд с коэффициентом пропорциональности k
К – коэффициент зонда, который зависит от расстояния между электродами и измеряется в [м].
В зависимости от соотношений расстояний между электродами применяемые зонды классифицируются на группы.
Крестиком помечена точка записи О
У градиент-зонда расстояние между парными электродами меньше, чем между непарными
У потенциал-зонда расстояние между парными электродами меньше, чем между непарными
Точка записи О у всех зондов находится посередине между сближенными электродами
Зонд прямого питания = однополюсный, взаимного питания = двухполюсный. У однополюсных зондов второй питающий электрод находится на поверхности, у двухполюсных зондов на поверхности находится второй измерительный электрод.
Парные электроды – электроды, находящиеся в одной цепи (токовой или измерительной). В неоднородной среде характер кривой КС зависит также от последовательности расположения электродов. Согласно принципу взаимности, если взаимно изменить назначение питающих и измерительных электродов, сохранив расстояние между ними, то на результат измерения КС это не окажет влияния.
У последовательного зонда парные электроды находятся снизу.
У обращенного зонда парные электроды находятся сверху.
У идеальных зондов расстояние между сближенными электродами стремится к нулю. У идеального градиент-зонда точка записи находится в электроде М (электрод N находится в бесконечности), у идеального потенциал-зонда – посередине между электродам А и М.
Длина градиент-зонда – расстояние от удаленного электрода до точки записи, Rисслед=L
Размер потенциал-зонда – расстояние между электродами А и М. L=АМ, Rисслед=2-3L
Согласно определению длины зонда, длина идеальных зондов (как ГЗ, так и ПЗ) составляет АМ.
Коэффициент зонда
Однополюсные зонды (ГЗ и ПЗ)
Двухполюсные зонды (ГЗ и ПЗ)
Формы кривых КС.
Изучение закономерностей распределения электрического тока в неоднородной среде. Изучение формы кривой КС (положения характерных точек) необходимо для формирования представления о правилах определения границ пласта и об эффективности различных зондов КС для изучения ими разрезов скважин.
Величина и вид кривой кажущегося удельного сопротивления (ρк) зависят от:
-
истинных удельных электрических сопротивлений пород,
-
форм и размеров всех элементов изучаемой среды (в том числе и от диаметра скважины),
-
типов и размеров применяемых зондов.
Понятия «мощный» и «тонкий» пласт зависят от размера зонда. Один и тот же пласт для одних зондов является мощным (для потенциал-зонда пласт мощный, если его толщина превышает размер зонда в 10 и более раз, для градиент-зонда – если в 5 и более раз), а для других – тонким (мощность пласта примерно равна или менее длины зонда). Вообще мощный пласт – это такой пласт, в котором показания зондов с малой вертикальной разрешающей способностью (КС, СП, ИКБ БК) успевают показать истинные значения в пласте. Тонкими пластами в геофизической практике являются все пласты мощностью менее 1.5 метров и они относятся к категории сложных коллекторов.
Показания зонда КС, длина которого составляет ±20% мощности пласта исключаются из рассмотрения при интерпретации БКЗ (пояснить на изображении, почему).
Изучение форм кривых КС основано на изучении плотности тока j.
Плотность тока — векторная физическая величина, имеющая смысл силы тока, протекающего через элемент поверхности единичной площади.
Для градиент-зонда связь между кажущимся сопротивлением и УЭС ρMN среды, в которой находятся измерительные электроды зонда, определяется выражением:
, где j – действительное значение плотности тока между электродами M и N, j0 – плотность тока в однородном изотропном безграничном пространстве.
Для потенциал-зонда кажущееся сопротивление пропорционально усредненному произведению отношения действительного значения плотности тока в однородной изотропной среде к УЭС пород на участке между точкой М и бесконечно удаленной точкой: .
Величина этого произведения определяется характером распределения тока и удельным сопротивлением среды в сферическом пространстве, окружающем источник питания, с радиусом до 5-10 размеров зонда.
При рассмотрении стандартных кривых КС моделируется ситуация при отсутствии скважины (dc=0), идеальные зонды. Две плоскопараллельные границы, верхний и нижний пласт бесконечной мощности. Внимание! Неидеальность зонда и скважина по-разному влияют на форму кривой КС.
Построение кривой КС. Общие принципы.
-
Кривые КС строятся из соображений изменения плотности тока в среде.
-
Кривые потенциал-зонда симметричны относительно середины пласта (если УЭС вмещающих сред равны, то идеально симметричны).
-
Запись диаграммы КС относится к точке записи прибора (помнить, где она находится у каждого зонда).
-
При достаточном удалении зонда от границы раздела сред КС равно истинному сопротивлению среды, в которой находятся электроды M и N.
-
При приближении (расстояние 2L ГЗ, 5L для ПЗ) токового электрода А к пласту высокого сопротивления увеличивается плотность тока в точках, расположенных ниже электрода А (часть тока не проходит в высокоомный пласт, отражается от него (экранный эффект), уходя в низкоомный пласт, в котором находится пишущий электрод, соответственно, зонду кажется, что нарастает сопротивление; зонд воспринимает границу с высокоомным пластом как дополнительную преграду, т.е. как дополнительное сопротивление).
-
При приближении токового электрода А к пласту низкого сопротивления увеличивается плотность тока в точках, расположенных выше электрода А (ток убегает в низкоомную среду, соответственно, зонду кажется, что сопротивление падает).
-
В случае, когда токовый и измерительный электроды находятся по разные стороны от границы раздела двух сред, каажущееся сопотивление не зависит от типа и размера зонда, постоянно и определяется соотношением УЭС контактирующих сред. Образуется прямолинейная площадка (всегда, когда граница раздела находится между токовым и измерительным электродами). Её сопротивление:
-
Так как у ГЗ точка записи соответствует электроду М, прямолинейная площадка начинается на расстоянии одной длины зонда от границы раздела. Так как у ПЗ точка записи соответствует середине между электродами А и М, прямолинейная площадка начинается на расстоянии половины длины зонда от границы раздела. Длина прямолинейной площадки всегда равна длине зонда.
-
При пересечении точкой О идеального градиент-зонда границы раздела сред кажущееся сопротивление меняется скачкообразно в соответствии с отношением истинных сопротивлений контактирующих сред. Сопротивление, до которого происходит скачок, равно:
-
Для потенциал-зондов кажущееся сопротивление изменяется не скачкообразно, а постепенно (сначала более резко, затем более плавно), за счет постепенного изменения сопротивления пространства между М и ∞ по мере движения зонда.
-
По мере отдаления от границы раздела происходит выход на истинное сопротивление породы (для ГЗ на протяжении 1.5L, для ПЗ 5L),
Рисуя, пояснять:
-
Расположение характерных точек для градиент-зонда 2-1,5-2-1,5, для потенциал-зонда всегда 5. Показывать это, рисуя диаграмму, пояснять положение характерных точек.
-
Для потенциал- и прямого градиент-зондов кривые рисуются снизу вверх, для обращенного градиент-зонда сверху вниз.
-
Кривая обращенного градиент-зонда соответствует кривой прямого градиент-зонда вверх ногами.
-
Кривая КС в пласте низкого сопротивления соответствует кривой КС в пласте высокого сопротивления, отраженной слева направо.
-
Особенно пояснять тонкие пласты, какие правила в них работают, какие нет:
-
Если мощность пласта для ГЗ менее 4.5L, для ПЗ менее 10L (пласт средней мощности), то строятся две кривые: сначала относительно нижней границы, потом относительно верхней границы, затем рисуется осредняющая линия.
-
Если мощность пласта менее длины зонда, форма кривой КС рисуется особым способом (пояснить!)
-
Рисуя кривые, пояснять, почему УЭС «кажется» зонду. Плотность тока возрастает, и измерительной установке кажется, что возрастает сопротивление, хотя это не так. Поэтому и КС.
Как показать влияние неидеальности
Для неидеальных ГЗ MN≠0, поэтому на границе раздела двух сред (когда точка О пересекает границу) сопротивление меняется не скачкообразно, а на участке протяженностью MN. Начало изменения сопротивления происходит на расстоянии MN/2 от границы. Таким образом, мы имеем наклонную линию, граница пласта будет отбиваться на середине вертикали между её началом и концом. Это смещение касается всех характерных точек.
Как показать влияние скважины??
Что я там говорила про «загоняет»?? Мои записи на доске!