3.5 Мікрокаротажне зондування Фізичні основи, апаратура, області застосування

Метод мікрокаротажу полягає в детальному вивченні уявного опору происвердловинної частини розрізу зондами дуже малої довжини – мікрозондами.

Мікрозонд змонтований на зовнішній стороні башмака із ізоляційного матеріалу.

Для виключення впливу свердловини на результати вимірювань башмак притискається до стінки свердловини притискним пристроєм, який може бути або ресорним, або керуючим важелем.

У першому випадку мікрозонд представляє собою штангу з муфтами, до яких прикріплені під кутом 120 три шарнірно з’єднані ресори, які утворюють “ліхтар” (Рис. 7.1,а). На ресорах закріплені три башмака, на одному з яких змонтовані електроди мікрозонда. Ресори, які переміщуються по штанзі, змінюють розмір “ліхтаря” в залежності від діаметра свердловини.

У мікрозонді з керуючим важільним притискним пристроєм башмак з електродами шарнірно закріплюється на одній із двох пар важелів, які притискаються спіральною пружиною до стінки свердловини будь-якого діаметру (Рис. 7.1,б), пристрій опускається у свердловину в закритому стані, а в інтервалі запису відкривається за командою з поверхні. Поряд з кривими мікро каротажу даний пристрій дозволяє реєструвати мікрокавернограму.

Електроди мікрозонда виготовлені з латунного стержня діаметром 10 мм і вмонтовані в гуму башмака, яка забезпечує їх ізоляцію одного від іншого, від корпуса та промивної рідини. Відстань між електродами становить 2.5 см.

На практиці промислово-геофізичних робіт для дослідження розрізів свердловин переважно використовують мікропотенціал-зонд A0.5M₂ і мікроградієнт-зонд A0.025M₁0.025M₂.

Радіус дослідження мікроградієнт-зонда приблизно рівний його довжині – 3.75 см, а глибина дослідження мікропотенціал-зонда в 2-2.5 рази більша від його довжини і складає 10-12 см. Між електродами зонда і породою знаходиться проміжний шар, який представлений глинистою кіркою або плівкою промивної рідини. За рахунок впливу даного шару _у буде відрізнятись у загальному випадку від дійсного значення питомого електричного опору породи.

Вимірювання УО мікроградієнт- і мікропотенціал-зондами може бути здійснена окремо або одночасно за допомогою багатожильного або одножильного кабелю.

При окремому записі кривих _у мікроградієнт-зонда і мікропотенціал-зонда башмак мікрозонда переміщується по стінці свердловини в неоднакових умовах, тому не завжди дані криві співпадають. При записі кривої _у мікропотенціал-зонда в якості електрода N використовується корпус мікрозонда.

В даний час широко розповсюджена двоканальна апаратура мікрозондів для роботи з одножильним і багатожильним кабелем, яка базується на телевимірювальній системі з частотною модуляцією та частотним розділення каналів. Дана апаратура дозволяє одночасно реєструвати дві криві _у – мікроградієнт-зонда і мікропотенціал-зонда.

Точкою запису кривої _у мікроградієнт-зонда є середина між електродами M₁ і M₂, а кривої _у мікропотенціал-зонда – електрод M₂. Криві УО мікрозондів у нафтових і газових свердловинах реєструють в інтервалі проведення БКЗ у масштабі глибин 1:200. Омічний масштаб кривих вибирають від 0.5 до 2 Ом·м/см, при цьому відхилення кривих від нульової лінії повинне бути не менше 0.5 см.

Швидкість реєстрації кривих _у мікрозондів залежить від диференціації розрізу за величиною питомого електричного опору та переважно не перевищує 1500-2000 м/год.

Перед і після заміру перевіряється ізоляція мікрокаротажу. Її опір між електродами мікрозонда та його корпусом повинен бути не менше 1-2 МОм.

Області застосування мікрокаротажу

Метод мікрокаротажу використовується для дослідження свердловин, які заповнені відносно слабомінералізованою рідиною, з метою детального вивчення будови пластів, отримання кількісних і якісних фізичних характеристик порід.

Результати мікрокаротажу використовуються для детального розчленування розрізу свердловин, чіткого відбивання границь пластів і визначення їх потужності, уточнення літології розрізу, виділення прошарків, виділення пластів колекторів та оцінки ефективної товщини продуктивних горизонтів, визначення пористості та тріщинуватості порід, виділення продуктивних пластів і оцінки їх нафтогазонасиченості та нафтовіддачі.

3.6 Резистивіметрія, області застосування

З метою визначення електричного опору промивних рідин, які заповнюють свердловину, в промисловій геофізиці, в основному, використовується метод резистивіметрії. Відомості про питомий електричний опір промивних рідин необхідний для інтерпретації даних бокового каротажного зондування, мікрокаротажу, бокового каротажу, бокового мікрокаротажу, індукційного каротажу та каротажу самочинної поляризації.

На практиці в польових умовах, як правило, використовують два типи резистивіметрів: свердловинні та поверхневі.

Визначення питомого електричного опору рідин за допомогою свердловинних резистивіметрів

Свердловинні резистивіметри представляють собою систему електродів, які розміщені на невеликій відстані один від одного та в спеціальному корпусі, який дозволяє виключити вплив гірських порід або обсадної колони на величину опору, що вимірюється. Свердловинний резистивіметр – це трьохелектродний або чотирьохелектродний зонд невеликого розміру (Рис. 8.1). Переважно використовуються резистивіметри з градієнт зондами.

Вимірювання питомого електричного опору рідин за допомогою резистивіметрів здійснюється за такою ж електричною схемою, як і при використанні звичайних зондів, переважно однополюсного зонда. Через струменеві електроди А і В пропускається струм І, різницю потенціалів U вимірюють між електродами M і N.

Питомий опір промивної рідини визначають за формулою:

, (8.1)

де K_рез – коефіцієнт резистивіметра, який отримують експериментально у водному розчині електроліту з відомим питомим опором

Заміри резистивіметром можна проводити при спуску та підйомі кабелю. Швидкість запису кривої приблизно рівна 4000 м/год. Опір ізоляції жил кабелю та приладу повинен бути не менше 2 МОм. Масштаб глибин переважно рівний 1:200. Омічний масштаб вибирають таким чином, щоб крива значно відходила від нульової лінії та її відхилення становило не менше 2-3 см.

Визначення питомого електричного опору рідин за допомогою поверхневих резистивіметрів

Окремі проби промивної рідини та водних розчинів електролітів досліджують поверхневими резистивіметрами, які представляють собою ємність із ізоляційного матеріалу з чотирма вмонтованими електродами – A, B, M і N. Електроди можуть бути виготовлені з латуні, свинцю, срібла або платини.

Поверхневий резистивіметр складається з ебонітової коробки, на якій змонтовані гнізда для під’єднання батареї Б, “U”, “I” – для підключення електродів A і B струму живлення та під’єднання вимірювальних електродів M і N (Рис. 8.2).

Питомий електричний опір рідини або глинистого розчину визначається за формулою:

, (8.2)

де K_рез – коефіцієнт резистивіметра, який рівний 1.5 м.

Оскільки коефіцієнт резистивіметра достатньо малий, то сила струму в ланці електродів A і B встановлюється невеликою. Для підвищення надійності вимірів у струменеву ланку включається опір R_б у декілька тисяч ом.

Для отримання більш точних результатів слід вимірювати U_MN і U₀ два – три рази, а потім брати середню величину. Точність вимірювання даним резистивіметром для розчинів з питомим опором від 0.5 Ом·м до 6 Ом·м складає (2-4)%.

У даний час для визначення питомого електричного опору промивних рідин широко використовується переносний електронний резистивіметр, який дозволяє достатньо точно вимірювати розчини з опором від 0.03 до 50 Ом·м.

Області використання резистивіметрії

Резистивіметрія свердловин використовується для визначення питомого електричного опору рідини, яка знаходиться в стовбурі свердловини при бурінні, випробуванні та експлуатації. Відомості про електричний опір промивної рідини використовуються для кількісної інтерпретації даних БКЗ, МК, БК, БМК, ІК і ПС.

Резистивіметрія використовується для встановлення місць припливів і швидкості фільтрації підземних вод, виділення інтервалів поглинання промивної рідини в свердловині, визначення місць порушення обсадних колон і типу флюїду в експлуатаційних нафтових свердловинах.