Электромагнитные методы ГИС

Электромагнитные методы основаны на применении электромагнитного поля, индуцирующего вторичное электромагнитное поле в горных породах. В связи с этим они не требуют гальванического (непосредственного) контакта токоведущих элементов с исследуемой средой. Их можно применять в «сухих» скважинах, пробуренных с ис-

пользованием не проводящих ток пресных промывочных жидкостей и жидкостей на нефтяной основе, а также при малых значениях отношения ρп/ρс (например, для выде- ления рудных тел или тонких прослоев аргиллитов, залегающих в карбонатных поро- дах).

Рис.7.13 Схема проведения измерений ин-

дукционным методом.

1 — генераторная катушка; 2 — приемная ка- тушка; 3 — i-e токовое кольцо; 4 — линия на- пряженности первичного магнитного поля; 5 — линия напряженности вторичного магнитного поля

Рис.7.14 Пример выделения прослоев глин в известняках высокого сопротивления.

1 — известняки; 2 — глины

Различают низкочастотные (20—60 кГц) и высокочастотные (1—40 мГц) элек- тромагнитные методы. Основное применение в практике нашел низкочастотный метод, известный под названием индукционного. В принципе, индукционный зонд состоит из двух катушек—генераторной и приемной (рис. 7.13). Генераторная катушка создает первичное электромагнитное поле, приводящее к возникновению в горных породах вихревых токов (токов Фуко). Схематически картина выглядит так, будто пространство заполняется элементарными токовыми кольцами с центрами на оси скважины — вих- ревыми токами. Ток в каждом i-м кольце прямо пропорционален электродвижущей си- ле Ei, создаваемой первичным полем в области этого кольца, и обратно пропорциона- лен электрическому сопротивлению R горных пород, составляющих кольцо. Восполь- зовавшись законом Ома, можно записать

Ii = Ei

/ R =Ei ls

s П

где l, s — длина окружности кольца и его сечение соответственно; σП — удельная элек-

тропроводность горных пород.

Вихревые токи порождают вторичное электромагнитное поле, индуцирующее электродвижущую силу Е2. в приемной катушке. Зависимость Е2 от Ii , и, следователь- но, от σП приблизительно прямо пропорциональна. Таким образом, сигнал, регистри- руемый измерительным устройством, отражает изменение удельной электропроводно- сти пород по разрезу скважины. Единица удельной электропроводности — сименс на метр (См/м)— величина, обратная ом-метру (Ом-м). На практике обычно используют тысячные доли сименса — миллисименсы (мСм). Зависимость между ρп и σП обратно пропорциональная, в связи с чем при малых ρп (до 50 Ом-м) небольшому значению ρп

соответствует большое изменение σП . Это означает, что в области малых ρп метод об- ладает большой чувствительностью. Именно поэтому он позволяет, к примеру, выде- лять тонкие прослои глин, залегающие среди мощных пластов высокого сопротивления (рис.7.14). Регистрируемая в процессе измерений эффективная удельная электропро- водность σЭФ зависит от проводимостеи пласта, промывочной жидкости, зоны проник- новения вмещающих пород, диаметра скважины, мощности пласта, размера и конст- рукции зонда и отличается от истинной удельной электропроводности пласта σП . Од- нако методика интерпретации позволяет в благоприятных случаях учесть влияние ме- шающих факторов и определить значения σП.