Стандартна електрометрія

Вимірювання уявного опору звичайними зондами. Електричний опір (ρ) гірських порід вимірюють за допомогою зонда, який опускається в свердловину на кабелі. Переважно для визначення питомого електричного опору порід у свердловинах застосовується установка із 4 електродів A, M, N, B.

Електричний струм I вводиться в породу через електроди живлення А і В. Між електродами М і N вимірюється різниця потенціалів ΔU, яка пропорційна величині струму І та питомому електричному опорові порід, у яких розміщується зонд, що дає можливість за даними вимірів ΔU та I визначити ρ. Електроди А, М, N або А, В, М, які розташовані на різних віддалях між собою по одній лінії на ізольованому каркасі і мають назву зонда. Він опускається на кабелі в свердловину. Четвертий електрод В, коли A, М, N знаходиться у свердловині або N, коли B, A, M у свердловині, розміщують близько гирла свердловини (рисунок 7.3).

Рисунок 7.3 Принципова схема виміру ΔU у свердловині

У залежності від комбінації розташування електродів між собою електричні зонди поділяють на: потенціал-зонди і градієнт-зонди, послідовні (підошвенні) і обернені (кровельні), двополюсні (взаємного живлення) і однополюсні (прямого живлення). Крім цього зонди характеризуються коефіцієнтом, розміром, точкою запису. В таблиц 7.1 наведена класифікація зондів методу УО.

Потенціал-зонди - такі, в яких віддаль між однойменними (парними) електродами А, В або M,N набагато більша (в 5-10 разів), ніж між різнойменними (непарними) А і М (L), тобто l>>L.

Градієнт-зонди - такі, для яких l<<L. Послідовні зонди – такі, у яких однойменні електроди знаходяться нижче від різнойменного. Обернені (покрівельні) зонди – такі, у яких однойменні електроди знаходяться вище від різнойменного. Однополюсні – такі, у яких в свердловині знаходяться один електрод струму (А). Двополюсні – такі, у яких в свердловині знаходяться два електроди струму А і В.

Точка запису у потенціал-зондів знаходиться на середині між різнойменними електродами:

Таблиця 7.1 Класифікація зондів методу електричного опору

Потенціал – зонди	Градієнт – зонди
Послідовні	Обернені	Послідовні	Обернені
Однополюсні	Дво- полюсні	Одно- полюсні	Двополюсні	Однополюсні	Двополюсні	Одно- Полюсні	Дво- Полюсні
А     *   М   L   N	M     * L     A   l     B	N     l     M     *   A	B     L     A     * L   N	A     L     M     * l   N	N     L     A     * l   B	N     * l   M   A	B     * l   A     L     M

Умовні позначення: l - електроди (А, В, M, N); * - точка запису; l – віддаль між однойменними електродами А і В або M і N, в м; L – віддаль між різнойменними електродами А і М, в м.

Точка запису у градієнт-зондів знаходиться на середині між однойменними електродами:

Розмір потенціал-зонда L₃ - віддаль в метрах між різнойменними електродами (L), тобто: L₃ =L

Розмір градієнт-зонда L₃ - віддаль між точкою запису і різнойменними електродом (А або М), тобто: L₃ =L+

Для позначення зонда записують літерні назви його електродів у порядку розміщення їх у свердловині зверху вниз, вказуючи віддалі між ними у метрах:

A0.5M0.1N – послідовний градієнт-зонд прямого живлення.

N7.0M0.5A – обернений потенціал-зонд прямого живлення.

Для умовної оцінки глибини дослідження зондом застосовують термін “радіус дослідження”. Під “радіусом дослідження” умовно розуміють радіус сфери в однорідному середовищі необмеженої потужності, яка впливає на покази зонда так, як і та частина середовища, яка розміщена за межами даної сфери. Виходячи з цього вважають, що “радіус дослідження” градієнт-зондом співпадає з його довжиною, а потенціал-зондом в 2-3 рази більший за його довжину. Таким чином “радіус дослідження” потенціал-зонда в 2-3 - рази більший за “радіус дослідження” градієнт-зонда такого ж розміру.

Застосовувані зонди мають властивість взаємозамінності струмових та вимірних електродів.

7.3.2.2 Форми кривих методу опору

Форма кривої методу електричного опору може мати різне зображення проти пласта в залежності від багатьох факторів: типу зонда, співвідношення розміру зонда і товщиною пласта та ін. Форма кривої потенціал-зонда має симетричний характер, тобто екстремальні значення (максимальні або мінімальні) – в центрі пласта і різка зміна при підході до границь пласта.

Для градієнт-зондів форма кривої має несиметричний характер, тобто екстремальні значення в підошві (максимальне) і в покрівлі (мінімальне) для послідовних зондів проти високоомного пласта, і дзеркальне відображення форми кривої має місце для оберненого (покрівельного) градієнт-зонда.

Для вивчення границі пластів і їх товщини за даними кривої УО, виходячи з аналізу поведінки форми кривої, доцільно використовувати градієнт-зонд, для якого розмір менший товщини пласта (L₃<h) (рисунок 7.4).

Підошва і покрівля високоомного пласта можуть бути визначені за формулами

(а); ;

або

(а); (б).

тоді: h=H_під.-Н_покр.

Значення геофізичних параметрів пласта можна вирахувати, знаючи величину відхилення кривої (“l” в см) від лінії відліку з врахуванням горизонтального масштабу реєстрації: Г_пар=l·M, де: Г_пар – значення геофізичного параметру пласта; l – відхилення кривої від лінії відліку в см; М – горизонтальний масштаб реєстрації геофізичного параметру (n·Омм/см).

Для кривих геофізичних параметрів, які мають симетричний характер, відхилення кривої (l) береться навпроти середини пласта.

Для градієнт-зондів враховуючи несиметричний характер кривої, проти пласта можемо мати різне значення геофізичного параметру (уявного опору): r^max - максимальне, r^min - мінімальне, r^сер – середнє, r^опт – оптимальне (рис. 7.5)

В залежності від співвідношення товщини пласта (h) до розміру зонда (L₃) – слід визначити r_уо таким чином:

якщо то , якщо то , якщо то .

 

а	б

Рисунок 7.4 Форма кривих градієнт-зондів (а) і потенціал-зондів (б) проти пластів різної товщини і співвідношення опорів породи (r_п) і бурового розчину (r_р).

Оптимальне значення методу УО береться в точці на кривій, яка знаходиться на відстані від середини пласта вниз для послідовного, або вверх – для оберненого зонда (покрівельного).

Середнє значення визначається за формулою: ; ,

де: S – площа проти пласта охопленої кривою УО – без інтервалу екранування (L₃)_.

Максимальне значення знаходиться в підошві, або в покрівлі пласта.

 

Рисунок 7.5 - Приклад зняття оптимального, середнього та екстремальних значень уявного опору.