Индукционный каротаж

Определение удельной проводимости горных пород или величины ей обратной при помощи индуцированных токов без непосредственного контакта электродов с породами носит название индукционного каротажа.

Индукционный каротаж впервые был предложен для исследования скважин, бурящихся с промывочной жидкостью на нефтяной основе, в которых осуществление надежного контакта электродов с породами затруднительно. С 1952г. этот метод начали успешно применять и в скважинах, заполненных обычным глинистым раствором, особенно в районах, сложенных породами низкого сопротивления.

Для регистрации данных индукционного каротажа в скважину опускается глубинный прибор, состоящий из двух катушек — возбуждающей, питаемой переменным током от лампового генератора, помещенного в глубинном приборе, и приемной, снабженной усилителем и выпрямителем .

Под действием магнитного поля возбуждающей катушки в окружающей среде возникают э.д.с. индукции, создающие вихревые токи, силовые линии которых представляют окружности с центром по оси скважины (если ось глубинного прибора совпадает с осью скважины) Токи индукции создают вторичное магнитное поле, которое в свою очередь индуцирует э. д. с. в приемной катушке. Сигнал из прием­ной катушки подается в усилитель, где он усиливается, а затем в выпрямитель для преобразования в постоянный, после чего посылается по жиле кабеля на поверхность, где записывается регистрирующим прибором. В приемной катушке э. д. с. индукции состоит из активной Е_а и реактивной Е_р составляющих. Активная составляющая находится в противофазе с вектором тока I₁ генераторной катушки, реактивная составляющая Е_p сдвинута по фазе относительно I₁ на угол 90^е.

При каротажных исследованиях регистрируют обычно активную составляющую путем применения фазочувствительных детекторов.

Можно заметить, что на приемную катушку большое влияние оказывает прямое магнитное поле генераторной катушки. Чтобы его скомпенсировать, применяют компенсирующие катушки. Их магнитное поле направлено противоположно полю генера-торной катушки, что позволяет свести влияние его к минимуму.

Рис. 8. Принцип работы аппаратуры индукционного каротажа

Радиус исследования индукционного каротажа соизмерим: с длиной зонда или чуть меньше его.

Преимущество индукционного каротажа перед другими видами электрических исследований заключается в том, что питающие и приемные устройства не требуют непосредственного контакта с буровым раствором или стенкой скважины. Это позволяет применять его в сухих или имеющих непроводящий состав жидкости скважинах, где обычные электрические методы не используются. Недостатком индукционного каротажа является слабая чувствительность к изменениям удельного сопротивления r_п высокоомных пластов, начиная с порядка сотен ом-метров, поэтому его применяют в тех случаях, когда r_п меньше 100-50 Ом × м. .

Он наиболее широко используется при изучении разрезов нефтяных скважин, где четко выделяются тонкие нефтеносные пласты.

Для получения на выходе выпрямителя нулевого сигнала, когда глубинный прибор подвешен в воздухе, э. д. с., индуцируемая в приемной катушке первичным магнитным полем, компенсируется вводимой в цепь катушки компенсационной э. д. с.

В США разработаны приборы индукционного каротажа, в которых, кроме двух главных катушек, применяют несколько дополнительных.

Назначение дополнительных катушек заключается в том, чтобы в ком­плексе с главными катушками уменьшить влияние бурового раствора и соседних пластов на величину кажущейся проводимости, а также увеличить глубинность исследования. Расстояние между главными катушками устана-вливается до 100 см и. более.

В верхней части глубинного прибора размещается усилительно-выпря-мительная схема приемной цепи и генератор, питающий возбуждающую

катушку. Катушки располагаютсяв нижней части прибора. Частота тока питания до 20 кГц.

Наиболее благоприятные результаты получаются при исследовании индукционными методами песчано-глинистых отложений низкого и среднего сопротивлений. При этом лучших результатов достигают в случае, если скважина заполнена буровым раствором, сопротивление которого в 5—10 раз превышает сопротивление пластовых вод и отсутствует или имеется небольшое проникновение раствора в пласт.