Электрические методы сопротивлений.
Метод кажущегося сопротивления КС.
Метод КС основан на изучении УЭС горных пород ρК , которое характеризует способность пород пропускать электрический ток и зависит от их минерального (химического) состава, структуры, пористости, проницаемости нефте-, газо-, водонасыщенности, физических факторов (температура, давление и др.), воздействующих на горные породы.
Для определения УЭС пород обычно используют четырехэлектродную установку АВМN (рис. 1).
Рис. 1
Схемы измерения кажущегося сопротивления горных пород в скважине обычными зондами разного типа:
а, б – однополюсные зонды; в, г – двухполюсные зонды (а, в – потенциал-зонды, б, г – градиент-зонды); д – идеальный потенциал-зонд; Г – генератор тока; R – реостат; РП – регистрирующий прибор.
Электрический ток вводится через электроды А и В, которые называют питающими. Чаще всего измеряют разность потенциалов ∆U между измерительными электродами М и N, расположенными от А и В на некотором расстоянии. Электроды, имеющие одинаковое назначение называют парными (А и В или М и N), электроды разного назначения – непарными (А и М или В и N). Обычно один электрод (В или N) устанавливают на поверхности около устья скважины, а три других (А М N или А В М) размещают в стволе скважины и перемещают от забоя до устья. Совокупность электродов А М N или А В М, расположенных в скважине на заданных расстояниях, называют обычными зондами КС (рис. 2).
Рис. 2 Зонды КС
I – прямого питания (однополюсный); II – взаимного питания (двухполюсный); электроды: 1 – питающие (A, B); 2 – измерительные (M, N); 3 – точка записи КС; 4 – точка записи СП
Зонды КС обозначают буквами в порядке расположения электродов в скважине сверху вниз. Между буквами указывают межэлектродные расстояния в м.
Например, зонд с расстояниями между электродами А и М x(м), а между М и N у(м) обозначается А х М у N, а зонд с расстояниями между электродами В и А х(м), а между А и М у(м) – В х А у М.
Результаты измерений относятся к точке записи О.
УЭС пород определяют по измеренным величинам потенциала U, либо разности потенциалов ∆U, либо напряженности электрического поля Е, созданного током силой I.
Предположим, что в однородной изотропной среде с УЭС ρ находится электрод А, являющийся точечным источником тока силой I, а электрод В удален в бесконечность и его влиянием на поле электрода А можно пренебречь (рис.3). Потенциал U в любой точке среды на расстоянии r от электрода А согласно закона Ома:
(1.1) т.к. 
(1)
где R – электрическое сопротивление среды, ограниченной окружностью с радиусом
ℓ = r и представляющей сферу с площадью S = 4π r2
Поэтому потенциалы в точках М и N равны
; (1.3) 
; (2)
Откуда УЭС породы равно
; (3)
Разность потенциалов ∆U между точками M и N
; (4)
Откуда УЭС породы равно
; (5)
Согласно закона Ома в дифференциальной форме напряженность электрического поля
; (6)
Т.к. r = АО – расстояние от электрода А до точки измерения Е, которая находится в середине между точками М и N (т.О).
Отсюда УЭС породы равно
; (7)
Реальные среды – неоднородны, поэтому измеряемое УЭС обычными зондами КС является кажущимся ρк и вычисляют его по формулам:
; 
; (8)
; 
; или
; (9)
; 
; (10)
где 
, 
- коэффициенты зондов КС, измеряются в м.
Кажущееся сопротивление неоднородной среды равно УЭС фиктивной однородной среды, создающей при заданных расстояниях между питающим и измерительными электродами А, М, N и токе питания I такую же разность потенциалов ∆ U(либо потенциал U, либо напряженность Е), как и в однородной среде.
Наиболее яркий пример неоднородной среды – пласт коллектора, в поры которого проникает фильтрат промывочной жидкости (ПЖ), а на стенках образуется глинистая корка.
Кажущееся УЭС зависит (рис.3) от расстояний между электродами зонда, формы и размеров неоднородностей, окружающего зонд пространства, мощности пласта hпл, диаметра скважины dc, толщины глинистой корки hгк, диаметра зоны проникновения фильтрата промывочной жидкости (ПЖ) Dзп, УЭС ПЖ ρр, УЭС глинистой корки ρгк , УЭС зоны проникновения ρзп , УЭС исследуемых пород ρП, УЭС вмещающих пород ρвм.
Типы зондов.
Зонды, содержащие один питающий и два измерительных электрода, называютоднополюсными или зондами прямого питания.
Зонды, содержащие два питающих электрода и один измерительный, называют двухполюсными или зондами взаимного питания.
Зонд прямого питания можно превратить в зонд взаимного питания и наоборот. Для этого надо поменять назначения электродов : А ↔ М; В ↔ N. Согласно принципу взаимности результат измерения при этом не изменится, если сохранить расстояние между электродами.
Зонды прямого питания позволяют исключить помехи от промышленных установок и поля Земли.
Зонды взаимного питания используют при одновременной регистрации кривых КС и СП (метода собственных потенциалов).
По взаимному расположению электродов различают:
1) потенциал-зонды (П-З), у которых расстояние между парными электродами больше расстояния от непарного электрода до ближайшего из парных АВ > АМ или
МN > АМ. Расстояние между парными электродами называют длиной П – З
LП = АМ, точка записи О находится в середине между непарными электродами;
2) градиент-зонды (Г-З), у которых расстояние между парными электродами меньше расстояния от непарного электрода до ближайшего из парных АВ < АМ или МN < АМ. Расстояние от непарного электрода до точки записи О, находящейся в середине между парными электродами называют длиной Г-З LГ = МО, АО = ОВ или LГ = АО, МО = ОN.
Зонды также делятся на:
1) последовательные потенциал-зонды или подошвенные градиент-зонды, у которых парные электроды расположены ниже непарного;
2) обращенные потенциал-зонды или кровельные градиент-зонды, у которых парные электроды находятся выше непарного.
Зонды также могут быть идеальными.
Идеальный потенциал-зонд отличается от обычного тем, что электрод N удален в бесконечность (может находиться на поверхности около устья скважины), а в скважине кроме питающего электрода А имеется только один измерительный электрод М, т. е. МN → ∞.
Разность потенциалов между электродами М и N
; (2.1)
т.е. измеряется потенциал электрода M – UM, отсюда название «Потенциал-зонд».
УЭС, измеряемое идеальным П – З,
; (2.2),
Где 
- длина идеального П-З
- коэффициент идеального П-З
Идеальный градиент-зонд отличается от обычного зонда тем, что расстояние между измерительными электродами стремится к нулю 
УЭС, измеряемое идеальным Г –З, определяют по величине напряженности электрического поля Е
, (2.3)
т.е. измеряется градиент потенциала электрического поля между электродами М и N, отсюда название «градиент - зонд»
, (2.4)
поэтому
; (2.5)
Глубинность метода КС оценивается по радиусу исследования rи , под которым понимают радиус окружности c центром в питающем электроде А (рис.3)
для П –З
rи П = 2 LП = 2AM ; (2.6)
для Г – З
rи Г = L r = AO ; (2.7)
Рис. 3
Факторы, влияющие на кажущееся сопротивление
Радиальная характеристика среды
Недостаток метода КС: определение кажущегося УЭС ρк , которое может значительно отличаться от истинного УЭС ρП.
Если в плотных непроницаемых породах ρк ≈ ρП, то в межзерновых коллекторах, когда промывочная жидкость (ПЖ) является глинистым раствором в воде и давление ПЖ превышает пластовое давление, фильтрат ПЖ (вода) проникает в поры коллектора, а глинистые частички оседают на стенке скважины, образуя глинистую корку ГК. В коллекторе формируются следующие околоскважинные области: ПП – промытый пласт, в порах которого содержится фильтрат ПЖ; ЗП – зона проникновения фильтрата ПЖ, в порах которой имеется и фильтрат, и флюид; НП – неизменный пласт, в порах которого имеется флюид.
Поэтому в межзерновых коллекторах ρк изменяется в радиальном направлении r
неодинаково (рис.4). Неоднородность пласта в радиальном направлении называютрадиальной характеристикой среды. При насыщении пласта-коллектора водой возможны следующие ситуации:
1) ρр ≈ ρф > ρз П - кривая 1, когда фильтрат ПЖ пресный, а пластовая вода минерализованная СФ < СВ или ρф > ρв. Такое проникновение фильтрата ПЖ в пласт называютповышающим . Работая с зондами малой длины можно ошибочно выделить пласт, насыщенный минерализованной водой, как продуктивный;
Рис. 4
Радиальная характеристика коллектора
2) ρр ≈ ρф ≈ ρз П ≈ ρвП - кривая 2, когда фильтрат ПЖ и пластовая вода имеют одинаковые минерализации
СФ ≈ СВ ; ρв ≈ ρф ;
3) ρр ≈ ρф < ρз П < ρвП - кривая 3, когда фильтрат ПЖ соленый, а пластовая вода менее соленая или пресная, СФ > СВ или ρф < ρв.
Такое проникновение фильтрата ПЖ называют понижающим. Используя зонды малой длины, также можно ошибиться в определении типа насыщения коллектора.
При насыщении коллектора нефтью возможны следующие случаи:
1) ρр ≈ ρф > ρз П > ρнП - кривая 1/, когда фильтрат ПЖ пресный, а коэффициент газонефтенасыщения низкий. Наблюдается повышающее проникновение;
2) ρр ≈ ρф ≈ ρз П ≈ ρнП - кривая 2/, когда фильтрат ПЖ пресный, а коэффициент газонефтенасыщения средний. В этом случае продуктивный коллектор по КС не выделяется, т.к. он не отличается от плотного пласта.
3) ρр ≈ ρф < ρз П < ρнП - кривая 3/, когда фильтрат ПЖ соленый, а коэффициент газо-нефтенасыщения высокий. Наблюдается понижающее проникновение. Работая с зондами малой длины, также можно пропустить продуктивный пласт.
Поэтому необходимо определение истинного УЭС ρП.
Дата добавления: 2016-02-24; просмотров: 3024;