Индукционный каротаж.

Индукционный каротаж (ИК) – один из наиболее важных методов электрического каротажа. При ИК удельную электрическую проводимость горных пород, пересеченных стволом скважины, изучают с помощью специальной установки – зонда, принимающего сигналы, индуцированные вихревыми токами окружающей среды. Основные преимущества ИК - это относительно большая глубинность исследований при незначительном влиянии вмещающих пород, отсутствие гальванического контакта установки со средой, вследствие чего становится возможным исследование пустых и заполненных непроводящей промывочной жидкостью скважин, измерение КС с большой точностью в породах с малым значением удельных сопротивлений (менее 10 Ом*м).

Индукционный каротаж лучше применять в скважинах, заполненных промывочной жидкостью с не очень низким значением удельного сопротивления (0, 3 Ом*м < r_c) и с r_п пластов не более 100 Ом*м. Метод ИК к изменению КС в пластах свыше 100 Ом*м менее чувствителен. Индукционный каротаж в комплексе с другими фокусированными методами с различной глубинностью исследований успешно решает задачи изучения разрезов по методу сопротивлений.

Индукционные методы отличаются также характером распределения вторичных токов, индуцированных генераторной катушкой в горных породах: их токовые линии лежат в плоскостях, перпендикулярных к оси генераторной катушки. В однородной среде линии вихревых токов представляют собой окружности с центрами на оси прибора. При таком распределении токовых линий можно более точно определить истинное удельное сопротивление пластов, а влияние электропроводности вмещающих пород на показания индукционных методов существенно уменьшается.

Простейший зонд индуктивного метода может быть составлен из двух катушек (генераторной и измерительной), опущенных в скважину. Расстояние между серединами генераторной и измерительной катушек есть длина L_и индукционного зонда. Генераторная катушка зонда подключена к генератору переменного тока ультразвуковой частоты 20-60 кГц и питается стабилизированным по частоте и амплитуде током. Измерительная катушка зонда через усилитель и фазочуствительный элемент подключена посредством кабеля к регистрирующему пробору, расположенному на поверхности. Перемещенный ток, протекающий по генераторной катушке, создает переменное магнитное поле (прямое и первичное), которое, в свою очередь, индуцирует в среде, окружающий зонд, вихревые токи, формирующие вторичное переменное магнитное поле той же частоты, что и первичное.

Первичное и вторичное переменные магнитные поля индуцируют э.д.с. в измерительной катушке. Непосредственное воздействие первичного поля на приемную катушку не связанно с горными породами, поэтому э.д.с. индуцированная прямым полем, компенсируется встречной э.д.с., равной первой по величине и противоположной по фазе, с помощью дополнительных катушек или специальных электронных устройств.

Электродвижущая сила, генерируемая вторичным полем в измерительной катушке, состоит из двух составляющих – активной и реактивной. Регистрирующим прибором фиксируется сигнал активной составляющей э.д.с., наиболее тесно связанной с электропроводностью окружающей среды.

В случае низкой проводимости среды э.д.с. активной составляющей прямо пропорциональна ее электропроводности. С ростом электропроводности среды э.д.с. активного сигнала увеличивается медленнее и по более сложному закону. Нарушение пропорциональности между активным сигналом и электропроводностью среды связанно с взаимодействием вихревых токов. Это явление называется скин-эффектом. Чем выше частота тока и электропроводность среды, тем значительнее взаимодействие вихревых токов и, следовательно, существеннее влияние скин-эффекта на показания индукционного метода.

Активный сигнал фиксируется на поверхности измерительным устройством в виде кривой, отражающей изменение электропроводности пород по разрезу скважины. Точкой записи кривой является середина расстояния между центрами генераторной и измерительной катушек. Единицей измерения электропроводности пород является сименс на метр (См/м) – величина, обратная (ОМ*м). На практике используют тысячную долю сименса на метр – миллисименс на метр (мСм/м).

В индукционных методах измеряется эффективная удельная электропроводность s_эф, зависящая от проводимостей пласта, промывочной жидкости, зоны проникновения фильтрата промывочной жидкости, вмещающих пород, от диаметра скважины, мощности пласта, а также размера и конструкции зонда. В связи с этим эффективная электропроводность о общем случае отличается от истинной удельной электропроводности изучаемого пласта s_пл.

ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ИК

Основной задачей интерпретации ИК является определение удельного сопротивления пластов. При отсутствии проникновения фильтрата ПЖ в пласт определение r_п по данным одной кривой ИК сводится к учету влияний скважины, скин-эффекта и ограниченной мощности пласта, это делается с помощью палеток.

При наличии зоны проникновения, когда r_зп отличается от r_п неизмеренной части пласта, показания ИК интерпретируют с помощью тркхслоиных однозондовых или комплексных палеток. Однозондовые палетки рассчитаны для пластов неограниченной мощности и представляют собой графики зависимости r_к/r_с от r_п/r_с для известных значений d _c и r_зп/r_с. Палетка снабжена кривыми для фиксированных значений D/ d _c и r_с. Для выбора нужной палетки и определения по ней r_п по кривой ИК требуется предварительное определение параметров D/ d _c и r_зп/r_с. Это достигается проведением измерений ИК в комплексе с другими электрическими методами сопротивления.

Схема интерпретации сводится к отчету существенного значения s_к, внесению исправлений за влияние скважины, скин-эффекта и оценки r_к, приведению показаний к условиям пласта неограниченной мощности и нахождению по ординате палетки r_п/r_с.

Показания ИК для определения трех неизвестных величин r_п, r_зп и D интерпретируют обычно в комплексе с данными других зондов электрического каротажа с разными радиусами исследований. С этой целью разработаны комплексные приборы для одновременной регистрации кривых ИК, БК, потенциал- и градиент-зондов.

При понижающем проникновении определение r_п, r_зп и D затрудняется. Это вызвано уменьшением глубинности исследования зондов ИК и увеличением глубинности зонда БК при r_п< r_зп. В результате расхождение в значениях большого ИК_Б и малого БК_М зондов прибора Э6 становится значительно меньше, чем в случае повышающего проникновения. В этих условиях комплекс зондов Э6 не дает возможности однозначно определять параметры r_п, r_зп и D, так как каждому сочетанию зафиксированных зондами значений r_к соответствует несколько сочетаний определяемых параметров.