Слайд 1Электрические методы
Дисциплина
«Геофизические методы исследования скважин».
(Лекция 2)
Лобова Г.А.
Слайд 2Электрические методы
Методы естественного постоянного тока:
а) методы потенциалов собственной поляризации в
нефтяных и газовых скважинах:
- обычный метод потенциалов ПС;
- метод градиента
ПС;
Методы искусственного электромагнитного поля:
Методы постоянного и квазипостоянного тока:
а) методы кажущегося сопротивления:
● метод обычных зондов КС;
● метод бокового электрического зондирования (БЭЗ);
● метод микрозондирования (МКЗ);
● резистивиметрия (Р);
● метод микрозондов;
● метод с автоматической фокусировкой тока (боковой каротаж);
● метод потенциалов ВП;
Слайд 3Методы переменного тока:
а) индукционные методы:
низкочастотные:
- обычный низкочастотный индукционный метод
с продольным датчиком;
- индукционный метод с поперечным датчиком;
- индукционный
метод переходных процессов;
- частотный индукционный метод.
высокочастотные:
- высокочастотный индукционный метод (ВИМ);
- волновой метод проводимости (ВМП);
- высокочастотный индукционный каротаж изопараметрического зондирования (ВИКИЗ).
б) диэлектрические методы:
- диэлектрический индуктивный метод (ДИМ);
волновой диэлектрический метод (ВДМ);
Слайд 4Методы естественного постоянного тока
Слайд 5ПРИРОДА ЕСТЕСТВЕННЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОТЕНЦИАЛОВ В СКВАЖИНЕ
окислительно-восстановительный потенциал (на контакте металлического
электрода и бурового раствора-электролита) - Uов.
фильтрационный потенциал (фильтрация флюида-электролита из
пласта в скважину или наоборот) - Uф.
диффузионно-адсорбционный потенциал ( на границе растворов разной концентрации) – Uда .
Слайд 6 На контакте двух разных растворов возникает э.д.с,
называемая диффузионным потенциалом и определяемая формулой Нернста
где U и
V – подвижности катионов (+) и анионов (-); Т –температура по Кельвину; R –газовая постоянная; F – число Фарадея; h – валентность ионов; С1 и С2 – концентрации, соответственно, более и менее концентрированного растворов;
Ксп – коэффициент диффузионного потенциала контакта растворов; ρ1 и ρ2 – удельные сопротивления растворов.
Диффузионно-адсорбционный потенциал
Слайд 7ВОЗНИКНОВЕНИЕ ДИФФУЗИОННО-АДСОРБЦИОННОГО ПОТЕНЦИАЛА В СКВАЖИНЕ
Es = i (Rгл + Rп
+ Rc).
∆U = i Rc =
= Es - i
(Rгл + Rп ).
1 – вмещающие породы (глины); 2- пласт песчаника;
3 - двойные электрические слои на границах скважина-глина, глина-песчаник,
песчаник-скважина; 4 –замкнутый электрический контур – эквивалентная
электрическая схема поля СП в скважине; 5 – график Es; график Uсп
Слайд 8Решаемые задачи
1.Расчление разрезов, выделение коллекторов.
2. Определение коллекторских свойств пластов.
3. Определение
степени глинизации коллекторов.
4. Определение коэффициента пористости.
Слайд 10ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ АМПЛИТУДЫ АНОМАЛИИ ПС - άсп
άсп = Es /
Es max
Слайд 11НОМОГРАММА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ГЛИНИСТОСТИ ПО ВЕЛИЧИНЕ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ АМПЛИТУДЫ
АНОМАЛИИ ПС (άпс).
Rп/Rзп = CONST
Слайд 12ОЦЕНКА ПРОДУКТИВНОСТИ ОБЪЕКТА ГИС ПО άпс И
Kп
Слайд 13Интерпретация диаграмм ПС.
Определение литологии пласта
Слайд 14Область применения метода ПС
1. Необсаженные скважины.
2. РВО.
3. Сф меньше
Св.
Слайд 15Методы искусственного электромагнитного поля
Слайд 16Каротаж сопротивления (КС) – метод электрического каротажа, основанный на измерении
удельного кажущегося электрического (УЭС) сопротивления горной породы – рк.
Электрический каротаж
КС основан на различии горных пород в электропроводности.
Величиной, характеризующей способность горной породы пропускать электрический ток, служит удельной электрическое сопротивление.
Слайд 17Удельное электрическое сопротивление (У.Э.С.) горных пород
Известно, что
где
ρ – удельное электрическое сопротивление каналов, по которым течет ток
R – электрическое сопротивление проводника
l – длина каналов
S – сечение каналов
Чем > ρ и l, тем > R
Чем > S, тем < R
Слайд 18
Факторы, определяющие У.Э.С. осадочных горных пород
1) породообразующие минералы (минеральный скелет)+
примеси рудных минералов
2) поровое пространство (пустоты)
3) пластовые флюиды, заполняющие поры
(пластовая вода, нефть, газ)
Слайд 19
Влияние на У.Э.С. породообразующих минералов
Кальцит - ρ
=109- 1014 (Ом·м)
Кварц - ρ
= 1012- 1016 (Ом·м)
Слагают до 90-95% объема осадочных горных пород,
однако имеют вклад в общее У.Э.С. только 5-10%
диэлектрики
Слайд 20
Влияние примеси рудных минералов
Пирит - ρ
= 10-5- 10 (Ом·м)
Магнетит - ρ = 10-5- 10-2
(Ом·м)
Содержание в осадочных горных породах не >5%
Эти минералы характеризуют восстановительную
обстановку (природа низкоомных нефтеносных коллекторов!!)
проводники
Слайд 21
Влияние порового пространства на У.Э.С. горных пород
а), б),в) –
гранулярная пористость (преимущественно первичная , гидрофильная )
г), д), е) –
трещинная, кавернозная пористость
(преимущественно вторичная, гидрофобная)
а) – минимальное У.Э.С. (при постоянном kп и У.Э.С.флюида),
е) – максимальное У.Э.С.
скелет (зерна) породы
поровое пространство
Влияние пластовых
флюидов на У.Э.С. горных пород
а) от концентрации солей
T=0(const)
При увеличении концентрации солей (С) от 10 до 20 кг/см3
ρв уменьшается от 1 до 0,5 Ом*м
б) от температуры флюида
С=5(const)
При увеличении T от 0°С до 180 °С
ρв уменьшается от 2 до 0,2 Ом*м
(в нефтяном пласте Т =50÷200 °С )
ρв (Ом·м)
С, кг/м3
1- концентрация раствора
2- плотность раствора при 20 0С
Шифр кривых – температура в 0С
Слайд 23в) от состава флюида
У.Э.С. нефти 109 ÷
1016 Омм
газа 1012 ÷ 1014 Омм
пластовых вод от 10ֿ² до 10 Ом·м
У.Э.С. будет зависеть от количества связанной пластовой воды.
Слайд 24У.Э.С. горных пород
Глины – У.Э.С. от 0,5 до 5 (Ом·м)
Песчаники –У.Э.С. от 5 до 50÷60 (Ом·м)
Угли – У.Э.С.
составляет первые сотни Ом·м
Слайд 25У.Э.С. горных пород
Для коллекторов Западной Сибири
ρп < 4 (Омм) –
водоносные
ρп > 6 (Омм) – нефтеносные ?
Слайд 26МЕТОД КС.
СХЕМЫ ИЗМЕРЕНИЙ
Электроды A и B – питающие
(токовые)
Электроды M и N – измерительные
При постоянном значении I запись
показаний идет в «масштабе ρ»
Источник постоянного тока
Реостат
Прибор для измерения
разности потенциалов
Слайд 27МЕТОД КС.
K – const, I- const, тогда
ρк= f( dc,
ρc, D, ρзп, ρпп)
(ρc)
ПРОСТРАНСТВЕННОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ У.Э.С. ПЛАСТА-КОЛЛЕКТОРА
(ρВМ)
I
–стенка скважины; II – граница между зоной
проникновения и неизменной частью пласта;
Слайд 28МЕТОД КС. ОБОЗНАЧЕНИЕ ЗОНДОВ
Зонд обозначается наименованием электродов и расстояниями между
ними в метрах сверху вниз (например: I- N0,5M2A).
Точка записи- середина
сближенных электродов (условно).
y
y
y
Точка замера КС
Точка замера ПС
y
Слайд 29МЕТОД КС.
КЛАССИФИКАЦИЯ ЗОНДОВ
однополюсной (прямого питания),
когда в скважине один питающий
электрод.
А. По типу питания:
2. Двухполюсной (взаимного питания),
когда в скважине два
питающих электрода
Электроды одного назначения (питающие-A и B или измерительные M и N)
называются парными.
пп
вп
Слайд 30МЕТОД КС.
КЛАССИФИКАЦИЯ ЗОНДОВ
Б. По расстоянию между парными электродами
Градиент-зонды- расстояние
между парными
электродами ( MN и AB) меньше расстояния от
одного из них до непарного
0
2. Потенциал-зонды- расстояние между парными
электродами существенно больше, чем до одного
из непарных.
Слайд 31МЕТОД КС.
КЛАССИФИКАЦИЯ ЗОНДОВ
В. По расположению парных электродов к непарному
Последовательный
(подошвенный) зонд-
парные электроды расположены ниже
непарного .
При движении зонда от
забоя к устью отбивается
подошва пласта.
2. Обращенный (кровельный) зонд-
Парные электроды расположены выше непарного.
Лучше отбивается кровля пласта
Слайд 32МЕТОД КС. ОБОЗНАЧЕНИЕ ЗОНДОВ
y
L
A x M y N – градиент-зонд,
прямого питания,
подошвенный (стандартный зонд)
L = x + y/2
- размер градиент-зонда
Условия
для идеального градиент-зонда:
тогда
-реальный идеальный зонд
Глубинность исследования ≈ L
Слайд 33МЕТОД КС. ОБОЗНАЧЕНИЕ ЗОНДОВ
y
N x M y A – потенциал-зонд,
прямого питания
l = y(AM)
- размер потенциал-зонда
Глубинность исследования ≈ 2l
Условия для
идеального потенциал-зонда:
тогда
-реальный идеальный зонд
Слайд 34Градиент-зонд- лучшая дифференциация вдоль ствола.
Потенциал-зонд – больше глубина исследования в
радиальном направлении.
Слайд 36Диаграмма КС
ВЫСОКООМНЫЙ МОЩНЫЙ ПЛАСТ
ПОДОШВЕННЫЙ ГРАДИЕНТ-ЗОНД (A x M y
N)
L = AO – длина зонда
Условие:
1) y = ≤ 0,2
L
2) ρ2 ≥ 5 ρ1
3) H ≥ L
Без учета dc, ρc, D, ρЗП
ρ1
ρ2
H
e'
Слайд 37Диаграмма КС
ВЫСОКООМНЫЙ МОЩНЫЙ ПЛАСТ
ПОДОШВЕННЫЙ ГРАДИЕНТ-ЗОНД
Z
Z- расстояние до границы раздела
h=10АМ
Слайд 38Диаграмма КС
ВЫСОКООМНЫЙ МОЩНЫЙ ПЛАСТ
ПОТЕНЦИАЛ-ЗОНД
H ≥ 10 AM,
где AM –расстояние между
сближенными электродами.
ρВП < ρП
Кровля (подошва)
пласта
отбивается на середине полочки
(АМ (cb) =y)
Слайд 39Диаграммы удельного
электрического сопротивления:
истинного (1) и
кажущегося для
потенциал-зонда (2) и
градиент-зонда
(3)
в пласте высокого со-
противления большой мощности
Слайд 40Радиальная характеристика объекта исследований
(ρВП )
(ρНП)
(ρВП ) У.Э.С. водонасыщенного пласта
(ρНП )У.Э.С.
нефтенасыщенного пласта
(ρс)
ρП – У.Э.С. неизменной части пласта
h – толщина пласта-коллектора
hГК
– толщина глинистой корки
ρГК – У.Э.С. глинистой корки;
ρЗП - У.Э.С. зоны проникновения;
ρПП – У.Э.С. промытой части пласта;
ρВМ – У.Э.С. вмещающей толщи;
dC- диаметр скважины
D -диаметр зоны проникновения
Слайд 41Радиальная характеристика У.Э.С. В коллекторах при различном насыщении
Водоносный коллектор
Нефтеносный коллектор
Слайд 42ρk = f (ρп , ρзп , D, ρс ,
dc, K)
Графики зависимо-
сти логарифма ρп/ρс от
логарифма L/d.
Слайд 43МЕТОД БЭЗ. РАЗМЕР И ТИПЫ ЗОНДОВ.
Слайд 44ДИАГРАММЫ ЗАРЕГИСТРИРОВАННЫХ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ В СКВАЖИНЕ
ρk = f (ρп ,
ρзп , D, ρс , dc, K)
Слайд 45Построение кривых БЭЗ ρk = f (L)
Определение границ пластов-коллекторов.
а) Подошвенный MAX и кровельный
MIN кривой ρk .
б) По диаграммам кавернометрии.
в) По диаграммам ПС.
г) По диаграммам микрозондов.
max
min
Слайд 46Построение кривых БЭЗ ρk = f (L)
2. Определение
типов отсчетов ρk и
снятие их с диаграмм.
Если h/dc
16,
ρk max (h<5 м)
Если 25>h/dc >16, ρk опт (h~ 5м)
Если h/dc > 25, то ρk ср (h> 5 м)
Слайд 47Построение кривых БЭЗ ρk = f (L)
3. Построение
практических кривых БЭЗ.
Слайд 48ТИПЫ КРИВЫХ БЭЗ
1а, б- двухслойная;
-против непроницаемых пород (ρс, ρп)
-против
коллекторов с большой зоной проникновения (D) (ρс, ρзп)
(трещиноватые коллекторы)
3) ρзп
≈ ρп (ρф≈ρв) – в неизменной части пласта
2- трехслойная
(при понижающем проникновении ПЖ (ρзп < ρп );
3-трехслойная,
(при повышающем проникновении ПЖ, (ρзп > ρп );
(тип для разрезов Западной Сибири);
4- в тонком пласте высокого удельного сопротивления
5-крест кривой
Слайд 49ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ДВУХСЛОЙНЫХ КРИВЫХ БЭЗ.
ДВУСЛОЙНЫЕ ПАЛЕТКИ
шифр кривых μ = (ρп/ρс)
ρп = μ x ρс
Слайд 50ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ТРЕХСЛОЙНОЙ КРИВОЙ БЭЗ
шифр кривых
μ = ρзп / ρс
= b
a=D/dc
БКЗ-4/20 (а/b)
Слайд 51Ограничения метода БЭЗ
Необсаженные скважины
Буровой РВО
Вертикальные скважины
Не для резко неоднородных пачек
пластов
Не для пластов очень высокого У.Э.С.
Не для очень низких значений
ρс
