Каротаж обычными зондами (КС)

Простейшим зондом для измерения силы тока, проходящего в буровом растворе и окружающих скважину породах, служит одноэлектродный зонд. В этом виде исследований, называемом токовым каротажем, один электрод заземлен неподвижно, вблизи устья скважины, а второй – закреплен на кабеле (рис. 2, а). В результате перемещения зонда по скважине регистрируется кривая изменения силы тока.

Рис. 2. Различные зонды для электрического каротажа скважин:

А, В – питающие электроды, Б – батарея или другой источник питания, R – реостат для регулировки силы тока, I – прибор, измеряющий силу тока, MN – приемные электроды, О – точка записи, к которой относят результаты замеров;

а – одноэлектродный зонд токового каротажа, б – четырехэлектродный потенциал-зонд, в – четырехэлектродный подошвенный (последовательный) градиент-зонд, г – четырехэлектродный кровельный (обращенный) градиент-зонд

Чаще всего при работах методом кажущегося сопротивления (КС) используются четырехэлектродные зонды, в которых три электрода располагаются в скважине, а четвертый электрод заземляется на поверхности, вблизи от скважины. Через электроды А и В, называемые токовыми (питающими), пропускают ток I, создающий электрическое поле в породе. При помощи электродов М и N, называемых измерительными (приемными), измеряют разность потенциалов ∆U между двумя точками данного электрического поля.

Скважинный трехэлектродный зонд, состоящий из одного питающего А и двух приемных M и N электродов, называется однополюсным (или зондом прямого питания). Трехэлектродный зонд, состоящий из одного приемного M и двух питающих А и В электродов, называется двухполюсным (или зондом взаимного питания). В обоих случаях расчет КС ведется по формуле метода сопротивления:

ρ_k = k · ∆U / I,

где k – коэффициент, зависящий от расстояния между электродами в зонде;

∆U – разность потенциалов между приемными электродами M и N;

I – сила тока в питающей цепи АВ.

Название зонда складывается из обозначения электродов, расположенных в скважине сверху вниз и расстояний между ними. Например, в зонде А2М0,5N сверху расположен питающий электрод А, далее в двух метрах – приемный электрод M, а в пятидесяти сантиметрах от последнего – электрод N. Различают потенциал- и градиент-зонды (рис. 2, рис. 3).

В потенциал-зонде расстояние между парными MN или АВ электродами превышает расстояние между непарными электродами. Точка записи, к которой относится измеренное кажущееся сопротивление, располагается посередине между сближенными электродами (точка О).

В градиент-зонде расстояние между парными электродами в пять-десять раз меньше расстояния до непарного. Точка записи находится посередине MN (АВ), т. е. между сближенными электродами.

Рис. 3. Схемы градиент- и потенциал-зондов:

А и В – токовые электроды, М и N – измерительные электроды, О – точка записи зонда

Если парные электроды располагаются выше непарного, то зонд называется кровельным (или обращенным), а если наоборот, то подошвенным (или последовательным).

Размер (длина) зонда:

– градиент-зонда – расстояние между удаленным электродом и точкой записи АО, МО, ОМ и ОА (рис. 3);

– потенциал-зонда – расстояние между сближенными электродами ВM, МА, АМ и МА.

Радиус исследования пород вокруг скважины примерно равен размеру зонда.

Кривые КС, полученные потенциал-зондом, отличаются симметричной формой. Границы пласта отбиваются по середине спада кривой ПЗ (рис. 4, д, е).

Подошвенный градиент-зонд четким максимумом на кривой КС отбивает подошву пласта, а минимумом – кровлю пласта повышенного сопротивления, а кровельный градиент-зонд максимумом КС выявляет кровлю пласта и минимумом подошву пласта повышенного сопротивления. Таким образом, с помощью градиент-зонда легко выявить кровлю или подошву пласта (рис. 4).

Рис. 4. Кривые ρ_к при пересечении пластов высокого сопротивления (d_c = 0).

а, б – кровельный градиент-зонд;

в, г – последовательный градиент-зонд;

д, е – потенциал-зонд;

Пунктирная линия – кровля, подошва пласта и снятое значение ρ_к.