Высокочастотное индукционное каротажное изопараметрическое зондирование

14.10.1 Высокочастотное индукционное каротажное изопараметрическое зондирование (ВИКИЗ) представляет собой измерение параметров магнитного поля трехкатушечными индукционными зондами, обладающими геометрическим и электродинамическим подобием.

Измеряемой величиной в методе ВИКИЗ является разность фаз  гармонического магнитного поля, распространяющегося в проводящей среде от источника излучения до приемников, удаленных от источника на различные расстояния (база измерения). Разность фаз характеризует удельное электрическое сопротивление пород и электрические неоднородности прискважинной зоны, которые учитывают итерационным подбором интерпретационных моделей. Выходные расчетные величины после обработки первичных данных — удельные сопротивления зоны проникновения, окаймляющей зоны и удаленной от скважины части пласта, незатронутого проникновением, а также глубина зоны проникновения.

14.10.1.1 ВИКИЗ выполняют с целью определения:

- радиального градиента электрического сопротивления и выделения на этой основе пород-коллекторов, в которые происходит проникновение промывочной жидкости;

- удельного электрического сопротивления частей пластов, незатронутых проникновением, зон проникновения и окаймляющих их зон с одновременной оценкой глубины измененной части пласта;

- характера насыщенности пород;

- положений контактов углеводородов с водой и протяженности переходных зон;

- а также мониторинга эксплуатационных скважин, обсаженных диэлектрическими трубами.

14.10.1.2 Благоприятные условия для ВИКИЗ выполняются в вертикальных, наклонных и горизонтальных скважинах, заполненных пресной либо минерализованной промывочной жидкостью, удельное сопротивление которой более 0,02 Ом·м, и промывочной жидкостью на нефтяной основе. Диапазон измерения удельных сопротивлений пород от 1 до 200 Ом·м.

14.10.1.3 Исследования не проводят в скважинах, заполненных сильно минерализованной промывочной жидкостью, удельное сопротивление которой менее 0,02 Ом·м.

Качество материалов снижается в скважинах диаметром более 0,4 м. Последнее ограничение ослабляется при центрировании скважинного прибора.

14.10.2 Стандартная технология ВИКИЗ (см. подраздел 2.8) предусматривает регистрацию за одну спускоподъемную операцию показаний пяти разноглубинных зондов индукционного каротажа и потенциала самопроизвольной поляризации (ПС) пород.

В измерительном зонде все излучающие и приемные катушки коротких зондов размещены между излучающей и приемной катушками двухметрового зонда. Длины зондов уменьшаются последовательно, начиная с зонда двухметровой длины; коэффициент уменьшения - корень квадратный из двух. Самый короткий зонд имеет длину 0,5 м. База измерения равна расстоянию между приемниками и составляет пятую часть от длины зонда. Для двухметрового зонда база равна 0,4 м, а для наименьшего зонда — 0,1 м.

Точка записи — середина базы измерения. Электрод ПС размещен в нижней части защитного контейнера.

14.10.2.1 Модуль ВИКИЗ комплексируется с другими модулями ГИС без ограничений в качестве непроходного модуля, размещенного в нижней части комбинированного прибора.

14.10.2.2 Требования к скважинному прибору ВИКИЗ:

- нормируемой метрологической характеристикой является кажущееся удельное сопротивление, однозначно связанное с измеряемой разностью фаз, диапазон определения кажущегося удельного сопротивления — 1-200 Ом·м;

- предел допускаемой основной погрешности определений — не более ±(5+20 / _в) %, где  - рассчитанное значение кажущегося УЭС, _в — верхнее значение определяемого УЭС для данного диапазона измерения разности фаз;

- допускаемая дополнительная погрешность определения УЭС, вызванная изменением температуры в скважине, не должна превышать 0,2 от значения основной погрешности на каждые 10 °С относительно стандартного значения, равного 20 °С;

- допускаемая дополнительная погрешность измерения, вызванная изменением напряжения питания в диапазоне ±10 %, не должна превышать 0,2 от значения основной погрешности.

14.10.2.3 Минимальные требования к методическому обеспечению заключаются в наличии интерпретационных зависимостей, позволяющих определить: УЭС пластов ограниченной толщины с учетом влияния скин-эффекта, диаметра скважины, удельного сопротивления промывочной жидкости и вмещающих пород при отсутствии проникновения; параметры (диаметр и удельное электрическое сопротивление) зоны проникновения и окаймляющей зоны в пластах неограниченной толщины.

14.10.3 Первичную и периодические калибровки выполняют согласно общим требованиям раздела 6.

Полевая калибровка выполняется, если при исследованиях используется наземная панель управления. Дополнительные для метода требования заключаются в следующем:

14.10.3.1 Периодические калибровки выполняют с помощью образцового имитатора (тест-кольца) в соответствии с эксплуатационной документацией на скважинный прибор и наземную панель управления.

14.10.3.2 Значения стандарт- и нуль-сигналов до и после исследования скважины устанавливают с помощью наземной панели управления. Если работу ведут с программно-управляемой каротажной лабораторией без применения панели управления, то используют значения стандарт- и нуль-сигналов, записанные при последней периодической калибровке.

14.10.4 Исследования скважин выполняют согласно требованиям п. 14.1.7 в начальный период геофизических работ, чтобы исключить влияние эффектов, связанных с образованием глубоких зон проникновения.

14.10.4.1 Скорость каротажа не более 1800 м/ч.

14.10.5 Основные положения контроля качества первичных материалов ВИКИЗ регламентируются п. 6.6.3. Дополнительные критерии заключаются в следующем:

14.10.5.1 При использовании наземной панели управления расхождения значений нуль- и стандарт-сигналов в начале и конце исследований и при последней периодической калибровке не должны превышать ±5 % от значений стандарт-сигнала.

14.10.5.2 Расхождения между основным и повторным измерениями не должны превышать ±10 % в интервалах с номинальным диаметром скважины.

14.10.5.3 Количество сбоев цифровой регистрации в интервале исследований должно быть не более двух на 100 точек записи данных.

14.10.6 На твердых копиях результаты измерений представляют в логарифмическом масштабе в треке ТЗ стандарта API (рис. 1).

14.11 Электромагнитный каротаж по затуханию

14.11.1 Электромагнитный каротаж по затуханию (ЭМКЗ) основан на измерении затухания высокочастотного электромагнитного поля, возбуждаемого генераторными катушками.

ЭМКЗ применяют для определения электрической проводимости пород, с которой связано затухание электромагнитного поля. Его данные используют:

- для определения удельной электрической проводимости (удельного электрического сопротивления) части пласта, незатронутой глубоким проникновением;

- для выделения коллекторов в случае глубоких (диаметр более 0,8 м) зон проникновения;

- в комплексе с данными ИК — для выделения низкоомных окаймляющих зон в нефтенасыщенных пластах.

14.11.1.1 Благоприятные условия применения ЭМКЗ существуют в скважинах, заполненных пресной или слабо минерализованной промывочной жидкостью, удельное электрическое сопротивление которой превышает 0,2 Ом·м.

14.11.2 Стандартная технология ЭМКЗ предусматривает проведение измерений, по крайней мере, двумя разноглубинными зондами на частотах 400 кГц (большой зонд длиной 5,8 м) и 2500 кГц (зонд средней глубинности длиной 2,3 м), точки записи которых совмещены.

14.11.2.1 Требования к скважинному прибору и наземной панели определяют:

- нормируемой метрологической характеристикой является кажущееся удельное электрическое сопротивление (кажущаяся удельная проводимость), связанное с измеряемым затуханием электромагнитного поля;

- диапазон определения кажущегося удельного сопротивления - 0,5-200 Ом·м;

- предел допускаемой основной погрешности определений — ±[5+0,05(/_н - 1)] %, где  — рассчитанное сопротивление, _н — нижнее значение определяемого УЭС для данного диапазона измерения затухания электромагнитного поля;

- допускаемая погрешность, вызванная изменением температуры на каждые 10 °С относительно стандартного значения, равного 20 °С, равна ± (2+3/_в) %, где _в — верхнее значение определения УЭС для данного диапазона измерения затухания.

14.11.2.2 Минимальные требования к методическому обеспечению заключаются в наличии интерпретационных зависимостей, позволяющих определять по данным ЭМКЗ и псевдобокового каротажа УЭС пластов и наличие зоны проникновения.

14.11.3 Первичную, периодические и полевые калибровки проводят согласно общим требованиям раздела 6.

14.11.3.1 Периодические калибровки выполняют посредством поверочного стола при расположении вспомогательной генераторной катушки в точках с известными значениями регистрируемого параметра.

14.11.3.2 Полевую калибровку осуществляют по двум стандарт-сигналам, которые соответствуют значениям удельных электрических сопротивлений пород, равных 1 и 200 Ом·м.

14.11.4 Исследования в скважинах выполняют согласно требованиям п. 14.1.7. Скорость каротажа — не более 1500 м/ч.

14.11.5 Основные положения контроля качества измерений регламентируются разделом 6.

14.11.6 На твердых копиях результаты измерений представляют в логарифмическом масштабе в треке Т2 стандарта API (рис. 1).

14.12.1 Диэлектрический каротаж (ДК) основан на измерении амплитудных и/или фазовых характеристик высокочастотного магнитного поля, возбуждаемого генераторной катушкой зонда в частотном диапазоне выше первых десятков мегагерц.

Диэлектрический каротаж выполняют с целью измерения относительной диэлектрической проницаемости пород и оценки по ее значениям характера насыщенности пластов при низкой минерализации пластовых вод, когда дифференциация продуктивных и водоносных пластов по УЭС незначительна. К вспомогательным задачам относят определение эффективных нефтегазонасыщенных толщин и положений контактов углеводородов с водой, оценку объемной влажности W = k_пk_в коллекторов, если диаметр проникновения не превышает 0,6-0,8 м.

14.12.1.1 Благоприятные условия применения ДК существуют в скважинах, заполненных пресной промывочной жидкостью и жидкостью на нефтяной основе. Оптимальной для ДК является область выполнения соотношения   0,2, где  — круговая частота возбуждаемого электромагнитного поля (характеристика скважинного прибора), ,  — относительная диэлектрическая проницаемость и УЭС пород (характеристики разреза) соответственно. Эффективность метода возрастает в разрезах с высокими УЭС пластов (_н > 6 Ом·м) и неглубокими зонами проникновения пресной промывочной жидкости (_с > 0,5 Ом·м).

14.12.1.2 Ограничения применения метода связаны с влиянием факторов, осложняющих определение диэлектрической проницаемости: минерализованная промывочная жидкость; добавки утяжелителей на основе гематита, магнетита и других веществ с высокими магнитными свойствами; кавернозность ствола скважины; низкие УЭС пластов в разрезе, особенно в сочетании с низкими значениями диэлектрической проницаемости (конкретные значения устанавливают для района работ); глубокое (более 3-4 диаметров скважин) проникновение в пласты, особенно повышающее.

14.12.2 Прибор ДК содержит трехэлементные измерительные зонды, состоящие из двух сближенных генераторных и одной приемной катушек или, наоборот, из генераторной и двух сближенных приемных катушек, которыми измеряют разность фаз  (или cos, sin/2) напряженности магнитного поля, амплитуды (H_Z1 и H_Z2) напряженности магнитного поля и величины, производные от амплитуд, — разность или отношение амплитуд. Длина зонда — расстояние между генераторной и приемной катушками; измерительная база зонда — расстояние между парными генераторными или приемными катушками. Точку записи при регистрации разности фаз или напряженности магнитного поля относят к середине базы.

Рекомендуется использование приборов, позволяющих: определять относительные фазовые (, cos, sin/2) и относительные амплитудные характеристики H_Z1/H_Z2, что обеспечивает автономность обработки и ослабление влияния геолого-технических условий измерений (скважины, вмещающих пород); реализовать не менее двух длин зондов или двух частот для обеспечения радиальных исследований. Диапазон применяемых частот - 15-60 МГц.

Вид исследований не вышел из стадии опытно-методического применения, поэтому задачи комплексирования прибора с другими модулями ГИС не актуальны.

14.12.3 Первичную, периодические и полевые калибровки проводят согласно общим требованиям раздела 6. Дополнительные требования заключаются в следующем:

14.12.3.1 Первичную и периодические калибровки выполняют в заполненной водой емкости размером не менее 4x4x4 м для получения зависимостей разности фаз  и отношения амплитуд H_Z1/H_Z2 при удалении от границы «вода-воздух». Полученные зависимости сравнивают с рассчитанными теоретическими.

14.12.3.2 Полевые калибровки выполняют в воздухе с помощью портативного имитатора среды при расположении скважинного прибора не менее чем в 1,7 м от земли, и не ближе 2 м от металлических предметов. Имитируемые значения  и H_Z1/H_Z2 указаны в паспорте теста.

14.12.3.3 Перед началом и по окончании исследований в скважинах прописывают значения нуль- и стандарт-сигналов, подаваемых из скважинного прибора или встроенного наземного генератора сигналов.

14.12.4 Исследования в скважинах проводят согласно требованиям п. 14.1.7 после выполнения других видов ЭК и ЭМК. Их выполняют также в скважинах «старого фонда», обсаженных неметаллической обсадной колонной.

14.12.4.1 Скорость каротажа — не более 1200 м/ч.

14.12.5 Основные положения контроля качества измерений регламентируются разделом 6. Дополнительные требования для данного вида исследований следующие:

14.12.5.1 Значения стандарт-сигналов, зарегистрированные до начала и по окончании исследований, не должны различаться более чем на ±10 %.

14.12.5.2 Значения диэлектрической проницаемости , рассчитанные для непроницаемых пластов ангидритов, каменной соли, карбонатных пород большой толщины, должны соответствовать их табличным значениям с погрешностью не более ±1 отн.ед. .

14.12.5.3 Интервалы разреза, характеризующиеся удельным сопротивлением пород менее 5 Ом·м, не обрабатываются.

14.12.6 На твердых копиях представляют измеренные значения относительных фазовых и амплитудных характеристик, а также расчетную кривую . Форма представления не регламентируется.
15 РАДИОАКТИВНЫЙ КАРОТАЖ
15.1 Основные положения

15.1.1 Радиоактивный каротаж (РК) - исследования, основанные на измерении параметров полей ионизирующих частиц (нейтронов и гамма-квантов) с целью определения ядерно-физических свойств и элементного состава горных пород.

15.1.2 Радиоактивный каротаж нефтяных и газовых скважин включает следующие основные группы измерений: гамма-каротаж — ГК, гамма-гамма-каротаж — ГГК, нейтронный каротаж — НК, нейтронный активационный каротаж. Каждая группа подразделяется на несколько модификаций, различающиеся типом и/или энергетическим спектром регистрируемого излучения, конструкцией измерительных зондов, методиками измерений и обработки первичных данных.

15.1.3 Приборами РК непосредственно измеряются сигналы детектора(ов) ионизирующего излучения в виде скорости счета — числа импульсов, регистрируемых в единицу времени. В импульсных и спектрометрических модификациях РК регистрируют скорости счета во временных и/или энергетических окнах.

Переход от скорости счета к геофизическим характеристикам пород (плотность пород, эффективный атомный номер элементов, макросечение захвата нейтронов и др.) и их геологическим параметрам (пористость, насыщенность, вещественный состав пород) осуществляют с использованием зависимостей между показаниями скважинных приборов и указанными характеристиками или параметрами, установленными на моделях пород, пересеченных скважиной, или методами математического моделирования.

15.1.4 Наиболее важными эксплуатационными и метрологическими характеристиками приборов РК являются:

- диапазоны измерения геофизических характеристик;

- предел допускаемой основной погрешности измерений,

- допускаемые максимальные скорости счета;

- нестабильность скорости счета при непрерывной работе прибора;

- максимальные значения температуры и давления в скважине;

- максимальное и минимальное значения внутреннего диаметра исследуемых скважин (обсадных колонн, НКТ);

- вертикальное разрешение метода и глубинность исследований.

Значения этих характеристик и допускаемые отклонения от них регламентируются требованиями эксплуатационной документации на конкретные приборы.

15.1.5 Минимальные требования к методическому обеспечению обработки данных заключаются в наличии основных интерпретационных зависимостей, устанавливающих взаимосвязь между измеряемыми скоростями счета и искомыми геофизическими характеристиками или геологическими параметрами пород для стандартных условий измерений, а также дополнительных зависимостей, позволяющих учесть влияние на основные зависимости геолого-технических условий измерений: давления и температуры в скважине, ее диаметра, свойств промывочной жидкости и глинистой корки, диаметров и толщин обсадной колонны и цементного кольца, вещественного состава пород, минерализации пластовых вод, плотности флюидов и т.п.

Стандартные условия для большинства видов РК заключаются в следующем:

- породы представлены чистым известняком (минералогическая плотность 2,71 г/см³) с гранулярной (межзерновой) пористостью;

- поры породы и ствол скважины заполнены пресной водой, минерализация которой меньше 0,2 г/л;

- диаметр скважины равен 200 мм, каверны и глинистая корка отсутствуют;

- прибор прижат к стенке скважины;

- температура окружающей среды 20 °С, давление атмосферное.

15.1.6 В зависимости от решаемой задачи выделяют общие и детальные исследования методами РК (см. раздел 7). Отличия между ними заключаются в требованиях получения неискаженной информации для пластов с минимальной толщиной (h_min), параметры которых подлежат количественной оценке, и заданной статистической (случайной) _сл погрешности, приведенной к пласту толщиной h = 1 м, значение которой определяется выражением:

где J — средняя скорость счета (имп/мин), v — скорость подъема прибора (м/ч).

Выполнение этих требований (таблица 5) достигается выбором максимально допустимой скорости v_max каротажа, которая, при отсутствии каких-либо других, специальных для конкретного типа приборов требований, определяется выражением:

,

где l₃ — эффективная длина зонда, м.

При использовании нескольких каналов регистрации выбирается значение v_max, минимальное для одного из каналов.

Уменьшение случайной погрешности _сл достигается снижением скорости каротажа. В случае если подъемник не обеспечивает необходимую (низкую) скорость каротажа, измерения выполняют за несколько спускоподъемных операций. Их количество определяется делением минимально возможной скорости каротажа, которую обеспечивает подъемник, на требуемую скорость измерений.

15.1.7 Повышение детальности исследований достигается уменьшением шага дискретизации по глубине при одновременном снижении скорости каротажа. Шаг дискретизации по глубине выбирают из ряда 0,2; 0,1; 0,05 м.

15.1.8 Процедуры калибровки скважинных приборов, проведения измерений, контроля качества первичных данных, редактирования и первичной обработки данных, выдачи твердых копий регламентируются требованиями раздела 6.

15.1.9 Калибровку, техническое обслуживание, исследования скважин приборами радиоактивного каротажа проводят, строго соблюдая требования документов: СП 2.6.1.758-99 «Нормы радиационной безопасности НРБ-99». М.: Минздрав России, 1999; СП 2.6.1.799-99 «Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности ОСПОРБ-99», М.: Минздрав России, 2000; отраслевых нормативно-технических и руководящих документов по обеспечению радиационной безопасности.

15.1.10 Все работы с источниками ионизирующих излучений и радиоактивными веществами проводит персонал, обученный и допущенный к соответствующим видам работ в соответствии с требованиями, нормами и правилами НРБ-99 и ОСПОРБ-99.

15.1.11 Работы на метрологических стендах по поверке скважинных приборов, в которых установлены источники радиоактивного излучения, выполняют в специально выделенных помещениях (площадках), исключающих доступ лиц, не допущенных к работе с ионизирующими излучениями и непосредственно не занятых работами по поверке.

Поверку источников C_s-137 на герметичность упаковки активной компоненты выполняют, располагая один раз зондовую часть прибора ГГК-П коллимационными отверстиями вниз на стандартном образце плотности, выполненном из алюминия, второй раз — располагая тот же образец плотности на зондовой части, повернутой коллимационными отверстиями вверх. Допустимая разность показаний при указанных положениях прибора не должна превышать ±3 %.

15.1.12 Предприятия и организации, выполняющие работы с источниками ионизирующего и радиоактивного излучения, должны быть оснащены переносными приборами для измерения мощности дозы гамма- и нейтронного излучения и радиометрами альфа- и бета-излучения для контроля загрязнения кожных покровов людей, средств индивидуальной защиты, поверхностей промыслового оборудования и грунта.

15.2.1 Интегральный гамма-каротаж (ГК) основан на измерении естественного гамма-излучения горных пород. Измеряемая величина — скорость счета в импульсах в минуту (имп/мин). Основная расчетная величина — мощность экспозиционной дозы в микрорентгенах в час (МЭД, мкР/ч).

Гамма-каротаж применяют для решения задач: выделения в разрезах скважин местоположения полезных ископаемых, отличающихся пониженной или повышенной гамма-активностью; литологического расчленения и корреляции разрезов осадочных пород; выделения коллекторов; оценки глинистости пород; массовых поисков радиоактивного сырья. В обсаженных скважинах ГК применяют для выявления радиогеохимических аномалий, образующихся в процессе вытеснения нефти водой. С использованием ГК решают технологическую задачу — увязку по глубине данных всех видов ГИС в открытом и обсаженном стволе.

Гамма-каротаж выполняют во всех без исключения необсаженных и обсаженных скважинах, заполненных любой промывочной жидкостью или газом.

15.2.2 Измерительная установка ГК состоит из детектора(ов) гамма-квантов и электронной схемы. Точкой записи является середина детектора.

Зонд (модуль) применяют в качестве самостоятельного прибора или включают в состав комплексных приборов, реализующих несколько методов ГИС. Модуль ГК комплексируется с другими модулями без ограничений.

15.2.2.1 Требования к измерительной установке ГК:

- нормируемыми метрологическими характеристиками являются мощность экспозиционной дозы (МЭД) или эквивалентная массовая доля урана (ЭМДУ), которые рассчитывают по измеренной скорости счета импульсов (см. п. 15.1.3);

- диапазоны определения МЭД - 0-250 мкР/ч, ЭМДУ -0-200 ppmU;

- пределы допускаемых основных относительных погрешностей определения МЭД-±15 %; ЭМДУ-±[4,3+0,7(200/U_э - 1)] %, где U_э — эквивалентная массовая доля урана, ppmU;

- допускаемая дополнительная погрешность определения, вызванная изменением напряжения питания в диапазоне ±10 %, не должна превышать 0,2 значения основной погрешности;

- допускаемая дополнительная погрешность определения, вызванная изменением температуры в скважине, не должна превышать 0,1 значения основной погрешности на каждые 10 °С относительно стандартного значения, равного 20 °С.

15.2.2.2 Минимальные требования к методическому обеспечению заключаются в наличии зависимостей: калибровочных, позволяющих перейти к скорости счета (в имп/мин) к мощности экспозиционной дозы, выраженной в микрорентгенах в час, или эквивалентной массовой доле урана, выраженной в промилле урана (ppmU ); поправочных, учитывающих влияние на МЭД и ЭМДУ геолого-технических условий измерения - диаметра скважины, глинистой корки, типа и свойств промывочной жидкости, плотностей и толщин обсадной колонны и цементного камня.

15.2.3 Первичную, периодические и полевые калибровки, а также исследования в скважинах ведут согласно общим требованиям раздела 6.

15.2.3.1 Основным средством первичной и периодических калибровок является дозиметрическая установка УП-ГК, представляющая собой закрепленный на подвижной тележке коллиматор, диаметр цилиндрического канала которого равен 90 мм. Для создания требуемой мощности экспозиционной дозы применяют источник гамма-излучения радий-226 в платино-иридиевой капсуле типа ЕР.

15.2.3.2 Скорость каротажа определяется значением допускаемой основной относительной погрешности. Для измеряемых величин (скорости счета) ее значение не должно превышать ±6 % для общих и ±5 % для детальных исследований. Рекомендуемая скорость исследований не должна превышать 600 м/ч в терригенном и 400 м/ч в карбонатном разрезах.

При использовании модуля ГК в составе комбинированных сборок скорость каротажа определяется скоростью исследований другими модулями ГИС, если для них установлены более низкие скорости проведения исследований.

15.2.4 Основные положения контроля качества измерений регламентируются разделом 6. Дополнительные критерии:

15.2.4.1 Расхождения между основным, повторным и контрольным измерениями по интервалам не менее 10 м не должны превышать ±6 % для общих и ±5 % для детальных исследований.

15.2.4.2 В интервале контрольных измерений толщины и конфигурации опорных пластов должны соответствовать установленным по данным исследований, выполненных ранее.

15.2.5 На твердых копиях результаты измерений представляют в линейном масштабе в треке Т1 (рис.1).