Каротаж потенциалов вызванной поляризации

14.5.1 Каротаж потенциалов вызванной поляризации в варианте электрического каротажа (ВП) — это электрические исследования, основанные на измерении разности потенциалов, вызванных электрической поляризацией горных пород под действием первичного поляризующего поля.

Исследования применяют для выявления пород, содержащих вкрапленные минералы с электронной проводимостью (участки пиритизации и др.), и связанных с ними специфичных интервалов разреза — битуминозных отложений, зон окисленной нефти, контактов «вода-углеводороды», в том числе палеоконтактов, поверхностей несогласий и др.; выделения пластов с различным содержанием углистого материала.

Данные ВП могут быть использованы для литологического расчленения разреза (иногда более детального, чем по ПС), в том числе для выделения: тонких алевритовых прослоев в песчаных толщах: коллекторов, включая трещинные, в низкопроницаемых объектах; интервалов разреза с различной минерализацией пластовых вод, включая участки обводнения коллекторов пресными нагнетаемыми водами.

14.5.2 В приборах для измерения потенциалов ВП используются обычные трехэлектродные зонды с расстояниями АМ = 0,04-0,1 м и MN(AB) = 2-5 м.

Эффективность исследований повышается при использовании специальных четырехэлектродных потенциал-зондов (например, А₁0,04М0,04А₂5,0В), конструкции которых (симметричное и близкое расположение измерительного электрода М относительно раздвоенного токового электрода А) позволяют исключить поляризационное влияние электрода А на электрод М.

14.5.2.1 Допускается регистрация как потенциалов, так и градиента потенциалов ВП. Рекомендуется первый подход, при котором для каждой точки глубины измеряют: I — силу поляризующего тока; U — разность потенциалов внешнего поляризующего поля; U_кс — разность потенциалов, необходимую для оценки кажущегося сопротивления; U_вп() — разность потенциалов ВП через промежуток времени , прошедший после выключения поляризующего тока.

Допускается измерение одного значения U_вп (желательно для  = 0,5 с), но рекомендуется регистрация для каждого кванта глубин пакета значений U_вп()) (0  _i  _max, _i+1 - _i = , где _max определяется шагом квантования по глубине и скоростью каротажа, а значение  — подбирается в процессе опытно-методических работ и имеет порядок первых десятков мкс).

14.5.3 Калибровки скважинного прибора выполняют согласно общим требованиям раздела 6.

14.5.4 Исследования скважин проводят согласно требованиям п. 14.1.7. Дополнительные требования заключаются в следующем:

14.5.4.1 Для получения оптимальных результатов силу тока подбирают опытным путем в диапазоне от 10 до 500 мА.

14.5.4.2 Скорость каротажа рассчитывают исходя из принятого шага квантования по глубине и максимального времени измерения U_вп.

14.5.5 Контроль качества материалов сводится к проверке информации о поляризующем токе (сила тока, частота). Значение U_вп против чистых глин должно быть близким к нулю.

14.5.6 Первичная обработка состоит в расчете значений U_вп и расчете вызванной электрохимической активности А_в пород как отношения U_вп/U. Выполнение других процедур, в том числе обработка спектральных данных, не регламентируется.

14.5.7 Форма представления данных на твердых копиях не регламентируется. Обязательно представление кривых U_вп() или U_вп и А_в() или А_в при единичном измерении.

14.6 Токовая рсзистивиметрия

14.6.1 Резистивиметрия — вид исследования, предназначенный для определения удельного электрического сопротивления жидкости, заполняющей скважину.

В открытом стволе данные резистивиметрии предоставляют информацию об УЭС промывочной жидкости, необходимую для количественной обработки данных ЭК и ЭМК. Метод применяют также для определения интервалов поглощения промывочной жидкости в скважине.

14.6.2 Простейший измерительный зонд токовой резистивиметрии представляет собой обычный четырехэлектродный зонд сопротивления малого размера, полностью погруженный в жидкость и расположенный в верхней части изоляционной «косы» скважинных приборов БКЗ, стандартного каротажа, БК.

Для уменьшения влияния горных пород и обсадной колонны на измеряемые значения удельного электрического сопротивления промывочной жидкости один из измерительных электродов (N) выполнен в виде выпуклых ребер, не позволяющих приближаться двум другим электродам (центральному измерительному М и кольцевому токовому А) к стенке скважины. Вторым токовым электродом В служит заземление на дневной поверхности.

14.6.2.1 Зонд токовой резистивиметрии (и измерения) комплексируют с приборами БКЗ, БК и комплексных приборов, объединяющих измерительные зонды стандартного каротажа, БК, ИК.

14.6.2.2 Требования к измерительному зонду заключаются: в измерении значений удельного электрического сопротивления жидкости в диапазоне не менее 0,1-30 Ом·м; исключении влияния горных пород и колонны на величину измеряемого УЭС.

14.6.3 Калибровки резистивиметра проводят согласно общим требованиям раздела 6, размещая измерительный зонд в баке с водой, удельное электрическое сопротивление которой находится в диапазоне измерения УЭС токовым резистивиметром.

14.6.4 Измерения в скважине удельного сопротивления промывочной жидкости проводят согласно требованиям п. 14.1.7. Дополнительные требования заключаются в следующем:

14.6.4.1 Измерения ведут одновременно с исследованиями скважины зондами БКЗ, БК.

14.6.4.2 Повторное и контрольное измерения не проводят.

14.6.4.3 Одновременно с измерениями в скважине выполняют отбор и измерение УЭС проб промывочной жидкости поверхностным резистивиметром.

14.6.5 Основные положения контроля качества измерений регламентируются требованиями раздела 6. Дополнительные требования следующие:

14.6.5.1 На записанной кривой, как правило, должно наблюдаться монотонное уменьшение УЭС промывочной жидкости с глубиной вследствие повышения температуры.

14.6.5.2 Значения УЭС промывочной жидкости, измеренные скважинным и поверхностным резистивиметром и исправленные за влияние температуры, должны отличаться не более чем на ±20 %.

14.6.5.3 Значения УЭС промывочной жидкости, измеренные резистивиметром, и значения УЭС, найденные по результатам обработки данных БКЗ, БК, ИК против непроницаемых пластов большой толщины и высокого сопротивления, а также по данным МК в интервалах каверн, должны отличаться между собой не более чем на ±20 %.

14.6.6 На твердых копиях кривую резистивиметрии отображают в линейном масштабе в треке глубин TD (рис. 1).

14.7 Боковой каротаж

14.7.1 Боковой каротаж (БК) — электрические исследования фокусированными зондами с фокусировкой тока в радиальном направлении с помощью экранных электродов. Измеряемая величина — кажущееся удельное электрическое сопротивление. Единица измерения — ом-метр (Ом·м).

Значения кажущихся сопротивлений _к, измеряемые при боковом каротаже, слабо искажаются влиянием скважины и вмещающих пород. Поэтому БК эффективен для изучения разрезов с частым чередованием пластов, характерным, например, для карбонатных пород, а также в условиях высоких отношений удельных сопротивлений пород _п и промывочной жидкости _с.

Благодаря высокому вертикальному разрешению БК целесообразно применять также для исследования терригенных разрезов, разбуренных на пресных и минерализованных промывочных жидкостях.

14.7.2 Для проведения БК применяют одно- и многозондовые приборы, а также комплексные приборы, содержащие зонды БК и других методов ЭК и ЭМК. Техническим ограничением комплексирования является длина скважинного прибора. Целесообразно комплексирование БК с БКЗ с использованием единой изоляционной «косы».

14.7.2.1 В приборах БК применяют трех- и многоэлектродные (пяти-, семи-, девятиэлектродные) измерительные зонды.

За точку записи зондов Б К принимается середина центрального электрода.

14.7.2.2 В многозондовых приборах БК применяют комбинации трех- и пяти, семи- и девятиэлектродного измерительных зондов с различными радиусами исследования для изучения распределения электрического сопротивления пород в радиальном направлении.

14.7.2.3 Фокусировку тока в измерительных зондах БК осуществляют аппаратно непосредственным регулированием потенциалов электродов зонда либо расчетным (программным) путем по результатам измерения составляющих поля от токов через основной и экранный электроды зонда.

14.7.2.4 Требования к скважинному прибору (модулю) БК:

- диапазон измерений УЭС — от 0,2 до 10000 Ом·м;

- предел допускаемой основной погрешности измерений УЭС- не более ±5 %;

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

14.7.2.5 Минимальные требования к методическому обеспечению заключаются в наличии интерпретационных зависимостей, отражающих влияние на измеренные значения _к условий измерений: диаметра скважины (d_c) и удельного сопротивления _с промывочной жидкости для пласта неограниченной толщины без проникновения; ограниченной толщины пласта без проникновения; параметров зоны проникновения для пласта неограниченной толщины с проникновением.

14.7.3 Первичную, периодические и полевые калибровки выполняют согласно общим требованиям раздела 6.

14.7.3.1 Перечень контролируемых параметров общий для приборов ЭК (пп. 14.1.5.1).

14.7.3.2 Основным средством калибровки является имитатор УЭС в виде магазина сопротивлений, обеспечивающий имитацию УЭС в динамическом диапазоне измерений. Для проведения калибровки, помимо магазина сопротивлений, используют реостат сопротивлений, цифровой вольтметр, рулетку и штангенциркуль (для контроля геометрических размеров элементов прибора), мост постоянного тока (для контроля имитаторов УЭС).

14.7.3.3 При наличии полевых калибраторов или встроенных в прибор источников стандартных сигналов результатами полевой калибровки являются значения нуль- и стандарт-сигналов и их соответствие значениям, установленным для данного типа прибора при первичной и последней периодической калибровках.

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

14.7.5 Основные положения контроля качества первичных данных регламентируются разделом 6. Специальные критерии заключаются в следующем:

14.7.5.1 Расхождения значений стандарт-сигналов, зарегистрированных до и после измерений и в процессе последней периодической калибровки, не должны превышать значение допустимой основной погрешности измерений.

14.7.5.2 Относительные расхождения между основным и повторным измерениями не должны превышать ±20 % в интервалах с номинальным диаметром скважины.

14.7.5.3 Для однородных изотропных пластов без проникновения значения УЭС пород, измеренные зондами БК, должны отличаться не более чем на ±20 %, от значений _л, найденных другими методами, если обработка проводится в рамках единой интерпретационной модели, а искомые значения удельных сопротивлений находятся в диапазонах: 5 < _п/_с < 500 при толщине пласта h > 5 м, если сравнивают результаты определений БК и БКЗ; 5 < _п/_с < 50 при h>4 м и _с > 0,5 Ом·м, если сравнивают результаты БК и ИК.

14.7.6 На твердых копиях результаты измерений БК представляют в логарифмическом масштабе в треке Т2 (рис. 1).

14.8.1 Боковой микрокаротаж (БМК) — электрические исследования фокусированным микрозондом, установленном на прижимном изоляционном башмаке. Измеряемая величина - кажущееся удельное электрическое сопротивление прискважинноп зоны в пределах радиуса исследования зонда. Единица измерения — ом-метр (Ом·м).

14.8.1.1 Данные БМК применяют для выделения коллекторов и определения их эффективных толщин по радиальному градиенту электрического сопротивления, если используются многозондовые приборы БМК или комплекс данных БМК и других методов ЭК; для определения УЭС промытой части пластов и оценки остаточной нефтегазонасыщенности.

14.8.1.2 Благоприятные для БМК условия измерений выполняются в вертикальных и слабонаклонных скважинах номинального диаметра, заполненных пресной или минерализованной промывочной жидкостью.

14.8.1.3 Качество материалов снижается при неудовлетворительном для проведения измерений приборами с прижимными зондами состоянии ствола скважины вследствие существенных изменений диаметра и формы сечения ствола скважины, препятствующих плотному прилеганию башмака к стенке скважины.

14.8.2 В приборах БМК применяют боковые микрозонды с трубчатой или радиально-сферической фокусировкой тока.

Наибольшее распространение получили двух- и трехэлектродные микрозонды с трубчатой фокусировкой тока. Двухэлектродный боковой микрозонд содержит на лицевой поверхности башмака центральный электрод А_о и охватывающий его экранный электрод А_э одновременно являющийся измерительным электродом М. У трехэлектродного зонда имеется дополнительный контрольный измерительный электрод М, расположенный между электродами А_о и А_э. Обратным токовым электродом В и измерительным электродом N служит корпус прижимного устройства.

За точку записи зонда БМК принимают середину центрального электрода A_o.

14.8.2.1 Модуль бокового микрокаротажа комплектируется с модулями других методов ГИС без ограничений. Исследования выполняют отдельной спускоподъемной операцией, одновременно регистрируя при подъеме прибора кривые БМК, МК и микрокаверномера.

14.8.2.2 Существуют одно- и многозондовые варианты приборов БМК. В многозондовых приборах БМК используют зонды с различным радиусом исследования для изучения распределения электрического сопротивления в радиальном направлении или зонды с одинаковым радиусом исследования для изучения распределения электрического сопротивления в азимутальной плоскости.

14.8.2.3 Для размещения электродов БМК применяют изоляционные башмаки тех же размеров, что и для МК: площадью 100x200 мм и радиусом кривизны лицевой поверхности 100 мм для скважин диаметром 190 мм и более; для скважин меньшего диаметра — 70x190 мм и 75 мм соответственно.

14.8.2.4 Требования к скважинным приборам БМК:

- диапазон измерений УЭС - от 0,2 до 500 Ом·м;

- предел допускаемой основной погрешности измерений УЭС-±5%;

- предел допускаемой дополнительной погрешности измерений УЭС, вызванной изменением температуры в скважине, не должен превышать ±0,5 % на каждые 10 °С относительно стандартного значения, равного 20 °С.

14.8.2.5 Методическое обеспечение БМК составляют зависимости показаний измерительного зонда (значений кажущегося электрического сопротивления) от диаметра скважины, удельного электрического сопротивления промывочной жидкости и промытой зоны пород, удельного электрического сопротивления и толщины глинистой корки.

14.8.3 Первичную, периодические и полевые калибровки проводят согласно общим требованиям раздела 6. Дополнительные для метода требования следующие:

14.8.3.1 Обязательные контролируемые параметры и показатели включают:

- сопротивление изоляции электродов между собой и корпусом зонда, которое должно быть не менее 2 МОм,

- фактический коэффициент зонда БМК;

- основную относительную погрешность при измерении кажущегося сопротивления во всем динамическом диапазоне измерений зонда;

- стабильность стандарт- и нуль-сигналов.

14.8.3.2 Основными средствами калибровки являются стандартный образец и имитаторы УЭС. Стандартным образцом служит слабоминерализованный водный раствор (_с — 1-20 Ом·м), помещенный в металлический бак с размерами не менее 1x1x2 м; имитатором — магазин сопротивлений, обеспечивающий имитацию УЭС в динамическом диапазоне измерений.

Для проведения калибровки используют также образцовые средства измерений: мегаомметр (для проверки сопротивления изоляции зондовой установки); рулетку и штангенциркуль (для контроля геометрических размеров элементов скважинного прибора); резистивиметр (для определения УЭС стандартного образца); мост постоянного тока (для контроля имитаторов УЭС).

14.8.3.3 Прибор считается исправным, если коэффициент бокового микрозонда отличается от номинального значения не более чем на ±5 %, а фактические значения относительных погрешностей измерений и погрешности установки стандарт- и нуль-сигналов укладываются в допуски, указанные в эксплуатационной документации на прибор.

14.8.4. Исследования проводят согласно требованиям п. 14.1.7 после выполнения других видов ЭК и ЭМК.

14.8.5 Основные положения контроля качества измерений регламентируются п. 6.6.3 и п. 14.1.8. Дополнительные критерии заключаются в следующем:

14.8.5.1 Расхождения значений стандарт-сигналов, зарегистрированных до и после измерений и в процессе последней периодической калибровки, не должны превышать значение допускаемой основной погрешности измерений; расхождения значений _к, измеренных в колонне, и значений нуль-сигнала должны находиться в пределах ±0,5 Ом·м.

14.8.5.2 Относительные расхождения между основными и повторными измерениями не должны превышать ±20% в интервалах с номинальным диаметром скважины.

14.8.5.3 Минимальные значения кажущегося сопротивления в интервалах глубоких каверн (d_c>0,35 м), где башмак не прижимается к стенке скважины, отличаются от УЭС промывочной жидкости не более чем на ±20 %.

14.8.5.4 Значения кажущихся УЭС однородных изотропных пластов без глинистой корки и проникновения не должны отличаться от значений УЭС, найденных по данным БКЗ или БК более чем на ±30 %.

14.8.6 На твердых копиях результаты измерений представляют в логарифмическом масштабе в треке ТЗ стандарта API (рис. 1). При выполнении измерений комплексным прибором трек Т1 содержит также данные микрокаверномера, трек Т2 — данные микрокаротажа.

14.9.1 Индукционный каротаж (ИК) основан на измерении кажущейся удельной электрической проводимости _к пород в переменном электромагнитном поле в частотном диапазоне от десятков до сотен килогерц.

Реализованы варианты измерения как активной компоненты кажущейся удельной электрической проводимости , которая пропорциональна ЭДС, синфазной току генераторной цепи зонда, так и реактивной компоненты , пропорциональной ЭДС, сдвинутой по фазе относительно тока генераторной цепи зонда на величину /2. Единица измерения — сименс на метр (См/м), дробная —миллисименс на метр (мСм/м).

14.9.1.1 Основное назначение ИК, выполненного с помощью многозондовых приборов, состоит в определении геоэлектрических характеристик разреза — УЭС неизмененной части пласта и зоны проникновения, а также глубины зоны проникновения. При использовании однозондовых приборов решение этих задач может достигаться комплексированием данных ИК с данными БКЗ и БК.

14.9.1.2 Типовые условия применения метода — скважины, заполненные любой промывочной жидкостью и вскрывшие породы с удельным электрическим сопротивлением менее 500 Ом·м.

14.9.1.3 Применение метода ограничивается: при высоком содержании в промывочной жидкости компонент с сильными магнитными свойствами; если значения удельного электрического сопротивления пород превышают 500 Ом·м, для малоглубинных зондов ИК и зондов со слабым исключением влияния скважины — на высокоминерализованных промывочных жидкостях.

14.9.2 Простейший измерительный зонд ИК состоит из генераторной и измерительной цепей, содержащих, по крайней мере, по одной катушке — генераторной и измерительной. Реально общее число катушек зонда ИК, как правило, не меньше 3 и не больше 8. При построении многозондовых приборов ИК одну из цепей (генераторную или измерительную) выбирают общей для всех зондов.

Длина зонда ИК — расстояние между основными генераторной и измерительной катушками. Точку на оси зонда, для которой проходящая через нее и перпендикулярная оси зонда плоскость делит все пространство на два полупространства с равными геометрическими факторами, принимают за точку записи.

14.9.2.1 Прибор (модуль) ИК комплексируют с модулями других методов ГИС без ограничений.

14.9.2.2 Требования к скважинному прибору (модулю) ИК:

- диапазон измерений удельной электрической проводимости — 2-2500 мСм/м;

- коэффициент фазовой отстройки активной компоненты от реактивной — не менее 20;

- предел допускаемой основной погрешности измерений -не более (0,03_к ± 1) мСм/м, где _к — измеренное значение кажущейся проводимости;

- допускаемая дополнительная погрешность измерений, вызванная изменением температуры среды, не более 0,2 от основной погрешности на каждые 10 °С относительно стандартного значения температуры, равного 20 °С;

- допускаемая дополнительная погрешность, вызванная изменением тока питания на ±10 % от номинального, — не более 0,5 от основной погрешности;

- стабильность нулевого уровня в нормальных условиях — не хуже ±2 мСм/м для активной компоненты сигнала и ±4 мСм/м для реактивной компоненты;

- тест-кольцо (полевой калибратор) должно воспроизводить значения эквивалентных проводимостей в диапазоне 2-2500 мСм/м с погрешностью по активной и реактивной компонентам сигнала не более ± 2 % по модулю сигнала и ±0,02 рад по его фазе.

14.9.2.3 Минимальные требования к методическому обеспечению заключаются в наличии зависимостей, отражающих влияние на показания зонда: диаметра скважины и удельного сопротивления промывочной жидкости; скин-эффекта; ограниченной толщины пласта без проникновения; параметров зоны проникновения для пласта неограниченной толщины с проникновением.

14.9.3 Первичную, периодическую и полевую калибровки выполняют согласно общим требованиям раздела 6.

14.9.3.1 Перечень контролируемых параметров общий для скважинных приборов ЭК и ЭМК (пп. 14.1.5.1).

14.9.3.2 Основным средством калибровки является тест-кольцо с набором тест-вставок, имитирующих фиксированные значения показаний зонда в диапазоне измеряемых величин.

14.9.3.3 При использовании наземных панелей и оцифровке сигнала с помощью регистратора полевую калибровку прибора на скважине проводят измерением до и после каротажа нуль- и стандарт-сигналов в воздухе на достаточном удалении от металлических предметов. Допускается проведение полевой калибровки с помощью тест-кольца.

14.9.4 Исследования в скважинах прибором ИК проводят согласно требованиям п. 14.1.7 непосредственно после проведения БКЗ, БК или одновременно с ними.

14.9.5 Контроль качества первичных данных осуществляется согласно требованиям п. 6.6.3 и п. 14.1.8. Кроме того:

14.9.5.1 Смещение нуля, определяемое как разность нуль-сигналов при полевых калибровках до и после каротажа, не должно превышать ±6 мСм/м для активного и ±10 мСм/м для реактивного каналов каждого из зондов.

14.9.5.2 Относительные расхождения значений стандарт-сигналов, зарегистрированные до и после проведения каротажа и при последней периодической калибровке, должны отличаться не более чем на ±5 %.

14.9.5.3 Расхождения между основным и повторным замерами не должны превышать ±3 мСм/м плюс 5 % от текущего значения для активной компоненты сигнала и ±5 мСм/м плюс 5 % от текущего значения для реактивной компоненты сигнала.

14.9.5.4 В непроницаемых пластах большой толщины после введения поправок за скин-эффект значения кажущегося сопротивления, вычисленные по активной и реактивной компонентам для различных зондов ИК, не должны различаться более чем на ±10 % при сопротивлении пород менее 20 Ом·м. В таких пластах значения сопротивлений, найденные по данным ИК, не должны различаться от сопротивлений, определенных по другим методам электрического каротажа (БКЗ, БК), более чем на ±20 %. Возможны несколько меньшие значения сопротивления по ИК вследствие влияния анизотропии на показания зондов БКЗ и БК.

14.9.5.5 Активные компоненты кажущихся проводимостей могут иметь отрицательные аномалии только в экстраординарных случаях: в интервалах протяженностью не более 1 м на границах пластов с высокой контрастностью УЭС; при сильной кавернозности ствола скважины, заполненной высокоминерализованной промывочной жидкостью; для некоторых зондов в пластах с низкими значениями УЭС в результате инверсии кривой скин-эффекта.

Отрицательные значения на кривых активных компонент в других случаях обусловлены «сдвигом нуля» прибора, что должно быть скорректировано при первичной обработке данных.

14.9.5.6 При высоком УЭС однородной среды (_п > 200 Ом·м) активная компонента кажущейся проводимости практически равна удельной электрической проводимости среды (_п); реактивная компонента кажущейся проводимости практически равна нулю при _п >40-100 Ом·м. Эти факты можно использовать при оценке «сдвига нуля» измеряемых сигналов.

14.9.5.7 Количество сбоев цифровой записи первичных данных в интервале исследований не должно превышать двух на 100 точек записи.

14.9.6 На твердых копиях результаты измерений проводимости представляют в линейном масштабе в треке Т2 стандарта API, а при их выводе как кривых сопротивлений — в логарифмическом масштабе в том же треке (рис.1).