Индукционный метод ГИС. ГИС. Содержание Введение 2 Развитие геофизических исследований скважин 3 Методы геофизических исследований 4 Индукционный каротаж 4 Заключение 9 Список используемой литературы 11 Введение
 Скачать 138.39 Kb.
|
|
Содержание Введение 2 1.Развитие геофизических исследований скважин 3 2.Методы геофизических исследований 4 3.Индукционный каротаж 4 Заключение 9 Список используемой литературы 11 ВведениеГеофизические методы исследования скважин (каротаж) - это методы геологической и технической документации проходки скважин, основанные на изучении в них различных геофизических полей. Наиболее широкое применение геофизические методы получили при изучении нефтяных и газовых скважин в процессе их бурения, опробования и эксплуатации. Исследование скважин геофизическими методами проводится в четырех направлениях: изучение геологических разрезов скважин; изучение технического состояния скважин; контроль разработки месторождений нефти и газа; проведение прострелочно-взрывных и других работ в скважинах геофизической службой. Изучение геологических разрезов скважин - самое важное направление. В нём используются электрические, магнитные, радиоактивные, термические, акустические и другие методы. Применение их основано на изучении физических естественных и искусственных полей разной природой. Интенсивность этих излучений зависит от физических свойств горной породы. Геофизические исследования и работы в скважинах необходимы для того, чтобы получить исчерпывающую информацию о том, обладает ли разрабатываемая территория достаточным количеством полезных ископаемых, и будет ли обустройство нефтяных скважин экономически выгодным. Развитие геофизических исследований скважинНачало геофизическим исследованиям скважин было положено температурными измерениями, проведенными Д.В. Голубятниковым на нефтяных месторождениях Баку в 1906-1913 гг. Широкое развитие геофизических методов исследований скважин началось с внедрения метода кажущегося сопротивления, предложенного братьями Конрадом и Марселем Шлюмберже. Этот метод был опробован во Франции в 1926 - 1928 гг., а затем в 1929 - 1930 гг. В СССР. С 1931 г. метод кажущегося сопротивления был дополнен измерением потенциала самопроизвольного возникающего электрического поля. К середине 30-х годов электрический каротаж получил уже повсеместное распространение. В дальнейшем комплекс геофизических исследований скважин непрерывно расширялся. В 1933 г. В.А. Соколовым, И.М. Бальзамовым и М.В. Абрамовичем был предложен газовый каротаж, а в 1934 г. В.А. Шпаком, Г.Б. Горшковым, Л.М. Курбатовым и А.н. Граммаковым гамма-каротаж, в 1935 г. В.И. Горояном и Г.М. Минизоном - механический каротаж, в 1941 г. Б.М. Понтекорво - нейтронный каротаж. В 1946 г. В.Н. Дахнов предложил метод сопротивления экранированного заземления. Аналогичная аппаратура была разработана примерно в это же время фирмами «Шлюмберже» и «Халибартою». В 1948 г. Фирмой «Хамблойл энд рифайнингкомпани» был создан первый образец аппаратуры акустического метода. В 1948 - 1953 гг. в США под руководством Долля был разработан ряд эффективных модификаций электрического каротажа - боковой и индукционный методы, метод микрозондирования, которые заняли в настоящее время важное место в комплексе исследования скважин. С 1931 г. начали применять инклинометр для определения искривления скважин. В 1932-1935 гг. были разработаны первые стреляющие перфораторы, боковые грунтоносы и торпеды, которые стали широко применяться в нефтепромысловой практике. В 1935 г. советскими геофизиками С.Я. Литвиновым и Г.Н. Строцким был предложен метод кавернометрии скважин. Одновременно с расширением комплекса и совершенствованием отдельных геофизических методов исследования скважин развивались наземная измерительная аппаратура и спуско-подъемное оборудование. На первых порах выполнялись точечные замеры через каждые 0,5-1 м глубины и по полученным данным строились диаграммы, отражающие изменение параметров по стволу скважины. Эта методика требовала значительных затрат времени и не давала необходимой точности, особенно при исследовании тонкослоистых разрезов. С 1932 г. стали применяться полуавтоматические регистраторы в комплекте с пульсаторами, что позволило производить непрерывную и одновременную запись диаграмм кажущегося сопротивления и потенциалов собственной поляризации пород. Это способствовало ускорению процесса исследования скважин и значительному повышению точности получаемых данных. В результате работ многих производственных и научно-исследовательских организаций в СССР были созданы автоматические геофизические станции типа ОКС, АКС, АЭКС. Их применение в промышленности было начато в 1950 г. В конце 60-х годов во ВНИИГеофизики под руководством Н.Н. Сохранова начались работы по автоматизации и интерпретации данных геофизических исследований скважин с помощью ЭВМ. Работы в этом направлении вели коллективы ВНИИГеофизики, ВНИИГИСа, ВНИИНефтепромгеофизики, ЦГЭ, ВНИГИКа и других организаций. В связи с бурной компьютеризацией промышленности с конца 80-х годов происходит качественное переоснащение геофизической службы. Все шире распространяется цифровая, многоканальная аппаратура различных методов ГИС. Регистрация и обработка могут производиться в процессе записи диаграммы на цифровые регистраторы, в качестве основного элемента которых используются персональные компьютеры. Нынешний этап развития промысловой геофизики характеризуется распространением спектрометрических модификаций РК, акустического телевизора и волнового АК, многоэлементных зондов ЭК, ИК, ВИКИЗ, ЯММ, сканирующей аппаратуры и т. п.[2] Методы геофизических исследованийПоскольку задачи, стоящие перед геофизическими методами изучения скважин, достаточно обширны, и для их решения необходим всесторонний анализ особенностей разрабатываемых горизонтов. ГИС включает в себя большое количество достаточно разноплановых способов исследования. Все они, в зависимости от характера анализа, объединяются в несколько групп: • Электрические методы • Ядерно-геофизический метод • Газовый каротаж • Термокаротаж • Кавернометрия • Акустический каротаж К ГИС принято также относить прострелочно-взрывные работы (перфорацию обсадных колонн и торпедирование), опробование пластов приборами на каротажном кабеле и отбор керна боковыми грунтоносами. Всего существует свыше 50 методов ГИС.[2] Индукционный каротажИндукционный каротаж — геофизический метод исследования в скважинах, основанный на измерении магнитного поля вихревых токов, индуцированных в горных породах. Скважинный снаряд для индукционного каротажа включает генераторную, фокусирующую и приёмную катушки, расположенные коаксиально. Переменный электрический ток частотой 10-20 кГц, пропускаемый по генераторной катушке, создаёт магнитное поле, которое индуцирует вихревые токи в горные породы, окружающие скважину. Под действием магнитного поля этих токов (вторичное поле) в приёмной катушке возникает эдс, величина которой зависит от удельной электрической проводимости горных пород. Для устранения влияния магнитного поля генераторной катушки на приёмную применяют компенсирующие элементы (например, катушки, магнитное поле которых направлено противоположно полю генераторной катушки). Полезный сигнал с приёмной катушки поступает на усилитель, расположенный в скважине, затем по кабелю на поверхность, где регистрируется.[4] 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. Первичное и вторичное переменные магнитные поля индуцируют э.д.с. в измерительной катушке. Непосредственное воздействие первичного поля на приемную катушку не связано 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 связано 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.[5]  1-скважиный снаряд-зонд; 2-излучающая катушка; 3-приемная катушка; 4-генератор; 5-усилитель и выпрямитель; 6-кабель; 7-регистрирующий прибор Рисунок 4.1 - Принципиальная схема индукционного метода В самом элементарном виде индукционный каротажный зонд состоит из двух катушек - генераторной и измерительной, укрепленных на изолированном немагнитном стержне на некотором расстоянии Lи, друг от друга, называемом размером зонда. Генераторная катушка питается постоянным по величине переменным током высокой частоты (20-60 кГц), создающим переменное магнитное поле – прямое или первичное. В результате в породах; окружающих зонд индуктируются вихревые токи. токовые линии которых в однородной среде представляют собой окружности с центром по оси скважины. Вихревые токи создают. в свою очередь. вторичное переменное магнитное поле той же частоты в соответствии с рисунком 4.1 Первичное и вторичное магнитные поля индуцируют в измерительной катушке ЭДС Еп. В индуцируемую ЭДС Еп входит как составляющая ЭДС Е1 созданная прямым полем генераторной катушки и не связанная с электрическими свойствами горных пород. Поэтому в цепь приемной катушки с помощью дополнительной компенсационной катушки вводят компенсационную ЭДС Ек, равную Е1 и противоположную ей по фазе. Полезная часть сигнала, т. е. ЭДС Е2, индуцируемая вторичным магнитным полем, подается на усилитель и далее через фазочувствительный выпрямитель по кабелю на поверхность к регистрируемому прибору. Е2 является активной составляющей ЭДС, индуцируемой вторичным магнитным полем, и приблизительно пропорциональна электропроводности окружающей среды. В результате в процессе перемещения зонда регистрируется диаграмма изменения электропроводности среды по разрезу скважины. Точка записи зонда - середина расстояния между центрами генераторной и приемной катушек. Единицей измерения электропроводности σ пород является величина, обратная Ом-м, - сименс на метр (См/м). На практике используют мСм/м. За отсчитываемые значения σк(ρк) принимают экстремальные значения против пласта. Они близки к удельной электропроводности пласта и могут быть использованы вместо нее в пластах достаточной мощности при наличии скважины с пресным глинистым раствором (ρр> 1,5 Ом-м), отсутствии проникновения в пласт или наличии неглубокого повышающего проникновения. В остальных случаях при определении σп в исходные данные необходимо вносить соответствующие поправки на влияние скважины, ограниченную мощность пласта, явление скин-эффекта и наличие зоны проникновения фильтрата глинистого раствора. Для этих целей используют специальные палетки. Индукционные зонды среднего размера (0,75-1 м) имеют радиус исследования, почти в 4 раза превышающий радиус обычных зондов каротажа КС, что позволяет более точно определять истинное сопротивление пород, обычно в диапазоне до 50 Омм. Методы малых зондов: микрокаротаж (МЗ), боковой микрокаротаж (МБК), резистивиметрия. Методы малых зондов, в отличие от уже рассмотренных, используются для изучения пространства внутри скважины или близлежащего к ней. Микрокаротаж относится к методам электрического каротажа, использующим установки с малой зоной исследования для детального изучения прискважинной части разреза. Сам микрозонд представляет собой зонд малого размера, электроды которого крепятся на башмаке из изоляционного материала на расстоянии 2,5 см друг от друга в соответствии с рисунком 1.2. Во избежание влияния скважины на результаты измерений, башмак прижимают к стенке скважины специальным устройством, которое может быть либо - рессорным, либо управляемым рычажным (использование рычажного устройства позволяет одновременно с регистрацией диаграмм микрозондов регистрировать микрокавернограммы), что позволяет башмаку в процессе проведения исследований «скользить» по стенке скважины, реагируя на изменение ее диаметра.  1-изоляционная пластина; 2-электрод; 3-пружина; 4-корпус микрозонда; 5-груз; 6-кабель; А, М1, М2 – элекроды зонда. Рисунок 1.2 - Схематический вид микрозонда В практике геофизических исследований применяют два микрозонда: микроградиент-зонд А0,025М0,025 и микропотенциал-зонд А0,05М (электродом N данном случае служит корпус прибора): Радиус исследования микроградиент зондом примерно 3,75 см, микропотенциал-зондом - в 2-2,5 раза больше. Точкой записи микроградиент-зонда (МГЗ) служит середина расстояния между измерительными электродами, микропотенциал-зонда (МПЗ) электрод М. Кривые микропотенциал- и микроградиент-зондов обычно регистрируются одновременно, поскольку при раздельной записи башмак зонда может занимать неодинаковое положение, что приводит к несопоставимости кривых. При регистрации используют как многожильный, так и одножильный кабель. С одножильным кабелем применяют многоканальную аппаратуру с частотным разделением каналов - МДОЗ и Э-2. Обычно данные микрозондирования используют для детального расчленения разреза, выделения различных литологических разностей и четкой отбивки их границ, выделения пластов-коллекторов и оценки мощности продуктивных горизонтов, определения пористости и трещиноватости пород. Так как радиус исследования микроградиент зондом меньше радиуса исследования микропотенциал зондом, влияние глинистой корки и глинистого раствора на его показания гораздо значительнее. Показания же микропотенциал зонда определяются в основном сопротивлениями промытой зоны и пласта. По диаграммам микрозондов в комплексе с другими методами каротажа можно выделить породы разных типов. В фильтрующих коллекторах с межзерновой пористостью (пески, песчаники и т.д.) показания микропотенциал зонда больше, чем микроградиент зонда. Наблюдается так называемое положительное приращение: Δρ = ρк мпз - ρк мгз >0 Уровень приращения против продуктивных пластов выше чем против водоносных за счет остаточного нефтенасыщения. Плотные породы характеризуются высоким уровнем сопротивлений; против них показания двух микрозондов совпадают. Та же картина наблюдается и против глинистых пород, но для них характерен более низкий уровень значений кажущихся сопротивлений. Показания обоих микрозондов против глин обычно совпадают и при наличии больших каверн соответствуют ρр. Скважинный резистивиметр многоэлектродного зонда (типа КСП) представляет собой трехэлектродный зонд небольшого размера, смонтированный в специальном кожухе (экранном устройстве), исключающем влияние стенки скважины на результаты замера ρр. Измерения проводят по обычной схеме замера КС. Данные скважинной резистивиметрии используют также для решения задач, связанных с техническим состоянием ствола скважины. Если по тем или иным причинам не удаётся непосредственно в скважине измерить ρр или требуются специальные исследования проб глинистого раствора, в условиях лаборатории используют поверхностные резистивиметры. При этом в данные замеров вносят поправку за температуру, соответствующую глубине отбора пробы.[3] Области применения обычного низкочастотного индукционного метода и решаемые им геологические задачи Индукционный метод датчик низкочастотный. Этот метод получил широкое распространение при исследовании разрезов нефтяных и газовых скважин с промывочными жидкостями сравнительно низкой минерализации (рр> 1 Ом * м). Кроме того, он может использоваться при изучении скважин с непроводящей промывочной жидкостью (известково-битумные растворы и др.). заполненных нефтью и закрепленных трубами из диэлектриков (асбоцементные и полимерные обсадные колонны). Вихревые токи, индуцированные в пластах, перпендикулярных к оси скважины, практически не пересекают их границ, что существенно снижает влияние вмещающих пород на показания обычного индукционного метода. Благодаря применению фокусирующих устройств индукционные зонды имеют благоприятные вертикальные и радиальные характеристики, что позволяет частично исключить влияние скважины, зоны проникновения и вмещающих пород на эффективную электропроводность. Индукционный метод наиболее чувствителен к прослоям повышенной электропроводности и почти не фиксирует прослои высокого удельного сопротивления, т. е. при замерах уэф отсутствует явление экранирования, присущее обычным зондам методов КС квазипостоянного тока. Индукционные зонды сравнительно небольших размеров (0,75--1,40м) обладают значительным радиусом исследования, превышающим примерно в 4 раза радиус исследования обычных градиент-зондов КС. Применение обычного низкочастотного индукционного метода ограничено в случае использования соленых промывочных жидкостей, наличия зоны проникновения фильтрата промывочной жидкости, понижающей сопротивление пласта, и при исследовании пород удельного сопротивления свыше 50 Ом•м. Обычный низкочастотный индукционный метод позволяет более детально расчленять разрезы скважин, сложенные породами низкого удельного сопротивления, выделять водоносные и нефтегазоносные пласты, изучать строение переходной зоны и уточнять положение контактов вода--нефть, вода--газ, определять истинное удельное сопротивление пород до 50 Ом*м. Высокочастотные индукционные методы. В высокочастотных индукционных методах исследования скважин используются частоты питающего тока от 0,5--1,0 МГЦ до нескольких десятков мегагерц. При таких частотах в соответствии с первым уравнением Максвелла для гармонически изменяющегося поля величина полезного сигнала определяется как токами проводимости, так и токами смещения. Высокочастотные индукционные методы включают абсолютный, относительный, разностный и разностно-относительный. В абсолютном методе измеряется амплитуда э.д.с, возникающей в измерительной катушке, в относительном - отношение амплитуд двух сигналов, в разностном - разность сдвига фаз или амплитуд составляющих электромагнитного поля и в разностно - относителном - отношение разности амплитуд к одной из амплитуд поля. Среди высокочастотных индукционных методов наиболее полно разработаны обычный высокочастотный индукционный метод (ВИМ), волновой метод проводимости (ВМП) и метод высокочастотного индукционного изопараметрического зондирования (ВИИЗ). Обычный высокочастотный индукционный метод. Изучение низкочастотным индукционным методом пород с удельным электрическим сопротивлением свыше 50 Ом*м невозможно из-за низкого уровня получаемого сигнала.[5] ЗаключениеГИС являются областью прикладной геофизики, в которой современные физические методы исследования вещества используются для геологического изучения разрезов, пройденных скважинами, выявления и оценки запасов полезных ископаемых и о техническом состоянии скважин. Геофизические методы исследования скважин позволяют проводить масштабные исследования, с высокой точностью определять конструкции скважин и породы из которых они слагаются. Современные автоматизированные приборы позволяют избегать аварии на производстве, а что самое главное уменьшить затраты по проведению исследований. Таким образом, в действующем фонде скважин ГИС решает следующие задачи: • Определение профиля притока и состава жидкости добывающих и приемистости нагнетательных скважин (в том числе в скважинах с высоким устьевым давлением); • Определение водонефтяного контакта в продуктивных интервалах; • Контроль за текущей выработкой продуктивных пластов; • Выявление затрубной циркуляции и определение источников обводнения продукции; • Определение гидродинамических характеристик пластов; • Определение уровней и состава жидкости в стволе скважины; • Ликвидация парафиновых отложений в НКТ; • Уточнение состояния и расположения скважинного оборудования; • Интенсификация приемистости и нефтеотдачи пластов; • Оцифровка и переобработка материалов ГИС. В целом, индукционный каротаж применяют в первую очередь для изучения глин и глинистых пластов, песчаников и карбонатов, насыщенных сильно минерализованной пластовой водой, рудоконтролирующих и угленосных формаций, в том числе в сухих и обсаженных непроводящими трубами скважинах. Его активно используют для выделения и исследования нефтегазовых отложений в скважинах, пробуренных в терригенных разрезах на слабоминерализованных и непроводящих (известково-битумных) промывочных жидкостях. Список используемой литературыСТО 005-2015. Оформление курсовых проектов (работ) и выпускных квалификационных работ технических специальностей. ИРНИТУ. Д.И.Дьяконов, Е.И.Леонтьев, Г.С.Кузнецов Общий курс геофизических исследований скважин; Москва, «недра», 1984г., 432 стр. https://lektsii.org/6-23035.html http://www.mining-enc.ru/b/ Горбачёв Ю.И. Геофизические исследования скважин. 1990г.,398 стр. |