Курсовая. ВВЕДЕНИЕ2. Литература объектом исследования в работе являются методы достоверной оценки пространственного распределения удельного электрического сопротивления (уэс) в околоскважинной части терригенного разреза,

• Название: Литература объектом исследования в работе являются методы достоверной оценки пространственного распределения удельного электрического сопротивления (уэс) в околоскважинной части терригенного разреза,
• Анкор: Курсовая
• Дата: 14.09.2022
• Размер: 1.94 Mb.
• Имя файла: ВВЕДЕНИЕ2.docx
• Тип: Литература; #676448
• страница: 1 из 8

Оглавление

]К_ 32

4 = 4 L ^; IT

Г ^{= ia)}v^sA2 39

А," МЧ+kt) 39

Uc у 40

Я,=^Т-( 1-*V, 49

8p = (k^Tky^xk^T8g 61

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО



112
ЛИТЕРАТУРА

Объектом исследования в работе являются методы достоверной оценки пространственного распределения удельного электрического со­противления (УЭС) в околоскважинной части терригенного разреза, включая разработку метрологического обеспечения аппаратуры, изуче­ние характеристик пространственного разрешения зондов электромаг­нитного каротажа и связанных с этим особенностей поведения диа­грамм в различных пластах.

Построение алгоритмов и эффективность быстрой автоматической инверсии напрямую связаны с правильным определением погрешностей измерения. Массовое применение аппаратуры высокочастотного каро­тажного изопараметрического зондирования (ВИКИЗ) при проведении ГИС на нефтегазовых месторождениях Западной Сибири привело к его включению в обязательный комплекс и использованию при подсчете запасов. В этой связи предъявляются повышенные требования к досто­верности результатов, которые являются основным, а в некоторых слу­чаях единственным источником информации для определения истинно­го распределения УЭС в околоскважинном пространстве, определения типа флюидонасыщения и коэффициентов нефтегазонасыщения. По­этому весьма актуальной является разработка метрологического обес­печения аппаратуры электромагнитного каротажа.

Цель исследований - развитие метода высокочастотного индукци­онного каротажного изопараметрического зондирования через разра­ботку метрологического обеспечения и системы экспресс-инверсии, обу­словивших повышение достоверности информации о количественных и качественных характеристиках пород, вскрытых скважиной.

Решаемые научные задачи.

■ разработка способа и устройства метрологической поверки аппара­туры электромагнитного каротажа;

■ на основании информации о погрешностях измерений построение

алгоритмов и компьютерной системы экспресс-оценки пространст­венного распределения УЭС в тонкослоистом терригенном разрезе.

Фактический материал и методы исследования.

Теоретической основой являются решения прямых задач для маг­нитного диполя в различных типах неоднородных сред, сформулиро­ванные в работах М. И. Эпова и М. Н. Никитенко. В процессе исследо­вания проводился анализ синтетических диаграмм зондов электромаг­нитного каротажа в различных средах и сопоставления их с результа­тами измерений как на лабораторных и натурных моделях, так и в ре­альных скважинных условиях. Диаграммы физического моделирования представляют тестовые записи приборов ВИКИЗ в баке с электролитом и данные измерений на модельном кольце, применяемом при настройке.

В процессе опробования алгоритмов быстрой инверсии были про­интерпретированы десятки каротажных диаграмм аппаратуры ВИКИЗ и АЛМАЗ полученных в ходе методических работ, проведенных авто­ром на нефтегазовых месторождениях Среднего Приобья, Центрального Казахстана, терригенных залежах Волго-Уральской нефтяной провин­ции, Севере- и Юго-Восточного Китая.

Защищаемые научные результаты.

1. 
   Обоснована и разработана методика, создано устройство метро­логической поверки аппаратуры электромагнитного каротажа, которые успешно применяются для определения погрешности измерения.
   
2. 
   Разработан алгоритм и создана компьютерная система для экс­пресс-оценки геоэлектрического разреза по данным ВИКИЗ, что повы­сило эффективность и достоверность интерпретации в тонкослоистых коллекторах с толщиной прослоев 1.0 - 1.5 м
   

Научная новизна работы. Личный вклад.

• Используя известное устройство метрологической поверки - прово­дящее кольцо, был предложен способ поверки — профилирование электромагнитных зондов. При этом было предложено:

• 
  для уточнения математической модели - заменить дискрет­ные резисторы в установке на провод высокого сопротивле­ния, из которого изготовлено кольцо;
  
• 
  для прецизионного перемещения кольца - специальная резь­бовая конструкция;
  
• 
  в качестве точки отсчета - использовать точку перехода че­рез ноль кривой профилирования зондом.
  
• 
  Для определения класса и параметров одномерной геоэлектрической модели предложено учитывать особенности формы кривой зондиро­вания, которая напрямую зависит от строения околоскважинного пространства, т.е. различным классам геоэлектрических моделей со­ответствуют свои типы кривых.
  
• 
  Созданы быстрые алгоритмы и программы экспресс-оценки удель­ного электрического сопротивления пластов, а также сопротивления и радиуса зоны проникновения.
  
• 
  При помощи созданных программ проинтерпретировано большое количество диаграмм из скважин различных терригенных месторо­ждений и получены промышленные заключения.
  

Практическая значимость результатов.

Серийно выпускаемое устройство для метрологической поверки ИМ-1, представляющее собой набор из пяти колец, а также устройство для крепления и перемещения кольца на корпусе скважинного прибора сертифицировано Сибирским государственным институтом метрологии для проведения поверки аппаратуры. Все геофизические предприятия, где применяется метод ВИКИЗ, в настоящее время используют имита­тор ИМ-1 для периодической поверки приборов, согласно предложен­ной методике.

Используя предложенный способ и устройство, удалось доказать, что в основном диапазоне измерения разности фаз, от 4° до 50 °, отно­сительная погрешность для всех зондов ВИКИЗ не превышает 3 %.

Значения относительной погрешности, определенные для каждого зонда используются при интерпретации данных в многофункциональ­

ной системе МФС ВИКИЗ, повышая тем самым точность и достовер­ность полученных значений геоэлектрических параметров.

Алгоритмы быстрой инверсии также используются для формиро­вания начального приближения в системе МФС ВИКИЗ, что значи­тельно ускоряет автоматическую инверсию. Система интерпретации МФС ВИКИЗ, в которой использованы эти алгоритмы, входит в стан­дартный комплект поставки аппаратуры ВИКИЗ и АЛМАЗ-2 (выпус­кается Научно-производственным предприятием геофизической аппа­ратуры «Луч»). С помощью этой системы производиться интерпретация практически всех данных ВИКИЗ, получаемых на месторождениях За­падной Сибири и в других регионах.

В ходе выполнения опытно-методических работ автором лично сделаны адекватные заключения о наличии продуктивных прослоев в десятках исследованных методом ВИКИЗ скважинах самых различных нефтяных провинций, в том числе и на девяти месторождениях КНР.

Апробация работы и публикации.

Материалы исследований докладывались на конференциях и семи­нарах различного уровня: Всероссийский Научно-практический семи­нар «ГИС и проблемы качества» (Тверь, 1997 г.), Всероссийская научно­практическая конференция «Состояние и пути развития высокочастот­ного электромагнитного каротажа» (Новосибирск, 1998 г.), Международ­ная конференция и выставка по геофизическим исследованиям скважин SPWLA (Москва, 1998 г.), Международная конференция «Пути разви­тия и повышения эффективности электрических и электромагнитных методов изучения нефтегазовых скважин» (Новосибирск, 1999 г.), Меж­дународная конференция молодых ученых и специалистов «Геофизика- 99» (Санкт-Петербург, 1999 г.), 5^th SEGJ International Symposium “Im­aging Technology” (Tokyo, 2001).

По теме диссертации опубликовано 16 работ. Автор является од­ним из составителей Методического руководства «Технология исследо­вания нефтегазовых скважин на основе ВИКИЗ», утвержденного Мини­стерством топлива и энергетики в качестве руководящего документа.

На способ и устройство метрологической поверки приборов электромаг­нитного каротажа получен патент.

За весь период обучения и работы автора поддерживали многие коллеги. Я глубоко благодарен С.С. Жмаеву, В.С. Могилатову, М.Н. Ни­китенко, И.Н. Ельцову, Ю.А. Дашевскому, Е.Ю. Антонову, К.В. Сухоруковой. Особо хочется отметить роль Ю.Н. Антонова, с лек­ций которого началась моя работа в геофизике.

Автор глубоко благодарен Генеральному директору НПП ГА «Луч» К.Н. Каюрову, а также главному конструктору В.Н. Еремину за посто­янную и всестороннюю поддержку.

Автор особо признателен научному руководителю, доктору техни­ческих наук, профессору М.И. Эпову за доброжелательность и настой­чивость в направлении автора к цели.

Объем и структура работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, со­держит 116 страниц текста, в том числе 48 рисунков и 5 таблиц. Список литературы содержит 58 наименований.

Порядок изложения материалов в диссертации обусловлен хроно­логической последовательностью их получения и логической связью их в решении поставленных научных задач:

• 
  решение задачи метрологического обеспечения аппаратуры электромагнитного каротажа;
  
• 
  разработка методики и алгоритмов экспресс-инверсии дан­ных.
  

Во введении поставлена цель работы, обоснована ее актуальность, сформулированы основные задачи исследований и представлены основ­ные защищаемые положения, определена научная новизна и продемон­стрирована практическая ценность работы. Здесь же сделан обзор по научным публикациям и современному состоянию проблемы.

Первая глава посвящена обзору математического аппарата приме­няемого для решения прямых задач.

Во второй главе рассмотрены различные типы моделей, примени­мых в качестве имитаторов сигналов в однородной среде, и выбрана оп­тимальная модель, а также сформулирована методика применения это­го устройства.

В третьей главе описаны различные трансформации измеренных значений, исследованы характеристики пространственного разрешения, представлены различные способы автоматического выделения границ прослоев и приведены примеры применения экспресс-алгоритмов ин­версии данных.

В четвертой главе приведены примеры экспериментальных данных из субвертикальных (наклонных) скважин, рассмотрены основные под­ходы к интерпретации диаграмм ВИКИЗ в различных геологических ситуациях, примеры выделения ВНК. Очерчены пределы применимости одномерного подхода в инверсии диаграмм из наклонных скважин. Рас­смотрена методика исследования контрольных скважин, обсаженных радиопрозрачной колонной.

В заключении сформулированы основные результаты, названы не­решенные вопросы и намечены дальнейшие пути исследований, на­правленных на расширение области применимости электромагнитных методов каротажа.

Глава 1. Теоретические основы, применительно к задачам метрологии

1. 
   Современное состояние электрических методов ГИС
   

Одна из основных задач геофизических методов, связанных с оп­ределением коллекторских свойств и флюидонасыщения горных пород, состоит в обеспечении подсчета запасов нефти и газа [25]. Промыслово­геофизическую информацию широко используют при разведке, проек­тировании разработки нефтегазовых месторождений, а также для кон­троля и управления процессом эксплуатации.

К основным параметрам, определяемым по данным каротажа, можно отнести следующие: эффективная толщина коллектора, положе­ние водонефтяного (ВНЕ), газоводяного (ГВК), газонефтяного (ГНК) и текущих контактов на различных этапах разработки, коэффициенты пористости для большинства продуктивных объектов (за исключением отдельных типов сложных коллекторов), коэффициенты нефтегазона­сыщения, проницаемости и глинистости коллекторов.

Достоверность подсчета запасов нефти и газа в первую очередь зависит от правильной оценки эффективной мощности продуктивных коллекторов, локализации водонефтяного, газонефтяного и газоводяного контактов, границ литологического выклинивания продуктивных гори­зонтов.

При соответствующем качестве геофизических данных, достаточ­ной полноте используемого комплекса и знании петрофизических свя­зей между геофизическими и подсчетными параметрами геологического объекта, при правильной оценке типа коллектора и применении обосно­ванных способов интерпретации, возможно получение более представи­тельной, чем по анализу керна, информации об изучаемом коллекторе.

Основу ГИС в открытом стволе составляют электрические (БЕЗ, ЕС, ПС, БЕ) и электромагнитные методы (ИЕ, ВИЕИЗ и др.) [1, 2, 3, 4, 21].

Преимущества индукционного каротажа перед методом бокового каротажного зондирования общеизвестны. Это лучшие вертикальные характеристики, слабая зависимость от изолирующих прослоев, мень­шее влияние скважины. Это позволяет использовать кажущиеся значе­ния сопротивлений в широком диапазоне контрастов УЭС пластов и промывочной жидкости.

Индукционный каротаж [2, 18] положительно зарекомендовал себя в практике промысловой геофизики. В Западной Сибири геолого­технические условия (относительно низкие УЭС исследуемых пород, пресные промывочные жидкости) благоприятны для использования ин­дукционного каротажа. Тем не менее, и здесь существует ряд естест­венных ограничений.

В первую очередь - это повышенные удельные сопротивления от­дельных пластов. В этих случаях величина полезного сигнала очень сильно уменьшает значения, и диаграммы электропроводности стано­вятся мало отличимыми от нуля и из-за высоких погрешностей изме­рения не подлежат интерпретации. Другим ограничением является их недостаточно высокое пространственное разрешение, что снижает воз­можности детального исследования, как самого тонкослоистого разреза, так и зон проникновения.

Устранение большинства из указанных недостатков возможно с помощью высокочастотных методов электромагнитного каротажа, в ча­стности, высокочастотного индукционного каротажного изопараметри­ческого зондирования (ВИКИЗ), предложенного Ю. Н. Антоновым [2, 3].

Одним из способов выделения коллекторов по радиальному гради­енту сопротивления между глинистой коркой на стенке скважины и промытой частью пласта являются измерения микрозондами. Вместе с тем, достоверность этих измерений не всегда является достаточной. Это имеет место при образовании мощной глинистой корки, существенной неизометрии сечения скважины и др.

Из других электрических методов, предназначенных для выделе­ния пластов-коллекторов по радиальному градиенту УЭС, широко ис­пользуется боковое каротажное зондирование (БКЗ) с применением не­скольких однотипных зондов различной длины. БКЗ позволяет полу­чить кривые радиального зондирования, по которым устанавливается характер проникновения (повышающее или понижающее) фильтрата бурового раствора в пласт и в некоторых случаях его истинное УЭС.

Вместе с тем, методу БКЗ присущи значительные ограничения в определении радиального изменения УЭС [12, 7,19]. К ним можно отне­сти случаи исследования тонких коллекторов; мощных пластов с высо­коомными прослоями; терригенных толщ, представленных тонким пе­реслаиванием песчаников и глин различного сопротивления (эффект анизотропии); а также пластов-коллекторов со значительным проник­новением фильтрата, образовавшего протяженную и однородную про­мытую зону.

Обычно применяются двухзондовые методы определения радиаль­ного изменения сопротивлений с использованием двух существенно различных по длине зондов БКЗ или фокусированных зондов БК - ИК, МБК — БК и т.п. Комплексирование данных фокусирующих систем имеет ряд преимуществ по сравнению с зондами КС, которым свойст­венны ограничения БКЗ.

Кроме того, результаты измерений удельного сопротивления пород (или их электропроводности) различными методами электрокаротажа (БКЗ, БК, ИК и т.д.) могут отличаться даже в однородной среде не только из-за разнообразия источников возбуждения поля и особенно­стей пространственного распределения токов в среде, но и в силу тех­нических различий в градуировке измеряемых величин.

Основная задача электромагнитного каротажа заключается в вы­делении относительно однородных пластов и определении их удельного сопротивления (в том числе в зоне проникновения с оценкой её разме­ра).

К настоящему времени разработано и, в той или иной мере, ис­пользуется на практике значительное количество типов и модификаций скважинной аппаратуры для исследования электрических свойств гор­ных пород с самыми разнообразными зондами и техническими пара­метрами.

Традиционным и до сих пор наиболее широко применимым в тер- ригенном разрезе методом электрического каротажа является предло­женный в 1929 году Г. Долл ем метод потенциала самопроизвольной по­ляризации скважины (ПС). Для его измерения применяется установка с двумя электродами, один из которых находится в скважине, а другой — на земной поверхности. Изменение разности потенциалов при пере­мещении электрода измерительной установки вдоль ствола скважины и представляет собой диаграмму ПС.

Одним из основных методов при исследовании терригенных разре­зов является боковое каротажное зондирование (БКЗ). Обычно аппара­тура включает пять последовательных градиент-зондов различной дли­ны, одиночные обращенный градиент- и потенциал-зонды стандартного электрического каротажа, резистивиметр и канал измерения потенциа­ла самопроизвольной поляризации. Этот метод очень часто комплекси- руется с трехэлектродным зондом бокового каротажа (БК-3) и кавер­номером (аппаратура ЭК-1). Для интерпретации имеются палетки и се­рия алгоритмов. Большой вклад в развитие метода внесли Л. М. Альпин, С. Г. Комаров, В. Н. Дахнов, Н. Н. Сохранов и другие [11, 30].

Дальнейшее развитие электрических методов ГИС привело к по­явлению новых методов ЭК, таких как боковой каротаж (трех-, пяти-, семи- и девятиэлектродный); микрокаротаж потенциал- и градиент­микрозондами, расположенными на непроводящем прижимном башма­ке, боковой (двух- и трехэлектродный) микрокаротаж. За рубежом ши­рокое применение получил микросферический каротаж (MSFL) [58]. Указанные методы реализованы в аппаратуре ЭК-1, БКС-2, Э39, МК- УЦ, Э2, Э32. Большой вклад в развитие этих методов внесли

Н. Н. Сохранов, Е.В. Чаадаев, К. Л. Санто, Н. Н. Зефиров, М. Т. Бондаренко, В. Т. Чукин и другие [14, 20, 29, 48].

В 1957 году Г. Долл ем был предложен и обоснован новый метод ГИС - индукционный каротаж, основанный на измерении временной производной вертикальной (вдоль оси скважины) компоненты магнитно­го поля, создаваемой системой соосных скважине генераторных кату­шек [23].

Примерно с этого же времени началось развитие метода и в СССР. В результате усилий С. М. Аксельрода, М. И. Плюснина, и др. были созданы первые образцы аппаратуры индукционного каротажа, подроб­но описанные ниже, и организован ее серийный выпуск. Большой вклад в развитие теории этого метода был внесен С. М. Аксельродом, А. А. Кауфманом, М. И. Плюсниным, Е. В. Захаровым, В. И. Дмитри­евым и другими исследователями.

Дальнейшее развитие индукционного каротажа привело к созда­нию таких его новых модификаций как индукционный каротаж с реги­страцией активной и реактивной составляющей сигнала, двухзондовый ИК, высокочастотный индукционный каротаж (ВИК) [4], индукционное каротажное зондирование (ИКЗ), высокочастотное индукционное каро­тажное изопараметрическое зондирование (ВИКИЗ), индукционный ка­ротаж поперечной проводимости (ИК-ПП). Большой вклад в развитие этих методов внесли В. С. Даев, Ю. Н. Антонов, К. Л. Санто, М. И. Эпов, Г. X. Шерман.

К настоящему времени в России и за рубежом разработано не­сколько типов аппаратуры, содержащей только один фокусированный зонд ИК: ПИК-1, ИК-2, АИК-3, ПИК-1М, АИК-4, АИК-М, АИК-5, ЭЗ, ЭЗМ, Э12, 5FF27 и 6FF40 фирмы Шлюмберже, IFL (Герхарт-Оуэн), М- 701 (Холлибертон), HDIL (Western Atlas) и др.

Первая отечественная серийная аппаратура индукционного каро­тажа ПИК-1 разработана С. М. Аксельродом в ЦНИЛ треста «Азнефте- геофизика» в 1957-1959 гг. Аппаратура предназначалась для измерения кажущейся удельной электрической проводимости пород в диапазоне 50 - 5000 мСм/м в скважинах с давлением 40 МПа и температурой до 80“С. В аппаратуре использован зонд 4Ф0.75, представляющий собой не скомпенсированный по прямому полю четырехкатушечный зонд ИК с внутренней фокусировкой. Питание генераторных катушек зонда, а также компенсация ЭДС прямого поля в измерительной цепи осущест­влялись от генератора частотой 20 кГц. Ввиду того, что в измеритель­но-преобразовательной схеме отсутствовало фазочувствительное де­тектирование измеряемого сигнала, и его передача от скважинного при­бора на поверхность осуществлялась на постоянном токе, аппаратура не обладала достаточной помехоустойчивостью и точностью. Для защи­ты катушек индукционного зонда от гидростатического давления ис­пользовался защитный герметизирующий стакан, изготовленный из ра­диопрозрачного материала (гетинакс, стеклотекстолит). Однако его низ­кие теплостойкость и механическая прочность обусловили недостаточ­ную термобаростойкость аппаратуры ПИК-1 в целом.

Аппаратура индукционного каротажа ИК-2 разработана в тресте «Геофизнефтеуглеразведка» совместно с МГРИ под руководством М.И. Плюснина. Она предназначена для работы в скважинах с температурой до 125°С и давлением до 60 МПа. В аппаратуре использовались фоку­сированный зонд 5Ф1.2 либо симметричный зонд со смешанной фокуси­ровкой 6Ф1 (аналог 6FF40). Оба зонда имеют улучшенное пространст­венное разрешение по сравнению с зондом 4Ф0.75. Радиус исследова­ния, разрешающая способность по вертикали и геометрический фактор скважины диаметром 0.2 м для зонда 5Ф1.2 соответственно равны 1.55 м, 1.25 м, 1.3-10^-2, а для зонда 6Ф1 - 1.25м, 0.8 м и 10"³. Частота пи­тания генераторных катушек зондов выбрана равной 50 кГц. Передача измеряемых сигналов зондов от скважинного прибора на поверхность осуществлялась на постоянном токе. В измерительном преобразователе скважинного прибора реализована фазовая селекция измеряемого сиг­нала зонда путем выделения его активной и подавления реактивной со­ставляющих. Диапазон измерения кажущихся удельных сопротивлений аппаратуры ИК-2 составлял 0.3 - 40 Ом-м, при температурных погреш­ностях передаточного коэффициента 10 % и нулевого уровня 25 мСм/м. В скважинном приборе использовалась монолитная конструкция ин­дукционного зонда, в которой промежуточный объем между защитным стаканом и основой зонда заполнен компаундом, который после поли­меризации обеспечивал более высокую, по сравнению со скважинным прибором ПИК-1, механическую прочность. Основным недостатком ап­паратуры заключался в невысокой точности и термостабильности ре­зультатов измерений, а также в не ремонтопригодности зондовой уста­новки.

Аппаратура индукционного каротажа АИК-3, разработанная в 1970 г. Киевским ОКБ геофизического приборостроения, предназнача­лась для исследования скважин с давлением до 100 МПа и температу­рой до 150°С и обеспечивала одновременную регистрацию трех каро­тажных диаграмм: кажущейся проводимости (индукционный зонд) - g_k(Z), кажущегося сопротивления (градиент-зонд А 0.5 М 0.1 N) - p_K(Z), потенциала ПС -U_nc(Z). Питание скважинного прибора осуществлялось с поверхности постоянным током, а передача информационных сигна­лов в измерительных каналах осуществлялась с помощью телеизмери­тельной системы с частотной модуляцией и частотным разделением ка­налов. Частота тока в генераторных катушках составляла 50 кГц. Ин­дукционные зонды аппаратуры помещались в маслонаполненный за­щитный кожух, что позволяло обеспечить более высокую, чем в аппа­ратуре ИК-2, термобаростойкость.

Аппаратура индукционного каротажа ПИК-1М разработана в Вол­го-Уральском филиале ВНИИГеофизики в 1970 - 1975 гг. К. Л. Санто [5]. Аппаратура предназначалась для исследования скважин с темпера­турой на забое до 120 °С и давлением до 60 МПа. В аппаратуре исполь­зован четырехкатушечный несимметричный зонд 4И1.0 с внутренней фокусировкой, скомпенсированный по прямому полю. Радиус исследо­вания зонда достигал 1.3 м, разрешающая способность по вертикали -

1. 
   м, геометрический фактор скважины (d=0.2 м) - З-Ю"³. Передача информации о проводимости пород от скважинного прибора на поверх­ность осуществлялась с помощью частотно-импульсной телеизмери­тельной системы. Частота тока в генераторных катушках зонда - 20 кГц. В измерительно-преобразовательной схеме скважинного прибо­ра применялся фазочувствительный детектор, который выделял актив­ную составляющую измеряемого сигнала. Диапазон измерения кажу­щейся удельной электрической проводимости - 10 - 2500 мСм/м, не­стабильность нулевого уровня аппаратуры - 10 мСм/м, относительная погрешность измерения — 5 %. Индукционный зонд в скважинном при­боре выполнен в виде монолитной конструкции, и не подлежал ремон­ту.
   

Аппаратура индукционного каротажа АИК-4 разработана во ВНИИГИС и ОКБ ГП в 1972-1977 гг. Она применялась для исследова­ния в скважинах с температурой до 150°С, давлением до 100 МПа и обеспечивала измерение кажущейся удельной проводимости в диапазо­не 10 - 2000 мСм/м, а также проведение измерений зондами БКЗ, ПС и резистивиметром. В аппаратуре использовался восьмикатушечный не­симметричный индукционный зонд 8И1.4 с внутренней и односторонней внешней фокусировкой. Радиус исследования, разрешающая способ­ность по вертикали и геометрический фактор скважины (d = 0.2 м) со­ставляли 1.9 м, 1.4 м и З*10^_3 соответственно. Аппаратура включала также пять градиент- и два потенциал-зонда. Частота тока в генера­торной цепи - 20 кГц. Для выделения активной составляющей зонда применялось фазочувствительное детектирование. Передача информа­ционных сигналов в измерительных каналах осуществлялась с помо­щью телесистемы. Основная относительная погрешность измерений со­ставляла 5 %, а нестабильность нулевого уровня - 10 мСм/м. Индукци­онный зонд 8И1.4 в аппаратуре АИК-4 также, как и в аппаратуре АИК-3, расположен в маслонаполненном охранном кожухе. Недостат­ками аппаратуры являются: недостаточно высокая надежность зондо- вой установки, значительная температурная нестабильность нулевого уровня.

Аппаратура индукционного каротажа ЭЗ разработана в НИИГИ (г. Грозный) в 1979 г. и предназначена для исследования скважин с давлением до 100 МПа и температурой до 200°С. Аппаратура обеспечи­вает измерение УЭС пород индукционным зондом 6Э1, потенциал­зондом A0.5M4.5N или A0.4M4.5N и потенциала ПС. Индукционный зонд 6Э1 представляет собой симметричный шестикатушечный зонд с внеш­ней и внутренней фокусировкой, скомпенсированный по прямому полю. Основные параметры его близки к параметрам зонда 6Ф1. Особенно­стью конструктивного исполнения зонда 6Э1 является то, что для по­вышения температурной стабильности нулевого уровня, главные и до­полнительные катушки выполнены идентичными и в соответствующую цепь включается заданная часть витков. Частота тока в генераторных катушках зонда равна 20 кГц. В телеизмерительной системе, как и в аппаратуре АИК-3 и АИК-4, используется частотная модуляция и час­тотное разделение каналов. В измерительно-преобразовательной схеме для выделения активной составляющей сигнала применяется фазочув­ствительный детектор. В скважинном приборе используется монолит­ная конструкция индукционного зонда. По данным из технической до­кументации диапазон измерения кажущихся удельных сопротивлений - 0.2 - 100 Ом-м. Основная относительная погрешность — 5 %, основная нестабильность нулевого уровня аппаратуры ЭЗ составляет 2 мСм/м, а температурная нестабильность нулевого уровня в диапазоне темпера­тур от 25°С до 200°С - 2.5 мСм/м.

Аппаратура индукционного каротажа ЭЗМ в целом идентична ап­паратуре ЭЗ, а аппаратура Э12 отличается от последней лишь конст­рукцией зондовой установки (маслонаполненная) и более широким ра­бочим диапазоном по температуре (до 250 °С) и давлению (до 150 МПа).

Аппаратура индукционного каротажа типа IEL фирмы Герхарт- Оуэн предназначена для измерения УЭС и включает индукционный зонд, короткий потенциал-зонд и измерение потенциала ПС [42]. Аппа­ратура применяется в скважинах с температурой до 157°С и давление до 102 МПа. В аппаратуре используется симметричный шестикатушеч­ный индукционный зонд 6FF40 с внешней и внутренней фокусировкой. Радиус исследования зонда составляет величину 1.7 м, разрешающая способность по вертикали - 0.9 м, геометрический фактор скважины (d = 0.2 м) — 3.7-10'⁴. Частота тока в генераторных катушках — 20 кГц. Питание скважинного прибора и передача информации в измеритель­ных каналах осуществляется на постоянном токе. В индукционном зон­де измеряется активная составляющая сигнала. Его конструкция моно­литная и аналогична зондовой установке в аппаратуре ИК-2. Помехо­устойчивость зонда обеспечивается двойным экранированием (внутрен­ним и внешним) катушек зонда электростатическими экранами из мед­ной фольги, а соединительные провода катушек заключены в экранные трубки. Диапазон измерений составляет 0.25 - 100 Ом-м, а температур­ная нестабильность нулевого уровня - 25 мСм/м.

Аппаратура индукционного каротажа М701 (Холлибертон) предна­значена для измерений кажущихся удельных сопротивлений индукци­онным зондом, потенциал-зондом и ПС в скважинах с давлением до 140 МПа и температурой до 205 °С [41]. Передача информации осуще­ствляется по шести каналам двадцатиканальной телеизмерительной системы с время-импульсной модуляцией. Электронная схема прибора выполнена на полупроводниковых приборах и микросхемах, поэтому некоторые ее функциональные узлы и элементы помещены в сосуды Дьюара, что обеспечивает работоспособность прибора при температурах до 205 °С. В аппаратуре применяется пятикатушечный несимметричный индукционный зонд 5С40 с внешней и внутренней фокусировкой, близ­кий по своим характеристикам к индукционному зонду 6FF40. Для вы­деления активной составляющей сигнала используется фазочувстви­тельная схема. Зондовая часть скважинного прибора выполнена в виде монолитной конструкции. Диапазон измеряемых УЭС составляет 0.12 - 100 Ом-м. В эксплуатационной документации аппаратуры М701 сведе­ния о нестабильности нулевого уровня индукционного зонда не приво­дятся.

Рассмотренные выше виды аппаратуры индукционного каротажа обеспечивают регистрацию показаний только одного зонда ИК. Для оп­ределения по ним основного электрического параметра пласта р_п необ­ходимо привлечение данных других методов ЭК, с помощью которых

можно оценивать геоэлектрические параметры зоны проникновения р_зп и D. В связи с этим основной особенностью всех разработанных и при­меняемых в настоящее время методик интерпретации данных одиноч­ных зондов ИК является их комплексирование с короткими зондами БКЗ и зондом БК. Данные последних используются для определения геоэлектрических параметров зоны проникновения, обычно являющи­мися шифрами палеток и палеточных кривых. При комплексной интер­претации обычно применяются комплексные изорезистивные палетки БКЗ-БК-ИК, построенные с учетом радиальной неоднородности зоны проникновения. С их помощью по данным всех зондов БКЗ, БК, ИК строится комплексная кривая зондирования, по которой одновременно определяются все три параметра пласта р_зш р_п, D [48].

Сложность геоэлектрических разрезов и условий их исследования, в частности, задача определения геоэлектрических параметров тонких пластов-коллекторов, окруженных неоднородными вмещающими поро­дами, а также требование сокращения времени каротажа привели к не­обходимости разработки комплексной аппаратуры, включающей не­сколько фокусированных зондов ИК или БК, не содержащей зондов БКЗ, подверженных существенному влиянию вмещающих пород. К на­стоящему времени в России и за рубежом разработано несколько типов такой аппаратуры.

В 1973 г. Центральным геофизическим трестом и Московским гео­логоразведочным институтом была предложена двухзондовая аппара­тура индукционного каротажа, включающая индукционный зонд 6Ф1.2 с большим радиусом исследования и ЗФ0.4 - с малым. Данный ком­плекс с привлечением данных БК может быть достаточно эффектив­ным при исследовании электрических разрезов с УЭС, не превышаю­щим 40 Ом-м, при глубине зоны проникновения до 1 м и мощностях пластов более 2 м (если скважина заполнена пресной промывочной жидкостью р_с > 0.2 Ом-м). Основными недостатками этой аппаратуры являются: малый радиус исследования зонда 6Ф1.2; заметное влияние скважины на показания короткого зонда ЗФ0.4 (особенно при низких

сопротивлениях промывочной жидкости); низкая эффективность при понижающем проникновении.

Разработанная в Институте геофизики (г. Новосибирск) аппаратура высокочастотного индукционного каротажа ВИК содержит два индук­ционных зонда 4Ф1 и 4Ф1.1, работающих на частотах 70 кГц и 1000 кГц соответственно [4]. На показания этих зондов скважина влияет сущест­венно меньше чем для зонда 6Ф1, даже при высокоминерализованной промывочной жидкости (при d = 0.2 м).

Разработанная Грозненским СКТБ ПГ аппаратура Э6 содержит два индукционных зонда большого и среднего радиуса исследования и зонд бокового каротажа малого радиуса исследования [12]. Используе­мый комплекс зондов, являясь достаточно эффективным в пластах с повышающим проникновением, не обеспечивает решения обратной за­дачи при понижающем проникновении. Кроме того, результаты интер­претации могут быть искажены не учитываемым влиянием анизотро­пии на показания зонда БК.

Комплексная аппаратура К-3, разработанная Киевским ОКБ ГП, содержит комплекс из четырех зондов индукционного и бокового каро­тажа [41]. Комплекс предназначен для работы в скважинах, заполнен­ных пресными промывочными жидкостями, и состоит из индукционных зондов большого (6Ф1И) и среднего (7И0.6) радиусов исследования, а также зондов бокового каротажа большой (БКб) и малой (БКм) ради­альной глубинности. Зонды бокового каротажа аналогичны применяе­мым в аппаратуре БКС-2, и отличаются от последних только меньшей длиной экранных электродов. Одновременная обработка показаний трех зондов: БКм, 7И0.6 и 6Ф1И при повышающем проникновении и 7И0.6, БКм и БКб - при понижающем, позволяет определить геоэлектриче­ские параметры пласта и зоны проникновения, если проникновение среднее или глубокое; при неглубоком проникновении комплекс позво­ляет определить только УЭС пласта. Результаты интерпретации этого комплекса также могут содержать погрешности, обусловленные не уче­том влияния анизотропии на показания зондов БК.

Описанная выше аппаратура, содержащая несколько фокусиро­ванных зондов, не имеет каких-либо существенных отличий по выпол­нению электронных измерительно-преобразовательных схем, конструк­ции скважинного прибора и техническим характеристикам от ее одно- зондовых аналогов. В этой аппаратуре, как правило, используется: мо­нолитная конструкция зондовой части или маслонаполненный охранный кожух зонда; телеизмерительная схема с частотной модуляцией и час­тотным разделением каналов; фазочувствительный детектор в измери­тельном преобразователе.

Аппаратура индукционного каротажа АИК-5, существенно отлича­ется от ранее разработанных типов аппаратуры индукционного каро­тажа. В ней используется несимметричный семикатушечный зонд 7И1.6 с односторонней внешней фокусировкой, причем впервые в отечествен­ных разработках реализована одновременная регистрация активной и реактивной составляющих измеряемого сигнала. В широком диапазоне удельных электрических сопротивлений пород это эквивалентно по информативности использованию двух зондов различной радиальной глубинности [41]. Радиус исследования зонда по активной компоненте сигнала составляет 1.85 м, по реактивной - 3.8 м. Разрешающая способ­ность по вертикали по активной компоненте 1.3 м, по реактивной -2 м. В аппаратуре АИК-5 впервые применено в индукционном зонде парал­лельное соединение катушек в генераторной и измерительной цепях, что существенно повысило помехоустойчивость аппаратуры и чувстви­тельность зонда. Используемый в аппаратуре полый термобаропрочный радиопрозрачный керамический корпус скважинного прибора позволяет проводить исследования скважин с давлением 150 МПа и температурой 150 °С, обеспечивая при этом высокую ремонтопригодность скважинного прибора. Диапазон измерений кажущейся удельной проводимости по активной компоненте 5 - 1000 мСм/м, по реактивной - 30 - 2000 мСм/м. Нестабильность нулевого уровня в рабочем диапазоне температур - 5 мСм/м. Аппаратура выпускается серийно Киевским заводом (КОЭЗГП) с 1989 г.

Трехзондовая аппаратура индукционного каротажного зондирова­ния ИКЗ - 1, разработанная во ВНИГИК в 1985 - 1990 г.г., по своим ос­новным техническим решениям в целом аналогична вышеописанной ап­паратуре АИК - 5. Она содержит три несимметричных зонда ИК с внутренней фокусировкой. Малый зонд комплекса 6И0.8 имеет радиус исследования Rq.5 = 1.1 м, разрешающую способность по глубине Hq.5 = 1 м, диапазон измерения удельной электрической проводимости 10-8000 мСм/м. Средний зонд 4И1.6 характеризуется величинами Rq.5 = 2.4 м, Н₀.5 = 0.6 м, диапазон измерения 6-1400 мСм/м. Длинный зонд 4И3.0 имеет Rq.5 = 4.2 м, Нд.5 = 2.4 м, диапазон измерения 6 - 700 мСм/м. В аппаратуре предусмотрена регистрация реактивной ком­поненты измеряемого сигнала зонда 4И3.0. По реактивной компоненте зонда 4И3.0 - R₀.s = 6.1 м, Н₀₅ = 4 м, а диапазон измерения 50 - 2500 мСм/м. Рабочая частота генераторных катушек равна 50 кГц. Ос­новная погрешность измерений составляет менее 3 % по активной, и 5 % - по реактивной компонентам. Основные нестабильности нулевого уровня - не более 3 мСм/м в активных каналах зондов и не более 5 мСм/м - в реактивном канале. Максимальная рабочая температура 120 °С, предельное гидростатическое давление в скважине 100 Мпа. Аппаратура ИКЗ-1 выпускалась малой серией КОЭЗГП.

Аппаратура ВИКИЗ, разработанная в Институте геофизики СОАН СССР предназначена для определения УЭС горных пород в неф­тяных и газовых скважинах с помощью пяти зондов различной глубин­ности исследования, приняты наименования зондов в порядке возраста­ния длинны: DF05, DF07, DF10, DF14, DF20. Каждый зонд аппаратуры ВИКИЗ содержит одну генераторную и две измерительные катушки. Параметры зондов ВИКИЗ: отношение длины базы АЬк длине зонда L равно 0.2; коэффициент электродинамического подобия (произведение рабочей частоты зонда на квадрат его длины, /Д,) равен 3.5-10⁶ Гц-м²,

самый короткий зонд длиной 0.5 м работает на частоте 14 МГц, рабочая частота каждого следующего зонда вдвое меньше частоты предыдуще­го. Под длиной базы здесь понимается расстояние между центрами из­

мерительных катушек, а под длиной зонда - расстояние между центра­ми генераторной и более удаленной от нее измерительной катушек. От­ношение базы к длине зонда остается постоянной.

Измеряемой характеристикой является разность фаз Дф между э.д.с., наведенными в измерительных катушках каждого зонда. При вы­полнении этих условий показания всех зондов в однородной среде бу­дут одинаковыми. Величина Дф непосредственно связана с УЭС горных пород в околоскважинном пространстве. Диапазон измерения Дф - от 1 до 67°, что соответствует диапазону изменения УЭС от 200 до 0.4 Ом-м.


Измерительные катушки

Электрод ПС
0.875 МГи


Генераторные
катушки
_ 3.5 МГи _ 7.0_МГц

5 О CN