"Каротажник", выпуск 77, 2000г.

Е. А. Кулигин, Р. А. Кучеров ООО"Фирма"СЭЛКА", г. Краснодар

ПРИБОР БОКОВОГО КАРОТАЖА БЕЗ КОСЫ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ БОКОВЫХ СТВОЛОВ СКВАЖИН

Введение


В связи с ростом объемов бурения боковых горизонтальных стволов (БГС) возникла задача обеспечения геофизических предприятий специальной скважинкой аппаратурой электрического каротажа.

БГС имеют уменьшенные диаметры и малые радиусы искривления на участках перехода к горизонтальной части, поэтому аппаратура должна быть малогабаритной. Спуск такой аппаратуры может проводиться через инструмент, на жестком геофизическом кабеле [1] или на НКТ.

Наиболее громоздким и неудобным элементом обычных зондов БК является гибкий изолированный зонд (коса) длиной порядка 20 м, который служит для размещения удаленного электрода сравнения Ny . Игнорирование классической схемы измерений БК приводит к значительным искажениям каротажных кривых, особенно в карбонатном разрезе, в скважинах с высокоминерализованной промывочной жидкостью (rп/rc > 100) и в интервалах с большой дифференциацией пластов по сопротивлению. Другая проблема, возникающая при отказе от косы, - слишком близкое расположение электродов зонда БК относительно электропроводящей поверхности брони кабеля (трубок), искажающей результаты измерения.

При разработке малогабаритного зонда БК без гибкой косы авторы методами математического моделирования [2, 3] исследовали основные характеристики различных вариантов таких зондов с учетом присутствия электропроводящей поверхности кабеля (трубок), которые рассматривались как проводники с сопротивлением порядка 2,5 Ом/км. Моделировались зонды диаметром 42, 48, 60 и 75 мм в скважинах диаметром от 120 до 200мм. Положение зонда задавалось различным, от центрированного до лежащего на стенке.

В статье рассмотрен простой вариант зонда БК, который базируется на основных принципах измерений, принятых в серийной аппаратуре, и позволяет использовать проверенные конструктивные и схемотехнические решения, что сократит сроки и затраты на освоение в производстве.

Физические основы метода


Установка БК предназначена для работы на гибких трубках или с применением специального жесткого бронированного кабеля. На рис. 1 приведен общий вид зонда БК и основные размеры, гибкие трубки (оплетка кабеля) показаны пунктирными линиями.

77-1.gif (28261 bytes)

Рис. 1.Общий вид и размеры зонда БК без косы

За основу установки БК взят 3-электродный зонд бокового каротажа с цилиндрическими объемными электрода ми A1 общей длиной 2,5 м, который сверху через короткий электроизолятор подвешен жестко, без косы, к трубкам А2. Снизу зонд БК заканчивается изолированной штангой с электродом сравнениям! на нижнем конце. В центре измерительного электрода AО находится кольцевой электрод МО, предназначенный для измерения потенциала в зоне электродов AО.

Размер изолятора между M1 и A1 составляет 2,5 м. Он выбран так, что позволяет одновременно использовать электрод M1 для качественного измерения потенциалов ПС. Он  также достаточен для размещения зондовой установки индукционного каротажа (ВИКИЗ,W Э34 и т. п.).

В установке БК применен классический вариант электропитания от наземного заземленного генератора синусоидального тока частотой 200 - 400 Гц, при котором влияние нижнего конца брони кабеля (трубок)на измерения минимально.
Рис. 1. Общий вид и размеры зонда БК без косы

Основная особенность установки БК - использование электропроводящей поверхности A2 нижнего конца брони (трубок) в качестве экранного электрода БК. Ток питания от генератора подается на A2. Между A2 и A1 включен шунт низкого сопротивления, обеспечивающий равенство потенциалов между A1 и A2. Первичными измеряемыми параметрами зонда БК являются разность потенциалов между МО и M1 (Uм), ток центрального электрода AО (J0), ток экранных электродов A1 (Jэ). Измеренное значение кажущегося удельного электрического сопротивления зондом БК определяется алгоритмомто

rk = Кз*Uм*(Jэ)/(J0),    (1)

где Кз - геометрический фактор (коэффициент зонда).

Основные характеристики зонда БК


Основные свойства зонда БК рассмотрим на примере малогабаритного варианта с наружным диаметром 42 мм.

На рис. 2 приведены расчетные графики поправочных коэффициентов за влияние промывочной жидкости в скважине. Диаметр скважины изменялся от 120 до 160мм, зонд лежит на стенке с зазором 5 мм. В широком диапазоне rп/rc (от 1 до 1000) это влияние вполне приемлемо, как в обычных зондах БК.

77-2.gif (38627 bytes)

Рис. 2. График поправочных коэффициентов за влияние скважины

Представляет интерес влияние выбранной системы измерений на глубину исследования зондовой установки. На рис. 3 приведены расчетные графики псевдогеометрических факторов зонда БК в трехслойной среде для случаев повышающего (rзп/rп =10) и понижающего (rзп/rп = 0,1) проникновения. Пунктирной кривой показан аналогичный параметр для обычных зондов БК-3 длиной 3,2 м (аппаратура Э1). По глубине исследования эти зонды практически совпадают.

77-3.gif (35350 bytes)

Рис. 3. График псевдогеометрического фактора зонда БК

Хотя основная область применения зонда БК - горизонтальные стволы, идущие вдоль пласта-коллектора, исследованы также случаи пересечения границ пластов, перпендикулярных оси скважины. На рис. 4 - 7 приведены расчетные формы каротажных кривых БК против пластов мощностью от 0,4 до 2,0 м при rп/rвм = 0,01; 0,1; 10; 100. Семейство кривых иллюстрирует разрешающую способность метода вдоль оси скважины порядка 0,6 м.

Рис. 4-7. Кривые профилирования в низкоомных пластах ограниченной мощности

77-4.gif (40591 bytes)       77-5.gif (31169 bytes)

77-6.gif (38171 bytes)        77-7.gif (37254 bytes)



  "Каротажник", выпуск 77, 2000г.