Прибор комплексного электрического каротажа К1-723-М

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

государственное образовательное учреждение высшего  профессионального образования

«Тюменский  государственный нефтегазовый университет» 
 
 

      Кафедра геофизических

методов исследования скважин 
 
 
 
 

КУРСОВАЯ  РАБОТА

по дисциплине: «Аппаратура геофизических исследований скважин» 
 
 

Тема: «Прибор комплексного электрического каротажа К1-723-М». 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнил: студент группы ГИС_з-06

Сытник  А.В. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Тюмень, 2010 г.

 

Содержание

1. Введение 3
2. Физические основы индукционного метода 4
3. Назначение и характеристики прибора К1-723-С 13
4. Устройство и работа прибора 15
5. Методика проверки и калибровки 18

Приложения

Список  используемой литературы 

 

ВВЕДЕНИЕ

     Настоящее техническое описание предназначено  для изучения принципа действия и устройства скважинного прибора комплексного электрического каротажа К1А-723-М.

     В описании приведены основные характеристики прибора и описаны структурные, функциональные, электрические схемы и конструкция прибора.

       К описанию прилагаются:

• структурные и функциональные схемы;
• принципиальные электрические схемы;
• чертежи конструкции прибора и составных частей;
• данные моточных изделий.

 

ФИЗИЧЕСКИЕ  ОСНОВЫ МЕТОДА КС

     Методы  кажущегося сопротивления основаны на изучении распределения искусственного стационарного и квазистационарного электрических полей в горных породах. Обычно кажущееся удельное сопротивление среды, окружающей зонд, определяется по наблюденным значениям U, разности потенциалов ∆U или напряженности электрического поля Е, созданного источником тока силой I. Связь между удельным электрическим сопротивлением (электропроводностью) изотропной среды, плотностью тока, напряженностью и потенциалом поля выражается соотношением

      (1)

     где г — расстояние между источником тока и точкой, в которой определяется потенциал или напряженность электрического поля.

     В случае однородной изотропной среды  величина р в формуле (1) есть ее истинное удельное сопротивление, а в случае -неоднородной среды — кажущееся удельное сопротивление р_к.

     Бескерновое изучение разрезов скважин по величине удельного электрического сопротивления горных пород основано на его изменении в весьма широких пределах — от долей ом-метра до сотен тысяч ом-метров. Удельное электрическое сопротивление горных пород определяется рядом факторов: их минеральным составом, пористостью, температурой, давлением, минерализацией пластовых вод, извилистостью поровых каналов, соотношением воды и углеводородов (нефти, газа) в поровом пространстве и др. Следовательно, по значению удельного электрического сопротивления можно установить литологию разреза, структуру пород, содержание в разрезе полезных ископаемых (нефти, газа, руд, углей и пр.), оценить величину нефтеотдачи.

     Электрическое стационарное или квазистационарное  поле создается в горных породах, вскрытых скважинами, с помощью питающих электродов А и В. Потенциал, разность потенциалов и напряженность поля измеряются посредством измерительных электродов М и N. Электрический ток на питающие заземления А и В подается от генератора тока.

     Сочетания электродов А, В, М и N, расположенных в скважине на разных расстояниях друг от друга, образуют зонды КС. Зонд подсоединяется к кабелю с токопроводящими и измерительными жилами и опускается в скважину. Обычно при измерении КС три электрода — А, М и N или А, В и М помещают в скважину, а четвертый — В или N находится на поверхности . Возможны случаи, когда только два электрода—А и М опускают в скважину, а два других —В и N устанавливают на поверхности или все четыре электрода помещают в скважину.

     Чтобы установить связь удельного электрического сопротивления изучаемой среды с измеряемой характеристикой электрического поля (U, ∆U и Е), силой тока и геометрическими размерами зонда, необходимо определить значение потенциала в однородной изотропной среде, где расположен точечный источник тока.

     Типы  зондов КС

     Кажущееся сопротивление горных пород измеряется чаще всего с помощью обычных зондовых устройств, у которых три электрода находятся в скважине. Условимся называть электроды парными, если они включены в одну цепь — питающую {А и В) или измерительную (М и N), и непарными —электроды разных цепей. Электроды А и В, которые служат для создания электрического поля в скважине, называют токовыми, электроды М и N, использующиеся для измерения величины электрического поля,— измерительными.

     По  измеряемой величине электрического поля и расположению электродов зондовые установки делятся на потенциал-зонды и градиент-зонды.

     Потенциал-зондами  называются такие зонды, у которых  расстояние между непарными соседними электродами АМ мало по сравнению с расстоянием между парными электродами (МN и АВ), т. е. АМ<МN или АМ<АВ. Если один из парных электродов (N или В) потенциал-зонда удален в бесконечность (N→∞ или В→∞), то такой зонд называется идеальным потенциал-зондом. В этом случае величина КС, замеренная идеальным потенциал-зондом, соответственно пропорциональна потенциалу электрического поля в точке М, т. е.

     ρк=4пАМU/I

     Установка названа потенциал-зондом потому, что  в точке М измеряется потенциал электрического поля. Обычно применяют трехэлектродные неидеальные потенциал-зонды. Использование Для замера р_к идеальных двухэлектродных потенциал-зондов на трехжильном кабеле нецелесообразно ввиду возникновения значительных э. д. с. индукции в измерительной жиле кабеля. Эти э. д. с. существенно искажают регистрируемую величину потенциала, а следовательно, и значения кажущегося сопротивления. При бифилярной проводке измерительных или питающих жил кабеля индукционный эффект резко снижается.

     Расстояние  между сближенными непарными  электродами L_ПЗ=АМ является размером или длиной потенциал-зонда. Точка, к которой относится замер кажущегося сопротивления или другого параметра, называется точкой записи и обозначается через О. Точка записи у потенциал-зонда условно расположена посередине между электродами А и М, хотя фактически потенциал фиксируется в точке М. Это связано с тем, что при таком переносе точки записи кривая КС потенциал-зонда получается симметричной относительно середины пласта, и в результате облегчается отбивка его границ. Размер потенциал-зонда определяет его глубинность исследования и общий вид кривой кажущегося сопротивления.

     Если  допустить измерение величины КС с относительной погрешностью до 5 %, то в потенциал-зондах расстояние АВ (или МN необходимо брать равным или большим 10 АМ (10МА).

     Градиент-зонды  — это зонды, у которых расстояние между парными электродами (МN или АВ) мало по сравнению с расстоянием между непарными электродами (АМ), т.е MN<AM или АВ<АМ. Если расстояние между сближенными электродами МN или АВ стремится к нулю (МN→0или АВ→0), то такой зонд является идеальным градиент-зондом. Величина КС, в случае идеального градиент-зонда, пропорциональна градиенту потенциала Е электрического поля в точке О, находящейся посередине между бесконечно сближенными электродами М и N

     ρк=4п(АО)² Е/I

     Обычно  применяют градиент-зонды с расстояниями между электродами МN или АВ от 0,05 до 2 м (в зависимости от размера зонда). Использовать идеальные градиент-зонды невозможно, так как, во-первых, нельзя изготовить зонды с бесконечно близко расположенными электродами, а во-вторых, при бесконечно близких Друг к другу электродах разность потенциалов между ними настолько мала, что ее практически нельзя измерить.

     Расстояние  L_ГЗ=AО между непарным электродом и серединой сближенных электродов является размером градиент-зонда. Точка записи О кривой КС у градиент-зонда расположена посередине между парными электродами. Размер градиент-зонда АО определяет его радиус исследования и общий вид кривой КС.

     Если  допустить измерение величины КС градиент-зондом с относительной погрешностью до 5 %, то расстояние АО (или МО) необходимо брать равным или большим 10 МN (10 АВ).

     По  назначению электродов, находящихся  в скважине, зонды могут быть однополюсные, или прямого питания (в скважине расположен один токовый электрод А и два измерительных— М и N и двухполюсные, или взаимного питания (в скважине два токовых электрода— А и В и один измерительный—М). Согласно принципу взаимности при сохранении расстояний между электродами зонда заданного типа величина КС, зарегистрированная установками прямого и взаимного питания, будет одна и та же.

     В неоднородных средах значение КС зависит  не только от типа применяемого зонда, но и от взаимного расположения его электродов. В связи с этим различают последовательные и обращенные трехэлектродные потенциал- и градиент-зонды. Последовательными называют зонды, у которых парные электроды (М и N или А и В) находятся внизу, обращенными — зонды, у которых парные электроды расположены выше непарного.

     Зонды КС обозначаются буквами А, В, М, N в порядке расположения электродов сверху вниз, между буквами указываются цифрами межэлектродные расстояния в метрах. Например, А2М0.25N — однополюсный градиент-зонд последовательный: верхний электрод А является токовым, ниже на расстоянии 2 м расположен измерительный электрод М и на расстоянии 0,25 м от M —измерительный электрод N. Второй токовый электрод — В помещен на значительном удалении от скважинных электродов. Размер зонда Lгз =2,125 м.

     Кривые  КС обычных зондов

     Рассмотрим  кривые КС для одиночных однородных пластов при различных соотношениях размера зонда и мощности пласта, удельного сопротивления пласта р_пл и вмещающих пород рвм, истинные удельные сопротивления которых в кровле и подошве  пласта  равны. Кривые КС получены  на основании теоретических и экспериментальных данных с учетом влияния скважины.

     Рассмотрим  кривые КС потенциал-зонда для мощного  и тонкого пластов.

     1. Пласт мощный (h>Lпз)> высокого удельного сопротивления (рпл>рвм), выделяется максимумом рк симметричным относительно середины пласта. При значительном удалении зонда от подошвы пласта в нижнем полупространстве значение р_к близко к р_н. При перемещении зонда снизу вверх и приближении его к пласту плотность тока в полупространстве от М до ∞ постепенно возрастает за счет экранирования тока высокоомным пластом, и значение КС увеличивается, достигая максимума в середине пласта. По мере подхода зонда к кровле пласта плотность тока в области от М до ∞ уменьшается в связи с ответвлением все большей части тока в проводящую покрывающую среду, а р_к снижается. После пересечения электродами А и М кровли пласта величина КС продолжает уменьшаться за счет включения в полупространство М∞ низкоомнои покрывающей среды.

     Границы высокоомного пласта большой мощности на кривой потенциал-зонд а отмечаются следующим образом: кровля— на Lпз/2=АМ/2 выше, а подошва — на Lпз/2 ниже точек перехода от медленного к резкому изменению кривой р_к.

     2. Пласт тонкий (h<L._пз), высокого удельного сопротивления (рпл>рвм). С приближением зонда к подошве пласта плотность тока возрастает в среде от М до ∞ за счет экранирования электрического поля заземления А высокоомным пластом, а р_к увеличивается, достигая максимума на расстоянии АМ/2 от нижней границы пласта (см. рис. 1, а). После пересечения электродом А подошвы пласта и входа его в среду с сопротивлением р,_пл плотность тока в среде с р_Вм постепенно уменьшается, а р_к, следовательно, снижается, достигая минимума в середине пласта.

     По  мере приближения зонда к кровле пласта р_к увеличивается в связи с возрастанием плотности тока в области электрода М. Максимум р_к фиксируется в момент выхода электрода М из пласта на расстоянии АМ/2 от его кровли. С удалением  зонда от пласта р_к асимптотически приближается к р_вм.