Способ каротажа собственной поляризации

 

Использование: в области геофизических исследований скважин. Сущность изобретения: способ каротажа собственной поляризации (ПС) заключается в измерении вдоль оси скважин потенциала ПС и его первой и второй производных. По результатам измерений судят о строении вскрытого скважиной разреза, причем границы раздела пластов определяют по изменению знака второй производной потенциала ПС

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 6 01V 3/18,/

Ы

1фь

)Ю

1 4ь

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ (21) 4845679/25 (22) 02.07.90 (46) 23.07.92. Бюл. М 27 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт геофизических методов исследований, испыта.ния и контроля нефтегаэораэведочных скважин (72) О.Б,Кузьмичев, Б.В,Рудяк. В.И.Соболев и Е.В.Чаадаев (56) Авторское свидетельство СССР

М 374566, кл. G 01 V 3/18, 1971.

Патент CLUA

N 4523,148, кл. G 01 V 3/18, 3/38, 1985.

Изобретение относится к геофизиче-. ским исследованиям скважин.

Известен способ каротажа собственной поляризации (ПС); основанный на регистрации значения потенциала ПС в каждой точке наблюдения и разности градиентов ПС выше и ниже этой точки, создании искусственного экранирующего поля переменного тока, измерении в этом поле потенциала и разности градиентов потенциала выше.и ниже точки наблюдения и определении стати-. ческого потенциала ПС в этой точке, как функциональной зависимости от измеренных величин.

Недостатком этого способа является его низкая информативность: невозможность определения геометрических параметров разреза (границ раздела пластов, диаметра зоны проникновения промывочной жидкости в пласт), невозможность разделения результата измерения потенциала

ПС по вкладам от статических потенциалов на различных границах раздела (скважина—

„„ЯЦ ÄÄ 1749874 А1 (54) СПОСОБ КАРОТАЖА СОБСТВЕННОЙ

ПОЛЯРИЗАЦИИ (57) Использование: в области геофизических исследований скважин. Сущность изобретения: способ каротажа собственной поляризации (ПС) заключается в измерении вдоль оси скважин потенциала ПС и его первой и второй. производных. По результатам измерений судят о строении вскрыт ого скважиной разреза, причем границы раздела пластов определяют по изменению знака второй производной потенциала ПС. граница пласта, зона проникновения — граница пласта).

Известен также способ каротажа ПС, включающий измерение потенциала ПС и

его первой производной на оси сквэжинь и определение по результатам измерений границ раздела пластов.

К недостаткам данного способа следует отнести низкую точность определения границы пласта по результатам каротажа и принципиальную невозможность определения диаметра зоны проникновения и величин статических потенциалов на границах раздела при наличии проникновения промывочной жидкости в пласт.

Целью изобретения является повышение точности и информативности каротажа.

Сущность способа каротажэ ПС заключается в следующем, B качестве модели среды рассмотрим о/.нородный по электрическому сопротивлению полубесконечный пласт с зоной проникновения, пересеченный вертикальной скважиной. На границе скважина — вмеща1749874 (7) u (Z) Е$1+ (Z2 + (d/2) (4) (Z +(D/2) ) 01 (2}—

Es1— (Z2 + (б/2} )

2 (5) ES2 (15) ES2

Д (16) (17) 3

+(() () . где 2 — расстояние, которое отсчитывается от границы пласта;

d — диаметр скважины;

0 - диаметр зоны проникновения.

Непосредственным дифференцйрованием в соотношении (3) йаходим выражения для измеряемых значений U (Z) и U (Z); ющие породы возникает диффузионно-адсорбционная ЭДС Ео.1 на границе скважина — зона проникновения — Eo,2, на границе зона проникновения - пласт — E2,4, на гра, нице зона проникновения- вмещающие породы — Е1,2, на границе пласт — вмещающие породы — Е4,1.

Статические потенциалы E$1, Е$2 пред ставимы в виде

ЕЯ1 = Е0,1 + Е0,2 - Е1,2) (1)

Е$2 = E12- E41+ Е24, (2) где Es1 — статический, потенциал на границе скважина-- пласт„

Es2- статический потенциал на границе зона проникновения — пласт; а величина измеряемого потенциала ПС вдоль оси скважины, отсчитываемая от линии глин (диффузионно-адсорбционной

ЭДС вмещающих пород)

U(Z)=Z Z

ЕЯ1 + $2 (z . + lD/2) 1 . где U u U - -соответственно первая. и вторая производная потенциала ПС..

Как следует из формулы (5), при прохождении границы пласта (Z = О) величина вто.рой производной потенциала ПС изменяется знак; что является надежной ос: новой определения границ раздела пластов при измерении второй производной потен. циала ПС.

Система уравнений (3) — (5) является нелинейной относительно неизвестных D, Е$1, Es2,, поэтому для ее.решения применим следующие преобразования. Поделим левые и правые части уравнений(3), (5).coo1*iYeiственно йа левую и правую) часть уравнения (4). В результате получим

d Uii. 6Zd D3 t+4Z3

2 ui {4 +1)(4 + 03)

X = — — =220(42 т+1)

2 U бul 1 где — Е.1(4;Я + 03)з + Ед2 (4;Я + 1) — Е 1(423 + D))з + 03Ед2 (4 Я + 1)з

Zd = Z/CI; 0 = D/д.

Формально соотношения (6) и (7) представляют собой параметрическое задание прямой у =P х + упри вариации параметра ю, где тангенс угла наклона прямой определяется соотношением

P = (9) а;Я(4г3 + 1)(4;Я + 03)

С другой стороны, тангенс угла наклона прямой можно определить по координатам х и у двух ее точек. Одной из этих точек являютд 0 Ъ

2р ся измеряемые значения у - . и

2 Д(у„) х — — - . Как следует из соотношений (6)

2 ФЪ вЂ”. Д,,, v((7), при т= 1 исчезает зависимость коорди25 нат хо, уо от неизвестных величин Es1, Es2, D: хо = 2zd(1 + 4zg ); (10)

621 (11) (1 + 425) где хо и уо — координаты точек при 1.

Это обстоятельс)тво позволяет взять точку с координатами хоуо для определения тангенса угла наклона Р

d 0

„, О

Р-, „ (») — — хо

Д Ul

Приравнивая правые части выражений

40 (9) и (12), получаем линейное уравнение относительно 0, откуда находим

o3— > (13)

3 + 423(4 Я + 1) Р

45 где величина р определяется соотношениями (10) и (12). По найденному значению 01, решая систему уравнений (3) и (4), находим потенциалы Es1. Es2:

О ЕО -О ВО . (14)

50 и с+0А где

Р)) — — -р; (Я (4 + D3) в(О4 — Ъ -ъ

2Ъ

А = — — )

2Zd (18)

42 +1

С . з72 с} (19) (4Zg + 1)

Таким образом, одновременная регистра; ция потенциала ПС и его первой и второй осевых производных позволяет определять границы пластов, диаметр зоны проникновения промывочной жидкости и статические 10 потенциалы Es1, Es2, возникающие на различных границах раздела.

Для доказательства осуществимости предлагаемого способа были проведены расчеты прямой и обратной задач потенциала ПС для модели с использованием формул (3) — (5) — прямая задача и (10) — (19)— обратная задача. Параметры модели Es1, Es2, D и координата точки Z наблюдения вырьировались в широких пределах. По- 20 скольку соотношения (10) — (19) явля1отся точными, то при отсутствии погрешностей в моделируемых по формулам (3) и (5) измерениях О, U, U", параметры Es1, Es2. 0 восстанавливаются точно (с точностью до 25 машинных вычислений), независимо от выбора точки 2 наблюдения, Поэтому для исследования устойчивости формул обращения (10) и (19) в расчетные значения О, U ; О вносились погрешности+5, -5, +5% соответ- 30 ственно. Как оказалось, при этом. максимальные погрешности возникают в определении параметра D, а величины этих погрешностей зависят or визбора точки Z наблюдения, от диаметра D зоны проникно- вения и от отношения статических потенциалов ES2/ES1.

Для реализации способа каротажа ПС можно использовать зонд ПС, состоящий иэ расположенных на жестком корпусе трех 40 одинаковых сближенных электродов, причем центральный электрод расположен на равных расстояниях от крайних электродов.

Снимаемые с электродов потенциалы подаются на измерительную схему, Измери- 45 тельная схема детектирует потенциал среднего электрода относительно удаленного электрода на земной поверхности, разность потенциалов между крайними электродами и разность потенциалов между 50 средним значением потенциалов крайних электродов и потенциалом среднего электрода. Таким образом, в первом режиме измеряется потенциал ПС, а во втором и третьем режимах — соответственно разност- 55 ная реализация первой и второй производных ПС.

Использование предлагаемого способа каротажа собственной поляризации позволит по сравнению с существующим повысить точность определения границ пласта, определять диаметр зоны проникновения промывочной жидкости в пласт и величины статических потенциалов на различных границах при наличии зоны проникновения.

Кроме того, предлагаемый способ каротэжа позволит определять наличие зоны проникновения при нейтральном характере проникновения, что невозможно определить чи одним из существующих электрических методов.

Формула изобретения

Способ каротажа собственной поляризации, включающий измерение потенциала собственной поляризации, а также его первой производной в точках регистрации на оси скважины и определейие по результатам йэмерений границ раздела пластов, о тл ича ю щийся тем,что,с цельюповышения точности и информативности каротажа, в тех же точках измеряют вторую производную потенциала собственной йоляризации, дополнительно определяют диаметр зоны проникновения 0 и статические потенциалы Es1 на границе скважина - пласт и Es2 на границе зона проникновения — пласт, исхо- дя из соотношений / >s5(4z1+ y !

Es1—

О C+UA РЩ=. :НЩ 1 где

0 d 8Z4

t +

U1 2 4Я+1 — — — 2Zg(45. + 1)

О о

Ю ) - — (4Я + D3)

В(D,) ф" Я . 42 + 1 (4Z> + 1)

Эд = D/d;

d — диаметр скважины;

U, U,,U " — соответственно величины потенциала собственной поляризации, его первой и второй производных;

Za = Z/d — расстояние от точки наблюдения до границы пласта в единицах диаметра скважины;

Z расстояние от точки наблюдения до ближайшей границы пласта, отсчитываемое вдоль оси скважины, 1749814

Составитель B.Ïonoâ

Техред М;Моргентал

Редактор О,Хрипта

Корректор Н.Ревская

Заказ 2595 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина, 101 и по полученным результатам судят о строении вскрытого скважиной разреза, при. чем границы раздела пластов определяют по изменению знака второй производной потенциала собственной поляризациии.