Индукционный каротаж (ик)

Индукционный каротаж основан на измерении кажущейся удельной электропроводности горных пород при помощи индуцированных токов. геофизический метод исследования в скважинах, основанный на измерении магнитного поля вихревых токов, индуцированных в горных породах. Индукционный каротаж используется для изучения удельного электрического сопротивления горных пород, выявления в разрезе нефтеносных пластов, исследования тонкослоистых разрезов (наиболее эффективно в низкоомных разрезах до 50 Ом•м). Преимущество индукционного каротажа по сравнению с другими видами электрического каротажа в том, что питающие и приёмные устройства не требуют непосредственного контакта с буровым раствором и стенкой скважины, это позволяет применять его в сухих или с непроводящим буровым раствором скважинах (например, на нефтяной основе, пресной воде).

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.

Первичное и вторичное магнитные поля индуцируют ЭДС в измерительной катушке; ЭДС первичного поля компенсируется, а ЭДС вторичного подается на земную поверхность для регистрации. Измерив ЭДС вторичного поля Eинд и зная коэффициент зонда Kинд, определяют кажущуюся удельную электропроводность горной породы σк (См/м):

σк = 1/рк = Eинд/Kинд

Поскольку измерения проводятся в неоднородной среде, для снижения влияния скважины, вмещающих пород и зоны проникновения зонд ИК дополняется фокусирующими катушками.

ИК позволяет с высокой точностью определять электрическое удельное сопротивление пород в низкоомном разрезе. ИК можно использовать в сухих скважинах и в заполненных непроводящим раствором.

Боковой каротаж (БКЗ)

Это метод геофизических исследований в скважинах, основанный на изучении удельного электрического сопротивления горных пород при помощи зонда, обеспечивающего распространение тока перпендикулярно стенке скважины. Боковой каротаж предложен американским учёным Г. Дж. Доллом в 1950; в СССР получил развитие с 60-х годов и стал одним из эффективных видов электрического каротажа.

При боковом каротаже ток от источника, расположенного на поверхности, подаётся в скважинный прибор, через токовые электроды зонда поступает в скважину и окружающие её горные породы (рисунок).

Управление (фокусировка) полем зонда осуществляется при помощи экранных электродов, которые препятствуют растеканию тока основного электрода по скважине и направляют его в исследуемый пласт. Измеряются разность потенциалов между электродами (одним из экранных и удалённым измерительным) и сила тока через основной токовый электрод. Кажущееся сопротивление (частное этих величин) регистрируется при помощи каротажной станции, расположенной на поверхности.

В зависимости от числа электродов и условий управления полем различают трёх- или многоэлектродные зонды бокового каротажа. Трёхэлектродный зонд — цилиндр, разделённый изоляционными промежутками на электроды: короткий основной и два симметричных по отношению к нему экранных. Через электроды пропускается ток, сила которого регулируется таким образом, чтобы потенциалы были равны, что обеспечивает распространение токовых линий по радиусу. Многоэлектродный зонд бокового каротажа, кроме основного токового, состоит из двух пар измерительных электродов и несколько пар экранных. Одноимённые электроды расположены симметрично по обе стороны основного и попарно соединены накоротко друг с другом. Изменяя полярность электродов и размеры межэлектродных расстояний многоэлектродных зондов бокового каротажа, можно регулировать радиус исследования.

Боковой каротаж используют для изучения разрезов скважин (в т.ч. заполненных минерализованным буровым раствором), представленных породами высокого сопротивления или частым чередованием пластов с разными параметрами. При бурении нефтяных и газовых скважин с минерализованным буровым раствором боковой каротаж применяют в комплексе с боковым микрокаротажем, при документации разрезов угольных скважин — в комплексе с методами радиоактивного каротажа. Основное преимущество бокового каротажа (по сравнению с другими видами электрического каротажа) — незначительное влияние бурового раствора и вмещающих пород на результаты бокового каротажа, что позволяет детальнее расчленять разрез, точнее определять удельное сопротивление пластов в широком диапазоне (1-105 Ом•м). Развитие бокового каротажа связано с разработкой новых зондов с более совершенной регулировкой поля.