Размещено на http://www.allbest.ru/

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕТОДА КС

1.1 Электрическое поле в однородной изотропной среде

2. ТЕХНИКА И МЕТОДИКА РАБОТ

2.1 Метод обычных зондов КС

2.2 Типы зондов

2.3 Выбор зондов

3. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Целью данной курсовой работы является расчет кажущегося сопротивления в пласте-коллекторе, а также более подробное изучение методов КС, используемых при геофизической разведке скважин. Искусственные электрические поля исследуют методами кажущегося сопротивления КС, в которых электрические поля образуются контактным путем, т. е. пропусканием тока через электроды. Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

1) установление физических основ метода КС;

2) описание техники и методики работ;

3) проведен расчет и анализ кривых КС потенциал- зонда.ка

1. 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 ДU 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

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

В случае однородной изотропной среды величина р в формуле (1.1) есть ее истинное удельное сопротивление, а в случае неоднородной среды -- кажущееся удельное сопротивление рк.

Бескерновое изучение разрезов скважин по величине удельного электрического сопротивления горных пород основано на изменении его в весьма широких пределах - от долей омметра до сотен тысяч омметров. 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.

1.1 Электрическое поле в однородной изотропной среде

Пусть в однородном изотропном пространстве, заполненном средой удельного сопротивления р, находиться точечный источник тока А силой I. Второй полюс В источника тока расположен в бесконечности и влиянием его на электрическое поле среды вблизи электрода А можно пренебречь.

Необходимо определить потенциал электрического поля в любой точке изучаемой среды на расстоянии r от источника тока, исключая точку А. Совместим начало координат с точкой, где находиться источник тока А, и опишем вокруг него сферу произвольного радиуса r (рис.3).

,

где - S = 4рr2 -площадь поверхности сферы.

,

Подставив (1.7) в (1.8) получим:

,

Или

,

В соответствии с формулой (1.9) потенциал в точках изучаемой среды

Из формул следует, что кажущееся удельное электрическое сопротивление среды можно рассматривать как истинное удельное электрическое сопротивление фиктивной однородной изотропной среды, в которой при постоянных расстояниях между электродами зонда и силе тока создается такая же разность потенциалов, как в изучаемой неоднородной среде. Поскольку регистрируемая величина ДU пропорциональна рк, кривая, записанная при постоянной силе тока, представляет собой кривую кажущегося сопротивления в масштабе К/I, поэтому диаграмма КС - это кривая изменения кажущихся сопротивлений пород по разрезу скважины.

2. ТЕХНИКА И МЕТОДИКА РАБОТ

2.1 Метод обычных зондов КС

Для замера сопротивлений пород, пересеченных скважиной, используют четырехэлектродную установку AMNB. Три электрода этой установки (A, M, N или М, А, В), присоединенные к концам кабеля и опускаемые в скважину, представляют каротажный зонд. Четвертый электрод В или N (заземление) устанавливают на поверхности вблизи устья скважины (Рис.4).

Схема измерения кажущегося удельного сопротивления.

А, В и М, N -- токовые и измерительные электроды; П -- измерительный прибор; К -трехжильный кабель; Е - источник тока; R - сопротивление для установки силы тока в цепи питания: mА - миллиамперметр.

Через электроды А и В, называемые токовыми, пропускают ток I, создающий электрическое поле в породе; при помощи измерительных электродов М и N регистрируют разность потенциалов ДU между двумя точками этого электрического поля, пропорциональную току I и удельному сопротивлению пород р. Электроды связаны с породами через глинистый раствор, заполняющий ствол скважины. При каротаже сопротивления выполняется принцип взаимности, который гласит, что при сохранении расстояния между электродами зонда и взаимной замене их назначения (т.е. если пропускать ток через электроды М и N, а разность потенциалов измерять между заземлениями А и В) величина кажущегося удельного сопротивления не измениться. [5] скважина горный порода зонд

2.2 Типы зондов

Электроды называются парными, если они включены в одну цепь - питающую (А и В) или измерительную (М и N), и непарными - электроды разных цепей.

По измеряемой величине электрического поля и расположению электродов зондовые установки делятся на потенциал-зонды и градиент-зонды (Рис.5)

Потенциал-зонды (а) и градиент-зонды (б). 1 - питающие электроды; 2 - приемные электроды; 3 - точки замера рк

Потенциал-зондами называются такие зонды, у которых расстояние между непарными соседними электродами AM мало по сравнению с расстоянием между парными электродами (MN и АВ), т.е. AM<MN или АМ<АВ (Рис.5а).

о---

¦А

Обычно применяют трехэлектродные потенциал-зонды (рис.5а, II-V). Величина рк для них определяется формулой (1.19). Установка названа потенциал-зондом потому, что в точке М измеряется потенциал электрического поля.

Расстояние между сближенными непарными электродами Lпз = 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 MN) необходимо брать равным или большим 10AM (10MA).

Градиент-зонды - это зонды, у которых расстояние между парными электродами (MN или АВ) мало по сравнению с расстоянием между непарными электродами (AM), т.е. MN<AM или АВ<АМ (Рис.5б) .

На практике применяют трехэлектродные градиент-зонды, величина рк для которых, определяемая формулой (1.19), пропорциональна изменению разности потенциалов на участке MN. Установка названа градиент-зондом потому, что между точками М и N (Рис.5б, II-V) измеряется градиент потенциала электрического поля.

Расстояние Lгз = АО между непарным электродом и серединой сближенных электродов является размером градиент-зонда. Точка записи О кривой КС у градиент-зонда расположена посередине между непарными 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 10MN (10АВ).

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) (рис.5, II.III) и двухполюсные, или взаимного питания (в скважине два токовых электрода А и В и один измерительный - М) (рис.5, IV. V). 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 (рис.5а, II, IV. б, II, IV), обращенными -- зонды, у которых парные электроды расположены выше непарного (рис.5 а, III, V. б, III, V).

Зонды КС обозначаются буквами А, В, М, N в порядке расположения электродов сверху вниз, между буквами указываются цифрами межэлектродные расстояния в метрах. Например, A2M0,25N -однополюсный градиент-зонд последовательный: верхний электрод А является токовым, ниже на расстоянии 2м расположен измерительный электрод М и на расстоянии 0,25м от М - измерительный электрод N. Второй токовый электрод - В помещен на значительном удалении от скважинных электродов. Размер зонда Lгз =2,125м. [1]

Для условной оценки глубины исследования зондом применяют термин радиус исследования зонда - радиус сферы в однородной среде неограниченной мощности, оказывающей на показания зонда такое же влияние, как и та часть сферы, которая расположена за ее пределам. Исходя из этого считают, что радиус исследования градиент-зондом приблизительно совпадает с его размером АО, а потенциал-зондом соответствует его удвоенному размеру, т.е. 2АМ. Следовательно, при одинаковом размере зондов радиус исследования потенциал-зонда примерно в 2 раза превышает радиус исследования градиент-зонда.[5]

2.3 Выбор зондов

От типа и размера зонда зависят радиус исследования метода КС, форма, амплитуда и дифференциация кривых, положение на кривой точек, соответствующих границам пласта, и т.д. поэтому для получения сопоставимых результатов в районе исследований измерения проводят с одним или двумя зондами, называемыми стандартными. Выбор стандартных зондов определяется следующими основными требованиями:

1) кривая КС должна быть достаточно дифференцирована по вертикали и, следовательно, должна выделить возможно большее число пластов в разрезе;

2) на кривой рк должны достаточно четко отмечаться границы пластов разных удельных сопротивлений;

3) значения КС против отдельных пластов не должны значительно отличаться от их истинных удельных сопротивлений.

На практике в качестве стандартного зонда обычно применяют зонд средней длины, который позволяет получить наиболее оптимальные данные об изучаемом геологическом разрезе. В районах, разрезы которых сложены преимущественно песчано-глинистыми образованьями, в качестве стандартного зонда чаще всего используют последовательный градиент-зонд. Он позволяет наиболее уверенно разделить пласт на нефтегазоносную и водоносную часть, если в нем присутствует подошвенная вода. При выборе стандартного градиент-зонда важно установить расстояние между сближенными парными электродами. Обычно оно составляет 1/4-1/10 длины зонда. Увеличение разноса между парными электродами ведет к сглаживанию кривых сопротивления и снижению аномалий рк, особенно против тонких высокоомных пластов.

В районах, разрезы которых представлены карбонатными высокоомными отложениями, в качестве стандартного зонда применяют потенциал-зонд 0,5-0,75 м. Получаемая потенциал зондом в высокоомных мощных пластах кривая сопротивления имеет симметричную форму, поэтому наиболее благоприятная для расчленения разреза, и рк>рпл.

Нередко в качестве стандартных зондов используют и градиент-зонд и потенциал-зонд, а в дополнение к последовательному градиент-зонду -обращенный градиент-зонд той же длины для более точной отбивки кровли высокоомных пластов.

Тип и размер стандартного зонда подбираются в зависимости от степени геолого-геофизической изученности района, особенно на стадии поисково-разведочных работ.

3. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

Дан продуктивный пласт мощностью 1.2 м с сопротивлением с2.1=50 Ом*м и с2.2= 30 Ом*м. И пласты с сопротивлениями по с1,3=100 Ом*м. Необходимо рассчитать и обосновать потенциал зонд для контроля изменения кажущегося сопротивления в пласте h2, размер зонда, радиус исследования. Ток питания 0,5 А.

,

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключении данной курсового проекта необходимо сделать некоторые выводы о методе КС, технике и методике работ, принципах обработки и интерпретации диаграммных материалов.

Метод обычных зондов КС применяют при изучении геологических разрезов незакрепленных скважин, заполненных электропроводящей промывочной жидкостью, на нефтяных, газовых, угольных, рудных месторождениях, при поисках пресных и термальных вод, при решении инженерно-геологических задач. По кривой КС стандартного зонда выделяют границы пластов, определяют их мощности и глубины залегания, выделяют коллекторы и оценивают характер их насыщения, выявляют пласты нефти, газа, угля, руд и других полезных ископаемых.

В данном курсовом проекте были проделаны расчеты по определению кажущегося сопротивления продуктивного пласта с определенным истинным сопротивлением. Проделаны расчеты с различными длинами зондов. Выявлено, что при увеличении длины зонда- увеличивается и радиус исследования, но при этом уменьшается детальность определения границ пласта. Оптимальный потенциал- зонд для исследования пласта мощностью в 1,2 м., является зонд А0,25М2N/

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Дьяконов Д.И., Леонтьев Е.И., Кузнецов Г.С. Общий курс геофизических исследований скважин. М.: «Недра», 1984.

Заворотько Ю.М. Геофизические методы исследования скважин. М.: «Недра», 1983.

Знаменский В.В., Жданов М.С., Петров Л.П. Геофизические методы разведки и исследования скважин. М.: «Недра», 1981

Итенберг С.С, Дахкильгов Т.Д. Геофизические исследования в скважинах. М: «Недра», 1982.

Комаров С. Г. Геофизические методы исследования скважин. М.: «Недра», 1973.

6. Справочник геофизика. Геофизические методы исследования скважин / под ред. В. М. Запорожца. М.: «Недра», 1983.

Размещено на Allbest.ru