Файл: Даев Д.С. Высокочастотные электромагнитные методы исследования скважин.pdf

пределение измеряемого параметра. Характерные точки кривой — точки перехода от крутого подъема к плавному и от крутого спада к постепенному понижению. При мощности пласта, большей или равной длине зонда, расстояние между ними дает истинную мощ­ ность пласта. Характерным значением кривой является макси­ мальное значение Лер. Оно близко к Дер для пласта неограниченной мощности.

При мощности пласта, меньшей длины зонда (рис. 55, а, и б), особенности поведения кривой таковы: при подходе снизу к пла­ сту кривая ведет себя совершенно идентично кривой в случае, рас­ смотренном выше. В подошве пласта либо наблюдается максимум (W~0,25L), либо наклон кривой уменьшается п следует неболь­ шой участок плавного увеличения значений Дер. Затем наблю­ даются интенсивный спад кривой и переход к участку с плавным изменением измеряемого параметра. Точка перехода соответст­ вует кровле пласта. Выше кровли на интервале, равном длине зонда, за вычетом расстояния, равного мощности пласта, значения разности фаз сохраняются постоянными. Далее они приближаются

ления рассмотрим несколько позже.

Характер графиков Дер против пластов с малым и высоким со­ противлением, причины их отклонения от истинного распределе­ ния данного параметра поля можно объяснить, рассматривая отсчет в каждой точке профиля наблюдений как результат интер­ ференции прямой волны и волн, отраженных от подошвы и кровли пласта. На рис. 56 приведены векторные диаграммы, поясняющие характер изменения Дер при приближении зонда к породам с вы­ соким и низким удельным сопротивлением. Разберем случай, когда зонд приближается к породам с низким сопротивлением, т. е. ко­ гда ро<рь В соответствии с формулой (2.83) отражение происхо­ дит в данном случае с потерей полуволны, т. е. у границы раздела фаза отраженной волны сдвинута на 180° относительно фазы па­ дающей волны '. На правой диаграмме изображены в виде векто­ ров поле прямой волны в точке, где находится катушка

И2, несколько меньшее по амплитуде и сдвинутое на угол Дгрп поле прямой волны Лу в точке И\. Поскольку диаграмма построе­

на для случая, когда зонд находится в непосредственной близости от отражающей поверхности, отраженная волна в точке И\ будет находиться в противофазе с прямой волной. Амплитуда ее будет1

124

зависеть от модуля коэффициента отражения. Вектор, соответст­ вующий отраженной _волне в точке И і, изображен пунктиром и обозначен индексом 7г° . Далее на диаграмме изображена отра­

женная волна в точке Я2. Она сдвинута по фазе относительно век­ тора Ті\ на угол Дср°, близкий по величине Дсрп. Суммарное поле в

Ій + h° ; h l = h l + h l .

На диаграмме видно, что в рассматриваемом случае, т. е. при р2< р 1, фазовый сдвиг между векторами суммарного поля Дсрс пре­ вышает разность фаз прямого поля, определяемую проводимостью вмещающих пород. Это различие будет максимальным при распо­ ложении измерительных катушек в непосредственной близости к контакту и будет уменьшаться по мере удаления зонда от поверх­ ности раздела. При удалении зонда фазовый сдвиг между ft", и

Тг° превышает 180°. Он увеличивается за счет набега фазы на

пути, который должна пройти отраженная волна от поверхности раздела до приемных катушек. Как нетрудно видеть на векторной диаграмме, это приводит к уменьшению угла Дср° и постепенному приближению его к Дер".

125

При обратном соотношении сопротивлений, т. е. при рг>рі, картина меняется. Влияние отраженной волны, как следует из диа­ граммы, изображенной на рис. 56, приводит к уменьшению значе­ ния Дсрс. С удалением зонда от поверхности раздела влияние отра­ женной волны ослабевает, разность фаз увеличивается и стремится постепенно к значению Дфп, т. е. к разности фаз в однородной среде с сопротивлением рь

Опираясь на описанные закономерности, проследим ход кривой

в полном соответствии со сделанными выводами об увеличении Дф при приближении зонда к контакту с породами, имеющими низкое сопротивление. Рост продолжается до перехода приемных катушек через поверхность раздела. Следующий далее интервал медленного увеличения Дф обязан конечной длине зонда и сферичности при­ ходящей волны. С увеличением мощности пласта этот участок выполажнвается и значение Дф совпадает со значениями Дф в од­ нородной среде с параметрами пласта-. Далее происходит интен­ сивный спад кривой, который следует рассматривать как результат интерференции прямой волны, распространяющейся от генерато­ ра, и волны, отраженной от кровли пласта.

Как было показано, отражения от контакта с высокоомной сре­ дой приводят к уменьшению разности фаз, тем более интенсив­ ному, чем ближе к контакту подходят приемные катушки. После

волны. При плоской волне значение Дф после пересечения кровли пласта приемными катушками должно сразу стать равным отсче­ ту в однородной среде с параметрами вмещающих пород.

Аналогично можно объяснить ход кривой Дф против низкоом­ ного пласта малой мощности (см. рис. 55,а). Уменьшение мощно­ сти приводит к выпадению средней части кривой, записанной про­ тив мощного пласта. На кривой остаются только те участки, где проявляются отражения от нижней и верхней границ пласта.

Сравнивая кривые Дф для мощного и тонкого пластов с малым сопротивлением, можно видеть, что ниже подошвы пласта они полностью совпадают. Это свидетельствует о том, что в обоих слу­ чаях волна, отраженная от кровли пласта, сюда практически не доходит. Иначе наблюдалось бы различие этих двух кривых. Как уже отмечалось, высокоомные пласты малой мощности выделяются на кривых Дф несколько хуже, чем пласты такой же мощности, но с малым удельным сопротивлением. Причина заключается в том, что волна, отраженная от кровли, в пласте с высоким сопротивле­ нием затухает гораздо меньше, чем в иизкоомном слое. При интер­ ференции прямой и отраженной волн роль последней возрастает. Это приводит к большему отличию наблюдаемой разности фаз от

126

значения Дер для однородной среды с параметром, равным па­ раметру пласта. Следовательно, можно прийти к выводу о том, что

Материалы, приведенные на рис. 57, хорошо иллюстрируют выска­ занные выше, положения.

Представляет интерес проследить зависимость формы кривой Дф от длины зонда. На рис. 58 изображены соответствующие кри­ вые для пластов с разным сопротивлением и разной мощности. Из приведенных материалов видно, что двукратное изменение длины зонда не сказывается существенно на характере кривых против маломощного пласта и против пласта, мощность которого соизме­ рима с длиной зонда или превышает ее. С увеличением длины зонда наблюдается даже большее соответствие кажущихся значе­ ний измеряемого параметра его истинным значениям. Этот факт объясняется тем, что с увеличением длины зонда в точке измере­ ния меньше чувствуется сферичность волны, поле по структуре ста­ новится ближе к однородному.

127

Поведение кривых \hZl—hZt\ против пластов с малым сопро­ тивлением существенно отличается от кривых Дф. Значения ампли­ туды вторичного поля в нижней части пласта намного превышают значения |/гг,—/г;.| для однородной среды с сопротивлением рп. Как в случае мощного, так и в случае тонкого пласта это превы-

Рнс. 58. Кривые разности фаз против пластов ограничен­

I hZl—/г-21одп и кривой I Лг,—hZt\ уменьшается. Существенные откло­ нения кривой |/г2і—hz.,\ от истинного распределения этого пара­ метра наблюдаются на границе высокоомного пласта и низкоом­ ных вмещающих пород. Наблюдаемые отличия кажущихся значе­

123

и отраженных волн вблизи контакта высокоомных пород с поро­ дами, имеющими низкое сопротивление, приводит в случае пло­ ской волны, т. е. при длинных зондах, к существенному завыше­

дошва пласта большой мощности — переходом от крутого подъема кривой к участку с плавным ее увеличением. Кровля пласта отме­ чается так же, как на фазовых кривых. Конфигурация кривых над кровлей пласта подобна форме фазовых кривых. Фазовые кривые и кривые отношения амплитуд в случае одиночного пласта высо­ кого сопротивления близки по форме. Проводя детальное сопо­ ставление фазовых кривых и кривых отношения амплитуд, можно отметить несколько более благоприятную форму фазовых графи­ ков, в частности, большее соответствие показаний в маломощном пласте истинным значениям измеряемого параметра. Однако эти различия носят второстепенный характер и не являются скольконибудь существенными.

Для определения сопротивления пород, пройденных скважиной, можно использовать еще одну относительную характеристику поля |Л2і/Л, „|. Однако, как показывают соответствующие расчеты, кри­ вые профилирования против пластов малой мощности имеют сгла­ женную невыразительную форму. Данную величину следует счи­ тать менее благоприятной для исследования проводимости пород, чем разность фаз Дф или отношение | (hZl—/z2,)//zZl |.

Токи смещения соизмеримы с токами проводимости или пре­ вышают их (ые,-/у,->0,2). Рассмотрим форму кривых Дф против пластов ограниченной мощности с высокой диэлектрической про­ ницаемостью. На рис. 59 изображены графики Дф для пластов с высокой поляризуемостью. Форма кривых Дф во многом сходна с формой графиков Дф для пластов с малым сопротивлением, при­ веденных на рис. 55. Поляризующиеся пласты, как и хорошо про­ водящие слои, отмечаются повышенными значениями Дф. При мощности пласта 1—2 м и расположении приемных катушек выше генераторной рамки фазовая кривая слегка асимметрична. В ниж­ ней части пласта значения Дф несколько меньше, чем в верхней. Подошва пласта совпадает с точкой перехода от крутого подъема кривой к плавному увеличению значений Дф; кровля — с точкой перехода от крутого спада к плавному. Конфигурация кривой очень хорошо отражает истинное распределение Дф по вертикали. При мощности пласта 0,5 м и менее кривые имеют вид одиночного максимума. При Я = 0,5 м положение максимума совпадает с се­ рединой пласта, при # = 0,25. м максимум совпадает с подошвой пласта.