Комплекс геофизических исследований скважин Самотлорского месторождения для оценки ФЕС и насыщения коллекторов
3. Специальная часть
Информативность метода ВИКИЗ при изучении песчано-глинистых разрезов
3.1. Основные геолого-геофизические задачи, решаемые методом ВИКИЗ
Метод высокочастотных индукционных каротажных изопараметрических зондирований предназначен для исследования пространственного распределения удельного электрического сопротивления пород, вскрытых скважинами, бурящимися на нефть и газ.
Использование метода ВИКИЗ позволяет решать следующие задачи ГИС:
— расчленение разреза, в том числе тонкослоистого, с высоким пространственным разрешением;
— оценка положения водонефтяных и газоводяных контактов;
— определение удельного электрического сопротивления неизмененной части пласта, зоны проникновения фильтрата бурового раствора с оценкой глубины вытеснения пластовых флюидов;
— выделение и оценка параметров радиальных неоднородностей в области проникновения, в том числе скоплений соленой пластовой воды («окаймляющие зоны»), как прямого качественного признака присутствия подвижных углеводородов в коллекторах.
В отличие от трехкатушечных зондов индукционного каротажа, в которых измеряются абсолютные значения сигналов на фоне скомпенсированного прямого поля, метод ВИКИЗ, базирующийся на измерении относительных фазовых характеристик, мо¬жет использоваться для исследования в скважинах, заполненных сильнопроводящим (УЭС менее 0,5 Ом-м) буровым раствором.
Результаты интерпретации диаграмм ВИКИЗ в комплексе с данными других ме¬тодов ГИС и петрофизической информацией позволяют определять коэффициент неф-тегазонасыщения, литологию терригенного разреза, оценивать неоднородность коллек-торских свойств на интервалах пористо-проницаемых пластов, выделять интервалы уплотненных песчаников с карбонатным или силикатным цементом и др.
3.2. Основы теории. Сигналы ВИКИЗ в неородных средах
О фокусирующих системах электромагнитного каротажа
Основная цель электромагнитного (в том числе индукционного) каротажа заключается в возможно более точной оценке удельных электрических сопротивлений пластов. Для достижения этой цели применяются многокатушечные зонды. Параметры зондов выбираются таким образом, чтобы измеряемый сигнал в основном определялся УЭС неизмененной части пласта, а влияние скважины и зоны проникновения было относительно небольшим. Такого рода зонды в каротаже принято называть фокусирующими.
В индукционном каротаже (частоты до 250 кГц) для проектирования зондов используются принципы частотной и геометрической фокусировки, базирующиеся на теории обобщенного геометрического фактора. При геометрической фокусировке моменты катушек и расстояния между ними подбираются таким образом, чтобы существенно уменьшить вклады (геометрические факторы) скважины и измененной проникновением прискважинной области. Другим, менее распространенным способом фокусировки является измерение двухчастотной разности реальных частей э.д.с. или мнимой составляющей э.д.с. Улучшение радиальных характеристик фокусирующих зондов приводит к увеличению влияния на сигнал вмещающих пород. Особенно это становится заметным, когда мощность пласта сравнима с длиной зонда. Другой особенностью фокусирующих систем является значительное уменьшение уровня измеряемого сигнала. Таким образом, при их проектировании требуется найти компромисс между двумя альтернативными условиями: для улучшения радиальных характеристик необходимо понижать частоту или увеличивать длину зонда, а для улучшения вертикальных характеристик и увеличения измеряемого сигнала необходимо повышать частоту и укорачивать зонд. Все широко используемые зонды индукционного каротажа (6Ф1, 6Ф1М, 8И1.4) спроектированы с учетом этих противоречивых требований.
Принципиально иным является принцип фокусировки переменного электромагнитного поля в области высоких частот. Было установлено, что относительная разность амплитуд или фаз, измеренных в двух близко расположенных катушках, очень слабо зависит от параметров скважины даже на очень высоких частотах (до 15 МГц). Таким образом, измерение разности фаз позволяет выполнить сразу два требования: исключить влияние скважины, не утратив при этом хорошего вертикального разрешения. Применение высоких частот приводит к высоким уровням сигналов даже в относительно плохо проводящей (до 120 Ом-м) среде, что расширяет диапазон определяемых удельных электрических сопротивлений.
Разность фаз и ее связь с удельным электрическим сопротивлением однородной изотропной среды. Кажущиеся сопротивления
В высокочастотных методах при измерении относительных характеристик используются трехкатушечные зонды. Такой зонд состоит из одной генераторной (Г) и двух измерительных (Ир И2) катушек. Все катушки соосны. Измерительные элементы располагаются по одну сторону от генератора. Генераторная катушка питается переменным гармоническим током
J=J0e-iwt.
Здесь w— круговая частота, J0— амплитуда, i = √-1 — мнимая единица. Момент генераторной катушки Mt определяется током, площадью витка S и количеством витков nt:
Mt = JntS.
Моменты измерительных катушек Мr определяются площадью витка и числом витков п:
Mr = nrS.
Расстояние между центрами генераторной и дальней измерительной И1 катушек называется длиной зонда L1. Относительное расстояние между центрами измерительных катушек )L\L1 называют базой зонда.
Переменный ток в генераторной катушке возбуждает в однородной проводящей среде переменное электромагнитное поле. Если расстояния между генераторной и измерительными катушками существенно превышает их размер (L » √/S ), все катушки можно заменить магнитными диполями. В этом случае магнитное поле в центрах измерительных катушек описывается выражением:
Здесь k — волновое число, которое связано с параметрами среды следующим соотношением:
В j-й измерительной катушке наводится э.д.с.
Фаза магнитного поля или э.д.с. в измерительной катушке описывается выражением
Эта зависимость является базовой для проектирования изопараметрических зондов. Из представленного выражения видно, что разность фаз в однородной среде будет одинакова и зависит только от УЭС среды, если выполняются два условия: 
Трехкатушечные зонды, для которых выполняются эти условия, называются изопараметрическими.
В аппаратуре ВИКИЗ выбраны следующие значения изопараметров:
