Устройство для измерения естественных электрических потенциалов горных пород при акустическом воздействии на зону исследования
Изобретение относится к промысловой геофизике и направлено на повышение точности и детальности изучения геологического разреза, вскрытого скважиной. Отличительным признаком предлагаемого устройства является высокая достоверность, точность и детальность изучения литолого-стратиграфического разреза исследуемой скважины. Сущность изобретения заключается в повышении информативности измерений устройства регистрации потенциалов самопроизвольной поляризации (ПС) при литологическом расчленении геологического разреза, вскрытого скважиной и оценке фильтрационно-емкостных свойств продуктивных пластов на месторождениях углеводородного сырья. С применением данного устройства решена проблема измерения величины параметра электрических потенциалов непосредственно на границе раздела горная порода - буровой раствор путем применения глубинного зондового устройства с выносными прижимными электродами в количестве 24 штук, расположенных радиально оси прибора.
Изобретение относится к промысловой геофизике и направлено на повышение точности и детальности изучения геологического разреза, вскрытого скважиной.
Целью изобретения является повышение разрешающей способности и информативности измерений устройства для регистрации потенциалов самопроизвольной поляризации (ПС) при литологическом расчленении геологического разреза, вскрытого скважиной и оценке фильтрационно-емкостных свойств продуктивных пластов на месторождениях углеводородного сырья при одновременном акустическом воздействии на зону исследования.
Известно устройство регистрации потенциалов самопроизвольной поляризации (ПС) горных пород в нефтегазовых скважинах, состоящее из глубинного прибора и наземного цифрового регистратора на базе компьютеризированной каротажной станции. Скважинный снаряд представляет собой прибор электрического каротажа, с помощью которого получают диаграмму изменения разности потенциалов между электродом М, перемещающимся по стволу скважины, и заземленным электродом N, находящимся на земной поверхности. Литологическое расчленение геологического разреза, корреляция разрезов скважин и оценка фильтрационно-емкостных свойств продуктивных пластов
осуществляется на базе обработки и анализа данных изменения значений электрических потенциалов горных пород. [1]
Недостатком данного устройства является слабая повторяемость, невысокая разрешающая способность, точность и детальность расчленения исследуемого геологического разреза, низкая объективность оценки фильтрационно-емкостных свойств пластов-коллекторов.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство для измерения естественных потенциалов в скважинах при одновременном акустическом воздействии на зону исследования, состоящее из специальной каротажной «косы» электрического каротажа, сочлененной с излучателем упругих волн. [2]
Недостатком данного устройства является то, что оно не обеспечивает достаточной точности и детальности изучения геологического разреза, вскрытого скважиной, а также не позволяет с высокой достоверностью определять параметры фильтрационно-емкостных свойств пластов-коллекторов за счет своей низкой чувствительности.
Происхождение естественных потенциалов обусловлено главным образом диффузионно-адсорбционными процессами, возникающими на границах пластов, насыщенных водами различной минерализации и на контакте глинистого раствора и горной породы, поры которой заполнены водой иной минерализации или флюидом, поэтому потенциалы ПС возникают на границах сред в тонком слое. [3]
С использованием этого устройства-прототипа измерение значения электрических потенциалов ПС происходит случайно при движении зонда ориентировочно по центру скважины. Измерительный электрод М при этом расположен на достаточном расстоянии от стенок скважины, что не дает возможности измерения параметра электрических потенциалов, сосредоточенных непосредственно на разделе жидкой и твердой фаз в тонком слое. В отдельных случаях, когда происходит смещение
зонда на стенку скважины происходит измерение параметра электрических потенциалов ПС только на части поверхности стенок скважины.
Предлагаемое устройство позволяет с большей точностью и детальностью регистрировать электрические потенциалы на границе раздела жидкой фазы (бурового раствора) и твердого скелета (горной породы, слагающей стенки скважины) при одновременном акустическом воздействии на зону исследования.
Технический результат - повышение точности и детальности изучения геологического разреза посредством измерения естественных потенциалов собственной поляризации (ПС) в нефтегазовых скважинах при одновременном акустическом воздействии на зону исследования.
Для увеличения интенсивности регистрируемых электрических потенциалов ПС на поверхности стенок скважины предлагается использование глубинного зондового устройства с выносными прижимными электродами в количестве 24 штук, расположенных радиально оси прибора (фиг.1). Такая конструкция зонда обеспечивает измерение величины параметра электрических потенциалов (ПС) непосредственно на стенках скважины (на границе раздела горная порода - буровой раствор).
При определенных горногеологических условиях углеводороды в продуктивных пластах могут находиться в виде высоковязкой фазы и при интерпретации диаграмм ПС пласты-коллекторы могут быть выделены как непроницаемые.
Известно, что при акустическом воздействии на увлажненную горную породу в ней возникает сейсмоэлектрический эффект второго рода [4] - эффект электризации горных пород под действием высоких давлений, возникающих при акустическом импульсном воздействии на исследуемые горные породы, что существенно влияет на интенсивность возникающих потенциалов ПС. Эффект изменения сигнала UПС при ультразвуковом воздействии сводится к двум основным моментам:
во-первых изменяется величина сигнала UПС, во-вторых - дифференциация сигнала UПС плотных и проницаемых горных пород. При акустическом воздействии на исследуемые пласты-коллекторы происходит изменение термодинамического равновесия и достаточное понижение параметра вязкости флюида, содержащегося в пласте и таким образом повышение подвижности флюида, что приводит соответственно к значительному увеличению значений параметра ПС.
В зависимости от особенностей исследуемого геологического разреза при акустическом воздействии наблюдается увеличение амплитуды сигнала U ПС в 5-20 раз, в отдельных случаях в 60 раз больше исходного значения.[2]
Таким образом, увеличение сигнала сопровождается повышением чувствительности геофизического параметра к структурно-литологическим особенностям среды, которую он характеризует.
Возможность осуществления изобретения подтверждается его практической реализацией в скважине №13 Оренбургского нефтегазоконденсатного месторождения (фиг.2), где проводились измерения параметра потенциалов самопроизвольной поляризации при одновременном акустическом воздействии на зону исследования с использованием глубинного зондового устройства с выносными прижимными электродами в количестве 24 штук, расположенных радиально оси прибора. Скважинными экспериментами установлено, что при использовании предлагаемого устройства достигается высокая точность и значительно повышается достоверность результатов геофизических исследований скважин.
Экономическая эффективность предлагаемого устройства обусловлена высокой точностью и детальностью геофизических исследований в скважинах и достигается за счет повышения чувствительности измеряемых параметров к структурно-литологическим особенностям изучаемого геологического разреза.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:
1. В.М.Добрынин, Б.Ю.Вендельштейн, Р.А.Резванов, А.Р.Африкян. Промысловая геофизика. - М.: Недра, 1986. - 342 с.
2. О.А.Потапов, С.А.Лизун, В.Ф.Кондрат. Основы сейсмоэлектроразведки. - М.: Недра, 1995. - 267 с.
3. С.С Итенберг. Промысловая геофизика. - М.: Гостоптехиздат. 1961. - 388 с.
4. А.Г.Иванов. Сейсмоэлектрический эффект второго рода. Изв. АН СССР, серия географическая и геофизическая, №5, 1940. - 15 с.
Устройство для измерения естественных электрических потенциалов горных пород в нефтяных и газовых скважинах при одновременном акустическом воздействии на зону исследования, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и детальности литологического расчленения разреза, вскрытого скважиной, и оценки фильтрационно-емкостных свойств исследуемых продуктивных пластов, предлагается применение глубинного зондового устройства с выносными прижимными электродами в количестве 24 штук, расположенных радиально оси прибора, позволяющего обеспечивать измерение величины параметра электрических потенциалов непосредственно на границе раздела горная порода - буровой раствор.
