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.
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.
ПС
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 U при ультразвуковом воздействии сводится к двум основным моментам:
ПС
ПС
во-первых изменяется величина сигнала U, во-вторых - дифференциация сигнала U 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.
ПС
В зависимости от особенностей исследуемого геологического разреза при акустическом воздействии наблюдается увеличение амплитуды сигнала U 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.