К оглавлению

С научно-практического семинара "Проблемы качества ГИС" (г. Тверь, 27 - 30 января 1997 г.)

Метод высокочастотного индукционного каротажного изопараметрического зондирования (ВИКИЗ) предназначен для исследований скважин, бурящихся на нефть и газ, с удельным сопротивлением бурового раствора более 0,2 Ом*м. ВИКИЗ может быть использован для исследования сухих скважин, а также скважин, обсаженных непроводящими трубами.

Метод ВИКИЗ обеспечивает выделение пластов-коллекторов, определение их эффективной мощности и удельного электрического сопротивления (УЭС) как в зоне проникновения, так и в не затронутой проникновением части пласта, в том числе и в пластах относительно небольшой мощности, отбивку водонефтяных и водогазовых контактов. Результаты ВИКИЗ в комплексе с петрофизическими данными позволяют определять проницаемость коллекторов, коэффициент нефтегазонасыщености и нефтеотдачу пластов.

Обычно индукционное каротажное зондирование осуществляется с помощью зондов различной длины. При этом показания различных зондов различны даже в однородной среде. Однако, если с изменением длины зонда соответствующим образом изменять его частоту и размер базы, то можно добиться постоянства всех характеристик поля для зондов различной длины.

Для этого должны выполняться следующие условия:

где L - длина зонда, В - база зонда, f- частота излучения, М - магнитный момент.

Выполнение условия (2) является обязательным только при амплитудных измерениях.

Отличительной особенностью метода является высокая пространственная разрешающая способность, что обеспечивает выделение в разрезе скважины маломощных прослоев с определением их истинной мощности, а также выявление радиальных неоднородностей в зоне проникновения пластов-коллекторов с определением параметров этих неоднородностей.

Аппаратура ВИКИЗ состоит из скважинного прибора и наземной панели. Структурная схема скважинного прибора представлена на рисунке . Скважинный прибор содержит зондовый комплекс и электронный блок. В состав комплекса входят пять электромагнитных зондов различной глубинности исследования и электрод ПС. Каждый зонд содержит одну генераторную и две измерительных катушки. Измеряемым параметром является разность фаз между э.д.с, наведенными в измерительных катушках. Эта разность фаз непосредственно связана с УЭС горных пород, окружающих скважину. Электрод ПС предназначен для записи потенциалов самопроизвольной поляризации скважины.

Электронный блок обеспечивает возбуждение тока заданной частоты в генераторных катушках, преобразование высокочастотных сигналов от приемных катушек в сигналы промежуточной частоты, измерение разности фаз между сигналами измерительных катушек на промежуточной частоте, передачу информации по каротажному кабелю в наземную панель. Напряжение с электрода ПС передается напрямую, без преобразования.

Основная функция наземной панели - прием и преобразование информации, поступающей от скважинного прибора, в вид, удобный для регистрации. Кроме этого, наземная панель обеспечивает питанием скважинный прибор. Соединение скважинного прибора с наземной панелью осуществляется по трехжильному каротажному кабелю. Аппаратура может использоваться с любым типом каротажного регистратора.

Интерпретация результатов ВИКИЗ осуществляется с помощью программного комплекса МФС ВИКИЗ, реализованного на современных персональных и профессиональных компьютерах. Комплекс может использоваться совместно с серийными обрабатывающими программными пакетами, например, СИАЛ-ГИС.

Программы комплекса обеспечивают по данным пяти зондов ВИКИЗ и данным об УЭС промывочной жидкости и диаметре скважины восстановление радиального распределения УЭС в рамках многослойной модели среды с цилиндрическими границами раздела (скважина - зона проникновения - окаймляющая зона - пласт). Производится введение поправок, обусловленных ограниченной мощностью пласта, эксцентриситетом прибора в скважине и диэлектрической проницаемостью среды, а также устанавливается достоверная глубина зондирования в данной точке наблюдения для модели, которая получена в результате интерпретации.

Характеристики зондов:

Характеристики аппаратурно-программного комплекса ВИКИЗ:

Фирма "Луч" занимается разработкой и изготовлением аппаратуры ВИКИЗ с 1992 года. Ранее специалисты фирмы занимались разработкой этой же аппаратуры в рамках тематической партии СибНГФ; начиная с 1978 г. - совместно с ИГиГ СО АН. К настоящему моменту выпущено более 30 приборов. Наибольшее число приборов работает в "Сургутнефтегеофизике", кроме этого, они используются в Нефтеюганске, Ноябрьске и Нижневартовске. Такое количество приборов и достаточно длительный срок эксплуатации позволяет выявить определенную статистику отказов приборов.

Прежде всего, следует отметить исключительно высокую надежность приборов. Достаточно сказать, что первые три прибора, выпущенные в 1993 году, находятся в эксплуатации в Сургуте и до сих пор работают. Из всех выпущенных приборов на настоящий момент полностью выведен из строя только один. Он был оборван при подъеме из скважины из-за некачественной заделки головки, т.е. не по вине изготовителей.

Если же говорить собственно об отказах аппаратуры, то единственным недостаточно надежным узлом аппаратуры был гетеродин и схема стабилизации его частоты. В некоторых приборах в процессе эксплуатации нарушалась температурная компенсация гетеродина, и при больших температурных перепадах он выходил за диапазон регулирования, что не позволяло проводить измерения. В связи с этим на двух приборах были заменены платы гетеродина.

Решить эту проблему на отечественной элементной базе не удалось, поэтому были приобретены микросхемы фирмы "Analog Devices", которые полностью отвечали всем требованиям.

Кроме этого, возникали проблемы с передачей информации из скважинного прибора на наземную панель. Поскольку параметры кабелей разных марок и разной длины сильно отличаются, в ряде случаев происходили сбои при приеме информации, т.е. необходима была подстройка приемника наземной панели, что делается с помощью предусмотренного для этого подстроечного резистора.

Основными факторами, обеспечивающими высокое качество и надежность аппаратуры, можно считать следующие:

• Системный подход при выборе метода измерения и структурной схемы аппаратуры, дающих качественные конечные результаты. Для аппаратуры ВИКИЗ были оптимизированы метод измерения, размещение катушек зондов и структурная схема прибора. Дальнейшее совершенствование метода возможно путем увеличения числа измеряемых параметров, что позволит более полно и точно моделировать сложные многослойные структуры.
• Использование качественных комплектующих изделий в специальном высокотемпературном исполнении. В ряде случаев возникала необходимость в проведении входного контроля используемых комплектующих изделий. В настоящий момент мы вынуждены переходить на комплектующие импортного производства в тех случаях, когда отечественных аналогов не существует или они не отвечают нашим требованиям. Сейчас в аппаратуре используются микросхемы ведущих мировых фирм, таких, как Analog Devices, Intel, Maxim, Motorola.
• Конструктивные и технологические решения, гарантирующие механическую прочность, устойчивость к ударным нагрузкам и долговечность (механическое закрепление деталей, использование клеев, компаундов, покрытий). Крупные детали фиксируются винтами и скобами, мелкие детали и жгуты приклеиваются амортизирующим компаундом. Платы после монтажа и настройки покрываются лаком, обеспечивающим их долговечность.
• Схемотехнические и конструктивные решения, обеспечивающие высокую точность измерений и уменьшающие взаимное влияние узлов аппаратуры (экранирование отдельных узлов, экранирование линий связи, уменьшение наводок на общем проводе схемы и т.п.).
• Использование конверсионных технологий и материалов. В качестве примера можно привести ракетную технологию с использованием намотки стекловолокна, применяемую в аппаратуре ВИКИЗ для изготовления радиопрозрачных корпусов. Корпус получается высокопрочным, имеет ровную поверхность, не требующую механической обработки, и обладает хорошими диэлектрическими характеристиками. В дальнейшем планируется переход на изготовление по этой технологии всей зондовой части прибора.
• Тщательность при монтаже и настройке электронных узлов. Достигается за счет хорошо отработанной технологии и высокой квалификации персонала. Для технологических операций используются микропаяльники со стабилизацией температуры жала, специальные приспособления для формовки выводов микросхем, для снятия изоляции с проводов и т. п. Специалисты, занятые в производстве приборов, в большинстве раньше работали на предприятиях ВПК и имеют высокую квалификацию.
• Проведение испытаний готовых изделий по обязательной программе, включающей тестирование с помощью поверочного устройства, имитирующего однородную проводящую среду, профилирование скважинным прибором границы раздела воздух - вода в баке, заполненном минерализованной водой, температурные испытания скважинного прибора с нагревом до 125°С, испытания корпуса скважинного прибора на давление 60 МПа

Рисунок

Структурная схема скважинного прибора