Министерство образования и науки РФ ГОУ ВПО Тюменский Государственный Университет Физический факультет Индукционные методы исследования скважин Выполнил: студент 4 курса 481 группы Татариков Д. А. Тюмень 2011
Индукционным каротажем называют изучение удельного электрического сопротивления горных пород, основанное на измерении вторичного поля вихревых токов, индуцированных в породе. Задача данного метода состоит в получении зависимости Э. Д. С. электромагнитного поля от электропроводности среды , ее геометрии и параметров зонда.
ИНДУКЦИОННЫЕ МЕТОДЫ Низкочастотные (20 -60 к. ГЦ) • ИМ с поперечным датчиком • ИМ переходных процессов • Частотный ИМ Высокочастотные (1 -10 МГЦ) • Высокочастотный ИМ • Волновой метод проводимости • Высокочастотное индукционное изопараметричекое зондирование
В основе метода лежит закон Фарадея, устанавливающий взаимосвязь между магнитными и электрическими явлениями
СХЕМА ИНДУКЦИОННОГО МЕТОДА
ПРИБЛИЖЕННАЯ ТЕОРИЯ НИЗКОЧАСТОТНЫХ ИНДУКЦИОНЫХ МЕТОДОВ Все индуцированные в окружающей среде вихревые токи имеют одну и ту же фазу, сдвинутые относительно фазы тока в генераторной катушке на 90( вихревые токи не взаимодействуют) Амплитуда плотности тока в любой точке среды рассчитывается по упрощенной формуле и определяется только пространственным фактором
ДЛЯ ОДНОРОДНОГО ПО ИНДУКТИВНОСТИ ПРОСТРАНСТВА где K коэффицент индуктивного зонда где f и Io - соответственно частота и амплитуда тока, проходящего по генераторной катушке; SГ и SИ - площади витков генераторной и измерительной катушек; n. Г и n. И - число витков генераторной и измерительной катушек; L - длина зонда.
ДЛЯ НЕОДНОРОДНОГО ПО ИНДУКТИВНОСТИ ПРОСТРАНСТВА Где удельные электропроводности соответственно раствора, зоны проникновения, пласта и вмещающих пород; геометрические факторы, тех же участков среды, показывающие долю сигнала данной среды в общем сигнале. Сумма всех геометрических факторов равна единице:
ПРЕИМУЩЕСТВА ИНДУКЦИОННЫХ МЕТОДОВ позволяют получить хорошо расчлененные кривые электропроводности с четкими аномалиями позволяют изучать разрезы скважин, пробуренных с обычной промывочной жидкостью, плохо проводящей электрический ток не используются токовые электроды, которые применяются в методах КС, СЗ, ВП
ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ИНДУКЦИОННЫХ МЕТОДОВ С помощью данного метода можно исследовать сухие, заполненные нефтью или буровым раствором скважины.
РАССМОТРИМ ОДНОРОДНУЮ ИЗОТРОПНУЮ СРЕДУ Центр ген. и изм. катушек расположены на общей оси на расстоянии Lи одна от другой Ось генераторной катушки совпадает с осью скважины Число витков nг и nп , радиусы которых rг и rп Площадь каждого витка sг = π rг 2, sп= π rп 2 Общая площадь витков Sг = sг nг , Sп = sп nп Считаем что размеры катушек значительно меньше расстояния Lи Генераторную катушку для упрощения заменим магнитным диполем
Генераторная катушка питается переменным током с амплитудой Ia мгновенное значение которого где τ-время, ω=2πf-угловая частота, f- частота Магнитный момент магнитного диполя равен Магнитный диполь создает в окружающем пространстве магнитное поле напряженностью или где Lr-рас. от центра ген. кат. до рассматриваемой точки Магнитный поток пронизывающий замкнутую поверхность где - вектор магнитной индукции, -угол между нормалью к элементарной площадки и силовыми линиями магнитного поля ; d. S-площадь сечения элементарной площадки Для элем. Кольца с радиусом rк магнитная индукция равна Затем выполним интегрирование и получим
Изменение магнитного потока во времени создает э. д. с электромагнитной индукции е в эл. кольце или Под действием этой Э. Д. С. В ед. кольце вихревой ток силой где сопротивление единичного эл. кольца Ток создает в окружающем пространстве магнитное поле. Напряженность этого поля в точке где расположена изм. катушка равна где Lп - расстояние от точек эл. кольца до центра изм. катушки; Sк-площадь пов. эл. кольца; Mк – магнитный момент кольца Величина вторичного магнитного потока, пронизывающего витки измерительной катушки или Изменение вторичного магнитного потока во времени создает в измерительной катушке э. д. с. или
где -коэф. индукционого зонда а пространственный фактор элементарного кольца Рассмотрим геометрический и физический смысл пространственного фактора тогда Для треугольника ABC на основании теоремы синусов Из АDC следует тогда и в итоге имеем Пространственный фактор определяется величиной угла между расстояниями от генераторной и приемной катушек до рассматриваемой точки среды Lп и Lг, под которым виден зонд из точек элементарного кольца. Физический смысл пространственного фактора эл. кольца заключается в том, что он определяет ту долю сигнала на выходе изм. катушки зонда, которую вносят различные участки изучаемой среды.
Рассмотрим выражение для э. д. с. вторичного магнитного поля в однородном и неоднородном пространстве. Э. Д. С. Всего исследуемого пространства Е где d. S –площадь сечения кольца В случае однородной немагнитной среды (µ=1) Существует строгое доказательство что суммарный пространственный фактор однородной изотропной среды равен единице Тогда Для неоднородной немагнитной среды удельная электропроводность равна Г де Пространственный факторы пласта, зоны проникновения , промывочной жидкости и вмещающих пород Т. е пространственный факторы каждого участка среды представляют собой сумму пространственных факторов Bк. п, Вк. зп. , Вп, Ввм. п элементарных колец по их площадям сечения Sк. п, Sк. зп, Sвм. п
Скачать презентацию Министерство образования и науки РФ ГОУ ВПО Тюменский
она.pptx