Принципиальная схема. Зонды

Для изучения удельного сопротивления горных пород в скважи­ну на специальном кабеле спускают измерительную установку (зонд), состоящую, как правило, из трех электродов (заземлителей): А, М и N. Четвертый электрод В помещают на поверхно­сти земли (рис. 7). Электроды А к В предназначаются для про пускания электрического тока (питающие, или токовые электроды), электроды М и N — для измерения разности потенциалов между двумя точками среды в момент протекания электрическо­го тока (измерительные электроды).

При перемещении зонда вдоль ствола скважины в зависимости от удельного сопротивле­ния окружающих пород изме­няется разность потенциалов между измерительными электро­дами М и N. Если затем значе­ние разности потенциалов под­ставить в формулу, полученную для удельного сопротивления однородной среды [например, в формулу (1.16)], то вычисленная величина будет называться ка­жущимся удельным элек­трическим сопротивле­нием (или сокращенно ка­жущимся сопротивле­нием). В однородной среде ка­жущееся сопротивление равно удельному сопротивлению среды. В скважине среда неоднородна и кажущееся сопротивление зави­сит от многих факторов, харак­теризующих эту электрическую неоднородность, а также от ти­па и коэффициента зонда К. Кажущееся сопротивление связано с измеренной разностью потенциалов соотношением аналогично (1.16):

,                                                                       (1.17)

где  ρ_к - кажущееся сопротивление, Ом·м;

К - коэффициент зонда, м;

ΔU - разность потенциалов между электродами М и N, мВ;

I - сила питающего тока, мА.

На практике для измерения кажущегося сопротивления при­меняют зонды, различающиеся по числу питающих и токовых электродов и по их взаимному расположению.

В зависимости от числа питающих и измерительных электро­дов различают зонды прямого питания (или однополюсные) и зонды взаимного питания (или двухполюсные)¹ (рис. 8).

Зонд прямого питания имеет один питающий и два измерительных электрода (второй питающий электрод устанавливается в этом случае на поверхности). Зонд взаимного питания имеет два питающих и один измерительный электрод (второй измерительный электрод устанавливается на поверхно­сти).

¹ Коэффициент трёхэлектродного зонда вычисляют по формулам  — для зонда прямого питания [см. формулу (1.16)] или  — для зонда взаимного питания, где AM, AN, MN и т.д. — расстояние между соответствующими электродами.

Зонд прямого питания можно превратить в зонд взаимного питания и наоборот. Для этого нужно поменять назначения электродов: А М и B N. Результат измерений при этом не из­менится, если сохранить расстояние между электродами.

Это правило строго доказывает­ся и носит название принци­па взаимозаменяемости электродов. При измерениях с зондами прямого питания уда­ется более полно исключить при исследованиях в скважинах влия­ние полей, создаваемых естест­венными и промышленными электрическими токами в земной коре. С зондами взаимного пита­ния удобнее осуществлять одно­временную регистрацию кривых кажущегося сопротивления и соб­ственных потенциалов.

По взаимному расположению электродов различают потенциал-зонды и градиент-зонды.

Потенциал-зондами на­зывают зонды, у которых рас­стояние между парными электро­дами, т. е. электродами одного назначения (АВ или MN), суще­ственно больше расстояния от од­ного из этих электродов до бли­жайшего непарного, т. е. MN АМ или АВ АМ. Расстояние между электродами А и М потенциал-зонда показывают его размером или длиной; изме­ряемое значение кажущегося сопротивления относят к средней точке отрезка AM (точке записи).

Градиент-зондами называют зонды, у которых рас­стояние между электродами одного назначения (АВ или MN) существенно меньше расстояния от одного из них до непарного электрода, т. е. MN AM или АВ АМ. Измеренное кажущееся сопротивление относят к точке, расположенной на середине меж­ду парными электродами (точке записи).

Размером, или длиной, зонда считают расстояние от удаленного электрода до точки записи. Кроме того, зонды под­разделяются на последовательные (или подошвенные) и обра­щенные (или кровельные). Последовательными называ­ют зонды, у которых парные электроды расположены ниже не­парного, обращенными - зонды, у которых парные электро­ды расположены выше непарного.