Метод электрической корреляции (МЭК) разработан в Свердловском горном институте проф. А. К. Козыриным. МЭК применяется в двух вариантах - скважинном и поисково-картировочном.
Назначение скважинного варианта - увязка проводящих подсечений в разных скважинах, поисково-картировочного - поиски проводников в окрестностях скважин и картирование геоэлектрических неоднородностей под наносами.

Физические основы метода

Сущность скважинного варианта МЭК поясняется Рис. 1. В рудное (проводящее) подсечение в скважине С-1 помещают токовый электрод А, подключенный к "+" источника тока. Второй электрод В относят на достаточно большое расстояние (в "бесконечность"). По соседней скважине С-2, также имеющей рудное (проводящее) подсечение, перемещают электрод М и измеряют разность потенциалов между ним и электродом N, заземленным на поверхности, вблизи устья скважины С-2.

Рис. 1 Схема наблюдений и кривые потенциала в скважинном варианте МЭК при наличии {а) электрической связи рудных подсечений в скважинах С-1 и С-2 и при ее отсутствии (б)

В случае если рудные подсечения в обеих скважинах электрически связаны между собой, ток по хорошему проводнику устремляется из зарядной скважины С-1 в исследуемую скважину С-2, и против рудного подсечения в ней будет зафиксирован максимум потенциала (кривая а). Если же электрической связи нет, а среда между скважинами однородная и изотропная, то максимум потенциала будет наблюдаться там, где электрод М ближе всего к источнику тока А, т. е. в точке ОП - основании перпендикуляра, опущенного из точки заряда на ось исследуемой скважины (кривая б).
Таким образом, признаком увязки или идентификации рудных подсечений является смещение максимума потенциала корреляционной кривой с точки ОП на проводящее подсечение в исследуемой скважине.
При поисково-картировочном варианте МЭК токовый электрод А помещают на поверхности, в точках, расположенных на лучах, проходящих через устье скважины на разных расстояниях от него (Рис. 2, а), а измерения потенциала проводят по стволу скважины так же, как и в предыдущем варианте.

Рис. 2 Поисково-картировочный вариант МЭК. Расположение питающего электрода (а) и кривые потенциала (б)

Если между токовым электродом и скважиной оказывается проводник, это проявляется в том, что максимум потенциала смещается с точки основания перпендикуляра и располагается там, где проводник ближе всего подходит к скважине.

Интерпретация и изображение результатов

В основу интерпретации данных МЭК положены геометрические принципы, а именно: анализ взаимного расположения осей исследуемых скважин, точек заряда и оснований перпендикуляров ОП, а также точек-максимумов, минимумов и площадок равных значений на кривых потенциала.
Максимумы потенциала формируются на кривых МЭК, как это показано на Рис. 1, там, где исследуемая скважина пересекает заряженный проводник. При хорошей проводимости проводника над ним может наблюдаться площадка равных значений потенциала, т. к. здесь происходит осреднение потенциала по всей мощности проводника.
Максимум потенциала может наблюдаться и в скважине, не пересекающей заряженное тело, если она находится в зоне эмиссии тока хорошим проводником (см. скважину С-4 на Рис. 3). Наличие максимума потенциала свидетельствует о том, что между зарядом и исследуемой скважиной располагается хороший проводник или вблизи скважины находится оконечность заряженного проводника. Разработаны приемы геометрической интерпретации, позволяющие определить расстояние проводника от скважины.
Важной особенностью корреляционных кривых являются точки минимума, которые наблюдаются в зонах натекания тока на проводник (скважина С-2 на Рис. 3). Явление натекания тока имеет место на ближней к точке заряда части проводника, не связанного электрически е зарядным подсечением. Как показано на Рис. 3, токовые линии здесь изгибаются, как бы втягиваясь в проводник, а т. к. изолинии потенциала перпендикулярны токовым линиям, то над проводником образуется зона минимума потенциала.
Таким образом, наличие минимума на корреляционной кривой свидетельствует, во-первых, о том, что проводник в исследуемой скважине не имеет электрической связи с зарядом и, во-вторых, о том, что этот проводник имеет большую протяженность в сторону, противоположную от заряда.

Рис. 3 Формирование кривых потенциала в зоне натекания и эмиссии тока

Результаты наблюдений по МЭК изображаются в виде схем корреляционной увязки, корреляционных профилей и планов корреляционных осей.
Схемы корреляционной увязки строят с учетом рельефа. На них выносят спрямленные оси скважин с рудными подсечениями, геологическими колонками и диаграммами КС, выносят точки зарядов и кривые МЭК.

Схема корреляционной увязки рудных подсечений но данным МЭК

Кривые нумеруют в соответствии с номером заряда. На схеме проводят корреляционные оси, соединяя точки заряда с точками других скважин, над которыми наблюдаются максимумы потенциала при этом заряде, и делают заключение о наличии электрической связи между рудными подсечениями в разных скважинах.
Метод электрической корреляции позволяет увязывать не только проводящие, но и высокоомные образования. В данной лабораторной работе использовалась установка МУСТ – 1, которая эмитирует скважины.

Рис. 1. Пример правильной (а) и
неправильной (б) установки обсадной трубы

Знание диаметра скважины необходимо при количественной интерпретации результатов таких методов, как КС, БКЗ, БК, ИК, ГК, НГК и др., а также для литологического расчленения разреза (рис. 2). Приборы для измерения диаметра скважины называются каверномерами. Они бывают различными по конструкции: рычажными, фонарными, управляемыми и неуправляемыми. В любом случае в них имеется какой-то следящий механизм, скользящий по стенке скважины, и преобразователь положения этого механизма в электрический сигнал, чаще всего, посредством изменения активного сопротивления электрической цепи.

На рис. 3 показана нижняя часть рычажного каверномера.
Рис. 2. Зависимость среднего Рис. 3. Устройство каверномера диаметра скважины от литологии разреза рычажного типа

К корпусу этого скважинного прибора крепятся на шарнирах 3 подпружиненных рычага, образующих следящий механизм. Нижние концы рычагов скользят по стенке скважин. Один из рычагов управляет ползунком переменного сопротивления , два других служат для центрирования каверномера по оси скважины (поэтому измеряемый параметр и характеризует средний диаметр скважины). Перед спуском такого каверномера в скважину его рычаги прижимаются к корпусу и удерживаются в этом состоянии с помощью специального чашеобразного замка, который по достижении снарядом забоя раскрывают с помощью специального электромагнита, на который подают питание с поверхности.

Рис. 1. Устройство скважинного снаряда РЭТС-2 в продольном (а) и
поперечном (б) разрезе:
1 - корпус; 2,3 - перемычки; 4 - верхний кожух; 5 - нижний кожух; 6 - кабельный наконечник; 7 - крыльчатка; 8 - вал крыльчатки; 9,10 - игольчатые постоянные магниты; 11 - тахометрический преобразователь; 12 - твердосплавные керны; 13 - опоры крыльчатки.
Каждый скважинный снаряд (рис.1) состоит из полого цилиндрического корпуса 1 с перемычками 2 и 3, верхнего и нижнего 4 и 5 кожухов и кабельного наконечника 6. Между перемычками 2 и 3 установлена трех лопастная крыльчатка 7, на валу 8 которой размещены в противоположной полярности два постоянных игольчатых магнита 9 и 10. Расстояние по дуге между магнитами равно 90°. Напротив магнитов располагается закрепленный в корпусе тахометрический преобразователь 11 в виде миниатюрного феррозонда, вытянутого параллельно оси крыльчатки.
При прохождении постоянного магнита мимо феррозонда, последний вырабатывает сигнал, фаза которого зависит от полярности управляющего магнита.

Крыльчатка вращается на двух твердосплавных кернах 12 между двумя опорами 13, в центрах которых завальцованы корундовые подпятники. Опоры 13 имеют резьбовое соединение с перемычками 2 и 3, благодаря чему можно регулировать силу трения крыльчатки в опорах или извлекать ее из опор.
III. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СХЕМА ПРИБОРА
Кроме самого феррозонда, намотанного на стержневом пермаллоевом сердечнике длиной 22 мм и сечением 0,2 мм, обмотка которого содержит 2000 витков провода диаметром 0,063 мм, в состав скважинного снаряда входит несложная электронная схема (рис.2) собранная на двух диодах Д1- Д2 и двух транзисторах Т1 и Т2. Эта схема представляет собой фазочувствительный детектор, предназначенный для выделения и фазочувствительного выпрямления сигнала второй гармоники, снимаемого с феррозонда ФЗ.
Феррозонд тахометрического преобразователя питается переменным током частотой 800 Гц от преобразователя напряжения (Ген), расположенного в измерительном пульте, блок-схема которого представлена на рис.3. Питающее напряжение (800 Гц) подается в скважинный снаряд по центральной жиле кабеля (ЦЖК) и его оплетке ОК. По той же линии связи из скважинного снаряда выводится сигнал информации в виде разнополярных импульсов неодинаковой длительности. При одном направлении вращения крыльчатки более длительным является положительный импульс, при другом-отрицательный. Частота следования импульсов равна частоте вращения крыльчатки.
С помощью фильтра I- 2, С2-С5, имеющего частоту пропускания 0-200 Гц, сигнал информации отделяется от напряжения питания скважинного снаряда и подается на усилитель Ус. Этот усилитель предназначен для усиления сигнала без искажения его формы. С выхода Ус усиленный сигнал подается на интегрирующую цепочку R16-C10. В зависимости от того, какой импульс в сигнале информации был более длительным, на интегрирующей емкости СЮ накапливается положительное или отрицательное напряжение. Это напряжение усиливается усилителем постоянного тока УПТ и выводится на стрелочный индикатор РА1. По полярности поданного на индикатор напряжения и, следовательно, по его показаниям, определяют направление вращения крыльчатки и направление потока по оси скважины (вверх или вниз).
Для определения расхода (дебита) потока сигнал с выхода усилителя Ус подается так же на счетчик Сч, который суммирует число оборотов крыльчатки за выбранный интервал времени. Счетчик выполнен на четырех цифровых индикаторах и управляется двумя кнопками "Пуск" и "Стоп".

Рис 2. Принципиальная электрическая схема скважинного снаряда

Рис.3. Блок-схема наземного измерительного пульта

Усилители Ус и УПТ построены на микросхемах, остальные блоки -на транзисторах.
Блок питания БП служит для питания всех блоков наземного измерительного пульта постоянным напряжением. Он содержит выпрямитель и транзисторный стабилизатор постоянного напряжения.
IV. ВКЛЮЧЕНИЕ ПРИБОРА
Включение прибора производят в следующем порядке:
а) освобождают от упаковки измерительный пульт и скважинные снаряды;
б) отворачивают нижний кожух скважинного снаряда и устанавливают
крыльчатку между ее опорами так, чтобы она легко и плавно вращалась;
в) подсоединяют скважинный снаряд к наземному измерительному пульту;
г) переключатель питающего напряжения устанавливают в позицию "
220" или "=12" в зависимости от используемого источника питания,
заземляют корпус измерительного пульта;
д) органы управления пульта устанавливают в следующие положения
переключатель "НАПРАВЛЕНИЕ-СИГНАЛ-БАТАРЕЯ" в поз. БАТАРЕЯ;
ручку "УСИЛЕНИЕ" - в крайнее левое положение;
ручку "УСТ.О" - в среднее положение;
е) подключают прибор к источнику питания, включают тумблер «ВКЛ» и
контролируют величину питающего напряжения - отклонение стрелки
прибора PAI должно быть между 50 и 60 делениями, нажимают кнопку
"СБРОС", чтобы установить нулевые показания счетчика;
ж) переключатель "НАПРАВЛЕНИЕ-СИГНАЛ-БАТАРЕЯ" переводят в
положение "СИГНАЛ", приводят в медленное вращение крыльчатку и
ручками "УСИЛЕНИЕ" и "УСТ.О" добиваются одинаковых отклонений
стрелки на 50-60 дел. в обе стороны от нуля по шкале микроамперметра
PAI; при большой частоте вращения крыльчатки ручкой "УСТ.О"
корректируют положение нулевой линии сигнала по нулевым показателям
PAI.
з) нажимают кнопку "ПУСК" и проверяют работу счетчика оборотов,
показания счетчика должны возрастать на единицу за каждый оборот
крыльчатки;
и) при необходимости регистрации результатов на диаграммной ленте к гнездам "ВХОД" подключают вход регистратора каротажной станции в такой полярности, чтобы отклонение пера регистратора происходило в ту же сторону, что и отклонение стрелки микроамперметра PAI; к) переключатель "НАПРАВЛЕНИЕ-СИГНАЛ-БАТАРЕЯ" переводят в поз. "НАПРАВЛЕНИЕ" и проверяют, как изменяются показания индикаторного прибора PAI при изменении направления вращения крыльчатки; показание "ВВЕРХ" соответствует направлению вращения крыльчатки при спуске скважинного снаряда в неподвижной воде. После всех описанных проверок прибор готов к спуску в скважину. Измерения с расходомером проводят при остановках снаряда в скважине. Переход от числа оборотов крыльчатки к расходу потока осуществляют по

тарировочным графикам, один из которых для снаряда диаметром 36 мм приведен в качестве примера на рис.4.

Рис.4. Тарировочный график скважинного снаряда расходомера при диаметре скважины, равном диаметру снаряда — 36 мм.
V. МЕТОДИКА НАБЛЮДЕНИЙ С РАСХОДОМЕРОМ
Измерения могут проводиться как в открытом стволе скважин, так и в скважинах, обсаженных фильтрами.
Необходимым условием проведения расходометрии является наличие в скважине движения жидкости. Поэтому расходометрия может выполняться в следующих режимах:
1) при естественном динамическом состоянии скважины, т.е. при
самоизливе или естественных перетоках из одного проницаемого
горизонта в другой по стволу скважины;
2) при искусственном возбуждении скважины, создаваемом за счет
долива или откачки жидкости.
Следует учитывать, что при определении гидродинамических характеристик водоносных горизонтов по данным расходометрии наиболее точные результаты получаются в тех случаях, когда режим возбуждения скважины близок к установившемуся, о наступлении которого судят по стабилизации динамического уровня жидкости в скважине.
В условиях учебных скважин базы практики удобнее проводить возбуждение доливом. Для этого с помощью шланга доливают в скважину

воду из водопровода до тех пор, пока динамический уровень не стабилизируется у верхнего обреза обсадной трубы.
Наблюдения с тахометрическими расходомерами, как правило, выполняются дискретным способом при остановке прибора. Точки измерения располагаются через 5-^-20 м по стволу скважины. Выявленные интервалы водопроявления или поглощения исследуются более детально -со сгущением точек наблюдения до 0,5-Ю, 1 м. Продолжительность замера на одной точке зависит от величины расхода и диаметра скважины. Чем больше расход и чем меньше диаметр скважины, тем непродолжительнее может быть замер. Однако, во избежание больших погрешностей в определении частоты вращения крыльчатки не рекомендуется устанавливать время наблюдений меньше 1 мин.
Для контроля точности измерений выполняются повторные измерения в объеме не менее 5-^-10% от объема основных наблюдений. Точки для контрольных измерений следует выбирать в пределах водоупорных интервалов ствола скважины, в удалении от каверн и других участков изменения диаметра скважины.
Средняя относительная погрешность измерений £ср, %, вычисляется для каждой исследованной скважины и в целом для всего разведываемого участка по формулам, где
пг основное измерение;
Пи- контрольное измерение на одной точке;
т- количество контрольных измерений.
Средняя относительная погрешность измерений не должна превышать ±10%.
Наблюдения с расходомерами обязательно должны сочетаться с определениями фактического диаметра скважины, для чего могут быть использованы стандартные скважинные каверномеры.
VI. ОБРАБОТКА И ПРЕДСТВЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАСХОДОМЕТРИИ
Результаты измерений и все документальные данные, необходимые для их обработки, заносят в журнал наблюдений, форма которого приведена в приложении.
Для каждой исследуемой скважины в журнале указываются: дата измерений, № скважины, название участка, фамилия оператора, тип

прибора, наличие пакера, условия измерений (естественный или искусственный режим возбуждения). Приводятся сведения о конструкции скважины (диаметры, глубина, наличие обсадки), положение статического и динамического уровней в скважине.
После завершения измерений производится обработка полученных результатов с целью построения профиля притока (или поглощения) жидкости по стволу скважины, который называется расходограммой.
Обработка результатов наблюдений может выполняться в соответствии с существующими методическими руководствами или по более простой методике, предложенной в Свердловском горном институте.
Ниже приводится порядок операций при обработке данных расходометрии по общепринятой в настоящее время методике.
1), По данным, занесенным в полевой журнал расходометрии вычисляют rii - число оборотов в минуту (об/мин) крыльчатки для каждой точки наблюдения.
2) Для тех же точек определяют диаметр скважины по результатам
кавернометрии (или по данным бурения).
3) Рассчитывают расход потока для каждой точки измерения по
формуле ,где
П; - скорость вращения крыльчатки, об/мин;
Р - угловой коэффициент тарировочного графика для диаметра
потока, равного внешнему диаметру расходомера, согласно графику
рис.4
Р=0,0006 л/с об/мин
kd- поправочный коэффициент , учитывающий , что при диаметре
скважины большем, чем диаметр самого расходомера, через
поперечное сечение расходомера проходит только часть потока
жидкости; поскольку величина kd зависит не только от соотношения
диаметров потока и расходомера, но еще и от скорости потока, то
значение kd определяют по графикам (рис.5), построенным на основе
тарировки расходомера в трубах известного диаметра.
4) Строят расходограмму - Qi=f(hi). Вертикальный масштаб
расходограммы (h, м) должен соответствовать принятому масштабу
геологической документации скважин (1:200 или 1:500), горизонтальный
(Q, л/с) должен быть таким, чтобы случайные погрешности измерений не
искажали общей картины потока по оси скважины.

5) По построенной расходограмме производят расчленение геологического разреза на проницаемые и непроницаемые горизонты.

Рис.5. Графики зависимости поправочного коэффициента диаметра от диаметра скважины и скорости потока. Шифр кривых - скорость вращения крыльчатки, об/мин.

Непроницаемым соответствуют участки постоянных значений расхода, проницаемым - участки изменения Qj по глубине. По точкам изменения наклона отрезков кривой Qi=f(hj) определяют границы горизонтов с различными гидродинамическими характеристиками (рис.6).
6) Для всех выявленных водоносных (или водопоглощающих)
горизонтов определяют дебит (или расход), как разность между расходом
на кровле QK и подошве Qn пласта: Q= QK - Qn
7) На расходомере стрелками указывают направление движения
жидкости по стволу скважины.
VII. ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ДАННЫХ РАСХОДОМЕТРИИ
Интерпретация результатов расходометрии базируется на известном теоретическом положении / /утверждающем, что водоприток из однородного пласта в совершенную скважину при возбуждении его откачкой или водопоглощение в случае налива являются равномерными по всей мощности пласта. Поэтому границы водоносных или водопоглощающих пластов с различными свойствами определяются по точкам перегиба (изменения наклона отрезков) на графиках расходометрии, а коэффициент фильтрации рассчитывается по одной из формул, учитывающих условия фильтрации жидкости из скважины в пласт (или в обратном направлении).
При установившемся режиме возбуждения в пределах прямолинейной зависимости между расходом и повышением уровня можно воспользоваться формулой Дюпюи для напорных вод:

где Q - расход (или дебит) горизонта, м3/сут;
Кф - коэффициент фильтрации, м/сут;
h - мощность водоносного горизонта, м;
R - радиус влияния скважины, м;
г - радиус скважины, м;
Ро - давление у стенки скважины, м;
Рк давление у контура питания водоносной зоны водяного столба, м.
Из этого уравнения, перейдя к десятичным логарифмам и заменив разницу давлений разницей статического и динамического уровней, т.е. повышением уровня при доливе (или понижением при откачке) S = Hg -Нст, можно выразить коэффициент фильтрации:

Рис.6. Пример изображения результатов расходометрии 1- «башмак» обсадной трубы; 2 - амфибол-биотитовые гнейсы; 3 - граниты; 4 -обводненные зоны дробления
Все величины, входящие в формулу (*), за исключением радиуса влияния, определяют по результатам измерений в скважине. Мощность пласта h- как расстояние между соседними точками оси скважины, в

которых меняется наклон графика расходометрии , расход Q определяется как разница между расходом потока в стволе скважины на кровле и подошве водоносного горизонта Q= QK - Qn, положение статического и динамического уровня, установившегося в результате возбуждения, определяют по измерениям со скважинным уровнемером, радиус скважины г - по данным кавернометрии.
Величина радиуса влияния R может быть определена только с помощью дополнительных измерений в наблюдательных скважинах, но, поскольку в формуле (*) величина R находится под знаком логарифма, то для приближенной оценки коэффициента фильтрации можно воспользоваться значением R, найденным для сходных гидрогеологических условий, или принять какую-то условную величину радиуса влияния. Для трещинных вод В. Сысертской базы может быть принято R = 200 м.

Общие сведения о резистивиметрии и резистивиметрах

Резистивиметрия скважин заключается в измерении удельного электрического сопротивления промывочной жидкости, заполняющей скважину. Измерение производится резистивиметрами, которые могут быть скважинными и лабораторными, последние предназначены для измерения сопротивления жидких проб в лабораторных условиях. По принципу действия резистивиметры делятся на два типа: резистивиметры электрические (или контактные) и индукционные (или бесконтактные).
Индукционные резистивиметры используют бесконтактный способ измерения электрического сопротивления жидкости, в основе которого лежит индуктивный трансформаторный метод вихревых токов. Конструктив¬но индукционный резистивиметр выполнен в виде датчика, содержащего две тороидальные катушки, одна из которых с помощью генератора возбуждает в исследуемой жидкости токи высокой частоты (100 кГц), а вторая принимает сигналы, пропорциональные удельной электропровод¬ности этой жидкости.
Электрические резистивиметры представляют собой систему электродов, расположенных на небольшом расстоянии друг от друга, помещенных в специальном корпусе из изолятора с целью уменьшения влияния горных пород и обсадки на величину измеряемого сопротивления бурового раствора ρ0, заполняющего скважину.
Электрический скважинный резистивиметр - это четырехэлектродный градиент-зонд. Использование потенциал-зонда нежелательно, т.к. у него большой радиус исследования и на измерения будут оказывать влияние горные породы, слагающие стенки скважины.

Устройство лабораторного резистивиметра
Лабораторный резистивиметр представляет собой сосуд из изоляционного материала, в стенках которого размещены два токовых (А и В) и двух приемных (М и N) электродов (рис. 1).

Рис. 1. Лабораторный резистивиметр

Клеммы "ΔU" соединены с электродами MN, на них измеряется разность потенциалов. К клеммам "БАТ" подключается источник питания. Последовательно с электродами АВ включен шунт Ro, выводы с которого предназначены для измерения силы тока, протекающего через раствор.
Определение коэффициента лабораторного резистивиметра.
В электрическом каротаже методом КС, в электроразведке методами сопротивлений и в резистивиметрии сопротивление среды определяется по одной формуле:

где ΔU - разность потенциалов, измеренная на участке среды между приемными электродами MN в мВ;
1 - сила тока в этой среде в мА;
К - некоторая константа, зависящая от взаимного расположения электродов А, В, М и N и называемая в каротаже коэффициентом зонда, коэффициентом установки в электроразведке, а в резистивиметрии это коэф¬фициент резистивиметра. Единица измерения коэффициента - метр.

Рис. 2. Схема установки для определения коэффициента

В резистивиметр заливают раствор с известным удельным сопротивлением (эталонный раствор) – ρэ. В качестве эталонного сопротивления используется раствор хлористого натрия дистиллированной воде.
Для растворов с известной концентрацией (1, 3, 5 г/л) по графику зависимости удельного электрического сопротивления от концентрации NaCl снимают значения ρэ и заносят их в таблицу