Аппаратура и методика скважинной магниторазведки при исследовании осадочных разрезов нефтегазовых скважин тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 04.00.12, кандидат технических наук Мухаметдинов, Наиль Накипович

• Мухаметдинов, Наиль Накипович
• кандидат технических наук
• 1998

Оглавление диссертации кандидат технических наук Мухаметдинов, Наиль Накипович

СОДЕРЖАНИЕ

стр

I. ФИЗИКО-ХШИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ПРИМЕНЕНИЯ И АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ АППАРАТУРНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ МАГНИТОМЕТРИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИИ ОСАДОЧНЫХ РАЗРЕЗОВ НЕФТЕГАЗОВЫХ СКВАЖИН

1.1. Горные породы в геомагнитном поле

1.2. Петромагнитные исследования кернового материала

1.2.1. Взаимосвязь залежей углеводородов с зонами

аномальной магнитности,

1.3. Развитие и современное состояние скважинной магнито-разведочной техники с точки зрения возможности ее применения для расчленения осадочных разрезов

1.4. Первичные преобразователи магнитных величин в электрические

1.4.1. Магниторезисторы

1.4.2. Магнитодиоды

1.4.3. Датчики Холла

1.4.4. Сверхпроводящие квантовые интерферометры (Сквиды)

1.4.5. Оптико-механические преобразователи

1.4.6. Индукционные зонды

1.4.7. Квантовые первичные преобразователи магнитного поля с использованием метода оптической

накачки

1.4.8. Феррозондовые магниточувствительные элементы (МЧЭ)

1.4.9. Ядерно-прецессионные преобразователи (ЯШ)

1.4.10. Ферроакустические первичные преобразователи

(ФАПП)

1.5. Выводы

2. РАЗРАБОТКА АППАРАТУРЫ ДЯЯ МАГНИТОРАЗВЕДКИ ОСАДОЧНЫХ

РАЗРЕЗОВ, ВСКРЫВАЕМЫХ НЕФТЕГАЗОВЫМИ СКВАЖИНАМИ

2.1. Разработка протонного магнитометра

2.1.1. Выбор параметров торроидальной катушки индуктивности для ядерно-прецессионного преобразователя (ЯПП)

2.1.2. Экспериментальные исследования протоносодержащих жидкостей с целью подбора термостойких рабочих тел

2.1.3. Выбор материала для охранного кожуха ЯПП с точки зрения обеспечения его немагнитности, удароцрочности и термобаростойкости

2.1.4. Скважинный прибор протонного магнитометра, работоспособный в условиях нефтегазовых

скважин

2.1.5. Наземный пульт протонного магнитометра

2.2. Разработка скважинной магнитометрической аппаратуры на базе ферроакустических первичных преобразователей (ФАПП) магнитного поля

2.2.1. Теоретические исследования ФАПП

2.2.2. Реализация градиентомера на базе ФАПП

2.2.3. Экспериментальные исследования ФАПП

2.2.3.1. Оценка чувствительности ФАПП

2.2.3.2. Оценка линейности ФАПП

2.2.3.3. Термостабильность ФАПП

2.2.4. Скважинный магнитометр на базе ФАПП

2.3. Выводы

3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ СКВАЖИННОЙ МАГНИТОРАЗВЕДКИ В ОСАДОЧНЫХ РАЗРЕЗАХ, ВСКРЫВАЕМЫХ НЕФТЕГАЗОВЫМИ

СКВАЖИНАМИ

3.1. Методика настройки и методика проведения работ с

применением скважинного протонного магнитометра

3.1 Л. Подготовка протонного магнитометра к предстоящим работам

3.1.1.1. Оценка магнитной обстановки в районе

предстоящих работ

3Л.1.2. Технические характеристики экспериментального образца протонного магнитометра

ЗЛЛ.З. Усилительный тракт скважинного прибора

магнитометра

3.1 Л.4. Методика настройки усилительного тракта скважинного прибора в соответствии с магнитной обстановкой в районе предстоящих

работ

3.1 Л.5. Наземный пульт магнитометра, органы

управления пультом и их назначение----П5

3.1 Л.6. Устройство для оценки работоспособности магнитометра и проверка его функционирования

3.1.2. Факторы, создающие предпосылки к неоднозначности высокоточных магнитных измерений в скважинах

3.1.2.1. Влияние скорости каротажа на качество записи распределения геомагнитной индукции по стволу скважины

3.1.2.2. Оценка влияния вариаций геомагнитного поля на результаты высокоточной скважинной магнитометрии

3.1.2.3. Оценка влияния физико-химического

состояния околоскважинного пространства и диаметра скважины на результаты высокоточной скважинной магниторазведки...132 3.1.2.4. Влияние привнесенных в скважину частиц

ферромагнетика и характер аномалий,

создаваемых ими

3.1.3. Малоамплитудщые магнитные аномалии в осадочных разрезах нефтегазовых скважин и их связь с магнитной восприимчивостью и намагниченностью осадочных пород

3.2. Методика проверки работоспособности и методика проведения работ с применением скважинного градиентомера на базе ферроакустического первичного преобразователя магнитного поля (ФАПП)

3.2.1. Скважинный прибор градиентомера и его функциональная схема

3.2.2. Технические характеристики экспериментального образца скважинного прибора

3.2.3. Проверка функционирования градиентомера

3.2.4. Модель скважины с коллекторами трещиноватого типа для проверки эффективности градиентомера

на базе ФАПП

3.3. Вывода

4. ОПРОБОВАНИЕ И ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТЕЙ СКВАЖИННОЙ МАГНИТОРАЗВЕДКИ В РАЗЛИЧНЫХ ТИПАХ ОСАДОЧНЫХ РАЗРЕЗОВ НЕФТЕГАЗОВЫХ

СКВАЖИН

4.1. Опробование магнитометра в пермских отложениях восточных районов Татарстана, представленных уфимским и казанским ярусами

4.1.1. Литолого-стратиграфические особенности уфимского и казанского ярусов, магнитные свойства слагающих их пород

4.1.2. Применение высокоточных магнитных методов в комплексе ГИС при поисках битумов на площадях типа Лагерной

4.1.3. Возможности высокоточной скважинной магнитометрии при решении задач по корреляции осадочных разрезов с содержанием битумов, представленных верхнеуфимскими и нижнеказанским подъярусами

4.1.4. Особенности магнитных аномалий в осадочных разрезах, относящихся к границе верхнеказанс-

кого и нижнеказанского подъярусов

4.1.5. Анализ природы магнитных аномалий, приуроченных к битумонасыщенным коллекторам

4.2. Опробование магнитометра в нефтяных скважинах

4.2.1. Оценка эффективности магнитометра при выделении нефтеносных интервалов в коллекторах гранулярного типа

4.2.2. Магнитометрия в скважине с непредвиденным

изливом нефти из непрогнозируемого интервала

4.2.3. Магниторазведка в нефтегазовых скважинах

Якутии

4.3. Возможности скважинной магниторазведки при изучении палеомагнетизма в условиях естественного залегания пород

4.4. Выделение интервалов с коллекторскими свойствами

в карбонатных разрезах нефтегазовых скважин по методу с табулированного магне тизма

4.5. Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Аппаратура и методика скважинной магниторазведки при исследовании осадочных разрезов нефтегазовых скважин»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. Повышение эффективности геологоразведочных работ на нефть и газ относится к одной из актуальных проблем нефтяной геологии, которая во многом может быть решена за счет развития существующих и внедрения новых геофизических методов исследований скважин (ГИС) . Основными источниками информации для построения геологических разрезов нефтепоисковых и разведочных скважин служат, как известно, данные ГИС. В настоящее время материалы ГИС являются основой геологической документации скважин /14/. С их помощью обеспечивается решение важнейших геологических задач поисков и разведки нефтяных месторождений: выделение в разрезе коллекторов и оценка их продуктивности, определение параметров, необходимых для подсчета запасов нефти и газа и т.д. Интерпретация данных ГИС является задачей со многими неизвестными, в связи с чем достоверность результатов интерпретации зачастую носит вероятностный характер. Одним из путей повышения достоверности результатов интерпретации данных ГИС является использование в комплексе ГИС новых методов исследований. С данной точки зрения особый интерес представляет скважинная магниторазведка осадочных разрезов, вскрываемых нефтегазовыми скважинами. По результатам высокоточных аэромагнитных съемок /8, 91/ и петромагнитных исследований кернового материала /29/ к настоящему времени установлено, что на фоне нормального геомагнитного поля залежь углеводородов можно рассматривать как источник локальных малоамплитудных возмущений, вызываемых аутигенными железосодержащими минералами-индикаторами (пирит, сидерит, магнетит и некоторые др.). Это создало

предпосылки для более детального исследования осадочных разрезов с точки зрения их магнитных свойств с применением высокоточной скважинной магниторазведки.

Скважинная магниторазведка традиционно является одним из основных методов при поиске железосодержащих руд /34,61,65,70/, характеризующихся достаточно большими (по отношению к осадочным разрезам нефтегазовых скважин) значениями магнитных восприимчивос-тей, что не требует высоких чувствительностей и точностей от первичных преобразователей. Применяемая в настоящее время высокоточная скважинная магнитометрия используется при изучении таких слабомагнитных объектов как кимберлиты, бокситы, сидериты и др. /23/. Как рудные скважины, так и скважины с содержанием упомянутых слабомагнитных объектов характеризуются щадящими, по отношению к нефтегазовым скважинам, термобарическими условиями, в связи с чем к скважинной аппаратуре не предъявляется жестких требований по их термобаростройкости.

Осадочные разрезы, с точки зрения их магнетизма, в основном, сложены из парамагнетиков и диамагнетиков, характеризующихся слабыми магнитными свойствами /17, 23/, их магнетизм зачастую определяется содержанием весьма малого количества ферромагнетиков /44/. Индукции геомагнитных полей от 5-10 нТл на фоне геомагнитной индукции (5-6).104нТл уже могут быть информативными. В соответствии с приведенными данными погрешность измерений должна быть ниже 0,02%. Исходя из этого следует, что для скважинной магнитометрии осадочных разрезов, вскрываемых нефтегазовыми скважинами, необходимо иметь приборы с высокой точностью и разрешающей способностью. При этом точностные характеристики должны сохранять свою стабильность в жестких термобарических условиях нефтегазовых

скважин, подавляющее большинство которых имеют температуры до 120° С и давления до 60 МПа.

Для того, чтобы приступить к оценке возможностей применения магниторазведки осадочных разрезов, вскрываемых нефтегазовыми скважинами, потребовалось обоснование зависимости малоамплитудных магнитных аномалий в осадочных толщах от особенностей ритмов и циклов седиментации, в частности, при наличии органики и углеводородов /9,28,29/. С другой стороны, потребовалась лабораторно-техническая база, позволяющая создать магнитометрическую аппаратуру, способную по своим техническим характеристикам производить расчленение осадочных разрезов по их магнитным свойствам в термобарических условиях нефтегазовых скважин.

На координационных совещаниях по магнитному каротажу нефтяных и газовых скважин, состоявшихся в г. Киеве в 1976 году и в г.Октябрьском в 1980 году при участии ведущих специалистов ИГ АН УССР, УНЦ, ВЙРГ и ВНИИГИС было принято решение приступить к разработке аппаратуры и методики по скважинной магнитометрии осадочных разрезов, вскрываемых нефтегазовыми скважинами.

Во исполнение этих решений автором и при его участии были проведены научно-исследовательские, опытно-конструкторские и методические работы /51, 53, 54, 55/, в ходе выполнения которых была разработана, опробована в производственных условиях и усовершенствована аппаратура магнитного каротажа для нефтяных и газовых скважин, исследованы методические возможности скважинной магниторазведки при изучении разрезов с содержанием углеводородного сырья, а также проведена разработка нового вида датчика магнитного поля, основанного на ферроакустическом эффекте.

Цель работы: создание аппаратурно-методических средств для

изучения связи магнитных свойств осадочных пород в естественном их залегании с зонами влияния углеводородов в скважинах с температурой до 120°С и давлением до 60 МПа, а также выделение интервалов с коллекторскими свойствами в карбонатных толщах.

Задачами исследований являлись:

- анализ физико-химических предпосылок к применению скважинной магниторазведки для изучения магнитных свойств осадочных разрезов и решения поисковых задач нефтяной геологии;

- анализ аппаратурно-технической базы с точки зрения возможностей создания скважинной магниторазведочной аппаратуры, позволяющей по своим точностным и техническим характеристикам проводить работы в нефтегазовых скважинах с температурой до 120°С и давлением до 60 МПа;

- разработка и изготовление экспериментальных образцов высокоточной скважинной магнитометрической аппаратуры для нефтегазовых скважин;

- разработка методики проведения работ в нефтегазовых скважинах с применением экспериментальных образцов магнитометрической аппаратуры;

- проведение магниторазведки в осадочных разрезах, вскрываемых нефтегазовыми скважинами в различных геолого-технических условиях и оценка эффективности полученных результатов.

Научная новизна:

- разработан высокоточный термобаростойкий, помехозащищенный протонный магнитометр, позволяющий проводить работы в нефтегазовых скважинах с температурами до 120°С и давлениями до 60 МПа;

- разработан новый класс первичных преобразователей магнитного поля ферроакустического типа, отличающихся простотой исполне-

ния, возможностью совмещения в одном датчике двух функций -измерителя магнитной индукции и измерителя градиентов магнитных полей, а также высокой чувствительностью, не хуже 0,1 нТл при измерении индукции и не хуже I нТл/м при измерении градиентов;

- показаны методические возможности высокоточной скважинной магниторазведки по выделению зон специфического минералообразования, обусловленных влиянием углеводородов, по корреляции осадочных разрезов в пределах залежи углеводородного сырья и по выделению интервалов коллекторов в карбонатных толщах методом стимулированного магнетизма.

Защищаемые положения:

- разработанный высокоточный, термобаростойкий, помехозащи-щенный протонный магнитометр позволяет производить работы в нефтегазовых скважинах с температурами до 120°С и давлениями до 60 МПа;

- предложенный и разработанный автором новый класс первичных преобразователей магнитного поля ферроакустического типа отличается простотой исполнения, возможностью совмещения в одном датчике двух функций - измерителя магнитной индукции и измерителя градиентов магнитных полей, а также высокой чувствительностью, не хуже 0,1 нТл при измерении индукции и не хуже I нТл/м при измерении градиентов;

- разработанная скважинная магнитометрическая аппаратура применима для выделения зон специфического минералообразования, характерных для залежей углеводородов, корреляции осадочных разрезов по их магнитным свойствам и выделения интервалов с коллекторскими свойствами в карбонатных толщах методом стимулированного магнетизма.

Практическая ценность работы заключается в том, что предлагаемая аппаратура и методика дают дополнительно новую информацию при решении задач по определению интервалов с содержанием углеводородов

и позволяют повысить достоверность выделения коллекторов в сложных геолого-технических условиях, в частности, коллекторов трещиновато-кавернозного типа в карбонатных толщах.

Реализация работы. Аппаратура и методика высокоточной сква-жинной магнитометрии осадочных разрезов, вскрываемых нефтегазовыми скважинами, при непосредственном участии и руководстве автора, была разработана и опробована в различных геологических условиях:

- в отложениях девона, карбона и перми (Башкортостан, Татарстан);

- в яковлевской свите и отложениях рифея (Красноярский край);

- в отложениях ботуобинского и улаханского горизонтов (Якутия);

- совместно с Тимано-Печерской геофизической экспедицией проведены работы в скважине глубокого бурения;

- проведены, совместно с Нежинской ЭГЙС (Украина), испытания аппаратуры в скважине с температурой 140°С.

Апробация работы и публикации. Результаты исследований по теме диссертации докладывались на заседаниях Ученого Совета ВНМИГИС (г. Октябрьский) в 1984, 1986, 1988, 1990 г.г.; на заседании Технического Совета ПО "Татнефтегеофизика" (г. Бугульма) в 1989 г.; на международной конференции и выставке по геофизическим исследованиям скважин (Москва, ГАНГ, 8-11 сентября 1998 г.); на Второй Азербайджанской международной геофизической конференции (Баку, 30 сентября - 2 октября 1998 г.); на заседании Ученого Совета НПФ "Геофизика" в 1998г.; на заседании Техсовета АО "Татнефтегеофизика" в 1998 г.

Основные результаты исследований изложены в пяти опубликованных работах, получено пять авторских свидетельств на изобретения.

Объем работы.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 220 страницах текста, содержит 33 рисунка, 13 таблиц и библиографию из 99 наименований.

Исследования по теме диссертации выполнялись автором, начиная с 1983 года во Всесоюзном научно-исследовательском и проектно-кон-структорском институте геофизических исследований геологоразведочных скважин (ВНИИГИС).

Диссертационная работа подготовлена под руководством заместителя генерального директора ВШИГИС по научной работе, доктора технических наук, члена-корреспондента РАЕН Кнеллера Леонида Ефимовича, которому автор приносит искреннюю благодарность за неоценимую помощь при подготовке диссертации.

Автор выражает благодарность сотрудникам НПО "Рудгеофизика": д.г.-м.н. Попову A.A., Брызгалову Е.А., Тенишеву В.Ш., Вари-нову Е.А., Атласовой Л.З. и к.г.-м.н. Филиппычевой Л.Г. за доброжелательное отношение, большую помощь и консультации при разработке протонного магнитометра для нефтегазовых скважин.

Автор от всей души признателен сотрудникам УНЦ д.г.-м.н. Пономареву В.Н. и Бахвалову А.Н. за консультации при выборе направления разработки и за одобрительные отзывы на работы автора в ходе выполнения НИР по теме диссертации.

Автор считает своим приятным долгом поблагодарить сотрудников НТО ВУГЭЦ: Курочкина В.В., Ахметшина A.M., Зараменских Н.М., Романову Г.Г. и директора ВУГЭЦ Кузнецова А.И., сотрудников ВНИИГИС-: д.г.-м.н. Кучурина Е.С., Гусева Ю.Г., Судничникова В.Г., к.г.-м.н. Сидорчука А.И., Лысенкова А.И., к.т.н. Потапова А.П., Шабарина В.Ф., Муллагалеева P.M., Кутлину Н.К., Миннеханову P.M., Тальнову М.Р., к.т.н. Леготина Л.Г. и к.т.н. Ахметова Р.Т. за помощь и учас-

тие при выполнений НИР по теме диссертации. Особую благодарность автор выражает Степанову C.B., принявшему участие в качестве соисполнителя на этапах НИР и хоздоговорной темы, а также Надыршиной ÏÏ.C. и Запевину М.М. за помощь, оказанную в ходе оформления диссертации.

За существенную помощь при выполнении работ по оценке эффективности высокоточной скважинной магниторазведки в различных геолого-технических условиях автор выражает благодарность:

- сотрудникам АО "Татнефтегеофизика" д.т.н. Корженевскому А.Г. и Романову А.А., а также коллективам опытно-методических партий АО "Татнефтегеофизика";

- геофизикам Игарской геофизической экспедиции - Красавину С.М. и Судниковичу В.Г.;

- начальнику Байкитской партии геофизических исследований Трепсу Е.В.;

- сотрудникам Якутской отдельной лаборатории АО НЛП "ВНИИГИС" Покусаеву В.И. и Галикееву Ф.К.;

- начальнику отряда Тимано-Печерской геофизической экспедиции скважин глубокого бурения Еникееву Ф.Н. ;

- сотрудникам Нежинской ЭГИС (Украина);

- сотрудникам и опытно-методическим партиям ГПК г.Октябрьского и Октябрьского управления геофизических работ.

I, ФМЗИКО-ХМММЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ПРИМЕНЕНИЯ И АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ АППАРАТУРНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ МАГНИТОМЕТРИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ОСАДОЧНЫХ РАЗРЕЗОВ НЕФТЕГАЗОВЫХ СКВАЖИН

1.1. Горные породы в геомагнитном поле

Все горные породы в постоянном магнитном поле» в общем случае в геомагнитном поле» имеют особенность намагничиваться и создавать собственное магнитное поле, величина которого пропорциональна магнитной восприимчивости (ае) этих пород. По магнитным свойствам все вещества подразделяются на три основные группы / 41 /:

- диамагнетики - зе < 0, при этом значения зе очень малы и составляют величины порядка единиц * 10~б СИ. По отношению к внешнему магнитному полю диамагнетики намагничиваются встречно. Диамагнетизм присущ всем без исключения веществам. К наиболее распространенным диамагнетикам относятся такие минералы, входящие в состав осадочных пород, как чистые разновидности известняков и каменной соли, гипс» ангидриты» кварц, кальцит, апатит» сера и некоторые другие образования;

- парамагнетики - эе > 0. Величина магнитной восприимчивости также мала (Ю~3..Л0~б)Си, но может, по абсолютной величине, существенно превышать значения магнитной восприимчивости диамагнетиков. По отношению к внешнему магнитному полю парамагнетики намагничиваются согласно, т.е. по направлению внешнего намагничивающего поля. Если диамагнетизм присущ всем без исключения элементам, то парамагнитными свойствами обладает ограниченное количество веществ. Для осадочных разрезов наиболее характерны следующие парамагнетики: пирит» халькопирит» доломит»

гематит, хлорит, биотит, сидерит и др.;

- ферромагнетики - эе > 0. Их магнитная восприимчивость может на несколько порядков превышать магнитную восприимчивость парамагнетиков. Ферромагнетики также как и парамагнетики намагничиваются по отношению к внешнему магнитному полю согласно, однако зависимость между величиной намагничивающего поля и намагниченностью является нелинейной и характеризуется гистерезисом, обуславливающим при снятии намагничивающего поля остаточную намагниченность. Т.е. ферромагнетики обладают своеобразной магнитной памятью, которая используется при изучении вопросов, связанных с палеомагнетизмом, а также генетическими и постгенетическими перестройками магнитной минерализации в осадочных толщах. Ферромагнетиками являются лишь некоторые химические элементы - железо, кобальт, никель. Ферромагнитными свойствами обладает группа соединений, имеющих общую химическую формулу М0Ре20я - где I - любой 2-х валентный элемент /88/. Из этого числа соединений наибольший интерес представляет магнетит (Ре0Ре203) с различными примесями, т.к. наблюдаемые магнитные свойства громадного большинства горных пород, в том числе и пород, вскрываемых нефтегазовыми скважинами, в основном обусловлены этим минералом, являющимся составной частью горных пород.

Как упоминалось выше, любые горные породы в геомагнитном поле намагничиваются. В зависимости от условий осадконакопления и их физико-химического состояния в последующие эпохи, различают следующие виды намагничиваний горных пород в постоянном магнитном поле /88/':

- индукционное (индуктивное) намагничивание, определяется как разность между наблюдаемой и остаточной намагниченностями, т.е.

оно отслеживает внешнее намагничивающее поле;

- термонамагничивание - намагничивание при уменьшении температуры от точки Кюри до температуры порядка комнатной;

- химическое - намагничивание при протекании химических (геохимических) реакций и перекристаллизациях;

- пьезодинамическое - намагничивание при наложении или изменении механических напряжений;

- динамическое - аналог пьезодинамического, но при переменных нагрузках;

- ориентационное - намагничивание в результате осаждения в жидкости или в газе частиц, имеющих собственный магнитный момент;

- вязкое намагничивание - возрастание намагниченности с течением времени;

- термовязкое - вязкое намагничивание при одновременном увеличении температуры.

Горные породы находятся под воздействием геомагнитного поля в течении многих миллионов лет. Известно, что геомагнитное поле не является строго постоянным во времени и характеризуется вариациями, называемыми вековым ходом (среднегодовые изменения элементов земного магнетизма). В.Вейнберг составил каталог магнитных определений еще в 1929 г /18/, свидетельствующий о наличии векового хода. Затем был составлен каталог векового хода для земного шара за период 1500...1940 г.г./19/. Принципиально новые возможности при изучении вековых вариаций дали археомагнит-ные исследования С.Бурлацкой /16/, позволившие показать наличие векового хода за последние 8500 лет. Первыми, кто указал на возможность исследований древнего геомагнитного поля еще в прошлом веке» были М.Меллони /97/ и Дж.Фольхгерайтер /92/, изучавшие

естественную остаточную намагниченность лав Этны и древнеримской керамики еще в прошлом веке.

При изучении осадочных разрезов в естественном их залегании, т.е. методами скважинной магниторазведки, немаловажшм фактором являются инверсии полюсов геомагнитного поля. Проследить все границы раздела прямо и обратно намагниченных пород по всему земному шару еще не удалось, т.к. число этих границ (соответствующих числу инверсий) чрезвычайно велико и за последние 500 млн.лет превышает тысячу, однако корреляция толщ, проводимая по образцам взятым из обнажений, на протяжении сотен и тысяч километров достаточно хорошо выполняется / 88 /. Так, автор метода палеомагнитной корреляции осадочных толщ А.Храмов проследил на территории Туркмении слои одновозрастных пород неогенового возраста в разрезах, отстоящих друг от друга на расстоянии нескольких сотен километров / 85 /. Примером может служить чередование прямо и обратно намагниченных слоев, наблюдавшееся А.Храмовым / 85 / в разрезах плиоценовых отложений Западной Туркмении и Т.Лнньковой в разрезах девонских отложений Средне-Русской возвышенности /40/. Еще более убедительным примером является совпадение результатов А.Храмова с результатами И.Хосперса, наблюдавшего чередование прямо и обратно намагниченных базальтовых лав в 20-километровой толще Исландии, одновозрастных с породами Западной Туркмении /93/.

К настоящему времени наблюдается тенденция, как в России так и за рубежом, к созданию аппаратуры ж методики по изучению остаточных намагниченностей в условиях естественного залегания пород, т.е. скважинными методами. Фирмой РеРго1ез разработаны способ и установка детектирования инверсий геомагнитного поля

путем измерений в буровой скважине / 74 /. Изучаются вопросы» связанные с остаточными намагниченностями траппов и кимберлитов по данным магнитных измерений в скважинах /67/, проводятся работы по определению намагниченности пород в скважинах по результатам измерений магнитного поля и восприимчивости /12/.

1.2. Петромагнитные исследования кернового материала

К настоящему времени накоплен достаточно большой экспериментальный материал по проведенным литолого-петромагнитным исследованиям керна многих опорных, структурно-поисковых, параметрических и поисково-разведочных скважин в ряде нефтегазоносных районов Русской платформы /30 /, который показывает» что информация о магнитных свойствах горных пород способна в значительной мере дополнить характеристику разрезов бурящихся нефтепоисковых и разведочных скважин.

Кашюметрические и магнито-фракционно-минералогические исследования кернового материала /28/ показывают» что среди природных ферритов (ферримагнетиков, сходных по магнитным свойствам с ферромагнетиками), наиболее широко распространены магнетит Ре304 и титаномагнетит ТЫ?ег04. Эти два минерала в подавляющем большинстве случаев определяют магнитность горных пород, связанных с ферритами. В определении магнитных свойств осадочных пород в ряде случаев могут играть роль такие ферромагнитные минералы как пирротин, грейгит и маггемит. Все перечисленные выше минералы не только повышают общий магнетизм горных пород» но» зачастую» могут сохранять информацию о параметрах древнего геомагнитного поля.

Осадочными породами, как известно, осадки становятся в результате проявления диагенеза и эпигенеза, с которыми связано

появление новых характерных минеральных видов, так называемых диа-генетических и эпигенетических минералов. В период диагенеза за счет перераспределения железа, находящегося в осадке, в определенных геохимических условиях восстановительной среды образуются такие такие высокожелезистые минералы, как сидерит, сидоропле-зит, анкерит, шамозит и другие, обладающие высокой парамагнитной восприимчивостью /28/.

С помощью информации о магнетизме осадочных пород надежно выделяются и получают соответствующую характеристику не только породы различного литологического облика, слагающие ритмы и циклы седиментации, но и разновидности пород близкой или одноименной литологии, различающиеся вещественным составом цемента (песчаники, алевролиты), глинистых минералов (глина, аргиллиты), карбонатных минералов (известняки, доломиты, ге-карбонаты).

Понятие о магнитной минерализации не идентично понятию о минеральном составе пород; в литологии и петрографии главными породообразующими минералами называют те минералы, которые составляют большую часть породы /29/. К числу второстепенных минералов и включений относят минералы, находящиеся соответственно в меньшем и весьма малом количестве. С точки зрения магнитной минерализации главными являются те минералы, которые вносят максимальный вклад в магнитный момент порода. -Учитывая, что магнитный момент минералов, относящихся к трем основным магнитным классам, весьма различен, главными магнитными минералами могут быть как главные породообразующие минералы, так и те, которые находятся в относительном меньшинстве. Например, магнитный момент кварцевых или полевошпато-во-кварцевых песчаников, как правило, определяется не обломочными минералами, по которым названа порода, а теми, которые составляют

их цемент: Ре-карбонаты, глинистые минералы» гидроокислы Ре и др. Момент полимиктовых песчаников часто определяется содержанием редких включений окисленного магнетита или примесью зерен глауконита, биотита, хлорита» иногда в ассоциации с гидроокислами Ре и т.д.

Чистые разновидности известняков и каменной соли, гипс, ангидрит и некоторые другие образования обладают диамагнетизмом, их магнитная восприимчивость имеет отрицательный знак и очень малое значение. Даже при незначительной примеси парамагнитных или ферромагнитных минералов диамагнитные породы, как правило, приобретают несвойственный им более высокий положительный магнитный момент. Для известняков характерна примесь глинистых минералов, для доломитизированных известняков и доломитов - гидроокислов Ее» для каменной соли - песчано-глинистый материал и т.д. Породы различного литологического облика тех частей разреза, которые формировались в обстановке вулканических проявлений, обладают большим или меньшим ферромагнетизмом пирокластического или туфогенного материала. Ферромагнетизм, обусловленный прослойками пирокластики, могут обнаруживать слои каменной соли, известняки, доломиты, глины и другие осадочные породы. Парамагнетизм глин более или менее однороден в пределах слоя или прослоя, но по разрезу он меняется в зависимости от состава глинистых минералов. Очень слабый парамагнетизм присущ каолиниту и Жа-Са-монтмориллониту. Железистые разности гидрослюд» хлоритов и монтмориллонитов обладают заметным повышенным парамагнетизмом. Примесь кварца, кальцита и других диамагнитных минералов снижает парамагнетизм глинистых пород. Примесь Ре-карбонатов, биотита, глауконитов» гидроокислов Ре и других железосодержащих минералов, наоборот,

повышает уровень их парамагнитности.

Известно / 79 /, что под влиянием эпигенетических процессов железистые разности глинистых минералов переходят в нежелезистые -каолинитовые. Железистые карбонаты, образующиеся в различные стадии диагенеза, также способны терять свое железо в период эпигенеза и переходить из антиферромагнитного состояния в парамагнитное и диамагнитное. В процессе диагенеза и эпигенеза происходит преобразование и минералообразование не только указанных выше породообразующих, но и акцессорно-окисных (гематит, магнетит) и сульфидных (пирит) - минералов. Иногда наблюдаются выделения свежих зерен магнетита, находящихся в ассоциации с конкрециями сидерита-сидеро-плезита, и микровключения магнетита в пирите, ассоциированные с органикой /79/.

По данным Н.М.Страхова / 79 / количественным показателем диагенетического превращения вещества являются аутигенные формы железа. Основная масса минералов железа в осадочных породах содержится в песчаниках и глинах. По данным изучения содержания железа в терригенных отложениях содержание общего железа в песчаниках находится в пределах 2-3%, в глинах 4-5%. По отношению к общему железу на долю аутигенного и обломочного приходится в песчаниках 80-90% и 10-20%, в глинах 70-80% и 20-30%, т.е. аутигенное железо резко преобладает над обломочным (остаточным). Окисное железо преобладает в песчаниках, а закисное (особенно пиритное) - в глинах.

Все эти перестройки магнитной минерализации , обусловленные различными условиями этапов литогенеза, определяют большую ценность и уникальность магнитной информации об осадочном разрезе и необходимость ее использования в нефтяной геологии. Интерес представляет характеристика не только вещественного состава, но и

тех многочисленных процессов» которые влияют на их формирование в период литогенеза» включая воздействие органики и углеводородов.

1.2Л. Взаимосвязь залежей углеводородов с зонами аномальной

магнитности

Поиски залежей нефти и газа с применением аэромагнитных съемок начали производиться более 2-х десятилетий назад /8,26,84/. Анализ карт магнитных аномалий нефтеперспективных бассейнов показал, что в ряде случаев структурные формы осадочного чехла соответствуют определенным характерным особенностям аномального магнитного поля, связанным с геологическим строением фундамента. Наиболее распространенным примером такой взаимосвязи служат зоны дислокаций в осадочном покрове, приуроченные к разломам фундамента» характеризующимся длительным развитием. В аномальном магнитном поле они проявляются в виде линейных положительных аномалий» зон с наличием больших градиентов и зон резкой смены характера поля. Таким образом, задачи поисков залежи нефти связывались с особенностями строения и тектонических нарушений фундамента, что обуславливало магнитные аномалии, источники которых находились по глубине ниже самих залежей.

Дальнейшим развитием проблем поиска углеводородного сырья с применением аэромагнитных съемок послужили работы американских специалистов / 91, 99 /. Ими была установлена новая важная особенность разреза нефтегазовых месторождений: наличие над залежами локальных образований вторичного (эпигенетического) магнетита. Как показали исследования магнитных аномалий над месторождением Cement, штат Оклахома и ряде других месторождений США, вторичный магнетит находится обычно на глубине до 300 м, в принци-

пе его образование возможно и до больших глубин. Образование магнетита над месторождением связывается с взаимодействием ореола, исходящего от залежи углеводородного сырья с реагентами (в частности окислами и гидроокислами железа, кислородом), привнесенными пластовыми водами и железосодержащими минералами осадочных толщ над залежью.

Аэромагнитной съемкой в США были закартированы все известные нефтяные и газовые месторождения, а также выделены участки, представляющие интерес для поискового бурения, при этом высокоточная аэромагнитная съемка оказалась эффективной и на разрабатываемых месторождениях, где удалось расширить продуктивные площади. Аэромагнитные съемки проводились с применением приборов с чувствительностью не хуже ОЛ нТл на высоте полета 100-120 м над поверхностью Земли. В результате этих работ над месторождениями регистрировались высокочастотные в пространстве малоамплитудные аномалии / 44 /. Изрезанность регистрируемого магнитного поля свидетельствует о пространственной локализации отдельных масс магнетита над залежью.

Установлено, что активные преобразования магнетизма пород под воздействием углеводородов не ограничиваются только зонами, удаленными от залежей как в направлении дневной поверхности, так и в фундамент. Исследования кернового материала в ряде районов Башкирии и Тимано-Печерской области / 27 / свидетельствуют о различии между магнитными параметрами пород в зонах влияния углеводородов в пределах покрышек и фоном. Последнее обстоятельство создает предпосылки для применения магнитных исследований в скважинах, с целью выделения аномальных зон, косвенным образом характеризующих пласты с содержанием УВ, и последующей привязки их

по глубине залегания.

Таким образом, наличие железа в различных содержаниях, входящих в состав осадочных пород, создает предпосылки для формирования специфических магнитных аномалий в зонах влияния УВ. Железо - один из наиболее распространенных элементов» содержание Т?е0*Т?еР03 в земной коре до глубины 16-20 км приведено в табл. 1.1 и занимает третье место после £Ш2 и А1Р0Э /86/.

Таблица 1.1

Содержание Т?е0*1еР03 в земной коре (в % вес.) до глубины 16-20 км

1 | Магматические Сланцы и Песчаники Карбонатные

{ породы 1 глины породы

| 6.88 ! 6.47 1.38 0.54

Обращает на себя внимание, что содержание окислов железа в магматических породах» сланцах и глинах мало отличается. Такое совпадение объясняется тем» что сланцы и глины являются продуктом разрушения магматических и метаморфических пород.

Все породы» представленные в табл. 1.1, кроме магматических, наиболее характерны для осадочных разрезов» вскрываемых нефтегазовыми скважинами для большинства нефтегазоносных регионов» и все они содержат определенный средний процент окисных соединений железа» которые в процессе эпигенеза могут претерпевать существенные химические преобразования.

Из всего изложенного выше следует» что наличие в осадочных породах определенных ассоциаций железосодержащих минералов может служить индикатором условий образования полезных ископаемых» в т.ч. углеводородов. Полезные ископаемые образуются в специфических физико-химических условиях. Минералы, содержащие железо» очень

чувствительны к изменениям физико-химической обстановки. Окисляясь, восстанавливаясь или вступая во взаимодействие со всевозможными соединениями, железосодержащие минералы образуют ассоциации, фиксирующие различные изменения спокойного физико-химического режима их существования.

Как следует из ряда работ / 10, 32 /, при изучении разрезов осадочных пород по керну и шламу в некоторых из них был обнаружен сидерит в ассоциации с магнетитом. Оказалось, что ассоциация сидерит-магнетит наиболее вероятна только для осадочных пород, находящихся в контакте с УВ. По поводу геохимических процессов , ведущих к образованию ассоциации сидерит-магнетит, существует ряд предположений, наиболее вероятным из них считается частичное восстановление углеводородами окислов или гидроокислов рассеянного в осадочной толще железа. Предполагается, что в зоне действия УВ процесс их взаимодействия с окислами и гидроокислами железа проходит по следующей наиболее вероятной схеме:

Ре^О^ + С Н - Ре,„0А + РеО + С0о + НЛ - Ре^0А + РеСО^ + Но0 (1.1)

Ре(ОН)^ + С Н Ре^0А + РеСО^ + Ео0 (1.2)

о V, VI о? 4 о ¿1

где Ре^О^ - гематит;

о

Ре(ОН~ гидроокисел железа;

Реэ04 - магнетит;

РеСОэ - сидерит.

Следует отметить, что наличие гематита и гидроокислов железа в осадочных породах продуктивной толщи, не пропитанных нефтью (т.е. за контуром нефтеносности), отмечалось повсеместно / 9, 27 /, в то время как никаких следов этих соединений в нефтесодержащих осадочных породах не было обнаружено ни при помощи термомагнитных анализов, ни при исследовании кривых нормального намагничивания.

Итак, в зоне действия УВ, например» в пропитанных нефтью осадочных породах продуктивной толщи» происходит образование сидерита в ассоциации с аутигенным магнетитом за счет частичного восстановления железа из окислов и гидроокислов железа»

Петрографические наблюдения по ряду месторождений Тимано-Пе-черской области и Средне-Верхнедевонскому нефтегазовому комплексу свидетельствуют» что основная масса железа поступает во вторичные карбонаты благодаря разложению глинистой части вмещающих пород /27/. Активные преобразования их матрицы в зонах действия УВ широко проявлены почти на всех изученных площадях. Наиболее активно они протекают в непосредственной близости от залежей, где активный вынос Т?е2+ фиксируется обесцвечиванием пелитовой массы, деформацией и разбуханием глинистых частиц и интенсивным замещением хлорита, шамозита гидрослюдами и смешанно-слойными образованиями монтморил-лонит-гидрослюдиевого состава. Эпигенетические изменения глин тесно переплетаются с наложенной карбонатизацией, причем состав новообразованного карбонатного ряда определяется степенью железистости глин вмещающих пород. В частности» интенсивная сидеритизация отмечается в основном в прослоях шамозитовых глин. В породах с преобладанием гидрослюд и маложелезистых хлоритов образуются обычно доломит и кальцит с примесью анкерита. Особенности распределения шамозитовых глин в стратиграфическом разрезе определяют и характер карбонатов в зонах влияния УВ. При чередовании в разрезе шамозитовых и хлоритовых глин происходит неоднократная смена зоны сидеритизации и доломитизации.

На месторождениях Западной Башкирии с сернистым составом нефтей отмечается наложенная пиритизация в породах девонского нефтегазового комплекса. Отмечается развитие новообразований пирита

по сидериту» глинистому веществу, нередко пирит формирует коррозионный цемент в песчаниках или сплошные прожилковые выделения мощностью до I см /27/.

На месторождении битума на востоке Татарстана в керновом материале, относящемся к продуктивному интервалу, обнаружено значительное количество равномерно рассеянных конкреций пирита /51/. Конкреции пирита размерами до I см были вкраплены в подошву глинистой покрышки продуктивного пласта. Лабораторные исследования пирита показали его чрезвычайно высокую остаточную намагниченность, которая может быть обусловлена наличием таких ферромагнетиков как грей-гит или пирротин, ассоциация которых с пиритом вполне допустима.

Для Даниловского месторождения в Западной Сибири /38/ значения магнитной восприимчивости, измеренные в одном и том же пласте, но за пределами и в пределах залежи, соответственно составляют 85'1СГ6 ед.СИ и 287• Ю~& ед.СИ, для Северо-Варьеганского месторождения - 492•10"16 ед.СИ и 574•10"6 ед.СМ.

Для Спиваковского газоконденсатного месторождения на -Украине (для образцов четвертичного возраста): 317-Ю-6 ед.СИ и 779«Ю-0 ед.СИ., для Ольховского газового месторождения (там же): 424»10~б ед.СИ и 921-Ю"6 ед.СИ.

Изучение свойств (литофизических и геохимических) отложений, залегающих над продуктивными и непродуктивными структурами в самых различных регионах (Украина, Белоруссия, Западная и Восточная Сибирь и т.д.) показало, что залежи нефти и газа вызывают локальные изменения физических параметров (температуры, давления и т.п.), концентраций химических элементов и их соединений и окислительно-восстановительной обстановки /38/.

На существование различных форм железосодержащих минералов

большое влияние оказывают гидродинамические процессы, протекающие в осадках. Изучение таких процессов показалоэ что возможность образования того или иного минерала зависит не только от интенсивности окислительно-восстановительных процессов, но и в значительной мере от газовой составляющей среды - присутствие С0Р приводит к образованию сидерита, а Нр3 - не только к образованию сульфидов, но и к перестройке всей последовательности минералообразования /78/. На процессы, происходящие в земной коре» органическое вещество оказывает огромное влияние. Однако следует отметить, что влияние сказывается не только непосредственно на процессах минералообразования, но и в части смены окислительно-восстановительных условий. Интенсивность окислительно-восстановительных процессов в породах, перекрывающих залежь» существенно отличаются от таковых в одновоз-растных и литологически одинаковых, но не продуктивных отложениях /38/.

Существование миграции углеводородов из залежи доказано многочисленными исследованиями. По продолжительности миграция соизмерима со временем существования залежей. В процессе миграции углеводороды» углекислый газ, сероводород и др. компоненты» находясь в породах в рассеянном состоянии , активизируют окислительно-восстановительные процессы» активно участвуют в постседиментационном минералообразовании, перераспределении элементов и перестройке магнитной минерализации.

Агрессивный потенциал продуктов окисления и» следовательно, степень эпигенетических преобразований зависит от скорости формирования углеводородных скоплений. В условиях медленного и длительного поступления УВ агрессивный потенциал может быть необычайно большим. В процессе быстрого формирования углеводородных скоплений породы

приобретают значительно меньшие вторичные изменения. Здесь проявляется консервирующий эффект углеводородов и породы будут отражать изначальные условия их минеральной неоднородности /68/. Консервирующий эффект УВ создает предпосылки для возникновения остаточных намагниченностей, приуроченных к эпохе образования залежи УВ /35/. В работе /35/ приведены результаты исследования палеомагнетизма в зонах влияния УВ по керновому материалу» свидетельствующие о том» что остаточные намагниченности в ряде случаев могут быть обусловлены влиянием консервирующего эффекта УВ.

Таким образом» становится очевидным наличие физико-химических предпосылок для эпигенетического изменения магнитных свойств пород в зонах действия УВ» т.е. перестройки магнитной минерализации в указанных зонах могут служить косвенным признаком продуктивности исследуемых интервалов. Одним из путей получения информации о магнетизме осадочных разрезов являются петромагнитные исследования керна» однако информация» получаемая подобным образом является дорогостоящей» т.к. требует бурения с отбором кернового материала.

Для решения практических задач нефтяной геологии возникла необходимость создания высокоточного магнитометрического прибора» позволяющего получать информацию по всему разрезу бурящихся нефте-поисковых и разведочных скважин. Это даст возможность не только расчленять разрез по каждой скважине и коррелировать разрезы по скважинам» но также выделять» прослеживать и характеризовать зоны магнитной минерализации, представляющие поисковый или научно-методический интерес.

1.3. Развитие и современное состояние скважинной магнито-разведочной техники с точки зрения возможности ее применения для расчленения осадочных разрезов

Скважинная магниторазведка, как метод ГЙС» длительное время применялась для разведки железорудных месторождений.

В 1952 году в США (Вродинг, Зоммери, Цимерман) /89, 90/ была создана аппаратура по принципу аэромагнитометра для измерения приращений геомагнитного поля АТ в скважинах с одновременным измерением магнитной восприимчивости ае по мостовой схеме с фазочувствительным детектором. Из-за конструктивных недостатков эта аппаратура не нашла широкого применения

В СССР первые скважинные магнитометры разработаны в УФ АН СССР /63./ (Пономарев В.Н., Суворов Е.А.) в 1956 году. Они служили для измерения магнитной восприимчивости пород и относительного приращения вертикальной составляющей геомагнитного поля в непрерывном режиме. Опыт эксплуатации этой аппаратуры в производственных условиях показал недостаточность измерений только одной составляющей вектора геомагнитного поля, т.к. для однозначного определения координат источника магнитной аномалии относительно ствола скважины необходимо использовать аппаратуру» позволяющую определять величину и направление полного вектора магнитного поля.

В 1957 году фирма "Леванто" /96/ успешно применила на одном из железорудных месторождений Финляндии 3-х компонентный скважинный магнитометр» позволяющий измерять 3 составляющие вектора магнитного поля в диапазоне ± 200000 7 (гамм) при точности ± 5007. В этой аппаратуре был использован 6-жильный кабель, а глубина исследуемых скважин не превышала 300-..400 м.

В 1961 году в ВИТРе (Попов A.A., Варинов Е А, и др.) /II/ был

разработан 3-х компонентный скважинный магнитометр ТСМ-3, который успешно применялся почти на всех крупных железорудных месторождениях СССР.

В последующие годы теми же авторами был создан новый скважинный магнитометр ТСМК-40 с каналом магнитного поля и каналом магнитной восприимчивости» с достаточно малым наружным диаметром» равным 40 мм. В ходе усовершенствования магнитометра ТСМК-40 был создан магнитометр ТСМК-30 /64/ диаметром 30 мм. Малый диаметр был более предпочтительным в связи с широким внедрением в СССР бурения алмазными коронками. Прибор ТСМК имеет следующие характеристики -диапазон измерений ± НО мкТл» средняя квадратическая погрешность одного измерения, установленная по повторным замерам» составляет не более 200 нТл» глубина исследуемых скважин до 2000 м. Близкими к ТСМК-30 точностными характеристиками обладают аналогичные приборы КСМ-38 /62/ и КШСМ-38 /65/, разработанные в ИГ УНЦ АН СССР.

Рассмотренные выше разработки относились к аппаратуре для рудных скважин. Основным ограничением для их применения в осадочных разрезах нефтегазовых скважин является недостаточная точно с ть измерений.

На координационном совещании по магнитному каротажу нефтяных и газовых скважин» состоявшемся в г.Октябрьском в 1980 году» было отмечено» что в стране ведутся разработки скважинных магнитометров для выделения вулканогенных пород, залегающих в осадочной толще. В ИГ АН Украины / 22 / (Гречин П.Ю.) была разработана аппаратура магнитного каротажа, позволяющая измерять вертикальную составляющую (LZ) геомагнитного поля в вертикальных и наклонных нефтегазовых скважинах с точностью до ±10 нТ, термостойкостью до ±150°С» баростойкостью около 100 МПа и температурным уходом I...2

нТл/град. Упомянутой аппаратурой исследовано около 100 скважин Днепрово-Донецкой впадины на Украине и в Белоруссии глубиной до 6000 м. Исследования проводились Нежинской и Полтавской экспедициями (объединение "Укргеофизика") и показали высокую эффективность магнитного каротажа при расчленении вулканогенных пород, залегающих в осадочной толще Днепрово-Донецкой впадины и зачастую сходных по своим геофизическим характеристикам с коллекторами, а также для расчленения пород фундамента.

В Институте геофизики УВД АН СССР под руководством Пономарева В.Н. разработано несколько вариантов скважинных магнитометров, в том числе и комплексный скважинный магнитометр КСМ-65 СГ /44/ для измерения трех компонент магнитного поля и магнитной восприимчивости горных пород по стволу скважины. Разработчики упомянутой аппаратуры достигли значительных успехов в создании термобаростойких вариантов скважинных приборов, имеющих баростойкость порядка 120 МПа и термостойкость до 250° С (с применением электронных ламп) и ISO^C (с использованием микросхем). Этими приборами проведены магнитные исследования во многих нефтегазовых скважинах на территории СССР, а также в ряде глубоких скважин, в том числе СГ-3 /36/.

Перечисленные разработки могут успешно применяться для магнитометрии осадочных толщ, вскрываемых нефтегазовыми скважинами, с целью выделения пород вулканического происхождения при достаточно жестких термобароусловиях, однако для расчленения самих осадочных пород разрешающей способности этих приборов оказывается недостаточно. На самом деле, для расчленения осадочных пород по степени их магнитной минерализации, вскрываемых нефтегазовыми скважинами, требуются магнитометры с разрешающей способностью по модулю полного вектора измеряемого магнитного поля 5..Л0 гамм и по магнитной.

восприимчивости 5...10 СГС * 10"6 /29/. Указанной разрешающей способности по модулю полного вектора геомагнитного поля удовлетворяет целый ряд магнитометров (МЗЗ, МЗОЗ» АМП-7 и т.д.), основанных на использовании квантово-механжческих эффектов и предназначенных для наземных и воздушных магнитных съемок.

Мз высокоточных скважинных магнитометров в СССР (ИФ СО АН СССР) велись разработки скважинного электронно-спинового магнитометра /83/, предназначенного для магнитных исследований скважин на нефть и газ в условиях Сибирской платформы, позволяющего производить корреляцию траштовых тел и расчленение слабомагнитных горных пород, вскрываемых скважиной, Работа магнитометра основана на явлении электронного парамагнитного резонанса (ЭПР). Регистрация данных каротажа осуществляется в аналоговой форме с помощью стандартных регистраторов» скважинный прибор имеет диаметр Х)=65 мм, длину 2=1.6 м, рассчитан на давление Р=70 МПа. В связи с техническими ограничениями и возникшими организационными причинами данный магнитометр широкого применения не получил.

В ИГФ УрО РАН разработан способ измерения геомагнитного поля в сверхглубоких скважинах трехкомпонентным феррозондовым устройством /3/. Обладая высокой термобаростойкостью этот датчик, по своим точностным характеристикам» не удовлетворяет условиям расчленения осадочных разрезов, сложенных такими породами» как песчаник, глина» известняк и др.

В настоящее время продолжаются разработки в области скважинной магниторазведки. Например, разработан канал КМВ каротажной станции ШКС-4МП, применявши для разработки месторождений полезных ископаемых /33/. Также разработан цифровой измеритель магнитной восприимчивости /48/, продолжается изучение физических основ каротажа

магнитной восприимчивости (КМВ) /49/. Однако эти разработки не связаны с решением задач нефтяной геологии.

Во ВНИИГИС разработан высокочувствительный скважинный прибор КМВ-МК-36 /47/, позволяющий проводить измерения магнитной восприимчивости в скважинах глубиной до 1500 м и температурой до 70°С. К недостаткам разработки относятся низкая термостабильность и термобаростойкость. На международной научной конференции "Геофизика и современный мир" была представлена информация об аппаратуре высокоточного магнитного каротажа (ВКМК) / 82 /, позволяющей измерять магнитную восприимчивость и вертикальную составляющую магнитного поля в скважинах глубиной до 2000 м. Неудовлетворительными параметрами данной аппаратуры, с точки зрения возможности ее применения в нефтегазовых скважинах, является сравнительно низкая термобаростойкость и возможность измерения лишь одной компоненты магнитного поля. Кроме того» наличие специальной подвески датчика магнитного поля резко снижает ее стойкость к вибрациям и ударам» снижая тем самым надежность.

Высокой разрешающей способностью (не хуже I нТ) обладают квантовые магнитометры ./42/, по своим точностным характеристикам они могли бы в достаточной мере удовлетворить требования магнитометрии осадочных пород, вскрываемых нефтегазовыми скважинам®. Однако скважмнные варианты квантовых магнитометров трудно реализуемы из-за специфических условий эксплуатации, связанных с большими давлениями, высокими температурами» механическими ударами, ведущими к разъюстировке оптической системы магнитометра.

Большой интерес, с точки зрения возможности применения в нефтегазовых скважинах, представляют ядерно-прецессионные (протонные) магнитометры /75/, способные по точностным характеристикам

расчленять породы, слагающие разрезы нефтегазовых скважин. Значительный опыт в вопросах создания протонных магнитометров накоплен в НПО "Рудгеофизика", благодаря высокой чувствительности и точности они используются при изучении слабомагнитных объектов, например, кимберлитов» бокситов, сидеритов и др. Высокоточный протонный скважинный магнитометр МСП-2 /76/, разработанный в ВИРГе» предназначен для измерения модуля вектора геомагнитной индукции в скважинах диаметром 59 мм и более, глубиной до 1000 м и с температурами до 40°С. Одной из последних модификаций магнитометров, разработанных в НПО "Рудгеофизика"» является автоматизированный протонный магнитометр МСП-А /15/, предназначенный для исследования слабомагнитных руд. Однако, упомянутые выше разработки по своим термобарическим данным не могут быть применены во многих нефтегазовых скважинах.

Прибор каротажа магнитной восприимчивости СП-КМВ-38 разработан в Березовском ПРО /73/ и предназначен для поисков и разведки угля, руд, воды, расчленения разрезов методом высокочувствительного каротажа магнитной восприимчивости в скважинах глубиной до 1500 м и термостойкостью до 60°С. Прибор по термобарос-тойкости не может быть применен во многих нефтегазовых скважинах, при этом он обладает неудовлетворительной стабильностью показаний при изменениях температуры.

Необходимо отметить некоторые зарубежные достижения в области магниторазведки. Как упоминалось ранее, американские ученые Донован и Форгей впервые, с помощью высокоточных аэромагнитных съемок» зарегистрировали высокочастотные в пространстве малоамплитудные магнитные аномалии, приуроченные к осадочным толщам над залежами углеводородного сырья.

Получила свое развитие также и скважинная магниторазведка» основным объектом ее исследований являются руды. В Чехии создан каротажный зонд модели "Карра1сщ-250" (информация взята из рекламного проспекта). Это высокочувствительный прибор магнитной восприимчивости, соединенный с наземным пультом 5-ти жильным кабелем, для измерений в скважинах различных диаметров» его отличительной особенностью является один измерительный диапазон (логарифмическая шкала) в сочетании с высокой разрешающей способностью (не хуже МО"6 ед. СГС в начале динамического диапазона) и несущественным термоуходом (ОЛ*10"6 ед. СГ0/°С). В связи с высокой чувствительностью nKappalog~250w может служить для измерения в слабомагнитных породах (доломитах» известняках и т.д.), а большой динамический диапазон позволяет производить каротаж в скважинах с наличием сильномагнитных пород (рудные отложения» базальты и т.д.). К недостаткам прибора относятся - небольшое максимальное рабочее давление (20 МПа), сравнительно малая рабочая температура (80°С) и необходимость применения 5-ти жильного кабеля. Эти недостатки ограничивают возможность применения nKappalog-250n для решения задач нефтяной геологии.

Определенный, интерес представляет трехкомпонентная скважинная магниторазведка (Англия) для изучения рудных тел и прилегающих к ним участков /95/, однако она ориентирована на изучение рудных месторождений.

Необходимо отметить, что уровень развития скважинной магниторазведки в России как в аппаратурном» так и в методическом плане к настоящему времени во многом соответствует мировому уровню. Существенный вклад в это внесли ВИТР, ВйРГ, ИГ -УНЦ АН СССР и целый ряд других организаций, обладающих высоким научным потенциалом и

большими производственными возможностями- Кроме того» при решении многих задач немаловажным является экономический аспект, с этой точки зрения зачастую оказывается дешевле» проще и быстрее реализовать собственную разработку, не уступающую по своим характеристикам зарубежным.

1.4. Первичные преобразователи магнитных величин в

электрические

Вопрос выбора первичного преобразователя магнитного поля (магниточувствительного элемента) при разработке магнитометра в рамках рассматриваемой темы является одним из основных. Первичный преобразователь» в связи со спецификой условий эксплуатации (нефтегазовые скважины), должен сохранять высокую разрешающую способность и стабильность выходных параметров в жестких термоба-роусловиях, при воздействии ударов и тряски» а также после значительной вибрации в течении большого интервала времени, например после транспортировки к пункту предстоящих работ вертолетом или автотранспортом. Наряда с перечисленными требованиями желательно» чтобы рассматриваемый объект обладал простотой конструкций и простотой процесса обработки его выходного сигнала и чтобы тракт обработки выходного сигнала магниточувствительного элемента (МЧЭ) вносил минимум искажений в полезную информацию.

Существует множество типов первичных преобразователей магнитного поля, рассмотрим наиболее распространенные из них и проведем оценку с точки зрения возможности их применения в условиях нефтегазовых скважин глубиной до пяти и более километров и температурой до 120°С.

1.4.1. Магниторезисторы

Магниторезистор /57/ представляет собой полупроводниковый резистор» способный изменять свое электрическое сопротивление под действием магнитного поля. Магниторезистивный эффект (эффект Гаусса) заключается в изменении удельной проводимости полупроводника при изменении воздействующего на него магнитного поля. В магнитных полях порядка земного его характеристика близка к квадратичной. Крутизна преобразования на уровне 0.5 Э примерно равна 10 Ом/Т. К недостаткам магниторезистора следует отнести сильную зависимость его характеристик от температуры. Например» при изменении температуры от 0°С до 75°С крутизна преобразования магниторезистора падает почти в 5 раз» при температурах свыше 70°С его работоспособность резко ухудшается.

Рассмотренные эксплуатационные характеристики магниторезисто-ров позволяют сделать вывод о том» что применение их в качестве МЧЗ для магнитометрии нефтегазовых скважин» температура которых превышает 50...70°С, не представляется возможным. К существенному недостатку магниторезистора следует отнести то» что он позволяет измерять только одну компоненту магнитного поля.

1.4.2. Магнитодиоды

Мзгштодйоды - это полупроводниковые приборы с р-п переходом» предназначенные для преобразования магнитных величин в электрические. Магнитодиод /57/ имеет структуру подобную р-г-п-,диоду. Область I - это полоска собственного полупроводника» к которой примыкают р и п - области» имеющие соответственно большую концентрацию акцепторов и доноров для получения эффективной инжек-ции электронов и дырок в С - область. В г - области имеется зона

^бСУЙАрЬтВЕНН^ ' -шМ;5ЯИ0ТгХА

рекомбинации, поступление в которую инжектированных носителей зависит от величины приложенного поперечного магнитного поля. Маг-нитодиоды работают при приложении питающего напряжения в прямом направлении. Крутизна преобразования составляет примерно Ю-2 А/Т. К основному недостатку магнитодиодов можно отнести недостаток, присущий всем полупроводниковым приборам - сильная температурная зависимость характеристик и малая предельная рабочая температура, что затрудняет их применение для работы в нефтегазовых скважинах, при этом они измеряют лишь одну составляющую магнитного поля.

1.4.3. Датчики Холла

В основе датчиков электродвижущей силы Холла лежит явление искривления пути носителей заряда в полупроводниках, находящихся в магнитном поле. Величина Э.Д.С. Холла оказывается пропорциональной числу носителей, траектория которых отличается от прямолинейной, т.е. величине измеряемого магнитного поля. Определенный интерес представляет экспериментальный образец магнитометра с датчиком Холла в качестве первичного преобразователя / 2 /. Теоретически датчик Холла может обеспечить чрезвычайно высокую чувствительность к измеряемому магнитному полю, расчетная минимальная величина магнитного поля без концентраторов поля составляет 5•10"'...7»Ю~еЭ. Авторам / 2 / удалось создать макет магнитометра на основе датчика Холла с концентраторами, имеющими коэффициент концентрации равный 1000, обладающий чувствительностью 6.54»10"8 Э, при этом чувствительность предусилителя равнялась 10"10 в. Однако реализовать такую высокую чувствительность усилителя непросто даже в лабораторных условиях. В реальных приборах, в которых в качестве МЧЗ применен датчик Холла» чувствительность на несколько порядков ниже.

Например, в комбинированном приборе Щ4311 в канале измерения индукции магнитного поля (магнито-чувствительным элементом является датчик Холла) предел измерения самой чувствительной его

__о

шкалы равен 20*10 Т, причем разрешающая способность на этом 'пределе более чем на порядок грубее разрешающей способности, требуемой для расчленения осадочных пород. Необходимо отметить» что датчики Холла реагируют только на одну составляющую магнитного поля.

1.4.4. Сверхпроводящие квантовые интерферометры (Сквиды)

В механизме функционирования сквидов лежит эффект Джозефсона» описанный им в 1962 году /94/. Джозефсон предсказал» что через туннельный переход возможно протекание сверхпроводящего тока, причем критическое значение этого тока будет определенным образом зависеть от внешнего магнитного поля» если ток через такой переход станет больше критического тока перехода, то переход станет источником высокочастотного электромагнитного излучения. Сквиды позволяют регистрировать изменения магнитного поля порядка 10~1ОЭ. Такая высокая чувствительность недоступна даже квантовым магнитометрам. Очевидно, что реализация сквидов открывает совершенно новые возможности» позволяющие .производить измерения сверхслабых магнитных полей» а в магниторазведке - сверхмалых аномалий и вариаций геомагнитного поля. Однако создание скважинного варианта магнитометра на их основе в настоящее время затруднительно» т.к. для функционирования сквидов требуются температуры, близкие к абсолютному нулю (3...4°К). В настоящее время ведутся исследования по повышению этих температур.

1.4.5. Оптико-механические преобразователи

Магнитометры, основанные на применении оптико-механических преобразователей, называются оптико-механическими магнитометрами. В магнитометрах рассматриваемого типа / 45 /' МЧЭ представляет из себя постоянный магнит» укрепленный на каркасе металлической или кварцевой нитью с обеспечением одной степени свободы» причем с чувствительным элементом скрепляется зеркало, отражающее специальную шкалу» имеющуюся в оптическом устройстве. Несмотря на то» что оптико-механичекие магнитометры появились сравнительно давно (принцип магнитных весов впервые использовался в 1874 году Ллойдом; магнитометр с магнитом, подвешенным на кварцевой нити» был предложен В.Ф.Шельтингом в 1951 году /87/)» они не потеряли своей актуальности до настоящего времени. Оптико-механические магнитометры могут с успехом использоваться для точных измерений геомагнитных полей при большом уровне промышленных помех, когда наблюдения с квантовыми и протонными магнитометрами невозможны. Например, в МЗМИРАЫ /69/ создан оптико-механический магнитометр, предназначенный для измерения склонения О, горизонтальной Н и вертикальной £ составляющих геомагнитного поля в обсерваторских и полевых условиях с точностью измерений порядка 2...3 нТ. Такая точность несколько уступает точности измерений» проводимых многими современными ядерно-прецессионными магнитометрами. Из-за наличия в конструкции рассматриваемых приборов, чувствительных к вибрациям механических систем» очевидно» оптико-механические магнитометры наиболее пригодны для работы только в стационарных условиях.

1.4.6. Индукционные зонды

Индукционные зонды нашли широкое применение для измерения магнитной восприимчивости пород и руд в естественном залегании /37/. Высокочувствительные индукционные преобразователи для измерения магнитной восприимчивости пород и руд содержат, как правило, генераторную, приемную и компенсационную катушки. Высокая чувствительность устройства предполагает высокую степень компенсации электродвижущей силы прямого поля» причем для сохранения точности необходимо сохранять степень компенсации, эта задача является технически достаточно сложной, особенно 'при работах в условиях нефтегазовых скважин. Изменения параметров катушек, из-за меняющихся температур и воздействия механических деформаций, создают определенные трудности для компенсации э.д.с. прямого поля из-за возникающего между компенсирующимися напряжения?®! фазового сдвига. Рассматриваемые зонды позволяют обеспечить, в небольшом интервале температур, достаточно высокую точность измерений (порядка первых единиц СИ * 10~4). Следует также отметить» что двухкату-шечные зонды обладают существенной глубинностью исследования» которая может быть обеспечена параметрами зонда и энергетикой генератора .

Значительно меньшей глубинностью исследований обладают одно-катушечные зонды. Для исследования магнитной восприимчивости горных пород в скважинах могут быть использованы предложенные А.В.Бешеным /20/ однсжатушечные зонды» включенные в плечо измерительного моста.

Интерес представляют соленоидные зонды /59/, предназначенные для электромагнитных измерений в скважинах. Простейший соленоидный зонд состоит из двух длинных индукционных катушек с магнитодиэлект-

рическими сердечниками или без них - соленоидов» оси которых совпадают с осью скважинного прибора, а расстояние между их сближенными концами меньше длины каждого из соленоидов. Одна из катушек питается переменным током - генераторный соленоид, на зажимах другой катушки - измерительный соленоид» определяется наведенная э.д.с. Глубина исследования соленоидного зонда определяется в основном расстоянием между сближенными концами соленоидов - длиной соленоидного зонда. Применение соленоидных зондов для электромагнитных исследований скважин» по отношению к дшгольным зондам» значительно упрощает работу по интерпретации результатов исследований, это особенно ощутимо при тонком переслаивании магнитных и немагнитных прослоев. К недостаткам соленоидных зондов относится существенный температурный дрейф» характерный для индукционных зондов, однако с применением соленоидных зондов может быть получена разрешающая способность, на порядок превышающая разрешающую способность индукционных зондов, т.е. порядка первых единиц ОМ * Ю-5.

1.4.7. Квантовые первичные преобразователи магнитного поля с использованием метода оптической накачки

Эти преобразователи основаны на эффекте Зеемана ./60/, заключающемся в расщеплении энергетических уровней жидких, газообразных и парообразных веществ, находящихся в магнитном поле» на несколько подуровней, что обуславливает появление дополнительных спектральных линий поглощения и излучения в энергетическом спектре рабочего вещества. Частота А/ излучения или поглощения при переходе электрона с одного подуровня на другой пропорциональна величине измеряемого магнитного поля (Я) и определяется А/ =

("2.8«КГ6 Н) Гц. Эта линейная зависимость частоты поглощения и излучения от величины приложенного магнитного поля и послужила предпосылкой для создания квантового МЧЗ (магниточувствительного элемента).

В настоящее время существует множество типов квантовых магнитометров для наземных (МВС-1, ММП-303) и воздушных (КА1-28» ММ-305) магнитных съемок. Эти магнитометры обладают чрезвычайно высокой разрешающей способностью от десятых до сотых долей нТл (нанотесла). Основным недостатком квантовых первичных преобразователей магнитного поля является то» что абсолютность измерений, производимых ими, несколько хуже их разрешающей способности. Это объясняется нестабильностью линий в энергетическом спектре рабочего вещества МЧЗ, обусловленной влиянием температуры окружающей среды» давлением и временным уходом. К недостаткам квантовых МЧЗ можно также отнести сложность оптической системы» жесткие требования к их юстировке, а также ее критичность к механическим воздействиям. Очевидно, что перечисленные недостатки являются существенным тормозящим фактором для создания скважинных вариантов квантовых магнитометров. Однако следует отметить» что современная научно-техническая база уже позволяет создать экспериментальный образец квантового магнитометра для исследования скважин с облегченными термобароусловиями.

1.4.8. Феррозондовые магниточувствительные элементы (МЧЗ)

Как правило» в состав феррозондовых МЧЭ входят магнитопроводы из сплавов с малой коэрцетивной силой (магнитомягкие) и большой магнитной проницаемостью. Наибольшее распространение получили датчики» изготовленные из железоникелевого сплава - пермаллоя.

Феррозондовые МЧЗ в практике магнитометрии появились задолго до появления МЧЭ, основанных на квантово-механическмх эффектах, и в настоящее время продолжают широко использоваться в магнитометрах различного назначения. При разработке феррозондовых МЧЭ уделяется внимание улучшению метрологических характеристик феррозондов с целью достижения высокой чувствительности и стабильности показаний /31/, Порог чувствительности феррозондов определяется уровнем их собственного шума. Механизм возникновения шума связан с эффектом Баркгаузена - нерегулярными скачками междоменных границ при их прохождении через неоднородности структуры магнитного материала сердечника. Известно» что собственные шумы феррозонда можно снизить за счет выбора его конструкции» режима возбуждения» технологии изготовления» а также выбора материала сердечника магнитопровода» способа его получения и обработки /21» 46/. Однако магнитные характеристики материалов сердечников» используемых в настоящее время» не дают четкого и полного представления об их связи с магнитными шумами» что затрудняет выбор материала сердечника для получения заданных характеристик аппаратуры.

Одним из наиболее эффективных путей снижения собственного шума феррозонда является способ возбуждения вращающимся магнитным полем / 39 /» ведущим к устранению (на время действия этого поля) доменной структуры сердечника. Эта мера позволяет избавиться от шумов» обусловленных эффектом Баркгаузена. Применение вращающегося магнитного поля позволяет снизить шум феррозонда не менее чем в 10...30 раз и добиться порога чувствительности прибора меньшего» чем 0.01 нТ.

Несмотря на такие неоспоримые достоинства феррозондов» как возможность достижения высокой разрешающей способности, простота и

малые габариты, они обладают существенными недостатками, затрудняющими возможность применения их в скважинных условиях, особенно в нефтегазовых скважинах с целью расчленения осадочных пород. К этим недостаткам можно отнести существенный дрейф нуля, доходящий до единиц гамм на градус, изменение чувствительности в зависимости от напряжения питания, тока компенсации и температуры. С помощью феррозондовых МЧЭ нельзя проводить абсолютные измерения, кроме того, для ориентировки феррозондов требуется применение специальных устройств, усложняющих конструкцию и вносящих дополнительную погрешность измерения порядка единиц гамм и выше. Следует отметить, что эти дополнительные устройства (подвески различных типов), очень чувствительны к механическим воздействиям, ударам и вибрациям, резко снижают надежность скважинного прибора.

1.4.9. Ядерно-прецессионные преобразователи (ЯШ)

До появления ядерно-прецессионных преобразователей магнитного поля для геомагнитных измерений использовались в основном приборы двух типов: оптико-механические и феррозондовые, менее широко применялись индукционные приборы. Ядерно-прецессионные преобразователи магнитного поля были разработаны в 1955 году и испытаны в 1956 году фирмой Вариан. Созданию ЯШ предшествовало открытие в 1946 году Вдохом явления ядерного резонанса при анализе характеристики магнитного спина атомного ядра и экспериментальное обнаружение Паккардом и Варианом в 1954 году свободной прецессии протонов в геомагнитном поле /98/.

Атомные ядра, в частности ядра атома водорода (Н-протоны), обладают магнитными моментами, направление которых совпадает с механической (спиновой) осью вращения. Внешнее магнитное поле» нап-

равление которого не совпадает с направлением оси вращения» воздействует на магнитный момент ядра» при этом ось последнего отклоняется и создается прецессионное движение ядра» частота которого прямо пропорциональна напряженности внешнего магнитного поля /66/. Если ось вращения ядер соответствующей протоносодержа-щей жидкости ориентировать (поляризовать) при помощи сильного искусственного магнитного поля напряженностью порядка 100 э» направленного почти перпендикулярно магнитному полю Земли, то после неадиабатического выключения поляризующего поля в течении очень короткого времени прецессирущие моменты входят в синфазное состояние. Таким образом, становится возможным проведение измерения частоты прецессии индукционным способом. Если после выключения поляризующего поля никакое магнитное поле» кроме земного» не будет влиять на прецессию» то измерив частоту прецессии /, можно вычислить независимое абсолютное значение модуля полного вектора напряженности геомагнитного поля по формуле Лармора:

/ = ,,Р 1Т| ¡1 ЯП

"пр ^тГ

где / - частота прецессии:

70 - гиромагнитное отношение;

!Т| - модуль полного вектора напряженности геомагнитного поля.

Значение 7 может быть определено только экспериментально» т.е. путем измерения частоты прецессии в известном поле напряженностью Н. Гиромагнитное отношение отличается высокой стабильностью (2♦10_/) и относится к разряду констант. По данным Н.В.Студенцова /80/, соеднее международное значение для воды составляет

ч. л. р

(2675122±4)хIО2 вб"1«сек~'?-м2фад или 7 /2% = 4257.582±0.006 Гц/э»

р

а относительная погрешность его измерения составляет 1.6'Ю-6.

Как показали исследования Ф.И.Скрипкова и Э.Л.Альтмана /71/, сдвиги частоты свободной прецессии, вызываемые таким нежелательным фактором» как реакция приемного контура» пренебрежимо малы и при пороге чувствительности 0.08 гаммы ЯШ все еще остаются источниками абсолютной информации, т.е. имеют абсолютную погрешность также 0.08 гаммы. Эта особенность ЯШ » очевидно, обуславливает их уникальность, т.к. известные типы преобразователей (феррозондовые, индукционные, квантовые и т.д.) характеризуются нестабильностями нуль-пунктов, обуславливающих, при достаточно высоких разрешающих способностях низкие абсолютные точности измерений.

Конструктивно ЯПП, как правило» представляют из себя торрои-дальную катушку индуктивности /24/, витки которой уложены по возможности равномерно, с полостью, заполненной протоносодержащей жидкостью. Классическим режимом работы ЯШ является режим, состоящий из 2-х циклов - цикла поляризации и цикла измерения.

Такие особенности рассматриваемых преобразователей , как высокая разрешающая способность и соответствующая ей абсолютность показаний» независимость результатов измерений от ориентации ЯПП в пространстве (1.3), от температуры и давления, простота обработки выходного сигнала, жесткость конструкции и ее существенная простота и высокая надежность, являются бесспорными преимуществами ЯШ перед существующими типами первичных преобразователей магнитного поля.

Рассмотренные достоинства ядерно-прецессионного преобразователя явились основополагающими для выбора его в качестве магниточувствительного элемента при разработке магнитометра» в рамках настоящей темы, для исследования осадочных разрезов, вскрываемых нефтегазовыми скважинами.

Следует отметить ряд ограничений ЯШ, которые в той или иной мере могут быть преодолены за счет .применения различных технических решений, в связи с чем эти ограничения при выборе ЯШ в качестве первичного преобразователя не считались решающими.

К первому ограничению можно отнести циклический характер работы ЯШ. В применяющихся в настоящее время рабочих жидкостях время, затрачиваемое на поляризацию, в несколько раз превышает время измерения и составляет от одной до нескольких секунд. Для измерения частоты прецессии требуется время тем большее, чем точнее эту частоту необходимо измерить. Увеличение скорости работы ЯШ неизбежно приводит к потере точности измерений. Указанный недостаток обуславливает дискретность измерений, причем шаг дискритизации составляет несколько секунд» что при каротаже обуславливает малую скорость регистрации. Например» при цикле измерения, равном 3 с и шаге отсчета 20 см, скорость движения '.прибора по стволу скважины будет составлять 240 м/ч. Такая скорость не совсем удовлетворительна с экономической точки зрения, т.к. время магнитных измерений, по сравнению с временными затратами большинства видов каротажа» получается большим. Однако» на стадии оценки эффективности магнитометрии осадочных разрезов нефтегазовых скважин в различных геолого- технических условиях» когда объем работ существенно ниже объема работ по стандартным методам ГМС» это ограничение можно считать не принципиальным, хотя необходимо отметить, что определенные предпосылки для увеличения скорости каротажа имеются и реализованы в рассматриваемой работе (см. гл.2).

Другим ограничением ЯШ является их критичность к градиентам измеряемого магнитного поля, обуславливающим быструю расфазировку прецессирующих ядер» ведущих к резкому снижению уровня сигнала.

Однако в осадочных породах, характеризующихся в основном диамагнетизмом, парамагнетизмом и сравнительно малым уровнем ферромагнетизма, вероятность наличия градиента магнитного поля, ведущего к сбою работы ЯШ, слишком мала. Поэтому рассмотренный недостаток является несущественным для магнитного каротажа нефтегазовых скважин, пробуренных в осадочных толщах.

К следующему ограничению ЯШ можно отнести потерю его работоспособности при повышении температуры протоносодержащей жидкости, однако существует обширная номенклатура этих жидкостей, позволяющая в определенной степени подобрать рабочее вещество с наиболее высокой предельной рабочей температурой (см. гл. 2).

Быстродействие ЯШ может быть увеличено в несколько раз при использовании метода динамической поляризации ядер, основанном на эффекте Оверхаузера, обнаруженном им в 1952 году. В дальнейшем на основе этого эффекта были разработаны ЯШ для геомагнитных измерений с непрерывным характером сигнала ядерной прецессии - ядерные спиновые генераторы /72/.

Для того, чтобы применять этот метод, рабочее вещество должно обладать не только ядерным» но и электронным магнетизмом. Поэтому в протоносодержащую жидкость обычно добавляют небольшое количество парамагнитного вещества» обеспечивающего в растворе определенную концентрацию электронных магнитных моментов. Поляризация ядер осуществляется воздействием высокочастотным магнитным полем на систему электронных моментов, взаимодействующих с ядерными. Недостатком парамагнитных добавок является то, что они имеют ограниченный срок годности, а при повышении температуры разлагаются и теряют работоспособность. Кроме того, магнитометры, построенные на базе ЯШ с динамической поляризацией ядер» сложнее в реализации, наст-

тройке, имеют усложненную электронную схему. Все это создает существенные проблемы при обеспечении высокой надежности и термостойкости аппаратуры для нефтегазовых скважин.

На стадии проведения оценки эффективности высокоточной скважинной магнитометрии нефтегазовых скважин» обеспечение необходимой надежности и термостойкости важнее потери в скорости каротажа, в связи с этим наиболее предпочтительным является ЯПП, функционирующий в обычном циклическом режиме.

1.4.10. Ферроакустическже первичные преобразователи (ФАПП)

Принцип действия ФАПП основан на взаимодействии акустических колебаний с измеряемым магнитным полем» происходящим в среде из ферромагнитного материала /4» 5, 6» 7» 56/. Датчики, основанные на ФАПП, по простоте и доступности для изготовителя превосходят подавляющее большинство датчиков магнитного поля и не требуют специально оборудованных лабораторий. ФАПП развивают высокую чувствительность (десятые доли нТл), при этом могут сочетать в одном устройстве две функции - измерителя напряженности магнитного поля и градиентомера /6/. ФАПП оказались перспективными с точки зрения возможности их применения при выделении коллекторов в карбонатных отложениях по методу стимулированного магнетизма /52/.

1.5. Выводы:

- на фоне нормального геохимического поля залежь углеводородов (УВ) можно рассматривать как источник локальных возмущений. Развиваясь по типу замкнутой системы» она неизбежно будет стремиться к термодинамическому равновесию с компонентами минеральной среды. Переходя в состояние максимальной устойчивости с минимальными запа-

сами свободной энергии, залежь активно воздействует на вмещающие породы в течение длительного геологического времени. В результате над залежью и вокруг нее видоизменяются состав и свойства пород и заключенных в них вод. Иногда эти изменения (уплотнение, карбонатизация, пиритизация и т.п.) столь велики, что фиксируются геофизическими методами, в частности, магниторазведкой;

- изучение магнитных свойств пород, перекрывающих скопления нефти и газа, показывают, что над залежами наблюдаются магнитные аномалии, контрастность и форма аномалий зависит от типа залежи» ее размеров» глубины залегания и фазового состава углеводородов и т.д.» практически всегда имеет место повышение концентрации магнитных минералов на значительном удалении от залежи вверх по разрезу

(Донован» Форгей);

- все перестройки магнетизма пород в зонах влияния УВ определяются окислительно-восстановительной обстановкой. Наиболее интенсивное окисление , ведущее к образованию магнетита над залежью УВ» происходит в близповерхностных зонах» где возможен доступ кислорода и воды» привносящей железо. Такая природа магнитных аномалий возможна при наличии достаточно интенсивного ореола рассеяния УВ» что» в свою очередь» зачастую определяется качеством покрышек продуктивных пластов» а также временем существования ореола и целым рядом других факторов» характеризующих физико-химическое состояние залежи УВ»"

- при наличии плотных глинистых покрышек магнитные аномалии могут приходиться на подошву покрышки продуктивного пласта. Если аномалии обуславливаются образованием пирита, то это происходит под воздействием сероводорода - одного из дериватов -УВ» повышенная маг-нитность зоны гшритообразования обуславливается редкими включениями

Ферромагнетиков, например, грейгита. Углекислый газ» другой дериват УВ, способствует возникновению магнетита по сидериту. Возникновение магнитных аномалий в продуктивных коллекторах скорее всего возможно на начальных стадиях формирования залежи УВ» т.к. в этот период еще сохраняется доступ пластовых вод» привносящих в зону накопления УВ окислы и гидроокислы железа. Наблюдения показывают» что отмеченные выше новообразования, обуславливающие магнитные аномалии» характерны для пластов с содержанием углеводородов лишь в пределах залежи;

- ферромагнетики (грейгит, магнетит и др.) могут нести палеомагнитную информацию, т.е. информацию о направлении древнего геомагнитного поля той эпохи, в течение которой активные преобразования магнитной минерализации в зонах влияния УВ уже завершились за счет консервирующего эффекта залежи. В то же время вне залежи, т.е. за ее пределами, непрерывно происходят активные преобразования, отражающие постоянно меняющуюся геологическую обстановку;

- информация о магнитном состоянии осадочных пород, как находящихся в зонах влияния УВ» так и вне их, является уникальной и предоставляет еще один дополнительный параметр при проведении интерпретации данных комплекса ГШ. Информация подобного рода не может быть получена ни одним из существующих методов» кроме метода высокоточных магнитометрических исследований. Практически весь объем этих исследований получали на основе петромагнитного и термомагнитного анализов кернового материала. Эти мероприятия являются чрезвычайно дорогостоящими, т.к. предусматривают бурение скважин с отбором керна;

- к настоящему времени есть основания полагать» что фундаментальные исследования магнетизма осадочных пород по керновому материалу как в зонах влияния УВ, так и за их пределами» длившиеся не одно десятилетие» доказывают целесообразность использования в комплексе ГШ высокоточных приборов для оценки магнитных свойств осадочных пород в естественном их залегании:

для магниторазведки осадочных разрезов» вскрываемых нефтегазовыми скважинами» требуется высокая надежность» точность и чувствительность аппаратуры. Кроме того» необходимо» чтобы эти точностные характеристики сохранялись в жестких термобароусловиях нефтегазовых скважин с температурами до 120°С и выше и давлением до 60 МПа» а в ряде случаев и выше.

В связи с изложенным выбор в аппаратурном плане был остановлен на скважжнном протонном магнитометре и скважинном магнитном градиентомере на базе ФАЛЛ.

Протонный магнитометр является наиболее простым в исполнении и надежным в функционировании» имеет высокую точность измерений и полное отсутствие дрейфа нуль-пункта. Требование к надежности , простота исполнения и возможность получения высокой термобаростой-кости явились одними из основополагающих при выборе направления разработки. Сказанное выше и наличие хорошо изученных аналогов (магнитометры МСП-1 и МСП-2» разработанные в ВИТРе и ВИРГе) обусловили возможность создания в кратчайший срок экспериментальных образцов протонных магнитометров» способных надежно функционировать в жестких термобарических условиях нефтегазовых скважин.

Скважинный градиентомер на базе ФАЛЛ обладает максимальной простотой исполнения» опробован в метрологических скважинах ВНИИГИС

ж на модели скважины» Испытания показывают, что градиентомер может применяться при решении задач по выделению интервалов коллекторов в карбонатных толщах (см. гл. 3).

2, РАЗРАБОТКА АППАРАТУРЫ ДЛЯ МАГНИТОРАЗВЕДКИ ОСАДОЧНЫХ РАЗРЕЗОВ» ВСКРЫВАЕМЫХ НЕФТЕГАЗОВЫМИ СКВАЖИНАМИ

2.I. Разработка протонного магнитометра

2.1.1. Выбор параметров торроидальной катушки индуктивности для Я1Ш

Основное требование, предъявляемое к ЯШ (Ротштейн, Цирель, 1963), определяющее точность измерений магнитного поля - это максимальное отношение начальной амплитуды э.д.с. сигнала к среднему квадратичному напряжению шума /66/. Повышение этого соотношения достигается за счет увеличения габаритов ЯПП и мощности, расходуемой при поляризации на джоулево тепло. Однако в магнитометрах, применяемых для скважинных измерений» габариты ЯПП ограничиваются диаметром скважины. Очевидно, что с целью получения максимально возможных габаритов» значит и соотношения сигнал-шум, целесообразно помещать ЯШ в кожух большего диаметра. Практика показала, что для исследования структурных скважин наиболее оптимальным является диаметр кожуха, равный 60 мм, а для нефтегазовых скважин - НО мм. Наиболее предпочтительной конфигурацией скважинного варианта ЯШ является полая торроидальная катушка индуктивности, заполненная протоносодержащей жидкостью. При применении торроидальной катушки сводятся к минимуму нежелательные обменные взаимодействия ЯШ с охранным кожухом и околоекважйнным пространством. В торроидальной катушке предусмотрены отверстия для циркуляции протоносодержащей жидкости.

Форма катушек» представляющих из себя слегка вытянутый в высоту торроид, является вполне приемлемой и широко применяется на практике при разработке ЯПП /25/. Намотка катушки проводится с

учетом обеспечения необходимой добротности и с частотой собственного резонанса не менее чем на порядок, превышающей

рабочие частоты /I/. Первое необходимо для получения максимального соотношения сигнал-шум, второе - для обеспечения возможности неадиабатического выключения поляризующего поля.

В результате изготовления катушки индуктивности для магнитометра диаметром 100 мм по технологии, описанной выше, ее индуктивность (Ъ) получилась равной 16.6«10"3 Н, активное сопротивление г = 25 Ом, добротность Я = 9.6 (на частоте 2.3 кГц) и частота резонанса контура (/^), образованного индуктивностью катушки и ее собственной емкостью» составляет 43 кГц. Отметим» что при диапазоне измеряемых геомагнитных полей от 30000 7 до 80000 7 частота ядерной прецессии изменяется от 1.7 кГц до 3.4 кГц, т.е. собственная резонансная частота катушки (43 кГц) с точки зрения неадиабатического выключения тока поляризации получилась корректной.

-Учитывая добротность катушки, определим диапазон измеряемых магнитных полей А#» обеспечивающийся без перестройки входного' контура, образованного катушкой ЯПП и подключенной параллельно ей емкости из равенства

М = (Г% • (2Л)

где АН - диапазон измеряемых магнитных полей;

7 - 4257.582±0.006 Гц/3 - гиромагнитное отношение для ядер водорода» деленное на 2%;

Тп ~ резонансная частота входного контура.

Для примера определим АН для района г.Октябрьского РБ, где модуль полного вектора геомагнитного поля составляет около 0.53 Э

(53000 7) (замер производился квантовым пешеходным магнитометром М-33). Напряженности магнитного поля Я = 0.53 3 соответствует частота ядерной прецессии / = 7ПЯ «# 4257.58>0.53 <« 2260 (Гц). С учетом этого и равенства (2.1) находим - АН = 5520 7. Получившийся диапазон, как показывает практика, с достаточным запасом охватывает динамический диапазон изменения напряженности геомагнитного поля не только по стволу нефтегазовой скважины, пробуренной в осадочной толще, а практически позволяет работать на территории более одной трети РФ. При проведении магнитного каротажа в районах, где напряженность геомагнитного поля не входит в полосу пропускания входного контура, необходимо призвести смену его емкости на номинал, обеспечивающий настройку на новую резонансную частоту.

Следует отметить, что торроидальная катушка явилась весьма удачной с точки зрения обеспечения необходимого диапазона измеряемых магнитных полей и с точки зрения величины тока поляризации, равной 1.8...2.0 А, дальнейшее увеличение этого тока ощутимой добавки к начальному сигналу прецессии не дает (см.2.1.2).

2.1.2. Экспериментальные исследования протоносодержащих жидкостей с целью подбора термостойких рабочих тел

Немаловажным вопросом при разработке ЯШ является выбор протоносодержащих жидкостей /50/ с целью обеспечения его термостойкости, необходимого цикла измерений и высокого соотношения сигнал-шум. Точность измерения напряженности магнитного поля в значительной мере связана с отношением напряжения сигнала к напряжению шума. Это отношение имеет сложную зависимость от многих параметров .жидкости. Например, для протонов воды при комнатной температуре

отношение сигнал-шум может быть вычислено по формуле /43/:

Заключение диссертации по теме «Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых», Мухаметдинов, Наиль Накипович

4.5. Выводы:

- с применением высокоточной скважинной магнитометрии могут быть зарегистрированы малоамплитудные магнитные аномалии, приуроченные к зонам аутигенного минералообразования под воздействием УВ; в результате опробования высокоточного скважинного магнитометра в различных геологических условиях получено несколько

Скважина $676 Верхне-Велючанской площади (Якутия) видов характерных магнитных аномалий, связанных с зонами влияния УВ;

- первый тип аномалий характерен для площадей типа Лагерной (Татарстан) и относится к залежам битума в верхнеуфимском подъяру-се, примыкающем к нижнеказанскому подъярусу. В рассматриваемом случае аномальная магнитность обусловлена остаточной намагниченностью битумосодержащих интервалов, при зтом зона аномальной маг-нитности носит весьма плавный характер. Скорее всего полученные аномалии вызваны консервирующим эффектом залежи;

- второй вид аномалий носит высокочастотный в пространстве характер, т.е. имеет вид пиков, существенно превышающих по амплитуде фоновую изрезанность. Этот вид аномалий зарегистрирован в нефтенасыщенных и газоносных коллекторах и может приходиться как на кровлю продуктивного пласта, так и непосредственно на пласт;

- третий тип аномалий характерен для битумосодержащих коллекторов на площадях типа Иглайкинской (казанский ярус). Этот вид аномалий имеет форму акцентированных отрицательных, относительно фона, импульсов;

- метод стимулированного магнетизма, разработанный в рамках темы, по отношению к другим методам выделения коллекторов (метод 2-х растворов, закачка в пласт радиоактивных элементов или ферромагнитных частиц) характеризуется простотой, экономичностью, не задерживает процесса бурения и экологически безопасен;

- высокоточная скважинная магниторазведка позволяет проводить корреляцию осадочных разрезов по их магнитным свойствам. С ее применением также представляется возможность выделения зон, связанных с состоянием древнего геомагнитного поля в условиях естественного залегания осадочных пород.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Настоящая работа посвящена разработке аппаратуры и методики скважинной магниторазведки для исследования осадочных разрезов нефтегазовых скважин.

В ходе выполнения работы были получены следующие результаты:

- выбран первичный преобразователь магнитного поля ядерно-прецессионного типа (ЯПП), характеризующийся отсутствием ориента-ционных погрешностей» жесткостью конструкции и высокими точностными характеристиками, позволяющими производить расчленение осадочных пород по их магнитным свойствам;

- проведены температурные исследования рабочих тел (протоно-содержащих жидкостей) ядерно-прецессионных преобразователей, классифицирован ряд протоносодержащих жидкостей по мере возрастания их предельных рабочих температур до 160°С, при этом отмечены перспективы повышения предельной рабочей температуры ЯПП;

- на основе анализа различных материалов, с точки зрения возможности их. применения для изготовления охранного кожуха для ЯШ, выбран титан, магнитная восприимчивость которого сравнима с магнитной восприимчивостью слабомагнитных осадочных пород. Чрезвычайно низкая, по отношению к меди, электропроводность титана позволила существенно снизить уровень обменного электромагнитного взаимодействия между ЯПП и охранным кожухом. С целью полного исключения обменных взаимодействий выбрана специальная конфигурация внутренней полости. Металлический охранный кожух обусловил высокую» не ниже 60 МПа, баростойкость скважинного прибора, а также высокую помехозащищенность от электромагнитных полей при проведении наст-роечно-наладочных работ;

- разработан усилительно-коммутационный тракт скважинного прибора, характеризующийся простотой исполнения и проведения наст-роечно-наладочных мероприятий при обеспечении высокой термостойкости. Электроника скважинного прибора протонного магнитометра показала работоспособность при температуре 160°С в течение 0,5 часа.

- достигнуто значительное снижение помех, обусловленных микрофонным эффектом радиоэлементов скважинного прибора протонного магнитометра;

- в результате проведенных исследований и экспериментов впервые создан протонный магнитометр, сохраняющий работоспособность в течение не менее 4 часов в условиях нефтегазовых скважин с температурой 120°С и давлением 60 МПа (магнитометр также показал работоспособность в скважинных условиях при температуре 140°С и давлении до 99 МПа), при этом характеризующийся высокой степенью помехозащищенности, а погрешность магнитометра при оптимальной настройке выходного контура предусилителя составляет ±2 нТл;

- изготовлено устройство для проверки работоспособности протонного магнитометра, как в лабораторных, так и в нолевых условиях. Устройство позволяет произвести проверку величины измеряемого магнитного поля, на которую настроен магнитометр, а также величину его динамического диапазона;

- впервые разработан и исследован новый класс первичных преобразователей магнитного поля ферроакустического типа (ФАЛЛ), отличающийся простотой реализации, возможностью совмещения в одном датчике двух функций - измерителя индукций и измерителя градиентов магнитных полей, а также чувствительностью не хуже 0,1 нТл;

- на базе ФАЙЛ созданы экспериментальные образцы скважинной магнитометрической агшаратуры, отличающейся простотой реализации и сравнительно высокими скоростями каротажа (до 1000 м/час);

- градиентомер, построенный на базе ФАЛЛ, позволяет выделять интервалы с градиентами магнитных полей от 10 нТл/м и выше и применим для выделения коллекторов по методу стимулированного магнетизма;

- изготовлена модель скважины в карбонатном разрезе с коллекторами. Она предназначена для проверки возможностей градиентомера по выделению коллекторов в карбонатных толщах методом стимулированного магнетизма;

- разработан и опробован метод стимулированного магнетизма, позволяющий эффективно выделять коллектора в сложных геологических условиях, например, коллектора трещиновато-кавернозного типа в карбонатных толщах;

- проведен анализ влияния вариаций геомагнитного поля на результаты высокоточной скважинной магнитометрии;

- показана возможность выделения зон с наличием остаточных намагниченностей в пределах залежи углеводородов;

- показаны методические возможности высокоточной скважинной магниторазведки по выделению зон специфического минералообразова-ния, обусловленных влиянием углеводородов, по корреляции осадочных разрезов и по выделению интервалов коллекторов в сложных геологических условиях.

Таким образом, в ходе выполнения рассматриваемой работы были получены подтверждения эффективности высокоточной скважинной магниторазведки при решении поисковых задач нефтяной геологии. По результатам работы следует, что имеются перспективы для дальнейшего развития скважинной магниторазведки осадочных разрезов, вскрываемых нефтегазовыми скважинами, путем:

- создания комплексного скважинного прибора, сочетающего в себе функции магнитометра и каппометра, способных по своим техническим характеристикам проводить измерения в нефтегазовых скважинах с температурой до 150°С и давлением до 100 МПа и выше в различных геолого-технических условиях;

- набора скважинного материала с применением комплексного прибора за счет увеличения объема исследований» как в отношении числа скважин» так и в отношении выявления новых закономерностей» характеризующих взаимосвязь между особенностями магнитной минерализации осадочных разрезов с залежами углеводородного сырья в различных геологических условиях.

Основное содержание диссертационной работы изложено в следующих печатных работах и изобретениях с участием автора:

1. Устройство для измерения напряженности магнитного поля. Изобретение, зарегистрировано в Госуд. реестре изобрет. СССР 22 июня 1984 г. A.c. № 1120268. (В соавторстве с А.Г.Головиным и В.Ф.Шабариным).

2. Устройство для измерения напряженности магнитного поля. Изобретение, зарегистрировано в Госуд. реестре изобрет. СССР I августа 1985 г. A.c. № II95802.

3. Ферроакустический первичный преобразователь магнитного поля. Деп. в ВИНИТИ,Ш 876-B88, 7с (в соавторстве с В.Ф.Шабариным).

4. Устройство для измерения напряженности магнитного поля. Изобретение, зарегистрировано в Госуд. реестре изобрет.СССР 8 декабря 1987 г. A.c. № I387691.

5. Использование магнитного каротажа для расчленения разрезов нефтяных и газовых скважин./Совершенствование методов, аппаратуры и технологии геофизических исследований, испытания и контроля нефтегазоразведочных скважин. Сб. статей. М., Недра, 1987, с.66-71 в соавторстве с Брызгаловым Е.А. и Шабариным В.Ф.).

6. -Устройство для измерения напряженности магнитного поля. Изобретение, зарегистрировано в Госуд. реестре изобрет. СССР

8 февраля 1988 г. A.c. M I40I420.

7. Особенности магнитных аномалий в осадочных разрезах и их связь с зонами влияния углеводородов, обусловленных продуктивными коллекторами. Деп. в ВИНИТИ, J§ 39I-B89, 15 с.

8. Способ скважинной магнитометрии для поиска нефтегазовых пластов. Изобретение, зарегистрировано в Госуд. реестре изобрет. СССР I августа 1988 г. A.c. № 1589827 (в соавторстве со C.B. Степановым ).

9. К вопросу о выделении трещинных коллекторов в карбонатных разрезах. Деп. в ВИНИТИ, Jf 4754-В90, 22 с. (в соавторстве со С.В.Степановым).

10. Магнитометр для нефтегазовых скважин. Каротажник, вып.41,

Тверь, 1988, с.79-87.

A à M *f . ' s tit Г, î *

4 2.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Мухаметдинов, Наиль Накипович, 1998 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Абрамов H.A. Расчет метрологических параметров датчиков скважинного протонного магнитометра. //"Методика и техника разведки". - M., 1980» Л 132, -с.75-78.

2. Арустамов М.В. Магнитометр слабых полей на основе датчика Холла из inSb. //Геофиз. аппаратура. - Л.: Недра, вып. 26, 1965, - с.5-8.

3. Астраханцев Ю.Г., Пономарев В.Н. Способ измерения геомагнитного поля в сверхглубоких скважинах. Патент РФ j® I4I2486. Официальный бюлл. Открытия, изобрет. пром. обр., товарные знаки ü 12, 1994.

4. A.c. J# lï95802. Устройство для измерения напряженности магнитного поля/ВНИИГИС; авт.изобрет.H.Н.Мухаметданов. Зарегистр. в Госуд.реестре изобрет. СССР I августа 1985 г.

5. A.c. M I387691. Устройство для измерения напряженности магнитного поля/ВНИИГИС; авт.изобрет.H.H.Мухаметданов. Зарегистр. в Госуд. реестре изобрет. СССР 8 декабря 1987 г.

6. A.c. tè I401420. Устройство для измерения напряженности магнитного поля/ВНЙМГИС; авт.изобрет. Н.Н.Мухаметдинов. Зарегистр. в Госуд. реестре изобрет. СССР 8 февраля 1988 г.

7. A.c. 1 I120268 (СССР). Устройство для измерения напряженности магнитного поля/ВНИИГИС; Авт.изобрет. А.Г.Головин, Н.Н.Мухаметдинов, В.Ф.Шабарин. Зарег. в Госуд.реестре изобрет.СССР 22 июня 1984 г. Бюллетень изобретений и открытий Jê 39, 1984.

8. A.c. Ш 2695Î2 (СССР). Способ поисков и разведки нефтегазоносных структур (Авт. изобрет. А.А.Дзабаев/"Открытия, изобретения, пром. образцы, товарные знаки", 1970, бюл. № I.

9. Вагин В.И.» Мсмаил-Заде Т.А.» Малумян Л.М., Печерский Д.М. Магнитные исследования осадочных пород продуктивной толщи Азербайджана. /Матер.IX конф. по вопросам пост. геом. поля, магнетизма горных пород и палеомагнетизма. - Баку, 1973.

10. Вагин В.И., Малумян Л.М. Железосодержащие минералы в пропитанных нефтью осадочных породах продуктивной толщи Азербайджана. //Изв. АН СССР, сер.Физика Земли, Ш 4, 1976, -с.73-79.

11. Варинов Е.А., Попов А.А., Степанов Б.А. Аппаратура для каротажа магнитной восприимчивости горных пород с частотным способом передачи измерений. //Методика и техника разведки. № 68. -Л.: ОНТМ ВИТР, 1970, -с.42-45.

12. Бахвалов А.Н., Иголкина Г.В., Портнов B.C. Определение намагниченности пород в скважине по результатам измерений магнитного поля и восприимчивости.//Изв. ВУЗов, Геология и разведка. -М., 1992, 2, -с.116-121.

13. Воронин В.II., Буров В.В. Магнитные свойства и палеомагнетизм уфимских и казанских отложений верхней перми Татарии. //Аппаратура, методика, интерпретация геофизических наблюдений, изд. КГУ, Казань, 1970, -с.128-145.

14. Бродский П.А., Козяр В.Ф., Фионов A.M., Яценко Г.Г. Использование геофизических исследований скважин при подсчете запасов нефти и газа..//Геофизические исследования разведочных скважин, бурящихся на нефть и газ. -М.: Недра, 1982, -с.9.

15. Бураков А.И., Петухов И.А.» Филиппычева Л.Г. Скважинный протонный магнитометр МСП-А на основе динамической поляризации ядер. //Геофиз. аппаратура, № 100, 1995, -с.6-13.

16. Бурлацкая С.П. Измерения напряженности геомагнитного поля за последние 8500 лет по мировым археомагнитным данным. .//"Геомагнетизм и аэрономия", 1970, Т. 10. № 4. -с.694-699.

17. Васильев D.M., Мильничук B.C., Арабаджи M.C. Общая и историческая геология. -М.: Недра, 1977, - 471 с.

18. Вейнберг В.Н. Каталог магнитных определений в СССР и сопредельных странах с 1556 по 1926 гг. //"Труда Главн. геофизич. обе.", 1929, вылЛ, -с.5-215.

19. Вейнберг В.П.» Шибаев В.П. Каталог результатов магнитных определений на земном шаре, приведенных к равноотстоящим точкам и эпохам I500-1940 гг. -М., 1969. -94 с.

20. Вешев A.B. Мостиковая схема прибора магнитного каротажа. //Разведка и охрана недр. $ 2, 1955, -с.68-81.

21. Грацианов Ю.А., Путимцев В.Н.Металлургия прецезионных сплавов. —М.: Металлургия» 1975, -448 с.

22. Гречин П.Ю. Высокочувствительный скважинный _AZ магнитометр. //Методы разведочной геофизики, вып. 17. Изд-во ЛГУ, 1973. - с.57-60.

23. Гринкевич Г.И. Магниторазведка. -М.: Недра, 1987, - 247 с.

24. Декабрун Л.Л., Кильянов Ю.Н., Москалев Д.А. Универсальный протонный магнитометр.//Геофиз. аппаратура. -Л.: Недра, вып.78. 1983, -с.3-Х!.

25. Декабрун Л.Л., Кузнецов A.A. и др. Датчик протонных магнитометров. //Геофиз. аппаратура. -Л.: Недра, вып.54, 1974, -с.27-36.

26. Дзабаев A.A. Основы поисков и изучения нефтегазоносных структур аэромагнитным методом. - Ашхабад, Статистика, 1969.

27. Еремин В.Н.» Молостовский Э.А, Первушова Е.В., Черняева А.Ф. НИИ СГУ. Магнитная зональность осадочных пород и пространственное распределение аутигенных минералов железа в зонах влияния УВ. //Геология нефти и газа. $ 4, 1986, -с.38-44.

28. Ефимов Ф.Н. Кашюметрическое и магнито-фракционное

минералогическое изучение осадочных образований. -М.: Недра, 1969, -167 с.

29. Ефимов Ф.Н. К вопросу об использовании информации магнитного каротажа в нефтяной геологии.//Изв. АН СССР, сер.геол., $ 4, 1975, -с.137-140.

30. Ефимов Ф.Н. Литолого-петромагнитная информация.// Изв. АН СССР, сер. геол., Л 4, 1974» -с.128-131.

31. Ефимов В.Ф. Материалы для феррозондов с низким уровнем магнитного шума.//Геофиз. аппаратура. -Л.: Недра, вып.65» 1978» -с.23-31.

32. Жабреев Д.В. Сингенетично-нефтеносные свиты и нефтепро-дуцирующие породы, слагающие их. -М.: Недра, 1964.

33. Зайцева С.И. Вопр.геол. и разраб. месторожд. полезн. ископаемых: Тез. докл. к Научн. студ. конф. Новочеркас.гос. гос. техн. ун-та, Новочеркасск, 15-20 марта 1995. - Новочеркасск, 1996,

- с.21.

34. Инструкция по каротажу магнитной восприимчивости и электромагнитному каротажу/ Под ред. В.П.Кальварской. -Л.: изд. НПО "Рудгеофизика", 1987. -79 с.

35. Исмаил-заде Т.А.» Малумян Л.М., Ибадов А.Х., Багирова С.Н. Проблемы палеомагнетизма в геологии/ НИИ геол. Сарат. ун-та.

- Саратов, 1989. - 138 с: ил.- Библиогр. в конце ст.- Рус.- Деп. 21.12.89, № 7579 - В89, с.58-60 - "Депонированные научные работы". -М.: ВИНИТИ, Л 4» 1990, -с.48.

36. Кольская сверхглубокая./Под ред. Е.А. Козловского. - М.: Недра» 1984.

37. Кудрявцев Ю.И. Индукционные методы измерения магнитной восприимчивости горных пород и руд в естественных условиях. -Л.: Недра, 1978» - 248 с.

38. Кузнецов О.Л. Литогеохимические исследования при поисках месторождений нефти и газа. -М.: Недра, 1987, -с.-184.

39. Лангваген E.H. Феррозонды с возбуждением вращающимся полем.//Геофиз. аппаратура. -Л.: Недра, вып.57» 1975» -с.31-37.

40. Линькова Т.Н. Палеомагнитное расчленение и корреляция разрезов верхнего девона северо-запада Русской, платформы. //В кн: Магнетизм горных пород и палеомагнетизм. -Красноярск» 1963» -с. 353-362.

41. Логачев A.A., Захаров В.П. Магниторазведка. -Л.: Недра, 1973» - 347 с.

42. Логачев A.A.» Захаров В.П. Магниторазведка. -Л., Недра, 1979, - 351 с.

43. Магнитные измерения. Изд. комитета стандартов мер и измерительных приборов при Совете Министров СССР. -M., 1969.

44. Магниторазведка. Справочник геофизика. /Под ред. В.Е.Никитского и Ю.С. Глебовского. -М.: Недра, 1990, - 469 с.

45. Магниторазведка../Под ред. В.Е.Никитского и Ю.С.Глебовского. -М.: Недра, 1980, - 366 с.

46. Мартьянова К.Д.» Щербакова Т.Н. Магнитомягкий сплав в динамическом режиме намагничивания. /УПрециз.сплавы, 1972, M I,

с • 18 ¿об «

47. Миллер A.B., Падерин М.Г. Каротаж рудных и угольных скважин./ Изд. Вашк. ун-та, Уфа, 1997, -с.180-197.

48. Мокрецов В.В. Разработка цифрового измерителя магнитной восприимчивости/УВопр.геол. и разраб. месторожд. полезн. ископаемых: Тез. докл. к Научн. студ. конф. Новочеркас.гос. гос. техн. ун-та» Новочеркасск, 1996, - с.15.

49. Мокрецов В.В. Физические основы каротажа магнитной восприимчивости (КМВ).//Вопр.ге ол. и разраб. месторожд. полезн.

ископаемых: Тез. докл. к Научн. студ. конф. Новочеркас.гос. гос. техн. ун-та, Новочеркасск, 1996» - с.13.

50. Мухаметдинов H.H. Магнитометр для нефтегазовых скважин. //Каротажник, вып.41. -Тверь, 1998, -с.79-87.

51. Мухаметдинов H.H., Степанов C.B. Исследование методических возможностей протонного магнитометра при изучении разреза нефтяных и газовых скважин. / ВНТИцентр, ВНИМГИС, Октябрьский, 1988, -137 с.

52. Мухаметдинов H.H., Степанов C.B. К вопросу о выделении трещинных коллекторов в карбонатных разрезах. / Деп. в ВИНИТИ, Л 4754-В90, -22 с.

53. Мухаметдинов H.H., Степанов C.B. Разработать ферроакустические первичные преобразоватиели высокой чувствительности для измерения постоянных и переменных магнитных полей в скважинах./ВНТИцентр, ВНИИГИС, Октябрьский, 1990, -120 с.

54. Мухаметдинов H.H., Степанов C.B. Усовершенствование экспериментальных образцов аппаратуры магнитного каротажа нефтяных и газовых скважин./ВНТИцентр, ВНИИГИС, Октябрьский, 1986, - 120 с.

55. Мухаметдинов H.H., Шабарин В.Ф. Разработка аппаратуры магнитного каротажа нефтяных и газовых скважин. / ВНТИцентр, ВНМИГИС, Октябрьский, 1984, -86 с.

56. Мухаметдинов H.H., Шабарин В.Ф. Ферроакустический первичный преобразователь магнитного поля./" Деп. ВИНИТИ, JÊ 876-В88, -7 с.

57. Овечкин Ю.А. Полупроводниковые приборы. - М.: "Высшая школа", 1979, -с.195-202.

58. ОСТ 41-99-75. Издание официальное Мингео СССР от 16.06.75.

59. Плюснин М.И. Электромагнитные исследования скважин с помощью соленоидных зондов.//Изв. высших учебных заведении, геология и

разведка, 1983, J§ 8, -с.126-131.

60. Померанцев Н.М., Рыжков В.М., Скроцкий Г.В. Физические основы квантовой магнитометрии. - М.: Наука, 1972.

61. Пономарев В.Н., Бахвалов А.Н. Методика магнитных измерений в скважинах и интерпретация результатов. //Э.М.: Сер. регион., разве д. и промысл, геофизика, вып. 13. - М.: изд. ВМЭМС, 1975, -с.15-56.

62. Пономарев В.Н., Нехорошков В.Л. Комплексный скважинный магнитометр КСМ-38 //ЭЛ.: Сер. регион., развед. и промысл, геофизика, В 13. -М.: ОНТИ ВМЭМС, 1975, -с.1-24.

63. Пономарев В.Н., Суворов Е.А. Скважинная магнитометрическая установка.//Изв. Вост. филиалов АН СССР, J 9, 1957.

64. Попов A.A., Варинов Е.А., Богданович А.И. Магнитометрическая аппаратура для непрерывных и одновременных измерений составляющих вектора магнитного поля и магнитной воприимчивости в скважинах (ТСМК-30). Внедрение и направление развития геофизических методов на горных предприятиях. / Тез. докл. Всесоюзы, отраслевого соыещ. -Белгород: изд. ВЙОГЕМ, 1972, -с.5-6.

65. Применение магнитометра для эксплуатационной разведки ./В.Н.Пономарев, А-А-Бахвалов, А.А.Мухаметшин и др. - Вюлл. ЦНИЙЧермет, 1974, Л 10, -с.31-34.

66. Ротштейн А.Я., Цирель B.C. Протонные геомагнитометры. -М.,

1963.

67. Сараев А.К., Бертяев Ю.Ф., Прокофьев Ю.Ф. Определение остаточной намагниченности траппов и кимберлитов по данным магнитных измерений в скважинах. /В сб. тезисов "Петрофиз. рудн. месторождений". -Ленинград» 1990, -с.123-124.

68. Сахибгареев P.C. О коррозии минералов нефтями и битумами. //Теология и геохимия горючих ископаемых. -Киев, 1978, -с.22-24.

69. Семенов И.Х.Трехкомпонентный оптико-механический магнитометр..//Геофиз. аппаратура» #67. -Л.: Недра, 1979, -с.8-11.

70. Скважинная магниторазведка (методические рекомендации в двух частях)/Под ред. В.Н.Пономарева и А.Н. Авдонина. -Свердловск: изд. Уралгеология, 1984. 4.1, - 112 с; ч.2, - 128 с.

71. Скрипов Ф.И., Альтман Э.Л. Реакция приемного контура в опытах по свободной ядерной индукции в слабых магнитных полях. /Изв. высш. учебн. заведений. Радиофизика, 1962, т.5, -с.104-115.

72. Скроцкий Г.В.» Степанов А.П.,Стоцкий В.М., Филатов A.M. Применение динамической поляризации ядер для увеличения чувствительности и быстродействия ядерных прецессионных магнитометров.//Геофиз.аппаратура. -Л.: Недра, вып.42, 1970, -с.10-57.

73. СН-КМВ-38. Прибор каротажа магнитной воприимчивости. Ка-талог/Верезовское ПГ'О (Россия), п-ка "Геологоразведка", 1996, -}£ 18, -I с.

74. Способ и установка для детектирования инверсий геомагнитного поля путем измерений в буровой скважине. Total Compagnie Françoise Des Petroles 10.10.89. PR

I3I99 (19) ЕПР (ЕР) (12) AI (II) 422085 (51) 5 G 01 v3/26, GOI R33/I6 (53) 550.858 (40) 910417 № 16 BHMMIIM 0860497

75. Справочник геофизика. T.6./ Под ред. A.M. Заборовского и В.Е.Никитского. - M., 1969, -399 с.

76. Справочник оператора-магниторазведчика /Под ред. В.Е.Никитского. - М.: Недра, 1987, -174 с.

77. Справочник по электротехническим материалам. Т.З./Под ред. Ю.В.Корицкого, В.В.Пасынкова, Тареева Б.М. -Л.: Энергоатом-издат, 1988, -726 с.

78. Стащук М.Ф. Проблема окислительно- восстановительного

потенциала в геологии. -М.: Недра, 1968» - 208 с.

79. Страхов Н.М. Диагенез осадков и его значение для осадочного рудообразования. //Изд. АН СССР. сер.геол.» Л? 5, 1953.

80. Студенцов Н.В. Результаты последних измерений значения гиромагнитного отношения протона. - Till сессия семинара по проблемам построения и использования магнитометрической аппаратуры (Тезисы докладов). -Л.: Недра, 1970, -с.9-10.

81. Температура кипения или возгонки органических соединений при различных давлениях /Справочник химика, т.1» изд.Л.» М., 1963, -1071 с.

82. Терехов A.B., Сараев А.К., Гречин П.Ю. Аппаратура высокоточного комплексного магнитного каротажа (ВМК): /Междунар. научн. конф.'Теофиз. и современ. мир", (Москва), 9-13 августа 1993. Сб. реф. докл. - М.» 1993. - с.304-305.

83. Фомин О.В. Скважинный электронно-спиновый магнитометр. /В сб. тезисов "Пути повышения эффективности геофизических исследований скважин в Красноярском крае". -Красноярск, 1982.

84. Харламов Ю.С. Результаты опытно-методических работ с квантовым аэромагнитометром КАМ-28 в районе нефтяных месторождений BCCP. /Тр. СНМЖТИМС,' вып. 194» 1974, -с.38-42.

85. Храмов А.Н., Шолпо Л.Е. Палеомагнитная корреляция осадочных толщ. -Л., 1958, - 218 с.

86. Чарыгин М.М. Общая геология. -Л.: Гостоптехиздат. 1959, - 388 с.

87. Шельтинг В.Ф. Кварцевый магнитометр / Труды НИЗМИР, 1953, вып.7, -с.144-187.

88. Яновский В.М. Земной магнетизм. //Изд. Ленинградского ун-та. -Ленинград, 1978» - 591 с.

89. Broding R.A., Zimmerman C.W., Sommers E.W. Magnetic well

logging. .// Geophysics, 1952, vol.17, Jf> I, p.1-26.

90. Eroding R.A., Zimmerman O.W., Sommers E.W. Magnetic well logging. // Geophysics, 1952, vol.18, M I

91. Donovan T.I., Forgey R.L., Rpberts A. A. Aeromagnetic detection of diagenetic magnetite over oil fields. //AAPG Bull, 1979, vol.6, J# 2.

92. Polghereiter G. Sur les variations secnlaires de l'inclinaison magnetique des antiques. //"J. Phys". 1899, ser. 3, t.8, p.5-16.

93. Hospers J. Reversals of the man geomagnetic field. //"Proc.Konikl. Nederlandse Akad. Soi.", 1953, vol.56, ser.B.Ji 5, p.467-476, 477-491; 1954, vol. 56, ser.B, Ж, p.II2-I2I.

94. Iosepson B.D. Phys. Lett., 1961, v.7, 51 p.

95. Kowalczyk Peter, Logan Kelran. 3 component borehole magnitometry in and around magnetic orebodies.//SEG/DENYSR'96: SEG.Int.Expo, and 66th Arrnu. Meet., Denver, Colo, Nov.10-15. 1996. vol.2-Tulsa (Okla), 1996, -c.34. - Англ.

96. Levanto A.E. A three-component magnetometer for small drill-holes and its use i ore prospecting. //Geophysical prospecting, vol.7, Л 2, 1959.

97. Melloni M., Aragon M. Sur l'aimantation des roches volcaniques. // "C.R.Acad. Soi. Paris", 1853, vol.37, p.229-231.

98. Packard M., Yarian R. Free nuclear induction in the earth's magnetik field. Phys. Rev., v.93, 1954.

99. Saunders D., Terry S. Onshore exploration using the new geohemistry and geomorphology //Oil and Gas I., 1985, vol.83, Л 37.