Реферат: Геофизические исследование скважин

Гамма-гамма каротаж

Метод гамма-гамма-каротаж (ГГК) основан на измерении интенсивности Jγγ гамма-излучения, рассеянного породой при ее облучении потоком гамма-квантов.

Для исследований используют установку, включающую детектор и источник гамма-квантов с расположенным между ними экраном (фильтром) из стали и свинца, предохраняющим детектор от прямого гамма-излучения источника. Расстояние между источником и центром детектора называется размером зонда и в зависимости от целей исследований изменяется в пределах 30 - 40 см.

Интенсивность излучения, регистрируемого при ГГК, зависит от плотности и вещественного состава горных пород и в основном определяется процессами комптоновского рассеяния и фотоэлектрического поглощения гамма-квантов породой. Испускаемые источником гамма-кванты большой энергии претерпевают на пути своего движения несколько актов рассеяния, значительно уменьшают свою энергию и поглощаются в результате фотоэффекта. Как следствие, около источника устанавливается некоторое их распределение (облако), обусловленное свойствами окружающей среды, ее способностью рассеивать и поглощать гамма-кванты. В результате по мере удаления от источника поток рассеянных гамма-квантов около детектора, расположенного от источника на довольно значительном расстоянии (в среднем 20 см), быстро убывает, особенно с увеличением плотности горной породы и концентрации в ней тяжелых элементов.

Относительная роль процессов комптоновского рассеяния и фотоэффекта, кроме перечисленных факторов, зависит от начальной энергии гамма-квантов. В соответствии с этим применяют два варианта ГГК: плотностной и селективный.

Плотностной вариант (ГГК-П). В варианте ГГК-П породы облучаются потоком жестких гамма-квантов с энергией 0,5-2 МэВ; мягкие гамма-кванты с энергией менее 0,2 МэВ поглощаются с помощью фильтра. Величина измеряемого в этом случае рассеянного гамма-излучения с энергией более 0,2 МэВ будет определяться количеством электронов в единице объема среды Ne,

Ne = (z/A) N δп,

где z – заряд ядра; А – атомная масса; N – число Авогадро; δп – плотность среды. В горных породах, представленных в основном легкими элементами z/А ≈ 0,5, откуда Ne=cδп, где с - некоторая постоянная величина.

Поскольку Ne ≈ δп показания ГГК-П будут зависеть лишь от плотности среды: чем больше плотность окружающей среды, тем меньше показания ГГК-П, и наоборот. Длина зонда ГГК-П 20 — 40 см.

Плотностной вариант ГГК - один из основных методов, применяемых для оценки пористости горных пород.

Нейтрон – нейтронный каротаж

На диаграммах ННКТ водородсодержащие пласты выделяются низкими значениями, малопори­стые пласты — более высокими значениями. Однако на пока­зания ННКТ значительное влияние оказывают элементы, об­ладающие большим сечением захвата тепловых нейтронов, по­этому ННКТ весьма чувствителен к содержанию хлора и получаемые результаты сильно зависят от минерализации про­мывочной жидкости и пластовой воды.

Показания ННКН практически не зависят от содержания в окружающей среде элементов с большим сечением захвата тепловых нейтронов, в том числе хлора. Они определяются главным образом замедляющими свойствами среды — водородосодержанием. Следовательно, показания ННКН более тесно связаны с содержанием водорода в породе, чем показания НГК и ННКТ. Однако для ННКН характерна малая глубинность ис­следования, которая изменяется в зависимости от свойств по­род и их водородосодержания от 20 до 40 см, уменьшаясь с рос­том водородосодержания. Наименьший радиус исследования характерен для ННКН, так как область распространения надтепловых нейтронов меньше, чем тепловых.

По данным НК через содержание водорода определяется об­щая пористость пород. При этом учитывается ряд геологиче­ских и технических факторов.

За условную единицу измерения при нейтронном каротаже приняты значения Iусл.ед, измеренные в баке с пресной водой. При использовании в качестве эталонной жидкости дизель­ного топлива в измерения необходимо вводить поправки за счет разницы в водородосодержании нефти и воды. При ка­либровке приборов НК выполняются измерения потока гамма-излучения или нейтронов на имитаторах пористых пластов (ИПП). Полученные данные используются для построения зависимости Iусл.ед=f(kп). Погрешность приведенных измере­ний не должна превышать ±1 % в рабочем (линейном) диа­пазоне изменения пористости от 3 до 20—30%.

Нейтронный каротаж проводится при помощи скважинного при­бора, содержащего источник нейтронов и расположенный на некотором расстоянии от него детектор гамма-излучения или нейтронов (см. рис..). Это расстояние, отсчитанное до середины детектора, называют длиной зонда.

???. ????? ????????????? ????????? ??????????? ????????: γ ? ???????? ????? ? ?????????; n ? ???????? ?????????; N ? ???????? ?????????; L ? ????? ?????; 1- ???????? ?????; 2 ? ????????? ?????; 3 ? ??????? (??? ?????? ???????? ? ??????? ???????????????????); 4 ? ????? ?????? ??????????? ?????????.

Источником нейтронов является помещенная в ампулу смесь порошкообразного бериллия с радиоактивным элементом, обычно полонием. Нейтроны образуются в результате взаимодействия ядер ато­мов бериллия 49Ве с альфа-частицами, испускаемыми полонием.

Форма кривых НК определяется следующими факторами: характером распределения по стволу скважины потока излучения, регистрируемого приборами; электрической инерционностью аппаратуры, возрастающей с увеличением постоянной времени интегрирующей ячейки τ и скорости перемещения прибора по скважине.

???. ?????? ?????????????? ???????? ?????? ????????? ???????. ???? ?????? ντ.

При ντ =0 (точечные замеры, нет искажающего влияния интегрирую­щей ячейки) кривая симметрична относительно середины пласта.

При ντ>0 кривая становится асимметричной относительно середины пласта, растягиваясь в направлении движения прибора (снизу вверх). Амплитуда кривой против пласта начинает снижаться при большей мощности пласта. С увеличением параметра ντ отмеченные искажения кривой выражаются все более резко. Границы пласта отбиваются по началу крутого подъема и началу крутого спада кривой.

АКУСТИЧЕСКИЙ КАРОТАЖ

Акустическим каротажем называют методы определения упругих свойств горных пород, слагающих разрезы скважин, по наблюдениям за распространением в них упругих волн.

В отличие от сейсмического каротажа, в котором для получения средней скорости распространения упругих колебаний в мощных пластах (от 20 м и более) используют частоты порядка 20 - 100 Гц, при акустическом каротаже определяют интервальную или пластовую скорость для маломощных пластов (от 0,5 м и более) с использованием частот порядка 5 - 100 кГц.

Чтобы получить представление о принципе скважинных измерений при акустическом каротаже, рассмотрим распространение упругих волн от сферического излучателя И в скважине постоянного диаметра, заполненной глинистым раствором и пересекающей пласт неограниченной мощности. Приемник П упругих колебаний находится на расстоянии L от излучателя на оси скважины. Наблюдается следующая картина. При возбуждении упругих колебаний от излучателя И по глинистому раствору распространяется продольная упругая волна Р1 со сферическим фронтом распространения и скоростью υ1 Достигнув стенки скважины, прямая волна Р1 образует вторичные волны - отраженную продольную Р11 и проходящие - продольную Р12 и обменную поперечную Р1S2 волны. У проходящих вторичных волн скорость распространения продольной волны υр2, больше, чем поперечной υs2( υp2 > υs2). Фронт прямой продольной волны Р1 образует со стенкой скважины критический угол i(sin i = υp2/ υp2 ) в результате чего проходящие волны становятся перпендикулярными к границе раздела скважина - плавт (случай преломления, называемый полным внутренним отражением) и начинает распространяться вдоль стенки скважины. Скользя вдоль стенки скважины проходящие волны Р12 и Р1S2 излучают энергию в скважину в виде головных продольных Р121 и поперечных Р1S2P1 волн, а также волн типа Лэмба - Стоунли (L - St) (распространяющихся в жидкости, заполняющей скважину, и в горной породе в прискважинном слое).

Следовательно, от излучателя И к приемнику в условиях скважины распространяются головная продольная волна Р121 головная поперечная волна P1S2P1, волна Лэмба - Стоунли (L - St) и прямая продольная волна Р1 (отраженная волна Р11 обычно не доходит до приемника из-за малой ее энергии) со следующим соотношением скоростей: υp2 > υs2 >υL-St > υp1. В реальных условиях волновая картина имеет более сложный вид.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Л. И. Померанц, М. Т. Бондаренко «Гофизические методы исследования нефтяных и газовых скважин». - М.: Недра, 1981 г. - 376 с.

2. В. М. Добрынин, Б. Ю. Вендельштейн, Р. А. Резванов «Промысловая геофизика». М.: Недра, 1986. -342 с.

3. http://ru.wikipedia.org/wiki/Скважинная_геофизика