Радиометрия скважин

1. Радиометрия скважин

Литература
1. Филиппов Е.М. Ядерная разведка полезных ископаемых. Справочник.
К., “Наукова думка”, 1978, 588с.
2. Резванов Р.А. Радиоактивные и другие неэлектрические методы
исследования скважин. Учебник для вузов. М., Недра, 1982.368 с.
3. Добрынин В.М., и др. Промысловая геофизика. –М.: Недра, 1986. 342 с.

2.

Классификация ядерно- геофизических методов
исследования скважин. Область применения.
История вопроса.
Название: Радиоактивные, радиометрические, ядерные методы
Определение: радиоактивными методами исследования скважин принято
объединять совокупность методов, основанных на регистрации различных
ядерных излучений (гамма и нейтронное излучение)
Занимает основное место по числу модификаций, разнообразию
решаемых задач.
Особенности:
1.
2.
3.
Показания определяются в основном элементным составом горных пород
Структура и текстура горных пород слабо влияет на показания
Большинство методов применимо независимо от конструкции скважины,
минерализации пластовых вод, характера заполнения колонны
Недостатки:
1.
2.
3.
Меры предосторожности
Наличие статистических погрешностей
Малый размер зоны исследования

3.

Радиоактивные методы
Пассивные методы
Активные методы
Регистрация естественного
излучения горных пород
Регистрация вторичных излучений,
связанных с облучением горных пород
Метод естественной
радиоактивности (Гамма- метод)
Основан на регистрации гаммаизлучения радиоактивных
элементов
Облучение
гаммаизлучением
Облучение
нейтронами
А) Стационарные методы
Б) Импульсные методы
А) Интегральная модификация
Б) Спектральная модификация
1) Однозондовые
2) Двухзондовые модификации

4.

1) Интегральная
2) Спектральная модификации
Нейтронно- активационный метод импульсный источник НАМ
Импульсные нейт. методы
Нейтронно- активационный метод стационарный источник НАМ
Углеродно- кислородный каротаж
Импульсный нейтронный- гамма
метод ИНГМ
Импульсный нейтроннонейтронный метод по тепловым
нейтронам ИННМ-т
Стац. нейтр. методы
Импульсный нейтроннонейтронный метод по надтепловым
нейтронам ИННМ-нт
Нейтронный- гамма метод НГМ
Нейтронно- нейтронный метод по
тепловым нейтронам ННМ-т
Нейтронно- нейтронный метод по
надтепловым нейтронам ННМ-нт
Нейтронные методы (НМ)
Нейтр.актив.метод

5.

Гамма-гамма метод (ГГМ)
Плотностная модификация
Селективная модификация
Cs-137 0.66 МэВ
Th- 50-200 кэВ
Со- 60 1.25 МэВ
Se- 121 кэВ
ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
1. Выделение горных пород
2. Выделение полезных ископаемых
3. Определение коэффициента пористости
4. Изучение технического состояния скважин
5. Определение характера насыщенности горной породы

6. История

• Начало - 30 – 40 годы 20 века. Гамма каротаж 1933 году- Горшков Г.В.,
Курбатов Л.М., Шпак А.В.
• Гамма-нейтронный каротаж- 1937 году Горшковым Г.В.
• Нейтронный- гамма каротаж- 1941 году Понтекорво Б.М.
• Нейтронно-активационный каротаж- 1947 году Коржев А.А.
• Гамма-гамма каротаж- 1950 годы плотность грунтов и почв Бердан Д.,
Бернард Р.К., Белчер Дж.
• Гамма-гамма каротаж- 1950 годы в скважине Арцыбашев В.А.,
Булашевич Ю.П., Гулин Ю.А.
• Гамма-гамма каротаж селективная- 1957годы Воскобойников Г.М.
• Импульсный нейтронный каротаж- идея 1956 году академик Флеров
Г.Н.
Барсуков О.А., Дворкин И.Л., Резванов Р.А., Кантор С.А., Титл Ч.,
Аксельрод С.М., Орлинский Б.М., Кожевников Д.А., Поляченко А.Л. И
др.

7. Взаимодействие излучения с веществом

• Радиоактивность- это самопроизвольное превращение ядра
изотопа в ядра других элементов с выделением энергии.
электрон
распад :
A
z М
A 4
z 2 M
ядро
42 He
распад : zA М
распад :
A
z 1 M
М
A
z
*
A
z М
0 1
Нейтральные атомы содержат Z
орбитальных электронов.
Изотопы имеют тот же атомный
номер Z, но разное массовое
число A.
A
M символом обозначено ядро, находящееся в
z
возбужденном состоянии. Ядро возвращается в свое
основное состояние A M испуская - квант.
z
N N o e ln 2 / T t
- Закон радиоактивного распада
1 Бк (беккерель) – 1 расп/сек, Внесистемная единица -кюри (Ки) равна 3,7 1010 Бк, т.е.
числу распадов в 1 г 226 Ra.
1 миллиграмм-эквивалент радия (Мг.экв.Ra – активность препарата, -излучение которого
обладает такой же ионизирующей способностью, как и излучение 1 мг 226Ra (вместе с
продуктами его распада) после прохождения через платиновый фильтр толщиной 0,5 мм.

8.

Поле излучения характеризуется: Плотностью частиц- число частиц в
единице обьема в данный момент времени, n
Плотность потока частиц- Ф=n* v
Интенсивность излучения- энергия излучения падающего в единицу времени
на единичную площадь I=Ф*Е
- излучение. Каждый - активный изотоп испускает - частицы,
имеющие определенные энергии.
Энергии - частиц, испускаемых различными изотопами, лежат в пределах
от 4 до 11 МэВ. Пробег - частицы в воздухе составляет 3-11 см, в
алюминии 0,08-0,4 мм.
-излучение. Проникающая способность -излучения значительно
больше, чем - частиц. Пробег -частиц в воздухе зависит от их энергии,
пробег частиц обладающих энергией 3 МэВ, составляет около 3 м. Одежда
и кожный покров человеческого тела поглощает примерно 75% - частиц и
только 20-25% проникает внутрь человеческого организма на глубину 2 мм.
- излучение обладает наибольшей проникающей способностью по
сравнению - и - излучениями. В воздухе - излучение может
преодолевать значительные расстояния, не испытывая ослабления. Свинец,
сталь, бетон, грунт, вода и другие плотные материалы при определенных
толщинах вызывают существенное ослабление - излучения.

9.

Гамма- квант взаимодействует с атомами вещества.
Вероятность взаимодействия частицы с атомом*
Рвз N ат
Ф
*
N ат
- число атомов в 1 м2
-сечение взаимодействия
Площадь шара вокруг атома
Измеряют 1 м2 или 1 см2
Макроскопическое сечение взаимодействия N ат
1/м
1/см
K
Для сложных сред i N ат i
1
Изменение потока частиц
dФ Ф( r ) dr
1 dФ
Ф dr
Макросечение это изменение
потока частиц относительно
первоначального на единицу
длины, т.е. линейный
коэффициент ослабления

10.

Интегрируем Ф( r ) Ф0 e r
Ф( r ) Ф0 B e r
1
- Закон ослабления параллельного пучка
В – фактор накопления
- Длина свободного пробега
Виды взаимодействия гамма- излучения с веществом
Фотоэффект(фотоэлектрическое поглощение)
ф 6,65 10
25
4 2 5 m e c 2
134 4
Комптон эффект(комптоновское рассеяние)
k N ат к
Z
1/ 2
M
NА
1
z ке N A ke
М
2
Сечение взаимодействия растет с
увеличением атомного номера z
вещества и наиболее вероятно
взаимодействие с электронами К- и
L-оболочек, ближайших к ядру.
7/2
Сечение на один атом к равно к(Е) = Z ке Е ,
где ке – сечение на один электрон (не зависящее
от Z)
Здесь ат – число атомов в 1 см3; е = (2 электронная плотность вещества; - число
Авогадро; М – массовое число атома; - плотность
вещества.
1 cos
1
2
me c
1
'
Эффект образования пар
2me c 2 1.02 МэВ
2
п ; п
2

11.

Уравнения переноса излучения. Приближенные методы решения.
1 Ф
Ф ( з р )Ф
v t
4
'
'
'
'
Ф
g
(
E
,
E
,
,
)
dE
d
S
(
r
,
E
,
, t)
р
0
S 4 r 2
Q
Ф
4 r 2
Q r
Поток гамма- излучения при поглощении
Ф
е
2
4 r
Q
r
Поток гамма- излучения с учетом рассеяния
Ф
B
(
r
,
z
,
E
,
Г
)
е
2
4 r
Формула Тейлора
B A1 e 1 0r (1 A1 )e 1 0r
Диффузионное приближение
Возрастное приближение
МЕТОД МОНТЕ -КАРЛО

12.

Метод естественной радиоактивности. Гамма- метод. Теория
метода. Область применения.
Радиоактивность горных пород обусловлена элементами уранового и
ториевого радиоактивных семейств (ураном, торием и радиоактивными
продуктами их распада), также калием К- 40.
Ra-226: 242,352,609,1120,
1765 кэВ и 2204 и 2448 кэВ
238,338,583,911,969,1587 и
2620 кэВ
Калий- монохроматическое
излучение 1.46 МэВ

13.

Наибольшая радиоактивность- магматические породы: граниты
Наименьшая радиоактивность- ультраосновные породы
Низкая радиоактивность - осадочные породы (кварц, ангидрит, гипс, галий)
Неглинист.песчаники, соль, известняк <0.5 пг.экв.Ra/г
Глины – 2-5 пг.экв.Ra/г
Полевой шпат
Слюда
Иллит
Фосфаты
Основной вклад в гамма- излучение
доломитов и известняков – Ra 226

14.

Теория метода ГК
ay
dV
r1
r
Cгл
j
аm массовая удельная активность
j+1
аm Ni dV a Ni dV
плотность
Ni число квантов с энергией Еi с единицы активности
ij l j
N i adV
j
dФ
2e
i 4 ( r r1 )
Ni
Фi
4
a
(r r 1 ) 2 e
ij rj
j
dV

15.

Однородная среда
, a const
r dr
r1 0
dV 4 r 2 dr
N i a e r
N i a N i am N i am
2
Фi
4
r
dr
2
4 0 r
m
m
Поток гамма-излучения не зависит от плотности, а зависит от
удельной массовой активности горных пород
С учетом рассеяния
N i a e r
N i a e r
N i a A1
1 A1
1 0 r
2 0 r
2
2
Фi
4
r
Вdr
4
r
(
A
e
(
1
A
)
e
)
dr
1
1
2
2
4 0 r
4 0 r
1 1 1 2
N i am A1
1 A1
m 1 1 1 2

16.

Обсаженная скважина
Ф=Фпл +Фц +Фк +Фс
Фпл
цем
скв к
порода
скв
I
N iппaпл
пл
Е ( )
порода
Фi Фпл Фс
N iппапл N ic ac
1 E ( R c )
Фi
пл
c
пл
N iппапл
N ic ac
1 E ( R c )
E ( R c )
N iппапл
n
апл
ас
пл
c
Прибор в центре
dc

17.

Необсаженная скважина пересекающая пласт ограниченной мощности
I
Ni aRS
I
2
a aпл авм
R- радиус скважины,
S-чувствительность детектора
Особенности:
1. Переходной участок 40-50 см
I I 1
Исключение влияния I
I 2 I 1
скважины
2. Форма кривых симметрична
относительно середины пласта

18.

СПЕКТРОМЕТРИЯ ГАММА ИЗЛУЧЕНИЯ
1. Определение U и Th
2. Определение минерального состава глин
3. Расчленение и корреляция разрезов
Область применения
1. Выделение и количественная оценка урановых и
ториевых руд, калийных солей
2. Выделение полезных ископаемых: каменные соли,
гипсы и.т.д.
3. Литология, коллектора
4. Определение глинистости I f (Cгл )
5. Привязка глубин
6. Контроль обводнения по РГЭ
I
a a1
a2 a1
a a1 I (a2 a1 )

19.

ГАММА-ГАММА МЕТОД
L- длина зонда
L
Pb, Fe, W
Метод рассеянного
гамма-излучения
(МРГ)
Метод поглощения
гамма-излучения (МПГ)
ГГМ-п и
ГГМ-с
Энергия 0.5-1.5 МэВ – комптон эффект
<0.5 и >1.5 МэВ- фото- и образование
пар
Источники
Cs137 0.66 МэВ
Со60 1.33 МэВ

20.

Основной эффект – комптоновское рассеяние
k N ат к
|
NА
z
z ке
N A ke
М
M
Z
1
1 / 2 | N A ke
M
2
Разновидности зондов
Симметричные
Коллимированные
Длина зонда lз 40 100 г / см2
Однозондовые
Двухзондовые

21.

МЕТОД ПОГЛОЩЕНИЯ ГАММА - ИЗЛУЧЕНИЯ (МПГ)
Энергия источника 0.5-1.5 МэВ
J
J B
, г / см 3
Разновидность- два источника с жестким и
мягким излучением

22.

ТЕОРИЯ МЕТОДА ГГК
Приближение однократного рассеяния
На малых расстояниях
P1 - Вероятность достигнуть объем dV
- Вероятность достигнуть от dV до детектора
P2
P1
P2
1
4 r 2
1
4 r1
2
e
e 0 r k dV
r1
dФ QP1 P2 Q
k
dФ Q
1
4 r 2 r12
e 0r 0r1
N a d k
z
dV
M
d
1
4 r 2 r12
e 0r 0r1 k
1 d k
dV
ke d
N a
z ke
M
Ф Q
N a z
0r 0r1 d k
e
dV
M
d

23.

Диффузионное приближение
Большие расстояния
Для однородной среды
n
n
div ( D grad n ) S
t
Стационарное распределение
n
div ( D grad n ) S 0
u n r
LD D
u ''
u
L2D
u A1 e
1
n A1 e
r
2 n n
D 2 D
0
r
r
r
2n
r 2
2 n n
0
r r D
Длина диффузии
0
r
LD
2n
A2 e
r
LD
2
n
4
r
dr Q
r
LD
0
0
A1
n
r
1 LD 2
r dr 4 A1 L2D
4 A1 r e
Q
4 L2D r
e
r
LD
Q
4 L2D
Q
e
4 Dr
r
LD
Q m
4 L2m r
e
r
Lm

24.

Зависимость показаний ГГМ от свойств пласта
1)
J
J
вода
песчаник
10
L ,cм
5 см
40 см
Плотность, г/см
3
2) Увеличение плотности жидкости в скважине- уменьшение показаний
3) Увеличение диаметра скважины- уменьшение чувствительности к плотности
горной породы
4) Влияние глинистой корки- (плотность меньше чем горной породы)
А) Доинверсионных зондах –снижает показания
Б) Заинверсионных- повышает
Для исключения влияния глинистой корки- двойной инверсионный зонд

25.

Область применения
Спектральная модификация ГГМ-с
J
Элементный состав горных пород
Влияние плотности
1) Регистрируют излучение в двух
энергетических интервалах
2) Используют инверсионный зонд
3) Доинверсионный и
заинверсионный зонд
200 кэВ
100 кэВ
50 кэВ
Zэфф
1) Выделение горных пород с различной плотностью
Различие на 0.05 г/см.куб (каменные соли- 2.2. г/см.куб и ангидрид- 2.9 г/см.куб
2) Выделение полезных ископаемых
Угли, калийные соли и каменные соли. Железные руды, свинцовые и.т.д.
3) Определение коэффициента пористости (1 K ) SiO2 K H 2O
Преимущества: 1) Одинаковая чувствительность к К и плотности
2) Слабое влияние глинистости

26.

глинистая корка
( mc + hmc)
Порода
Пласт ( b)
Источник
15 см
Детектор малого
зонда
30 см
Детектор большого
зонда
Плотность зерен, г/см3
Песчаник
2.55-2.69
Доломитовые песчаники
2.65-2.72
Известняк
2.70-2.76
Доломит
2.75-2.90
Гипс
2.32-2.40
Ангидрит
2.96
Пресная вода
1.00
Соленая вода (200г/л)
1.15
нефть
0.85
Натуральный газ
0.0008 (увелич. с
давлением)
Воздух (сухой)
0.0012 (увелич. с
давлением)
Кривая ГГК-п

27.

4) Изучение технического состояния скважин
4.1. Определение высоты подъема и
равномерности распределения цемента
за колонной
Гамма-гамма цементомер
Гамма-гаммадефектомер с
вращающейся головкой

28.

4.2. Измерение толщины стенки колонны (Толщиномер)
Длина зонда- 10 см, погрешность- 0.5 мм
4.3. Определение плотности флюида в скважине

29.

30.

Взаимодействие нейтронов с веществом
Быстрые > 0.1 МэВ
Промежуточные 1эВ<Е<0.1 МэВ
Тепловые нейтроны Е< 1 эВ Средняя скорость- 2200 м/с, Еср- 0.025 эВ
Надтепловые нейтроны
Виды взаимодействия: рассеяние и поглощение
Рассеяние- упругое и неупругое

31.

Упругое рассеяние
n
Eп
M
Неупругое рассеяние
E п'
Eп
M 2 2 M cos 1
( M 1)
( M 1) 2
( M 1)
2
'
При изотропном рассеянии En En En
Среднелогарифмичес-
кая потеря энергии
ln E n ln E n'
1 E
j ln n'
En
1
ln
1
2
, ,
E п'
Eп
( M 1) 2
( M 1) 2
Emax En En' min (1 ) En
E n E n 1
En
2
2
1
E n
En
2
E n'
Максимум
потери
1, M 1
энергии
Водород

32.

При Е>Епороговое
Неупругое рассеяние
Поглощение нейтронов
( n, p ) , ( n, ) , ( n, ), ( n,2n )
Радиационный захват ( n , )
Несколько линий гамма- излучения
Jn
1 квант/100 захватов
Cd
Энергия гамма- квантов
En
Диффузионное приближение
n
n
div ( D grad n ) S
t
1
v з
Стационарный случай без источников
Ф
Q
e
4 Dф r
LD D
r
LD
Длина диффузии

33.

Возрастное приближение
E
0
Летаргия u ln E
qз
- плотность замедления, число нейтронов в ед.объема и времени
пересекающие при замедлении пороговое Е
u
пор
пор
Прибыль и убыль нейтронов
q з (u )
q з ( u du )
q з ( u du ) q з ( u )
диффузия
1
2 Ф( u )du
3 т р
q з
1
2 Ф(u )
u
3 т р
q з Ф( u ) p
r2
4 ф
p Замедляющая способность
q з Ae
q з
1
2 qз
u
3 т р
q з dV q з 4 r
du
Возраст нейтронов
d ф
3 т р
q з
2 qз
ф
Уравнение
возраста нейтронов
A
Q
( 4 ф
Lз ф
3
)2
2
dr Q
qз
Q
( 4 ф
3
)2
e
r2
4 ф
- Длина замедления

34.

Нейтронные методы исследования скважин
Po+Be- источник
Ф
Q
8 L3з
e
ННМ-нт
r
Lз
Зависит от
водородосодержания
Увеличение
Уменьшение
длины замедления
Небольшие расстояния - вклад
Увеличение Кп
e
r
Lз
Основной вклад
L з3 1
n нт
Большие расстояния - увеличение Кп
n нт
Наименьшие показания – глины, аргиллиты,гипсы
Максимум- известняки, ангидриды, соли
Промежуточные – пористые известняки, песчаники

35.

Зависимость показаний от свойств породы
Водонасыщенные и
нефтенасыщенные –
одинаковое
количество водорода.
Газонасыщенные
пласты меньше
водорода – показания
больше
•Влияние химического состава слабое
•Большое влияние изменение диаметра скважины – увеличение диаметра
приводит к уменьшению показаний
Определение коэффициента пористости

36.

Нейтронные методы исследования скважин
ННК- т
nT
Q
8 ( L2з
Больше глубинность метода
L2D
2
e
r
L2
L2з D
2
)3/ 2
1
- Хлор, бор, марганец
з

37.

Длина диффузии уменьшается с
увеличением
водородосодержания, зависит от
поглощающих свойств
1. Выделение различных горных
пород:
мин показания –гипсы, глины,
известняки, песчаники с хлором
мах показания: ангидрид, плотные
известняки
2. Определение коэффициента
пористости
3. Определение коэффициента
пористости и состава
скелета гор.пород (НМи
ГГМ)
4. Разделение нефтеносных и
водоносных пластов –
пористость>15-20%, Cl-150200 г/л
5. Выделение и колич.оценка
руд (бор, ртуть и.т.д)
6. Интервал отложения
парафина

38.

Нейтронные методы исследования скважин
НГК
D
2n
r 2
D
2 n n
S 0
r r
S ФТ з nT з
nT
r
Lз
nT
r
LD
Q e
e
4 r L2з L2D
n
u ''
u
r
u
L2
F (e
r
Lз
e
r
LD
)
L2 D
r
r
r
L
2
Lз
L
2
2
Q
L e
Lз e
LD e D
n
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
4 r ( L L з )( L LD ) ( L з LD )( L з L ) ( LD L )( LD L з )
Повышение поглощающих свойств- повышение показаний

39.

ННМ-нт – увеличение водородосодержания
ННМ-т – рост содержания хлора
НГМ- рост содержания хлора
показаний
показаний
показаний
Наличие скважины
Интенсивность
J J скв J пласт
Парадокс НГМ
Исследование поглощающих свойств- наличие
хлора в скважине играет отрицательную роль (для
его уменьшения прибор окружают бором)
При рассмотрении дифференциации показаний
НГМ от водородосодержания- излучение
скважины имеет положительную роль
Показания НГМ растут при уменьшении
водородосодержания
J пласт
J скв

40.

Зависимость показаний от типа горных пород
Каменная соль
глина
гипс
ангидрит
известняк
Известняк
высокопор.
Размытый пласт с
каверной
гасоносный
нефтеносный
водоносный
Метаморфизованная порода
Глубинность -20-70 см по водородосодержанию
По хлору- 20-30 см

41.

Решаемые задачи
1. Расчленение пород по водородосодержанию
2. Коэффициент пористости
3. Газожидкостный контакт
4. Водонефтяной контакт
Спектрометрия гамма- излучения радиационного захвата
Al,Si,Ca – Линии 3-6 Мэв
Fe- линии > 6 Мэв

42.

Глубинность методов

43.

ИСТОЧНИКИ НЕЙТРОНОВ
1) Ампульные,
2) генераторы
Смесь алфа-излучателя с бериллием или бором
Реакция ( , n )
9
Be ( , n ) 12C
B ( , n ) 14N
11
Заполнен дейтерием
Титановая мишень
насыщенный тритием
Анод
катод
Высоковольтный
электрод (минус)
Периодически с частотой 1-1000 Гц,
интервал облучения- 1-100 мкс

44.

Импульсный нейтронный метод (ИННМ-т, ИНГМ)
n
tи- 100-200 мкс
t - время задержки
Быстрые нейтроны замедляются в
течение нескольких микросекунд
tи
t 0,
tp
t
tи
n n0
dn n T з dt nAn dt
n n 0 e An t
t
tp
tdn( t ) tn0 An e
dt te
dt
1
A t
A t
dn
n
A
e
dt
e
0
n
dt An
n n0 e
t
An t
An t
n
n

45.

n
n
D 2 n S
t
S ( t ) ( r )
n e
T з t
e
t
D 2
t
n
Q
3
( 4 Dt ) 2
n
e
1
3
( 4 Dt ) 2
r2 t
e 4 Dt
Q
3
( 4 Dt ) 2
r 2 t t з
4
Dt
e
e
t
r2
4 Dt
n n0e
t
Рост плотности тепловых нейтроновзамедление
Уменьшение- поглощение
Водоносные минерализованные пластыменьшие показания
В ИНГМ влияние длины зонда слабее, чем
ИННМ-т.

46.

n
ИННМ-т, К=20%
1- нефтеносный
2- водоносный пласт 200 г/л NaCl
1
2
2
1
t
ИНГМ-т, К=20%
n ( r, t )
n
Q
e
4 ( ф L Dt )
t
r2
4 ( ф L Dt )
1- нефтеносный
2- водоносный пласт 200 г/л NaCl
При малых t- основное влияние
1
При больших t-
2
t
e
t

47.

Влияние скважины
1. c пл Пласт слабопоглощающая среда. Скважина заполнена соленой водой
1- пресная вода
2- соленая
При малых t - отток нейтронов
из скважины в пласт, поэтому
крутизна больше
t
nT убывает быстрее e
1
2
t
При больших t- (больших зондах) приток
нейтронов в скважину. Крутизна меньше
t
и близка к
e
пл
При больших t влиянием скважины можно пренебречь
c

48.

2. Сильное поглощение в пласте
c пл
При больших t – плотность нейтронов в скважине больше, чем в пласте
Отток нейтронов из скважины в пласт мал,
скважина - «хранилище» нейтронов
1. Зона проникновения пресная вода
n
Максимум плотности
тепловых нейтронов
Зона проникновения
уменьшает
чувствительность метода
n
Для повышения
чувствительности метода
скважину заполняют
соленым раствором

49.

Область применения
1. Выделение различных типов горных пород
А) Разделение нефтеносных и водоносных пластов
Водоносные пласты показания ниже, чем нефтеносные
Б) газоносных и водоносных пластов
Каменная
соль
глина
гипс
ангидрит
известняк
Известняк
высокопор.
Размытый пласт с
каверной
гасоносный
нефтеносный
водоносный
Метаморфизованная порода

50.

2. Количественное определение коэффициента нефтенасыщения
и газонасыщения
Аn
0.6
j
j
j
N1
exp к (t1 t 2 )
N2
Время задержки
0.8
1
j
t1 и t2
Декремент затухания k
Кн=1
к
Кп
ln N1 ln N 2
t 2 t1
)
V j j m j (m
j
j
тв ( 1 k п ) в k п
j
Горная порода
,мс
,мс-1
Песчаники, насыщенные пресной водой (с<15 г/л) или
нефтью (кн>0,9)
0,3-0,65
1,5-3,5
Песчаники, насыщенные солёной водой (с=200 г/л)
0,11-0,33
3-9
Песчаники, насыщенные солёной водой с коэффициентом
нефтенасыщения кн=50%
0,16-0,5
2-6
Газоносные песчаники
0,2-0,8
1,2-5
Известняки, насыщенные солёной водой(с=200г/л)
0,16-0,6
1,7-6
Глины
0,1-0,25
4-10
Гранит
0,25-0,3
3,3-4
3. Выделение твердых полезных ископаемых
4. Определение коэффициента пористости

51.

Углеродно-кислородный каротаж (С/О-каротаж)
С/О – каротаж основан на регистрации гамма-излучения неупругого
рассеяния (ГИНР) и радиационного захвата (ГИРЗ) нейтронов
Генератор излучает импульсы нейтронов -14 МэВ, частота ( 10 кГц)
гамма-излучение наведенной активности
(ГИНА)
Образуются гамма- кванты

52.

Наиболее характерные линии ГИНР и ГИРЗ основных
породообразующих элементов и элементов конструкции скважины и
скважинного прибора, наблюдаемые
в регистрируемых спектрах
Элемент
ГИНР, МэВ
ГИРЗ, МэВ
Водород, H
-
2.23
Кислород, O
6.13; 7.1
-
Углерод, C
4.43
-
Кремний, Si
1.78
3.54; 4.93
Кальций, Ca
3.74; 3.90; 4.49
1.94; 4.42; 5.90; 6.42
Железо, Fe
0.84; 1.25
5.92; 6.02; 7.28; 7.63;
7.65
Алюминий, Al
1.02; 3.80
1.78
Натрий, Na
0.44; 2.00; 2.7
0.47; 2.75; 3.98; 6.40
Калий, K
2.52; 2.81
0.77; 1.62; 2.07; 5.38
Магний, Mg
1.37
1.81; 2.83; 3.92
Хлор, Cl
2.50; 3.60; 4.10
1.95; 6.11; 6.62; 7.41
Бор, B
-
0.48

53.

Гамма-излучение наведенной активности
(ГИНА)
ГИНР регистрируются в процессе
излучения импульса нейтронов
излучателем, длительность
которого составляет 15÷25 мксек.
Время жизни тепловых
нейтронов в типичных разрезах
колеблется от 100 до 500 мксек

54.

Схема формирования временного спектра
единичного цикла измерений
Временной спектр аппаратуры АИМС состоит из 23
каналов.
Первые 15 каналов имеют длительность 2 мкс,
следующие 7 каналов - 6 мкс
Последний 23 канал - 72 мкс.
Синий спектр - водонасыщенный
песчаник, черный спектр нефтенасыщенный песчаник.
Пример аппаратурных спектров
неупругого рассеяния (А) и
радиационного захвата
нейтронов (В) прибора АИМС

55.

Ограничения С/О каротажа- малая глубинность метода (10-17см)
Факторы снижающие информативность С\О каротажа:
• Наличие границ раздела «нефть/вода» в интервале измерений.
• Наличие твердых и вязких углерод содержащих отложений
(битумы, шлаки) в области измерений.
• Наличие нефти в полостях и порах цементного камня.
• Заколонные перетоки обуславливающие перераспределение
пластовых флюидов в прискважинной области.
• Плохое качество цементирования между колонной и породой.
Главная особенность отношения СО – относительно незначительные
различия в значениях Кп для пластов с различным нефтенасыщением.

56.

Результаты обработки материалов С/О-каротажа и сопоставление
нефтенасыщенности, определенной по С/О-каротажу с
нефтенасыщенностью, определенной по материалам открытого
ствола.

57.

Рентгено- радиометрический метод
Основан на облучении горных пород гамма- излучением и регистрации
характеристического рентгеновского излучения. Спектрометрия –
выделение отдельных элементов
Гамма- нейтронный и гамма- активационный метод
Фотоядерная реакция (гамма, протон) (гамма, нейтрон)
Регистрируют нейтроны
Нейтронно- активационный метод
Облучают нейтронами и исследую искусственную радиоактивность
По периоду полураспада и спектру гамма- излучения- изотоп
По интенсивности гамаа- излучения- концентрация элемента
Метод радиоактивных изотопов – активированная сода (15 часов),
радон (3.8 суток)

58.

Акустические методы исследования скважин (самост)