Методы микроэлектрического каротажа. Зонды, решаемые задачи

В скважине измеряют кажущееся сопротивление, но это измерение проводится зондами весьма небольших размеров (до 5 см). Микрозонды обладают малой глубиной исследования и позволяют детально исследовать изменение удельного электрического сопротивления горных пород, непосредственно прилегающих к стенке скважины. Для уменьшения влияния бурового раствора на результаты измерения электроды зонда устанавливают на наружной стороне изолирующей пластины(башмака), которая специальной пружиной плотно прижимается к стенке скважины. Рисунок справа: схема измерения градиент-микрозондом. При исследовании пород-коллекторовна показания микрозондов оказывает влияние удельное сопротивление части пласта, измененной проникновением фильтрата бурового раствора, а также удельное сопротивление и толщина глинистой корки. Поэтому по данным микрозондов трудно получить представление о характере насыщения коллектора (нефтью, газом или водой). Обычно применяют микрозонды двух размеров: градиент-микрозонд А0,025М10,025М2 (R_ИССЛ = двойной размер зонда), потенциал-микрозонд А0,05М (R_ИССЛ = размер зонда). Более полная информация получается, если исследования проводятся одновременно двумя микрозондами. Современная аппаратура на многожильном кабеле позволяет выполнить это условие.

По данным микрозондов хорошо выделяются породы-коллекторы, имеющие на своей поверхности глинистую корку. Однако глинистая корка одновременно с этим отрицательно сказывается на результатах количественных определений удельного сопротивления полностью промытой части коллектора. Для преодоления этой трудности применяют фокусированный микрозонд (зонд бокового микрокаротажа). Т.е. признак выделения коллекторов – разница показаний микроград и микропотенц зондов.

Ρ^МПЗ- ρ^МГЗ=∆ρ^МКЗ >0 Разность показаний ρ^МКЗнефт.гп> ρ^МКЗводон.гп

Решаемые задачи: литол.расчлен.разрезов, выделение коллекторов по ∆ρ^МКЗ, опред-е хар-ра насыщения, детальное расчленение разреза на пласты, четкое опред-е границ пластов, опред-е условий осадконакопления

№21 Особенности проведения метода ПС в горизонт-ых и морских скв.(см. 5,6)

№22 Метод пластовой наклонометрии. Физические основы метода, особенности применения, решаемые задачи.

Используеться Метод Микро Бокового Каротажа (МБК).(Proximity Log). Метод работает в ближайшей части пласта(промытой).

Плоскость опр-ют по смещению м/у 3-мя кривыми. Прибор движется с одной скорость для всех 3-х кривых. Колибруют в углах наклона.

R_ИССЛ ≈ 20÷30см.

В нефти ρ_БК > ρ_МБК, в воде ρ_БК < ρ_МБК.

№23 Физические основы гамма-метода. Решаемые задачи.

В основе метода лежит излучение, создаваемое радиоактивными изотопами U238, U235(актиноуран), Tr232, а также естественно-радиоактивными эл-ми Rb287, Sm132, K40. 3 первых-радиоактивное семейство, а 3 последних-моноизлучатели и имеют по одному звену. В чистом виде U тяжелее, чем Pb и не представляет опасности, наиболее опасны Rd236 Rn. В скважину опускают прибор, который содержит детектор гамма-излучения и электронную схему (Г – детектор, ЭС – электронная схема), служащую для питания индикатора, усиления его сигналов и передачи их через кабель на поверхность. Точка записиГМ совпадает с серединой детектора.

Если не считать урановых и ториевых руд, наибольшей гамма-активностью обладаюткислые изверженные породы, например граниты, а также глины. По интенсивности гамма-излучения 1 г этих пород эквивалентен (4-6)·10^{-12 г 226}Ra. Наименее активны(менее 10^{-12 г} Ra) ультраосновные породы, а среди осадочных пород — чистые разности известняков, песчаников, большинства каменных углей и особенно гидрохимических пород (кроме калийных солей). В осадочных породах, как правило, радиоактивность тем больше, чем выше содержание глинистой фракции.Это позволяет по кривым I_γ различать глины, глинистые и чистые разности известняков, песчаников.

Интенсивность ГМ на оси необсаженной скв.: αI_γ=(aΔq /4 R ) dV,

а-излучательная способность в-ва, Δq-концентрация радионуклидов в 1см в-ва, -ρ в-ва, 4 R -геометрический ф-ор, учитывает радиоактивность излучения.

I_γ= (aΔq /4 R ) r dr d dz;

I_γ= aΔq /4 /( R ) d dz;

R =r +z ; z =z/r ; z = z / r

I_γ=aΔq /4 /( r +z ) dz;

Задачи:1.Опр-ие литол. расчленения разрезов вскрытой скв. (терригенные породы-пески, глины). Р/а-ть полимиктовых ПЖ может превышать р/а-ть глин.-перевёрнутая кривая ГМ.

2. выделение коллекторов. Двойной разностный пар-р: выделяют пласты глин.

3. Опр. гинистости коллекторов. Глина-цементирующий материал в тиррегенных, вулканических, карбонатных коллекторах.

4. опр.типа глинистых минералов.:1. содержание минерала;

2. каолинит

3. монтмориллонит

4. смешанослойные глины

5. иллит(гидрослюда)

6. глауконит, фельдшпаты, калиевые эвапориты.

5. Корреляция разрезов скв.(выделяют похожие по аномалиям ГМ и проводят линии м/у кровли-кровли, подошвы-подошвы)

6. выявление геодинамических реперов; 7. опр. зон АПД.

8. контроль текущего состояния эксплуатации скв.(в процессе разработки происх-т выщелачивание солей Ra, кот. Оседают на перфорац-х отверстиях эксплуатационной колонны и в зонах нарушения сплошности цементного камня.В рез-те на повторных диограммах ГМ появляються аномалии во много раз превышающие амплитуду первоначальной кривой ГМ.

9.Опр. усл. осадконакоплений: р-ть континентальных глин>морских.Весьма

информативный метод спектрометрия сейсмо-гамма-излучения.Th/U>7, отложения сформировались в континентальных усл.,и наоборот.(<3).

10. Данные спектометрии Гм весьма эфф-ны при изучении коллекторов фундаментом.(гранитоиды). В с. Координируют(K_П,содер. К) и (K_П,содер. Cu) выд-ся высокопродуктивные коллекторы на шельфе Вьетнама.

№24 Взаимодействие гамма-квантов с в-вом.Вероятность взаимодействия гамма-кванта с атомом какого-либо элемента пропорциональна числу таких атомов в единице объема вещества и поперечному сечению(зависит от номера элемента, типа взаимодействия, энергии кванта)атома.

Вероятность того, что гамма-квант на ед. длины пути испытывает взаимодействие с каким-нибудь атомом элемента, опр-ся произведением концентрации n_i атомов этого элемента на сечение σ_i элемента для данного типа взаимодействия. Общая вероятность взаимодействия гамма-кванта с каким-либо из атомов на длине пути в 1 м равна сумме таких произведений для всех элементов - эта сумма называется макроскопическим сечением взаимодействиядля рассм-ого в-ва или линейным коэф-ом ослабления и обозначается μ. Величина 1/μ - средний пути, проходимый частицей до взаимодействия с атомом в-ва. Знач. суммарного макроскопического сечения взаимодействия гамма-квантов (в результате всех трех типов взаимодействия) в типичных горных породах составляют примерно 40, 15 и 6 м^-1 при энергии гамма-квантов 0,1; 1 и 6 МэВ соответственно. Реализуется с помощью 3-х механизмов взаимодействия: а) фотоэффект, в) Комптон-эффект, б) эффект образования пары е -позитрон(е )( парный эффект). В ГГМ исп-ся 1 и 2. Фотоэффект в селективной и плотностной модификации ГГМ

Закономерности прохождения гамма-квантов через вещество. 1 – ядро, 2 – электрон, 3 – гамма-квант до взаимодействия, 4 – рассеянный гамма-квант, 5 – электрон или позитрон):

1. Фотоэффект(фотоэлектрическое поглощение) - -квант взаимодействует с атомом в кулоновском поле ядра. γ-квант исчезает вследствие передачи всей его энергии одному из электронов атома. В породах из легких элементов (осадочные породы), микроскопическое сечение фотоэффекта ( )становится пренебрежимо малым уже при энергии кванта 0,2-0,3 МэВ. Для тяжелых элементов фотоэффектом нельзя пренебречь даже при энергии в несколько мегаэлектрон-вольт.1БАРН=10 (ед. S-мера взаимодействия -кванта с в-ом). N_АТ = , [ ]=[г/см ], []=[(г/см )( )]=[см ], =f(z , E ), z-атомный номер.

Функциональная зависимость вероятности взаимодействия по фото-эффекту от атомного номера говорит о том, что показание метода в знач. Степени зависит от эффективности атомного№ среды. Чем > E , тем выше вероятность взаимодействия -кванта с в-ом по фото-эффекту.

2. Эффект образования пар - исчезновение кванта с образованием пары частиц — электрона и позитрона. Е =0,511 МэВ, hv>=1,02 МэВ. =f(z, E ), E С [2-20]МэВ.

Поперечное сечение эффекта образования парувеличивается с ростом атомного номера пропорционально Z². При энергии кванта менее 1,02 МэВ этот процесс не происходит, а при большей энергии его сечение растет с увеличением энергии.

3. Эффект Комптона (Комптоновское рассеяние) - происходит в результате соударения кванта с одним из электронов. γ-квант передает часть своей энергии электрону и изменяет направление своего движения.

-микросечение, -макросечение, , =f(z , E ),

= z N_А= , - плотность.

В интервале энергии 0,1-10 МэВ для легких и 0,5-5 МэВ для тяжелых элементов преобладающим процессом взаимодействия является комптон-эффект. Макроскопическое сечение комптоновского рассеянияпропорционально количеству электронов в единице объема (электронной плотности вещества) и несколько убывает с ростом энергии кванта.

№25 Модификации гамма-метода.Измерения гамма-квантов проводят в 2-х модификациях: интегральный, спектральный(основан не только на подсчёте числа -кв, н и на на опред. Энергии каждого из них. При интегральной модификации Е опр. нельзя.

№27 Спектрическая модификация гамма-метода.Принцип работы -спектрометра: Д-поровый дескрименатор.

К40 E =1,46 МэВ

Чем >Е -кв, тем выше амплитуда ч/з Д могут пройти только теимпульсы, амплитуда кот. Больше порога Д .

Электрическая схема:

2 смещённых порога дескрименатор обр-т 1 диференциальный дискреминатор.

Спектры: полевые, стационарные. Полевой: включает 4 канала: интегральный и 3 дифференциальных для измерения радиоактивности.

1,3-1,6 1,65-1,95 2,4-2,8МэВ

Относ-ная погрешность-число импульсов отнесенных к среднему числу.

I =a I +b I +c I

I =a I +b I +c I кол-во импульсов изм-ых в 3-х

I =a I +b I +c I I -кол-во импульсов в минуту.

Они опр. соединения С , С , С .

а , b , c ,1<=i<=3,-спектральные коэффициенты, относительно излучений U, Th, K. На чистых смесях.

№30 Поле точечного источника гамма-кв на оси необсаженной скв. Закон ослабления плотности потокагамма-излучения от точечного источника выражается: , где Ф — плотность потока гамма-квантов на расстоянии r; Q — общее число квантов, испускаемых источником; μ — суммарное макроскопическое сечение среды для всех процессов взаимодействия гамма-излучения с веществом.

№26 Детекторы гамма-квантов. Детекторы излучения— важнейшие элементы радиометров.

1.Для регистрации гамма-квантовв скважинных радиометрах применяют счетчики Гейгера(самогасящиеся газонакоплению. Их преимущество — больший, чем у пропорциональных счетчиков, выходной сигнал (до нескольких вольт), что упрощает усиление и передачу сигналов на поверхность.Простой и надёжный в работе(устойчив к t˚C и Р). «-»:низкая эффективность( =1,5-2%), =(N_измер. /N_общее)100%.Чем > -квантов, тем< погрешность(точнее измерение). Относительная погрешность: = ; = -абсолютная погрешность. Чтобы поднять эф-сть можно время измерений.

Газоразрядные счетчикиконструктивно представляют собой цилиндрический баллон, по оси которого натянута металлическая нить, служащая анодом. Металлическая боковая поверхность баллона служит катодом. Между катодом и анодом подается постоянное напряжение, равное для разных типов счетчиков от 300 — 400 В до 2 — З кВ.

Счетчики заполняются смесью инертного газа с парами высокомолекулярных органических соед-ий или с галогенами. При взаим-и -излучения с катодом из него выбивается электрон. Электрон, попадающий в заполненный газом объем счетчика, осуществляет ионизацию газа, т. е., в свою очередь, вырывает электроны из атомов газа, превращая их в положительно заряженные ионы. Эти электроны, называемые первичными, ускоренные электрическим полем, по пути к аноду вызывают вторичную ионизацию и т. д. В результате число электронов лавинообразно возрастает, превышая число первичных электронов в тысячи и сотни тысяч раз — в счетчике возникает разряд. При большом напряжении между анодом и катодом общее число электронов перестает зависеть от числа первичных электронов и от энергии регистрируемой частицы - такие называют счетчиками Гейгера-Мюллера.

2. Сцинтилляционный счетчик состоит из сцинтиллятора, сопряженного с фотоэлектронным умножителем (ФЭУ). При падении гамма-кванта в сцинтиллятор происходит возбуждение атомов последнего. Возбужденные атомы испускают ЭМ-излучение, часть которого лежит в световой области. Кванты света от сцинтиллятора попадают на фотокатод ФЭУ и выбивают из него электроны.

В качестве сцинтилляторов для регистрации гамма-квантов в скважиной аппаратуре используют кристаллы йодистого натрия.

Сцинтилляционный счетчик гамма-квантов имеет ряд преимуществ перед разрядным: обладает высокой эффек-тью( =60-70%),т.е. регистрирует больше гамма-квантов, проходящих через счетчик. Сцинтилляционные счетчики также позволяют определять энергию регистрируемых гамма-квантов. «-»:при t˚ не > 100˚, R=10-12%-разрешение.

3. Полупроводниковые детекторы. «+»: высокая разрешающая способность.

Регистрация -кв основана на выбивании -квантами в в-ве полупроводника, при этом происходит изменение R р-п перехода.

«-»: практически не используют по техническим причинам (неудобство

доставки жидкости N).
№28 Влияние инерционности интегрирующей ячейки на регистрируемую аномалию гамма-метода.

Когда толщина пласта =2d скв.(4%), измеряемая аномалия ГМ, не достигает своего max значения. Если h>=3, то будет соответствовать её теоретическому знач. Глина х-ся max р/а-тью, а песчаники и карбонаты более низкой. Кроме того вводят поправку -метода за влияние интегрирующей ячейки.

В случае статич. Аномалии границы пласта опр. на половину высоты аномалии. Смещение аномалии происходит в сторону перемещения приора.

№29 Ослабление гамма-квантов в в-ве (барьерная геометрия).

N=N

[ ]=[см ]