Количественные оценки по данным ПС
Наибольшей информативностью метод ПС обладает при изучении терригенного разреза. Остановимся на решении двух задач – определение минерализации пластовых вод и оценка фильтрационно-емкостных свойства (ФЕС) горных пород.
О принципиальной возможности решения этих задач по данным ПС можно судить на основании уравнений (2.4). Величина потенциала ПС зависит, с одной стороны, от соотношения минерализации пластовой воды и промывочной жидкости и от величины Кпс=Кда-Кд, с другой. В случае чистых высокодисперсных глин, которые в терригенном разрезе играют роль флюидоупоров, Кпс =0, если отсчет амплитуды потенциала ПС вести от «линии глин». Для чистых (неглинистых) песчаников и песков величина Кпс принимает свое максимальное значение. Для одновалентного электролита и температуры пласта 20 оС Кпс=58-(-11,6)=69,6 мВ.
Оценка минерализации пластовой воды.
Надежное определение минерализации пластовой воды возможно в чистых (неглинистых) песках и песчаниках, залегающих среди плотных высокодисперсных глин. Величина амплитуды потенциала ПС в этом случае при температуре 20 оС определяется по формуле
(3.7)
где: Св и ρв – минерализация и УЭС пластовой воды; Сс и ρс –минерализация и УЭС бурового раствора (промывочной жидкости).
Для пластовой температуры t
(3.8)
Значения Es(max) определяют по диаграмме ПС против чистого песчаника (песков), величины t и ρс – по диаграммам термометрии и резистивиметрии. Минерализация пластовой воды по ее УЭС можно определить по графикам типа рис.4.2.
Оценка фильтрационно-емкостных свойств горных пород
Оценка емкостных (Кп – коэффициент пористости) и фильтрационных (Кпр – коэффициент проницаемости) свойств горных пород по материалам метода ПС возможно, если установлено, что ФЕС горных пород зависит от их глинистости.
По результатам лабораторных определений Кп и Кпр керна разрезов скважин и определений αПС в интервалах отбора керна строят корреляционные зависимости «αПС –Кп» или «αПС – Кпр» (рис. 3.7), по которым в дальнейшем определяют Кп (Кпр) по измеренным значениям αПС.
Гамма-каротаж
3.3.1. Ослабление гамма-излучения в горных породах и других средах.
Гамма-кванты, проникая через горную породу, могут с ней взаимодействовать: изменить свое направление движения (рассеяться) или поглотиться [6,19,23]. При взаимодействии теряется энергия квантов, происходит ослабление гамма-излучения в соответствии с законом
(3.9)
где N и No – количество (поток) гамма-квантов, прошедших расстояние x без взаимодействия, и их первоначальное количество; m - линейный коэффициент ослабления гамма-излучения.
m имеет смысл вероятности взаимодействия гамма-квантов с породой на единичном расстоянии. Коэффициент ослабления зависит от свойств (энергии) излучения, от свойств атомов в горной породе (рис.3.9) , а также от количества последних в единице объема породы.
В общем, коэффициент ослабления при всех видах взаимодействия пропорционален плотности (σ) горной породы, и кроме того, при рассеянии, ее эффективному порядковому номеру Z эф.
(3.10)
где рi, - относительная доля в горной породе i-гo элемента с порядковым номером Zi и атомным весом Аi; m - показатель, принимающий значения в пределах 3-4,5.
Из формулы видно, что Zэф, а значит, и вероятность поглощения гамма-квантов, сильно зависит от присутствия и содержания в породе тяжелых элементов, каковыми являются все рудные элементы. Например, порядковый номер у железа-26, у свинца-82, у урана - 92, в то время как безрудная горная порода имеет Zэф порядка 12-14.
В формулу коэффициента ослабления плотность входит линейно. Отношение М = m/s не зависит от плотности и называется массовым коэффициентом ослабления.
Отдельные виды взаимодействия характерны для различных интервалов энергии гамма-квантов (рис.3.2).
Гамма-кванты низкой (<0,5 МэВ) и высокой (>3 МэВ) энергий горная порода преимущественно поглощает, причем тем интенсивнее, чем выше её эффективный порядковый номер, а гамма-кванты средних интервалов энергий - преимущественно рассеивает, и этот процесс не зависит от элементного состава породы, т.е. её Zэф, а определяется только плотностью.