Кислородный нейтронный гамма-метод в комплексе

Работ по контролю (КАНГМ)

 

Распределение воды вдоль ствола скважины может быть установлено методом нейтронного активационного анализа (МНА), основанного на активации ядер натрия ²³Na и кислорода ¹⁶О быстрыми нейтронами и последующей регистрации интенсивности жесткого гамма-излучения Jγа.

В случае минерализованных пластовых вод ядра натрия активируют, применяя либо генератор нейтронов, либо импульсные источники нейтронов. При облучении возникает реакция ²³Na (n, γ) → ²⁴Na. Облучение жидкости и часть измерений необходимо проводить при остановке скважины.

Кислородно-активационный нейтронный гамма-метод (КАНГМ) ‑ наиболее распространенный метод, основанный на активации нейтронами ядер кислорода (или сокращенно – кислородный метод). Пороговая реакция эффективна лишь на быстрых нейтронах с энергией больше 10 МэВ, поэтому КАНГМ требует применения генераторов нейтронов. Активация ядер кислорода, осуществляемая с помощью генератора нейтронов ИНГ-6М, который вырабатывает нейтроны энергии 14 МэВ, основана на реакции

,

которая происходит лишь вблизи источника нейтронов, где они сохраняют высокую энергию.

Регистрируются возникающие при распаде изотопа азота гамма ‑ кванты, имеющие высокую энергию (6,13 и 7,12 МэВ), которая превышает в 2 раза и более энергию гамма – квантов естественного излучения горных пород и других радиоактивных изотопов в скважине, пласте горных пород и других радиоактивных изотопов в скважине, пласте и приборе. По интенсивности вторичного гамма – излучения можно определить содержание кислорода в окружающей среде. Глубинность КАНГМ невелика (не более 20 см), что позволяет исследовать состав флюидов в колонне и затрубном пространстве при минимальном влиянии окружающих пород.

КАНГМ имеет следующие преимущества перед методом наведенной активности по натрию:

1) позволяет изучать состав флюидов в работающей скважине без ее остановки, так как изотоп обладает малым периодом полураспада (7,3 с.), что дает возможность получать достаточную интенсивность гамма – излучения высокой энергии;

2) позволяет эффективно исследовать скважины с пресными или слабоминерализованными пластовыми водами.

При применении кислородного метода используются скважинные установки двух типов ‑ однозондовая и двухзондовая. В однозондовой установке обычно используют прямой зонд, который может быть и нижним и верхним в зависимости от условий проведения измерений. Длина зондов: прямого – 50 см, обращенного – 25 см.

Перед измерениями приборы эталонируют в типовой колонне, помещенной в цементный блок толщиной не менее 30 см, колонну заполняют пресной водой. Для однозондового прибора определяют отношение для двухзондового ‑ , где – отношение интенсивностей скоростей счета гамма – квантов в неподвижной эталонной водной среде; I_КАНГМ, I_ИНГМ – интенсивности гамма – излучения в кислородном и импульсном нейтронном гамма – методе; I_пр, I_обр – интенсивности гамма – излучения, замеренные прямым и обращенным зондами в неподвижной воде в эталонном устройстве.

Диаграммы кислородного метода могут быть получены как в результате непрерывной записи интенсивности гамма – излучения, так и по данным точечных измерений. Интервалы точечных замеров должны охватывать участки резких изменений показаний I_КАНГМ на диаграммах непрерывной записи. Кроме того, измерения проводят на нескольких точках в интервалах между перфорированными пластами, выше интервала перфорации и в зумпфе. Точечные измерения выполняют с шагом 0,5 м. Исследования ИНГМ осуществляются одновременно с КАНГМ.

Положение водонефтяного или газоводяного раздела, места притоков воды в скважину могут быть достаточно надежно установлены по диаграмме кислородного метода, полученной одним зондом. Для оценки содержания воды и нефти (газа) в смеси и скорости движения флюида необходимы два замера – прямым и обращенным зондами (рис. 19).

Рис. 19. Определение мест притока воды и нефти в действующей скважине по данным кислородного метода и механической расходометрии в скв. 1661 Ромашкинского месторождения.

Замеры КАНГМ: I – при спуске, II – при подъеме;1- глина, 2 – алевролит, 3- нефтеносный песчаник, 4 – интервал перфорации, 5 – места притока

 

Исследования проводят в фонтанирующей скважине в перфорированных участках и призабойной зоне, где обычно имеется неподвижная вода. В случае перекрытия интервала исследования насосно-компрессорными трубами на время измерений скважину переводят в режим фонтанирования по межтрубному пространству.

Первая кривая I_КАНГМ регистрируется при спуске прибора (счетчик гамма – квантов расположен над источником нейтронов), вторая – при подъеме. Скорость записи необходимо выбирать так, чтобы максимально обеспечить нулевую относительную скорость потока флюида и прибора в интервале водоотдающего пласта.

Данные КАНГМ позволяют решать следующие задачи:

1) определять границы подвижной и застойной воды;

2) устанавливать водонефтяной и газоводяной разделы в стволе скважины;

3) выявлять интервалы притока воды в эксплуатационной скважине из перфорационных отверстий и мест негерметичности обсадных колонн;

4) устанавливать зоны затрубной циркуляции воды;

5) оценивать скорость движения воды по стволу скважины.

Преимущества КАНГМ:

а) независимость результатов исследований от минерализации воды;

б) возможность исследования состава смеси и выделения притоков воды в скважину в случае, когда исследуемый интервал перекрыт лифтовыми трубами;

в) возможность установления факта затрубной циркуляции воды в действующей скважине между перфорированным и нижележащим неперфорированным пластами при малой величине зумпфа (3-5 м);

г) возможность комплексирования с ИНГК и одновременного с ним проведения исследований.

Недостатки метода:

а) узкий динамический диапазон измеряемых скоростей воды при фиксированном зонде;

б) влияние на результаты измерения окружающих пород;

в) сложный вид зависимости показаний метода от скорости и состава смеси в стволе скважины.

 

Контрольные вопросы

1. Какое физическое явление используется в кислородном методе (КАНГМ)?

2. Какие задачи можно решить, имея данные КАНГМ?

3. Достоинства и недостатки КАНГМ.