Апаратура ядерно-магнітного каротажу

Апаратура ядерно-магнітного каротажу складається із свердловинного приладу та наземної панелі. Свердловинний прилад складається із двох частин. У нижній частині у циліндричному кожусі з поліхлорвінілової труби, яка заповнена маслом, розміщені два датчики – основний та допоміжний, у верхній частині в дюралевому кожусі змонтована електрична схема.

Основний датчик використовується для створення магнітного поля поляризації в пласті та спостереження сигналу вільної прецесії. Він представляє собою соленоїд із сердечником прямокутного січення, довша сторона якого паралельна головній осі приладу. Сила струму поляризації – 3А.

Допоміжний датчик має тороїдальну форму та служить для контролю роботи апаратури.

Після включення поляризуючого струму вектор ядерної намагніченості m встановлюється поступово протягом часу t _пол і асимптотично наближається до значення свого насичення (Рис. 13.4, б). На практиці час поляризації вибирається рівним (3-5)· t ₁. Після даного часу струм поляризації ступенево знижується до нуля з метою виключення впливу перехідних процесів (Рис. 13.4, а). Після зупинення перехідних процесів швидко виключають залишковий струм I _зал комутатором свердловинного приладу, в свою чергу комутатор підключає котушку на вхід підсилювача для реєстрації сигналу вільної прецесії, тобто в даний інтервал часу основний датчик є приймачем. За час дії залишкового струму t _зал величина вектора ядерної намагніченості тільки незначно зменшується (Рис. 13.4, в) і він практично не змінює свого напрямку. Частота дії комутуючого пристрою встановлюється в межах 0.1-2 Гц.

Сигнал вільної прецесії через підсилювач за допомогою каналу зв’язку надходить в наземну панель, де від додатково підсилюється, після чого випрямляється та реєструється. Внаслідок резонансного підсилення форма огинаючої сигнал вільної прецесії спотворюється (Рис. 13.4, г) у лівій частині та начебто зміщувалась на час t вправо. У зв’язку з цим для визначення початкової амплітуди сигналу вільної прецесії U ₀ необхідно отримати принаймні два значення огинаючої е.р.с. – U ₁ і U ₂ або U ₁ і U ₃, які відповідають часам вимірювання t ₁, t ₂, t ₃, які відраховані від моменту часу, що зміщений на величину t від початку прецесії.

Початкову амплітуду розраховують за наступною формулою:

,                                                       (13.10)

або

.                                                       (13.11)

 

Величина U ₀ залежить від часу поляризації t _пол або від часу дії залишкового струму t _зал, що дозволяє визначити час поздовжньої релаксації.

13.11 Криві ЯМК

Криві ЯМК симетричні відносно середини однорідних пластів. Максимум співпадає із серединою пласта. Границі потужних пластів відбивають у точках, які відповідають половині максимального значення амплітуди кривої ЯМК.

При інтерпретації кривих ЯМК у значення U ₀ вводять поправки за вплив свердловини, глинистої кірки, залишкового струму, а також просторової орієнтації свердловини. При цьому використовують спеціальні палетки та номограми.

 

13.12 Області застосування ЯМК

Ядерно-магнітний каротаж використовується для дослідження глибоких свердловин з метою виділення нафтоносних і водоносних пластів.

За даними ЯМК можна визначити коефіцієнт ефективної пористості гірських порід K _{п еф}.

Ядерно-магнітний каротаж не можна використовувати при наявності в породі навіть незначних домішок магнітних мінералів, так як наведена е.р.с. зникає.

Ядерно-магнітним каротажем можна досліджувати тільки відкритий стовбур свердловини, так як обсадна стальна колона є феромагнітним матеріалом, і е.р.с. вільної прецесії у ній рівна нулю; тим самим колона екранує розкритий розріз гірських порід.

Таким чином, ядерно-магнітний каротаж перспективний при дослідженнях відкритих розрізів нафтових і газових свердловин. Він дозволяє із більшою точністю виділяти пласти, що містять рухомий флюїд, визначати їх пористість і характер насичення.

 

Лекція № 9

Радіоактивні методи дослідження свердловин. Природна радіоактивність гірських порід, характеристики радіоактивності. Гамма-каротаж: призначення, фізичні основи, Лічильники, які використовуються при вимірюванні радіоактивності. Способи еталонування апаратури. Форми кривих. Спектрометрія природного гамма-випромінювання гірських порід. Фізичні основи, принцип вимірювання, області застосування СГК.