Диэлектрический каротаж (ДК)

Акустический каротаж (АК)

Основан на изучении характеристик упругих волн ультразвукового и звукового диапазона, прошедших через горные породы.

Возбуждение и регистрация упругих волн осуществляются зондом АК. Трехэлементный зонд АК состоит из одного излучателя и двух приемников (аппаратура типа ЛАК) или двух излучателей и приемника (аппаратура типа СПАК). Возбужденные излучателем упругие колебания после прохождения их через горные породы фиксируются приемниками.

Модификации АК:

АК по скорости

Для измерения скорости головной продольной волны регистрируют времена ее вступления t1 и t2 на первом и втором приемниках. Определяют интервальное время (мкс) Δ t = t1— t2 и интервальную скорость vp — l/Δt, где l — расстояние между приемниками.

Данные используются для определения пористости, так как kn= (Δt — Δtск)/(Δtж — Δtск), где Δtск и Δtж — интервальное время соответственно в скелете породы и в жидкости, заполняющей поры.

АК по затуханию

Регистрируют амплитуды колебаний А1 и А2 и определяют коэффициент поглощения энергии (параметр затухания) α (м-1) на участке породы между элементами зонда: α = (1/l)ln(А1/ А2).

Метод АК используется для выделения в разрезе трещинно-кавернозных зон и для определения характера насыщения пласта. В современной аппаратуре одновременно регистрируются 6 параметров: t1, t2, Δt, А1, А2, α. Разрабатываемая модификация волнового АК позволит изучать характеристики всех типов волн, участвующих в волновом процессе, регистрировать весь пакет колебаний.

 

Электрический каротаж (ЭК)

Измерение электрического поля, возникающего в скважине самопроизвольно или создаваемого в ней искусственно.

В зависимости от характера электрического поля (естественное или искусственное, электрическое или электромагнитное) и от измеряемой физической величины ЭК подразделяется на методы:

1) каротаж потенциалов самопроизвольной поляризации (каротаж ПС);

2) каротаж сопротивления, основанный на измерении кажущегося удельного электрического сопротивления пород;

3) каротаж индукционный, основанный на измерении удельной электропроводности пород;

4) каротаж диэлектрический, основанный на измерении кажущейся диэлектрической проницаемости горных пород.

! Методы ЭК являются ведущими в общем комплексе геофизических исследований скважин, особенно бурящихся на нефть и газ.

Во всех таких скважинах непременно выполняется каротаж стандартный по всему стволу скважины, а в перспективных интервалах разреза — детальные исследования практически всеми методами ЭК.

Данные ЭК используются при литологическом расчленении разреза, выделении в нем коллекторов, оценке характера их насыщения, а также для количественной оценки коллекторских свойств пластов и коэффициента нефтегазонасыщенности.

 

Диэлектрический каротаж (ДК)

Один из методов каротажа электрического, основанный на измерении характеристик высокочастотного электромагнитного поля, возбуждаемого зондом ДК.

Зонд ДК состоит из возбуждающей поле генераторной и двух измерительных катушек. Поле, распространяясь в породах, в каждой точке пространства характеризуется фазой φ и амплитудой h, которые зависят от частоты поля, характеристик зонда и от таких электрических свойств среды, как удельное сопротивление и диэлектрическая проницаемость пород. В точках расположения измерительных катушек регистрируют разность фаз поля Δφ = φ1 — φ2 и относительную амплитуду вторичного поля |hz1 — hz2| / |hz1|. Относительную диэлектрическую проницаемость находят с помощью соответствующих номограмм.

Диаграммы ДК используются для детального расчленения разреза, определения характера насыщения пластов со средним и высоким сопротивлением и для оценки в чистых коллекторах коэффициента нефтегазонасыщенности. Методом ДК можно исследовать сухие скважины и скважины, заполненные непроводящим раствором.

 

Индукционный каротаж (ИК)

Один из методов каротажа электрического, основанный на измерении кажущейся удельной электропроводности горных пород при помощи индуцированных токов.

В простейшем виде зонд ИК состоит из генераторной и измерительной катушек. Через генераторную катушку пропускают ток ультразвуковой частоты. Силу тока в катушке поддерживают постоянной. Возникшее в генераторной катушке первичное переменное магнитное поле индуцирует в породе вихревые токи, сила которых определяется электропроводностью породы. Вихревые токи создают вторичное переменное магнитное поле.

Первичное и вторичное магнитные поля индуцируют эдс в измерительной катушке; эдс первичного поля компенсируется, а эдс вторичного подается на земную поверхность для регистрации. Измерив эдс вторичного поля Eинд и зная коэффициент зонда Kинд, определяют кажущуюся удельную электропроводность горной породы σк (См/м):

σк = 1/рк = Eинд/Kинд.

Поскольку измерения проводятся в неоднородной среде, для снижения влияния скважины, вмещающих пород и зоны проникновения зонд ИК дополняется фокусирующими катушками.

ИК позволяет с высокой точностью определять электрическое удельное сопротивление пород в низкоомном разрезе. ИК можно использовать в сухих скважинах и в заполненных непроводящим раствором.

 

 

Каротаж сопротивления (КС)

Один из методов каротажа, основанный на измерении удельного кажущегося электрического сопротивления горной породы ρк.

Измерение ρк производится при помощи зонда каротажного.

Обычный каротажный электрический зонд состоит из трех электродов (AMN или АВМ), четвертый электрод (В или N) заземляется на поверхности. Через два токовых электрода (АВ) пропускают электрический ток, а с помощью двух других (MN) измеряют разность потенциалов ΔU. Если поддерживать постоянную силу тока I, то при постоянном коэффициенте зонда К, который зависит от типа и размера зонда, измеряемое значение ΔU будет пропорционально ρк, так как ρк= (К/I) ΔU.

В зависимости от задач, геологических и технических условий КС может проводиться:

отдельными потенциал- и градиент-зондами (каротаж стандартный),

комплектом градиент-зондов разной длины (зондирование каротажное боковое),

зондами с фокусировкой тока (каротаж боковой),

микроустановками (микрокаротаж, микрокаротаж боковой).

Данные КС позволяют:

расчленять разрез на пласты с различными электрическими свойствами,

определять удельное электрическое сопротивление пород,

изучать распределение удельного сопротивления в промытой зоне, зоне проникновения и в не затронутой проникновением фильтрата части,

количественно оценивать коллекторские свойства пласта и т. д.

 

Радиоактивный каротаж (РК)

Совокупность геофизических методов исследования скважин, основанных на измерении интенсивности естественной и искусственно созданной радиоактивности горных пород.

Основные виды РК, применяемые в промысловой геофизике:

гамма-каротаж (ГК) - основан на измерении интенсивности естественной гамма-активности пород;

гамма-гамма каротаж (ГГК) - основан на измерении интенсивности рассеянного гамма-излучения, возникающего при облучении пород источником гамма-квантов;

каротаж нейтронный (НК) - основан на изучении эффекта взаимодействия потока нейтронов с веществом пород.

Каждый из видов РК подразделяется на несколько методов (модификаций).

Особенности РК:

малая глубинность исследования (10— 30 см);

возможность проведения исследований в открытом и обсаженном стволе скважины.

Данные РК привлекаются:

для решения обширного круга геологических задач, связанных с поисками и разведкой нефтегазовых месторождений;

при контроле за эксплуатацией этих месторождений;

при решении некоторых технических задач в процессе бурения скважины.

 

Для измерения интенсивности радиоактивных излучений используются скважинные радиометры, которые состоят из радиоактивного зонда каротажного и электронной схемы, преобразующей информацию для передачи ее по каротажному кабелю на поверхность к измерительной аппаратуре. Как правило, все радиометры являются комплексными приборами, позволяющими регистрировать одновременно два-три параметра РК.

 

Гамма-гамма-каротаж (ГГК)

Один из видов каротажа радиоактивного, основанный на измерении интенсивности рассеянного гамма-излучения, возникающего в результате облучения горных пород, пересеченных скважиной, источником гамма-квантов.

Модификации ГГК:

1) плотностной ГГК (ГГКП) - породы облучают источником жестких гамма-квантов.

В качестве источника чаще всего используется радиоактивный изотоп цезия (137Cs) с энергией гамма-квантов 0,662 МэВ, а регистрируется рассеянное гамма-излучение с энергией более 0,2 МэВ. Основным процессом взаимодействия гамма-квантов с веществом горных пород при ГГКП является комптоновское рассеяние. Вероятность рассеяния пропорциональна числу электронов па пути пучка гамма-квантов, а число электронов в единице объема породы пропорционально ее плотности.

Установлено, что если порода состоит из элементов, атомный номер которых меньше 30, то между интенсивностью рассеянного гамма-излучения и плотностью породы наблюдается обратная зависимость. Дифференцированность пород по плотности и наличие зависимости между их плотностью и пористостью позволяют проводить по данным ГГКП литологическое расчленение разрезов скважин и оценивать пористость пород.

2) селективный ГГК (ГГКС) - породы облучают источником мягких гамма-квантов с энергией менее 0,3—0,4 МэВ.

Регистрируют мягкую компоненту гамма-излучения с энергией менее 0,2 МэВ. Преобладающим взаимодействием мягких гамма-квантов с веществом горных пород является фотоэффект, поэтому регистрируемая при ГГКС интенсивность мягкого гамма-излучения зависит в основном от вещественного состава породы, а не от ее плотности.

 

Вероятность фотоэффекта резко возрастает при наличии в составе пород элементов с большим атомным номером. ГГКС используется для выделения в разрезе скважин углей и пород, содержащих тяжелые элементы.

ГГК в обоих модификациях имеет малый радиус исследования (10 — 15 см), поэтому на его показания большое искажающее влияние оказывают скважинные условия: изменение диаметра скважины, толщина глинистой корки, плотность промывочной жидкости и т. д. Для уменьшения этого влияния применяют специальные двухзондовые приборы.

Другие модификации ГГК находят применение при решении некоторых технических задач, связанных с бурением скважины (см. методы контроля качества цементирования), и при контроле за эксплуатацией скважин и подземных нефтехранилищ — для отбивки контактов между флюидами разной плотности.

 

Гамма-каротаж (ГК)

Один из видов каротажа радиоактивного, основанный на измерении вдоль ствола скважины интенсивности естественного гамма-излучения, возникающего в результате самопроизвольного распада радиоактивных элементов, содержащихся в горных породах.

Существующая связь между радиоактивностью пород и их литологией, между интенсивностью гамма-излучения и степенью заглинизированности пород позволяет по кривым ГК выделять в разрезе скважины глинистые интервалы, количественно оценивать содержание в породе глинистого материала, а в комплексе с другими методами каротажа литологически расчленять разрез.

Модификацией ГК является гамма-каротаж спектрометрический (ГКС), основанный на изучении энергетического спектра гамма-излучения, испускаемого при радиоактивном распаде атомных ядер отдельных элементов. По характерным максимумам в спектре устанавливают присутствие и количество соответствующих радиоактивных изотопов, содержащихся в породе. ГКС используется для литологического расчленения разреза и для оценки глинистости пород.

ГК применяется также при работе с радиоактивными изотопами.

 

Спектрометрический каротаж

Разновидность каротажа радиоактивного, основанная на изучении спектра радиоактивных излучений.

Метод имеет несколько модификаций:

1. Спектрометрия естественного гамма-излучения основана на измерении интенсивности наиболее характерных уровней энергий, соответствующих естественным радиоактивным элементам U — Ra (1,76 МэВ), Th (2,62) и 40К (1,46).

Спектрометрия позволяет оценить долю излучения каждого из этих элементов в суммарном излучении горных пород, регистрируемом при гамма-каротаже. Это дает возможность дифференцировать породы по литологическим разностям, проводить корреляцию разрезов скважин и т. д.

2. Спектрометрия гамма-излучения радиационного захвата основана на зависимости вторичного гамма-излучения от радиационных свойств элемента, ядра которого поглотили нейтрон.

Например, ядро хлора, поглощая нейтрон, выделяет гамма-кванты с энергией 7—8 МэВ. Регистрируя гамма-излучение в узком интервале энергий, можно оценить концентрацию хлора в пластовой воде. В отдельных точках разреза при остановке прибора можно регистрировать и полный энергетический спектр гамма-излучения радиационного захвата.

3. Спектрометрия гамма-излучения неупругого рассеяния нейтронов основана на эффекте взаимодействия быстрых нейтронов, испускаемых внешним источником нейтронов, с ядрами элементов, составляющих горные породы.

Быстрые нейтроны в процессе неупругих столкновений порождают жесткое гамма-излучение, измерение спектра которого позволяет обнаружить присутствие многих элементов в породе, в том числе углерода, кремния и т. д.

При исследовании глубоких скважин с высокими температурами и давлениями Каротаж спектрометрический находится в стадии опытно-методического применения.

 

Нейтронный каротаж (НК)

Совокупность методов каротажа радиоактивного, основанных на изучении эффекта взаимодействия быстрых нейтронов с веществом горной породы.

Помещенный в зондовое устройство скважинного прибора источник облучает породу потоком быстрых нейтронов с энергией 4 — 15 МэВ. Быстрые нейтроны, многократно сталкиваясь с ядрами элементов горной породы, теряют свою энергию и замедляются до тепловых энергий (0,025 эВ). Интенсивность замедления нейтронов зависит от содержания в породе ядер легких элементов, главным образом водорода, масса ядра которого близка к массе нейтрона. Водородосодержание породы контролируется ее пористостью, следовательно, существует возможность определения общей пористости пород по НК.

Образовавшиеся тепловые нейтроны диффундируют в среде из областей большой их плотности в области пониженной плотности. Диффузия сопровождается радиационным захватом, т. е. поглощением тепловых нейтронов ядрами элементов породы. Интенсивность поглощения зависит от содержания в породе элементов с высоким эффективным поперечным сечением захвата. Таким элементом в осадочных породах является прежде всего хлор. Радиационный захват сопровождается выделением энергии в виде одного или нескольких гамма-квантов. Энергия излучения зависит от ядра элемента, поглотившего нейтрон. Например, ядро водорода, поглотив нейтрон, превращается в дейтерий 2Н, при этом излучается один гамма-квант с энергией 2,2 МэВ; хлор 35Сl, превращаясь в изотоп 36Сl, излучает в среднем 3,1 гамма-кванта с суммарной энергией около 8 МэВ. Это различие в излучаемой энергии позволяет, в частности, установить водонефтяной контакт по данным НК.

В зависимости от изучаемого эффекта взаимодействия нейтронов с горной породой различают следующие методы НК: каротаж нейтрон-нейтронный (ННК), основанный на измерении плотности нейтронов, замедлившихся до надтепловых (единицы эВ) и тепловых энергий; гамма-каротаж нейтронный (НГК), основанный на измерении интенсивности гамма-излучения радиационного захвата; каротаж нейтронный активационный, основанный на измерении интенсивности спада гамма-излучения искусственных радиоактивных изотопов, возникших в результате облучения породы источником быстрых нейтронов; каротаж нейтронный импульсный (ИНК), основанный на изучении скорости становления поля тепловых нейтронов. Некоторые методы НК подразделяются на модификации.

НК используется для решения разнообразных задач, связанных с поисками и разведкой месторождении нефти и газа и с контролем за эксплуатацией этих месторождений. Методы НК имеют небольшую глубинность исследования, и на их результаты большое искажающее влияние оказывают диаметр скважины, свойства заполняющей ее жидкости, характер глинистой корки. Для уменьшения этого влияния применяются двухзондовые установки НК.

 

Сейсмический каротаж (СК)

(сейсмокаротаж интегральный)

Наблюдения вдоль ствола скважины с целью определения скоростной характеристики разреза горных пород.

 

Основан на измерении времени пробега (вступления) прямой волны от источника возбуждения, располагаемого у устья скважины или на некотором удалении от него, до скважинного сейсмоприемника, перемещаемого вдоль ствола скважины (прямой СК).

В обращенном СК (сейсмоторпедировании), применяемом реже, сейсмические волны возбуждаются в скважине, а регистрация проводится на земной поверхности.

СК называют интегральным, поскольку определяемые по нему параметры (время пробега волны, ср. скорость) являются усредненными для значительной толщи пород, пройденной скважиной.

Результаты СК иллюстрируются вертикальным годографом, по которому определяют среднюю скорость распространения упругих колебаний в разрезе и устанавливают его скоростную дифференцированность с выделением пластов с постоянной скоростью, мощность которых измеряется десятками-сотнями метров. Тонкие слои разреза с помощью СК не выделяются.

СК применяют при изучении зоны малых скоростей, используя для наблюдений специальные взрывные скважины.

 

Акустический каротаж (АК)

Основан на изучении характеристик упругих волн ультразвукового и звукового диапазона, прошедших через горные породы.

Возбуждение и регистрация упругих волн осуществляются зондом АК. Трехэлементный зонд АК состоит из одного излучателя и двух приемников (аппаратура типа ЛАК) или двух излучателей и приемника (аппаратура типа СПАК). Возбужденные излучателем упругие колебания после прохождения их через горные породы фиксируются приемниками.

Модификации АК:

АК по скорости

Для измерения скорости головной продольной волны регистрируют времена ее вступления t1 и t2 на первом и втором приемниках. Определяют интервальное время (мкс) Δ t = t1— t2 и интервальную скорость vp — l/Δt, где l — расстояние между приемниками.

Данные используются для определения пористости, так как kn= (Δt — Δtск)/(Δtж — Δtск), где Δtск и Δtж — интервальное время соответственно в скелете породы и в жидкости, заполняющей поры.

АК по затуханию

Регистрируют амплитуды колебаний А1 и А2 и определяют коэффициент поглощения энергии (параметр затухания) α (м-1) на участке породы между элементами зонда: α = (1/l)ln(А1/ А2).

Метод АК используется для выделения в разрезе трещинно-кавернозных зон и для определения характера насыщения пласта. В современной аппаратуре одновременно регистрируются 6 параметров: t1, t2, Δt, А1, А2, α. Разрабатываемая модификация волнового АК позволит изучать характеристики всех типов волн, участвующих в волновом процессе, регистрировать весь пакет колебаний.

 

Электрический каротаж (ЭК)

Измерение электрического поля, возникающего в скважине самопроизвольно или создаваемого в ней искусственно.

В зависимости от характера электрического поля (естественное или искусственное, электрическое или электромагнитное) и от измеряемой физической величины ЭК подразделяется на методы:

1) каротаж потенциалов самопроизвольной поляризации (каротаж ПС);

2) каротаж сопротивления, основанный на измерении кажущегося удельного электрического сопротивления пород;

3) каротаж индукционный, основанный на измерении удельной электропроводности пород;

4) каротаж диэлектрический, основанный на измерении кажущейся диэлектрической проницаемости горных пород.

! Методы ЭК являются ведущими в общем комплексе геофизических исследований скважин, особенно бурящихся на нефть и газ.

Во всех таких скважинах непременно выполняется каротаж стандартный по всему стволу скважины, а в перспективных интервалах разреза — детальные исследования практически всеми методами ЭК.

Данные ЭК используются при литологическом расчленении разреза, выделении в нем коллекторов, оценке характера их насыщения, а также для количественной оценки коллекторских свойств пластов и коэффициента нефтегазонасыщенности.

 

Диэлектрический каротаж (ДК)

Один из методов каротажа электрического, основанный на измерении характеристик высокочастотного электромагнитного поля, возбуждаемого зондом ДК.

Зонд ДК состоит из возбуждающей поле генераторной и двух измерительных катушек. Поле, распространяясь в породах, в каждой точке пространства характеризуется фазой φ и амплитудой h, которые зависят от частоты поля, характеристик зонда и от таких электрических свойств среды, как удельное сопротивление и диэлектрическая проницаемость пород. В точках расположения измерительных катушек регистрируют разность фаз поля Δφ = φ1 — φ2 и относительную амплитуду вторичного поля |hz1 — hz2| / |hz1|. Относительную диэлектрическую проницаемость находят с помощью соответствующих номограмм.

Диаграммы ДК используются для детального расчленения разреза, определения характера насыщения пластов со средним и высоким сопротивлением и для оценки в чистых коллекторах коэффициента нефтегазонасыщенности. Методом ДК можно исследовать сухие скважины и скважины, заполненные непроводящим раствором.

 

Индукционный каротаж (ИК)

Один из методов каротажа электрического, основанный на измерении кажущейся удельной электропроводности горных пород при помощи индуцированных токов.

В простейшем виде зонд ИК состоит из генераторной и измерительной катушек. Через генераторную катушку пропускают ток ультразвуковой частоты. Силу тока в катушке поддерживают постоянной. Возникшее в генераторной катушке первичное переменное магнитное поле индуцирует в породе вихревые токи, сила которых определяется электропроводностью породы. Вихревые токи создают вторичное переменное магнитное поле.

Первичное и вторичное магнитные поля индуцируют эдс в измерительной катушке; эдс первичного поля компенсируется, а эдс вторичного подается на земную поверхность для регистрации. Измерив эдс вторичного поля Eинд и зная коэффициент зонда Kинд, определяют кажущуюся удельную электропроводность горной породы σк (См/м):

σк = 1/рк = Eинд/Kинд.

Поскольку измерения проводятся в неоднородной среде, для снижения влияния скважины, вмещающих пород и зоны проникновения зонд ИК дополняется фокусирующими катушками.

ИК позволяет с высокой точностью определять электрическое удельное сопротивление пород в низкоомном разрезе. ИК можно использовать в сухих скважинах и в заполненных непроводящим раствором.

 

 

Каротаж сопротивления (КС)

Один из методов каротажа, основанный на измерении удельного кажущегося электрического сопротивления горной породы ρк.

Измерение ρк производится при помощи зонда каротажного.

Обычный каротажный электрический зонд состоит из трех электродов (AMN или АВМ), четвертый электрод (В или N) заземляется на поверхности. Через два токовых электрода (АВ) пропускают электрический ток, а с помощью двух других (MN) измеряют разность потенциалов ΔU. Если поддерживать постоянную силу тока I, то при постоянном коэффициенте зонда К, который зависит от типа и размера зонда, измеряемое значение ΔU будет пропорционально ρк, так как ρк= (К/I) ΔU.

В зависимости от задач, геологических и технических условий КС может проводиться:

отдельными потенциал- и градиент-зондами (каротаж стандартный),

комплектом градиент-зондов разной длины (зондирование каротажное боковое),

зондами с фокусировкой тока (каротаж боковой),

микроустановками (микрокаротаж, микрокаротаж боковой).

Данные КС позволяют:

расчленять разрез на пласты с различными электрическими свойствами,

определять удельное электрическое сопротивление пород,

изучать распределение удельного сопротивления в промытой зоне, зоне проникновения и в не затронутой проникновением фильтрата части,

количественно оценивать коллекторские свойства пласта и т. д.

 

Радиоактивный каротаж (РК)

Совокупность геофизических методов исследования скважин, основанных на измерении интенсивности естественной и искусственно созданной радиоактивности горных пород.

Основные виды РК, применяемые в промысловой геофизике:

гамма-каротаж (ГК) - основан на измерении интенсивности естественной гамма-активности пород;

гамма-гамма каротаж (ГГК) - основан на измерении интенсивности рассеянного гамма-излучения, возникающего при облучении пород источником гамма-квантов;

каротаж нейтронный (НК) - основан на изучении эффекта взаимодействия потока нейтронов с веществом пород.

Каждый из видов РК подразделяется на несколько методов (модификаций).

Особенности РК:

малая глубинность исследования (10— 30 см);

возможность проведения исследований в открытом и обсаженном стволе скважины.

Данные РК привлекаются:

для решения обширного круга геологических задач, связанных с поисками и разведкой нефтегазовых месторождений;

при контроле за эксплуатацией этих месторождений;

при решении некоторых технических задач в процессе бурения скважины.

 

Для измерения интенсивности радиоактивных излучений используются скважинные радиометры, которые состоят из радиоактивного зонда каротажного и электронной схемы, преобразующей информацию для передачи ее по каротажному кабелю на поверхность к измерительной аппаратуре. Как правило, все радиометры являются комплексными приборами, позволяющими регистрировать одновременно два-три параметра РК.

 

Гамма-гамма-каротаж (ГГК)

Один из видов каротажа радиоактивного, основанный на измерении интенсивности рассеянного гамма-излучения, возникающего в результате облучения горных пород, пересеченных скважиной, источником гамма-квантов.

Модификации ГГК:

1) плотностной ГГК (ГГКП) - породы облучают источником жестких гамма-квантов.

В качестве источника чаще всего используется радиоактивный изотоп цезия (137Cs) с энергией гамма-квантов 0,662 МэВ, а регистрируется рассеянное гамма-излучение с энергией более 0,2 МэВ. Основным процессом взаимодействия гамма-квантов с веществом горных пород при ГГКП является комптоновское рассеяние. Вероятность рассеяния пропорциональна числу электронов па пути пучка гамма-квантов, а число электронов в единице объема породы пропорционально ее плотности.

Установлено, что если порода состоит из элементов, атомный номер которых меньше 30, то между интенсивностью рассеянного гамма-излучения и плотностью породы наблюдается обратная зависимость. Дифференцированность пород по плотности и наличие зависимости между их плотностью и пористостью позволяют проводить по данным ГГКП литологическое расчленение разрезов скважин и оценивать пористость пород.

2) селективный ГГК (ГГКС) - породы облучают источником мягких гамма-квантов с энергией менее 0,3—0,4 МэВ.

Регистрируют мягкую компоненту гамма-излучения с энергией менее 0,2 МэВ. Преобладающим взаимодействием мягких гамма-квантов с веществом горных пород является фотоэффект, поэтому регистрируемая при ГГКС интенсивность мягкого гамма-излучения зависит в основном от вещественного состава породы, а не от ее плотности.

 

Вероятность фотоэффекта резко возрастает при наличии в составе пород элементов с большим атомным номером. ГГКС используется для выделения в разрезе скважин углей и пород, содержащих тяжелые элементы.

ГГК в обоих модификациях имеет малый радиус исследования (10 — 15 см), поэтому на его показания большое искажающее влияние оказывают скважинные условия: изменение диаметра скважины, толщина глинистой корки, плотность промывочной жидкости и т. д. Для уменьшения этого влияния применяют специальные двухзондовые приборы.

Другие модификации ГГК находят применение при решении некоторых технических задач, связанных с бурением скважины (см. методы контроля качества цементирования), и при контроле за эксплуатацией скважин и подземных нефтехранилищ — для отбивки контактов между флюидами разной плотности.

 

Гамма-каротаж (ГК)

Один из видов каротажа радиоактивного, основанный на измерении вдоль ствола скважины интенсивности естественного гамма-излучения, возникающего в результате самопроизвольного распада радиоактивных элементов, содержащихся в горных породах.

Существующая связь между радиоактивностью пород и их литологией, между интенсивностью гамма-излучения и степенью заглинизированности пород позволяет по кривым ГК выделять в разрезе скважины глинистые интервалы, количественно оценивать содержание в породе глинистого материала, а в комплексе с другими методами каротажа литологически расчленять разрез.

Модификацией ГК является гамма-каротаж спектрометрический (ГКС), основанный на изучении энергетического спектра гамма-излучения, испускаемого при радиоактивном распаде атомных ядер отдельных элементов. По характерным максимумам в спектре устанавливают присутствие и количество соответствующих радиоактивных изотопов, содержащихся в породе. ГКС используется для литологического расчленения разреза и для оценки глинистости пород.

ГК применяется также при работе с радиоактивными изотопами.

 

Спектрометрический каротаж

Разновидность каротажа радиоактивного, основанная на изучении спектра радиоактивных излучений.

Метод имеет несколько модификаций:

1. Спектрометрия естественного гамма-излучения основана на измерении интенсивности наиболее характерных уровней энергий, соответствующих естественным радиоактивным элементам U — Ra (1,76 МэВ), Th (2,62) и 40К (1,46).

Спектрометрия позволяет оценить долю излучения каждого из этих элементов в суммарном излучении горных пород, регистрируемом при гамма-каротаже. Это дает возможность дифференцировать породы по литологическим разностям, проводить корреляцию разрезов скважин и т. д.

2. Спектрометрия гамма-излучения радиационного захвата основана на зависимости вторичного гамма-излучения от радиационных свойств элемента, ядра которого поглотили нейтрон.

Например, ядро хлора, поглощая нейтрон, выделяет гамма-кванты с энергией 7—8 МэВ. Регистрируя гамма-излучение в узком интервале энергий, можно оценить концентрацию хлора в пластовой воде. В отдельных точках разреза при остановке прибора можно регистрировать и полный энергетический спектр гамма-излучения радиационного захвата.

3. Спектрометрия гамма-излучения неупругого рассеяния нейтронов основана на эффекте взаимодействия быстрых нейтронов, испускаемых внешним источником нейтронов, с ядрами элементов, составляющих горные породы.

Быстрые нейтроны в процессе неупругих столкновений порождают жесткое гамма-излучение, измерение спектра которого позволяет обнаружить присутствие многих элементов в породе, в том числе углерода, кремния и т. д.

При исследовании глубоких скважин с высокими температурами и давлениями Каротаж спектрометрический находится в стадии опытно-методического применения.

 

Нейтронный каротаж (НК)

Совокупность методов каротажа радиоактивного, основанных на изучении эффекта взаимодействия быстрых нейтронов с веществом горной породы.

Помещенный в зондовое устройство скважинного прибора источник облучает породу потоком быстрых нейтронов с энергией 4 — 15 МэВ. Быстрые нейтроны, многократно сталкиваясь с ядрами элементов горной породы, теряют свою энергию и замедляются до тепловых энергий (0,025 эВ). Интенсивность замедления нейтронов зависит от содержания в породе ядер легких элементов, главным образом водорода, масса ядра которого близка к массе нейтрона. Водородосодержание породы контролируется ее пористостью, следовательно, существует возможность определения общей пористости пород по НК.

Образовавшиеся тепловые нейтроны диффундируют в среде из областей большой их плотности в области пониженной плотности. Диффузия сопровождается радиационным захватом, т. е. поглощением тепловых нейтронов ядрами элементов породы. Интенсивность поглощения зависит от содержания в породе элементов с высоким эффективным поперечным сечением захвата. Таким элементом в осадочных породах является прежде всего хлор. Радиационный захват сопровождается выделением энергии в виде одного или нескольких гамма-квантов. Энергия излучения зависит от ядра элемента, поглотившего нейтрон. Например, ядро водорода, поглотив нейтрон, превращается в дейтерий 2Н, при этом излучается один гамма-квант с энергией 2,2 МэВ; хлор 35Сl, превращаясь в изотоп 36Сl, излучает в среднем 3,1 гамма-кванта с суммарной энергией около 8 МэВ. Это различие в излучаемой энергии позволяет, в частности, установить водонефтяной контакт по данным НК.

В зависимости от изучаемого эффекта взаимодействия нейтронов с горной породой различают следующие методы НК: каротаж нейтрон-нейтронный (ННК), основанный на измерении плотности нейтронов, замедлившихся до надтепловых (единицы эВ) и тепловых энергий; гамма-каротаж нейтронный (НГК), основанный на измерении интенсивности гамма-излучения радиационного захвата; каротаж нейтронный активационный, основанный на измерении интенсивности спада гамма-излучения искусственных радиоактивных изотопов, возникших в результате облучения породы источником быстрых нейтронов; каротаж нейтронный импульсный (ИНК), основанный на изучении скорости становления поля тепловых нейтронов. Некоторые методы НК подразделяются на модификации.

НК используется для решения разнообразных задач, связанных с поисками и разведкой месторождении нефти и газа и с контролем за эксплуатацией этих месторождений. Методы НК имеют небольшую глубинность исследования, и на их результаты большое искажающее влияние оказывают диаметр скважины, свойства заполняющей ее жидкости, характер глинистой корки. Для уменьшения этого влияния применяются двухзондовые установки НК.