Введение. Виды геофизических исследований скважин и их назначение

Интерпретация данных ГИС

Специальный тираж подготовлен для сотрудников ПАО «НК «Роснефть» в рамках программы профессиональной переподготовки "Нефтегазовая геология шельфов РФ"

Программа осуществляется на базе Геологического факультета

МГУ имени М.В. Ломоносова

Публикацию подготовили:

к.ф-м.н. Белохин В.С.

д.г-м.н. Калмыков Г.А.

Мифтахова А.А.

Петракова Н.Н.

Топунова Г.Г.

Москва, 2017

Оглавление

1 Список сокращений. 3

2 Введение. Виды геофизических исследований скважин и их назначение. 4

3 Связь между ГИС и петрофизическими исследованиями. 9

3.1 Построение петрофизических связей типа «керн-керн». 10

3.2 Построение петрофизических связей типа «керн-ГИС». 15

4 Интерпретация данных ГИС.. 16

5 Литофизическое расчленение разреза и выделение коллекторов. 17

5.1 Практические задачи по загрузке данных и литологическому расчленению.. 20

6 Определение коэффициента пористости различными методами. 32

6.1 Ядерные методы каротажа. 32

6.1.1 Гамма-каротаж.. 35

6.1.2 Гамма-гамма лито-плотностной каротаж (ГГК-ЛП или ГГК-С) 36

6.1.3 Стационарные нейтронные методы каротажа. Нейтрон-нейтронный каротаж (ННК) и нейтрон-гамма каротаж (НГК) 38

6.1.4 Нейтронный каротаж по тепловым нейтронам — ННК-Т. 40

6.1.5 Нейтронный гамма-каротаж — НГК.. 41

6.1.6 Импульсный спектрометрический нейтронный гамма-каротаж ИНГК-С (литокаротаж) 42

6.2 Оценка глинистости коллекторов с помощью метода гамма-каротажа ГК.. 42

6.3 Определение пористости по данным нейтронного каротажа. 46

6.4 Определение коэффициента пористости по методу плотностного каротажа. 50

6.5 Определение коэффициента пористости по методу акустического каротажа. 51

6.6 Определение коэффициента пористости по методу собственных потенциалов. 54

6.7 Определение коэффициента пористости по методу ЯМК.. 58

6.8 Расчет газонасыщенности и пористости в зоне исследований радиоактивных методов каротажа 59

7 Оценка насыщения пород углеводородами в открытом стволе скважины.. 59

7.1 Методы электрометрии для исследования разрезов скважин. 61

7.1.1 Характеристика объектов исследования в скважинах. 62

7.1.2 Электрический каротаж нефокусированными зондами. 62

7.1.3 Микрозондирование. 65

7.1.4 Боковой каротаж.. 66

7.1.5 Индукционный каротаж.. 67

7.1.6 Ограничения и области применения методов электрометрии. 68

7.2 Определение УЭС по комплексу методов. Изорезистивная методика. 69

7.3 Практические задачи по электрометрии. 71

8 Определение эффективной мощности h_эф продуктивного коллектора. 79

9 Определение коэффициента насыщения пород в неперфорированной обсаженной скважине. 79

10 Литература. 83

 

 

Список сокращений

АК – акустический каротаж

БК – боковой каротаж

БКЗ – боковое каротажное зондирование

БМК – боковой микрокаротаж

ВИК – высокочастотный индукционный каротаж

ВИКИЗ – высокочастотное индукционное каротажное изопараметрическое зондирование

ВП – каротаж вызванных потенциалов

ВСП – вертикальное сейсмическое профилирование

ГАК – гамма-каротаж активационный

ГГК – гамма-гамма-каротаж

ГГК-ЛП – литоплотностной

ГГК-П – гамма-гамма-каротаж плотностной

ГГК-С – гамма-гамма-каротаж селективный

ГДИС – гидродинамические исследования в скважинах

ГДК – гидродинамический каротаж

ГИРС – геофизические исследования и работы в скважине

ГИС – геофизические исследования скважин

ГК – гамма-каротаж

ГТИ – геолого-технологические исследования

ДК – диэлектрический каротаж

ДС – кавернометрия (диаметр скважины).

ИК – индукционный каротаж

ИКЗ – индукционное каротажное зондирование

ИНГК-С – импульсный нейтронный гамма-каротаж спектрометрический

ИНК – импульсный нейтронный каротаж

Инкл. – инклинометрия

ИП – интенсификацией притоков

ИПТ – испытатель пластов на трубах

ИТСС – исследования технического состояния скважин

КМВ – каротаж магнитной восприимчивости

КС – каротаж сопротивлений

МК – микрокаротаж

НАК – нейтронный активационный каротаж

Накл. – пластовая наклонометрия

НГК – нейтронный гамма-каротаж

НК – нейтронный каротаж

ННК-НТ – нейтронный каротаж по надтепловым нейтронам

ННК-Т – нейтронный каротаж по тепловым нейтронам

ОПК – опробование пластов приборами на кабеле

ПВР – прострелочно-взрывные работы

ПГИ – промыслово-геофизические исследования

ПС – каротаж потенциалов самопроизвольной поляризации

Рез. – токовая резистивиметрия

РК – радиоактивный каротаж

СГК – гамма-каротаж спектрометрический

СКО (отбор образцов пород сверлящим керноотборником)

УЭС – удельное электрическое сопротивление

ФБР – фильтрат бурового раствора

ЭДС – электродвижущая сила

ЭК – электрический каротаж

ЭМК – электромагнитный каротаж

ЯМК – ядерно-магнитный каротаж

ЯМТК – ядерно-магнитный томографический каротаж

Интерпретация данных ГИС

Результаты геофизических исследований скважин используются на разных уровнях решения геолого-геофизических задач:

При исследованиях в поисковых, разведочных и эксплуатационных на нефть и газ скважинах данные промысловой геофизики используются для составления литофизического разреза скважины, выделения и оценки характера насыщения коллекторов в разрезе, определения эффективной мощности, коэффициентов пористости и нефтегазонасыщения, а также оценки коэффициентов проницаемости и глинистости продуктивных коллекторов [7].

Для построения пространственной модели месторождения по данным геофизических исследований скважин решаются следующие задачи:

1. Определение глубины кровли и подошвы пласта-коллектора в точках пересечения его скважиной. Для этого глубины пластопересечения по данным каротажа пересчитываются в абсолютные глубины с учетом амплитуды стола ротора буровой установки и искривления ствола скважины, измеренного с помощью инклинометра.

2. Идентификация пластов, пересеченных различными скважинами и построение схем межскважинных корреляций.

3. Оценка фациальной принадлежности пластов по материалам ГИС. В России её родоначальником является В.С.Муромцев [9]. В Западных технологиях построения трехмерных геолого-гидродинамических моделей используется классификация терригенных коллекторов на основании вычисления гидравлических единиц потока, зависящих от коэффициентов пористости (Кп), проницаемости (Кпр) и с учетом неоднородности порового пространства.

Задачи, решаемые при исследованиях в одной скважине, можно условно разделить на несколько задач:

1. Литофизическое расчленение разреза.

2. Определение коэффициента пористости (Кп).

3. Оценка насыщения (Кн) пород углеводородами в открытом стволе скважины.

4. Определение эффективной мощности.

5. Определение коэффициента насыщения пород (Кн) в неперфорированной обсаженной скважине.

Задание 1. Создание базы данных.

Цель задания

1. Получение навыков ввода данных ГИС в БД.

2. Знакомство со средствами работы и с таблицей каротажных данных.

Содержание задания

1. Создание БД для скважины в зависимости от варианта, предложенного преподавателем.

2. Ввод каротажных данных и проверка правильности их ввода.

3. Редактирование БД с помощью средств просмотра таблиц.

Методические указания

1. Создать в директории C:\GeoOficeSOLVER\ рабочую директорию пользователя. Например, Ivanov.

Выбор рабочей директории. При работе нескольких пользователей с программой на одном компьютере или при работе в сетевых условиях, когда программа вызывается с сервера, возникает необходимость разделения пользователями всех рабочих документов: LAS-файлов, наборов таблиц, графиков, распределений, статистических зависимостей, пользовательских программ. Для решения этой задачи каждому пользователю предоставляется возможность выбора своей рабочей директории. В этой директории программа предлагает сохранять все текущие рабочие документы. Так, при выходе из программы в рабочей директории автоматически создается файл work.ini, в который записывается, какие документы были открыты или сохранены в текущей рабочей директории. При возвращении в эту директорию документы в том виде, в котором их оставил пользователь, будут открыты автоматически. С другой стороны, выбор рабочей директории не ограничивает пользователя при открытии и сохранении файлов с рабочими документами. Файлы рабочих документов могут получаться или сохраняться на любом доступном пользователю диске, а программа автоматически поддерживает связку рабочих документов.

 

2. Запустить программу SOLVER и выбрать с помощью менюФайл–Рабочая директория (Ctrl+D) в качестве рабочей директории созданную директорию ( Рисунок 13 ). В результате появится главное меню SOLVER со строкой функциональных иконок и пустой таблицей данных (Рисунок 14).	Рисунок 13. Выбор директории
Рисунок 14. Главное меню программы SOLVER
3. Загрузить данные ГИС из LAS-файла в соответствии с вариантом. Для этого необходимо воспользоваться пунктом меню Файл – ЗагрузкаLas-файлов ( Рисунок 15 ).	Рисунок 15. Меню загрузки данных из LAS-файлов
В открывшемся окне выбрать требуемую директорию и нажать на опцию«Продолжить» (Рисунок 16).	Рисунок 16. Выбор директории при загрузке LAS-файлов

В результате появиться следующее окно, в котором необходимо выбрать требуемый LAS-файл(ы), пометив его(их) «галочкой», и далее снова нажать на опцию «Продолжить» ( Рисунок 17 ).

Рисунок 17. Чтение информации о LAS-файле

В появившемся окне определить кровлю и подошву интервала обработки, если требуется. Далее окно «Создать планшет» пометить «галочкой», инажать на опцию «Завершить» ( Рисунок 18 ).

Рисунок 18. Определение кровли и подошвы интервала обработки, создание планшета

В результате в пустой таблице данных появятся данные методов ГИС, оцифрованные с равным интервалом по глубине, например, 0.2 м (кривые). Кроме таблицы данных, создастся планшет, содержащий изображения всех введенных кривых (Таблица 3, Рисунок 19).

Сохранить планшет и таблицу в рабочую директорию. В рабочей директории должны появиться файлы с расширениями, соответственно, *.brd и *.asc.

Таблица 3. Мнемоники каротажных кривых

CALI	диаметр скважины (мм)	IK,CILD	индукционный каротаж, зонд 6Ф1 (мСм/м)
CFTC	нейтрон-гамма каротаж (у.е.)	LLD	боковой каротаж (Ом·м)
DT	акустический каротаж (мкс/м)	MINV	микроградиент-зонд (Ом·м)
GR	гамма-каротаж (у.е.)	MNOR	микропотенциал-зонд (Ом·м)
GZ1	градиент-зонд 0.45м (Ом·м)	(M)RES	сопротивление скважины (Ом·м)
GZ2	градиент-зонд 1.05м (Ом·м)	RHOB	плотность (г/см3)
GZ3	градиент-зонд 2.25м (Ом·м)	PROX	потенциал-зонд (Ом·м)
GZ4	градиент-зонд 4.25м (Ом·м)	SP	собственный потенциал (мВ)
GZ5	градиент-зонд 8.25м (Ом·м)	MSFL	микробоковой каротаж (Ом·м)
GZ7	обращенный градиент-зонд 2.25м (Ом·м)

Задание 2. Визуализация данных ГИС, редактирование и увязка каротажных кривых по глубине.

Цель задания:

Получение навыков работы с окном Планшет.

Содержание задания:

1. Формирование планшета данных ГИС.

2. Проверка качества каротажных кривых и их коррекция.

Рисунок 19. Рабочие таблица и планшет в программе SOLVER

Методические указания

Геофизические планшеты служат для визуализации геофизических кривых, пластовой информации, литологической колонки, результатов классификации (литологии, стратиграфии и т.п.), выноса керна, результатов анализа керна, результатов испытаний и любой текстовой информации.

Окно Планшет – специальное инструментальное средство программы Solver – является не только геофизическим планшетом, а также позволяет геофизику производить визуальный анализ качества диаграмм, коррекцию введенных каротажных кривых, увязку кривых по глубине и пр.

1. Формирование планшета.

В Задании 1 было отмечено, что окно Планшет автоматически создается при загрузке в БД каротажных кривых из LAS-файлов.

Окно Планшет можно вызвать с помощью второй справа функциональной иконки, пункта меню «Окна – Планшет» или клавиши F8.

Планшет состоит из поля глубин и полей, которые могут содержать кривые, данные керна, испытаний, литологии и пр. (Рисунок 20).

Кривые можно перемещать между полями с помощью мыши. Ширину поля, масштаб кривых ( минимум и максимум, логарифмический/линейный), цвета, толщину, типы данных, список изображаемых объектов и пр. можно изменять в окне редактирования поля, вызываемом двойным нажатием левой кнопки мыши на соответствующее поле. В этом же окне можно создать новое поле с помощью иконок «Справа+» и «+Слева», удалить ненужное поле, а также воспользоваться пометкой «единый масштаб» для установления одного и того же масштаба для всех кривых, расположенных в одном поле.

 

Рисунок 20. Внешний вид и структура геофизического планшета

В результате таких преобразований можно привести планшет к более удобному виду:

1) Собрать логически дополняющие друг друга кривые в одном поле. Кривые радиометрии – в одном поле, зонды БКЗ – в другом поле, микрозонды – в третьем и т.д.

2) Задать нужную ширину полей, придать изображениям кривых цвет, толщину и необходимый масштаб.

3) Для кривых БКЗ (градиент-зондов) установить единый масштаб изображения.

4) Установить единый масштаб изображения кривых зондов БК и МБК.

5) Установить единый масштаб изображения кривых микрозондов.

При приведении планшета к удобному виду рекомендуется выбирать оптимальную ширину полей (50 или 60 мм). Окно настройки планшета показано на Рисунок 21, результат – на Рисунок 22.

Рисунок 21. Настройка геофизического планшета

Рисунок 22. Внешний вид планшета после настройки

Сохраните планшет в рабочей директории под тем же именем.

 

2. Корректировка каротажных кривых по глубине (первичная обработка данных ГИС).

В окне Планшет, нажав на функциональную иконку Параметры планшета, как показано на рисунке ниже, вызвать меню Основные параметры ( Рисунок 23 ).

Рисунок 23. Вызов меню «параметры планшета»

Изменить в поле Масштаб изображения на 200 ( Рисунок 24 ).

Рисунок 24. Настройка масштаба отображения планшета по глубине

Определить визуально, какие кривые из представленных кривых на планшете нуждаются в увязке с другими кривыми по глубине.

Далее выбрать в меню Функции – Увязка кривых ( Рисунок 25 ).

Рисунок 25. Выбор функции «увязка кривых»

В появившемся окне Увязка для внесения в него имени корректируемой кривой в поле Имя объекта нажмите левой кнопкой мыши на имя кривой в соответствующем заголовке поля планшета (Рисунок 26).

Рисунок 26. Окно увязки кривых

Существуют две возможности увязки, определяемые значением иконки, расположенной сразу после поля Тип деформации. При нажатии мыши на эту иконку попеременно появляется Резинка или Сдвиг. Опция Резинка предполагает закрепление на нужной глубине характерных точек с автоматическим растягиванием и сжатием кривой между ними. Опция Сдвиг дает возможность сдвинуть кривую целиком.

Иконка Связать с позволяет одновременно и одинаково увязать несколько кривых по глубине. Для этого имя одной из увязываемых кривых вводится в поле Имя объекта, затем нажимается иконка Связать с и в расположенное ниже нее поле вводятся имена остальных совместно увязываемых кривых из заголовков полей планшета с помощью левой кнопки мыши. Такой подход, например, удобен при увязке кривых БКЗ, микрозондов и радиометрии.

 

ЗАДАЧА «Расчленение разреза и ввод поправок в каротажные данные»

Задание 1. Расчленение разреза скважины на пласты, коррекция границ и отсчетов, литологическое расчленение разреза.

Цель задания

1. Получение навыков работы по расчленению разреза скважины на пласты.

2. Обучение определению пластовых характеристик, т.е. снятию отсчетов с кривых ГИС.

3. Обучение контролю качества и коррекции выделения границ пластов и снятых отсчетов.

4. Получение навыков по литологическому расчленению разреза.

Содержание задания

1. Расчленение разреза по комплексу методов ГИС.

2. Снятие пластовых отсчетов в комплексных границах.

3. Визуализация результатов, просмотр и коррекция границ пластов и отсчетов.

4. Литологическое расчленение разреза.

Методические указания

Расчленяют разрез скважины по выбранному комплексу методов ГИС с учетом или без учета литологических и стратиграфических границ, и далее в полученных границах снимают отсчеты для всех необходимых при дальнейшей интерпретации каротажных кривых.

Расчленение на пласты можно выполнять в автоматическом режиме или в интерактивном режиме, т.е. фиксацией положений границ с помощью мышки. Снятие отсчетов осуществляется автоматически с возможностью последующей интерактивной коррекции. Все операции производятся в окне Планшет.

1. Расчленение разреза на пласты в автоматическом режиме.

Открыть окно Планшет.

Выбрать в меню Функции – Трансформация – Автоматическая ( Рисунок 27 ).

Рисунок 27. Выбор функции «Автоматическая трансформация»

В результате появится окно Отбивка границ и снятие отчетов ( Рисунок 28 ).

Рисунок 28. Окно отбивки границ и снятия отсчетов

Заполнить в окне Параметры трансформации данными как показано выше.

Границы пластов часто отбивают по данным методов ПС, ИК, НК (НГК) или БК. Эти кривые необходимо скопировать из самого левого столбца в соседний, и далее имена кривых при необходимостиотметить галочкой и определить для них Тип кривой

Количество получаемых границ зависит от параметров, указанных в окнах средняя толщина пропластка и Неоднородность. Рекомендуется вначале указать средняя толщина пропластка – 3 м, Неоднородность – 40%.

Фразу отсчеты в комплексных границах отметить галочкой. В противном случае отсчеты с каротажных кривых будут сняты в собственных границах каждого метода.

В массив кровель и массив подошв ввести выходные имена кровель и подошв получаемых пластов, которые должны отличаться от имен уже имеющихся столбцов таблицы (например, Zk и Zp).

Пластовые отсчеты будут иметь имена кривых плюс символы, выбранные в Результаты: Имя+.

После выполнения программы снятые отсчеты отобразятся в тех же колонках планшета теми же цветами и в том же масштабе, что и исходные кривые. Причем в таблице появятся массивы кровель, подошв и отсчетов.

2. Снятие отсчетов с остальных кривых ГИС в комплексных границах.

Выбрать в меню окна Планшет Функции – Преобразование объектов в пласты (Рисунок 29).

Рисунок 29. Выбор функции «Преобразование объектов в пласты»

В появившемся окне Перевод в пласты (Рисунок 30) в рамки Имя кровли: и Имя подошвыпри необходимости ввести имена кровель и подошв пластов, полученных в комплексных границах (пункт 1). В рамке Имена объектов:выделить названия остальных кривых с помощью клавиши Ctrl и левой кнопки мыши. Пластовые отсчеты будут иметь имена кривых плюс символы из строки Результат: Имена объектов+.   Как и пункте 1 после выполнения программы снятые отсчеты отобразятся в тех же колонках планшета теми же цветами и в том же масштабе, что и исходные кривые, а в таблице появятся массивы отсчетов.

Рисунок 30. Окно «Перевод в пласты»

В результате работы планшет примет вид, подобный рисунку ниже (Рисунок 31).

Рисунок 31. Геофизический планшет с попластовыми отсчетами

С помощью планшета оценить качество полученных границ и снятых отсчетов. Обычно полученные результаты необходимо корректировать, как описано ниже в пункте 3.

3. Коррекция границ пластов и отсчетов в интерактивном режиме

Для исправления положения границ пластов и значений отсчетов можно воспользоваться пунктом меню Функции – Трансформация – Ручная (Рисунок 32).

Рисунок 32. Выбор функции «Ручная трансформация»

В появившемся окне в окна Кровля и Подошваввести имена кровель и подошв пластов, полученных в комплексных границах (пункт 1). После нажатия клавиши Продолжить появится окно Ручная.Перейдите к заголовку планшета, установите курсор на имя пластовых отсчетов, которые нуждаются в редактировании, и нажмите левую клавишу мышки. В результате в поле окна Ручная после Объект: появится имя объекта коррекции(Рисунок 33).

Рисунок 33. Окно ручной трансформации границ пластов

В интерактивном режиме с помощью мышки можно корректировать как границы пластов, так и отсчеты по каротажной кривой, выбрав соответствующую клавишу (Границы или Отсчеты). В случае коррекции границ пластов установление новых и удаление старых границ выполняется с помощью нажатия левой кнопкой мыши на требуемой глубине. Коррекция пластовых отсчетов проводится подобным образом.

4. Литологическое расчленение разреза

Выбрать в меню Функции – Трансформация – Выделение коллекторов.

В появившемся окне Выделение коллекторов при необходимости ввести в строчки Кровля и Подошва названия массивов кровель и подошв пластов, полученных в пунктах 1–3.

В строку Индексы коллектора ввести имя для массива литологических индексов (например, lith), и нажать клавишу Продолжить>> ( Рисунок 34 ).

В появившемся новом окне Выделение к…,следуя инструкции на нем, ввести в появившуюся на планшете колонку Коллекторы справа от колонки Глубина значения литологических индексов (параметр, lith), как показано на Рисунок 35. Часто для коллекторов полагают значение индекса, равное 1, для глин (аргиллитов) – 2, для углей – 4, для плотных пород – 5. Сохранить таблицу и планшет под теми же именами.

Рисунок 34. Окно для введения индекса коллектора

Рисунок 35. Присвоение пластам кода литологии

 

Ядерные методы каротажа

Радиоактивный каротаж (РК) — исследования, основанные на измерении параметров полей ионизирующих частиц (чаще всего нейтронов и гамма-квантов) с целью определения ядерно-физических свойств и элементного состава горных пород.

Методы РК подразделяются на методы регистрации естественных излучений горных пород (радиометрия естественных излучений) и методы регистрации излучений, возникающих при облучении горных пород внешними источниками, помещенными в скважинном приборе (радиометрия вторичных излучений).

Из первой группы методов в настоящее время используется интегральный метод естественной радиоактивности - гамма-каротаж — ГК и спектрометрический метод - СГК.

Методы радиометрии вторичного излучения разделяются на две подгруппы, основанные на облучении горных пород, соответственно, гамма-квантами - гамма-гамма-каротаж — ГГК, и нейтронами - нейтронный каротаж — НК.

Каждая подгруппа разделяется на несколько модификаций в зависимости от решаемой задачи и области применения, а следовательно, различающихся источниками излучений, конструкцией измерительных зондов, типом регистрируемых частиц, методиками измерений и обработки первичных данных.

Приборами РК непосредственно измеряются сигналы детектора(ов) ионизирующего излучения в виде скорости счёта - числа импульсов, регистрируемых в единицу времени. В импульсных и спектрометрических модификациях РК скорости счёта регистрируют с учетом распределения импульсов по времени или по амплитуде, которая связана с энергией зарегистрированных частиц.

Переход от скорости счёта к геофизическим характеристикам пород (плотность пород, эффективный атомный номер элементов, макросечение захвата нейтронов и др.) и их геологическим параметрам (пористость, насыщенность, вещественный состав пород) осуществляют с использованием зависимостей между показаниями скважинных приборов и указанными характеристиками. Зависимости получают с помощью методов математического моделирования, измерений на моделях пород, или получения связей между показаниями приборов в скважине и характеристиками, измеренными на образцах керна («керн-ГИС»).

Структура аббревиатур названий методов РК (за редким исключением) выглядит следующим образом:

(С)(И)(Х₁,Х₂)К(ХХ)

С – Спектрометрический, И – Импульсный, Х1 – Тип источника излучений: Н – нейтронный или Г – гамма, Х2 – Тип регистрируемого излучения: Н – нейтронов, Г – гамма, А – активация, К – Каротаж, ХХ – Особенности метода (напр., С – селективный, НТ – по надтепловым нейтронам, П – плотностной и др.)

Пример: ГГК-П – гамма-гамма-каротаж плотностной, в котором источником является цезий, америций или другой гамма-излучатель, регистрируется также гамма-излучение, измеряемый параметр – плотность.

Исключением являются спектрометрический импульсный нейтрон-гамма каротаж, который чаще называют С/О-каротаж или ИНГК-С.

Основные ядерно-геофизические методы перечислены в Таблица 4.

Особенностью ядерно-физических методов является принципиальная возможность определения с их помощью концентраций отдельных элементов в горных породах.

Важными преимуществами большинства ядерно-физических методов является то, что они могут применяться как в необсаженных, так и обсаженных скважинах и на их показания относительно слабо влияет и характер жидкости в стволе скважины (за исключением методов, направленных на изучение ее состава).

Недостатками методов РК являются существенное влияние конструкции скважины на результаты измерений и относительно малая глубинность исследования (первые десятки сантиметров). Статистический характер процессов радиоактивного распада обуславливает ограничение скорости перемещения прибора по стволу скважины, от которой зависит точность измерения. Правила техники безопасности при обращении персонала с источниками ионизирующего излучения ограничивают их мощность и требуют дополнительных затрат.

Наиболее важными эксплуатационными и метрологическими характеристиками приборов РК являются:

- диапазоны измерения геофизических характеристик;

- предел допускаемой основной погрешности измерений,

- допускаемые максимальные скорости счёта (загрузка регистрирующего тракта);

- нестабильность скорости счёта при непрерывной работе прибора;

- максимальные значения температуры и давления работы прибора в скважине;

- максимальное и минимальное значения внутреннего диаметра исследуемых скважин (обсадных колонн);

- вертикальное разрешение метода и глубинность исследований, связанные с типом и мощностью источника и длиной зонда.

Значения этих характеристик и допускаемые отклонения от них регламентируются требованиями эксплуатационной документации на конкретные приборы.

 

Таблица 4. Основные ядерно-геофизические методы

№ п/п	Метод	Разновидности по типу регистрируемых частиц и особенностям регистрации излучения	Интерпретационные параметры	Задачи
	Гамма-каротаж (ГК)	ГК	Суммарная радиоактивность	Кгл, содержание органического вещества
СГК Малоканальный (N = 3¸6) Многоканальный (N ³100)	Концентрации естественных радиоактивных элементов (К, Th, U)	Кгл, минеральный состав, содержание органического вещества
	Нейтронные методы каротажа со стационарным источником нейтронов (НК)	ННК-НТ (регистрация надтепловых нейтронов)	Общее водородосодержание	Кп Кг после расформирования зоны проникновения
ННК-Т (регистрация тепловых нейтронов)
НГК
СНГК
	Нейтронные методы каротажа с управляемым источником нейтронов (импульсным генератором нейтронов) (ИНК)	ИННК	Декремент затухания тепловых нейтронов t Отношение скорости счета большого и малого зондов (RAIT)	Тип насыщения, Кг, Кн в высокоминерализованных пластах в расформированной зоне проникновения Контроль за разработкой, определение газо-водяного и нефте-водяного контактов
ИНГК
СИНГК (С/О-каротаж или ИНГК-С)	Элементный анализ, отношения С/О и Si/Ca	Контроль за разработкой, определение газо-водяного и нефте-водяного контактов, Кн
	Гамма-гамма каротаж (ГГК)	ГГК-П (плотностной)	Объемная плотность горных пород, d	Кп
ГГК-С (селективный)	Zэфф	Литологический состав
Дефектомер-толщинометр	Рассеянное гамма-излучение	Контроль качества цементирования и технического состояния обсадных колонн обсаженных нефтегазовых скважин.
	Активационный каротаж (АК)	НАК	Элементный анализ	Заколонные перетоки
ГАК

 

6.1.1 Гамма-каротаж

В основу гамма-каротажа и гамма-каротажа спектрометрического положена идея регистрации гамма излучения естественно радиоактивных элементов, содержащихся в горных породах. К ним в первую очередь относятся три естественных радиоактивных семейства – урана-235 (период полураспада 0,7·10⁹ лет), урана-238 (период полураспада 4,5·10⁹ лет) и тория-232 (период полураспада 14·10⁹ лет). Радиоактивность горных породобусловлена не только присутствием в них урана, тория и радиоактивных продуктов их распада, но и отдельными радиоактивными элементами. В ядерной геологии и геофизике наибольший интерес из них представляет изотоп К⁴⁰.

Содержание естественных радиоактивных элементов (ЕРЭ) в различных породах различно, следовательно, регистрируя испускаемое ими излучение, можно судить о типе горных пород, пройденных скважиной.

В результате распадов ЕРЭ излучаются гамма-кванты с характерными для каждого радиоактивного элемента распределением энергий, что позволяет принципиально реализовать две методики гамма каротажа. Гамма-каротаж, или гамма-каротаж интегральный, основан на регистрации гамма-излучения с использованием гамма-счетчиков или сцинтилляционных детекторов, работающих в интегральном режиме. В результате измерения гамма-каротажа формируется интегральная кривая радиоактивности по стволу скважины. Метрологические измерения на моделях с известной радиоактивностью с одной стороны, и специальное программно-методическое обеспечение введения поправок за условия измерения (диаметр скважины, толщина обсадной колонны, тип бурового раствора и до.) с другой позволяют производить оценку суммарной радиоактивности в абсолютных единицах (как правило используются мкР/ч или API).

В спектрометрической модификации гамма-каротажа регистрация излучения проводится сцинтилляционным детектором, что позволяет на каждом кванте глубины зарегистрировать энергетический многоканальный гамма-спектр. Метрологическое обеспечение состоит из гамма-спектров отдельных элементов, которые могут быть получены на специальных полноразмерных моделях пласта или полевых калибровочных устройствах. Энергетический гамма-спектр измеренный в пласте может быть представлен как суперпозиция спектров отдельных излучателей, что приведет к переопределенной системе алгебраических уравнений, решая которую можно получить значения концентраций ЕРЭ. Для проведения подобной обработки необходимо учитывать достаточно большое количество мешающих факторов: изменение шкалы спектрометра, влияние колонны, диаметра скважины, и пр. Наибольший вклад в величину поправочного множителя для измерений в обсаженных стальной колонной скважинах оказывает поглощение излучения породы в стальной колонне. Для 9 мм стальной колонны поправочные коэффициенты для калия, урана и тория будут соответственно равны 0,76, 0,73, 0,72. Поэтому величина поправки за стальную колонну будет больше, чем поправка для промывочной жидкости, где для внутреннего диаметра обсадной колонны 16,8 см величина поправки составляет менее 20% для всех элементов.

На сегодняшний момент существуют достаточно развитые методики учета этих факторов, и оценка концентраций ЕРЭ производится достаточно точно.

Проведение в скважине спектрометрического гамма-каротажа, в отличии от интегральной модификации, значительно увеличивает количество информации о пластах. В первую очередь, проведение СГК дает распределение интегральной радиоактивности по стволу, т.е. решает задачу ГК, помимо этого происходит определение концентраций ЕРЭ –калия, урана и тория, что позволяет более детально проводить разделение пород на литологические типы, а также использовать концентрации ЕРЭ в качестве дополнительных петрофизических уравнений.

Интерпретация данных интегрального гамма-каротажа может быть проведена двумя способами: по данным ГК могут быть выделены литологические пласты и проведена оценка глинистости пород, подобный подход используется для терригенной части разреза, где используется тот факт, что радиоактивность в большей степени обусловлена глинистыми минералами (см. пункт 6.2).

Для отложений баженовской свиты, где глинистость обычно не велика (~10%) и показания гамма-каротажа обусловлены, в основном, излучением урана, содержащегося в органическом веществе, интерпретация ГК сводится к выделению интервалов баженовской свиты и оценке содержания органического вещества. Для оценки органического вещества по данным ГК (и СГК) (Рисунок 36) строятся специальные зависимости по данным, полученным или на керновом материале, или на сква