Нейтронный гамма каротаж реферат

Обновлено: 06.07.2024

Радиоактивность пород и гамма-каротаж. Нефтегеологическая интерпретация диаграмм интенсивности гама-излучения и кривых радиоактивных методов. Нейтронные виды каротажа. Нейтронные свойства пород. Другие модификации радиоактивного исследования скважин.

Рубрика	Геология, гидрология и геодезия
Вид	курсовая работа
Язык	русский
Дата добавления	14.10.2013
Размер файла	142,5 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

1. Радиоактивные методы каротажа

Радиоактивный каротаж проводится в двух модификациях ГК-гамма каротаж и НГК-нейтронный гамма каротаж. При ГК измеряют относительную естественную радиоактивность пород, пересеченных скважиной, а при НГК интенсивность вторичного гамма излучения вызванного действием нейтронов на породу.

1.1 Радиоактивность пород

Радиоактивностью называется самопроизвольный или искусственный вызванный распад атомных ядер химических элементов, сопровождающийся радиоактивным излучением. Радиоактивные элементы испускают Ь-,г-, и в лучи. Ь-лучи представляют собой поток положительно заряженных Ь частиц-ядер атома Не 4 . в лучи представляют собой поток отрицательно или положительно заряженных в частиц электронов или позитронов (радий Е изотоп висмута обладает в радиоактивностью. Ь- и в излучение сопровождается испусканием г-лучей, представляющих собой электромагнитное излучение с весьма малой длиной волны. В результате альфа или бета распада возникает новое ядро с дополнительной энергией возбуждения, переход ядра из состояния возбуждения в основное состояние сопровождается освобождением энергии в форме нескольких фотонов (г-кванта), т.е. г лучи испускаются после того как произошел радиоактивный распад. Радиоактивный распад приводит к образованию нового элемента с иными физическими и химическими свойствами. Атомы радона распадаются испуская а-частицы > радий А > испуская а-частицы он превращается в > радий В, который излучая в частицы > радий С и т.д. пока не образуется новый устойчивый элемент, т.е. образуется цепь последовательного превращения одного радиоактивного элемента в другой. Конечным продуктом распада радия является свинец. Скорость распада элементов показала, что за один и тот же промежуток времени распадается одна и та же часть радиоактивного вещества. Скорость радиоактивного распада характеризуется периодом полураспада Т= 0,693/л, где л-постоянная радиоактивного распада для радия Т= 1590 лет эта величина остается неизменной для каждого радиоактивного элемента.

Для оценки радиоактивных веществ принята единица кюри соответствующая количеству радиоактивного вещества, в котором за единицу времени распадается столько атомов, сколько распадается в 1г радия, т.е. 3,7*10 10 атомов секунду м Cu. За единицу эквивалентного содержания радия принимается грамм радия - эквивалента на 1г породы гRa -экв/г или мм гRa -экв/г. Грамм радия эквивалента раве суммарной концентрации радиоактивных веществ, при которой в среднем за секунду в грамме вещества происходит распад 3,7*10 10 атомов, распадающихся в секунду в 1г радия микрорентген/час. Единицей радиоактивности называют количество радона, находящемуся в радиоактивном равновесии с 1 г радия и называется кюри 1Ки- равно 6,51*10 -6 г радона и испускает 3,7*10 10 а-частиц в секунду. Ко всем радиоактивным элементам применяют значения миликюри и микрокюри. Энергия излучения создаваемого радиоактивными веществами выражается в электрон вольтах - эв. Для выявления радиоактивного излучения и определения его интенсивности используют свойство радиоактивного излучения вызывать электрическую ионизацию газа. Испускаемые Ь-,г-, и в лучи, проходя вблизи атома, взаимодействуют с электронами электронной оболочки. В результате взаимодействия электрон вырывается из электронной оболочки и молекула, атом которой потерял электрон, приобретает положительный заряд, а электрон, движущийся самостоятельно отрицательный, соединяясь с какой либо молекулой, последняя становится отрицательным ионом. Такой процесс - образование ионов под действием радиоактивного излучения называется ионизацией газов. Если в камеру, содержащую ионизированный газ поместить два электрода и подать напряжение, то в цепи появится ток, сила которого будет зависеть от величины напряжения и степени ионизации газа. Степень ионизации пропорциональна интенсивности излучения. На этом основании создана установка, названная ионизационной камерой, служащая для определения интенсивности радиоактивного излучения. Интенсивность излучения определяется при помощи счетчик (счетчик Гейгера-Мюллера) действие которого основанного на явлении ионизации газов (камера с тонкой металлической нитью 0,1мм заполнена смесью инертного газа и паров высокомолекулярного соединения под низким давлением 100-200 мм ртутного столба). Между нитью и стенкой камеры создается напряжение 1000в. Нить соединяется с положительным полюсом, при этом заряженная частица попадает в счетчик создает пару ионов, движущихся с огромной скоростью, при этом движении к нити отрицательный ион (электрон) создает новые ионы, устремляющиеся к нити, возникает лавина электронов и в счетчике возникает разряд, создающий импульс тока в цепи, питающей счетчик. Этот ток длится всего 10 -4 с. Ь-,г-, и в излучения легко поддаются исследованию при помощи разрядного счетчика благодаря их высокой ионизирующей способности, только при этом необходимо учитывать поглощающую способность стенок счетчика (тяжелый металл медь или свинец толщиной 1-2 мм). Как правило регистрируют г-кванты, а Ь- и в лучи поглощаются стенкой.

Искусственная радиоактивность возникает при воздействии нейтронов n 0 на атомы веществ. Нейтроны, как известно не обладают зарядом, не производят ионизации среды, при взаимодействии с электрическими зарядами электронов и ядер при движении нейтронов не происходит, что объясняет высокую проникающую способность нейтронов. Но они взаимодействуют сталкиваясь с атомными ядрами, причем если ядро, легкое то оно, получив кинетическую энергию от нейтрона при столкновении начинает двигаться, а нейтрон замедлит движение и отклонится от траектории. Источником нейтронов служит смесь радиоактивных элементов - соли радия или полония с порошком бериллия, помещенная в стеклянную ампулу. ў-частица Не 4 действуя на ядро Ве превращает его в ядро углерода С 12 при этом испускает нейтрон -n_0. Нейтрон имеет массу близкую к массе протона и его массовое число равно 1 с зарядом равным нулю.

Обнаружить нейтроны и определить их плотность можно по взаимодействию с окружающей средой 1) по г-излучению, возникающему при захвате нейтронов ядрами атомов, 2) по наблюдению интенсивности излучения радиоактивных веществ, 3) по излучению Ь-частиц некоторыми элементами (бора лития) при захвате тепловых нейтронов ( при движении нейтрон сталкивается до 150 раз с ядрами, при этом он теряет часть энергии и превращается в тепловой нейтрон пока не захватится протоном).

1.2 Гамма-каротаж

нейтронный каротаж скважина радиоактивный

Определение изменения интенсивности естественного гамма излучения пород вдоль ствола скважины называется гамма каротажем. Все вещества, встречаемые в природе в т.ч. и горные породы, содержат некоторое количество радиоактивных элементов с чрезвычайно маленькой концентрацией. Относительное измерение интенсивности г-излучения пород в скважине проводится в скважине при помощи индикатора г-излучения в глубинном приборе, которое регистрируется в виде кривой на диаграмме. а и в-излучения в виду их малой проникающей способности оказываются поглощенными прежде чем они достигнут индикатора глубинного прибора (рис.1).

Радиоактивные элементы в породах могут возникать благодаря разрушению магматических пород, в ряде пород присутствуют окисные соединения урана, тория (уранинит, торбернит, кариотит), и за счет выпадения из растворов соединений урана, калиевых солей. Каждая порода обладает определенной радиоактивностью. Естественная радиоактивность оценивается единицей кюри, эквивалентным содержание радия или мощностью дозы гамма излучения.

Рис. 1 Блок схема аппаратуры радиоактивного каротажа для одновременной записи кривых ГК и НГК І - Глубинный прибор НГГК, 1- счетчик ГК, 2-счетчик НГК, 3-экран, 4-источник

За единицу радиоактивности на практике принимают величину в 10 12 раз меньшей грамм эквивалента, обозначаемой г-экв*10- 12 радия на 1г породы. По радиоактивности породы разделяются на следующие группы:

- Породы с очень высокой радиоактивностью (бентонит, вулканический пепел),

- Породы с высокой радиоактивностью (глубоководные тонкодисперсные глины, калийные соли),

- Породы средней радиоактивности (мелководные, континентальные, глины мергели, известняковые и песчанистые глины),

- Породы с низкой радиоактивностью (пески, песчаники, известняки, доломиты,

- Породы с очень низкой радиоактивностью (гипсы, каменная соль, ископаемые угли, гидрохимические осадки-ангидриты).

Это метод искусственной радиоактивности, основанный на облучении пород нейтронами. В результате сложного взаимодействия нейтронов с ядрами элементов скважинной среды, порода отвечает гамма-излучением.

Нейтрон, это элементарная ядерная частица, обладающая атомной единичной массой, и не имеющая электрического заряда. Самой примечательной величиной является высокая скорость его - 30 тыс. км/с. Она составляет 0,1 скорости света. Кинетическая энергия его очень высокая, она измеряется в Мэв. Благодаря такой энергии нейтрон обладает высокой проникающей способностью в веществах, независимо от их плотности.

Нейтронный источник, применяемый в скважинном приборе НГК, представляет собой порошкообразную смесь полония и бериллия (РоВе). Полоний - это тяжелый элемент с естественной радиоактивностью с периодом полураспада Т=140 дней. Из всего комплекса излучений полония используются альфа-лучи, которые производят бомбардировку бериллия. В результате ядерной реакции рождаются нейтроны. Напомним, что альфа-лучи представляют собой поток ядер гелия.

Нейтроны, рожденные в этой реакции, называются быстрыми. При движении их в скважинной среде происходят многочисленные столкновения их с ядрами элементов среды. При этом скорость нейтронов постепенно уменьшается, энергия снижается, они переходят в новое качество - медленные. А еще далее, медленные нейтроны переходят в категорию тепловых, энергия которых еще ниже.

Столкновение нейтронов с ядрами может быть упругим, когда энергия нейтрона сохраняется, а меняется направление движения. Неупругим считается столкновение, когда часть энергии нейтрона передается другой частице - ядру вещества. Наибольшая потеря энергии отмечается при столкновении с частицей равной массы. Это механическое столкновение подобно удару биллиардных шаров, когда скорость первого шара уменьшается, а второго - увеличивается. Самым сильным замедлителем нейтронов является водород. В скважинной среде водород является примечательным элементом - он содержится в пластовых флюидах. Абсолютное содержание водорода в воде и нефти примерно одинаковое. В пластовых условиях флюиды содержатся в поровом пространстве. Количество флюидов в пласте соответствует пористости, поэтому НГК является методом определения пористости пластов.

Когда нейтроны сильно ослабевают до уровня тепловых, они захватываются ядрами других элементов. Ядра переходят в состояние избытка энергии. Такое состояние называется возбуждением, оно является неустойчивым, и ядра не могут долго находиться в этом состоянии. Они стремятся избавиться от лишней энергии, чтобы перейти в устойчивое состояние.

Метод радиоактивного кароттажа, основанный на измерении интенсивности рассеянного излучения источника у-квантов, называют гамма-гамма-кароттаж (ГГК).
В основу метода ГГК положено известное положение атомной физики о пропорциональности количества электронов, рассеивающих у-излучение в единице объема вещества, его плотности.
Первые заметки об этом методе появились в 1949 г. Позже Фаул и Титтл , а также Буш провели экспериментальные работы по исследованию скважин методом ГГК.
В СССР первые сведения по этому методу относятся к 1951 г. (исследования А. А. Коржева во ВНИИГеофизике и др.).
В нефтяной промышленности метод ГГК начали применять для изучения геологических разрезов скважин и определения пористости пород.
На точность определения плотности горных пород по данным ГГК влияет изменение диаметра скважин, поэтому исследования этим методом необходимо дополнять замерами каверномером.
Для уменьшения влияния факторов от скважины во ВНИИГеофизике был сконструирован прибор, в котором счетчик y-излучения помещается в свинцовом экране и прижимается пружиной к стенке скважины.
В качестве индикатора в приборе применены галогенные счетчики и корпус прибора изготовлен из дураллюминия, что значительно уменьшает поглощение рассеянного y-излучения по сравнению со стальным корпусом.
Породы повышенной плотности отмечаются на диаграммах пониженными значениями интенсивности рассеянного у-излучения. Методом ГГК можно определять пористость горных пород, если их минералогическая плотность сохраняется неизменной. Метод ГГК можно применить для отбивки уровня цементного кольца в затрубном пространстве скважин.

Аппаратура радиоактивного кароттажа

Еще в 1955 г, во ВНИИГеофизике были изготовлены глубинные приборы, вся схема которых состояла из семи галогенных счетчиков, одного сопротивления и одного конденсатора. Вследствие большой мощности импульсов тока при разряде в галогенных счетчиках они передавались на поверхность по кабелю без предварительного усиления. Питание счетчиков осуществлялось напряжением 360 в с поверхности.
Поступающие на поверхность импульсы имели малую амплитуду, поэтому пришлось изготовить специальную приставку, в которой импульсы перед поступлением на пульт усиливались двухкаскадным усилителем., В этой же приставке помещался стабилизированный источник высокого напряжения для питания глубинного прибора.
Эта аппаратура была успешно испытана еще в 50-х г.г. двадцатого века в Грозненском районе, однако, несмотря на простоту схемы и конструкции глубинного прибора, она имела следующие существенные недостатки: заметный просчет импульсов при больших скоростях счета из-за большой их длительности, малую амплитуду импульсов на входе наземного пульта РК, малый срок службы счетчиков при примененном форсированном режиме их работы.

Поиски и разведка нефтяных месторождений ]

Всем известно, что электрометрические замеры, проводимые в скважинах, не давали возможности полного и объективного суждения о геологическом разрезе скважин, о физических параметрах пласта и других важных факторах, характеризующих скважину и ее эксплуатационные свойства.
Благодаря трудам ученых и большой творческой работе геофизиков сейчас почти повсеместно стал применяться радиокароттаж. Внедрение раднокароттажа открыло новые пути изучения и исследования нефтяных месторождений и скважин. Теперь стало возможным более точно определять коллектор, отбивать водо-нефтяной контакт, определять физические параметры пласта.
Однако, несмотря на то, что радиокароттаж применяется уже много лет, на промыслах еще плохо пользуются этим мощным орудием исследований. Попрежнему во многих районах спуск колонн, перфораторные работы, опробование скважин и другие работы осуществляются на основании только электрокароттажных диаграмм, что объясняется двумя основными причинами: промысловые геологи и инженеры плохо знают радиокароттаж, а геофизики доставляют диаграммы радиокароттажа с большим опозданием, порой после перфорации колонны.
Такие недооценка и пренебрежение к радиометрии нередко приводят к тяжелым последствиям, излишним и дорогостоящим изоляционным работам, неоправданному спуску колонн. Радиометрия позволяет более полно и объективно определять физические параметры пластов (пористость, проницаемость, водо-нефтесодержание и др.), не менее полно, чем по керновому материалу.

Физические основы нейтронных методов разделения пластов

Теоретическими экспериментальными исследованиями, проведенными в Московском нефтяном институте им. акад. И. М. Губкина в 1953—1955 гг. было показано, что на результаты нейтронных измерений сильное влияние оказывают не только замедляющие свойства горных пород, зависящие в основном от концентрации ядер водорода в пласте, но и поглощающие свойства пластов.
В частности, было показано, что очень сильное влияние оказывает хлор, обладающий аномальными нейтронными свойствами и содержащийся в значительной концентрации в пластовых водах восточных нефтяных месторождений.
Как показывает теоретический расчет, в случае нефтеносного песчаника пористостью 20% основное влияние на показание индикатора НГК оказывают водород (50% излучения) и кремний (40-96 % излучения). В водоносном песчанике той же пористости с содержанием 396 вес. хлора влияние водорода уменьшается до 896, а кремния до 596, в то время как доля у-излучеиия хлора равняется 8596.
Эксперименты на моделях пластов и расчеты показали, что при отбивке водо-нефтяного контакта скважина оказывает сильное экранирующее влияние на результаты измерений. Особенно значительное влияние оказывает железо обсадной колонны и кожуха прибора.
Естественно поэтому, что для успешного решения проблемы отделения нефтеносных пластов от водоносных было необходимо уменьшить влияние водородосодержания и литологии и влияние скважины и кожуха прибора.

Радиометрия и контроль перемещения подошвенной воды

Для расчленения нефтеносных и водоносных пород в обсаженных эксплуатационных скважинах был разработан целый комплекс радиометрических методов. Широкое промышленное опробование этих методов было произведено в девонских отложениях ряда месторождений в 1954— 1955 гг. и показало их большую эффективность.
В результате радиометрических исследований перемещения водо-нефтяного контакта (ВПК) в эксплуатационных скважинах Туймазинского месторождения в 1954 г.. были выявлены интересные случаи перемещения подошвенной воды по пласту. Наиболее слабое поднятие ВНК, за исключением районов перетока, отмечено в районе между внешним и внутренним контурами нефтеносности северо-западного крыла, где скорости подъема составили 6—10 см в месяц.
В районе расположения первого ряда эксплуатационных скважин происходил более интенсивный подъем ВНК, достигающий 14—17 см в месяц. Наиболее интенсивный подъем подошвенной воды, со скоростью 30—40 см в месяц, происходил на юго-восточном крыле. Причем опережение скорости движения внутреннего контура нефтеносности внешним контуром привело к сильному искривлению поверхности ВНК. Разность их абсолютных отметок достигает 15—20 м.
Именно этим объясняются факты безводной эксплуатации внутреннего ряда скважин, перфорированных до подошвы пласта, при полной обводненности скважин внешнего ряда.
Исследования 1955 г. полностью подтвердили указанные особенности перемещения ВНК и правильность ряда прогнозов, сделанных в 1954 г. по данным радиометрии скважин, относительно дальнейшего передвижения его.
Например, при указанных скоростях движения ВНК на юго-восточном крыле подошвенная вода к середине 1955 г. должна была подойти к скв. 5, 47-а и другим, расположенным почти на спаде структуры.

Выделение продуктивных горизонтов

Сами по себе данные радиоактивного кароттажа не позволяют провести выделение продуктивных пластов, так как показания гамма-кароттажа и нейтронного гамма-кароттажа против нефтеносных и водоносных пластов обычно не отличаются друг от друга. Выделение продуктивных пластов, как правило, проводят путем сопоставления данных радиоактивного и электрического кароттажа.
Наиболее успешно эта методика применяется при выделении продуктивных карбонатных отложений. Высокопористые разности известняков выделяются по минимумам на диаграмме НГК. Кривая ГК показывает, что эти минимумы не связаны с наличием в разрезе глинистых прослоев. Кривая кажущихся сопротивлений в свою очередь отмечает отсутствие в разрезе пластов низкого сопротивления, т. е. водоносных коллекторов; высокопористые пласты отмечаются высокими сопротивлениями, т. е. являются нефтеносными.
Также достаточно нагляден пример комплексной интерпретации данных радиоактивного, электрического и газового кароттажа одной из скважин районов Саратовского Поволжья. Данные радиоактивного кароттажа позволили в этом случае уточнить по пониженным показаниям положение продуктивного газоносного горизонта, залегающего в интервале 702—712 м. Показания электрического кароттажа при этом не позволили отделить верхнюю продуктивную часть пласта от нижней, представленной плотными породами, тогда как данные газового кароттажа нечетко фиксируют границы залежи, особенно в нижней части. Пониженные по сравнению с нижележащими плотными известняками. В ряде районов газоносные коллекторы отмечаются высокими показаниями. В данном случае в связи с проникновением фильтрата бурового раствора в пласт последний отмечается так же, как и пласты, насыщенные жидкостью (нефтью или водой).

Выделение в разрезе коллекторов

Наиболее важной задачей, решаемой при помощи радиоактивного кароттажа, является выделение коллекторов в карбонатных разрезах. В этих разрезах данные электрического кароттажа недостаточны для выделения в разрезе пластов, которые могут являться продуктивными горизонталями.
По данным радиоактивного кароттажа пласты с повышенной пористостью и проницаемостью хорошо выделяются по зонам, характеризуемым низкими показаниями на кривых гамма-карот-тажа и пониженными значениями на диаграммах НГК. Был приведен пример выделения в монотонной толще карбонатных отложений пористых пластов. В интервале 935—962 м хорошо выделяются по пониженным показаниям НГК пористые разности в пласте известняка, залегающего в интервале 925— 962 м.
При решении задачи выделения в песчано-глинистых разрезах коллекторов радиоактивный кароттаж не дает существенных преимуществ перед электрическим кароттажем. Из-за недостатков методов РК сравнительно с электрическим кароттажем: небольшие скорости измерений, значительное влияние на показания НГК минерализации пластовых вод и раствора, применение методов РК для изучения продуктивных песчано-глинистых толщ часто ограничивается исследованиями в разведочных скважинах.

Использование данных для изучения разрезов

По своей значимости радиоактивный кароттаж занимает одно из ведущих мест в комплексе методов промысловой геофизики, применяемых для изучения геологического разреза скважин, бурящихся на нефть.
Производственные партии применяют два вида методов радиоактивного кароттажа: по естественному излучению горных пород гамма-кароттаж (ГК) и по вызванному у -излучению нейтронный гамма-кароттаж (НГК).
Оба эти метода используются для решения задач: изучения литологического состава пластов, выделения в разрезе коллекторов нефти и газа и оценки коллекторских свойств продуктивных горизонтов.

Применение РК для расчленения литологического состава пород
Наиболее эффективным является применение РК при изучении литологического состава разрезов скважин, представленных породами, включающими гидрохимические отложения, а также в скважинах, заполненных соленой водой.
Разрезы, включающие гидрохимические отложения, встречаются на нефтяных месторождениях Прибельской зоны (Ишимбайский район. Башкирия), Ферганской долины и некоторых других.
Данные электрического кароттажа в этом случае недостаточны. Для построения геологической колонки, литологический состав пород разреза уточняется по результатам радиоактивного кароттажа.

Некоторые виды аппаратуры и комплексирование измерений

Для точной увязки глубин при кароттаже и при перфорации следовало бы все перфораторы и приборы для радиоактивного кароттажа снабжать локаторами муфт.
Разработкой локаторов муфт занималось Конструкторское бюро нефтяной промышленности и НИИГР. В НИИГР была опробована схема с постоянными магнитами и схема с электромагнитами, питаемыми постоянным током. Установлено, что локатор при испытании отдельно от аппаратуры РК отбивает муфты, однако разделить импульсы от локатора и импульсы от счетчиков с должной четкостью пока не удается. Пришлось начать разработку более сложного локатора, питаемого переменным током.
В НИИГР проводилась также разработка аппаратуры для гамма-гамма-кароттажа. Макет прибора имел следующие отличительные особенности:
1) глубинный прибор прижимается к стенке скважины стороной, на которой размещены источник и индикатор;
2) применены галогенные счетчики, упрощающие схему аппаратуры;
3) применен дюралевый корпус, обеспечивающий слабое поглощение мягкого рассеянного излучения.
В дальнейшем продолжились испытания макета и составление технической документации на серийный прибор.

Аппаратура радиоактивного кароттажа

Недостаточная теплостойкость аппаратуры.
В глубоких скважинах некоторых районов наблюдается высокая температура, что затрудняет работу аппаратуры радиоактивного кароттажа. С целью обеспечения нормальной работы аппаратуры радиоактивного кароттадаа было сделано следующее.
1. По договору с НИИГР разработана технология изготовления температуростойких разрядных счетчиков.
В настоящее время мы получаем счетчики ВСТ-9, обеспечивающие возможность работы с ними до 150°.
2. Создан одноканадьный прибор для радиоактивного кароттажа при температурах до 150-—170°.
Возможность работы при высоких температурах обеспечена изменением схемы высоковольтного генератора, применением счетчиков ВСТ-9 и тщательным подбором деталей для схемы.
3. Филиалом КБНП по договору с НИИГР разработана более совершенная двухканатная аппаратура радиоактивного кароттажа.
Еще в 1955 г. были изготовлены и испытаны в лаборатории два опытных образца этой аппаратуры, которые затем были направлены на Грозненские нефтепромыслы для испытания в скважинах и опытной эксплуатации.
Наземная часть аппаратуры состоит из пульта управления с глубинным прибором и вспомогательной панели с десятичной пересчетной схемой и осциллоскопом. Регистрирующим прибором служит фоторегистратор ФР-4 иди автоматический потенциометр типа ПАСК.
Глубинный прибор, укомплектованный теплостойкими счетчиками ВСТ-9, рассчитан на внешнее давление до 800 кг /см2- и температуру до + 150°. Предусмотрена возможность дистанционного управления длиной зонда НГК, изменяющиеся в пределах от 500 до 875 мм.
Для повышения надежности работы аппаратуры и упрощения ее настройки в глубинном приборе предусмотрено формирование импульсов по амплитуде и длительности.
Следует заметить, что, к сожалению, создание двухканальной теплостойкой аппаратуры сильно задержалось уже сейчас эта аппаратура несколько отстает от современных типов аппаратуры для радиоактивного кароттажа, в которых используются сцинтилляционные счетчики.
4. С целью повышения предельной температуры применения аппаратуры со сцинтилляционными счетчиками Институтом машиностроения и автоматики АН УССР в свое время были рассмотрены возможности термостатирования фотоумножителя и люминофора.

Установлено, что наиболее простым решением данного вопроса является охлаждение льдом при условии незначительного притока тепла, что обеспечивается применением вакуумной теплоизоляции. Употребляемые для вакуумной теплоизоляции сосуды Дьюара должны проходить специальную термообработку и откачиваться при повышенной температуре.
Рассматриваемый способ термостатирования имеет тот недостаток, что перед каждым спуском глубинного прибора требуется его разбирать. Этого недостатка нет в термостате с полупроводниковым охлаждением.
5. Одним из путей создания теплостойкой аппаратуры является применение галогенных разрядных счетчиков, помещенных в сосуды Дьюара.
Относительно малые габариты счетчиков благоприятствуют этому, и, кроме того, весьма заманчивой является простота радиотехнической схемы. Однако испытание макетов этой аппаратуры, построенных НИИГР и МНИ, закончилось неудачно — вопросы термоизоляции оказались недоработанными.
Общей задачей для всего промыслово-геофизического приборостроения является повышение теплостойкости радиодеталей и электроизоляционных материалов.
Необходимо добиться выпуска теплостойких радиодеталей, вакуумных приборов и электроизоляционных материалов.

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

Содержание

Основные положения 3
Нейтронный каротаж 5
Нейтронный гамма-каротаж 7
Заключение 9
Список литературы 10

Прикрепленные файлы: 1 файл

referat_po_geofizike.doc

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ В РОССИИ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Кафедра геофизических и геохимических методов поисков и разведки месторождений полезных ископаемых

По дисциплине: Основы геофизики

(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)

Выполнил: студент гр. НБ-11 ______________ /Петров А.А./

Проверил: ассистент ____________ /Данильева Н.А./

Основные положения

Радиоактивный каротаж нефтяных и газовых скважин включает следующие основные группы измерений: гамма-каротаж — ГК, гамма-гамма-каротаж — ГГК, нейтронный каротаж — НК, нейтронный активационный каротаж. Каждая группа подразделяется на несколько модификаций, различающиеся типом и/или энергетическим спектром регистрируемого излучения, конструкцией измерительных зондов, методиками измерений и обработки первичных данных.

Приборами РК непосредственно измеряются сигналы детектора(ов) ионизирующего излучения в виде скорости счета — числа импульсов, регистрируемых в единицу времени. В импульсных и спектрометрических модификациях РК регистрируют скорости счета во временных и/или энергетических окнах.

Переход от скорости счета 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 или параметрами, установленными на моделях пород, пересеченных скважиной, или методами математического моделирования.

Наиболее важными эксплуатационными и метрологическими характеристиками приборов РК являются:

диапазоны измерения геофизических характеристик;
предел допускаемой основной погрешности измерений,
допускаемые максимальные скорости счета;
нестабильность скорости счета при непрерывной работе прибора;
максимальные значения температуры и давления в скважине;
максимальное и минимальное значения внутреннего диаметра исследуемых скважин (обсадных колонн, НКТ);
вертикальное разрешение метода и глубинность исследований.

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

Минимальные требования к методическому обеспечению обработки данных заключаются в наличии основных интерпретационных зависимостей, устанавливающих взаимосвязь между измеряемыми скоростями счета и искомыми геофизическими характеристиками или геологическими параметрами пород для стандартных условий измерений, а также дополнительных зависимостей, позволяющих учесть влияние на основные зависимости геолого-технических условий измерений: давления и температуры в скважине, ее диаметра, свойств промывочной жидкости и глинистой корки, диаметров и толщин обсадной колонны и цементного кольца, вещественного состава пород, минерализации пластовых вод, плотности флюидов и т.п.

Стандартные условия для большинства видов РК заключаются в следующем:

породы представлены чистым известняком (минералогическая плотность 2,71 г/см3) с гранулярной (межзерновой) пористостью;
поры породы и ствол скважины заполнены пресной водой, минерализация которой меньше 0,2 г/л;
диаметр скважины равен 200 мм, каверны и глинистая корка отсутствуют;
прибор прижат к стенке скважины;
температура окружающей среды 20 °С, давление атмосферное.

15.1.6 В зависимости от решаемой задачи выделяют общие и детальные исследования методами РК (см. раздел 7). Отличия между ними заключаются в требованиях получения неискаженной информации для пластов с минимальной толщиной (h_min), параметры которых подлежат количественной оценке, и заданной статистической (случайной) σсл погрешности, приведенной к пласту толщиной h = 1 м, значение которой определяется выражением:

где J — средняя скорость счета (имп/мин), v — скорость подъема прибора (м/ч).

Выполнение этих требований (таблица 5) достигается выбором максимально допустимой скорости vmax каротажа, которая, при отсутствии каких-либо других, специальных для конкретного типа приборов требований, определяется выражением:

где l₃ — эффективная длина зонда, м.

Таблица 5.Требования к минимальным толщинам hmin и значениям случайных погрешностей sсл для общих и детальных измерений РК

При использовании нескольких каналов регистрации выбирается значение vmax, минимальное для одного из каналов. Уменьшение случайной погрешности σсл достигается снижением скорости каротажа. В случае если подъемник не обеспечивает необходимую (низкую) скорость каротажа, измерения выполняют за несколько спускоподъемных операций. Их количество определяется делением минимально возможной скорости каротажа, которую обеспечивает подъемник, на требуемую скорость измерений.

Повышение детальности исследований достигается уменьшением шага дискретизации по глубине при одновременном снижении скорости каротажа. Шаг дискретизации по глубине выбирают из ряда 0,2; 0,1; 0,05 м.

Процедуры калибровки скважинных приборов, проведения измерений, контроля качества первичных данных, редактирования и первичной обработки данных, выдачи твердых копий регламентируются требованиями раздела 6.

Все работы с источниками ионизирующих излучений и радиоактивными веществами проводит персонал, обученный и допущенный к соответствующим видам работ в соответствии с требованиями, нормами и правилами НРБ-99 и ОСПОРБ-99.

Работы на метрологических стендах по поверке скважинных приборов, в которых установлены источники радиоактивного излучения, выполняют в специально выделенных помещениях (площадках), исключающих доступ лиц, не допущенных к работе с ионизирующими излучениями и непосредственно не занятых работами по поверке.

Поверку источников Cs-137 на герметичность упаковки активной компоненты выполняют, располагая один раз зондовую часть прибора ГГК-П коллимационными отверстиями вниз на стандартном образце плотности, выполненном из алюминия, второй раз — располагая тот же образец плотности на зондовой части, повернутой коллимационными отверстиями вверх. Допустимая разность показаний при указанных положениях прибора не должна превышать ±3 %.

Предприятия и организации, выполняющие работы с источниками ионизирующего и радиоактивного излучения, должны быть оснащены переносными приборами для измерения мощности дозы гамма- и нейтронного излучения и радиометрами альфа- и бета-излучения для контроля загрязнения кожных покровов людей, средств индивидуальной защиты, поверхностей промыслового оборудования и грунта.

Нейтронный каротаж

Нейтронный каротаж (НК) основан на облучении скважины и пород нейтронами от стационарного ампульного источника и измерении плотностей потоков надтепловых и тепловых нейтронов и (или) гамма-квантов, образующихся в результате ядерных реакций рассеяния и захвата нейтронов. Измеряемая величина — скорость счета в импульсах в минуту (имп/мин); расчетная величина — водородосодержание пород в стандартных условиях (см. п. 15.1.5) в процентах.

В зависимости от регистрируемого излучения различают: нейтронный каротаж по надтепловым нейтронам — ННК-НТ; нейтронный каротаж по тепловым нейтронам — ННК-Т; нейтронный гамма-каротаж — НГК. Первые два вида исследований выполняют, как правило, с помощью компенсированных измерительных зондов, содержащих два детектора нейтронов; НГК — однозондовыми приборами, содержащими источник нейтронов и один детектор гамма-излучения.

Нейтронный каротаж применяют в необсаженных и обсаженных скважинах с целью литологического расчленения разрезов, определения емкостных параметров пород (объемов минеральных компонент скелета и порового пространства), выделения газожидкостного и водонефтяного контактов, определения коэффициентов газонасыщенности в прискважинной части коллектора.

Областями эффективного применения НК при определении пористости и литологическом расчленении разреза являются:

Областями эффективного применения НК при выделении газоносных пластов, газожидкостного контакта, определении коэффициента газонасыщенности являются:

для ННК-НТ - породы с любым водородосодержанием при диаметре скважины, не превышающем 200 мм;
для ННК-Т - породы с водородосодержанием более 10 % при диаметре скважины, не превышающем 250 мм;
для НГК - породы с водородосодержанием менее 20 %.

Измерительный зонд НК содержит ампульный источник нейтронов и один или два (и более) детектора нейтронов (надтепловых или тепловых) или гамма-излучения. Точка записи — середина расстояния между источником и детектором для однозондовых приборов и середина между двумя детекторами для компенсированных (двухзондовых) приборов.

Читайте также: