Радиоактивный метод исследования скважин

ГЕОФИЗИКА

Геофизический метод исследования скважин (ГИС) основан на геофизических исследованиях, проведенных в скважине и выраженных в виде диаграмм изменения физических свойств горных пород (каротажных диаграмм). ГИС являются областью прикладной геофизики, в которой современные физические методы исследования вещества используются для геологического изучения разрезов, пройденных скважинами, выявления и оценки запасов полезных ископаемых, получения информации о ходе разработки месторождений и о техническом состоянии скважин.

Применительно к изучению разрезов нефтяных и газовых скважин эти исследования иногда называют промысловой геофизикой. Кроме того, в практике используется термин «каротаж » (от франц. carrottage от carotte – буровой керн).

В зависимости от изучаемых свойств горных пород каротаж делится на электрический, радиоактивный, акустический, ядерно-магнитный.

 

Электрический метод исследования скважин

Состоит из 2-х модификаций. Изучение электрических и электропроводных свойств горных пород. Включает в себя три основных метода:

1) КС – метод замера кажущегося сопротивления;

2) ПС – метод потенциалов самополяризации;

3) ИК – индукционный каротаж.

 

Метод КС

Измеряются кажущиеся удельные сопротивления горных пород и насыщающих их жидкостей.

Для изучения удельного сопротивления горных пород в скважии­ну на специальном кабеле спускают измерительную установку (зонд), состоящую как правило из трек электродов (заземли­телей): А, М и N. Четвертый электрод B помещают на поверхно­сти земли.

 

Принципиальные схемы измерения кажущегося сопротивления горных пород в скважине. а – с зондом прямого питания; б – с зондом взаимного питания; Б – источник постоянного тока; Р – реостат; П – прибор для измерения разности потенциалов; mА - миллиамперметр

Электроды A и B предназначаются для пропускания электрического тока (питающие или токовые электро­ды), электроды М и N для измерения разности потенциалов между двумя точками среды в момент протекания электрическо­го тока (измерительные электроды). При перемещении зонда вдоль ствола скважины в зависимости от удельного сопротивления окружающих пород изменяется разность потенциалов между измерительными электродами M и N.

 

КС имеет высокие значения против пород насыщающих нефть и газ, пресную воду, низкие – против пород, насыщенных минеральной водой. Нефть и газ – изоляторы (сопротивление высокое). Мин. вода – проводник (сопротивление низкое).

К методам сопротивления относятся боковое зондирование и микрозондирование.

 

Метод ПС

Замер потенциалов, образующихся в породе за счет фильтрации или нефильтрации. ПС имеет высокие значения против неколлекторов, низкие – против коллекторов. Скважины, бурящиеся для исследований ПС – промываются растворами на основе полимеров. Малая чувствительность - не замечает метровые пропластки.

 

Индукционный каротаж

Замер удельной проводимости пород и насыщающих их жидкостей.

Расчленение разреза по диаграмме диаграмме индукционного зонда. Пласты удельного сопротивления: 1 – ­высокого; 2 – среднего; 3 – низкого Точки на кривой зонда соответствуют границам пласта

Если скважина предназначена для электрических исследований, то скважина обсаживается стеклопластиком. В обсаженных сталью скважинах электрические методы не работают.

 

Радиоактивный метод исследования скважин

Метод основан на измерениях характеристик полей ионизирующих излучений как естественных, так и искусственно вызванных.

Регистрация излучений, испускаемых естественно радиоактивными элементами горных пород:

- ГК – гамма-каротаж.

Регистрация искусственно вызванных полей ионизир-х излучений:

- ГГК – гамма-гамма-каротаж (ГГП – гамма-гамма-плотностной);

- НГК – нейторнный гамма-каротаж;

- ННК – нейтрон-нейтронный каротаж;

- ИННК – импульсный нейтрон-нейтронный каротаж.

ГК напоминает кривую ПС. На рисунке М – метод (читай каротаж).

 

1 – каменная соль; 2 – калийная соль; 3 – глина; 4 – размытый пласт с глубокой каверной; 5 – гипс; 6 – ангидрит; 7 – известняк низкопористый; 8 – известняк высокопористый; песчаник (песок): 9 – газоносный, 10 – нефтеносный, 11 – водоносный; 12 – метаморфизованная порода.

ГК – низкие значения против коллекторов, высокие против глин и неколлекторов. В обсадной колонне по ГК обозначаются коллектора. Очень точный метод.

В ГГК горная порода облучается источником гамма-квантов и регистрируется интенсивность гамма-излучения, достигающего индикатора излучения, расположенного на некотором расстоянии от источника. Поскольку взаимодействие гамма-кванта с веществом является случайным процессом, разные кванты до своего поглощения успевают пройти различное расстояние от источника. По мере удаления от источника поток квантов уменьшается тем быстрее, чем больше коэффициент ослабления, т.е. чем выше плотность среды и концентрация тяжелых металлов в ней. ГГК – отбивают плотные и неплотные породы.

ГГП – применяют для разделения в разрезе скважин пород с различной плотностью, определяют плотность и пористость пород. При ГГП – чем меньше плотность, чем меньшее значение.

Методы, при которых горная порода облучается нейтронами, носят название нейтронных. Нейтронные методы различаются видом регистрируемого вторичного излучения, вызванного воздействием на породу первичных нейтронов источника, а также режимом источника. По данным ННК в необсаженной и обсаженной колоннах определяют нефть или газ находятся в данной части коллектора. При ННК регистрируют либо тепловые нейтроны (ННК-Т), либо надтепловые нейтроны (ННК-НТ), энергия которых несколько больше тепловой энергии.

Таким образом, в нефтяных и газовых скважинах ННК-Т, как и ННК-НТ, применяют в основном для расчленения пород с различным водородосодержанием и определения коэффициен­та пористости пород. В последнем случае достаточно точные данные получаются лишь при учете содержания хлора в буро­вом растворе и в прилегающей к скважине части пласта (в пла­сте или зоне проникновения). При благоприятных условиях (высокая минерализация вод и постоянная пористость пласта, об­саженные скважины, где нет зоны проникновения фильтрата) ННК-Т можно применять также и для определения положения водонефтяного контакта. Влияние скважинных факторов на показания ННК-Т подоб­но их влиянию на показания ННК-НТ. Исключение составляет минерализация бурового раствора, которая на показаниях ННК-НТ практически не сказывается, в то время как сущест­венно уменьшает показания ННК-Т. Преимущество ННК-НТ при определении пористости пород – отсутствие влияния погло­щающих свойств породы и бурового раствора. Однако из-за меньшей чувствительности детекторов надтепловых нейтронов по сравнению с детекторами тепловых нейтронов ННК-НТ при одинаковой мощности источника дает несколько меньшую ста­тистическую точность.

При изученин нейтронным гамма-каротажом (НГК) регистрируют гамма-излучение, образующееся при захвате тепловых нейтро­нов ядрами горной породы (гамма-излучение радиационного захвата).

 

В нефтяных и газовых скважинах НГК применяют для ре­шения тех же задач, что и ННК-Т, т. е. для расчленения пород, различающихся водо-родосодержанием, количественного опреде­ления коэффициента пористости, а также установления газо­жидкостного и реже водонефтяного контактов в обсаженных скважинах.

ИННК используют для определения ВНК в обсаженной скважине, т.к. не возможно применить ПС. Высокие значения нефть, низкие – вода.

 

Акустический каротаж

Основан на изучении характеристик упругих волн ультразвукового и звукового диапазона в горных породах и скважине. В горной породе – акустический каротаж, в скважине – акустический цементомер (АКЦ).

АКЦ определяет наличие или отсутствие цемента за обсадной колонной, а ФКД (фазовая круговая диаграмма) определяет сцепление цемента с колонной и (или) с породой. Звук при наличии цемента глухой, при отсутствии – звонкий.

По АКЦ выявляют участки по заполнению цементом:

- полное;

- частичное;

- отсутствует;

- частично полное.

 

ФКД – сканирование производится по кругу.

 

Для технического исследования скважин в процессе бурения, эксплуатации и до ликвидации используют различные методы ГИС:

- инклинометрия;

- кавернограмма;

- термометрия;

- расходометрия;

- резестивометрия.

Телеметрия включает в себя инклинометрию, ГК, резестивометрию.

Кавернометрия – измерение фактического диаметра скважины.

Термометрия использует эффект Джоуля-Томсона – понижение температуры за счет расширения газа.

Резестивометр – замеряет поток жидкости, проходящий через прибор (чем больше жидкости протекает, тем сильнее изменяется температура => сопротивление). Теплая жидкость увеличивает сопротивление.