Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Радиоактивный каротаж. Нейтронный гамма-каротаж

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ В РОССИИ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»

Кафедра геофизических и геохимических методов поисков и разведки месторождений полезных ископаемых

Реферат

По дисциплине: Основы геофизики

(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)

Тема: «Радиоактивный каротаж. Нейтронный гамма-каротаж»

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

^{(подпись)

      (Ф.И.О.)}

Дата:

Проверил: ассистент ____________ /Данильева Н.А./

^{(подпись)


    (Ф.И.О.)}

Санкт-Петербург

2013

Оглавление

Основные положения

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.

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

Вид исследований	h_min, м	σсл, %
Общие	3÷5	4÷7
Детальные	1,5÷2,0	3÷5

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.

Калибровку, техническое обслуживание, исследования скважин приборами радиоактивного каротажа проводят, строго соблюдая требования документов: СП 2.6.1.758-99 «Нормы радиационной безопасности НРБ-99». М.: Минздрав России, 1999; СП 2.6.1.799-99 «Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности ОСПОРБ-99», М.: Минздрав России, 2000; отраслевых нормативно-технических и руководящих документов по обеспечению радиационной безопасности.

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:

для ННК-НТ — породы с любым водородосодержанием, любыми минерализациями пластовых вод Спл и промывочной жидкости Спж (в том числе с любой контрастностью Спл и Спж в зоне исследования метода), при невысокой кавернозности ствола скважины;
для ННК-Т - породы с любым водородосодержанием, невысокими Спл и Спж (меньше 50-70 г/л NaCl) и слабой контрастностью Спл и Спж,
для НГК — породы с низким (меньше 8-12 %) водородосодержанием и любыми Спл и Спж, а также породы со средним (8-20 %) водородосодержанием, если Спл и Спж не превышают 100 г/л.

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.

Модуль НК комплексируется с другими модулями без ограничений.

Требования к измерительным зондам НК:

нормируемой метрологической характеристикой служит водонасыщенная пористость горных пород, которую рассчитывают по измеренным скоростям счета импульсов;
диапазон определения водонасыщенной пористости — 1-40 %;
предел допускаемой основной относительной погрешности определений за время набора 10000 импульсов — не более ±[4,2+2,3(40/kn - 1)] %;
предел допускаемой основной относительной погрешности определений для режима исследования (скорость 400 м/ч, толщина пласта 1 м) за время 10 с — не более ±[6,3+2,3(40/kn - 1)] %;
допускаемая дополнительная погрешность определения, вызванная изменением температуры в скважине, не должна превышать 0,1 значения основной погрешности на каждые 10 °С относительно стандартного значения, равного 20 °С;
дополнительная погрешность определения, вызванная изменением напряжения питания на ±10 %, — не более 0,2 значения основной погрешности.

Минимальные требования к методическому обеспечению заключаются в наличии зависимостей: калибровочных, устанавливающих связь между пористостью и скоростями счета каждого зонда в стандартных условиях измерений (см. п. 15.1.5); поправочных, учитывающих отклонение условий измерений от стандартных и влияние фона естественного гамма-излучения пород (последнее — только для НГК).

Первичную, периодические и полевые калибровки, а также исследования в скважинах ведут согласно общим требованиям раздела 6.

Основным образцовым средством первичной и периодической калибровок является поверочная установка УП-НК, содержащая три имитатора пористого пласта (ИПП), и емкость с пресной водой.

Скорость каротажа регламентируется эксплуатационной документацией на конкретный прибор (аппаратуру), при этом зонды, аттестованные как средства измерения водонасыщенной пористости пород, должны обеспечивать определение последней (в расчете на толщину пласта 1 м) с погрешностью не более ±[6,3+2,3(40/kn - 1)] %.

Рекомендуемая скорость каротажа в терригенном разрезе — до 250 м/ч. в карбонатном — до 450 м/ч.

Основные положения контроля качества измерений регламентируются разделом 6. Дополнительные критерии:

расхождения между основным, повторным и контрольным измерениями для регистрируемых параметров в интервалах длиной не менее 10 м (при отсутствии заметного желобообразования ствола скважины) не должны превышать ±4 % для общих и ±3 % для детальных исследований.

для компенсированных зондов в пластах с известным литотипом пород и толщиной более 3-5 м значения пористости, рассчитанные по показаниям короткого и длинного зондов и по отношению этих показаний, должны воспроизводиться с абсолютной погрешностью ±1 % (единицах пористости).

Нейтронный гамма-каротаж

Один из методов каротажа нейтронного, основанный на измерении интенсивности гамма-излучения радиационного захвата, возникающего в результате облучения горной породы потоком быстрых нейтронов. Впервые НГК был выполнен в CCCP под руководством И. П. Kошелева (1959). Интенсивность g -излучения при определенных условиях зависит от степени замедления и радиационного захвата нейтронов ядрами атомов среды (г. п., скважины), окружающих источник нейтронов. Основным замедлителем быстрых нейтронов является водород, хорошим замедлителем — хлор. Поэтому метод НГК позволяет выделять водород- и хлорсодержащие породы, нефтеносные пласты и водоносные пористые пласты и горизонты (каротаж пористости). Источником излучения обычно является смесь Ро и Be. Под влиянием бомбардировки a -частицами, излучаемыми атомами Ро, ядра Be превращаются в ядра углерода с испусканием нейтрона и жесткого g -излучения. От последнего, а также от естественного g -излучения и др. подобных помех избавляются применением ряда технических приемов. При производстве работ методом НГК в скважину опускают снаряд (зонд), в нижней части которого помещают источник нейтронов, а в верхней отделенный свинцовым экраном индикатор g -лучей. Длина зонда (расстояние между центрами источника и индикатора), от которой в большей мере зависит интенсивность вызванного g -излучения, обычно принимается равной 60 см. Для детального изучения отдельных пластов или горизонтов применяется боковой нейтронный гамма-каротаж (БГКН), заключающийся в регистрации нескольких кривых с разл. длиной зонда. Регистрация кривой ГКН производится совместно с кривой гамма-каротажа на аппаратуре типа НГГК или скважинными радиометрами. НГК применяется при каротаже нефтяных скважин; положительные результаты получены на месторождениях боратов, каменных углей.

Заключение

Интенсивность вызванного гамма-излучения зависит от замедляющих и поглощающих свойств среды, т. е. от ее водородо- и хлоросодержания. Чем выше водородосодержание породы, тем ниже показания НГК. Плотные непроницаемые пласты и пропластки отмечаются наиболее высокими показаниями. Водородосодержание пород контролируется их общей пористостью. Содержание водорода в единице объема нефти и воды практически одинаковое, что позволяет оценивать пористость по НГК в продуктивной и обводненной частях разреза.

Оценка пористости по НГК наиболее достоверна для слабоглинистых коллекторов, насыщенных нефтью или пресной водой. Высокая минерализация (хлоросодержание) пластовой воды повышает интенсивность гамма-излучения радиационного захвата, что уменьшает достоверность оценки пористости, но позволяет установить положение водонефтяного контакта по НГК. Метод имеет небольшую глубинность исследования (20—40 см), поэтому при наличии значительной зоны проникновения, заполненной пресным фильтратом, характер насыщения пласта не сказывается на достоверности оценки пористости.

Модификацией НГК является спектрометрический нейтронный гамма-каротаж (СНГК), основанный на изучении спектров гамма-излучения радиационного захвата. Для повышения точности метода ГНК сочетают c гамма-гамма-каротажем и нейтронным каротажем.

Список литературы

Горная энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. Под редакцией Е. А. Козловского. 1984—1991.
ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СКВАЖИН. Справочник мастера по промысловой геофизике. Мартынов В. Г., Лазуткина Н. Е., Хохлова М. С., Н. Н. Богданович, А. С. Десяткин, В. М. Добрынин, Г. М. Золоева, А. И. Ипатов, К. В. Коваленко, Д. А. Кожевников, М. И. Кременецкий, В. И. Кристя, В. В. Кульчицкий, А. Н. Малев, В. Д. Неретин, В. В. Стрельченко, В. Г. Цейтлин. — Издательство «Инфра-Инженерия», 2009 г.
Мейер В. А. «Геофизические исследования скважин» 1981 г.
http://www.edudic.ru/geo/4078
http://www.ineft.ru/doku.php

Радиоактивный каротаж. Нейтронный гамма-каротаж 📙 Реферат → 🆔 230558