Импульсный нейтрон-нейтронный каротаж

В импульсном нейтрон-нейтронном каротаже (ИННК) измеряют плот­ность тепловых нейтронов по стволу скважины с помощью индикатора, расположенного на некотором заданном расстоянии от импульсного генератора нейтронов. В импульсном генераторе нейтроны создаются при помощи линейного ускорителя, в котором ионы дейтерия (Н²) ускоряются сильным электрическим полем и бомбардируют мишень, содержащую тритий (Н³). При этом происходит ядерная реакция

Поток нейтронов образуется в виде кратковременных импульсов во время подачи на ускоритель высокого напряжения с частотой 400 Гц. Испускаемые генератором нейтроны обладают энергией 14 Мэв.

При ИННК регистрируется кривая изменения плотности тепловых нейтронов с глубиной скважины при постоянных заданных значениях времени задержки и ширины «окна». Несколько кривых, полученных в одной и той же скважине при различных временах задержки, позволяют установить изменение во времени после окончания импульса плотности тепловых нейтронов против различных пластов.

Значения Тп характеризуют поглощающую способность пластов и определяются содержанием элементов с большим сечением захвата, в первую очередь хлора. С увеличением содержания хлора в пласте значение Тп резко уменьшается. Например, при достаточно высокой минерализации пластовой воды среднее время жизни тепловых нейтро­нов в водоносных песчаниках равно 90-110 мкс, в нефтеносных песчаниках 260-300 мкс. Это дает возможность по диаграммам ИННК надежно определять ВНК по переходу от низких показаний в водонасыщенной части пласта к высоким показаниям в нефтенасыщенной части пласта.

Наряду с ИННК на практике применяют также его модификацию — импульсный нейтронный гамма-каротаж (ИНГК). В ИНГК измеряют интенсивность вторичного гамма-излучения, создаваемого импульсами нейтронов от генератора.

Чувствительность ИННК (ИНГК) к изменению содержания хлора в пластах (изменению Тп) во много раз больше, чем методов НГК и НКТ. Это способствует эффективному применению ИННК (ИНГК) для изуче­ния динамики перемещения ВНК и изменения водонефтенасыщенности в продуктивных пластах при разработке месторождений.

Ядерно-магнитный каротаж - ЯМК. При его помощи определяют содержание несвя­занной жидкости в поровом простран­стве породы. Работы проводятся для выделения нефте-, газо- и водонасыщенных пластов с гранулярной или кавернозной пористостью при отсутствии в них начального градиента давления; оценки пори­стости нефте- и водонасыщенных пластов.

Акустические виды каротажа (АК)

Акустический каротаж (АК) основан на изучении упругих свойств горных пород по наблюдениям в скважине за распространением упругих волн. Применяемый в АК скважинный прибор имеет источник упругих колебаний и расположенные на некотором расстоянии от него один или два приемника (рис. 4.5.9). При перемещении прибора по сква­жине регистрируют кривую изменения времени пробега упругой волной расстояния между источником и приемником (при одном приемнике) или расстояния между двумя приемниками. Это время обратно пропор­ционально скорости распространения упругой волны в среде, окру­жающей прибор. Поэтому данная модификация называется акустиче­ским каротажем по скорости (АКС).

Другой модификацией АК является акустический каротаж по зату­ханию (АКЗ), с помощью которого изучают способность горных пород поглощать (ослаблять) упругие колебания. В АКЗ регистрируют кривую изменения по стволу скважины амплитуды упругой волны, прошедшей расстояние от источника до приемника или расстояние между прием­никами.

В качестве источника и приемников упругих волн применяются магнитострикционные (а также пьезоэлектрические) преобразователи электрической энергии в колебательную и наоборот.

Чтобы исключить возможность поступления упругой волны к приемни­кам по корпусу скважинного прибора, между элементами зонда уста­навливают акустические изоляторы, сильно поглощающие упругие коле­бания. Для уменьшения помех, возникающих от механических коле­баний и вибраций при перемещении скважинного прибора, последний амортизируется (покрывается слоем резины).

На показания зонда АКС с одним приемником значительно влияет скважина, так как в длину пути, пробегаемого упругой волной от излучателя до приемника, входят участки по промывочной жидкости. Поэтому изменение диаметра скважины и положения в ней скважинного прибора искажает диаграммы.

В АКЗ двухэлементным зондом измеряют амплитуду колебаний, соответствующих продольной волне по породе. С помощью электронной схемы амплитуда преобразуется в пропорциональное ей напряжение в милливольтах (мВ) или вольтах (В), которое записывается реги­стрирующим прибором в виде кривой в функции глубины скважины. Для повышения чувствительности метода обычно измеряют интегральное значение амплитуды, т. е. сигнал, соответствующий нескольким перио­дам колебаний продольной волны за первым вступлением

По данным АК определяют скорость распространения упругих волн в породах, пересеченных скважиной, и поглощающие свойства пород. Скорость распространения упругих волн зависит от упругих свойств минерального скелета породы, ее пористости (пустотности), структуры пустотного пространства и от упругих свойств флюидов, заполняющих это пространство. Чем более монолитна порода вследствие цементации и воздействия горного давления, чем меньше пористость породы, тем больше в ней скорость распространения упругих волн. Наименьшие значения скорости (1500—2500 м/с) имеют рыхлые высокопористые породы: пески, глины, рыхлые песчаники. Высокие значения скорости (3000—6000 м/с) наблюдаются в сильносцементированных малопо­ристых песчаниках и гидрохимических осадках. Наибольшими значениями скорости (5000—7500 м/с) характеризуются плотные кристаллические карбонатные породы.

В широких пределах изменяются также поглощающие свойства горных пород.

Определение литологического состава пород по диаграммам АК основано на различии скоростей распространения и затухания упру­гих волн для разных пород. Плот­ные породы (сильносцементирован­ные малопористые песчаники, плот­ные известняки, доломиты, ангид­риты) отмечаются наиболее низки­ми значениями времени пробега и наиболее высокими значениями амплитуд упругих волн (рис. 4.5.9). Глинам соответствуют максималь­ные показания на кривых времени и минимальные — на кривых ам­плитуд. Это обусловлено как упру­гими свойствами глин (малая ско­рость распространения и большое поглощение упругих волн), так и наличием против каверн. Породы-коллекторы (слабосцементированные песчаники, пористые известняки и доломиты) отмечаются промежуточными показаниями на кривых вре­мени и амплитуд. Чем больше пористость коллектора, тем меньше раз­личие в показаниях АК против коллектора и против глин.

Как видно из сопоставления кривых АК с кривой КС (см. рис. 4.5.9), наблюдается прямое соответствие между кривыми КС и амплитуд и обратное — между кривыми КС и времени пробега упругих волн.

Рис. 4.5.9. Сопоставление кривых АКС (/) и АКЗ (//) упругих волн с кривой КС потенциал-зонда (///):

1 — глины; 2 — песчаники; 3 — известняки плотные; 4 — известняки пористые; 5 — ангидриты; 6 — каменная соль; 7 — гипсы; 8 — нефтенасыщенный коллектор; 9 — водонасыщенный коллектор

Вода, нефть и газ, заполняющие пустотное пространство пород, характеризуются различными значениями скорости распространения упругих волн. Значение скорости в воде несколько изменяется в зави­симости от минерализации, температуры и давления. В среднем его можно принять равным 1600 м/с. Значение скорости в нефти 1300—1400 м/с, в метане 430 м/с (зависит от давления и температуры). Поэтому при равенстве прочих условий (литологического состава, пористости и др.) скорость распространения упругих волн в нефте­носном пласте меньше, чем в водоносном; еще ниже она в газоносном пласте. В том же порядке уменьшаются амплитуды колебаний упругих волн. Указанные различия упругих свойств растут с увеличением пористости коллекторов. Благодаря этому по кривым АК можно опреде­лить характер насыщения коллекторов, если радиус исследования пре­вышает глубину зоны проникновения, в которой изменение насыщенности в значительной степени нивелируется фильтратом промывочной жидкости.

Радиус исследования АК можно увеличить, применяя низкочастот­ный (1—5 кГц) излучатель упругих колебаний. В этом случае удается определять положение ВНК и ГЖК по данным исследований в обса­женных скважинах при жестком контакте цементного кольца с колонной и стенкой скважины.

По диаграмме АКС находят коэффициент пористости горных пород, используя линейную связь между ∆t и Кп.

АК применяют также для контроля цементирования скважин и фото­графирования методом ультразвуковой эхолокации стенок скважины, заполненной промывочной жидкостью или нефтью. Фотографирование осуществляется с помощьюскважинного акустического телевизора (САТ).

В САТ импульсы упругих колебаний частотой 1 мГц от пьезоэлектри­ческого преобразователя, вращающегося с частотой 3—4 об/с, проходят через акустически прозрачную перегородку в кожухе скважинного прибора и падают на стенку скважины. Отраженные от нее упругие колебания принимаются тем же преобразователем, превращаясь в эле­ктрические сигналы, усиливаются, детектируются и передаются по кабелю в наземную панель для модуляции яркости луча кинескопа. Каждым импульсом на стенке скважины исследуется площадка диаметром около 18 мм. Так как скважинный прибор перемещается по оси скважины с постоянной скоростью, то площадки образуют винтовую линию, шаг которой определяется скоростью подъема прибора и скоростью вращения преобразователя. Начало каждой строчной развертки, соответствующей одному обороту преобразователя, привязывается к одной и той же образующей скважинного прибора. Перед экраном кинескопа синхронно с перемещением скважинного прибора протягивается фотопленка, на которой рядом расположенные строки образуют непрерывное изобра­жение развертки стенки скважины.

Дифференциация по тонам на фотографиях САТ, пропорциональная изменению отражательной способности стенки скважины, зависит от состояния (шероховатости) поверхности, акустического сопротивления среды, диаметра скважины и свойств жидкости в скважине. В местах нарушения поверхности происходит частичное или полное поглощение сканирующего импульса, что приводит к появлению темных участков на фотографии, форма которых соответствует геометрии дефектов поверхности. В соответствии с этим исследования САТ в открытом стволе позволяют выделить каверны, трещины, желобы и определить их размеры; расчленить тонкослоистые интервалы при существенном различии (не менее чем в 1,5 раза) отражательной способности сла­гающих их пород. Исследования в обсаженной скважине дают возмож­ность установить местоположение, характер и размеры дефектов труб, а также местоположение и количество перфорационных отверстий.

Дата добавления: 2015-07-16