Стационарные методы нейтронного каротажа Нейтронный каротаж проводится

Стационарные методы нейтронного каротажа

Нейтронный каротаж проводится при помощи скважинного прибора, содержащего источник нейтронов и расположенный на некотором расстоянии от него детектор гамма-излучения или нейтронов (см. рис. ). Это расстояние, отсчитанное до середины детектора, называют длиной зонда. Рис. Схема измерительных установок нейтронного каротажа: γ – детектор гамма – излучения; n – детектор нейтронов; N – источник нейтронов; L – длина зонда; 1 - стальной экран; 2 – свинцовый экран; 3 – парафин (или другой материал с высоким водородосодержанием); 4 – точка записи результатов измерений.

Нейтрон-нейтронный каротаж по тепловым и надтепловым нейтронам (ННК-Т и ННК-НТ) Нейтрон-нейтронный каротаж по тепловым и надтепловым нейтронам основан на облучении горных пород быстрыми нейтронами от ампульного источника и регистрации нейтронов по разрезу скважины, которые в результате взаимодействия с породообразующими элементами замедлились до тепловой энергии. Регистрируемая интенсивность тепловых нейтронов зависит от замедляющей и поглощающей способности горной породы. Наибольшая потеря энергии нейтрона наблюдается при соударении с ядром, имеющего массу равную единице, т. е. с ядром водорода. Для тепловых нейтронов, образующихся при замедлении быстрых нейтронов, наиболее характерен радиоактивный захват, сопровождающийся вторичным гамма-излучением. Таким образом, по данным ННК-Т и ННК-НТ можно определять водородосодержание, которое напрямую связано с пористостью для пластов-коллекторов.

Нейтрон-нейтронный каротаж по тепловым нейтронам (ННК-Т) заключается в измерении плотности потока тепловых нейтронов, образующихся в результате замедления в горных породах быстрых нейтронов от стационарного источника. При постоянной длине зонда плотность потока тепловых нейтронов (En. T - 0, 025 э. В) зависит от замедляющих и поглощающих свойств среды, т. е. от водородосодержания и наличия элементов с высоким сечением захвата тепловых нейтронов. Таким образом, ННК-Т дает такие же результаты, как и метод НГК. Нейтрон-нейтронный каротаж по надтепловым нейтронам (ННКНТ) заключается в измерении плотности потока надтепловых нейтронов, образующихся в результате замедления в горных породах быстрых нейтронов от стационарного источника. Надтепловыми считаются нейтроны с энергией от 100 э. В до 20 кэ. В. Плотность потока надтепловых нейтронов определяется, главным образом, замедляющими свойствами среды, т. е. ее водородосодержанием, и практически не зависит от ее поглощающих свойств (от содержания элементов с большим сечением захвата тепловых нейтронов). В этом заключается преимущество ННК-НТ перед ННК-Т и НГК.

Показания ННК-НТ характеризуют суммарное водородосодержание горных пород и мало зависят от их литологического состава. На диаграммах ННК-Т плотные малопористые пласты отмечаются высокими показаниями, а с увеличением пористости пород (водородосодержания) регистрируемые значения уменьшаются, так как чем больше водорода в породе, тем меньше длина замедления нейтрона и тем меньше вероятность, что он достигнет детектора прибора. Показания ННК-Т определяются не только замедляющими способностями породы, т. е. ее водородосодержанием, но и наличием элементов с аномально высокими поглощающими способностями, прежде всего хлора. Поэтому при малой минерализации пластовых вод (до 20— 25 г/л) ННК-Т используется, так же как и ННК-НТ, для оценки пористости пород, а при высокой минерализации — для определения положения водонефтяного контакта.

При наличии значительной зоны проникновения, заполненной пресным фильтратом, пористость по ННК-НТ и ННК-Т определяется однозначно независимо от характера насыщения пласта. 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;

При проведении измерений детектор тепловых нейтронов располагается на определенном расстоянии от источника нейтронов. Расстояние от источника до детектора выбирается таким, что при увеличении водородосодержания горных пород, зарегистрированная интенсивность тепловых нейтронов уменьшается, т. е. зонд является заинверсионным. Регистрация нейтронного излучения двумя зондами с разной длиной позволяет уменьшить влияние скважины на результат определения водородосодержания горных пород. Эффект основан на изменении радиальной глубины исследования от увеличения длины зонда. Малый зонд ННК-Т МЗ несет информацию в основном о нейтронных свойствах скважины и околоскважинного пространства, тогда как на интенсивность, зарегистрированную большим зондом ННКТ БЗ, большое влияние оказывают нейтронные свойства пласта. Поэтому для определения водородосодержания используют отношение скоростей счета в этих зондах.

Нейтронный-гамма каротаж НГК (нейтронный-гамма каротаж) является один из методов каротажа нейтронного, основанного на измерении интенсивности гаммаизлучения радиационного захвата, возникающего в результате облучения горной породы потоком быстрых нейтронов. 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. Областями эффективного применения НГК при выделении газоносных пластов, газожидкостного контакта, определении коэффициента газонасыщенности являются породы с водородосодержанием менее 20 %.

Общая интенсивность гамма-излучения, регистрируемая при НГК, слагается из трех компонент: • интенсивности гамма-излучения, возникающего в результате радиационного захвата нейтронов ядрами породы (радиационное или вторичное гамма-излучение); • гамма-излучения источника нейтронов, которое воздействует на индикатор непосредственно или вследствие облучения стенок скважины гамма-лучами, часть которых рассеивается породой в направлении индикатора; • естественного гамма-излучения, обусловленного естественной радиоактивностью породы. Влияние естественного гамма-излучения при количественных определениях учитывается по данным ГК.

По нейтронным свойствам осадочные горные породы можно разделить на две группы — большого и малого водородосодержания. К первой группе пород относятся глины, характеризующиеся высокой влагоемкостью, гипсы, отличающиеся малой пористостью, но содержащие химически связанную воду, а также некоторые очень пористые и проницаемые породы-коллекторы. При измерениях зондами большой длины (L≥ 40 см) на диаграммах НГК эти породы отмечаются низкими показаниями радиационного гамма-излучения. Во вторую группу пород входят малопористые разности — плотные известняки и доломиты, сцементированные песчаники и алевролиты, а также ангидриты и каменная соль. На диаграммах НГК, зарегистрированных зондами большой длины, эти породы выделяются высокими показаниями. Против песков, песчаников, пористых карбонатов показания НГК зависят от их глинистости и содержания в них водорода и хлора.

Оценка пористости по НГК наиболее достоверна для слабоглинистых коллекторов, насыщенных нефтью или пресной водой. Высокая минерализация (хлоросодержанне) 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.

СКВАЖИННЫЕ ПРИБОРЫ ДВУХЗОНДОВОГО НЕЙТРОН-НЕЙТРОННОГО КАРОТАЖА 2 ННК-43/60 предназначены для количественного определения эффективной пористости пластов и литологического расчленения разрезов в условиях скважин различного назначения. Особенности и преимущества: • малый диаметр скважинных приборов; • исключение просчетов импульсов вследствие коррекции «мертвого» времени регистрирующих трактов, в том числе для приборов с аналоговой передачей сигналов разнополярными импульсами длительностью 10 -20 мкс, за счет использования схем статистического разравнивания; • применение высокоэффективных счетчиков нейтронов с гелиевым наполнением.

Технические характеристики Диапазон измерения водонасыщенной пористости, % 1 -40 Основная относительная погрешность измерений, % 5 Длины зондов (малый/большой), мм 300/600 Напряжение питания прибора, В 50 -60 Максимальный выход источника нейтронов, н/с 5× 106 Максимальная рабочая температура, °С 120 Максимальное гидростатическое давление, МПа 100 Диаметр, мм 43/60 Длина, мм 1200/1600 Вес, кг, не более 12/18

Нейтронный каротаж (НК) - один из наиболее известных геофизических методов исследования скважин нефтегазовых месторождений. Среди ядерно-геофизических методов он занимает особое положение, поскольку исследования в области ННК представляют не только узко практический интерес, но и используются для разработки и обоснования методик других нейтронных методов. Однако в последнее время нейтронный каротаж занимает все более скромное положение в современном комплексе ГИС. Это связано не только с появлением новых ядерных методов, но и низкой эффективностью использования самого НК. На практике технология работ стационарного ННК, начиная с 60 -х годов, не претерпела существенных изменений. Преимущественно метод применяется для определения коэффициента пористости, а его возможности при решении других геологических задач остаются нереализованными.