Гамма-гамма каротаж

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

Санкт-Петербургский  государственный горный  институт им. Г.В. Плеханова

(технический университет)







Кафедра геофизических и геохимических методов поисков и разведки

месторождений полезных ископаемых



РЕФЕРАТ

По дисциплине:                           промысловая геофизика              

                                   (наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)



Тема:  		      Гамма-Гамма-Каротаж







Выполнил: студент  гр. НГ-07-2                   ______________              /Каримов Т.Г./

        



Проверил:          ассистент               ______________            Познякова Н.А.

                                            (должность)                                                                  (подпись)                                             (Ф.И.О.)





Санкт-Петербург

2009 г

Оглавление:

1. Аппаратура радиоактивного кароттажа

2. Поиски и разведка нефтяных месторождений

3. Физические основы нейтронных методов разделения пластов

4. Радиометрия и контроль перемещения подошвенной воды

5. Выделение продуктивных горизонтов

6. Выделение в разрезе коллекторов

7. Использование данных для изучения разрезов

8. Некоторые виды аппаратуры и комплексирование измерений

9. Аппаратура радиоактивного кароттажа





























Гамма-Гамма-Каротаж

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

      Для исследования крелиусных и сейсмических скважин малого диаметра, проведения радиоактивного кароттажа в бурильных и компрессорных трубах, а также для проведения радиоактивного кароттажа в скважинах, расположенных в труднодоступных и удаленных районах, необходима надежная, портативная и экономичная аппаратура.
    Однако применяющаяся аппаратура не удовлетворяет производство ввиду больших габаритов, веса и большой мощности потребляемого тока.
Предприятие «Геофизприбор» и ВНИИГеофизика разрабатывают более совершенную малогабаритную аппаратуру.
   Дальнейшее повышение экономичности, уменьшение размера и веса аппаратуры будут затруднены до тех пор, пока в ней будут применяться накальные радиолампы, имеющие значительные габариты и потребляющие большую мощность.
    В настоящее время промышленность стала выпускать газоразрядные галогенные счетчики у-излучения и тиратроны с холодным катодом, появилась возможность создания более совершенных приборов. Галогенные счетчики имеют но сравнению с обычными счетчиками более низкое рабочее напряжение (порядка 360—400 в), больший импульс тока при разряде и больший срок службы.

   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

      Существующая аппаратура радиоактивного кароттажа имеет следующие недостатки:
а) малая допустимая скорость перемещения глубинного прибора (200—300 м/час);
б) недостаточная теплостойкость.
    Малая допустимая скорость перемещения глубинного прибора связана с низкой эффективностью применяемых в настоящее время индикаторов у-излучения — самогасящихся разрядных счетчиков.
Поэтому необходимо переходить к использованию аппаратуры со сцинтилляционными счетчиками, которые, надо полагать, позволят несколько повысить скорость измерений и существенно улучшить качество кривых РК.
    В свое время, еще на заре начала производства такой аппаратуры, задержка Институтом нефти АН создания серийной аппаратуры со сцинтилляционными счетчиками побудила НИИГР и завод «Нефтеприбор» самостоятельно заняться разработкой этой аппаратуры.
   Основное отличие этой аппаратуры, разрабатываемой под руководством Я. Я. Горского, состояло в том, что в ней в качестве источника питания вместо батарей из сухих элементов был применен высоковольтный генератор, в котором стабилизация выходного напряжения обеспечивается высоковольтным газовым стабилизатором типа СГ-9С. На этой основе была создана простая и надежно работающая схема прибора.
    Применение в качестве источника напряжения высоковольтного генератора весьма упрощает эксплуатацию аппаратуры.
В 1955 г. в НИИГР был разработан макет одноканальной аппаратуры со сцинтилдяционным счетчиком; испытания его показали хорошие результаты.
Чтобы наиболее полно использовать преимущества сцинтилляционных счетчиков, необходимо иметь в достаточном количестве большие люминофоры.
    Существенных успехов добился Институт машиностроения и автоматики АН УССР, который поставил ряд работ по выращиванию кристаллов.
    В 1955 г. Научно-исследовательский вакуумный институт по согласованным с НИИГР техническим условиям разработал ионизационные камеры, которые, также дали некоторое повышение эффективности по сравнению с разрядными счетчиками. Однако опробование этих камер задерживалось из-за отсутствия соответствующих радиотехнических схем.

          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.



































Список использованной литературы:

http://oil-geophysics.ru/

http://www.geo.oilru.ru/catalog/group/product/?2071

http://www.amk-gorizont.ru/service

http://www.tng.ru/prj/sr_girs/tr-02/

http://geo.web.ru/db/msg.html?mid=1161636&uri=page60.html