Лекция 17

Радиоактивный каротаж. Гамма-каротаж. Форма кривых ГК. Расчленение разреза. Определение глинистости пластов-коллекторов Теоретические кривые интенсивности Іg гамма-излучения получены для одиночного пласта толщиной h с повышенной гамма- активностью q g _п, залегающего в породах с активностью q _{g вм} (q_gп> q_{g вм}). В скважине диамет-ром d_с,заполненной неактивным буровым раствором. При расчётах было принято, что плотность и коэффициенты поглощения всех сред постоянны. При перемещении индикатора с бесконечно малой скоростью вдоль оси скважины пласт повышенной гамма- активности выделяется симметричной аномалией, величина которой при отсчёте от вмещающих пород равна пре-дельной аномалии в пласте бесконечной толщины, начиная с h = 1м:

∆І_{g ¥} = І_{g ¥} - І_{g вм} (10.2)

Границы пласта выделяются по точкам перегиба кривой. При умень-шении толщины пласта величина амплитуды снижается и точки, соответст-вующие границам, смещаются к вершине аномалии.

Практические кривые гамма- активности существенно отличаются от теоретических или расчётных кривых двумя особенностями:

- иззубренностью кривой, которая вызвана статистическими флук-туациями

- влиянием инерционности регистрирующей аппаратуры, связанной с наличием в измерительном канале интегрирующей ячейки, которая характе-ризуется постоянной времени t = RC. Постоянная времени t выбирается при записи диаграмм І_g с таким расчётом, чтобы дорожка статистических флук-туаций была наименьшей, а скорость регистрации наибольшей. По форме диаграмма ГК (и других радиоактивных методов) заметно отличается от теоретической. Поскольку регистрация диаграммы ведётся снизу вверх, аномалия за счёт инерционности интегрирующей ячейки при большой скорости подъёма прибора u либо при большом значении t медленно нарастает против подошвы пласта высокой активности и медленно спадает выше его кровли. При большой скорости u либо большом значении t (при увеличении ut) аномалия становится ассимитричной, максимум смещается вверх, располагаясь в кровле пласта. Чем выше ut, тем больше понижается ∆І_g по сравнению с ∆І_{g ¥} и увеличивается ширина аномалии h_ф по сравнению с истинной толщиной h пласта. Степень снижения ∆І_g по сравнению с ∆І_{g ¥} характеризуется коэффициентом:

nt = ∆І_g /∆І_{g ¥} (10.3)

Такое снижение аномалии ухудшает характер диаграммы. Вместе с тем при увеличении t уменьшается ширина дорожки статистических флуктуаций, что улучшает форму кривой І_g. Обычно выбирают оптимальный режим записи, при котором правила первичной практической обработки диаграммы І_g сводятся к следующему:

- для определения границ пластов используют точки начала подъёма кривой в подошве и начала спада кривой в кровле пласта повышенной радиоактивности (для пласта низкой радиоактивности – наоборот

Примерная форма аномалии на диаграмме ГМ против пласта повы­шенной радиоактивности: ut = 4800, м/ч -с;1 — глина (пласт повышенной радиоактивности); 2 — известняк (пласты пониженной радио­активности)

- для приведения показаний в пласте к условиям беконечной толщины используют наблюдённую аномалию ∆І_g и коэффициент снижения амплитуды n_g:

∆І_{g ¥} = ∆І_g / n_g, величину n_g находят по рис 10.2 При регистрации диаграммы ГК в обсаженной скважине величина Іg слагается из интенсивностей гамма-излучения породы І_{g п}, цемента І_{g ц} колонны І_{g к} и раствора І_gр(без фона І_{g ф}): І_g=І_gп+І_{g к} + І_{g ц} + І_{g р} (10.3)

Рисунок 10.2 Кривые зависимости ν = ƒ(h). Шифр кривых – υτ

Если диаметр скважины постоянен и условия обсадки в интервале регистрации диаграммы не меняются (число колонн, толщин их стенок, центрированность), переменной в уравнении является только І_{g п}, которая зависит только от q _{g п} пород. Формула тогда может быть представлена в виде: І_g = І_gп + с

Обычно считают, что: І_gк + І_gр << І_gп + І_gц, поэтому вкладом колонны и раствора часто пренебрегают. Если диаметр скважины, условия обсадки и буровой раствор в скважине изменяются, регистрируемая величина гамма-излучения зависит от всех этих параметров и необходимо вводить соотвествующие поправки - h_d, h_к,h_ц -, учитывающие влияние на показания изменений диаметра скважины, толщины колонны, слоя цемента. Поправочный коэффициент h_g представляет собой отношение интенсивности излучения при некоторых стандартных условиях І_gст (например, стандартный диаметр скважины, отсутствие колонны, цемента, нецентрированность прибора в скважине) к регистрируемой интенсивности излучения І_{g рег}:

h_g = І_{g ст} / І_gрег – с помощью этой поправки приводятся показания прибора в некоторой скважине переменной конструкции к условиям стандартной скважины, для которой d _с =0 либо d _с= d_н и обсадка скважины стандартна. Способ двух опорных пластов наиболее точный, не требует знания k_эф и I_ф, при нем используют формулу

q_{m γ} = q_{m γ 1} +(q_{m γ 2} — q_{m γ1})(I_{γ пр}— I_{γ пр1})/ (I_{γ пр 2} — I_{γ пр 1}), (10.4)

Где I_{γ пр1} и I_{γ пр 2} - показания против опорных пластов с существенно различными значениями γ-активности q_{m γ 1} и q, q_{m γ 2} находящихся в одинако­вых скважинных условиях (или приведенных к таковым).

Чаще используют графики связи показаний ГМ непосредст­венно с С_гл или С_но и способ двух опорных пластов. Эти связи могут существенно различаться в зависимости от активности скелета породы, глинистой фракции, нерастворимого остатка. Наиболее тесная связь и относительно стабильная отмечается для известняков и кварцевых песчаников, наименее тесная и сложная — в полимиктовых песчаниках, в этом случае (Западная Сибирь) лучше использовать спектральный ГМ.

Рисунок 10.3. Типичная форма связи ΔI_γ = f(С_гл) для кварцевых песча­ников.

Шкалы ΔI_γ: слева — при вычислении с использованием опорных пластов с С_гл = 0 и 100%, справа — с С_{гл 1} и C_{rл 2}

При определении С_гл или С_но показания против исследуемо­го и двух опорных пластов приводят к единым условиям, вычи­тать I_ф не нужно. В качестве опорных выбирают достаточно

мощные и однородные пласты с известными С_гл и С_но, близкие к исследуемому по условиям образования и по положению в разрезе, но заметно отличающимися от него значениями С _гл (С_но). По формуле вычисляют параметр ΔI,

(10.5)

где I _γ —показания против исследуемого пласта; I _{γ оп} I _{γ 1} I _{γ 2} — то же против опорных пластов.

На графике ΔI = f(C_i) заранее строят рабочую шкалу, приняв за нуль и 1 шкалы ΔI ординаты точек графика, абсциссы которых равны значениям С i - (i = гл, но) для опорных пластов (см. по­строение на рис.10.3 для С_гл1 = 0,13 и С_гл2 = 0,65). Нельзя использовать непосредственно в качестве опорных породы существенно иного состава, например хемогенные при исследовании терригенных, но это возможно, если заранее ус­тановлены правила перехода от показаний против опорного пласта к показаниям против пород исследуемого типа с извест­ным C_i или перестроен график ΔI =/(С i) применительно к та­ким опорным пластам.

Рисунок10.4. Пример кривых электрического и радиоактивного каротажа.

КС — кривая сопротивления, снятая зондом М2,5А0,5В; ПС — кривая самопроизвольной поляризации; ГК — гамма-каротажная кривая; НГК-50 — кривая нейтронного гамма-ка­ротажа с длиной зонда 50 см; диаметр скважины 30 см.

1 — глина; 2 — известняк; 3 — алевролит; 4 — песчаник; 5 — песчаник водоносный; 6 — песчаник нефтеносный; 7 — песчаник газоносный. ВНК — водонефтяной контакт; ГНК —нефтегазовый контакт.