Бизнес

Нейтронный каротаж. Методы геофизического исследования скважин

Нейтронный каротаж и его разновидности относятся к радиационным методам геофизических исследований. В зависимости от вида регистрируемого излучения (нейтроны или гамма-фотоны) различают несколько модификаций этой технологии. Скважинное оборудование имеет сходную компоновку. Нейтронный каротаж позволяет определить один из важнейших показателей нефтегазоносоного пласта – коэффициент пористости, а также разделить коллекторы по виду содержащихся в них флюидов.

Методы геофизических исследований

В геофизике используются несколько методов изучения горных пород, которые можно условно разделить на 2 большие группы: электрические (электромагнитные) и неэлектрические. К первой группе относятся следующие способы:

  • Исследования нефокусированными зондами: o метод кажущегося сопротивления; o микрозондирование; o резистивиметрия; o токовый каротаж.
  • Способы исследований с фокусированными зондами: o боковой каротаж; o дивергентный каротаж.
  • Электромагнитные методики: o индукционный каротаж; o волновой электромагнитный каротаж; o скважинный радиоволновой метод.
  • Способы измерения электрохимической активности: o метод потенциалов самопроизвольной ориентации; o способ электродных потенциалов; o метод вызванных потенциалов.
Нейтронный каротаж. Методы геофизического исследования скважин - полезные знания для бизнеса на News4Smart.ru

Ко второй группе относятся следующие технологии:

  • Сейсмоакустические способы: o акустический каротаж (включая способ на отраженных волнах); o вертикальное скважинное профилирование; o межскважинное акустическое просвечивание; o сейсморазведка.
  • Ядерно-физические методы.
  • Термический каротаж.
  • Магнитные способы исследований: o скважинная магниторазведка; o каротаж магнитной восприимчивости; o ядерно-магнитный каротаж.
  • Скважинная гравиразведка.
  • Газовый и механический каротаж.

Радиометрические методы

Ядерно-физические способы исследований включают в себя большую группу технологий:

  • гамма-каротаж (измерение естественной радиоактивности);
  • гамма-гамма-метод;
  • нейтронные способы;
  • технология меченых атомов;
  • активационный гамма-метод.

Эти способы являются мощным инструментом для изучения геологических пластов, пересеченных скважиной. Они основаны на измерении параметров ионизирующих излучений, испускаемых ядрами атомов веществ, содержащихся в горной породе. Как и акустический каротаж, радиометрические методы можно разделить на способы, измеряющие естественные и искусственные поля (излучения). В качестве радиоактивных частиц используются те, которые обладают наибольшей проникающей способностью – нейтроны (n) и гамма-кванты.

Сущность нейтронных технологий

Нейтронный каротаж – это один из способов геофизических исследований, в основе которого лежит воздействие потоком быстрых нейтронов. В результате происходит их замедление, рассеивание и поглощение в породе.

Нейтронный каротаж. Методы геофизического исследования скважин - полезные знания для бизнеса на News4Smart.ru

Скважинные зонды для проведения нейтронного каротажа содержат в своем составе следующие основные узлы:

  • радиоактивный источник излучения;
  • счетчик частиц (n или гамма-квантов);
  • фильтры, исключающие прямое попадание излучения от источника на детектор.

Нейтронные характеристики пород

Попадая в горные породы, быстрые нейтроны замедляются и теряют энергию из-за взаимодействия с атомами. В таком состоянии они рассеиваются в веществе и захватываются ядрами атомов химических элементов за доли миллисекунд.

Нейтронный каротаж. Методы геофизического исследования скважин - полезные знания для бизнеса на News4Smart.ru

Наиболее интенсивным замедлителем является водород. Небольшой путь, который проходит нейтрон до достижения теплового состояния, характерен для пород с высоким водородосодержанием (нефте- и водонасыщенные коллекторы, минералы, в составе которых находится много кристаллизационной воды).

Выделяют следующие нейтронные характеристики пород:

  1. Путь замедления быстрых нейтронов до теплового состояния (в нем энергия частицы приближается к значению средней кинетической энергии теплового движения молекул и атомов породы).
  2. Диффузионная длина (путь от места появления теплового нейтрона до его поглощения).
  3. Время существования частиц в тепловом состоянии.
  4. Показатель рассеяния в породе.
  5. Длина миграции частиц (суммарное расстояние, пройденное в процессе замедления и диффузии).

На практике оценка этих свойств производится при помощи условного коэффициента нейтронной пористости.

Разновидности

Нейтронный каротаж включает несколько видов исследований, различающихся по 2 основным критериям:

  • Режим работы источника излучения: o стационарные методы; o импульсные способы (применяются в основном после обсадки скважин).
  • Характер регистрируемого вторичного излучения: o n-нейтронный каротаж (измеряют количество n, рассеянных атомными ядрами веществ породы); o нейтронный гамма-метод (ɣ-излучение, возникающее в результате захвата n); o нейтронный активационный каротаж (ɣ-излучение искусственных радионуклидов, выделяющееся при поглощении n).
Нейтронный каротаж. Методы геофизического исследования скважин - полезные знания для бизнеса на News4Smart.ru

Модификация каротажа зависит в основном от типа детектора (гелиевые, сцинтилляционные, полупроводниковые счетчики) и окружающих его фильтров. Стационарные методы входят в комплекс обязательных исследований при проходке разведочных буровых скважин.

Нейтрон-нейтронная методика

Этот способ геофизических исследований основан на первой нейтронной характеристике горных пород и имеет 2 разновидности: регистрация тепловых или надтепловых нейтронов. Энергия последних несколько больше, чем тепловая энергия атомов.

Водород среди всех элементов является аномальным не только в отношении геометрии рассеяния, но и в отношении потери энергии нейтрона при столкновении с ним. Для газовых коллекторов характерны более высокие показания, чем для водо- и нефтенасыщенных, так как удельное содержание водорода в них меньше.

Нейтронный каротаж. Методы геофизического исследования скважин - полезные знания для бизнеса на News4Smart.ru

Чем больше пористость нефтегазоносного пласта, тем меньше показания метода надтепловых n. Данные, полученные в ходе нейтрон-нейтронного каротажа, позволяют вычислить коэффициент пористости. Из-за сниженной чувствительности счетчиков надтепловых частиц этот способ обладает меньшей статистической точностью.

Тепловые нейтроны удаляются от радиоактивного источника на более длинный путь, чем надтепловые, а их средняя продолжительность жизни определяется обратно пропорциональной зависимостью по отношению к содержанию хлора, бора и редкоземельных элементов. Хлор присутствует в пластовых водах высокой минерализации. Нефте- и газоносные породы характеризуются большей длительностью существования тепловых частиц. На этом свойстве основан принцип нейтрон-нейтронной методики измерений по тепловым n.

Нейтронный гамма-каротаж

При нейтронном гамма-исследовании измеряют гамма-излучение, которое образуется при захвате тепловых n. Водоносные пласты отличаются большими показаниями, по сравнению с нефтеносными, на 15-20% (при той же пористости). Существенным различием от предыдущих методик является то, что показания этой технологии растут при увеличении минерализации бурового раствора.

Так как при нейтронном-гамма каротаже регистрируется также естественный радиоактивный фон в породах, то для интерпретации полученных результатов вводят поправочные коэффициенты. В нефтяных и газовых скважинах этот метод применяют для тех же целей, что и нейтрон-нейтронную методику – расчленение пород по различному водородосодержанию, определение коэффициента пористости, выявление газожидкостного и водонефтяного контакта в обсаженной скважине. Существуют также комбинированные методики, регистрирующие n и гамма-излучение, что позволяет повысить точность измерений.

Импульсная технология

Импульсный каротаж – это разновидность нейтронных методов исследований, основанная на излучении нейтронов в течение коротких интервалов времени (100-200 микросекунд). Выделяют также 2 модификации этой технологии:

  • регистрация тепловых n;
  • измерение ɣ-квантов радиационного захвата.
Нейтронный каротаж. Методы геофизического исследования скважин - полезные знания для бизнеса на News4Smart.ru

Регистрируя один из этих параметров по 2 значениям времени, получают среднюю продолжительность жизни тепловых нейтронов в породах пласта. Это позволяет судить о наличии тех или иных химических элементов. Водоносные пласты имеют значительно меньшие показания при больших периодах задержки времени, чем нефте- и газоносные.

Нейтронный каротаж. Методы геофизического исследования скважин — полезные знания для бизнеса на News4Smart.ru

Поделитесь ссылкой и ваши друзья узнают, что вы знаете ответы на все вопросы. Спасибо ツ

Related Articles

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Close