23. Зонды и калибровочные установки акустических исследований скважин

Акустические зонды содержат излучатель, приёмник, акустический изолятор, центратор.

По числу основных элементов n, излучателей k и приёмников m, где n=k+m, различают одноэлементные, 2, 3, 4 и многоэлементные зонды.

Одноэлементный пассивный зонд содержит только приёмник, предназначен для измерения акустических шумов в скважине.

Одноэлементным может быть и зонд, в котором преобразователь периодически меняет своё назначение, например, после импульсного излучения переключается на приём отражённых волн (используется в профиле-, кавернометрии, также для акустического телевидения).

Двухэлементные зонды применяют, если нужно измерять только параметры волны P0P1P0, например, для оценки качества цементирования. Длина L(з) небольшая - от 1 до 6 м, что обеспечивает хорошее отношение сигнал/шум.

Трёхэлементные зонды применяют для стандартных акустических исследований на головных волнах или в аппаратуре с прижимным устройством с целью уменьшения влияния геометрии скважины на результаты измерения акустических параметров. Варианты: И 2,0 П1 0,5 П2 или П 3,0 И1 0,5 И2)

Четырёхэлементный зонд И1П1П2И2 представляет собой сочетание двух трёхэлементных И1П1П2 и П1П2И2, их использование позволяет уменьшить влияние перекоса прибора в скважине.

Многоэлементные зонды позволяют исследовать раздельно поле не только во времени, но и вдоль оси скважины. Например МАК-1 содержит два излучателя и 16 приёмников. Предназначен для более надёжного выделения всех типов волн.

Акустические изоляторы устраняют влияние прямой волны по корпусу прибора за счёт её временной задержки или ослабления.

Основные требования: изолятор должен обладать меньшей скоростью распространения упругих волн по сравнению со скоростью волн в буровом растворе, высоким коэффициентом поглощения упругих волн в большом диапазоне частот, чтобы по возможности максимально ослаблять все волны, распространяющиеся по материалу зонда.

Аккустические изоляторы. Акустические изоляторы устраняют влияние прямой волны по корпусу прибора за счёт её временной задержки или ослабления.

Калибровка аппаратуры. При базовой калибровке применяются калибровочные установки, содержащие меры «dT» и «a» в виде акустических волноводов с известными акустическими свойствами, а при полевой калибровке - имитаторы акустических свойств горных пород, представляющие собой устройства в виде акустических преобразователей и электронных блоков, имитирующих временные задержки или затухание акустических сигналов.

19. 20. Зонды и калибровочные установки радиометрии: гм, гм-с

Зонды и калибровочные установки радиометрии: МРГИ (селективный и плотностной)

В основе используемых в ядерной геофизике методов лежат процессы естественной и искусственной радиоактивности, эффекты взаимодействия радиоактивных излучений с веществом.

Радиоактивность – процесс самопроизвольного распада ядер некоторых изотопов с испусканием α, σ, γ-излучения и превращением распадающихя ядер в ядра других элементов.

Гамма-метод или метод естественной радиоактивности пород основан на регистрации естественного (самопроизвольного) гамма-излучения. Это излучение обусловлено самопроизвольным распадом радиоактивных элементов уранового, ториевого и актиноуранового рядов.

Основные характеристиками естественных радионуклидов: период полураспада и энергия гамма-излучения

U(238) -T1/2=1617 лет, Eγ=1,76 МэВ

Th(232) -T1/2=13900000000 лет, Eγ=2,62 МэВ

К(40) -T1/2=1310000000 лет, Eγ=1,46 МэВ

Аппаратура и методика каротажа. Запись показаний производится в единицах мощности экспозиционной дозы излучения (МЭД), выраженных в мкР/час.

каротажные радиометры являются двухканальными и, кроме канала ГК, содержат еще один канал, предназначенный для одновременной записи еще одной диаграммы - НГК, ГГК или ГНК.

4-канальный спектрометр, в котором три канала предназначены для регистрации гамма-излучения, обусловленного активностью урана, тория и калия, четвертый канал используется для регистрации суммарного (интегрального) излучения естественной радиоактивности.

с шагом квантования 10(или 20) см, при скорости перемещения зонда 60-420 м/ч.

Радиус исследования гамма-метода не превышает 0,5 м.

Гамма-гамма-каротаж (ГГК) заключается в облучении горных пород γ-квантами искусственного источника и измерении рассеянного γ-излучения.В зависимости от преобладающей энергии гамма-квантов, излучаемых источником и регистрируемых детектором, используют 2 модификации ГГМ: плотностной Гамма-гамма метод (ГГМ-П) и селективный (ГГМ-С)

Взаимодействие гамма квантов с веществом.

Образование пары позитрон-электрон (Не используется при каротаже)

Комптоновское рассеяние

Неупругое рассеяние γ-квантов на электронах вещества, в результате которого γ-квант теряет часть своей энергии и меняет направление движения. Наблюдается комптон-эффект при более высоких энергиях, условно можно считать Еγ > 0,5 МэВ.

Фотоэлектрическая абсорбция (фотоэффект)

Гамма квант с низкой энергией выбивает электрон. Энергетический уровень электрона близок к энергии гамма кванта. Гамма квант теряя почти всю свою энергию превращается в фотон.

Плотностной гамма каротаж. Плотностной гамма-гамма-каротаж (ГГК-П) основан на изучении комптоновского рассеяния γ-квантов в горных породах. Источники: искусственные изотопы Со60, Сs137 и естественный - Rа226, который дает целый спектр γ-квантов с энергиями от 0,35 до 1,76 МэВ.

Длина зондов от 20 до 50 см

Область применения ГГК-П:

На  нефтяных   и   газовых   месторождениях  ГГК-П   применяют  для дифференциации   разрезов   скважин   по   плотности   и   для   определения пористости пород-коллекторов

ГГК-П применяют также при цементометрии эксплуатационных скважин для определения высоты подъема и наличия пустот в цементном камне, поскольку плотность цементного камня 2,2 г/см3 а жидкости, заполняющей пустоты в нем,  1,0-1,2 г/см3

Селективный гамма-гамма-каротаж:

Селективный гамма-гамма-каротаж (ГГК-С) основан на изучении фотопоглощения γ-квантов в горных породах. Поскольку пот эффект превалирует при низкой энергии γ-квантов, в ГГК-С используют источники с энергией Еγ < 0,5 МэВ. Такими источниками являются искусственные радионуклиды: Sе75,Hg203.

Длина зонда 10-20 см.

Задачи, решаемые по данным селективной модификации гамма-гамма метода используют в рудной геофизике для выделения зон оруднения с высоким значением атомного номера (Pb,W,Hg,Sn,Sb,Ba и др.)

На нефтяных и газовых месторождениях метод ГГК-С находит применение пока только при дефектометрии обсадных колонн.

Аппаратура ГГК:

устроена так же, как и аппаратура ГК, но скважинный снаряд дополняется источником γ-квантов.

Небольшой радиус исследования, не более 12-15 см

использование двухзондового скважинного прибора для исключения влияния переменной толщины глинистой корки

Использование специальной рессоры для прижатия прибора к стенке скважины