Подрисуночные подписи

Рис.1. Поправочные палетки для приведения значений «кажущейся нейтронной пористости» к текущим условиям измерений (Schlumberger, 1997).

Рис.2. Интерпретационные зависимости ННМт-2 по интерпретационной модели (1): а – обратные показания А_1,2 и параметр А как функции m; b - А_1,2 как функции А.

κ_1,2 – коэффициенты дифференциации обратных показаний по водородосодержанию; ν_1,2 - коэффициенты дифференциации обратных показаний по хлоросодержанию (минерализации) пластовой воды (схема).

Рис.3. Прямые и обратные показания ННМт-2 в терригенно-карбонатном разрезе как функции интерпретационного параметра А (девонские песчаники, Татарстан).

Рис.4. Интерпретационные зависимости ННМт-2, по модели (1) (кривые) в сравнении с экспериментальными данными Е.С.Кучурина, полученными на моделях пластов ВНИИГИС (точки): а - обратные показания А_1,2 (m) и параметр А(m) как функции водонасыщенной пористости известняка. б — показания А_1,2 (A) как функции интерпретационного параметра А. В пласте — вода пресная, в скважине – соленая (170 г NaCl/л). Скважина обсажена, диаметр 196 мм, колонны – 168 мм; прибор на стенке.

Рис.5. То же; в пласте и скважине — пресная вода. Скважина обсажена, диаметр 244 мм, колонны – 146 мм; прибор на стенке.

Рис.6. То же; в пласте и скважине — пресная вода. Скважина необсажена, диаметр 196 мм, прибор на стенке.

Рис.8. Схема зависимости интерпретационного параметра ННМ-2 от эффективной пористости гранулярного коллектора для различных водоудерживающих способностей коллектора (μ_min и μ_max) при различном насыщении: 1,2 – вода; 3,4 – нефть и газ.

9.12. Имитаторы пористых пластов для калибровки нейтронных зондов

При определении ФЕС коллекторов широко используются однозондовые и двухзондовые модификации стационарных нейтронных методов. Для калибровки и эталонирования скважинных приборов последних применяют компактные и малогабаритные имитаторы пористых пластов (ИПП) [7]. ИПП можно рассматривать как сухую скважину с изменяемым диаметром, окруженную водой. По оригинальной идее Ю.А.Гулина, изменение водонасыщенной пористости моделируется изменением толщины воздушного зазора вокруг прибора, центрированного в стальной трубе. Диаметры ИПП необходимо определять заранее для различных диапазонов изменения пористости, аппаратуры различных типов и модификаций, скважин различных конструкций и диаметров, пластов различных литотипов, пластовых флюидов и буровых растворов различного состава.

Измерения в ИПП представляют физический эксперимент, в котором зафиксированы и хорошо известны все геометрические и физические параметры (в отличие от измерений в разрезах скважин и даже в моделях пластов). Определение и анализ метрологических характеристик скважинных приборов ННМ и НГМ позволяют более глубоко понять некоторые физические закономерности стационарных нейтронных методов. Ниже излагаются теория ИПП и методика расчета эквивалентных значений пористости.

Показания стационарных нейтронных методов в сухих скважинах и имитаторах пластов

Зависимость показаний детектора от размера зонда Z и радиуса сухой сква­жины имеет вид:

(9.223)

Эта закономерность теоретически установлена для гамма-квантов [4] и экспериментально подтверждена для нейтронов [6] в связи с изучением поля точечного источника в полых цилиндрических каналах.

Свойства полей надтепловых и тепловых нейтронов определяются пространственным распределением быстрых, поэтому закономерность (9.223) необходимо учесть при анализе поля излучения в системе “сухая скважина - пласт”. С учетом уравнения (9.223) определение декремента пространственного спада α (1091) можно представить в виде:

(9.224)

где В – размерная константа, подлежащая определению.

Тогда выражения (110) и (117) [Н. Х.] примут вид:

(9.225)

(9.225')

где Q* - эффективная мощность источника нейтронов (учитывающая эффектив­ность детектора и вероятность избежать поглощения в процессах замедления и диффузии): α_k – соответственно обратная длина замедления (ННМ-нт) или обратная длина миграции (ННМ-т) в веществе k-й зоны; G_k – геометрический фактор (“ценность”) k-й зоны; А – размерная константа, подлежащая определению.

Рис.9.21. Схема базовой установки ИПП (по З. З. Ханипову). а – общий вид; б – имитатор пористого пласта. 1 – емкость с водой, 2 – ИПП, 3 – скважинный прибор, 4 – тренога с лебедкой, 5 – кабель, 6 – измерительное устройство,

В сухой скважине при отсутствии стальной колонны, глинистой корки и других промежуточных сред имеется лишь одна излучающая зона – пласт, геометрический фактор которого G=1. Поэтому обратная длина релаксации α в системе скважина – пласт совпадает с обратной длиной миграции нейтронов в пласте: α≡α(m), и выражение (9.225) упрощается:

(9.226)

Определим константы А и В. Зафиксируем радиус скважины r=a и найдем зонд нулевой чувствительности Z₀(a), который определяется условием

. (9.227)

Отсюда вытекает соотношение между константами А и В

(9.228)

и следует, что Z₀ не зависит от водородосодержания пласта m.

Для двух пластов с различным водородосодержанием m₁ и m₂ определим инверсионный зонд Z*, на котором дифференциация показаний равна единице:

(9.229)

Откуда

A/B=Z*(a)/a. (9.227')

На основании выражений (9.228) и (9.228') инверсионный зонд совпадает с зондом нулевой чувствительности.

Для определения константы В найдем декремент α(m,r) пространственного спада показаний. На основании уравнения (9.226) получим

(9.230)

Если радиус скважины r равен внешнему радиусу прибора r₀, то должно выполняться равенство α(m,r₀)= α(m) и, следовательно, B=r₀. Окончательно выражение (9.226) принимает следующий вид:

(9.231)

Отсюда следует, что в сухих скважинах инверсия зависимости показаний от водородосодержания (пористости) m происходит не только с изменением длины зонда (при фиксированном диаметре скважины), но и с изменением диаметра скважины (при фиксированной длине зонда).