Нейтрон-нейтронный каротаж по тепловым и надтепловым нейтронам

На диаграммах ННКТ, полученных с помощью длинных зондов (L = 40÷50 см), водородсодержащие пласты выделяются так же, как и на кривых НГК, низкими значениями, малопористые пласты — более высокими значениями. Однако на показания ННКТ значительное влияние оказывают элементы, обладающие большим сечением захвата тепловых нейтронов, поэтому ННКТ весьма чувствителен к содержанию хлора и получаемые результаты сильно зависят от минерализации промывочной жидкости и пластовой воды.

Показания ННКН практически не зависят от содержания в окружающей среде элементов с большим сечением захвата тепловых нейтронов, в том числе хлора. Они определяются главным образом замедляющими свойствами среды — водородосодержанием. Следовательно, показания ННКН более тесно связаны с содержанием водорода в породе, чем показания НГК и ННКТ. Однако для ННКН характерна малая глубинность исследования, которая изменяется в зависимости от свойств пород и их водородосодержания от 20 до 40 см, уменьшаясь с ростом водородосодержания. Наименьший радиус исследования характерен для ННКН, так как область распространения надтепловых нейтронов меньше, чем тепловых. Длина зондов при ННКТ и ННКН выбирается равной 0,4—0,5 м.

По данным НК через содержание водорода определяется общая пористость пород. При этом учитывается ряд геологических и технических факторов (см. § 41, 42).

За условную единицу измерения при нейтронном каротаже приняты значения I_уcл.ед, измеренные в баке с пресной водой. При использовании в качестве эталонной жидкости дизельного топлива в измерения необходимо вводить поправки за счет разницы в водородосодержании нефти и воды. При калибровке приборов НК выполняются измерения потока гамма-излучения или нейтронов на имитаторах пористых пластов (ИПП). Полученные данные используются для построения зависимости I_уcл.ед=f(k_п). Погрешность приведенных измерений не должна превышать ± 1 % в рабочем (линейном) диапазоне изменения пористости от 3 до 20—30 %. Показания НК в ИПП эквивалентны значениям в пласте известняка, пересеченного скважиной диаметром 190 мм, заполненной пресной водой. Этот пласт не должен содержать примесей глинистого материала и сульфата. При поверке ограничиваются двумя измерениями в баке с водой с помощью имитаторов пористых пластов. Полученные данные эквивалентны показаниям I₁ против пород с низкой (2—4 %) и I₂ — с высокой (20—30 %) пористостью:

 

где I_в и I_ф — измерения, проверяемые прибором соответственно в баке с водой и фона; I₁/I_отн — значения относительных потоков излучения, которые не должны различаться между собой более чем на ± 1 % по шкале пористости.

Многозондовый нейтрон-нетронный каротаж

 

В скважинном приборе многозондового нейтрон-нейтронного каротажа (МННК) измерение нейтронного потока производится с помощью двух или нескольких детекторов тепловых или надтепловых нейтронов, отнесенных на различное расстояние от источника нейтронов. В настоящее время применяют МННКТ с детекторами тепловых нейтронов. В двухзондовых установках определяют отношение А = I_м/I_б, где I_м, I_б — показания, полученные от детекторов соответственно малого и большого зондов. Детекторы удалены от источника на расстояния 30—40 (L_м) и 60—70 см (L_б). Величина А характеризует скорость спада плотности нейтронов при удалении от источника и монотонно возрастает с увеличением пористости, водородосодержания пород k_{п. к} при неизменных скважинных условиях и литологии. Ряд факторов, связанных с условиями измерений I_м/I_б примерно одинаково влияет на показания каждого детектора, что создает благоприятные условия для более точной калибровки приборов МННКТ на скважине и определения А. В этом существенное преимущество МННКТ перед однозондовым ННКТ.

На показаниях МННКТ меньше, чем на показаниях однозондовых методов, сказываются следующие условия измерений: конструктивные особенности аппаратуры, характеристики схем, активности источника, температура на чувствительность детектора. Установлено также, что и другие технические и геологические факторы влияют на показания МННКТ в значительно меньшей мере, чем на показания стандартных зондов с одним детектором. Например, наличие глинистой корки и диаметр скважины оказывают существенное влияние на показание каждого детектора в отдельности. Влияние этих факторов на относительную величину А существенно снижается. Суммарная поправка за влияние минерализации ПЖ и пластовой воды в зоне проникновения из-за выравнивания их минерализации в процессе смешения снижается до 1 %, поэтому в ряде случаев этой поправкой можно пренебречь. Заметно снижается также и влияние на показания А обсадной колонны, что открывает возможность оценки по данным МННК пористости и газонасыщенности пластов, перекрытых колонной.

Литологический фактор оказывает на показания МННКТ большее влияние, чем на показания, получаемые однозондовыми приборами ННКТ. Поэтому знание литологии при оценке кажущейся пористости (объемного водородосодержания) k_{п. к} по данным МННКТ необходимо. Для получения градуировочных зависимостей прибором МННКТ выполняются измерения на моделях пористых пластов с известными водонасыщенной пористостью и составом минерального скелета. По данным измерений строят градуировочную зависимость A = f (k_п.к).

На кривой зависимости А = f(k_{п. к}) (рис. 69) отмечается нелинейный ее характер, более высокая чувствительность наблюдается при k_п.к<15% и низкая—при k_п.к>20÷25 %.

НК применяется для решения следующих задач: 1) литологического расчленения разреза; 2) определения водородосодержания (пористости, глинистости и загипсованности) пород в обсаженных и необсаженных скважинах; 3) выделения газонасыщенной части пласта в необсаженных скважинах, бурящихся на ПЖ, приготовленных на нефтяной основе, и обсаженных после расформирования зоны проникновения. В зависимости от решаемой задачи и условий измерений применяются различные модификации НК.

Для решения первых двух задач применяют НГК с длиной зонда L = 60 см (НГК-60) и ННКТ с длиной зонда L = 50 см (ННКТ-50). В случае высокой и переменной минерализации пластовых вод и ПЖ более достоверные результаты можно получить с помощью зонда ННКН-40. Для выделения газонасыщенной части пласта, определения газожидкостного контакта (ГЖК) и оценки коэффициента газонасыщенности проводят измерения комплексом НГК-70 и ННКТ-50 (см. § 44).

НК используется также для выявления руд и определения содержания элементов с аномально высокими нейтронно-поглощающими свойствами (бора, марганца, железа) и др. В интервалах перфорации, где требуется высокая точность определения глубин, НК наряду с ГК применяется для привязки к разрезу в обсаженных скважинах диаграмм других видов каротажа и интервалов перфорации.