Гамма-каротаж

Радиоактивность горных пород в основном обусловлена содержанием в них природных радиоактивных элементов ториевого и радиево-уранового ряда, а также радиоактивного изотопа К⁴⁰ (в природной смеси изотопов калия его содержится 0.012%).

Из осадочных горных пород наибольшей радиоактивностью обладают глины, а затем различные глинистые породы – глинистые алевролиты, глинистые песчаники, мергели и т.д. как правило, чем больше содержания глинистого материала в породе, тем больше её радиоактивность.

Песчаники, известняки и доломиты имеют малую радиоактивность; наименьшей радиоактивностью обладают каменная соль, ангидриты и угли. В соответствии с этим глинистые пласты будут отмечаться максимумами (отклонениями вправо), а песчаные и чистые карбонатные пласты – минимумами (отклонениями влево) гамма-каротажной кривой.

Указанная закономерность не всегда выдерживается. Так, встречаются песчаные и карбонатные пласты, обогащенные радиоактивными веществами и отмечаемые высокими показаниями на кривой ГК. В то же время радиоактивность различных глин неодинакова и на гамма-каротажной кривой иногда наблюдаются отклонения, вызванные изменением радиоактивности глин. В связи с этим интерпретацию диаграмм ГК следует проводить с учетом характеристик пород по гамма-активности, полученной на основании обобщения материалов ГК по ранее пробуренным скважинам и данным анализа кернов по тому или иному району.

Условно можно говорить о некотором радиусе действия ГМ. Величина его зависит от характера среды (её поглощающих свойств). Можно считать, что в общем радиус действия установки ГК порядка 30 см.

На показания ГК большое влияние оказывает конструкция скважины. Обсадная колонна, поглощая гамма-излучение, идущее из породы, вызывает как общее снижение измеряемого гама-излучения (смещение кривой влево), так и снижение дифференциации – уменьшение относительных амплитуд отклонения кривых

При количественной интерпретации данных ГК следует исключить влияние условий измерений – привести показания к каким-либо определенным (стандартным) условиям.

За стандартные условия целесообразно принять случай, когда отсутствие влияние скважины (диаметр скважины равен диаметру прибора). Приведенные к этим условиям показания I_пр получим, если учтем поглощение гамма-излучения скважиной. Если при переходе от стенки скважины к прибору гамма-излучение ослабляется в η_γ раз, то очевидно,

I_пр= η_γI,

где I – зарегистрированная интенсивность гамма-излучения.

Коэффициент ослабления η_γ зависит от произведения ϑ средней толщины слоя между стенкой скважины и стенкой прибора на его плотность.

При интерпретации данных гама-каротажа пользуются также относительной величиной:

i = I – I_min/ I_max - I_min,

где I, I_minи I_max – показания против пласта и минимальные и максимальные показания на гамма-каротажной кривой в исследуемом интервале скважины /2/.

4.2. Контроль качества обсадных колонн

Контроль качества обсадных колонн производится методом электромагнитной дефектоскопии. В отличие от акустических (ВАК), радиоактивных (СГДТ) методов на ЭМДС не оказывают влияние немагнитные отложения на внутренней поверхности стенки колонны, плотные образования за колонной и буровой раствор.

Метод импульсной электромагнитной дефектоскопии основан на исследовании пространственного распределения в колонне труб затухающих во времени вихревых токов, которые наводят ЭДС в приемной катушке после выключения импульсов тока намагничивания в генераторной катушке.

Характер измеряемого нестационарного сигнала в случае одиночных колонн определяется толщиной стенок (m), диаметром колонны (d), удельной электрической проводимостью (s) и магнитной проницаемостью (m) металла.

Чем больше произведение msm, тем медленнее затухают вихревые токи, возникшие в трубах. В свою очередь, m и s могут зависеть не только от заводской технологии, но и от степени коррозии труб.

Теоретически это можно объяснить тем, что металл имеет высокую электропроводность и, если на локальном участке электрический потенциал приобретает значения, способствующие коррозии, то такой потенциал захватывает трубу на довольно большой, по крайней мере, до ближайшей муфты, протяженности.

Если возникла коррозионно-опасная ситуация, то частота точечной коррозии может быть достаточно высокая – до сотен питтингов на квадратный сантиметр. Отдельные питтинги могут со временем превратиться в сквозные отверстия, остальные повреждают металл частично. За счет большого количества они в совокупности изменяют  и  металла, причем на большом интервале, а вовсе не на миллиметровых участках, как часто считают, исходя из терминов “питтинговая”, точечная коррозия.

Отмечаются случаи, когда при одинаковой толщине труб длительность процессов отличается, что связано с различными электромагнитными характеристиками металла, из которого они изготовлены.

К затуханию токов приводит развитие сети трещин при перфорации, отдельные трещины на протяжении 60-90 мм, уменьшение массы металла при износе. Увеличение массы металла (например, увеличение толщины стенок колонны, соединительная муфта и т.п.), соответственно, увеличивает время затухания переходных процессов.

Метод импульсной электромагнитной дефектоскопии скважин позволяет производить зондирование многоколонных конструкций с временным разделением сигнала от разных колонн. Осуществляется это выбором длительности импульса тока намагничивания в генераторной катушке и паузы, во время которой регистрируют ЭДС на измерительной катушке, а также конструкции зондовой установки. Выбор конкретного интервала времени на кривых становления поля (ЭДС как функция времени - (t)) позволяет обследовать состояние той или иной колонны.

Практика геофизических работ показала, что значительный объем исследований проводится в двух и (или) трехколонных скважинах. В незаглушенных скважинах необходимо исследовать НКТ и следующую за ней обсадную колонну, причем часто в интервале исследований находится третья – техническая колонна. Поэтому важно оценить взаимное влияние колонн друг на друга /1/.