6. Определение коэффициента пористости различными методами

Основные методы ГИС, позволяющие определить Кп в породе:

1. нейтронный каротаж ННК или НГК

2. плотностный каротаж ГГК-П

3. акустический каротаж АК

4. метод собственных потенциалов ПС

5. ядерно-магнитный каротаж ЯМК

1. Ядерные методы каротажа

Радиоактивный каротаж (РК) — исследования, основанные на измерении параметров полей ионизирующих частиц (чаще всего нейтронов и гамма-квантов) с целью определения ядерно-физических свойств и элементного состава горных пород.

Методы РК подразделяются на методы регистрации естественных излучений горных пород (радиометрия естественных излучений) и методы регистрации излучений, возникающих при облучении горных пород внешними источниками, помещенными в скважинном приборе (радиометрия вторичных излучений).

Из первой группы методов в настоящее время используется интегральный метод естественной радиоактивности - гамма-каротаж — ГК и спектрометрический метод - СГК.

Методы радиометрии вторичного излучения разделяются на две подгруппы, основанные на облучении горных пород, соответственно, гамма-квантами - гамма-гамма-каротаж — ГГК, и нейтронами - нейтронный каротаж — НК.

Каждая подгруппа разделяется на несколько модификаций в зависимости от решаемой задачи и области применения, а следовательно, различающихся источниками излучений, конструкцией измерительных зондов, типом регистрируемых частиц, методиками измерений и обработки первичных данных.

Приборами РК непосредственно измеряются сигналы детектора(ов) ионизирующего излучения в виде скорости счёта - числа импульсов, регистрируемых в единицу времени. В импульсных и спектрометрических модификациях РК скорости счёта регистрируют с учетом распределения импульсов по времени или по амплитуде, которая связана с энергией зарегистрированных частиц.

Переход от скорости счёта к геофизическим характеристикам пород (плотность пород, эффективный атомный номер элементов, макросечение захвата нейтронов и др.) и их геологическим параметрам (пористость, насыщенность, вещественный состав пород) осуществляют с использованием зависимостей между показаниями скважинных приборов и указанными характеристиками. Зависимости получают с помощью методов математического моделирования, измерений на моделях пород, или получения связей между показаниями приборов в скважине и характеристиками, измеренными на образцах керна («керн-ГИС»).

Структура аббревиатур названий методов РК (за редким исключением) выглядит следующим образом:

(С)(И)(Х₁,Х₂)К(ХХ)

С – Спектрометрический, И – Импульсный, Х1 – Тип источника излучений: Н – нейтронный или Г – гамма, Х2 – Тип регистрируемого излучения: Н – нейтронов, Г – гамма, А – активация, К – Каротаж, ХХ – Особенности метода (напр., С – селективный, НТ – по надтепловым нейтронам, П – плотностной и др.)

Пример: ГГК-П – гамма-гамма-каротаж плотностной, в котором источником является цезий, америций или другой гамма-излучатель, регистрируется также гамма-излучение, измеряемый параметр – плотность.

Исключением являются спектрометрический импульсный нейтрон-гамма каротаж, который чаще называют С/О-каротаж или ИНГК-С.

Основные ядерно-геофизические методы перечислены в Таблица 4.

Особенностью ядерно-физических методов является принципиальная возможность определения с их помощью концентраций отдельных элементов в горных породах.

Важными преимуществами большинства ядерно-физических методов является то, что они могут применяться как в необсаженных, так и обсаженных скважинах и на их показания относительно слабо влияет и характер жидкости в стволе скважины (за исключением методов, направленных на изучение ее состава).

Недостатками методов РК являются существенное влияние конструкции скважины на результаты измерений и относительно малая глубинность исследования (первые десятки сантиметров). Статистический характер процессов радиоактивного распада обуславливает ограничение скорости перемещения прибора по стволу скважины, от которой зависит точность измерения. Правила техники безопасности при обращении персонала с источниками ионизирующего излучения ограничивают их мощность и требуют дополнительных затрат.

Наиболее важными эксплуатационными и метрологическими характеристиками приборов РК являются:

• диапазоны измерения геофизических характеристик;

• предел допускаемой основной погрешности измерений,

• допускаемые максимальные скорости счёта (загрузка регистрирующего тракта);

• нестабильность скорости счёта при непрерывной работе прибора;

• максимальные значения температуры и давления работы прибора в скважине;

• максимальное и минимальное значения внутреннего диаметра исследуемых скважин (обсадных колонн);

• вертикальное разрешение метода и глубинность исследований, связанные с типом и мощностью источника и длиной зонда.

Значения этих характеристик и допускаемые отклонения от них регламентируются требованиями эксплуатационной документации на конкретные приборы.

Таблица 4. Основные ядерно-геофизические методы

№ п/п	Метод	Разновидности по типу регистрируемых частиц и особенностям регистрации излучения	Интерпретационные параметры	Задачи
1	Гамма-каротаж (ГК)	ГК	Суммарная радиоактивность	Кгл, содержание органического вещества
		СГК Малоканальный (N = 36) Многоканальный (N 100)	Концентрации естественных радиоактивных элементов (К, Th, U)	Кгл, минеральный состав, содержание органического вещества
2	Нейтронные методы каротажа со стационарным источником нейтронов (НК)	ННК-НТ (регистрация надтепловых нейтронов)	Общее водородосодержание	Кп Кг после расформирования зоны проникновения
		ННК-Т (регистрация тепловых нейтронов)
		НГК
		СНГК
3	Нейтронные методы каротажа с управляемым источником нейтронов (импульсным генератором нейтронов) (ИНК)	ИННК	Декремент затухания тепловых нейтронов  Отношение скорости счета большого и малого зондов (RAIT)	Тип насыщения, Кг, Кн в высокоминерализованных пластах в расформированной зоне проникновения Контроль за разработкой, определение газо-водяного и нефте-водяного контактов
		ИНГК
		СИНГК (С/О-каротаж или ИНГК-С)	Элементный анализ, отношения С/О и Si/Ca	Контроль за разработкой, определение газо-водяного и нефте-водяного контактов, Кн
4	Гамма-гамма каротаж (ГГК)	ГГК-П (плотностной)	Объемная плотность горных пород, 	Кп
		ГГК-С (селективный)	Zэфф	Литологический состав
		Дефектомер-толщинометр	Рассеянное гамма-излучение	Контроль качества цементирования и технического состояния обсадных колонн обсаженных нефтегазовых скважин.
5	Активационный каротаж (АК)	НАК	Элементный анализ	Заколонные перетоки
		ГАК