Гамма-гамма метод (ггк)

При ГГК горную породу облучают источником -квантов и регистрируют интенсивность -излучения, достигшего индикатора, расположенного на расстоянии L, равном длине зонда. Фильтр, расположенный между источником в центре и индикатором, поглощает прямые лучи. Фильтр состоит из тяжелого металла (Fe, Pb, W и др.), поглощающего прямые лучи.

В скважинах диаметром более 150 мм применяют прижимное устройство для исключения влияния скважины.

По мере удаления от источника часть -квантов поглощается, а большая часть рассеивается, проходя через породу на индикатор.

Для каротажа нефтяных и газовых скважин используют в качестве источника Со⁶⁰(Е_=1,17; 1,33 МэВ), зонд 20-40 см, показания ГГК зависят от плотности среды: чем больше плотность, тем меньше показания ГГК. Такой каротаж называется плотностным.

При ГГК-С (селективный) используют источник мягкого -излучения (меньше 0,1-0,4 МэВ)- Se⁷⁵, Tu¹⁷⁰. Показания ГГК-С определяются концентрацией тяжелых элементов.

Размер зонда ГГК-С- 10-30 см.

Схемы установок ГГК

где - массив ослабления,

р- размер зонда

Применение:

1. Исследование разрезов нефтяных, газовых и гидрогеологических скважин. Цель р_пл=f(k_п).

2. Исследование разрезов угольных и рудных скважин. Цель- выделение по высокой плотности руд.

3. Исследование стальных колонн скважин, буровых труб. Цель- выявление дефектов, износа.

4. Исследование флюидов в скважине. Цель- выделение воды, нефти, газа их смеси в колонне.

5. Пенетрационный каротаж поверхностных отложений, донных осадков, россыпей. Цель- определение плотности, влажности грунтов.

Все модификации ГГК имеют малую зону исследований: ГГК-П- 10-15 см, ГГК-С- менее 10 см. Поэтому на их показания оказывают влияние:

- положение прибора в скважине;

- плотность промывочной жидкости;

- диаметр скважины;

- наличие обсадной колонны;

- толщина глинистой корки.

ГГК-П применяют для оценки пористости пластов через их плотность:

Из-за малой зоны исследования ГГК проводят в необсаженных скважинах.

На показания ГГК значительное влияние оказывает глинистая корка, образующаяся при бурении на стенке скважины (осаждение бурового раствора). Для учета влияния глинистой корки используется двухзондовая модификация ГГК.

Малый зонд (20-22 см) учитывает изменение рассеянного-излучения от глинистой корки.

Большой зонд (40 см) регистрирует рассеянное -излучение в основном от породы.

Между показаниями ГГК и плотностью породы существует линейная зависимость, чем выше плотность, тем меньше показания метода.

Для эталонирования аппаратуры используются специальные калибровочные устройства известной пористости: 1,66; 2,5; 2,8 г/см³, что позволяет оценивать плотность, если влияющие факторы учитываются достаточно надежно (глинистая корка, надежный прижим, параметры р ).

Примеры по скважине

Широкое применение в геофизической практике имеет метод оценки плотности среды в стволе скважины- плотномер или плотностемер (ГГП).

Плотность среды в стволе скважины необходима для контроля за эксплуатацией как отдельной скважины, так и месторождения в целом.

В действующей скважине плотность среды зависит от многих факторов, зависящих от добываемого флюида и заполнения (ствола):

- флюид (нефть, газ, вода);

- заполнение ствола (гл.раствор, нефтегазовая смесь и др.).

Оценка перечисленных сред влияет на работу скважины, выделение интервалов, отдающих флюиды.

Гамма-гамма плотномер состоит из источника гамма-излучения, индикатора и схемы регистрации. Имеет диаметр, способный проходить через НКТ и внутрискважинное пространство (42-25 мм). В качестве источника используют Co⁶⁰, Tu, Cs.

В отличии от аппаратуры ГГК, источник -квантов изолируется от бокового распределения излучения, что позволяет просвечивать среду внутри скважины.

Исследование состава смеси в стволе

Поток в стволе неоднороден и представляет смесь с различными свойствами (плотность, удельное сопротивление, диэлектрическая проницаемость). Методы изучения состава смеси входят в комплект «ГИС-контроль». Одним из свойств для изучения состава флюида в стволе является плотность. Для оценки ρ используется гамма-гамма-плотнометрия. Метод основан на регистрации интенсивности, проходящей через скважинную среду.

Погрешность определения ρ_см не должна превышать 0,01 г/см³. Источники излучения Tu-170 или Цезий-137.

Длина зонда выбирается такой, чтобы между плотностью воды (1 г/см³) и нефти (0,85 г/см³)коэффициент дифференциации был порядка 1,8 (практически l=30-50 см).

Для измерений дополнительно используется канал ГК.

Содержание воды и нефти определяют из соотношения:

С_н=(100- С_в)

Существует номограмма С_в= f( ρ_см)

Применение:

- эталонировка;

- запись диаграмм;

- оценка плотности.

Селективный метод ГГК-С

При изучении железных руд, хромитов, сульфидных руд с небольшим атомным номером Z используют источники Tu-170 или Те-123.

Влияние плотности породы определяется путем подбора зондов, при которых на регистрируемую интенсивность рассеяния -излучения не влияет плотность среды. Обычно это зонды малой длины.

При разведке руд тяжелых металлов одновременно используют два зонда, которые позволяют компенсировать изменение плотности пород, т.е. интенсивность рассеянного -излучения будет определяться содержанием тяжелых элементов в породе.

Наиболее благоприятные результаты ГГК-С дает при исследовании руд: Pb, Hg, Fe. На кривых I_{ } участки с этими элементами отмечаются резко пониженными значениями регистрируемой величины.

ГГК-С эффективен при исследовании разрезов скважин угольных месторождений. Вмещающие породы имеют порядковый номер Z=12-15, а угольные пласты Z=7 и поэтому угли выделяют по максимальным значениям I_{ }.

Зависимость зольности углей (%) от показаний I_{ } имеет вид:

Различия НГК-НКт

Различия: НКт не регистрирует -излучения. У него бОльшая чувствительность к водородосодержанию. У НКт падают показания при увеличении NaCl, а у НГК растут. У НКт меньше глубинность, чем у НГК.

Совпадения: , технология измерений, эталонировка, аппаратурное решение: фильтры, счетчики.

Область применения: определение Кп- НКт; определение ГНК- не глинистый разрез НГК, песчано-глинистый разрез НКт; при С≥100 г/л совместно.

При НКт используют как малые (15-20 см), так и большие зонды (>40см). Первые применяют при пенетрационном каротаже грунтов и исследовании сухих скважин малого диаметра.

Зависимость показаний НКт от пористости известняков:

Крепление скважины уменьшает в 1,3-2 раза показания НКт.

Показания НКт так же, как и НГК зависят от свойства породы.

Отличие состоит в меньшем влиянии на показания НКт плотности и большем влиянии примесей поглощаемых нейтронами элементов.

Зона проникновения размером больше 1,5 (скв.) исключает возможность оценки свойств неизменной части пласта по сравнению с НГК.

Нейтронный каротаж (НКт)

Нейтронный каротаж (по тепловым нейтронам) - метод изучения разрезов скважин, при котором породу облучают быстрыми нейтронами и регистрируют медленные нейтроны (НКнт) и тепловые (НКт).

При НКт между источником и детектором помещают экран, изготовленный из стали (над источником) и материалы с высоким содержанием водорода (полиэтилена или эбонита (над детектором).

При НКт используют обычно два зонда- малый и большой. Показания малых зондов прямо пропорциональны влажности пород, а больших (более 20 см) обратно пропорциональны логарифму пористости (водонефтенасыщенности).

Оптимальным, большим зондом, является зонд l=50 см.

Пример НКт=f(kп)