4. Радиоактивный каротаж
Геофизические методы изучения геологического разреза скважин, основанные на измерении характеристик полей ионизирующих излучений (естественных и искусственно вызванных), происходящих в ядрах атомов элементов, называют радиоактивным каротажем (РК). Наиболее широкое распространение получили следующие виды радиоактивного каротажа: гамма-каротаж, предназначенный для изучения естественного γ-излучения горных пород и нейтронный каротаж, основанный на эффекте взаимодействия с горной породой источников γ-излучения и нейтронов.
4.1. Гамма-каротаж
Измерение интенсивности естественного γ-излучения пород вдоль ствола скважины называется гамма-каротажем (ГК). Интенсивность радиоактивного излучения пород в скважине измеряют при помощи индикатора γ-излучения, расположенного в глубинном приборе (рис.4.1). В качестве индикатора используют счетчики Гейгера-Мюллера, полученная в результате замера кривая, характеризующая интенсивность γ-излучения пластов вдоль ствола скважины, называется гамма-каротажной кривой (рис.4.2).
Рис.4.1. Схема установок радиоактивного каротажа:
а-ГК; б-ГГК; в- НГК; г- НК (НК-Н или НК-Т); д-АГК; 1-стальной экран; 2- свинцовый экран; 3- парафин (или другой материал с высоким водородосодержанием); L3-длина зонда; О-точка записи результатов измерений; I – индикатор γ-излучения; II – источник γ-излучения; III- индикатор плотности нейтронов; IY – источник нейтронов
Рис.4.2. Пример выделения коллекторов в терригенном разрезе различными геофизическими методами:
1-«линия глин»; 2- песчаник; 3- глина; 4- аргиллит; dн- номинальный диаметр скважины; ΔƯпс, ΔŰпс, ΔỮпс – отклонения кривой ПС против различных пород-коллекторов (ΔŰпс – опорный пласт)
Гамма-излучение, измеряемое при гамма-каротаже, включает также и так называемое фоновое излучение (фон). Фоновое излучение вызвано загрязнением радиоактивными веществами материалов, из которых изготовлен глубинный прибор, и космическим излучением. Влияние космического излучения резко снижается с глубиной и на глубине нескольких десятков метров на результатах измерений уже не сказывается. Влияние скважины на показания ГК проявляется в повышении интенсивности γ-излучения за счет естественной радиоактивности колонн, промывочной жидкости и цемента и в ослаблении γ-излучения горных пород вследствие поглощения γ-лучей колонной, промывочной жидкостью и цементом. В связи с преобладающим значением второго процесса влияние скважины сказывается главным образом в поглощении γ-лучей горных пород. Это приводит к тому, что при выходе глубинного скважинного снаряда из жидкости наблюдается увеличение γ-излучения. При переходе его из необсаженной части скважины в обсаженную отмечается снижение интенсивности естественных γ-излучений, что вызывает смещение кривых и уменьшение дифференцированности диаграммы.
Считается, что эффективный радиус действия установки гамма-каротажа (радиус сферы, из которой исходит 90 % излучений, воспринимаемых индикатором) соответствует приблизительно 30 см; излучение от более удаленных участков породы поглощается окружающей средой, не достигнув индикатора. Увеличение dс из-за размыва стенки скважины и образования каверн (обычно в глинистых породах) сопровождается уменьшением показаний гамма-каротажа. Цементное кольцо в большинстве случаев также влияет на величину регистрируемого γ-излучения, уменьшая ее.
Кривые гамма-каротажа можно зарегистрировать совместно с кривыми других методов каротажа; радиоактивного (нейтронным каротажем, гамма-гамма-каротажем), акустического, индукционного, бокового и др.
Прибор для регистрации ГК может быть совмещен со стреляющим перфоратором и локатором муфт. Одновременная запись гамма-каротажа и локатора муфт позволяет установить стреляющий перфоратор в нужном интервале с высокой точностью.