Нейтрон-нейтронный каротаж

Измерительный зонд НК содержит ампульный источник нейтронов и два (и более) детектора нейтронов (надтепловых или тепловых). Точка записи – середина расстояния между источником и середина между двумя детекторами для компенсированных (двухзондовых) приборов (рис. 4). Длина зондов при ННК-Т и ННК-Н выбирается равной 0,4 – 0,5 м.

Рис. 4. Схема прибора для нейтрон-нейтронного каротажа

Нейтрон-нейтронный каротаж по тепловым нейтронам (ННК-Т)

Нейтрон-нейтронный каротаж по тепловым нейтронам основан на облучении горных пород быстрыми нейтронами от ампульного источника и регистрации нейтронов по разрезу скважины, которые в результате взаимодействия с породообразующими элементами замедлились до тепловой энергии.

Регистрируемая интенсивность тепловых нейтронов зависит от замедляющей и поглощающей способности горной породы. Наибольшая потеря энергии нейтрона наблюдается при соударении с ядром, имеющего массу равную единице, т.е. с ядром водорода. Таким образом, по данным ННК-Т можно определять водородосодержание горных пород, которое для пластов-коллекторов напрямую связано с пористостью.

При проведении измерений детектор тепловых нейтронов располагается на определенном расстоянии от источника нейтронов. Регистрация нейтронного излучения двумя зондами с разной длиной позволяет уменьшить влияние скважины на результат определения водородосодержания горных пород. Эффект основан на разной глубинности исследования при разной длине зонда. Малый зонд ННК-Т_МЗ несет информацию в основном о нейтронных свойствах скважины и околоскважинного пространства, тогда как на интенсивность, зарегистрированную большим зондом ННК-Т_БЗ, большое влияние оказывают нейтронные свойства пласта. Поэтому для определения водородосодержания используют отношение скоростей счета в этих зондах.

На диаграммах ННК-Т, 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 ННК-Т значительное влияние оказывают элементы, об­ладающие большим сечением захвата тепловых нейтронов, по­этому ННК-Т весьма чувствителен к содержанию хлора и получаемые результаты сильно зависят от минерализации про­мывочной жидкости и пластовой воды. Хлоросодержание пород осадочного комплекса определяется в основном солями, растворенными в пластовых водах, с ростом пористости пород, имеющих постоянный состав минерального скелета, увеличивается не только водородосодержание, но и хлоросодержание.

Нейтрон-нейтронный каротаж по надтепловым нейтронам (ННК-Н)

Показания ННК-Н практически не зависят от содержания в окружающей среде элементов с большим сечением захвата тепловых нейтронов, в том числе хлора, поскольку нейтроны надтепловых энергий хлором не захватываются. Они определяются главным образом замедляющими свойствами среды – водородосодержанием. Следовательно, показания ННК-Н более тесно связаны с содержанием водорода в породе, чем показания НГК и ННК-Т. Однако для ННК-Н 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 ННК-Н, так как область распространения надтепловых нейтронов меньше, чем тепловых.

Регистрация кривых ННК-Н компенсированным прибором проводится аналогично ННК-Т.

По данным НК через содержание водорода определяется об­щая пористость пород.

Эталонировка. За условную единицу измерения при нейтронном каротаже приняты значения J_усл.ед, измеренные в баке с пресной водой. При поверке ограничиваются двумя измерениями в баке с водой с помощью имитаторов пористых пластов. Полученные данные эквивалентны пока­заниям J₁ против пород с низкой (2 – 4%) и J₂ – с высокой (20 – 30 %) пористостью. Полученные данные используются для построения зависимости J_усл.ед=f(К_п).

Для получения градуировочных зависимостей компенсированным прибором выполняются измерения на моде­лях пористых пластов с извест­ными водонасыщенной пористо­стью и составом минерального скелета. По данным измерений строят градуировочную зависи­мость A = f(Кп) (рис. 5).

В двухзондовых установках определяют отношение А= J_м/J_б, где J_м, J_б – показания, полу­ченные от детекторов соответственно малого и большого зондов. Детекторы удалены от источника на расстояния 30 – 40 (J_м) и 60 – 70 (J_б) см. Величина А характеризует скорость спада плотности нейтронов при удалении от источника и монотонно возрастает с увеличением пористости, водородосодержания по­род К_п при неизменных скважинных условиях и литологии.

Рис. 5

На показаниях компенсированных методов меньше, чем на показаниях однозондовых методов, сказываются следующие условия измере­ний: конструктивные особенности аппаратуры, характеристики схем, активности источника, температура на чувствительность детектора. 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 ННК пористости и газонасыщенности пластов, перекрытых колонной. Литологический фактор оказывает на показания ННК большее влияние, чем на показания, получаемые однозондовыми приборами.

Решаемые задачи НК:

- литологическое расчленение разреза;

- определение водородосодержания и, следовательно, пористости пород;

- определение ГВК или ВНК;

- НГК и ННК-Т чувствительны к хлоросодержанию, поэтому их используют для разделения коллекторов на водо- и нефтенасыщенные при высокой минерализации пластовых вод, поскольку хлоросодержание водоносного и нефтеносного коллекторов при одинаковой пористости различается;

- ННК-Т используют для поисков полезных ископаемых с высокой концентрацией бора, марганца и других элементов с аномальным сечением захвата;

- 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.

Глубинность нейтронных методов невелика и тем меньше, чем выше водородосодержание среды. Считают, что в зависимости от ω радиус исследования НГК изменяется от 20 см для высокопористых пород до 60 см для плотных. Глубинность ННК-Т несколько меньше НГК, а глубинность ННК-Н меньше ННК-Т.

Дата добавления: 2014-11-18