Гамма – каротаж. Физические основы метода

Наблюдаемые изменения  радиоактивности в этом случае называются ее

статистическими флуктуациями.

      Статистическая  флуктуация на диаграмме не  должна превышать несколько

сантиметров, в противном  случае из-за искажения диаграммы  не могут быть

коррелируемыми. Регулировка амплитуды флуктуации осуществляется подбором

постоянной времени  интегрирующей ячейки. 

      2.5 Постоянная времени интегрирующей ячейки. 

      Регулируемые  элементы интегрирующей ячейки  позволяют изменить ее

постоянную времени от 1 до 6 сек. Выбор того или иного значения постоянной

времени, с которой  будут проводиться исследования в скважине, исходит из

двух противоречивых положений : большая длительность постоянной времени

уменьшает статистические флуктуации, но вызывает отставание в  записи

регистрируемой величины и требует снижения скорости замера для уменьшения

искажения кривой. 

      3. Кривые  гамма - каротажа. 

       Полученная в результате замера  кривая, характеризующая интенсивность

(-излучения пластов  вдоль ствола скважины, называется  гамма – каротажной

кривой.

      Конфигурация  получаемой кривой изменения  величины I( зависит от целого

ряда факторов, связанных  с особенностями исследуемого разреза, конструкции

скважины и методики производства измерений (радиоактивность  горных пород,

пройденных скважиной, радиоактивности бурового раствора, диаметра скважины

и наличия обсадной колонны).

       Точное аналитическое рассмотрение  влияния на величину I( всей

совокупности этих факторов представляет собой весьма сложную задачу, до

настоящего времени  полностью не решенную. Однако влияние каждого из этих

факторов в отдельности  изучено достаточно подробно.

      Благодаря  статистическим флуктуациям кривая  радиоактивного каротажа

имеет отклонения, не связанные с изменением физических свойств пластов

(погрешности измерений). Погрешность, связанная с флуктуацией,  тем больше,

чем меньше импульсов, испускаемых в еденицу времени (скорость счета). В

общем случае интенсивность (-излучения пластов, вскрываемых  скважиной,

приблизительно пропорциональна (-активности пород. Однако при одинаковой (-

активности породы с большей плотностью отмечается меньшими показаниями ГК

из-за более интенсивного поглощения (-лучей. Показания гамма – каротажа

являются функцией не только радиоактивности и плотности  пород, но и условий

измерений в скважине (диаметр скважины, плотность промывочной  жидкости и

др.).

      Влияние  скважины на показания ГК проявляется  в повфшении интенсивности

(-излучения за  счет естественной радиоактивности  колонн, промывочной

жидкости и цемента  и в ослаблении (-излучения горных пород вследствие

поглощения (-лучей  колонной, промывочной жидкостью  и цементом. В связи с

преобладающим значением  второго процесса влияние скважины сказываются

главным образом  в поглощении (-лучей горных пород. Это приводит к тому, что

при выходе глубинного скважинного снаряда из жидкости наблюдается

увеличение (-излучения. Пи переходе его из необсаженной части скважины в

обсаженную отмечается снижение интенсивности естественных (-излучений, что

вызывает смещение кривых и уменьшение дифференцированности диаграммы. Такое

же явление наблюдается  при переходе глубинного прибора  из одноколонной

части скважины в  двухколонную. 
 
 

      4. Количественная  оценка радиоактивности горных  пород. 

      Конечной  целью  геофизической  интерпретации   данных  гамма  –  метода

является количественная оценка содержания  в  горных  породах  радиоактивных

элементов.

      В  принципе оценка по кривым  гамма – метода  содержания  в  исследуемых

породах радиоактивных  элементов qп может быть решена на  базе  использования

одного из двух следующих  соотношений :

                 q = S/K(H ;      q = I((/K(

      где

      S –  площадь аномалии на кривой I( против исследуемого пласта;

      I(( - интенсивность (-излучения,  регистрируемая  против  исследуемого

пласта при условии  его бесконечно большой мощности;

      H –  мощность пласта;

      К(  -   так   называемая   (-постоянная   прибора,   численно   равная

интенсивности  (-излучения,  которая  фиксируется  используемым  радиометром

против пласта бесконечной  мощности  с  единичным  содержанием  радиоактивных

элементов.

      Таким   образом,  в  обоих  случаях   задача  сводится   к   определению

постоянной К( радиометра, которым получена кривая I( ,  т.е.  практически к

проблеме эталонирования радиометрической аппаратуры.

      Решение  этой задачи весьма сложно, так   как  величина  К(  зависит от

целого ряда трудно учитываемых и, что самое главное, непостоянных  факторов.

Обычно она находится  экспериментально. 
 
 

      5 Область  применения метода. 

      В  комплексе с данными других  методов промысловой геофизики   результаты

гамма  –  метода  исследования  скважин  используются  для   литологического

расчленения разрезов скважин, для  их  корреляции  и  для  выделения  в  них

полезных ископаемых. В осадочных отложениях они являются  наиболее  надежным

геофизическим критерием  степени глинистости горных пород. 

      5.1 Выделение полезных ископаемых. 

      Среди  полезных ископаемых, однозначно  выделяемых  по  данным  гамма   –

метода, в первую очередь следует назвать радиоактивные  руды (уран,  радий  и

торий), а также  калийные соли.

      В  скважинах,  бурящихся  с   целью  поисков  и  разведки  месторождений

радиоактивных руд, гамма – метод  является  основным  геофизическим  методом

исследования,  на  основании  данных  которого  осуществляется   не   только

выделение в разрезе  рудных  пластов  и  пропластков,  но  и количественная

оценка содержания в этих рудах радиоактивных элементов.  Эти  данные  широко

используются при  подсчете месторождений радиоактивных  руд.

      Во  многих случаях по кривым гамма  – метода в разрезе скважин   уверенно

выделяются скопления  фосфоритов, марганца, свинца и  других  редких  цветных

металлов.  На  указанных  кривых  все  эти  полезные  ископаемые  отмечаются

аномально повышенными  интенсивностями I( . 
 
 

      5.2 Расчленение. 

      В  основе литологического расчленения  по данным гамма – метода  разрезов

скавжин лежат закономерности изменения радиоактивности горных пород.

      В   скважинах  нефтяных,  газовых,  угольных  и  других  месторождений,

приуроченных к осадочным отложениям,  кривые  гамма – метода  отражают  в

первую  очередь  степень  глинистости  горных  пород  и  наличие  в  разрезе

низкоактивных   пород   гидрохимического   происхождения.    Как    правило,

повышенными интенсивностями  I(  на  кривых  отмечаются  наиболее  глинистые

разности   осадочных   горных   пород.   Минимальными   интенсивностями   I(

характеризуются  хемогенные  осадки  (галиты,  гипсы,  ангидриты)  и чистые

неглинистые  разности  песков,  песчаников,  известняков  и   доломитов.   В

хемогенно-карбонатной толще пород это позволяет выделить  среди известняков

и доломитов ангидриты  и каменные соли, не отличающиеся  от  пород  толщи  по

величине электрического сопротивления и по  нейтронным  свойствам,  а  также

высокоактивные калийные соли и глинистые разности.  В  песчано  – глинистой

части   разреза   скважин   среди   непроницаемых    глинистых    отложений,

характеризующихся повышенной радиоактивностью,  пониженными интенсивностями

I( на кривых гамма – метода уверенно выделяются  пласты  чистых  неглинистых

песков и песчаников – возможных коллекторов нефти. Особенно возрастает  роль

гамма –  метода  для  выделения  коллекторов  в  случае,  когда  исследуемые

скважины заполнены  буровым раствором, удельное  электрическое  сопротивление

которого близко к сопротивлению пластовых вод.  В этих  условиях  кривые

метода  ПС  слабо  дифференцированы  и  данные  гамма  –  метода  становятся

основным  исходным  материалом  для  выделения   проницаемых   разностей   –

коллекторов.  Кроме  того,  гамма  –  метод  дает   возможность   расчленять

геологические разрезы  старых  обсаженных  скважин,  привязывать  к  глубинам

соединительные муфты  и пласты, пройденные скважиной, и  тем  самым  повысить

точность перфораций.

      Гамма   –  метод  применяется   также  для  выделения   пород  пониженной

радиоактивности, например каменных углей.

      В  случае высоких стабильных значений  радиоактивности  против  глин  и

низких  показаний  радиоактивности  в  песках  некоторые   авторы   приводят

количественную  интерпретацию  кривых  гамма  –   метода   для   определения

глинистости коллекторов. Для этого проводят  линию,  соответствующую  чистым

(неглинистым)  отложениям,  и  линию  глин.   Величина   отклонения   кривой

принимается линейно  связанной  с  глинистостью  (.  Некоторые  исследователи

применяют следующую  зависимость :

                          lg ( = A I( ,диагр + В ,

      где А и В – постоянные, определяемые по керну для каждой площади. 

      5.3.Корреляция. 

      В  основе использования данных  гамма – метода для  корреляции  разрезов

скважин    лежит    хорошая    выдержанность    радиоактивности    отдельных

литологических разностей  пород в пределах больших площадей и территорий.  По

сравнению с  другими  методами  использование  данных  гамма  –  метода  для

корреляции характеризуются  следующими преимуществами.

           1. Независимость регистрируемой  интенсивности I( от минерализации

              пластовых вод и бурового раствора.

           2. Независимость величины I( от нефтенасыщенности горных пород.

           Это позволяет осуществлять по  данным гамма –  метода  корреляцию

      пластов  без учета технологии проводки  скважины и изменения по  площади

      минерализации   пластовых   вод,   а   также   без   учета   положения