Гамма-гамма-каротаж

    Наиболее  важный вывод — уменьшение влияния глинистой корки с увеличением длины зонда z. При увеличении z от 35 до 100 см влияние промежуточной среды уменьшается примерно в 2 раза, но еще остается достаточно большим (0,04—0,06 г/см³ на 1 см глинистой корки), что не позволяет отказаться от учета этого фактора и соответствующей корректировки результатов ПГГК.

    Геометрическая  глубинность R, увеличивается с уменьшением плотности ρ, и ростом длины зонда z, в среднем составляет около 7—12 см.

    Таким образом, информация при ПГГК усредняется  по достаточно

    большому  объему горных пород. Однако по сравнению  с данными, полученными из керна, наши данные более представительны  и кондиционны, т.к. получены при  глубинных условиях. 

    Аппаратура  для скважинных измерений. 

    Для исследования нефтяных и газовых скважин, как правило, применяются двухзондовые измерительные установки, экранированные от скважины, с азимутальной коллимацией излучения источника и регистрируемого излучения (рис. 5, а—в). Для измерения плотности углей и углевмещающих пород  в скважинах малого диаметра (d_c<130 мм) используется центрированная двухзондовая измерительная установка ПГГК без азимутальной коллимации излучения (рис. 7, г). Для качественного расчленения пород по плотности на месторождениях твердых полезных ископаемых используются однозондовые измерительные установки ПГГК без коллимации излучения (рис. 7, д), длина зонда которых выбирается в зависимости от объекта исследования (30—40 см для угольных и 20—30 см для рудных скважин).

    

    Рис.1.2. Конструкции измерительных установок  ПГГК:

    а — прибор СГП2-АГАТ; б — модуль ПГГК аппаратуры МАРК-1;  в — ПГГК фирмы „Шлюмберже", г — КУРА-3, д — КУРА-2. 1 — источник гамма-квантов; 2 — детектор ближнего зонда; 3 — детектор дальнего зонда; 4 — прижимное устройство; 5 — центрирующее устройство.    

      Совместная обработка показаний двух зондов ПГГК в процессе каротажа позволяет ослабить влияние промежуточной среды (глинистой корки, локальных каверн) на результаты измерения плотности горных пород. Параметры зондов (длина зонда, углы коллимации излучения, пороги энергетической дискриминации) выбираются из условия разных глубинности и чувствительности зондов к изменению плотности пород и параметров промежуточной среды.

 

     Форма кривой и обработка результатов

    Для более надежной оценки плотности  пород методом ГГКП применяется двухзондовая установка. При этом измерение интенсивности гамма-излучения производится двумя зондами различной длины и одновременно записывается каверно- грамма. Использование такой установки базируется на том, что результаты измерений большим зондом меньше зависят от толщины промежуточного слоя между прибором и стенкой скважины, чем данные, полученные зондом меньших размеров. По результатам измерений двумя зондами большой и малой длины получают различные значения кажущейся плотности соответственно 6к1 и 6_К2. Эти значения уменьшены за влияние промежуточного слоя на величины 61 и 62. Если допустить, что это влияние для зонда малого размера в п раз больше, чем для большого зонда, т. е. п = 62/61, то соответственно при малом зонде 6к1 = 6—гъ§₂\ 8к2 = 8—62. Решая полученные уравнения, определяем

    ( 6 = (п8_К2-6_К1)/(Л-1). (1У.6)

    Графическое решение уравнения (1У.6) осуществляется путем построения следующих зависимостей показаний ГГК по значениям большого /б и малого /м зондов: /б=/ (/м)> или /б//м=/(/м), или /б//м = /(/б). Для двух первых зависимостей такие графики изображены на рис. 66. Линия А на графике соединяет точки, соответствующие точкам отсутствия промежуточного слоя. Смещение точки вправо от линии А указывает на то, что плотность промежуточного слоя меньше плотности пласта. Смещение точки влево от линии А отвечает случаю, когда промежуточный слой имеет большую плотность, чем пласт, что имеет место при использовании ПЖ, утяжеленной баритом, и малой плотности пород.

    При ГГКП прибор калибруется в рабочем диапазоне изменения плотности 2,1—2,7 г/см³ на имитаторах пластов — метрологических образцах плотности (МОБ). Метрологические образцы плотности могут быть изготовлены из различных материалов. Основной блок изготовлен из алюминия с 8 = 2,7 г/см³. Из-за меньшей величины 2/Л алюминия по сравнению с известняком ему соответствуют такие же значения относительного потока излучения, как и в пласте известняка с 8 = 2,58 г/см³, поры которого заполнены водой. Этому блоку приписывается эквивалентная плотность 6_Эк = 2,58 г/см³.

    а 6

    

    Рис. 66. Основные зависимости для двухзондовых приборов ГГКП: а — РГП-2; б —/^=/(/_м), РКС-1. Результаты поверки на метрологических образцах с плотностью в кг/см³: 1 — 2,58, 2 — 2,09. Шифр прямых — б в см³ (по Ю. А. Гулину) 
 

 

    

    В комплект метрологических образцов входят также имитаторы глинистой корки, изготовленные из резины, толщиной 1 — 2 см с плотностью 1,4 г/см³.

    Поверка аппаратуры РГП-2 производится с помощью  палетки (см. рис. 66), по ординате которой отсчитывают С7б//_М, по абсциссе — /_м//м1. Уравнение палетки имеет вид

    С/_б//_м = (6) + 0,6/_м//_м1, (1У.7)

    где /⁷(б)—функция только плотности пород, не зависящая от промежуточного слоя; С — отношение /_М1//бь получаемое на метрологических образцах плотности, изготовленных из алюминия без имитатора глинистой корки.

    При поверке аппаратуры на имитаторах допустимо  среднее колебание измерений  не более ±0,03 г/см³. Результаты поверки одного из приборов РГП-2 нанесены на рис. 66.

    Поступающая от каналов двух зондов информация о значениях /б и /_м преобразуется в кривую ^(б) по алгоритму

    (б) = / (С/_б//_м-0,6/_м//_м1), (1У.8)

    где / — отклонение кривой на 1 усл. ед. (обычно 10 см).

    При одновременной регистрации двумя  зондами с помощью аналогового счетно-решающего устройства, расположенного на поверхности, автоматически исключается влияние промежуточного слоя между прибором и стенкой скважины. Счетно-решающее устройство по показаниям большого зонда определяет неисправленное значение плотности породы и по показаниям обоих зондов устанавливает поправку за влияние промежуточного слоя. Запись диаграмм осуществляется в условных единицах плотности или непосредственно в значениях плотности б.

    Переход от условных единиц к значениям плотности  пород осуществляется с помощью графической зависимости б) от б (рис. 67). Используя данную зависимость, на кривую наносят масштабную шкалу плотности (см. рис. 143,а).

    Возможность перехода от плотности породы к ее суммарной (общей) пористости вытекает из зависимости

    6п=(1-£п)6_м + *пбж. (1У.9)

    Решая (1У.9) относительно к_хи имеем

    *п = (б_м ~б_п)/(б_м-б_ж), (1У.10)

    

    Рис. 67. Значение функции Т⁷ (6) для перехода от условных единиц к единицам плотности при интерпретации кривых ГГКП, зарегистрированных прибором РГП-2 (по Ю. А. Гулину)

    5 С.  С. Итенберг 129

    где 8м и -бж — соответственно плотности  минералов, составляющих породу, и жидкости, заполняющей поровое пространство породы (см. табл. 1).

    Метод ГГКП находит широкое применение при расчленении разрезов скважин, уточнении литологии, выделении коллекторов, оценки их пористости, выявлении газоносных пластов (в комплексе с другими методами РК, АК и др.). В отличие от многих других геофизических методов ГГКП одинаково чувствителен к изменению пористости в областях ее значений, как малых, так и больших. В этом его существенное преимущество.

    Данные  ГГКП широко используются для изучения и контроля технического состояния скважин, оценки качества там- понажных работ, выявления интервалов притока в скважину флюидов различной плотности и др.

 

    Применение  гамма-гамма-каратажа при разведке угольных месторождений

 

    Заключение

    Плотностной гамма-гамма-каротаж (ГГК-П) основан  на изучении комптоновского рассеяния  γ-квантов в горных породах. Поскольку  этот эффект наблюдается при достаточно высокой энергии γ-квантов, то в ГГК-П используют источники с энергией Еγ > 0,5 МэВ. Такими источниками являются искусственные изотопы Со60, Сs137 и естественный ЕРЭ - Rа226, который дает целый спектр γ-квантов с энергиями от 0,35 до 1,76 МэВ. Длина зондов от 20 до 50 см.

    Область применения. ГГК-П находит применение при исследовании нефтяных и газовых, углеразведочных и рудных скважин.

    На  нефтяных   и   газовых   месторождениях  ГГК-П   применяют  для дифференциации   разрезов   скважин   по   плотности   и   для   определения Гористости пород-коллекторов.

    Плотность породы в целом о,, определяют по результатам плотностного ГГК. При  этом аппаратуру градуируют на эталонных  образцах с известной плотностью. Современная аппаратура позволяет  получать диаграммы ГГК-П, масштаб которых сразу разбит в единицах плотности. Выражение для Кп получают из уравнения.

    ГГК-П  применяют также при цементометрии  эксплуатационных скважин для определения  высоты подъема и наличия пустот в цементном камне, поскольку  плотность цементного камня 2,2 г/см3 а жидкости, заполняющей пустоты в нем,  1,0-1,2 г/см3.

    На  месторождениях ископаемых углей ГГК-П  применяют для выделения угольных интервалов. Поскольку        плотность  углей (σу =1,15-1,75) г/см3 намного  меньше, чем плотность песчано-глинистых

    вмещающих пород (σвм = 2,5-2,7) г/см3, то над угольными  интервалами интенсивность рассеянного  γ-излучения значительно повышается.

    Границы угольных пластов определяют по правилу  полумаксимума аномалии.

    

    Рис.1.1. Вероятность различных видов взаимодействия гамма-излучения с веществом  

    

    Скважинные приборы ГГК-П с прижимным

     устройством (а) и выносным зондом (б):

    / — экран,; 2 — прижимное устройство; 3 — коллимационные отверстия; 4 — детекторы; 5 — источник гамма-квантов; 6 — траектории -у-квантов

      

Зависимость показаний ГГК-П от

плотности пород (по К. Умиастовскому). Шифр "кривых ~/₃, см

Зависимости 1уу (г)//уу (г— = оо) =/(/-) для источника ¹³⁷Сз в

среде с плотностью 6 = 2,5 г/см³ (по Ю. А. Гулину). Шифр кривых — /₃, см