Кажущееся удельное сопротивление является функцией многих величин: удельного сопротивления и мощностей пластов, расположенных в области измерений; диаметра скважины и заполняющего ее бурового раствора; характера измерений в прилегающей к скважине части пласта; типа и размера зонда, которым проводят измерения.

       Схема измерения методом КС

       Возможные схемы измерения по методу сопротивлений, приведены на рис. 7.5. В схеме измерения выделяют токовую цепь или цепь АВ и измерительную цепь или цепь MN. В токовую цепь кроме электродов А и В входят: источник тока — генератор G, устройство для регулировки тока   , измеритель тока / и соединительные проводники — кабель. К электродам М и N с помощью кабеля подсоединен измерительный прибор V для регистрации разности потенциалов (самопишущий милливольтметр).

         Рисунок2

       Рис. 7.5. Различные зонды для электрического каротажа скважин: А, В - питающие электроды, Б - батарея или другой источник питания, R - реостат для регулировки силы тока, I - прибор, измеряющий силу тока, MN - приемные измерительные электроды, - прибор для измерения (регистрации) разности потенциалов, О - точка записи, к которой относят результаты замеров; а - одноэлектродный зонд токового каротажа, б - трехэлектродный потенциал-зонд, в-трехэлектродный подошвенный (последовательный) градиент-зонд, г - трехэлектродный кровельный (обращенный) градиент-зонд

       Физические  основы ГК.

       Сущность  ГК заключается в изучении естественной радиоактивности по стволу скважины. Естественная радиоактивность горных пород в скважине измеряется скважинным радиометром.  Скважинный радиометр перемещается по стволу скважины снизу вверх, при этом  регистрирует интенсивность гамма-излучения, возникающего при самопроизвольном распаде радиоактивных элементов в горных породах. Во всех горных породах хотя бы в небольших количествах присутствуют радиоактивные изотопы. Содержание последних в разных породах различно.     Естественная радиоактивность горных пород практически полностью обусловлена присутствием в них естественных радиоактивных элементов—урана и продукта его распада радия, тория  и радиоактивного изотопа калия . Так, наиболее высокой радиоактивностью отличаются магматические породы, самой низкой—осадочные, промежуточной — метаморфические. Радиоактивность  осадочных горных пород определяется породообразующими минералами. Среди осадочных пород пониженной радиоактивностью характеризуются хемогенные отложения (ангидриты, гипсы, каменная соль), а также чистые пески, песчаники, известняки и доломиты. Максимальной радиоактивностью  обладают глины, глинистые и битуминозные сланцы, фосфориты, а также калийные соли. Радиоактивность других осадочных пород находится в прямой зависимости от степени их заглинизированности, а карбонатных отложений — от содержания терригенного материала (нерастворимого осадка). В осадочных породах радиоактивность тем больше, чем выше содержание глинистой фракции. Это позволяет по кривым ГК различать глины, глинистые и чистые разности известняков, песчаников и т.п. Повышенная радиоактивность глинистых горных пород объясняется тем, что благодаря большой удельной поверхности они в процессе осадконакопления сорбируют большее количество  соединений урана и тория, чем неглинистые породы.

       Таким образом, предмет исследования в  естественных гамма-методах — естественная радиоактивность горных пород, вскрытых скважиной. В общем случае, индикатор гамма- излучения кроме естественной радиоактивности горных пород регистрирует так же радиоактивность промывочной жидкости, стальной колонны и цемента. Последние три составляющие общей радиоактивности, регистрируемой в скважине, являются помехами.

       Так как интенсивность гамма-излучений промывочной жидкости, стальной колонны и цемента небольшая и изменяется в нешироких пределах по сравнению с интенсивностью гамма-излучения горных пород, то в общем случае регистрируемая интенсивность естественной гамма-активности прямо пропорциональна радиоактивности горных пород, пройденных скважиной.

       Диаграммы ГМ позволяют различать глины, глинистые и чистые разности известняков, разрезе скважин урановых и ториевых руд, калийных солей, а также других полезных ископаемых, обладающих повышенной

  радио-активностью (фосфориты, иногда  марганцевые руды и др.).

       В результате гамма-каротажа записывается непрерывная кривая, или диаграмма, интенсивности гамма-излучения ( ) . Величина измеряется в импульсах за минуту или в микрорентгенах в час (гаммах). Поскольку распад ядер является случайным процессом, то интенсивность гамма-излучения колеблется около среднего уровня, испытывая статистические флуктуации. Для их учета применяются повторные записи с меньшей скоростью проведения наблюдений. Так как гамма-лучи почти полностью поглощаются слоем породы толщиной 1 - 2 м, а до 30 % ядерной энергии не пропускается обсадными трубами, то скважинный радиометр может фиксировать гамма-излучение пород, расположенных в радиусе, не превышающем 0,5 м от оси скважины. Увеличение диаметра скважины и наличие воды или бурового раствора в ней еще больше снижают радиус обследования.

              Физические основы НГК

       Нейтронный  гамма-метод (НГМ) и спектрометрический нейтронный гамма-метод (НГМ-С) основаны на взаимодействии нейтронов с ядрами элементов, входящих в состав горных пород.

       Сущность  нейтронного гамма-метода состоит  в облучении горной породы тепловыми  нейтронами и  исследовании интенсивности искусственного гамма-поля, образовавшегося в результате поглощения (радиационного захвата) этих нейтронов породообразующими элементами.

       Интенсивность гамма-излучения зависит в основном от :

1. числа тепловых нейтронов, поглощаемых единицей объема горной породы, и
2. длины зонда.

       Число нейтронов, поглощаемых единицей объема породы, пропорционально плотности тепловых нейтронов, которая зависит от замедляющих и поглощающих свойств горной породы. Как отмечалось выше, замедляющие свойства среды зависят от водородосодержания, а поглощающие свойства — от водородосодержания и содержания элементов с высоким сечением захвата тепловых нейтронов в окружающей среде (хлора, бора, железа, марганца и др.).

       Различные элементы при захвате одного теплового  нейтрона испускают неодинаковое количество гамма-квантов. Это свойство называется эмиссирующей способностью. Так, минимальной эмиссирующей способностью обладают водород, кислород и углерод (около 1 гамма-кванта на один захват), максимальный — натрий и хлор (3,09 и 2,36 гамма-квантов на один захват). Кроме того, гамма-кванты, образовавшиеся при захвате тепловых нейтронов, различаются по энергиям. Поскольку проникающая способность гамма-квантов зависит от энергии, количество их, достигших индикатора, зависит от ядер элементов -поглотителей тепловых нейтронов. Количество гамма-квантов, зарегистрированных аппаратурой при захвате 1 нейтрона, называют эффективной эмиссирующей способностью. Бороносные пласты, например, обладают низкой эффективной эмиссирующей способностью, поэтому характеризуются резким понижением интенсивности радиационного захвата , хотя бор отличается высокой эмиссирующей способностью и большим сечением захвата тепловых нейтронов, но испускает мягкое гамма-излучение (<0,5 МэВ). Присутствие в породе аномально активных поглотителей тепловых нейтронов (хлора, марганца, кадмия и др.), вызывающих жесткое гамма-излучение, приводит к повышению интенсивности  при прочих равных условиях, так как эти поглотители характеризуются высокой эффективной эмиссирующей способностью.

       Таким образом, число поглощаемых нейтронов, а следовательно, количество вторичных гамма-квантов определяются замедляющими и поглощающими свойствами горных пород.

       Зонды НГМ также подразделяются на доинверсионные, инверсионные и заинверсионные. Однако размеры доинверсионных и инверсионных зондов больше размеров зондов ННМ-Т, так как кроме всех факторов, определяющих L_n-_T, следует учитывать свободный пробег вторичных гамма-квантов, образовавшихся при радиационном захвате тепловых нейтронов. При работе с заинверсионными зондами показания нейтронного гамма-метода находятся в обратной зависимости от водородосодержания.

       Таким образом, показания НГМ зависят и от водородосодержания, и от хлоросодержания, причем по-разному: при повышении водородосодержания /_nv уменьшается, а при повышении хлоросодержания — увеличивается. Это обстоятельство необходимо учитывать при интерпретации данных НГМ.

       Изменение размера зонда влияет на глубинность  исследования нейтронного гамма-метода: с увеличением размера глубинность возрастает, затем достигает некоторого максимального значения и начинает уменьшаться. При изучении терригенных отложений используют зонды максимальной глубинности длиной 45—50 см, карбонатных отложений—длиной 60—70 см. В практике радиометрических работ в качестве стандартного зонда НГМ обычно используется заинверсионный зонд с L_nv = 60 см.

       Таким образом, глубинность НГМ по разрезу скважины есть величина переменная. Она больше в низкопористых чистых песчаниках, плотных карбонатных, газоносных пластах, меньше — в высокопористых породах, насыщенных нефтью или водой, глинах и гипсах.

       Области применения НГМ и решаемые им геологические задачи

       Нейтронный  гамма-метод применяют для 1)литологического  расчленения разреза, 2)  выделения пластов-коллекторов и 3)определения их пористости, 4) отбивки водонефтяного (ВНК), газоводяного (ГВК) и газонефтяного (ГНК) контактов, 5) а также для выявления элементов с высоким сечением захвата тепловых нейтронов.

       Литологическое  расчленение разреза по кривым НГМ  основано на различии интенсивности радиационного захвата против пород с разным водородосодержанием. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 2.3. Выбор аппаратуры, ее характеристика, принцип действия.

       Стратегическим  направлением научно-технического прогресса  в разработке нефтегазовых месторождений  бесспорно являются технологии строительства  горизонтальных скважин. Экономически и экологически выгодно строить горизонтальные скважины на объектах подземного хранения газа. Освоение шельфовых месторождений немыслимо без этих технологий. Следовательно на ближайшие десятилетия они приобретают статус технологий, обеспечивающих экономическую безопасность России.

             Горизонтальными принято  называть скважины , ствол или часть  ствола которых имеют углы наклона  в вертикальной плоскости (зенитные углы ) от 56⁰ на наклонно падающих участках до 110 на инверсионных. Горизонтальные скважины делятся на собственно горизонтальные скважины,  когда наклонный и горизонтальный участки являются продолжением  обычных вертикальных скважин,  и боковые горизонтальные стволы, бурение которых ведут из ранее пробуренных скважин. 

             Доставка отдельных  приборов или их сборки к забою  скважины может осуществляться несколькими способами.

             Потоком промывочной  жидкости внутри бурильного инструмента  чрез лубрикатор. С помощью жесткого геофизического кабеля. Или же на бурильном  инструменте.

             Автономный аппаратурно-методический комплекс «Горизонт-90» (далее АМК «Горизонт-90») предназначен  для геофизических исследований горизонтальных, наклонных, осложненных скважин, а также боковых стволов и скважин диаметром более 110 мм. бурящихся на нефть и газ.

       Комплекс  АМК «Горизонт-90» позволяет в  автономном режиме при скорости спускоподъемных операций до 400 м/ч производить измерение и регистрацию в память следующие геофизические параметры:

       ─ кажущееся удельное сопротивление по 4 симметричным градиент зондам;

       ─ потенциал собственной поляризации;

       ─ уровень естественного гамма-излучения;

       ─ уровень радиационного гамма-излучения;

       ─ инклинометрию скважины;

       ─ давление в скважине;

       ─ температуру в скважине.

       Скважинный  прибор доставляется на забой при  помощи бурового инструмента, что обеспечивает возможность геофизических исследований протяженных и сложно-построенных горизонтальных участков исследуемых скважин.

             Скважинный прибор «Горизонт-90» благодаря наличию  блока памяти и батареи питания, позволяет в автономном режиме измерять геофизическую информацию в скважине и записывать ее в память для последующего считывания. Все перемещения скважинного прибора в процессе ГИС измеряются наземной аппаратурой (например глубиномер и датчик нагрузки), и через соединительные шнуры фиксируется в памяти компьютера.