Гамма-гамма-каротаж (стр. 2 из 3)

Как было показано в главе 1, рис 3 - б при рассеянии гамма – кванты меняют свою первоначальную траекторию на некоторый угол θ, с вероятностью, зависящей от энергии. В интервале рабочих энергий углы рассеяния лежат в области 2π, причем отражения на угол более 90 становятся вероятнее с снижением энергии, таким образом накапливаются. Распределение плотности гамма – квантов зависит от двух параметров - плотности и расстояния от источника.

Существует окно значений, в котором изменения ρ * r не ведёт к изменению плотности гамма – квантов, эту область называют инверсионной. Она образуется из – за возврата гамма – квантов. Она представляет в однородной, изотропной среде область, ограниченную сферами, радиусы которых зависят от плотности изменяются с её изменением, т. е. эта область сужается в среде с большей плотностью и наоборот. Совершенно понятно, что данные, полученные из инверсионной области для данной модификации некондиционны. Поэтому перед проведением каротажа плотностей необходимо априори иметь представление об величинах плотностей в разрезе для корректного выбора типоразмера зонда. При бурении скважин стенки скважины и около скважинное пространство испытывают различные измерения, обусловленные размывами, обрушениями, сальниками, проникновением бурового раствора, воздействием ПРИ. Это главная и безусловная помеха. Данные, полученные из доинверсионной области будут характеризовать плотность близ стеночного пространства, с искажённой плотностью. Поэтому, для повышения глубинности снятия информации используются заинверсионные зонды.

Зонды и аппаратура

Для плотностной модификации ГГК применяют зонды различного аппаратно – технологического решения, но объединённые одной характеристикой – длинной зонда, т. е. расстоянием между приёмником и источником.

От длины зонда зависит относительная интенсивность регистрируемых гамма – квантов, рис 4. Из этих графиков видно, что по мере роста длинны зонда при одинаковых значениях плотности, различия в скорости счета то же увеличивается. Т. о. разрешающая способность растёт по мере увеличения длинны зонда.

Для экранированного от скважины прибора относительная дифференциация, за которую принято отношение показаний I против пласта с плотностью 2 или 2,325 г/см³ к значению J₀ в пласте с плотностью 2,65 г/см³, растет с увеличением длины зонда z. Из сопоставления I / I₀ и I₂ / I₀следует, что зависимость Ln(I / I₀) = f(ρ) близка к линейной при z> 20 см

Наиболее важный вывод — уменьшение влияния глинистой корки с увеличением длины зонда z. При увеличении zот 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&bsol; 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)