Нейтронный каротаж нефтегазовых скважин: его модификации, обработка и интерпретация результатов
Покупка
Основная коллекция
Тематика:
Горная промышленность. Металлургия
Издательство:
Инфра-Инженерия
Автор:
Урманов Энгель Габдрауфович
Год издания: 2023
Кол-во страниц: 80
Дополнительно
Вид издания:
Учебно-методическая литература
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-9729-1215-5
Артикул: 814970.01.99
Рассматриваются основные модификации нейтронного каротажа нефтегазовых скважин их преимущества и недостатки при исследовании различных по литологии разрезов. Приводятся основные технические характеристики применяемой аппаратуры, требования к методике и техническим средствам метрологического обеспечения. Приводятся примеры решения задачи при исследовании разрезов различной литологии, в том числе в комплексе с данными других методов ГИС. Для студентов и аспирантов нефтегазовых специальностей. Может быть полезно специалистам нефтегазовой отрасли, нефте- и газопромысловым геофизикам и геологам.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- ВО - Бакалавриат
- 21.03.01: Нефтегазовое дело
- ВО - Магистратура
- 21.04.01: Нефтегазовое дело
- ВО - Специалитет
- 21.05.02: Прикладная геология
- 21.05.06: Нефтегазовые техника и технологии
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
Э. Г. Урманов НЕЙТРОННЫЙ КАРОТАЖ НЕФТЕГАЗОВЫХ СКВАЖИН ЕГО МОДИФИКАЦИИ, ОБРАБОТКА И ИНТЕРПРЕТАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ Учебно-методическое пособие Москва Вологда «Инфра-Инженерия» 2023
УДК 550.832 ББК 33.36 У69 Рецензенты: д. т. н., профессор, заведующий кафедрой геофизических методов исследования Уфимского государственного нефтяного технического университета (УГНТУ) Лобанков Валерий Михайлович; главный геолог центра обработки и интерпретации геофизических материалов (ЦОИ) ПАО «Пермнефтегеофизика» Сальникова Ольга Леонидовна Урманов, Э. Г. У69 Нейтронный каротаж нефтегазовых скважин: его модификации, обработка и интерпретация результатов : учебно-методическое пособие / Э. Г. Урманов. - Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2023. - 80 с. : ил., табл. ISBN 978-5-9729-1215-5 Рассматриваются основные модификации нейтронного каротажа нефтегазовых скважин их преимущества и недостатки при исследовании различных по литологии разрезов. Приводятся основные технические характеристики применяемой аппаратуры, требования к методике и техническим средствам метрологического обеспечения. Приводятся примеры решения задачи при исследовании разрезов различной литологии, в том числе в комплексе с данными других методов ГИС. Для студентов и аспирантов нефтегазовых специальностей. Может быть полезно специалистам нефтегазовой отрасли, нефте- и газопромысловым геофизикам и геологам. УДК 550.832 ББК 33.36 ISBN 978-5-9729-1215-5 © Урманов Э. Г., 2023 © Издательство «Инфра-Инженерия», 2023 © Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2023
Введение Нейтронный каротаж в различных модификациях: нейтронный каротаж по тепловым нейтронам (ННКт), нейтронный каротаж по надтепловым нейтронам (ННКнт), нейтронный гамма-каротаж (НГК) давно применяется при исследовании разрезов нефтегазовых скважин. Он в одной из модификаций включен в обязательный комплекс геофизических исследований всех категорий нефтяных и газовых скважин и остается единственным методом определения пористости коллекторов в комплексе ГИС эксплуатационных скважин. Однако из-за отсутствия единого подхода в метрологическом обеспечении аппаратуры, разброса основных параметров средств метрологического обеспечения, неполного учета влияния геолого-технических условий измерения (ГТУ) или нарушения порядка их учета при обработке материалов скважинных измерений и, наконец, единства в терминологии, его данные довольно часто вызывают критические замечания. Так, например, сопоставление результатов НК, полученных разными приборами, не всегда повторяют друг друга. При сравнении результатов, полученных приборами отечественного производства и зарубежных фирм, также наблюдаются расхождения, что связано как с различиями их технических характеристик (недостаточная чувствительность детекторов излучения, пониженная активность применяемых источников нейтронов в отечественных приборах, примерно на 1 порядок, что связано с ограничениями по нормативным документам [24, 25]), неполный учет ГТУ при обработке результатов измерений, в результате чего предпочтение часто отдается последним. В связи с этим, несмотря на присутствие НК в комплексе ГИС всех категорий скважин, его данные из-за слабой дифференциации показаний против глинистых пластов и коллекторов часто не используются при оперативной интерпретации, особенно при исследовании таких разрезов, как полимиктовые песчаники Западной Сибири. Нейтронный каротаж, как метод радиоактивного каротажа, обычно сопровождается методом гамма-каротажа (ГК). Его данные используются для корреляции геологического разреза, оценки глинистости коллекторов и решения ря-3
да других задач. Однако данные этого метода также, как и методов НК, из-за неоднозначности метрологического обеспечения, неполного учета влияния ГТУ измерений при обработке результатов вызывают много нареканий. 4
Термины и определения В настоящем методическом пособии применяются следующие термины с соответствующими определениями: • нейтронный каротаж (НК) - радиоактивный каротаж, основанный на измерении плотности потока тепловых (ННКт) и надтепловых (ННКнт) нейтронов или вторичных гамма-квантов (НГК), образующихся в результате поглощения нейтронов при облучении горных пород стационарным (радиоизотопным) источником нейтронов; • импульсный нейтронный каротаж (ИНК) - нейтронный каротаж, основанный на измерении нестационарной плотности потока нейтронов (ИННК) или гамма-квантов, образующихся при радиационном захвате тепловых нейтронов, (ИНГК) при облучении горных пород импульсным источником быстрых нейтронов и определении среднего времени жизни (т) или сечения захвата (Еа) тепловых нейтронов; • спектрометрический гамма-каротаж (СГК) - гамма-каротаж, при котором по энергетическому спектру и интенсивности регистрируемого гамма-излучения горных пород в характерных энергетических областях определяют массовое содержание естественных радиоактивных элементов - урана (U), тория (Th) и калия (K); • плотностной гамма-гамма-каротаж (ГГКп) - радиоактивный каротаж, основанный на измерении плотности потока рассеянного гамма-излучения при облучении горных пород стационарным источником гамма-квантов и определении их плотности; • акустический каротаж (АК-АТ) - каротаж, основанный на измерении времени распространения упругих волн сжатия (продольных или P-волн) в вскрытых скважиной породах; • стандартные образцы пористости (СО пористости) - модели пластов с известным коэффициентом водонасыщенной пористости и минерального со 5
става, используемые для градуировки и калибровки аппаратуры нейтронных методов каротажа; • эталонировочная установка - бассейн или бак с пресной водой с соответствующими габаритными размерами, используемый для эталонировки показаний зондов нейтронного каротажа, установления цены условной единицы (у. е.); • имитаторы пористого пласта (ИПП), используемые в качестве образцов пористости при отсутствии соответствующих СО пористости. 6
Перечень сокращений и обозначений В настоящем методическом пособии применены следующие сокращения и обозначения (мнемоники): РК - радиоактивный каротаж (принятое в обиходе выражение); НК - нейтронный каротаж; ННКт - нейтрон-нейтронный каротаж по тепловым нейтронам; 2ННКт - двухзондовый (компенсированный) ННКт [21]; ННКнт - нейтрон-нейтронный каротаж по надтепловым нейтронам; НГК - нейтронный гамма каротаж; ИНК - импульсный нейтронный каротаж; ИННК - импульсный нейтрон-нейтронный каротаж; ИНГК - импульсный нейтронный-гамма каротаж; т - среднее время жизни тепловых нейтронов; Еa - макроскопическое сечение захвата тепловых нейтронов; V/V - объемная доля (породы, пустот); е. з. (cu) - единица измерения макроскопического сечения захвата тепловых нейтронов; у. е. (уе) - показание зонда (скорость счета - имп/мин) в стандартной среде - баке с пресной водой (Ев = 22 е. з. или Св < 0,05 г/л); Св - минерализация (соленость) воды, г/л; ГГКп - гамма-гамма каротаж по плотности вскрытых скважиной горных пород; АК(ПТ) - акустический каротаж по времени распространения волны сжатия (продольной волны); ГК - гамма каротаж - регистрация гамма-излучения естественных радиоактивных элементов (ЕРЭ) в разрезе скважин; СГК - спектрометрический гамма-каротаж; THOR - диаграмма массового содержания тория; URAN - диаграмма массового содержания урана; 7
POTA - диаграмма массового содержания калия; ppm - единица измерения массового содержания (тория, урана) в миллионной доле; SGR - диаграмма общей радиоактивности вскрытых скважиной горных пород (интегрального ГК) по данным СГК; CGR - диаграмма интегрального ГК с вычетом вклада уранового компонента гамма-излучения горных пород; WHHKr- коэффициент кажущейся водонасыщенной пористости по данным ННКт по шкале известняка; WHrK - коэффициент кажущейся водонасыщенной пористости по данным НГК по шкале известняка; WHHK - коэффициент кажущейся водонасыщенной пористости по данным ИНК по шкале известняка; КпНК - коэффициент общей пористости по данным НК; КпНГК - коэффициент общей пористости по данным НГК; КпИНК - коэффициент общей пористости по данным ИНК; КпГГКп - коэффициент общей пористости по данным ГГКп; КпАК - коэффициент общей пористости по данным АК; ДС - диаметр скважины; Кгл - коэффициент объемной глинистости; Сгл - коэффициент массовой глинистости; Wra - водный эквивалент глин; Wor - водный эквивалент скелета (матрицы) породы; Кнт (KNT) - коэффициент текущей нефтенасыщенности породы-коллектора; Кгт (KGT) - коэффициент текущей газонасыщенности породы-коллектора; Кнг - коэффициент нефте- и газонасыщенности породы-коллектора по данным геофизических исследований скважины (ГИС) открытого (не обсаженного) ствола. 8
1. Источники нейтронов, применяемые при каротаже нефтегазовых скважин Источниками нейтронов непрерывного действия, которые используются в нейтронном каротаже, являются, в основном, гелий-бериллиевые смеси: ⁴He₂+⁹Be₄^L C₆+ n₀. Ядра гелия - а-частицы образуются в результате распада радиоактивных элементов: Полония (²¹°Po), Плутония (²³⁹Pu), Америция (²⁴¹Am) (рисунок 1). Рисунок 1. Схематическое изображениереакции в америций-бериллиевом источнике (по Мануэль Абоуд, Роб Бедри и др., 2015, США, Хьюстон [5]) Периоды полураспада этих элементов и энергия образуемых а-частиц разные. Так, период полураспада ²¹°Po - 138 дней 9 часов; ²³⁹Pu - 24 360 лет (²³⁸Pu - 86 лет, имеются изотопы '!⁴⁰Pu, ²⁴⁴Pu и др.); ²⁴¹Am - 432,6 года. В связи с этим максимумы в энергетическом спектре нейтронов также разные. Это означает, что в зависимости от применяемого типа источника нейтронов преобладают те или другие пороговые ядерные реакции при облучении пород. Поскольку возбужденное ядро ¹²С после испускания нейтрона переходит в ста 9
бильное состояние испусканием у-кванта с энергией 4,4 МэВ, He₂+⁹Be₄ источ ник одновременно является нейтронным и гамма источником. Это положение сказывается на показаниях ННКт и НГК, особенно против газонасыщенных коллекторов, повышенными значениями последних. Иногда при специальных исследованиях используется источник Калифорний ²⁵2Cf с периодом полураспада Т₁/₂ = 2,645 года и максимумом в энергетическом спектре нейтронов около 1,0 МэВ. Активность (выход нейтронов) применяемых в отечественной практике геофизических исследований скважин согласно требований существующих Санитарных правил [24, 25] не превышает первых 10⁷н/с. 10