Інтерпретація даних нейтронного гамма-каротажу

Контрольні питання

1. Чим обумовлена висока природна радіоактивність глинистих порід?

2. В яких одиницях вимірюється природна радіоактивність?


В даний час у промисловому масштабі в нафтових і газових свердловинах виконуються дослідження: нейтронним гамма-методом НГК в однозондовому варіанті (апаратура ДРСТ-3-90 і СП-62) із зондом НГК-60, нейтрон-нейтронним методом по теплових нейтронах ННК-Т в однозондовому варіанті (апаратура ДРСТ-3-90) із зондом НК-Т-50; нейтрон-нейтронним методом по теплових нейтронах у багатозондовому варіанті (апаратура К-7) і двозондовому варіанті (апаратура РК4-841, РКС-2 і РКС-3).

Матеріали цих досліджень використовуються для літологічного розчленовування розрізу свердловини, виділення продуктивних колекторів, визначення коефіцієнта загальної пористості порід Kп заг.

Визначення коефіцієнта пористості виконується відповідно до положень методичного керівництва, яке складене для конкретного виду апаратури. Незважаючи на деякі відмінності прийомів, що рекомендуються в цих посібниках, усі вони дають єдину логічну схему, яка складається з виконання різних процедур для одержання на підставі результатів виміру величин Ing, Inn значення Kп заг.

Розглянемо основні етапи інтерпретації діаграм, які отримані за допомогою зондів НГК-60 і НК-Т-50.

Залежність показів Ing і Inn від водневого індексу середовища.Покази Ing на діаграмі НГК і Inn на діаграмі НК-Т у розрізах нафтових і газових свердловин визначаються, в основному, об’ємним вмістом водню СH у породах. Як еталонне середовище із СH=1 прийнята дистильована вода при атмосферних умовах (р=0.1 МПа, t=20°С). Вміст водню в інших середовищах, зокрема, у гірських породах, характеризують водневим індексом і позначають w або ВІ. Водневий індекс w визначає відношення об’ємного вмісту водню СH х у даному середовищі до об’ємного вмісту його у воді :

. (9.1)

Величину w можна розглядати як об’ємний водневий вміст або об’ємну вологість середовища.

Покази приладу НГК Ing або НК-Т Inn в еталонному середовищі приймаються за одиницю і позначаються “умовною одиницею. Всі об’єкти, які досліджуються в розрізах свердловин нейтронними методами, звичайно мають w<1. Основою кількісної інтерпретації діаграм НГК, НК-Т є залежності показів Ing, Inn, які виражені в умовних одиницях, від величини w. Для побудови залежностей використовують відношення Ing=Ing/Ing ет, Inn=Inn/Inn ет, де: Ing, Ing ет – швидкості рахунку в досліджуваному та еталонному середовищах при дослідженні НГК; Inn, Inn ет – аналогічно при дослідженнях НК-Т. Ці залежності отримані на природних моделях для стандартних умов: порода – чистий вапняк із густиною скелету dск=2,71 г/см3, насичена прісною водою з густиною dв=1 г/см3 і мінералізацією Св=3 г/л, свердловина заповнена такою ж водою. Для цих умов параметр w дорівнює коефіцієнту загальної пористості Kп, тому на палетці приведені залежності Ing, які виражені в умовних одиницях, від lgKп для різних dc=const. Залежності Ing=f(Kп) випологуються в області низьких (Kп<5%) і високих (Kп>25%) значень коефіцієнта пористості. Залежності Inn=f(Kп) виглядають так само, як і залежності Ing=f(Kп) (Рис. 9.1).

Залежності на рисунку 9.1 є еталонними. Ними можна користуватись для визначення Kп за відомою величиною Ing або Inn тільки для умов, при яких вони отримані. Якщо умови в свердловині (густина і мінералізація бурового розчину, наявність глинистої кірки) і в пласті (склад і густина мінерального скелету, мінералізація пластової води) відрізняються від еталонних, то шукана величина Kп розраховується за формулою

 

, (9.2)

 

де Kп** – уявний (ефективний) коефіцієнт пористості; DKп – сумарне виправлення в значення Kп**, яке враховує вплив технічних умов і відмінність літології досліджуваного пласта від чистого вапняка, який використовується в еталонній моделі.

Величину DKп можна виразити сумою:

 

, (9.3)

 

де кожен доданок суми може мати знак «+» або «-». Ця сума звичайно розбивається на дві складові, з яких одна забезпечує врахування технічних умов вимірювання, інша – врахування літології породи.

Розглянемо послідовність процедури кількісної інтерпретації діаграм НГК і НК-Т, які отримані за допомогою відповідних однозондових приладів.

Визначення границь пластів. Границі пластів з аномальними показами відносно вміщуючих порід Ing, Inn (максимум або мінімум) визначають за правилом, яке використовується при інтерпретації діаграм ГК, а саме: границі пластів-колекторів за даними НГК або НК-Т проводяться по точках, які лежать на середині аномалії даної кривої.

Зняття показів. Покази із діаграм НГК, НК-Т знімають так само, як і з діаграм ГК: 1) у потужних пластах з h>V·t/1200, знімається середнє значення Inγ.ср, за винятком зони товщиною h=V·t/1200, де покази спотворені інерційністю радіометра; 2) у пластах з 1<h<V·t/1200 максимальне або мінімальне.

Врахування впливу інерційності радіометра або приведення показів I до умов пласта необмеженої товщини виконується так само, як і при інтерпретації діаграм ГК. Виправлене значення I¥ у пласті розраховують за формулою:

 

, (9.4)

 

де I.n, Inγ.вм – інтенсивності, які реєструються напроти пласта і вміщуючих порід, ум.од; n – поправочний коефіцієнт (завжди n£1), який визначається за палеткою (Рис. 9.2) для заданих h і V·t.

Врахування впливу фону природної радіоактивності виконується тільки при інтерпретації діаграм НГК, оскільки при реєстрації діаграм НК-Т вплив природної радіоактивності порід відсутній. Розраховується різниця:

 

, (9.5)

 

де Ingp, Igp – зареєстровані покази НГК, ГК, які виправлені за вплив інерційності радіометра; k – відношення ефективності рахунку в каналах ГК і НГК. Для приладів з газорозрядними лічильниками величина k визначається відношенням кількості лічильників у каналах ГК, НГК і складає 0,5. Для ДРСТ-1 k=0,3-0,35, для ДРСТ-3 k=0,15. Дана поправка вводиться при умові, що криві ГК та НГК реєструвались в однакових одиницях вимірювання (імп/хв).

Визначення коефіцієнта нейтронної пористості Kпn.Першим кроком цього етапу є відновлення шкали Inγ в умовних одиницях, використовуючи покази НК від опорних пластів розрізу свердловини. Найчастіше використовують опорні пласти, у яких покази НК максимальні (I.mах ) і мінімальні (I.min). Значення I.mах характерні для щільних пластів-вапняків з Кп=1-2 %, а також ангідриту, у якого Кп<1 %. Значення I.min характерні для глинистих пластів, які відмічаються на кавернограмі перевищенням dc над dн; для них вводять поняття еквівалентної нейтронної пористості Кпn екв із найбільш ймовірним значенням 40 %. Бажано, щоб пласти з I.mах і I.min були не одинарними в досліджуваному інтервалі розрізу і присутні у різних його ділянках та дозволяли б провести на діаграмі НК лінії стійких значень I.mах, I.min, які рівнобіжні осі глибин. На діаграмі НК-Т дані лінії проводять відповідно до показів у щільних пластах і розмитих глинах, на діаграмі НГК за показами в цих же пластах, які виправлені за вплив гамма-фону. На шкалі w фіксують точки із значеннями w=40 % і w=1 %. Шкала I в умовних одиницях переводиться у шкалу подвійного різнецевого параметра DIng або DInn:

 

(9.6)

 

де Ing x і Inn х – відповідно покази НГК (без впливу гамма-фону) і НК-Т напроти досліджуваного пласта.

Величини DIng і DInn змінюються від 0 у пласті розмитих глин до 1 у щільних породах. Побудувавши шкалу DIng або DInn, складають шкалу w, використовуючи для цього відповідну палеточну криву так, як це показано на рисунку 9.3.

Потім, розраховуючи в кожнім пласті, який підлягає інтерпретації, параметр DIng х або DInn х, за допомогою графіка (Рис. 9.3) знаходять відповідне значення Kпn. При розрахунку DIng, DInn у значення Ing х, Inn х вводиться поправка тільки за відмінність dc від dн у відповідних пластах.

Врахування впливу технічних умов вимірювання в свердловині – dр і Ср, dc, hгк (при наявності кірки), р і t – виконується шляхом наступної процедури:

 

, (9.7)

 

де K*пn – уявна нейтронна пористість, яка знайдена до введення поправки за технічні умови вимірювання; DKп – сумарне виправлення в значення K*пn, що враховує вплив технічних умов; Kпn – коефіцієнт нейтронної пористості (нейтронна пористість) пласта з врахуванням поправки. Величина DKп є сумою виправлень:

 

, (9.8)

 

які знаходять за спеціальними палетками або номограмами.

Значення Kпn наносять на діаграму у виді площадок напроти окремих проінтерпретованих пластів або у виді безперервного ступінчастого графіка в інтервалі розрізу, де проводиться інтерпретація даних ГДС.

Отримане значення Kпn відповідає шуканому параметру Kп заг тільки в розрізі, який представлений чистими вапняками. Для карбонатного розрізу, що містить крім вапняку пласти доломіту і доломітизованого вапняку, карбонатних порід із значним вмістом сульфатів; для теригенного розрізу; для розрізів із значним вмістом елементів з аномальними нейтронними властивостями при визначенні величини Kп заг потрібно вводити в значення Kпn виправлення за літологію.

Врахування впливу літології породи при визначенні Kп заг проводиться за допомогою наступної формули:

 

, (9.9)

де DKп i – виправлення, що враховує вплив i-го фактора. На практиці врахування найважливіших літологічних факторів, що викликають розбіжність між Kпn і DKп заг, ведеться окремо.

Врахування вмісту елементів з аномальними нейтронними властивостями. Найбільш розповсюдженими елементами з аномальними нейтронними властивостями, які є присутніми у розрізах нафтових і газових родовищ, є бор В і залізо Fe, якщо не враховувати хлору в складі хлоридів пластової води. Бор входить до складу глинистих мінералів, залізо до складу піриту, а також хлориту, сидериту, лімоніту, гематиту і магнетиту, які зустрічаються в розрізах теригенних відкладів. Складено спеціальні палетки, за допомогою яких знаходять поправку DKi у значення Kпn для відомих Kпn і вміст у породі В або Fe. Зневажаючи вмістом В і Fe при переході від Kпnдо Kп заг приводить до систематичного завищення Kп заг.