Файл: Содержание Введение 3 Использование радиоактивных источников для каротажа 5 Гаммакаротаж 7 Гаммагаммакаротаж 11 Нейтронный гаммакаротаж 13 заключение 16 Список литературы 18 Введение Актуальность темы исследования.docx

Содержание

Введение

Актуальность темы исследования. Одной из наиболее важных тенденций современной нефтедобывающей промышленности мира является увеличение доли углеводородов, добываемых из морских месторождений.

В настоящее время доля углеводородного сырья в мировом топливно-энергетическом балансе энергии составляет более 70%. Другим важным качеством этого источника энергии, особенно газа, является меньшая нагрузка на окружающую среду. Параллельно с добычей нефти и газа на суше, все более интенсивно ведутся работы по освоению нефтегазовых ресурсов на шельфе, где ежегодная добыча составляет более 1 млрд. тонн условного топлива. Поисково-разведочные работы на нефть и газ ведутся более чем в 70 странах мира

Геофизические методы изучения геологического разреза скважин, основанные на измерении радиоактивных излучений, называются радиоактивным каротажем. Различают естественные и искусственно вызванные радиоактивные процессы.

Цель работы - рассмотреть и проанализировать особенности радиоактивных методов исследования геологического разреза морских поисково-разведочных скважин

В соответствии с поставленными целями решались следующие основные задачи:

- рассмотреть использование радиоактивных источников для каротажа;

- изучить гамма-каротаж;

- рассмотреть особенности гамма-гамма-каротаж;

- дать характеристику нейтронному гамма-каротаж методу исследования геологического разреза морских поисково-разведочных скважин

Методы исследования:

- обработка, анализ научных источников;

- анализ научной литературы, учебников и пособий, а также сети Интернет по исследуемой проблеме.

Объект исследования – радиоактивные методы исследования геологического разреза морских поисково-разведочных скважин

1.Использование радиоактивных источников для каротажа

Радиоактивные источники используются для каротажа параметров пласта. Радиоактивные индикаторы, наряду с другими веществами в жидкости гидроразрыва пласта, иногда используются для определения

---

профиля закачки и местоположения трещин, образовавшихся в результате гидроразрыва пласта.

Закрытые радиоактивные источники обычно используются при оценке пласта как в скважинах с ГРП, так и в скважинах без ГРП. Источники опускаются в скважину в составе приборов каротажа и извлекаются из скважины перед проведением гидроразрыва пласта. Измерение плотности пласта производится с помощью герметичного источника цезия-137 . Это бомбардирует формацию гамма-лучами высокой энергии . Затухание этих гамма-лучей дает точную меру плотности пласта; это стандартный инструмент для нефтяных месторождений с 1965 года. Другим источником является америций-берилиевый (Am-Be) источник нейтронов, используемый для оценки пористости.пласта, и это используется с 1950 года¹.

В контексте бурения эти источники используются обученным персоналом, и радиационное облучение этого персонала контролируется. Использование регулируется лицензиями Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ), протоколами SU или Европейского Союза, а также Агентством по охране окружающей среды Великобритании. Для доступа, транспортировки и использования радиоактивных источников требуются лицензии. Эти источники очень велики, и возможность их использования в качестве «грязной бомбы» означает, что вопросы безопасности считаются важными. При нормальном использовании нет риска для населения или водоснабжения. Они доставляются к скважине в экранированных контейнерах, что означает, что облучение населения очень низкое, намного ниже дозы радиационного фона за один день.

Радиофармпрепараты и маркеры

В нефтяной и газовой промышленности обычно используются незапечатанные радиоактивные твердые вещества (порошковые и гранулированные формы), жидкости и газы для исследования или отслеживания движения материалов. Чаще всего эти радиоиндикаторы используются в устье скважины для измерения дебита в различных целях. Исследование 1995 года показало, что радиоактивные трассеры использовались более чем в 15% интенсифицируемых нефтяных и газовых скважин².

Использование этих радиоактивных индикаторов строго контролируется. Рекомендуется выбирать радиоактивный индикатор так, чтобы он имел легко обнаруживаемое излучение, соответствующие химические свойства, период полураспада и уровень токсичности, которые минимизируют начальное и остаточное загрязнение. Операторы должны гарантировать, что лицензированный материал будет использоваться, транспортироваться, храниться и утилизироваться таким образом, чтобы лица из населения не получали более 1 мЗв (100 мбэр) в год, а доза в любом неограниченная зона не будет превышать 0,02 мЗв (2 мбэр) в любой час. Они должны защищать хранящиеся лицензионные материалы от доступа, удаления или использования неуполномоченным персоналом, а также контролировать и поддерживать

---

постоянное наблюдение за лицензионными материалами, когда они используются, а не хранятся.

2. Гамма-каротаж

Гамма-каротаж — это метод измерения естественного гамма-излучения для характеристики горных пород или отложений в скважине или буровой скважине. Это метод каротажа на кабеле , используемый в горнодобывающей промышленности, разведке полезных ископаемых, бурении скважин на воду, для оценки пласта при бурении нефтяных и газовых скважин и для других связанных с этим целей. Различные типы горных пород излучают различное количество и разные спектры естественного гамма-излучения . В частности, сланцы обычно излучают больше гамма-лучей, чем другие осадочные породы, такие как песчаник , гипс , соль , уголь ,доломит или известняк , потому что радиоактивный калий является обычным компонентом их глины, и потому что способность глины к катионному обмену заставляет их поглощать уран и торий.

Эта разница в радиоактивности между сланцами и песчаниками/карбонатными породами позволяет прибору гамма-излучения различать сланцы и несланцы. Но он не может отличить карбонаты от песчаника, так как они оба имеют одинаковые отклонения на гамма-каротаже. Таким образом, нельзя сказать, что гамма-каротажи сами по себе являются хорошими литологическими каротажами, но на практике гамма-каротажи сравнивают бок о бок со стратиграфическими каротажами³.

Гамма-каротаж, как и другие виды каротажа скважин , проводится путем опускания прибора в скважину и регистрации изменения гамма-излучения с глубиной. Гамма-излучение обычно регистрируется в единицах API, единицах измерения, разработанных в нефтяной промышленности. Гамма-лучи затухают в зависимости от диаметра ствола скважины в основном из-за свойств жидкости, заполняющей ствол скважины, но поскольку гамма-каротажи обычно используются для качественного анализа, поправки на амплитуду обычно не требуются.

За излучение, испускаемое породой, ответственны три элемента и цепочки их распада: калий , торий и уран . Сланцы часто содержат калий как часть своей глины, а также имеют тенденцию поглощать уран и торий. Обычный гамма-каротаж регистрирует общее излучение и не может различать радиоактивные элементы

---

, в то время как спектральный гамма-карот (см. ниже) может.

Для стандартных гамма-каротагов измеренное значение гамма-излучения рассчитывается по концентрации урана в ppm, тория в ppm и калия в весовых процентах: например, GR API = 8 × концентрация урана в ppm + 4 × концентрация тория в частях на миллион + 16 × концентрация калия в весовых процентах. Из-за взвешенного характера концентрации урана в расчетах API GR аномальные концентрации урана могут привести к тому, что чистые песчаные резервуары будут казаться глинистыми. По этой причине спектральное гамма-излучение используется для получения индивидуальных показаний для каждого элемента, чтобы можно было найти и правильно интерпретировать аномальные концентрации⁴.

Аппаратура ГК является интегральной (рис. 1). Точка записи совпадает с серединой детектора. На рисунке 1 дан пример каротажной кривой Iγ. Переход от регистрируемых импульсов в минуту к истинной интенсивности гамма-излучения, выраженной в мкР/ч, осуществляют эталонированием аппаратуры. За радиус зоны исследования ГК принимают радиус сферы, из которой приходит около 95 % регистрируемого излучения. Считается, что он составляет около 30 см.



Рис. 1. Схематичные диаграммы, полученные ядерными методами
в разрезе осадочных пород (по Д. И. Добрынину и др.):

1 — каменная соль;

2 — калийная соль;

3 — глина;

4 — размытый пласт с большой каверной;

5 — гипс;

6 — ангидрит;

7 — известняк низкопористый;

8 — известняк высокопористый; песчаник (песок):

9 — газоносный,

10 — нефтеносный,

11 — водоносный;

12 — метаморфизированная порода



Рис.2. Схема зонда ГК:

Г — детектор гамма-излучения;

ЭС — электронная схема
Преимущество гамма-каротажа перед некоторыми другими видами каротажа заключается в том, что он работает через стальные и цементные стенки обсаженных скважин. Хотя бетон и сталь поглощают часть гамма-излучения, достаточное количество проходит через сталь и цемент, чтобы можно было провести качественные определения.

В некоторых местах несланцы демонстрируют повышенный уровень гамма-излучения. Например, песчаники могут содержать минералы урана, калиевый полевой шпат , глиняную начинку или каменные фрагменты, из-за

---

которых гамма-показания скалы выше, чем обычно. Уголь и доломит могут содержать абсорбированный уран. Месторождения эвапорита могут содержать минералы калия, такие как сильвит и карналлит. В этом случае необходимо провести спектральную гамма-каротажу для выявления источника этих аномалий.

3.Гамма-гамма-каротаж

Гамма-гамма-каротаж (GGL) — это метод неразрушающего контроля, используемый для оценки целостности бетона пробуренных стволов. Трубы доступа из ПВХ диаметром два дюйма прикрепляются к стальному армирующему каркасу перед установкой каркаса в выемку шахты и укладкой бетона. В тех случаях, когда испытания изначально не планировались, GGL может быть выполнен с использованием керновых отверстий, просверленных в бетоне⁵.

Испытательный зонд содержит низкоуровневый радиоактивный источник на наконечнике зонда и экранированный детектор, расположенный на расстоянии 15 дюймов, для оценки плотности бетона, окружающего трубы доступа или керновые отверстия. Метод GGL является одним из двух методов проверки целостности, которые позволяют оценить качество бетона вне арматурного каркаса, как показано выше. Как правило, смотровые трубы (или отверстия с керном) должны располагаться на расстоянии не менее двух дюймов от продольной арматуры, при этом в каждой свае должно быть установлено несколько трубок, чтобы обеспечить возможность многократного считывания.

Зонд длиной 4 фута опускается в каждую трубу доступа с помощью электрической лебедки. Количество импульсов гамма-излучения в импульсах в секунду (CPS) регистрируется по мере поднятия зонда. Затем на основе данных калибровки могут быть представлены профили средней объемной плотности в фунтах на кубический фут в зависимости от глубины.

GGL оценивает объемную плотность бетона от центра входной трубы наружу на радиальном расстоянии около трех-четырех дюймов с использованием источника низкой энергии. Для каждой трубки доступа наносится график зависимости плотности GGL в секунду от глубины со средним значением, двумя линиями стандартного отклонения и тремя линиями стандартного отклонения. 

Инструмент гамма-гамма-плотностного каротажа использует источник гамма-излучения и пару детекторов гамма-излучения. Первый детектор принимает только естественные гамма-лучи от формаций, окружающих скважину. Второй детектор принимает как естественные гамма-лучи, так и рассеянные гамма-лучи от формаций, окружающих скважину. Скорость счета второго детектора модифицируется скоростью счета первого детектора, чтобы обеспечить измерение плотности с поправкой на эффекты естественного гамма-излучения от радиоактивных рудоносных зон в формациях⁶.

---