Файл: Метод углероднокислородного каротажа (ингк с, он же Со сО каротаж).docx
Добавлен: 30.11.2023
Просмотров: 79
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Ф
едеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования«Уральский государственный горный университет»
(ФГБОУ ВО «УГГУ»)
620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30
Факультет геологии и геофизики
Кафедра геофизики
Дисциплина «Ядерная геофизика и радиометрия скважин»
Курсовая работа
на тему: Метод углеродно-кислородного каротажа (ИНГК – С, он же С/О – С/О каротаж)
| Специальность: Технология геологической разведки Специализация: Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых. | Студент: Группа: Проверил: доц. Белышев Ю. В. Оценка ____________________ Подпись___________________ |
Екатеринбург
2023
Оглавление
Введение………………………………………………………………………......3
1.История создания метода……………………………………………………...4
1.1. Физические основы метода………………………………………………..5
2. Аппаратура применяемая для регистрации данных ИНГК-С……………...9
3. Факторы искажающие определение нефтенасыщенности по данным ИНГК-С…………………………………………………………………………..11
3.1. Влияние технологических факторов……………………………………..11
3.2. Ошибки связанные с неточностью определения технологических параметров ближней зоны………………………………………………………15
3.3. Влияние минерализации пластовых вод на точность определения нефтенасыщенности……………………………………………………………..18
3.4. Влияние пористости и карбонатности коллектора на определение нефтенасыщенности……………………………………………………………..19
4. Пример системы обработки данных…………………………………………20
4.1. Оценка качества первичных данных каротажа………………………….20
4.2. Оценка качества первичных данных по стабильности временного спектра……………………………………………………………………………21
4.3. Задание опорного спектра………………………………………………...23
4.4. Выбор опорного спектра из файла калибровок…………………....…….24
4.5. Создание опорного спектра по скважинным данным…………………...25
4.6. Задание технических параметров………………………………………...26
4.7. Параметры обработки……………………………………………………..26
4.8. Параметры условий измерений…………………………………………...28
4.9. Расчет первичных геофизических параметров…………………………..29
4.10. Ввод данных открытого ствола………………………………………….29
4.11. Ввод поправки за влияние муфт………………………………………...30
4.12. Задание модели обработки………………………………………………30
4.13. Задание модельных опорных интервалов………………………………31
4.14. Расчет нефтенасыщености………………………………...……...……..34
Заключение………………………………………………………...…………….35
Список использованных источников и литературы…………...……………...36
Введение
Для решения задач контроля за изменением нефтенасыщенности коллекторов, применяются различные модификации ядерного, акустического и термического каротажа, гидродинамические методы для измерения расхода и состава скважинного флюида, различные виды каротажа с применением индикаторных жидкостей. В связи с тем, что основной фонд действующих скважин на эксплуатируемых месторождениях составляют скважины, обсаженные металлической колонной, для оценки коэффициентов текущей и остаточной нефтенасыщенности наиболее широко применяются ядерно-геофизические методы. Одним из таких методов является спектрометрический метод импульсного нейтронного гамма-каротажа (ИНГК-С), в модификации С/О (углеродно-кислородный)-каротаж, основанный на различии вещественного состава воды и углеводородов. Величина отношения С/О (углерода к кислороду) является определяющим фактором при определении степени нефтенасыщенности пласта.
Опыт ведущих зарубежных геофизических компаний подтверждает целесообразность применения углеродно-кислородного каротажа для решения задач определения насыщенности в обсаженном стволе в случае пресных и слабоминерализованных пластовых вод.
Таким образом, повышение эффективности изучения продуктивных пластов в процессе их разработки с помощью программно-управляемой спектрометрической аппаратуры импульсного нейтронного гамма-каротажа (ИНГК-С) созданной с использованием современной элементной базы, программного обеспечения регистрации, первичной обработки и интерпретации данных ИНГК-С, весьма актуальна.
-
История создания метода
Метод углеродно-кислородного каротажа начал разрабатываться в 60-70-х годах прошлого века. Именно тогда Колдуэлл (Caldwell) предложил судить о нефтенасыщенности коллекторов по величине отношения интенсивности гамма-излучения неупругого рассеяния (ГИНР) в энергетическом окне углерода к интенсивности ГИНР в энергетическом окне кислорода, что, собственно, и дало название метода. В 80-х годах этот метод встал на вооружение геофизиков ведущих мировых компаний - Shluinberger, Halliburton, ComputaLog, Western Atlas.
В СССР первые публикации, посвященные возможности определения нефтенасыщенности путем регистрации спектров ГИНР, датируются 1971г, когда были проведены скважинные исследования с ампульным источником нейтронов в точечном варианте каротажа (Кадисов Е. М.). При проведении этих работ использовался ампульный нейтронный источник, поэтому доля спектров ГИНР в регистрируемом спектре гамма-излучения была достаточно низка. Отсутствие импульсного режима излучения не позволили разделить информативное ГИНР от фонового гамма-излучения радиационного захвата (ГИРЗ). В 1972г появляется работа (Бланков Е. Б.), в которой приводится описание комплекса, позволяющего проводить регистрацию ГИНР от импульсного нейтронного генератора, и приводятся сведения о начале работ по созданию макета аппаратуры. Однако до середины 90-х годов эти исследования не вышли за рамки научно-исследовательских лабораторий. Практическое применение спектров ГИНР для оценки нефтенасыщенности пластов стало возможным с появлением высокочастотных импульсных нейтронных генераторов, позволяющих проводить временную селекцию гамма-излучения, индуцированного быстрыми нейтронами. В конце 80-х было составлено первое техническое задание (Миллер В. В.) на разработку таких генераторов. Их первые образцы были разработаны и изготовлены во ВНИИа (Бармаков Ю. Н. , Боголюбов Е. П. , Хасаев Т. О.). Параллельно шло развитие теоретической базы метода (Лухминский Б. Б. , Поляченко A. Л. и другие ).
Тем не менее, к началу описываемых исследований, инициированных автором, в России не существовало аппаратурно-методического комплекса импульсного спектрометрического нейтронного гамма-каротажа, позволяющего проводить оценку текущей нефтенасыщенности в обсаженных скважинах Первый экспериментальный комплекс был разработан и испытан автором совместно с Бортасевичем В. С. в 1996 г.
-
Физические основы
Физической основой C/O-каротажа является процесс облучения горной породы быстрыми нейтронами, последние из которых взаимодействую с ядрами, в результате чего возникает вторичное гамма-излучение, которое подразделяется на три типа:
-
гамма-излучение неупругого рассеяния (ГИНР); -
гамма-излучение радиационного захвата (ГИРЗ); -
гамма-излучение наведенной активности (ГИНА).
Генератор излучает импульсы нейтронов с энергией 14
. Первые соударения этих нейтронов с ядрами окружающей среды чаще всего является неупругим рассеянием, нейтрон передает большую часть своей энергии рассеивающему ядру. Процесс возврата ядра обратно из возбужденного состояния сопровождается гамма-излучением (ГИНР), имеющим энергетический спектр характерный для каждого элемента. При неупругом рассеянии на ядрах веществ образуются гамма-кванты с различными энергиями, у углерода (C) – 4,43
, у кислорода (O) – 6,13-7,1 . После замедления нейтронов до энергии
, происходит упругое рассеяние при последующих соударениях в процессе, которых нейтроны далее замедляются до тепловой энергии. Упругое рассеяние не сопровождается гамма-излучением. Замедлившись до тепловой энергии, нейтроны захватываются ядрами горных пород. При этом наблюдается гамма-излучение радиационного захвата (ГИРЗ). Так же, как при ГИНР у каждого элемента есть характерное для него ГИРЗ. Параллельно часть нейтронов вступает в ядерные реакции, в результате которых при захвате нейтрона происходит образование радиоактивного ядра другого элемента. Вновь возникшее ядро распадается с испусканием бета или гамма-излучения наведенной активности (ГИНА), характеризующейся величиной энергии и периодом полураспада. Процесс замедления быстрых нейтронов длится порядка первых нескольких микросекунд, поэтому спектры ГИНР регистрируются в процессе излучения импульса нейтронов излучателем, длительность которого составляет 15-25 мкс. Время жизни тепловых нейтронов в типичных разрезах колеблется от 100 до 500 мкс. Таким образом, во время нейтронного импульса тепловые нейтроны от предыдущих импульсов, а так же те нейтроны, энергия которых приблизилась к энергии тепловых нейтронов во время импульса, продолжают генерировать гамма-излучение радиационного захвата. При регистрации спектров ГИНР это излучение, наряду с гамма-излучением наведенной активности, является фоновым. Через несколько микросекунд после окончания вспышки, когда ГИНР практически отсутствует, гамма-излучение наведенной активности является фоновым уже для спектров ГИРЗ. Чистые спектры ГИНР и ГИРЗ для последующего их анализа получают после вычитания из измеренных спектров соответствующих фоновых спектров (рис. 1).
Рис. 1. Схема временной селекции ГИНР и ГИРЗ в единичном цикле излучения генератора нейтронов в измерениях С/О
Спектры гамма-излучения единичного цикла измерений (на квант глубины) формируются из спектров единичного цикла излучения генератора нейтронов путем их суммирования в пределах кванта глубины (рис. 2). Например, временной спектр аппаратуры АИМС-СП состоит из 23 каналов (рис. 2). Красными точками на рисунке отмечены середины временных каналов. Первые 15 каналов имеют длительность 2 мкс, следующие 7 каналов - 6 мкс и последний 23 канал имеет длительность, соответствующую длительности единичного цикла излучения генератора нейтронов минус 72 мкс.
Проходя через породу, скважину и охранный кожух прибора гамма-кванты радиационного захвата и неупругого рассеяния нейтронов частично поглощаются, частично рассеиваются с потерей энергии. В результате на детектор поступает спектр гамма-излучения, отличающийся от первичного спектра. Поглощенная сцинтилляционным детектором энергия гамма-кванта преобразуется в световые вспышки - сцинтилляции.
Рис. 2. Схема формирования временного спектра единичного цикла измерений
Последовательность одиночных вспышек при частоте работы генератора 10 кГц. При этом суммарная энергия образовавшихся фотонов пропорциональна энергии, оставленной гамма-квантом в детекторе. Далее фотоэлектронный умножитель (ФЭУ) оптически сочлененный с детектором конвертирует световой импульс в электрический импульс. Заряд, собираемый с выхода ФЭУ, при прочих равных условиях, пропорционален суммарной энергии сцинтилляций люминофора детектора, и, следовательно, энергии, оставленной гамма-квантом в детекторе. Спектр (распределение по амплитуде) электрических импульсов, регистрируемых прибором, называется аппаратурным спектром. Пример таких спектров приведен на рис. 3.
Рис. 3. Пример аппаратурных спектров неупругого рассеяния (А) и радиационного захвата нейтронов (В) прибора АИМС-СП
Синий спектр - водонасыщенный песчаник, черный спектр - нефтенасыщенный песчаник. Анализ спектров ГИНР и ГИРЗ, в силу индивидуальных их особенностей для элементов составляющих породу, позволяет определять массовые содержания углерода, кислорода, кальция, кремния и ряда других элементов в породе, обеспечивая тем самым решение задач оценки пористости, литологического состава, нефтенасыщенности и др.
-
Аппаратура применяемая для регистрации данных ИНГК-С
Независимо от выбранной методики обработки данных ИНГКС-С/О технология определения нефтенасыщенности пластов аппаратурой импульсного спектрометрического нейтронного гамма-каротажа включает последовательное выполнение нескольких этапов. Для аппаратуры серии АИМС такими этапами являются настройка/контроль аппаратуры, проведение измерений в скважине (каротаж), обработка результатов каротажа.