Файл: Заворотько Ю.М. Методика и техника геофизических исследований скважин учеб. пособие.pdf

3. Среднеквадратичная погрешность измерений в нефтяных, газовых и рудных скважинах при поисковых исследованиях не превышает 5%, при детальных — 3%; в угольных скважинах — 10% [50]. Ее вычисляют по результатам основных и контрольных заме­ ров против нескольких достаточно однородных пластов мощностью

h^> 8vx (где V — скорость подъема скважинного прибора, м/с; т — постоянная времени интегратора, с) в соответствии с формулой [19]

(34), которая выведена в предположении, что время регистрации і интенсивности / ѵср стремится к бесконечности или по крайней мере соблюдается условие t т.

Поскольку при непрерывной записи кривых оно не соблюдается, то погрешность е рассчитывают по формуле

(49)

Анализ формул (34), (49) показывает, что чем меньше ѵ и больше / ѵсрh и т, тем меньше величина относительной погрешности измере­ ний, т. е. выше точность измерения регистрируемого излучения.

§ 34. МЕТОД РАДИОАКТИВНЫХ ИЗОТОПОВ

Сущность метода состоит в регистрации гамма-излучения радио­ активных изотопов после введения их в скважину в составе водных растворов и в виде активированных материалов. Сравнивая кривые ГК до и после введения изотопа в скважину, решают те или иные геологические и технические задачи.

В качестве радиоактивных изотопов используют элементы, дающие жесткое гамма-излучение (табл. 15).

Необходимое количество (в м3) активированного раствора рас­ считывают по формуле

где Ѵи и Си — соответственно количество (см3) и удельная актив­ ность (мКи/см3) радиоактивного изотопа; Ср — удельная активность раствора, мКи/м3.

Метод радиоактивных изотопов применяют тогда, когда другие методы каротажа не дают положительных результатов.

144

Т а б л и ц а 15

Рекомендуемые пзотопы для исследования скважин

При проведении работ необходимо строгое соблюдение правил тех­ ники безопасности [50].

Поскольку методика проведения измерений в скважине, техника работ с радиометрической аппаратурой, первичная обработка и оценка качества диаграмм в методе радиоактивных изотопов такие же, как и в методе гамма-каротажа, рассмотрим лишь отдельные вопросы, связанные с применением метода при различных видах работ.

Применение метода радиоактивных изотопов для решения геологических задач

Для определения поглощающих пластов в скважину закачивают радиоактивный изотоп: от 0,5 м3 (при плохом состоянии бурового раствора) до 2 м3 (при хорошем состоянии бурового раствора). Проникая в поглощающие пласты, активированный раствор повы-

.шает их радиоактивность, что легко обнаруживается путем сравне­ ния кривых ГК, записанных до и после введения изотопа в скважину.

Эффективность выделения пластов может быть улучшена путем применения специальных реагентов, повышающих или понижа­ ющих их фазовую проницаемость. В качестве такого реагента ис­ пользуют мылонафт, который в результате обменной реакции с ка­ тионами Са и Mg в водоносном пласте образует хлопьевидный осадок, закупоривающий поры пласта, и активированная жидкость больше проникает в нефтеносный пласт [291.

Метод радиоактивных изотопов отличается высокой эффектив­ ностью при выделении в разрезах скважин трещиноватых и каверноз­ ных карбонатных коллекторов, где другие методы каротажа не дают необходимых результатов. Однако применение радиоактивных изо­ топов обусловлено опасностью обращения с ними. Это можно устра­ нить, если использовать меченые жидкости, в состав которых входит

борная кислота или хлористый кадмий [29]. Так как С1, В и Cd ха­ рактеризуются большими сечениями захвата а 3 тепловых нейтронов и высокой гамма-актнвпостыо радиационного захвата нейтронов (особенно С1), то. проницаемые высокопористые пласты, в которые проникла меченая жидкость, на кривых ННК и НТК будут отме­ чаться соответственно повышенными и пониженными показаниями.

При гидрогеологических исследованиях метод радиоактивных изотопов позволяет определить направление потока подземных вод и его скорость [43].. Радиоактивный изотоп запускают в пуско­ вую скважину, а в контрольных скважинах наблюдают за изменением гамма-активности или отбирают пробы жидкости для радиоактив­ ного анализа в лаборатории. Радиоактивный изотоп при этих ра­ ботах должен удовлетворять следующим требованиям: энергия изо­ топа должна быть достаточной для выделения его в скважине или в отобранных пробах воды; период полураспада должен быть не менее продолжительности наблюдений за подземным потоком; потери изотопа за счет сорбции его горными породами должны быть мини­

его в пробах воды можно только в лаборатории, так как оп является бета-излучателем.

наружен изотоп, определяют направление потока, а по расстоянию между ними и времени движения индикатора — скорость фильтрации подземных вод.

Способ контрольных скважин паиболее часто применяют на практике для определения скорости и направления подземного по­ тока в различных грунтах, в основаниях и телах гидротехнических сооружений. Аналогичным способом можно контролировать дви­ жение нефти в процессе эксплуатации нефтяного месторождения, используя в качестве индикатора радиоактивный изотоп углерода (14С) или трития (3Н) [29].

Применение метода радиоактивных изотопов для решения технических задач

Определение высоты подъема цемента за колонной и толщины цементного кольца

При определении высоты подъема цемента в затрубном пространстве радиоактивный изотоп добавляют в первую порцию цементного раствора, доводя его активность до 0,5—1,0 мг-экв Ra на 1 м3. Рас­ чет его радиоактивности производят по формуле (50). Уровень це­ мента на повторной кривой ГК будет отмечаться повышенными по­ казаниями.

146

Необходимо учитывать, что водные растворы солей радиоактив­ ных изотопов могут вымываться из цементного раствора и подни­ маться вместе с глинистым раствором выше уровня цементного кольца. Для исключения таких ошибок рациональнее пользоваться радиоактивными взвесями и порошками.

Контроль положения цементного кольца в скважине методом изотопов осуществляют тогда, когда предполагаемый уровень це­ мента находится на большой глубине и метод термометрии не дает хороших результатов, или при повторных заливках и ремонтных работах, когда закачивается небольшое количество цементного раствора.

В некоторых случаях метод изотопов позволяет оценить качество цементирования обсадных колонн. При этом активируют весь це­ ментный раствор и производят измерения при помощи гамма-це- ментомера, в котором индикатор гамма-квантов помещен во враща­ ющийся свинцовый экран с отверстием. При хорошей цементации колонны кривая ГК в данной точке скважины представляет собой прямую линию, а при плохой цементации имеет явно выраженные максимумы и минимумы. При интерпретации полученных резуль­ татов используют кавернограмму. Однако этот способ является

.дорогостоящим, требует специальной аппаратуры и небезопасен. К тому же небольшие зазоры между цементным кольцом и колонной не могут быть обнаружены методом изотопов. Поэтому оценку ка­ чества цементирования обсадных колонн рациональнее произво­ дить методом акустического каротажа.

Определение мест повреждений в колонне и затрубнаго сообщения между пластами

Повреждение обсадной колонны и нарушение герметичности затрубиого пространства приводит к нарушению режима работы эксплуатационных и нагнетательных скважин.

После закачки активированной жидкости в нагнетательную скважину или через перфорированные отверстия в колонне эксплуа­ тационной скважины интервалы повреждения колонны пли затрубного сообщения между пластами на повторной кривой ГК будут отмечаться повышенной интенсивностью гамма-излучения.

Определение мест перфорации колонн

При исследовании глубоких скважин точность определения глубин 2,5—3,0 м. При вскрытии в таких скважинах маломощных продуктивных пластов не исключены ошибки определения места перфорации обсадных колонн. Для болееточного определения глу­ бин длину кабеля измеряют не от плоскости роторного стола, а от места нахождения в скважине радиоактивного репера, в качестве которого используют 60Со, помещенный в пулю перфоратора.

Г л а в а Х

МЕТОДЫ ГАММА-ГАММА-КАРОТАЖА

§ 35. ГАММА-ГАММА-КАРОТАЖ ПЛОТНОСТИ

Методика раббт

Облаетъ применения метода „

Метод гамма-гамма-каротажа плотности (ГГК-П) основан на измерении, по стволу скважины интенсивности рассеянного гаммаизлучения JyV источника жестких гамма-квантов, в качестве кото­ рого чаще всего используют изотоп еоСо (Т1/2 — 5,27 года; Еу = = 1,33 и 1,17 МэВ; выход гамма-квантов на один распад — 100%; количество гамма-квантов на один распад — 2; гамма-активность ІмКп — 1,57 мг-экв Ra; гамма-постоянная Ку = 13,2 Р/ч).

Установлено, что для принятых в практике каротажа размеров' зондов между плотностью пород и интенсивностью рассеянного гамма-излучения существует обратно пропорциональная зависи­ мость [2, 17, 28, 53]. Поскольку горные породы и полезные ископа­ емые дифференцированы по плотности, то метод ГГК-П позволяет производить литологическое расчлеиеиие пород, выделять различ­ ные полезные ископаемые, определять пористость пород; кроме того, он используется и для решения некоторых технических задач.

Описываемый метод позволяет определять глубину залегания, мощность и строение угольных пластов, а в некоторых благоприят­ ных случаях — Xi их зольность. Его применяют также для выделе­ ния хромитовых руд (плотность 6П = 3,7 -г- 4,5 г/см3) среди свя­

=3,1 г/см3), полиметаллических руд и калийных солей [29]. Метод ГГК-П отличается одинаковой чувствительностью к изме­

нению пористости пород в широких пределах, независимостью показаний от размеров и взаимного расположения отдельных вклю­ чений и породной основы, от степени однородности среды, минерали­ зации пластовой жидкости и бурового раствора и т. д.

Метод находит успешное применение при определении глубины цементного кольца, качества цементации обсадных колонн и отбивки их муфт, при изучении плотности жидкости, заполняющей скважину, а также для установления контакта нефтепродукт — рассол в под­ земных хранилищах нефтепродуктов. Обычно отбивку цементного кольца производят спустя не более 1—2 месяцев после затворенпя цемента, так как через более длительное время сверху на контакте цемент — буровой раствор образуется глинистый осадок, плотность которого соизмерима с плотностью цемента, и минимум на кривой

149'