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

должно отличаться от среднего более чем на 10%. Одновременно находят цену условной единицы интегрального канала. Эти операции выполняют перед каждым выездом на скважину.

Проведение измерений на скважине

Подготовка аппаратуры к включению, подсоединение скважин­ ного прибора к кабелю и порядок включения на скважине такие, как на базе.

При включении аппаратуры прибор должен находиться в устье скважины на глубине 5—10 м. Переключатели «Задержка», «Окно», и «Пост, времени» устанавливают в позиции, определяемые рассмо­ тренными выше методическими положениями (см. рис. 59).

Проверив работоспособность аппаратуры, устанавливают масш­ табы записи кривых во всех каналах. Требуемых отклонений доби­ ваются регуляторами «Ток выхода» (на панели ИГН-4) и аттенюато­ рами «Точно» при коэффициентах ослабления 2—5 (на измерительной панели станции).

При включенной протяжке фиксируют нулевые положения бликов и их отклонения в соответствии с заданными масштабами. При рас­ положении первой метки на кабеле против точки отсчета глубин набирают на счетчике глубин ее цену и спускают прибор в исследу­ емый интервал скважины. Работу аппаратуры контролируют по пересчетному прибору, осциллоскопу и отклонениям бликов галь­ ванометров. При необходимости корректируют масштабы записи кривых. Когда прибор подходит к нижней границе интервала иссле­ дований, проверяют нулевые положения бликов и их отклонения в соответствии с масштабами записп и приступают к записи кривых.

Количество регистрируемых кривых выбирают в соответствии с выработанной на месторождении методикой. Для литологического расчленения пород по поглощающим свойствам в продуктивном интервале скважины записывают 2—3 дифференциальные и одну интегральную кривые в масштабах глубин 1 : 500 и 1 : 200. После основных записей выполняют контрольные измерения на интервале не менее 50 м и снова фиксируют на бумаге нулевые положения бликов и их отклонения в соответствии с заданными масштабами.

При определении времени жизни тепловых нейтронов в продук­ тивных пластах измерения выполняют в соответствии с методиче­ скими положениями, рассмотренными выше.

Оценка качества материалов ИННК

Интегральные кривые ИННК должны иметь такой же заголовок, как и диаграммы ННК. В заголовках дифференциальных кривых, кроме сведений, соответствующих интегральной кривой, указы­ ваются величина временного «окна» и задержка.

Результаты точечных замеров заносятся в журнал полевых наблюдений, имеющий произвольную форму, в котором указываются

199

необходимые сведения о скважине и измерительной аппаратуре, шаг измерений, глубины точек замера, скорость счета в интегральном канале за выбранный промежуток времени, временное «окно», за­ держки и соответствующие им скорости счета в дифференциальных каналах за тот же промежуток времени, что и в интегральном канале.

Оформление и оценку качества непрерывных кривых ИЫНК выполняют также, как и кривых ННК, НТК.

Среднеквадратичная погрешность измерений при непрерывном каротаже не должна превышать 10%. Скорости счета в дифферен­ циальных каналах при одной и той же задержке не должны отли­ чаться более чем на ±10%.

§ 41. ГАММА-НЕЙТРОННЫЙ КАРОТАЖ

Методика работ

В методе гамма-нейтронного каротажа (ГНК) по стволу скважпны измеряется плотность фотонейтронов, возникающих в резуль­ тате возбуждения ядер элементов жесткими гамма-квантами и пере­ хода их в нормальное состояние.

Образование фотонейтронов возможно лишь тогда, когда энергия гамма-квантов, поглощаемых ядрами, будет превышать пороговую Еуп для данного элемента. Для большей части элементов Еуп более 10—15 МэВ. Например, у 23Na она равна (в МэВ) 12,05, у 27А1 —

= 1,67 МэВ) н дейтерия (Еуа = 2,23 МэВ) [53].

Поскольку в практике каротажа применяются источники гаммаквантов энергии Еу <і 2,09 МэВ, фотоядерную реакцию можно осуществить лишь на ядрах бериллия 9Ве. Из всех источников гаммаквантов, способных вызвать фотоядерную реакцию у бериллия, рациональнее всего использовать радиоактивный изотоп l24Sb (Т 1/2=

При облучении 9Ве гамма-лучами l24Sb образуется поток быстрых нейтронов энергии 24 и 422 кэВ соответственно для Еу = 1,67 и 2,09 МэВ и изотоп 8Ве, который быстро распадается на две альфачастицы. Выход нейтронов на один гамма-квант для ядер бериллия составляет 3-10"4. Поскольку поток фотонейтроиов от гамма-квантов энергии Еу — 2,09 МэВ примерно в 20 раз меньше, чем от энергии Еу = 1,69 МэВ, нейтронное излучение можно считать монохромати­ ческим с энергией 24 кэВ.

Для проведения гамма-нейтронного каротажа в производственных условиях используется аппаратура типа ГНК как с борными про­ порциональными счетчиками, так и со сцинтилляционными детекто­ рами типа, изготовленными на базе светосоставов Т-1 и Т-2, состоящих из смеси ZnS(Ag) и борной кислоты, обогащенной В10.

200

В аппаратуре ГНК-2А используется сцинтиллятор марки М-21-В (светосостав Т-1), сопряженный с ФЭУ-35. Детектор такого типа обладает сравнительно высокой эффективностью (около 20%) к те­ пловым нейтронам и малой чувствительностью к гамма-лучам. Сле­ дует отметить, что использование ФЭУ-35 нередко приводит к зани­ жению показаний после 1—2 ч работы на 20—30%. В аппаратуре типа ГНК лучше применять фотоумножители жалюзного типа — ФЭУ-11, ФЭУ-13, ФЭУ-16, обладающие высокой временной и темпе­ ратурной стабильностью, малым уровнем шумов и наименьшим изменением рабочих параметров под воздействием ядерных излучений [451.

При использовании сцинтилляционных детекторов чувствитель­ ность аппаратуры повышается в 5—6 раз по сравнению с борными пропорциональными счетчиками, обеспечивается высокая скорость счета медленных нейтронов, уменьшается активность источника в 3—4 раза. Чувствительность аппаратуры типа ГНК на сцинтил­ ляционных счетчиках не менее 15 имп/мин на 0,01% ВеО в запол­ ненных водой скважинах диаметром 115 мм при мощности источника l24Sb 60 мКи. Рекомендуется использовать источники активностью 30-100 мКи.

При работе с борными пропорциональными счетчиками активность источника определяется числом п счетчиков нейтронов в скважинном приборе и выбирается примерно 250/тг [55]. Длина зонда в аппара­ туре ГНК равна 11 см. Между источником и сцинтилляционным детектором расположен свинцовый экран толщиной 5 см.

При выборе скорости подъема скважинного прибора и постоянной времени интегратора руководствуются теми же соображениями, что и в методе ГК. Как показала практика каротажа при работе со сцинтилляционнымп детекторами, запись кривых ГНК целесооб­ разно вести при V — 180 ч- 250 м/ч, т = 6 -г- 12 с (масштаб глубин 1 : 200) и при V = 20 ч- 25 м/ч, т = 24 с (масштаб глубин 1 : 50). Такой режим измерений при детализации позволяет выделять с до­ статочной степенью точности рудные тела мощностью 0,1 м с линей­ ными запасами ВеО 0,05%.

Масштабы записи кривой ГНК выбирают в зависимости от содер­ жания ВеО в породе и устанавливают такие, чтобы аномалии кривой на интервалах с максимальными линейными запасами имели воз­ можно большую амплитуду и помещались в пределах диаграммной ленты. Установку масштаба записи кривой производят от калибра­ тора и выражают в имп/мин • см.

Для определения процентного содержания ВеО в породе аппара­ туру эталонируют в заводском эталонировочном устройстве и обяза­ тельно перед каротажем разведочной скважины выполняют кон­

201

где М — массовая длина миграции нейтронов; R — радиус исследо­ вания метода.

Поскольку расчет глубинности метода ГНК строго не обоснован, можно считать, что она мало отличается от глубинности в методе ННК [2].

Техника работ с аппаратурой ГНК

Подготовка аппаратуры к включению

Панель ГНК-1 (рис. 61) подключают к источнику питания УВК-1 (см. рис. 33) и регистратору, а скважинный прибор — к кабелю подъемника. Выводы коллектора лебедки соединяют с клеммами «/; II] I I I » панели управления, к гнезду «Пересчет» подключают пересчетный прибор, а к клеммам «Осциллоскоп» — ЭО типа С1-19Б. Корпус панели надежно заземляют.

Исходные установки органов управления панели следующие: переключатели «Выкл., накал; анод» и «Калибратор» — в положе­ нии «Выкл.»; «Контроль» — в положении «Пит.»; «Пост, времени; сек» — в положении «6 сек»; тумблер «Калибратор; скв. прибор» — в положении «Скв. прибор». Переключатели «Диапазоны» и «Ди­ скриминация» устанавливают в положения, выбранные на контроль­ ной скважине, ползунок потенциометра «Ток выхода» — в среднее

с хвостовиком, в котором находится источник гамма-квантов, и по­ мещают скважинный прибор в эталонировочное устройство, пред­ ставляющее собой цилиндрический бак, заполненный смесью берил­ лийсодержащего вещества и парафина. Применение такого эталона позволяет осуществлять повседневный контроль аппаратуры и увя­ зывать полученные в разное время результаты измерений.

Включение аппаратуры

Включают тумблер .«Сеть» на УВК-1 и после 3—4 мин прогрева блока питания переключатель «Питание» панели ГНК-1 переводят в положение «Накал», а через 1—2 мин — в положение «Анод» (см. рис. 61).

Потенциометром «Стабилизатор тока; точно» на УВК-1 устана­ вливают такой ток питания (около 275 мА), при котором напряжение на вводе скважинного прибора равно 130 В. При позиции «Z7» пере­ ключателя «Род работы» на УВК-1 при помощи переключателя «Контроль источников» проверяют режимы питания панели ГНК-1.

202

После установки и проверки режимов питания скважинногоприбора и панели на экране 90 наблюдают положительные колоколо­ образные импульсы длительностью 15—20 мкс (на половине их амплитуды).

Аппаратуру прогревают в течение 30—40 мин, а зимой — и болеедлительное время.

Контроль за прогревом аппаратуры удобно вести при помощи пересчетного прибора, фиксируя количество поступающих импуль­ сов из скважинного прибора за 1, 10 и 20 мин и сравнивая их с дан­ ными предыдущих измерений. При этом время между контрольными измерениями, которые рекомендуется использовать, не должно превышать 2—3 дней, что связано с распадом источника. Такой спо­ соб прогрева применяют во избежание перегрева или недогрева электронной схемы скважинного прибора в зависимости от времени года, так как неправильный прогрев приводит к большим расхожде­ ниям показаний эталонировочного устройства.

Выбор уровня дискриминации

Одним из важных факторов, обеспечивающих высокую чувстви­ тельность аппаратуры и получение достоверных данных о распро­ странении бериллиевого оруденения, является выбор оптимального уровня дискриминации, при котором аппаратура регистрирует нейтроны на фоне интенсивного гамма-излучения источника.

В условиях скважины гамма-фон вблизи детектора значительноизменяется в зависимости от плотности и вещественного состава пород, диаметра и заполнения скважины и других факторов. По­ этому должен быть выбран такой порог дискриминации, который

.при исследованиях в различных скважинах и геологических усло­ виях исключал бы влияние гадьма-фоиа. В породах, не содержащих бериллия, скорость счета в канале от гамма-фона не должна пре­ вышать 3—4 имп/мин.

Порог дискриминации можно наблюдать по положению светя­ щейся точки на переднем фронте импульса. Регулирование порога дискриминации осуществляется потенциометром, расположенным справа на шасси панели. Чтобы убедиться в правильности выбора порога дискриминации, необходимо после прогрева аппаратуры измерить скорости счета в эталонировочном устройстве на всех пределах дискриминации и построить график зависимости скорости счета от положения переключателя «Дискриминация». При низком уровне дискриминации (на первых пределах дискриминатора) ско­ рость счета в канале будет большая, так как вместе с нейтронами регистрируются и гамма-кванты. Так как амплитуды импульсов детектора от гамма-квантов значительно меньше амплитуды от ней­ тронов, то дальнейшее увеличение порога дискриминации приводит к заметному уменьшению скорости счета. При оптимальном уровне дискриминации скорости счета будут близки между собой.

204