57. Ядерно-магнитный каротаж.

Основан на изучении ядерно-магнитных свойств горных пород.

Принцип ЯМК заключается в следующем: на породы воздействуют постоянным магнитным полем, под его влиянием магнитные моменты ядер элементов пород меняют свою ориентацию. После снятия поляризующего поля ядерные магнитные моменты, возвращаясь к исходной ориентации, свободно прецессируют, создавая своё, затухающее во времени электромагнитное поле, напряженность которого измеряется. Индуцированная полем в катушке зонда эдс является сигналом свободной прецессии. Амплитуда сигнала зависит только от количества ядер водорода, находящихся в составе подвижной жидкости, заключенной в порах породы. Сигнал свободной прецессии от ядер других элементов, входящих в состав твердой фазы породы и вязкого вещества ее пор, а также от ядер водорода кристаллизационной и связанной воды скважинной аппаратурой не регистрируется. Для характеристики амплитуды сигнала свободной прецессии в ЯМК используется индекс свободного флюида (ИСФ) — отношение начальных амплитуд сигналов, наблюдаемых при ЯМК и в дистиллированной воде.

ЯМК используется для:

1. определения эффективной пористости пород (ИСФ ~ Кп. ),

2. выделения коллекторов (неколлекторы на диаграммах не выделяются и ИСФ = 0),

3. выяснения характера насыщения пластов,

4. определения эффективной мощности продуктивных коллекторов.

58. Геофизические методы, применяемые для изучения глубинного строения Земли.

59. Геофизические методы, применяемые для поиска и разведки нефтегазовых месторождений.

60. Геофизические методы, применяемые для исследования верхней части разреза.

ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ ПРО ВСЕ КАРОТАЖИ!

Геофизические исследования, проводимые для изучения геологического разреза скважин, называют каротажем, который осуществляется электрическими, электромагнитными, магнитными, акустическими, радиоактивными (ядерно-геофизическими) и другими методами. При каротаже с помощью приборов, спускаемых в скважину на каротажном кабеле, измеряются геофизические характеристики, зависящие от одного или совокупности физических свойств горных пород и их расположения в разрезе скважины. В скважинные приборы входят каротажные зонды (устройства, содержащие источники и приёмники наблюдаемого поля), сигналы которых по кабелю непрерывно или дискретно передаются на поверхность и регистрируются наземной аппаратурой в виде кривых (рис.) или массивов цифровых данных.

Разрабатываются способы каротажа, которые можно проводить в процессе бурения приборами, опускаемыми в скважину на бурильных трубах.

При электрическом каротаже изучают удельное электрическое сопротивление, диффузионно-адсорбционную и искусственно вызванную электрохимическую активность пород и т.п. Для определения удельного сопротивления применяют боковое каротажное зондирование (измерения трёхэлектродными градиент-зондами разной длины), боковой каротаж (измерения зондами с фокусировкой тока), микрокаротаж и боковой микрокаротаж. Различие в диффузионно-адсорбционной активности пород используется в каротаже самопроизвольной поляризации, а способность пород поляризоваться под действием электрического тока — в каротаже вызванной поляризации, основанном на различии потенциалов, возникающих на поверхности контактов руд (например, сульфидных), углей с другими горными породами. При электромагнитном каротаже изучаются удельная электрическая проводимость (индукционный каротаж), магнитная восприимчивость (каротаж магнитной восприимчивости, КМВ) и диэлектрическая проницаемость (диэлектрический каротаж, ДК) горных пород индукционными зондами на различных частотах 1 кГц (КМВ), 100 кГц и 40 МГц (ДК). При магнитном каротаже измеряются магнитная восприимчивость пород и характеристики магнитного поля. Акустический каротаж основывается на регистрации интервальных времён (скорости), амплитуд и других параметров упругих волн ультразвукового и звукового диапазона.

При радиоактивном каротаже (ядерно-геофизическом) в скважинах измеряют характеристики ионизирующего излучения. Широко используется изучение характеристик нейтронного и гамма-излучения, возникающих в породах при облучении их стационарным источником нейтронов (нейтрон-нейтронный каротаж и нейтронный гамма-каротаж) или источниками гамма-излучений (гамма-гамма-каротаж). Модификации радиоактивного каротажа применяются с импульсными источниками нейтронов (импульсный нейтрон-нейтронный каротаж, импульсный нейтронный гамма-каротаж) и гамма-излучения (импульсный гамма-гамма-каротаж). Естественное гамма-излучение пород исследуется в гамма-каротаже. В активационном радиоактивном каротаже изучаются характеристики излучения искусственных радиоактивных изотопов, возникающих в породах при облучении их источником ионизирующих излучений. Ядерно-магнитный каротаж заключается в наблюдении за изменением электродвижущей силы, возникающей в катушке зонда в результате свободной прецессии протонов в импульсном магнитном поле.

Газовый каротаж обеспечивает изучение физическими методами содержания и состава углеводородных газов и битумов в буровом растворе, а также параметров, характеризующих режим бурения. Иногда применяются исследования, основанные на определении механических свойств в процессе бурения (механический каротаж).

Околоскважинные и межскважинные исследования основаны на изучении в массивах горных пород особенностей естественных или искусственно созданных геофизических полей: магнитного (скважинная магниторазведка), гравитационного (скважинная гравиразведка), распространения радиоволн (радиоволновой метод, РВМ), упругих волн (акустическое просвечивание), постоянного или низкочастотного электрического (метод заряженного тела), нестационарного электромагнитного (метод переходных процессов); пьезоэлектрического эффекта, возникающего в горных породах под воздействием упругих колебаний (пьезоэлектрический метод); потенциалов вызванной поляризации, возникающих на контакте рудного тела в результате воздействия источника тока в скважине или на поверхности Земли (контактный метод поляризационных кривых) и др.

В радиоволновых методах разведки источник электромагнитных колебаний (частота 0,16-37 МГц) размещается в скважине; регистрация осуществляется с помощью приёмников (антенн) в этой же скважине (околоскважинные исследования) или в соседней (межскважинные исследования). В некоторых случаях поле наблюдается на поверхности Земли. При разведке акустическим просвечиванием возбуждение и наблюдение волн осуществляется так же, как в РВМ. В методе заряженного тела токовый электрод размещают в скважине против рудного тела; наблюдения производят в скважине или на поверхности. Методы околоскважинных и межскважинных исследований позволяют обнаружить и оконтурить рудные тела и другие геологические образования, пересечённые скважиной или находящиеся в стороне от неё.

При контроле технического состояния скважин измеряют её зенитный угол и азимут (инклинометрия), средний диаметр (кавернометрия) и расстояние от оси прибора до стенки скважины (профилеметрия), температуру (термометрия), удельное электрическое сопротивление бурового раствора (резистивиметрия), определяют высоты подъёма цемента в затрубном пространстве скважины и его качество (контроль цементирования) по данным кривым акустического и гамма-гамма-каротажа и др. При разработке месторождения регистрируют скорости перемещения жидкости по скважине (расходометрия), вязкость заполняющей жидкости (вискозиметрия), содержание воды в последней (влагометрия), давление по стволу (барометрия) и др.

Отбор проб флюидов из пласта (опробование пластов) производится опробователями пластов, которые на каротажном кабеле опускаются в скважину на заданную глубину. После этого блок отбора (башмак) прижимается к стенке скважины и кумулятивной перфорацией создаётся дренажный канал между пластом и прибором для подачи флюида в приёмный баллон прибора. Образцы пород из стенок скважин отбирают стреляющими грунтоносами и сверлящими керноотборниками. При анализе проб определяется содержание нефти, газа и воды, а также компонентный состав газа, что даёт возможность оценить нефтегазоносность пласта, литологию, наличие углеводородов, а иногда и коэффициент пористости породы.

Геофизические исследования применяют при поисках и разведке нефти и газа (промысловая геофизика), угля (угольная скважинная геофизика), руд и строительных материалов (рудная скважинная геофизика) и воды (геофизические исследования гидрогеологических скважин). Получаемые данные обеспечивают расчленение разреза скважин на пласты, определение их литологии и глубины залегания, выявление полезных ископаемых (нефти, газа, угля и др.), корреляцию разрезов скважин, оценку параметров пластов для подсчёта запасов (эффективную мощность, содержание полезных ископаемых), определение объёма залежи нефти, газа, угля или рудного тела, оценку физико-механических свойств пород при строительстве различных сооружений и др. Геофизические исследования — основной способ геологической документации разрезов скважин, дающий большой экономический эффект за счёт сокращения отбора керна и количества испытаний пластов.

Повышение эффективности геофизических исследований связано с разработкой и внедрением новых методов, а также с совершенствованием методики и техники исследований; внедрением машинных методов обработки и интерпретации данных, создания цифровых каротажных лабораторий, управляемых бортовой ЭВМ, комплексных геолого-геохимическо-геофизических информационно-измерительных и обрабатывающих комплексов, высокоточных и термобаростойких комплексных скважинных приборов и др.