Прилад радіоактивного каротажу для дослідження колекторів нафти і газу в обсаджених і необсаджених свердловинах

Прилад радіоактивного каротажу для дослідження колекторів нафти і газу в обсаджених і C2 1 3 - стальна камера джерела нейтронів, через торець якої вставляється джерело швидких нейтронів; - екран із капролону, що заповнює об'єм між камерою джерела та ближнім (до джерела нейтронів) детектором; - ближній детектор повільних нейтронів (детектор МЗ); - екран із капролону між ближнім і дальнім детекторами; - дальній детектор повільних нейтронів (детектор БЗ); - блок електронний; - блок детектування гамма-випромінювання (блок ГК). Блок ГК розташовано на достатньо великій відстані від джерела нейтронів (~1,5м) з тим, щоб гамма-кванти непружного розсіяння та радіаційного захвату нейтронів практично не впливали на реєстрацію природної гамма-активності гірських порід; Недоліками приладу СРК 2ННКт є: а) недостатня швидкість лічби нейтронів на більшому зонді у породах зі значним вмістом водню (до яких належать і досліджувані колектори), що призводить до зменшення статистичної точності вимірювань і, відповідно, до збільшення похибок при визначенні шуканих параметрів колекторів; б) занижений радіус зони дослідження (зменшена глибинність); в) відносно слабка диференціація пластів; г) недостатня чутливість при визначенні характеру насичення колекторів індивідуальними зондами; д) розміщення блоку гамма-каротажу в верхній частині приладу РК, що не дозволяє визначати природну гамма-активність в призабійній частині свердловини. Перші три недоліки пов'язані з тим, що зондовий пристрій приладу СРК містить велику кількість сильного сповільнювача нейтронів (яким є матеріал екранів з високим вмістом водню - капролон) та сильних поглиначів теплових нейтронів (кадмій, водень, залізо). Крім того, швидкість лічби нейтронів, глибинність і диференціація пластів значно зменшуються (особливо в обсаджених свердловинах) внаслідок «залізо-водневої» гетерогенності системи прилад - свердловина - пласт (ПСП). Вказана гетерогенність системи ПСП обумовлена чергуванням водневмісних (екрани, промивальна рідина, цемент) та залізовмісних (стальні кожух і камера джерела, обсадні колони та ін.) компонентів системи ПСП. Недолік г) обумовлений тим, що повільні нейтрони (теплові разом з надтепловими), менш чутливі до наявності аномальних поглиначів, порівняно з чисто тепловими нейтронами. Це призводить до послабленої чутливості при розрізненні водонасичених і нафтонасичених колекторів за наявністю хлору (аномального поглинача теплових нейтронів), який присутній в мінералізованій воді і відсутній у нафті. Метою винаходу є підвищення ефективності, інформативності та продуктивності радіоактивного каротажу шляхом створення єдиного багатокана 92545 4 льного приладу РК, що містить два зонди за повільними нейтронами (2 канали), два зонди за надтепловими нейтронами (2 канали) та блок ГК (1 канал). Суть винаходу полягає в тому, що крім двох детекторів повільних нейтронів, які знаходяться вище джерела нейтронів на різних відстанях від нього, симетрично (відносно джерела) розміщено два детектори надтеплових нейтронів, екрани між джерелом і ближніми детекторами та між детекторами повільних нейтронів і детекторами надтеплових нейтронів виготовлено із матеріалу, який слабо сповільнює, добре розсіює і слабо поглинає нейтрони, наприклад, із алюмінію, блок гаммакаротажу розміщено в нижньому торці приладу РК, а блок електронний - між блоком гамма-каротажу і дальнім детектором надтеплових нейтронів. На Фіг.1 схематично зображено запропонований багатоканальний прилад РК, що знаходиться в обсадженій нафтогазовій свердловині. Цифрами на Фіг.1 позначено: 1 - досліджувана гірська порода; 2 - свердловина; 3 - обсадна стальна колона; 4 - цементне кільце; 5 - захисний кожух приладу; 6 - камера джерела нейтронів; 7 - джерело нейтронів; 8 - детектор повільних нейтронів меншого зонда (МЗ); 9 - детектор повільних нейтронів більшого зонда (БЗ); 10 - детектор надтеплових нейтронів МЗ; 11 - детектор надтеплових нейтронів БЗ; 12, 13 - екрани; 14 - блок електронний; 15 - блок ГК; Z1 - довжина МЗ; Z2 - довжина БЗ; Показання всіх чотирьох детекторів нейтронів і детектора гамма-квантів по електронних каналах надходять в комп'ютеризовану систему реєстрації, обробки та інтерпретації каротажних даних. Детектори надтеплових нейтронів 10 і 11 представляють собою 3Не-лічильники, що для підвищення ефективності оточені водневмісною речовиною (наприклад, капролоном) і кадмієвим фільтром, який поглинає теплові нейтрони і пропускає надтеплові. Детектори повільних нейтронів 8 і 9, узгоджені з детекторами повільних нейтронів 10 і 11, містять ті ж компоненти за винятком кадмію. Екрани 12, 13 виготовлені з речовини, яка слабо сповільнює, добре розсіює і слабо поглинає нейтрони (наприклад, із алюмінію), що сприяє підвищенню показань на зондах повільних і надтеплових нейтронів, збільшенню глибинності і покращенню диференціації пластів, а також зменшенню гетерогенності «водень - залізо» системи ПСП. Зонди повільних і надтеплових нейтронів розташовані симетрично відносно джерела нейтронів (тобто узгоджені між собою за довжиною, детекторами, екранами) з метою отримання кадмієвої різниці, тобто різниці між швидкістю лічби повільних і надтеплових нейтронів на МЗ і, відповідно, на 5 БЗ. Використання кадмієвої різниці покращує можливості визначення характеру насичення пластівколекторів. Розміщення блоку ГК 15 в нижньому торці приладу дозволяє отримати результати ГК у всьому досліджуваному розрізі, включаючи при-забійну частину свердловини. Розміщення електронного блоку 14 між дальнім детектором надтеплових нейтронів і блоком ГК реалізує умову достатнього віддалення блоку ГК від джерела нейтронів. Запропонована конструкція приладу, крім збільшення ефективності та інформативності радіоактивного каротажу, значно підвищує його продуктивність, зокрема, одне джерело нейтронів забезпечує три модифікації нейтрон-нейтронного каротажу (за повільними нейтронами, за надтепловими нейтронами і за кадмієвою різницею) у двозондовому варіанті кожної модифікації. Реалізація та випробування дослідного зразка приладу у конкретному виконанні (під шифром СНК) показали його покращені геофізичні характеристики і розширені можливості порівняно із серійним приладом СРК. Коректності порівняння вимірювань сприяє однакові діаметр, довжина зондів та лічильники обох приладів. На Фіг.2 представлені діаграми показань (швидкість лічби нейтронів у тисячах імпульсів за хвилину, тис. імп/хв.) більшого зонда (БЗ) приладу СРК (крива 1) та БЗ компонентів приладу СНК за повільними нейтронами (крива 2) та за надтепловими нейтронами (крива 3), а також діаграма ГК (крива 4), виражена у мікрорентгенах за годину, мкР/г. Діаграми відповідають інтервалу глибин свердловини з номінальним діаметром 216мм, обсадженої стальною колоною діаметром 168мм (тов 92545 6 щина стінок колони ~ 10мм, середня товщина цементного кільця 24мм). Із Фіг.2 видно, що результати БЗ за повільними нейтронами приладу СНК значно перевищують відповідні результати СРК (за швидкістю лічби, за диференціацією пластів, за чутливістю), а для БЗ за надтепловими нейтронами - сумірні. Відмітимо також, що кадмієва різниця (тобто різниця між кривими 2 і 3) несе додаткову інформацію про властивості пластів. Технічним результатом винаходу є: - об'єднання в єдиному приладі трьох модифікацій нейтрон-нейтронного каротажу (ННК за повільними нейтронами, за надтепловими нейтронами і за кадмієвою різницею) та гамма-каротажу з можливістю призабійних вимірювань; - підвищення швидкості лічби повільних і надтеплових нейтронів і, відповідно, зменшення статистичних похибок вимірювань; - збільшення глибинності досліджень ННК та зменшення впливу свердловини, особливо обсадженої; - покращена диференціація пластів та підвищена чутливість при визначенні характеру насичення колекторів. Джерела інформації: 1. Скважинная ядерная геофизика. Справочник геофизика / Под ред. О.Л. Кузнецова, А.Л. Поляченко. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1990. - 318с. 2. Методические указания по проведению нейтронного и гамма-каротажа в нефтяных и газовых скважинах аппаратурой СРК и обработке результатов измерений /Хаматдинов Р.Т., Еникеева Ф.Х., Журавлев Б.К. и др. Калинин: Союзпромгеофизика, 1989. - 82с. 7 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 92545 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601