Спосіб побудови градуювальної залежності двозондового приладу нейтрон-нейтронного каротажу

Реферат: UA 97334 U UA 97334 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Корисна модель належить до галузі геофізичних свердловинних досліджень гірських порід і призначена для підвищення ефективності інтерпретації результатів нейтрон-нейтронного каротажу в обсаджених і необсаджених свердловинах. Основна область застосування корисної моделі - дослідження традиційних і нетрадиційних нафтогазових колекторів. Двозондові прилади нейтрон-нейтронного каротажу за тепловими нейтронами (2ННКт) застосовують для визначення петрофізичних параметрів порід-колекторів, зокрема водонасиченої пористості. Використання відношення показань двох зондів (метод компенсації) при визначенні пористості дозволяє практично усунути або значно зменшити вплив низки геолого-технічних умов каротажу, а також ряду апаратурних факторів [1]. Інтерпретація результатів вимірювань приладом 2ННКт основана на використанні градуювальної залежності, тобто залежності параметра компенсації від пористості; цей же параметр при свердловинних вимірюваннях служить як інтерпретаційний параметр. При вимірюваннях приладом 2ННКт використовують наступні величини: I1(kп) - швидкість лічби нейтронів детектором меншого зонда (М3) навпроти пласта з пористістю kп, імп/хв.; I01 - швидкість лічби нейтронів детектором М3 у прісній воді, імп/хв.; I2(kп) - швидкість лічби нейтронів детектором більшого зонда (Б3), імп/хв.; I02 - швидкість лічби нейтронів детектором Б3 у прісній воді, імп/хв. Індекси 1 і 2 відносяться до меншого і більшого зондів (М3 і Б3, відповідно). Показання М3 і Б3 вздовж свердловинного розрізу зазвичай виражають в умовних («водяних») одиницях:  k   k  J1 k п   1 п , J2 k п   2 п , (1)  01  02 де J1 k п  - безрозмірні показання детектора М3, умовні одиниці (у. о.); J2 k п  - безрозмірні показання детектора БЗ, у. о.; kп - водонасичена пористість пласта, %. Прийнятий як найближчий аналог спосіб побудови градуювальної залежності [2] полягає у наступному. Розглядають відношення показань М3 і Б3 у вигляді  J k   k  k п   1 п  C0 1 п , C0  02 , (2) J2 k п   2 k п   01 де А - відношення швидкості лічби нейтронів детекторами М3 і Б3 з урахуванням їх показань у воді, у. о.; С0 - метрологічна константа приладу (безрозмірна величина). (i) Вимірюють швидкість лічби імпульсів I1(kп) та I2(kп) при кількох відомих пористостях k п=kп (і) (i=1, 2, ...) та отримують в цих точках значення параметра А . Здійснюють апроксимацію параметра А як функцію пористості і для визначених умов вимірювань отримують градуювальну залежність для приладу 2ННКт. Допоміжними залежностями служать обернені показання М3 і Б3 (див. формулу (1)):   1 k п   01 ,  2 k п   02 , (3) 1 k п   2 k п  Характерною особливістю безрозмірних параметрів А(kп), А1(kп) і А2(kп) є те, що вони менші 1 і практично лінійно залежать від пористості в широкому інтервалі k п ~ (0 - 30 %) [2, 3]. Лінійний характер градуювальної залежності в реальному інтервалі пористостей дозоляє за   двома опорними значеннями пористості k п1 і k п2  з цього інтервалу та відповідними їм (1) (2) значеннями A і А побудувати функцію А(kп) = аkп + b, (4) де  k 2   1  k п1  2  , b  п 2  . (5)    k п2   k п1 k п  k п1 Градуювальні залежності для приладів 2ННКт отримують зазвичай на повномасштабних фізичних моделях пластів карбонатних порід різної пористості, перетнутих свердловиною певного діаметра (наприклад [4]). Недоліком побудови градуювальних залежностей за допомогою фізичних моделей є слабка варіативність свердловинних умов вимірювання: неможливість зміни діаметра свердловини, обмеження на діаметри і кількість обсадних колон, їх цементацію, труднощі заміни a 50  2    1 1 UA 97334 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 свердловинного і порового флюїдів тощо. Побудова моделей, які задовольняли б все різноманіття геологотехнічних умов вимірювань, практично неможливе. Врахування реальних свердловинних умов вимірювань в досліджуваному розрізі за допомогою розрахункових поправок також наштовхується на значні труднощі. Задачею корисної моделі є отримання градуювальних залежностей приладів 2ННКт за допомогою результатів реальних вимірювань в обсаджених і необсаджених свердловинах в конкретних досліджуваних розрізах. Поставлену задачу вирішують наступними діями: 1) вздовж свердловинного розрізу виділяють пласти і будують кросплот А2  А однією з властивостей якого є те, що нейтронна пористість пластів зростає зліва направо; 2) на основі апріорної інформації (літологічні особливості розрізу, відомості про пористість на основі досліджень керну чи за іншими даними) вибирають два опорні пласти однієї і тієї ж літології (наприклад вапняк чи слабоглинистий пісковик); при цьому один із пластів повинен мати мінімальну пористість, а другий - більш високу; (1) (2) 3) для вибраних пластів з кросплоту А2  А знімають значення A і A та за апріорними   даними надають опорним пластам відповідні значення пористості k п1 і k п2  ; 4) за формулою (5) обчислюють значення а і b у формулі (4) та будують лінійну функцію А(kп); аналогічно будують лінійну функцію А2(kп). Залежність параметрів А і А2 від пористості kп на обмеженому інтервалі пористостей служить основною і допоміжною градуювальною залежністю для даного приладу 2ННКт при конкретних свердловинних умовах вимірювань Реалізацію запропонованого способу продемонструємо на конкретному прикладі. Для геофізичних досліджень в необсаджених і обсаджених свердловинах, в тому числі через насосно-компресорні труби (НКТ), в ІГФ НАН України створено універсальний двозондовий прилад нейтрон-нейтронного каротажу ДННК-48 діаметром 48 мм і довжиною зондів М3 і Б3 25 см і 50 см, відповідно. Прилад пройшов випробування на повномасштабних фізичних моделях пластів, створених ІГФ разом із заводом «Геофізприлад», в обсаджених дегазаційних метановугільних свердловинах, а також в спостережній свердловині (з двоколонною конструкцією обсадки) підземного сховища газу з вимірюваннями через НКТ. Для приладу ДННК-48 на повномасштабних моделях вапняку, перетнутих необсадженою свердловиною діаметром 220 мм (прилад притиснено до стінки свердловини, в порах і в свердловині прісна вода), отримано градуювальні залежності А(kп) і А2(kп). Прилад ДННК-48 в комплексі з ГГК і ГК був використаний для визначення петрофізичних параметрів (літологія, характер насичення, пористість) метановугільного розрізу, пройденого свердловиною діаметром 132 мм, обсадженій стальною колоною діаметром 108 мм. Досліджень керну, за якими, зокрема, можна було б вибрати два опорні пласти з відомою пористістю, для даної свердловини не проводили. Тому нами був використаний спосіб кросплотів разом з відомою градуювальною залежністю, отриманою на моделях. За результатами вимірювань приладом ДННК-48 побудовано попластовий кросплот А2  А, представлений на фіг. 1. Позначення на фіг. 1: ●; ○ - виділені пласти метановугільного розрізу; 1; 2 - вибрані опорні пласти;  - результати вимірювань на фізичних моделях пластів різної пористості (зліва направо по осі х: kп = 2 %; 20 %; 23 %; 37 %); ____ - апроксимація даних фізичного моделювання. Згідно з апріорними даними про літологічні особливості досліджуваного масиву, свердловинний розріз містить щільні пласти вапняків, пласти пісковиків, аргілітів і алевролітів. На фіг. 1 відповідні пласти розташовані, в основному, зліва направо (по осі х). Зокрема пласти вапняку, серед яких вибрано два опорні пласти 1 і 2, дещо відокремились від основного масиву точок за рахунок низької глинистості і пористості. Відмітимо також, що, хоча умови вимірювань на моделях пластів і в реальному свердловинному розрізі істотно відрізняються, на поданому кросплоті (фіг. 1) всі точки (як модельні, так і свердловинні), знаходяться в єдиному масиві. Це означає, що і градуювальні залежності для приладу ДННК-48, модельні і свердловинні, повинні бути відносно близькими, незважаючи на різні умови вимірювань. На фіг. 2 представлені основна і допоміжна градуювальні залежності (параметри А(kп) і А2(kп)) для приладу ДННК-48. Позначення на фіг. 2: ------ - градуювальні залежності для умов модельних пластів; 2 UA 97334 U ____ 5 10 15 20 25 30 - градуювальні залежності для умов свердловинних досліджень метановугільного розрізу. Побудову градуювальних залежностей для умов свердловинного розрізу здійснюють за наступною процедурою. 1. За даними фіг. 1 для опорних пластів вапняку (точки 1 і 2) отримують конкретні значення (1) (2) (1) (2) А і А A2 і А2 . 2. Згідно з отриманими значеннями, А і A2, за модельною градуювальною залежністю   (пунктирні лінії, фіг. 2) кількісно оцінюють конкретні значення пористості k п1 і k п2  що   відповідають пластам 1 і 2 ( k п1 0,8 %, k п1 7 %). 3. За формулами (5) отримують конкретні значення коефіцієнтів а і b. 4. Згідно з формулою (4), отримують шукані градуювальні залежності для приладу ДННК-48 (основну А(kп) і допоміжну А2(kп)) за результатами свердловинних вимірювань в умовах природного залягання пластів досліджуваного розрізу: А(kп)=0,018 kп+0,124; (6) А2(kп)=0,012 kп+0,041; (7) Технічним результатом корисної моделі є можливість отримання градуювальної залежності для конкретного двозондового приладу нейтрон-нейтронного каротажу для визначення пористості на основі свердловинних вимірювань у випадках, коли побудова градуювальної залежності на фізичних моделях пластів утруднена (наприклад при вимірюваннях в обсадженій свердловині з одно- чи двоколонною конструкцією, через насосно-компресорну трубу, через буровий інструмент тощо). Джерела інформації: 1. Скважинная ядерная геофизика. / Под ред. О.Л. Кузнецова, А.Л. Поляченко. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1990. - 318 с. 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. - 82 с. 3. Ядерная геофизика при исследовании нефтяных месторождений. Ф.А. Алексеев, И.В. Головацкий, Ю.А. Гулин и др. - М.: Недра, 1978. - 359 с. 4. Патент України на винахід № 84604. Спосіб виготовлення фізичних моделей пластівколекторів, перетнутих свердловиною. Звольський СТ., Кулик В.В., Кармазенко В.В., Кетов А.Ю., Рибак В.І., Сніжко Ю.О. Інститут геофізики НАН України. Бюл. № 21, 2008 р. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 45 Спосіб побудови градуювальної залежності двозондового приладу нейтрон-нейтронного каротажу, за яким реєструють швидкість лічби нейтронів двома зондами в моделях пластів, перетнутих свердловиною, з заданою літологією (наприклад вапняк) і пористістю, будують параметр А (відношення швидкості лічби меншого зонда до швидкості лічби більшого зонда, виражених у еталонних (водяних) одиницях) як функцію пористості і отримують градуювальну залежність даного приладу для визначення водонасиченої пористості при заданих свердловинних умовах в певному інтервалі пористості, який відрізняється тим, що для побудови градуювальної залежності при інших свердловинних умовах використовують вимірювання в досліджуваному розрізі, зіставляють обернену швидкість лічби більшого зонда, виражену у водяних одиницях, з вищевказаним відношенням А, вибирають два пласти (наприклад вапняку) різної пористості і визначають для них числові значення відношення А за апріорними результатами (наприклад за відомою модельною градуювальною залежністю), оцінюють їх пористість і за цими даними отримують відповідну градуювальну залежність в реальному інтервалі пористостей. 3 UA 97334 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4