где z – заряд ядра; А – атомная масса; N – число Авогадро; δп – плотность среды. В горных породах, представленных в основном легкими элементами z/А ≈ 0,5, откуда Ne=cδп, где с - некоторая постоянная величина.

Поскольку Ne ≈ δп  показания ГГК-П будут зависеть лишь от плотности среды: чем больше плотность окружающей среды, тем меньше показания ГГК-П, и наоборот. Длина зонда ГГК-П 20 — 40 см.

Плотностной вариант ГГК - один из основных методов, применяемых для оценки пористости горных пород.

Нейтрон – нейтронный каротаж

 На диаграммах ННКТ водородсодержащие пласты выделяются низкими значениями, малопори­стые пласты — более высокими значениями. Однако на пока­зания ННКТ значительное влияние оказывают элементы, об­ладающие большим сечением захвата тепловых нейтронов, по­этому ННКТ весьма чувствителен к содержанию хлора и получаемые результаты сильно зависят от минерализации про­мывочной жидкости и пластовой воды.

Показания ННКН практически не зависят от содержания в окружающей среде элементов с большим сечением захвата тепловых нейтронов, в том числе хлора. Они определяются главным образом замедляющими свойствами среды — водородосодержанием. Следовательно, показания ННКН более тесно связаны с содержанием водорода в породе, чем показания НГК и ННКТ. Однако для ННКН характерна малая глубинность ис­следования, которая изменяется в зависимости от свойств по­род и их водородосодержания от 20 до 40 см, уменьшаясь с рос­том водородосодержания. Наименьший радиус исследования характерен для ННКН, так как область распространения надтепловых нейтронов меньше, чем тепловых.

По данным НК через содержание водорода определяется об­щая пористость пород. При этом учитывается ряд геологиче­ских и технических факторов.

За условную единицу измерения при нейтронном каротаже приняты значения Iусл.ед, измеренные в баке с пресной водой. При использовании в качестве эталонной жидкости дизель­ного топлива в измерения необходимо вводить поправки за счет разницы в водородосодержании нефти и воды. При ка­либровке приборов НК выполняются измерения потока гамма-излучения или нейтронов на имитаторах пористых пластов (ИПП). Полученные данные используются для построения зависимости Iусл.ед=f(kп). Погрешность приведенных измере­ний не должна превышать ±1 % в рабочем (линейном) диа­пазоне изменения пористости от 3 до 20—30%.

Нейтронный каротаж  проводится при помощи скважинного при­бора, содержащего источник нейтронов и расположенный на некотором расстоянии от него детектор гамма-излучения или нейтронов (см. рис..). Это расстояние, отсчитанное до середины детектора, называют длиной зонда.

Рис. Схема измерительных установок нейтронного каротажа: γ – детектор гамма – излучения; n – детектор нейтронов; N – источник нейтронов; L – длина зонда; 1- стальной экран; 2 – свинцовый экран; 3 – парафин (или другой материал с высоким водородосодержанием); 4 – точка записи результатов измерений.

Источником нейтронов является помещенная в ампулу смесь порошкообразного бериллия с радиоактивным элементом, обычно полонием. Нейтроны образуются в результате взаимодействия ядер ато­мов бериллия 49Ве с альфа-частицами, испускаемыми полонием.

Форма кривых НК определяется следующими факторами: характером распределения по стволу скважины потока излучения, регистрируемого приборами; электрической инерционностью аппаратуры, возрастающей с увеличением постоянной времени интегрирующей ячейки τ и скорости перемещения прибора по скважине.

Рис. Кривые радиоактивного каротажа против одиночных пластов. Шифр кривых ντ.

При ντ =0  (точечные замеры, нет искажающего влияния интегрирую­щей ячейки) кривая симметрична относительно середины пласта.

При ντ>0 кривая становится асимметричной относительно середины пласта, растягиваясь в направлении движения прибора (снизу вверх). Амплитуда кривой против пласта начинает снижаться при большей мощности пласта. С увеличением параметра ντ отмеченные искажения кривой выражаются все более резко. Границы пласта отбиваются по началу крутого подъема и началу крутого спада кривой.

Акустический каротаж

Акустическим каротажем называют методы определения упругих свойств горных пород, слагающих разрезы скважин, по наблюдениям за распространением в них упругих волн.

В отличие от сейсмического каротажа, в котором для получения средней скорости распространения упругих колебаний в мощных пластах (от 20 м и более) используют частоты порядка 20 - 100 Гц, при акустическом каротаже определяют интервальную или пластовую скорость для маломощных пластов (от 0,5 м и более) с использованием частот порядка 5 - 100 кГц.    

Чтобы получить представление о принципе скважинных измерений при акустическом каротаже, рассмотрим распространение упругих волн от сферического излучателя И в скважине постоянного диаметра, заполненной глинистым раствором и пересекающей пласт неограниченной мощности. Приемник П упругих колебаний находится на расстоянии L от излучателя на оси скважины. Наблюдается следующая картина. При возбуждении упругих колебаний от излучателя И по глинистому раствору распространяется продольная упругая волна Р1 со сферическим фронтом распространения и скоростью υ1 Достигнув стенки скважины, прямая волна Р1  образует вторичные волны - отраженную продольную Р11 и проходящие - продольную Р12  и обменную поперечную Р1S2 волны. У проходящих вторичных волн скорость распространения продольной волны υр2, больше, чем поперечной υs2( υp2  > υs2). Фронт прямой продольной волны Р1 образует со стенкой скважины критический угол i(sin i = υp2/ υp2 ) в результате чего проходящие волны становятся перпендикулярными к границе раздела скважина - плавт (случай преломления, называемый полным внутренним отражением) и начинает распространяться вдоль стенки скважины. Скользя вдоль стенки скважины проходящие волны Р12  и Р1S2  излучают энергию в скважину в виде головных продольных Р121 и поперечных Р1S2P1  волн, а также волн типа Лэмба - Стоунли (L - St) (распространяющихся в жидкости, заполняющей скважину, и в горной породе в прискважинном слое).

Следовательно, от излучателя И к приемнику в условиях скважины распространяются головная продольная волна Р121  головная поперечная волна P1S2P1, волна Лэмба - Стоунли (L - St) и прямая продольная волна Р1 (отраженная волна  Р11  обычно не доходит до приемника из-за малой ее энергии) со следующим соотношением скоростей: υp2 > υs2 >υL-St > υp1. В реальных условиях волновая картина имеет более сложный вид.

2.5. Метрологическое обеспечение проектируемых работ

К  геофизическим  исследованиям  в  скважинах  допускается  аппаратура  и  скважинные  приборы,  прошедшие  проверку  в  региональных  и  базовых  метрологических  центрах.  Проверка  скважинной  аппаратуры  производится  в  соответствии  с  действующими  ОСТами  геофизической  аппаратуры  и  другими  руководящими  документами  по  проведению  различных  видов  каротажа.

Проверка  геофизической  аппаратуры   в  базовых  метрологических  центрах  производится  периодически (1 раз  в  течение  полугода),  но  реже  1  раза  в  год  и  после  ремонта,  влияющего  на  метрологическую  характеристику  аппаратуры.  Калибровка  аппаратуры  на  скважине  производится  с  помощью  специальных  передвижных  метрологических  устройств,  при  отсутствии  указанных  устройств – с  помощью  контрольных  измерений. Широкое внедрение государственной системы обеспечения единства измерений позволяет гарантировать нормированную точность применяемых средств измерений и предусматривает применение аттестованных и стандартизированных методик выполнения измерений. Метрологическая служба ОАО «РГК» осуществляет  контроль нормированной точности скважинной аппаратуры.

Качество средств измерений определяют при поверке и аттестации. Средствами контроля точности скважинной аппаратуры являются стандартные образцы жидкости.

Скважинный прибор СГДТ требуется поверять один раз в три месяца. Основным средством первичной и периодических калибровок являются отрезки стальных труб разного диаметра и толщин стенок, установленные в емкости с водой и зацементированные в нижней части.

Результат калибровки (признание аппаратуры годной или негодной) оформляется протоколом, на основании которого выдается свидетельство о калибровки аппаратуры, если результаты калибровки положительны. При отрицательных результатах калибровки аппаратура не допускается к применению. В протоколе калибровки указывается все результаты измерений и обработки этих результатов с оценкой значения погрешности аппаратуры. В свидетельстве о калибровке, помимо заключения о годности, указывается оценка погрешности проверяемой аппаратуры.

Госнадзор за деятельностью метрологической службы предприятия осуществляется окружным центром стандартизации и метрологии РФ.

Аппаратура и оборудование

Геофизические исследования в скважинах служат для изучения разрезов скважин, выявления и промышленной оценки полезных ископаемых, изучения технического состояния скважин и контроля разработки нефтяных и газовых месторождений.

Геофизические исследования  в скважинах проводятся с помощью специальных установок, которые включают наземную и скважинную аппаратуру, соединенную между собой каналом связи – геофизическим кабелем, а также спуско-подъемный механизм, обеспечивающий перемещение скважинных приборов, по стволу скважины.

Наземная аппаратура, включающая совокупность измерительной аппаратуры, источников питания, контрольных приборов, смонтированных в специальном кузове, установленном на шасси автомобиля, носит название каротажной станции.

Под скважинной геофизической аппаратурой понимают совокупность измерительных устройств, предназначенных для определения разных физических параметров в скважинах. В большинстве случаев комплект скважинной аппаратуры включает в себя датчик (зонд), располагающийся вне скважинного прибора или входящий в его состав, передающую часть  телеизмерительной системы, находящуюся внутри гильзы скважинного прибора, кабель и приемную часть телеизмерительной системы на поверхности. Информация со скважинного прибора преобразуется на поверхности в геофизические диаграммы, отнесенные к глубине интервала регистрации.

Приемная часть телеизмерительной системы функционирует совместно с основными узлами каротажных станций, включая регистрирующий прибор и источники питания.

Спуск и подъем скважинного прибора осуществляется при помощи подъемника, кабеля, подвесного и направляющего роликов, устанавливаемых на устье скважины. В зависимости от типа и длины кабеля применяют подъемники с лебедками  различных видов.

Подъемники представляют собой самоходную установку, смонтированную в специальном металлическом кузове на шасси повышенной проходимости. Спуск и подъем кабеля происходит при помощи лебедки. Барабан лебедки снабжен тормозом, состоящим из двух металлических лент с наклеенными на них слоями феррадо, охватывающими щеки барабана. Передача от двигателя к барабану обеспечивает возможность изменения скорости подъема кабеля в диапазоне 40-10000 м/ч и имеет устройство передачи на плавный спуск кабеля. Для подсоединения измерительной цепи лаборатории к жилам кабеля на лебедке устанавливается коллектор.

Подъемник имеет органы  управления лебедкой и трансмиссией ее привода, приборы для измерения скорости движения кабеля, глубины его спуска и натяжения, приборы для освещения кузова и устья скважины, различное оборудование для проведения монтажных работ при геофизических исследованиях, а также для крепления при перевозке скважинных приборов и грузов.

В процессе геофизических исследований должны быть известны данные о глубине нахождения, скорости перемещения прибора по скважине и натяжении кабеля. Кроме того, необходимо четко согласовать перемещение прибора по скважине с  движением диаграммы. Это достигается применением блок-баланса или направляющего и подвесного роликов с датчиками глубины, натяжения и сельсинной передачей.

Блок-баланс состоит из ролика для направления кабеля в скважину и подставки, устанавливаемой над устьем скважины и прижимаемой к столу ротора бурильным инструментом. Направляющий ролик крепится к подроторной раме основания буровой, а подвесной после установки датчиков глубины и натяжения и подсоединения к ним кабелей от смоточного устройства подъемника  с помощью подвески закрепляют на талиевой системе бурильной установки.

Геофизические кабели служат для спуска и подъема приборов при проведении геофизических исследований.

Жилы и броню кабеля используют в качестве линий связи. По кабелю подают питание к скважинным приборам и передаются сигналы в наземную измерительную аппаратуру, где они регистрируются. Кабель применяют в качестве измерительного инструмента для определения глубины нахождения прибора в скважине.

В соответствии с назначением и условиями геофизические кабели должны обладать определенными свойствами: а) высокой механической прочностью, гибкостью и минимальным удлинением; б) малым электрическим сопротивлением токопроводящих жил и их электрической симметрией; в) высоким сопротивлением жил изоляции, не нарушающимся в условиях агрессивной проводящей среды, большого давления пластовой жидкости и высоких температур.

Обычно сопротивление изоляции жилы нового (полученного с завода) кабеля около 100-150 МОм на 1 км при 20оС. Привязку шкалы глубин на диаграмме и уточнения фактических глубин нахождения скважинного прибора выполняют при помощи магнитных меток, нанесенных на кабель через 50-100м.

После окончания работ полученный геофизический материал доставляется в интерпретационный отдел. Затем оценивается качество полученного материаля главным инженером КИП. Оценка качества производится на основании « Требований руководства ОАО ННГ к качеству полученного материала ».

Регистрирующая аппаратура

Регистрирующей  аппаратурой, используемой  при  производстве  ГИС  на  Самотлорском  месторождении,  является  компьютеризированная  каротажная  станция  ЮГРА - Б,  созданная  на  основе  Industrial  PC  610 ( 720 ), на  базе  процессоров  Intel Pentium  166  MHz. В  компьютер  устанавливаются  платы  МСГ – КСАТ (модуль  счетчика  глубины),  плата  ИЦП (импульсно – цифровой  преобразователь)  и  3  платы  АЦП  (аналогово-цифровой  преобразователь), одна  из  которых  управляющая  и  две  вспомогательных.  Причем  каждая  плата  в  отдельности  обрабатывает  информацию  с  каждой  жилы  кабеля. Также  в  станции  устанавливается  блок  коммутации, в  котором  в  свою  очередь  устанавливается  формирующий  трансформатор, плата  телеметрии (ТЛС)  типа  Manchester, формирователь  кодов  глубины – датчик  меток  глубин (ФКГ – ДМГ), три  платы  PSLD  885 ( релейные  установки,одна  на  каждую  из  жил  кабеля).  Также  каротажная  станция  комплектуется  блоком  переменного  питания  Instek  AS  Power  Sourc  APS – 9050 , блоком  постоянного  питания  Xantrex  3,5 – 300, источником  бесперебойного  питания  и  печатающим  устройством – термоплотером. Весь  этот  комплект  аппаратуры  устанавливаются  в  легкосплавный  корпус (стойку).

МСГ служит  для  преобразования  кодов  поступающих  от  ФКГ – ДМГ  в  машинные  коды. Причем  отрицательные  импульсы  МСГ  воспринимает  как  «спуск»,  а  положительные  как  «подъем».  Также  на  МСГ  поступают  импульсы  от  датчика  меток  глубины.

ИЦП  служит  для  преобразования  импульсов  поступающих  от  трасформатора – формирователя  импульсов  методов  РК  в  машинные  коды. ИЦП  имеет  6  входных  каналов,  следовательно  6  формирователей  сигналов  на  компараторах,  после  которых  обработка  информации  идет  через  ксилинсы. Уровень  компарации от +12В  до  - 12В.

АЦП  служат  для  преобразования  аналоговых  сигналов  поступающих  от  скважинной  и  наземной  аппаратуры  в  машинные  коды.  Каждый  АЦП  имеет  15  аналоговых  каналов  с  уровнем  принимаемого  сигнала  от  1  до  5  Вольт. Причем  первые  три  канала  основного (управляющего  АЦП)  задействованы  для  управления  блоком  коммутации. Управляющий  АЦП  соединяется  с  блоком  коммутации  комплектом  кабелей – шлейфов.

Через  блок  коммутации  осуществляется  коммутация  скважинной  аппаратуры  с  наземной  аппаратурой  и  с  регистрирующим  устройством. Коммутация  осуществляется  посредством  релейных  блоков. ТЛС  установленная  в  блоке  коммутации  служит  для  приема -  передачи  данных   поступающих  от  скважинной  аппаратуры, а  также  для  подачи  команд  к  скважинной  аппаратуре. ТЛС  установлена  для  работы  с  новейшей  аппаратурой  типа  «Сибирь  НВ», «Серия П»  и  др. Данные  от  ТЛС  поступают  на  сигнальные   процессоры  АЦП.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19