Ве9+2Не4®6С12+0n1+g

Для НГК используют тот же индикатор, что и для ГК, но окруженный специальными экранами для обеспечения наибольшей их эффективности. Результаты измерений при нейтронном каротаже представляют в виде кривой изменения вторичного гамма-излучения (НГК), которое выражают либо скоростью счета (имп/мин), либо в условных единицах, представляющих собой отношение интенсивности в данной точке разреза к интенсивности излучения в баке с пресной водой (I/I_в).

Водородосодержание осадочных горных пород. Так как показания нейтронных методов определяются в большей степени водородосодержанием среды, то важно знать, как характеризуются горные породы этим параметром. Водородосодержание чистых пород, насыщенных водой или нефтью с водой, будет равен Wнп=Wвп=КпWв=Кп, то есть водородосодержание чистых пород численно равно их пористости. Водородосодержание газонасыщенных пород меньше, чем водо- и нефтенасыщенных.

Кроме свободной воды, содержащейся в порах горных пород, существует вода кристаллизационная, то есть химически связанная, большое количество которой бывает в глинистых минералах. Поэтому при рассмотрении диаграмм нейтронных методов необходимо учитывать информацию других методов ГИС, в первую очередь ГК и ПС, показания которых напрямую связаны с глинистостью пород. Для глинистых пород водородосодержание будет зависить как от содержания свободной, так и связанной воды:

Wгп=Кп+КглWсв

Основы интерпретации нейтронных методов. В нефтяных и газовых скважинах нейтронный гамма-каротаж проводится для выделения коллекторов и оценки их пористости.

Для интерпретации результатов НГК необходимо было изучить связь интенсивности излучения с водородосодержанием пород. Эта связь является сложной и изучена с помощью моделирования некоторых частных случаев. Вид связи зависит от большого количества факторов, которые учитываются при интерпретации. Во-первых, учитывается влияние скважинных условий: диаметр скважины, плотность бурового раствора, толщина глинистой корки, минерализация бурового раствора, пластовой воды и т.д. Во-вторых, учитывают петрофизические факторы: содержание минералов с большим количеством связанной воды (глина, гипс), отличие химического состава скелета пород от сред, в которых проведено моделирование, изменение плотности и газосодержания пород, влияние температуры и давления и пр.

Дальнейшая схема интерпретации нейтронных методов основана на вычислении относительной амплитуды

DI=(I-I₁)/(I₂-I₁),

где I₁ и I₂ – показания кривой НГК в двух пластах с известными значениями водородосодержания, чаще всего в пластах с высоким и низким водородосодержанием. В качестве пласта с низким водородосодержанием выбирается пласт плотного известняка или ангидрита, а пласт с высоким водородосодержанием – пласт размытых глин с максимальным водородосодержанием, эквивалентным показаниям прибора в баке с водой. Также в качестве опорных пластов могут быть испльзованы любые пласты известной пористости и состава.

Для оценки водородосодержания получены зависимости этого параметра от относительных показаний кривой нейтронного метода DI=f(W). Эти зависимости получены для известняка и соответственно в пластах, представленных известняками, водородосодержание пород будет соответствовать их общей пористости. В пластах иной литологии необходима поправка за литологический состав породы.

Плотностной гамма-гамма-каротаж

В основе гамма-гамма-каротажа лежит измерение интенсивности вторичного гамма-излучения, рассеянного породами в процессе их облучения источником гамма-квантов.

При прохождении через вещество гамма-кванты взаимодействуют с электронами и ядрами атомов. Это приводит к ослаблению интенсивности g-излучения. В результате взаимодействия гамма-квантов с веществом происходит их рассеяние (эффект Комптона) и поглощения (фотоэлектрический эффект).

Эффект Комптона (или рассеяние кванта) преобладает в области энергии от 0.5 до 5 МэВ. При этом эффекте g-квант передает часть своей энергии электрону и изменяет направление движения. Электрон выбрасывается из атома. После нескольких актов рассеяния энергия квантов уменьшается до величины, при которой он поглощается за счет фотоэффекта. Фотоэффект сводится к тому, что g-квант передает всю свою энергию одному из электронов внутренней оболочки и поглощается, а электрон выбрасывается за пределы атома. Этот процесс преобладает в области низких энергий g-квантов – менее 0.5 МэВ и для элементов с высокими атомными номерами.

В качестве источника при ГГКП используется изотоп ⁶⁰Со, испускающий гамма-кванты сравнительно большой энергии (1.17 и 1.33 МэВ). Регистрируемая кривая ГГК несет информацию об изменении плотности окружающей среды, так как вероятность комптоновского рассеяния пропорциональна количеству электронов в единице объема среды, равному

где N – число Авогадро, z – заряд Ядра, A – атомный номер, s - плотность вещства. Так как в горных породах отношение z/A практически постоянно и равно 0.5, то число элктронов в единице объема породы пропорционально его плотности. Показания метода калибруются в единицах плотности в г/см³.

Радиус исследования ГГК мал, поэтому для уменьшения влияния скважины используется двухзондовые модификации установок, позволяющие исключить влияние скважины на показания метода.

Гамма-гамма-каротаж через регистрируемую плотность позволяет оценивать общую пористостью породы через соотношение:

d_п=(1-Кп)d_ск+Кпd_ж,

где d_ж – плотность жидкости, заполняющей, поровое пространство, d_ск – плотность скелета. Отсюда можно рассчитать: Кп=

Из этой формулы следует, что по результатам ГГК-П может быть определена общая пористость пород, включая объем межзерновых пор, каверн и трещин. Для определения Кп по ГГК-П необходимо знать величины δж и δм, которае определяются в зависимости от насыщающего флюида и состава горной породы. Метод, кроме оценки литологического состава и пористости, эффективен для выделения газонасыщенных пород, так как газ имеет аномально низкую плотность, что влияет на показания метода.