[1]Изобретение относится к области геофизических следований нефтегазовых скважин методами ядерного каротажа и может быть использовано для диагностики прискважинных зон пластов-коллекторов газовых, нефтегазовых и нефтяных скважин.
[2]Известно устройство аналогичного назначения, содержащие набор соединенных друг с другом геофизических модулей нейтрон-нейтронного и гамма-каротажа / Патент РФ №135357, кл. Е21B 47/00, Е21В 47/005, 2013/.
[3]Известна комплексная спектрометрическая аппаратура (КСА) нейтронного каротажа, принятая за прототип.
[4]Прототип включает установленные в охранном кожухе по его оси общий стационарный источник нейтронов, зонды с первым и вторым спектрометрическими детекторами гамма-излучения радиационного захвата тепловых нейтронов (СНГК), зонды, содержащие детекторы тепловых нейтронов (ННКт), расположенные по одну из сторон от источника нейтронов, при этом большой зонд спектрометрического детектора гамма-излучения радиационного захвата тепловых нейтронов (СНГК) и малый и большой зонды детекторов тепловых нейтронов (ННКт) развернуты по оси в противоположные стороны относительно источника нейтронов / Патент РФ №127487, G01V 5/00, 2013/.
[5]Недостатком известных КСА является частичное использование в них аналитических возможностей нейтронных методов по определению насыщения пластов-коллекторов, основанных на процессах поглощения тепловых нейтронов и гамма-изучении радиационного захвата тепловых нейтронов элементами, входящих в состав флюидов, или фазового состояния углеводородного флюида, насыщающего поровое пространство коллектора.
[6]Техническим результатом, получаемым от внедрения изобретения, является расширение круга решаемых задач на всех этапах жизни газовых и нефтегазовых скважин на основе использования практически всех основных нейтронных ядерно-физических характеристик пород и насыщающих их флюидов, связанных процессами замедления нейтронов (2ННКнт), поглощения тепловых нейтронов (2ННКт), гамма-активностью химических элементов при поглощении тепловых нейтронов и существенными различиями ядерно-физических свойств жидких и газообразных углеводородных флюидов (2СНГК).
[7]Данный технический результат достигают за счет того, что известная КСА, включающая установленные в охранном кожухе по его оси общий стационарный источник нейтронов, зонды с первым и вторым спектрометрическими детекторами гамма-излучения радиационного захвата тепловых нейтронов (СНГК), зонды, содержащие детекторы тепловых нейтронов (ННКт), расположенные по одну из сторон от источника нейтронов, при этом большой зонд спектрометрического детектора гамма-излучения радиационного захвата тепловых нейтронов (СНГК) и малый и большой зонды детекторов тепловых нейтронов (ННКт) развернуты по оси в противоположные стороны относительно источника нейтронов, дополнительно содержит установленные в охранном кожухе восемь экранов измерений, большой и малой зонды детектора надтепловых нейтронов (ННКнт), расположенные по одну сторону от источника нейтронов, а первый и второй спектрометрические детекторы гамма-измерения (СНГК) расположены по разные стороны от нейтронного источника, причем детекторы большого и малого зондов тепловых нейтронов (ННКт), расположенные по одну сторону от источника нейтронов, расположены на противоположной стороне относительно детекторов (ННКнт), при этом первый и второй экраны установлены соответственно между источником нейтронов и детекторами надтепловых и тепловых нейтронов (ННКнт) и (ННКт), третий и четвертый экраны - между детекторами надтепловых и тепловых нейтронов (ННКнт) и (ННКт) и детекторы гамма-излучения (СНГК), пятый и шестой экраны защищают детекторы надтепловых нейтронов (ННКнт) от тепловых нейтронов, а седьмой и восьмой экраны защищают спектрометрические детекторы гамма-излучения (СНГК) от сопутствующего гамма-излучения нейтронного источника и гамма-излучения радиационного захвата тепловых нейтронов, идущего со скважины.
[8]Первый и второй спектрометрические детекторы гамма-излучения радиационного захвата тепловых нейтронов (СНГК) выполнены зондами длиной более 60 см.
[9]Первый и второй экраны выполнены из капролона.
[10]Третий и четвертый экраны выполнены из свинца.
[11]Пятый и шестой экраны выполнены из кадмия.
[12]Седьмой и восьмой экраны выполнены из капролона с высоким содержанием бора.
[13]Комплексная спектрометрическая аппаратура нейтронного каротажа содержит установленные в охранном кожухе 1 на его оси общий стационарный источник 2 нейтронов, спектрометрические детекторы 3, 4, расположенные по разные стороны от источника 2 нейтронов.
[14]Детектор 3 формирует большой зонд СНГК (БЗ СНГК), а детектор 4 - его малый зонд (МЗ СНГК).
[15]КСА также содержит детекторы 5, 6 тепловых нейтронов, формирующих соответственно большой и малый зонды (БЗ ННКт и МЗ ННКт). Детекторы 5, 6 ННКт располагают по одну сторону от общего нейтронного источника 2 (на чертеже по левую сторону).
[16]Имеются также детекторы 7, 8 надтепловых нейтронов, расположенные по правую сторону от нейтронного источника 2 и формирующие соответственно большой и малый зонды ННКнт (БЗ ННКнт и МЗ ННКнт).
[17]Источник 2 нейтронов отделен от детектора 6 тепловых нейтронов и детектора 8 надтепловых нейтронов капролоновыми экранами 9, 10.
[18]Детектор 5 тепловых нейтронов и детектор 3 СНГК разделены свинцовым экраном 11. Детектор 7 надтепловых нейтронов и детектор 4 СНГК разделены свинцовым экраном 12.
[19]Детекторы надтепловых нейтронов 7, 8 защищены экранами от тепловых нейтронов кадмиевыми экранами 13, 14.
[20]Спектрометрические детекторы 3, 4 гамма-излучения радиационного захвата СНГК защищены борными экранами-конверторами 15, 16 для формирования фотопика бора с энергией 478 кэВ для установки масштаба энергетической школы метода СНГК.
[21]КСА так же, как прототип, включает в себя каротажный кабель, регистратор и компьютер каротажной станции (на чертеже не показаны).
[22]Охранный кожух 1 снабжен также центраторами (на чертеже не показаны).
[23]Комплексная аппаратура работает следующим образом.
[24]КСА спускается в скважину на каротажном кабеле (не показан).
[25]Во время подъема аппаратуры проводится многозондовый нейтронный каротаж НК (2ННКнт+2ННКт+2СНГК) околоскважинного пространства скважины.
[26]НК основан на облучении скважины и пород нейтронами от нейтронного ампульного источника 2 и измерении плотностей потоков надтепловых и тепловых нейтронов детекторами 5, 6, 7, 8.
[27]Спектрометрическими детекторами 3, 4 проводится регистрация спектрального распределения гамма-излучения радиационного захвата тепловых нейтронов (ГИРЗ) по энергии, образующихся в результате ядерных реакций при захвате тепловых нейтронов.
[28]Эти три вида взаимодействия нейтронов с породой и насыщающими ее флюидами выполняют с помощью измерительных зондов (БЗ СНГК, БЗ ННКт, МЗ ННКт, МЗ ННКнт, БЗ ННКнт, МЗ СНГК), отмеченных стрелками на чертеже.
[29]При этом проводится литологическое расчленение разрезов, определяется пористость горных пород, выделение газожидкостного и водонефтяного контактов, определение коэффициентов газонасыщенности, нефтенасыщенности и объемной газонасыщенности и нефтенасыщености в прискважинной части коллектора.
[30]Областями эффективного применения НК в литологическом расчленении разреза при определении пористости (Кп) и геологических параметров насыщения (Кп, Кг, Кн, Кп х Кг, Кп х Кп) являются:
[31]- для комплекса 2ННКнт+2СНГК - коллектора со средней и высокой минерализацией пластовых вод (Спл) и промывочной жидкости (Спж) при невысокой каверзности ствола в газовых, нефтегазовых и нефтяных скважинах;
[32]- для комплекса 2ННКт+2СНГК - коллектора со средней и высокой пористостью, но невысоким значением Спл и Спж в газовых, нефтегазовых и нефтяных скважинах;
[33]- для комплекса 2ННКт+2ННКнт - коллектора с низкой пористостью в газовых и нефтегазовых скважинах с невысоким значением Спл и Спж.
[34]Во время работы КСА проходит преобразование световых вспышек детекторов в пропорциональные энергии гамма-квантов амплитуды импульсов тока посредством фотоэлектронных умножителей (ФЭУ) и преобразование потока нейтронов в амплитуды импульсов тока посредством счетчика нейтронов. Далее осуществляются усиление и оцифровка по амплитуде импульсов, выходящих с ФЭУ, и оцифровка импульсов со счетчиков нейтронов и передача накопленной информации по каротажному кабелю на регистратор и далее на компьютер каротажной станции (не показаны).
[35]Экраны 9…16 обеспечивают для детекторов 3…8 снижение влияния мешающих геолого-технических факторов, осложняющих связь между регистрируемыми показаниями нейтронных методов и геологическими параметрами насыщения.
[36]Таким образом, предлагаемая аппаратура реализует практически все имеющиеся аналитические возможности модификаций нейтронных методов по изучению характера насыщения коллекторов в прискважинной зоне коллектора с использованием нейтронных характеристик пород и насыщающих их флюидов, связанных процессами замедления нейтронов (2ННКнт), поглощения тепловых нейтронов (2ННКт) и радиационной гамма-активности химических элементов горных пород и насыщающих их флюидов при поглощении тепловых нейтронов и сильном различии ядерно-физических свойств жидких и газообразных углеводородных насыщающих норовое пространство коллектора (2СНГК).
[37]Этим достигается поставленный технический результат.
