Лабораторная работа 1 по дисциплине Геофизические исследования скважин
 Скачать 2.45 Mb.
|
|
Цель. Ознакомление с индукционным методом. Теоретические основы. Индукционные методы применяются для исследования вторичного электромагнитного поля среды, э.д.с. которого прямо пропорциональна электропроводности горных пород. Вторичное электромагнитное поле возникает в окружающей среде за счет вихревых токов, которые индуцированы катушкой, питающейся от помещенного в скважину генератора переменного тока. Простейший зонд индукционного метода состоит (рис. 8.1) из двух катушек - генераторной (Г) и приёмной (П). Расстояние между серединами генераторной и измерительной катушек есть длина индукционного зондаL. Генераторная катушка зонда подключена к генератору переменного тока (1) ультразвуковой частоты 20—60 кГц и питается стабилизированным по частоте и амплитуде током. Приёмная катушка зонда через усилитель и фазочувствительный элемент подключена посредством кабеля к регистрирующему прибору, расположенному на поверхности.
Активный сигнал фиксируется на поверхности измерительным устройством в виде кривой, отражающей изменение электропроводности пород по разрезу скважины. Точкой записи кривой является середина расстояния между центрами генераторной и измерительной катушек. Единицей измерения электропроводности пород является сименс на метр (См/м) — величина, обратная ом-метру (Омм). На практике используют тысячную долю сименса на метр - миллисименс на метр (мСм/м). На результаты измерений простейшим двухкатушечным зондом с целью определения истинного удельного сопротивления пласта значительное искажающее влияние оказывают скважина, зона проникновения и вмещающие породы, а также прямой сигнал от генераторной катушки. Для уменьшения влияния указанных факторов и исключения прямого сигнала используются многокатушечные фокусирующие зонды. Многокатушечный зонд представляет собой систему катушек, укрепленных на одном изоляционном стержне (рис. 8.3). Генераторная ГК и измерительная ПК катушки являются основными (главными), остальные называются компенсационными К и фокусирующими Ф в генераторной (ФГ) и измерительной (ФП) цепях. Компенсационные катушки служат для исключения в измерительной катушке э. д. с. прямого поля, индуцируемого генераторной катушкой.  Рис. 8. 2. Возникновение сигнала при индукционном каротаже Фокусирующие катушки предназначены для уменьшения влияния неполезных сигналов путем создания в приемной цепи э.д.с, обратных по знаку э.д.с, вызванных вихревыми токами, которые циркулируют в скважине, зоне проникновения и вмещающих породах. Фокусирующее действие катушек достигается путем подбора числа их витков, расположения и включения их относительно главных катушек. Число дополнительных катушек, их взаимное положение и число витков должны быть такими, чтобы в значительной мере было исключено влияние скважины, зоны проникновения и вмещающих пород, а измеряемая эффективная электропроводность была как можно ближе к истинному значению электропроводности пласта. Компенсационные и фокусирующие катушки включаются последовательно с главными, но их витки намотаны противоположно виткам генераторной и измерительной катушек.  Рис. 8.3. Схемы индукционных зондов а — 4Ф1 (аппаратура ПИК-1М, ВИК-1М); б —5Ф1.2 (аппаратура ИК-2); в — 6Ф1 (аппаратура АИК-3, АИК-М); г — 8Ф1.4 (аппаратура (АИК-4); расстояния в метрах В обозначениях зондов (шифрах) первая цифра соответствует общему числу катушек, буква Ф означает, что зонд фокусирующий, последняя цифра отражает длину зонда. Например, индукционный зонд 6Ф1 - шестикатушечный, фокусирующий, длиной 1 м. Кривые ИК симметричны относительно середины пласта и используются для определения сопротивления пластов и их характера насыщения. Границы пластов отбиваются по середине спуска – подъёма кривой. Характерными показаниями на кривой ИК против однородного пласта конечной мощности являются экстремальные значения против середины пласта - максимальные или минимальные. Индукционный каротаж: эффективен для исследования низкоомных разрезов; позволяет определять сопротивления маломощных пластов; может проводиться в скважинах, заполненных непроводящей промывочной жидкостью. Задание 1. Геолого – техническая характеристика при записи ИК
Задание 2.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «ТЮМЕНСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Институт геологии и нефтегазодобычи Кафедра прикладной геофизики ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 9 по дисциплине «Геофизические исследования скважин» Тема «Гамма метод». Выполнила студентка Данилова К. С. Группы ГИС-16-1 Дата «02» ноября 2018 г. Проверил Строянецкая Г.Е. Дата «____»__________201_ г. Оценка____________________ Тюмень ТИУ 2018 г. Цель. Ознакомление с гамма - методом. Теоретическая часть. Из методов, основанных на изучении естественного радиоактивного поля, получили распространение гамма-метод (ГМ) и спектральный гамма-метод (ГМ-С). Применение этих методов для изучения геологических разрезов скважин базируется на дифференциации горных пород и полезных ископаемых по их естественной гамма - активности. Сущность ГМ и ГМ-С заключается в изучении естественного гамма - поля по стволу скважины путем регистрации интегральной и дифференциальной интенсивности гамма-излучения, возникающего при самопроизвольном распаде радиоактивных элементов в горных породах. Естественная радиоактивность горных пород в основном обусловлена присутствием в них естественных радиоактивных элементов — урана  и продукта его распада радия  , тория  и радиоактивного изотопа калия  . Остальные радиоактивные элементы (рубидий, самарий, лантан, лютеций и др.) характеризуются большими периодами полураспада и малыми концентрациями в горных породах, поэтому заметного вклада в суммарную естественную радиоактивность не вносят. Наиболее высокой радиоактивностью отличаются магматические породы, самой низкой — осадочные, промежуточной — метаморфические. Содержание радиоактивных элементов в магматических породах закономерно связано с количеством кремнекислоты (основностью). Наиболее радиоактивны кислые разности пород, минимальная радиоактивность у ультраосновных пород. Колебания концентрации некоторых радиоактивных элементов в магматических породах могут достигать двух-трех порядков. Породообразующие минералы обусловливают радиоактивность осадочных горных пород. Среди осадочных пород пониженной радиоактивностью характеризуются хемогенные отложения (ангидриты, гипсы, каменная соль), а также чистые пески, песчаники, известняки и доломиты. Максимальной радиоактивностью обладают глины, глинистые и битуминозные сланцы, фосфориты, а также калийные соли. Радиоактивность других осадочных пород находится в прямой зависимости от степени их заглинизированности, а карбонатных отложений — от содержания терригенного материала (нерастворимого осадка). Заглинизированные пески, песчаники, известняки и доломиты, а также алевролиты и мергели характеризуются значениями радиоактивности, промежуточными между радиоактивностью чистых пород и глин. Радиоактивность карбонатных отложений, как правило, ниже и изменяется в меньших пределах, чем у песчано- глинистых пород. Высокоактивные разности встречаются и среди чистых песков, песчаников и известняков, если они обогащены монацитовыми, карнотитовыми, глауконитовыми и другими ураноносными или полевошпатовыми минералами. Пластовая вода в общем случае не может оказать заметного влияния на естественную радиоактивность горных пород, которая в основном зависит только от минерального состава скелета и цемента пород. Зонд, применяемый для исследования естественной радиоактивности горных пород, включает в себя детектор (датчик) радиоактивного излучения и электронную схему, размещенные внутри металлического кожуха. Под действием гамма-излучения пород в счетчике возникают электрические импульсы, которые усиливаются и по кабелю передаются на поверхность. За единицу измерения естественного гамма – излучения принимается единица мощности дозы гамма – излучения в микрорентгенах/час (мкР/ч) или имп/мин. С помощью наземной схемы импульсы тока преобразуются в постоянный ток, сила которого пропорциональна среднему числу импульсов в единицу времени, т. е. скорости счета. Регистрируя этот ток при перемещении прибора по скважине, получают кривую изменения естественной радиоактивности пород,называемую диаграммой гамма - каротажа ГК. В скважинной аппаратуре гамма – каротажа в качестве датчиков могут быть использованы газоразрядные, сцинтилляционные и полупроводниковые счетчики. Сцинтилляционный счетчик (рис. 9.3) имеет два основных элемента: сцинтиллятор и фотоэлектронный умножитель (ФЭУ), преобразующий слабые вспышки света в сцинтилляторе в электрические импульсы и усиливающий последние в миллионы раз. Сцинтилляторы работают следующим образом. Гамма-квант, попадая в сцинтиллятор, взаимодействует с его атомами, что приводит к возникновению свободных зарядов (электронов и позитронов). Этим зарядам передается либо вся энергия кванта, либо часть ее. Энергия свободных зарядов расходуется на ионизацию и возбуждение атомов сцинтиллятора. При переходе из возбужденного состояния в основное атомы сцинтиллятора теряют энергию, полученную при возбуждении, в виде электромагнитных колебаний (световых фотонов) — люминесценции. Образовавшиеся фотоны света разлетаются во все стороны, частично поглощаясь в толще кристалла сцинтиллятора. В связи с этим только часть фотонов попадает на фотоумножитель. Электроны, вылетающие из фотокатода, ускоряются электрическим полем и через диафрагму устремляются на первый электрод (динод) умножителя. Вследствие вторичной эмиссии каждый упавший электрон выбивает из диода несколько вторичных электронов, число которых зависит от приложенной между электродами разности потенциалов. Эти электроны, находясь в поле притяжения второго динода, также ускоряются и вызывают вторичную электронную эмиссию на следующем диноде. Таким образом, происходит скачкообразное увеличение числа электронов на каждом диноде фотоэлектрического умножителя. Последним электродом в этой цепи служит анод. Число динодов определяет полное усиление электронов фотоумножителя и у современных фотоумножителей колеблется от 8 до 14. При радиометрии скважин для регистрации гамма-излучения чаще всего используются монокристаллы NaI(Tl),, которые характеризуются наиболее высокой эффективностью счета. При записи ГК в цифровой форме кривые ГК симметричны относительно середины пласта. При записи в аналоговом виде кривые ГК – ассиметричны. Высокие показания на диаграмме ГК соответствуют глинам, наиболее низкие – известнякам, углям. Пониженные ГК соответствуют песчаникам.  Рис. 9.3. Принципиальная схема сцинтилляционного счетчика 1 - сцинтиллятор (люминофор); 2 - отражатель; 3 - ФЭУ; 4 - фотокатод; 5 - фокусирующий динод; 6 - диноды; 7 - собирающий электрод (анод); 8 - делитель напряжения Задание 1. Геолого – техническая характеристика при записи ГК
Задание 2.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «ТЮМЕНСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Институт геологии и нефтегазодобычи Кафедра прикладной геофизики ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 10 по дисциплине «Геофизические исследования скважин» Тема «Нейтронный метод». Выполнила студентка Данилова К. С. Группы ГИС-16-1 Дата «09» ноября 2018 г. Проверил Строянецкая Г.Е. Дата «____»__________201_ г. Оценка____________________ Тюмень ТИУ 2018 г. |
