10.2. Двухкомпонентная интерпретационная модель инм

Современные представления о структуре сигналов ИНМ базируются на феноменологической двухкомпонентной интерпретационной модели. Показа­ния (скорость счета) в i-ом временном канале представляются в виде двух экспоненциально затухающих компонент:

, (10.258)

где и - соответственно амплитуда и декремент затухания короткоживущей компоненты сигнала ИНМ, а и - амплитуда и декре­мент затухания долгоживущей компоненты.

Эта модель имеет наглядный физический смысл: короткоживущая компонента содержит информацию о нейтронных свойствах заполнения скважины и околоскважинного пространства, а долгоживущая компонента — о нейтронных свойствах пласта. Околоскважинная среда достаточно хорошо описывается одной короткоживущей компонентой, что отражает гомоге­низа­цию нейтронного поля в околоскважинном радиально неоднородном простран­стве. Нетривиальность этого факта связана с радиальной неоднородностью системы скважина пласт, отдельные зоны которой (прибор, флюид, колонна, цементный камень), контрастируют по нейтроннопогло­щающим и нейтрон­норассевающим свойствам.

Второе важное положение, постулируемое ( ), гласит: декремент долгоживущей компоненты временного распределения тепловых нейтронов определяется свойствами пласта и не зависит от свойств скважины. Это положение подтверждается данными натурного и математического моделиро­вания ИНМ.

Таким образом, временное и пространственное распределение плотности тепловых нейтронов описывается восемью параметрами: амплитудами и декрементами затухания короткоживущих (скважинных) компонент на ближнем и дальнем зондах { , , , } и аналогичными параметрами долгоживущих (пластовых) компонент: { , , , }¹². Декомпозиция сигнала ИНМ позволяет вычислять амплитуды и декременты пластовой и скважинной компонент (методика и алгоритм разработаны А.А.Старцевым, И.Юсуповым, В.И.Рудовым и др.).

Конечная цель интерпретации данных ИНМ состоит в определении макро­скопического сечения поглощения тепловых нейтронов и водородо­со­держания . Результатом каротажа являются: 1) диаграммы декрементов затухания пластовой и скважинной компонент для каждого из зондов, 2) диаграмма водородосодержания и 3) диаграмма макросечения захвата тепловых нейтронов в пласте.

Алгоритмы определения водородосодержания и макросечения захвата тепловых нейтронов в пласте основываются на следующих физических закономерностях.

Суммарная амплитуда скважинной и пластовой компонент на данном зонде

, (10.259)

имеет простой физический смысл: это скорость счета тепловых нейтронов в первом временном канале. Поскольку за время, равное ширине канала t (обычно 30-70 мкс) процессы диффузии и поглощения тепловых нейтронов не успевают проявиться, суммарная амплитуда A определяется полем надтепловых нейтронов. Известно, что поле надтепловых нейтронов не связано ни с ни с , а характеризуется сильной зависимостью от  и пренебрежимо слабой зависимостью от и от .

Градуировочная зависимость для нахождения строится по отношению суммарных амплитуд показаний ближнего и дальнего зондов:

, (10.260)

а макросечение поглощения тепловых нейтронов в пласте:

. (10.261)

Зависимости и получают экспериментально на Государственных стандартных образцах нейтронных параметров горных пород. Сравнивая однозондовые и двухзондовые модификации ИННМ, можно отметить, что последние позволяют дифференцировать породы не только по поглощающим, но и по рассеивающим свойствам. На основе комплексной интерпретации результатов измерений двухзондовой аппаратурой решаются следующие задачи: выделение коллекторов и оценка характера их насыщения; определение коэффициента водо-, нефте- и газонасыщения коллекторов с учетом глинистости, определяемой по данным гамма-метода; корреляция разрезов скважин и построение карт распределения остаточных запасов нефти и газа; оценка степени извлечения геологических запасов нефти и газа на основе сравнения результатов измерений до и после обсадки скважин.