11. Радиоактивные методы каротажа

В настоящее время широкое распространение получили два метода радиоактивного каротажа: гамма-каротаж (ГК) и нейтронный гамма-каротаж (НГК). При гамма-каротаже измеряют относительную естественную радиоактивность пород, пересеченных скважиной, а при нейтронном гамма-каротаже определяют интенсивность вторичного гамма-излучения, вызванного действием нейтронов на породу.

Радиоактивностью называют самопроизвольный или искусственно вызванный распад атомных ядер химических элементов, сопровождающийся радиоактивным излучением.

Радиоактивные элементы испускают альфа-, бета- и гамма-лучи (α-, β- и γ-лучи).

При радиоактивном каротаже наблюдают только γ -излучение, поскольку этот вид лучей обладает достаточной проникающей способностью и может быть зарегистрирован в буровых скважинах.

Два других вида излучений поглощаются корпусом прибора, осадной колонной и слоем бурового раствора между прибором и стенкой скважины.

Определение изменения интенсивности естественного ‑ γ -излучения пород вдоль ствола скважины называют гамма-каротажем. Все вещества, встречающиеся в природе, в том числе и горные бороды, содержат некоторое количество радиоактивных элементов.

Однако концентрация этих элементов чрезвычайно мала. Тем не менее приборы, используемые при гамма-каротаже, позволяют определять радиоактивность горных пород и разделять породы по степени содержания в них радиоактивных элементов.

Полученная в результате замера кривая, характеризующая интенсивность γ-излучения пластов вдоль ствола скважины, называется гамма-каротажной кривой.

По величине естественной радиоактивности осадочные горные породы можно разделить на следующие группы:

1) породы очень высокой радиоактивности (бентонит, вулканический пепел);

2) породы высокой радиоактивности (глубоководные тонкодисперсные глины, калийные соли);

3) породы средней радиоактивности (мелководные континентальные глины, мергели, известняковые и песчанистые глины);

4) породы низкой радиоактивности (пески, песчаники, известняки, доломиты);

5) породы очень низкой радиоактивности (гипсы, каменная соль, ископаемые угли, ангидрит).

Из данных ГК следует, что увеличение содержания глинистых или илистых частиц в осадочной породе приводит к увеличению ее радиоактивности. Отмечена также зависимость между радиоактивностью горной породы и ее цветом; чем темнее порода, тем выше ее радиоактивность; это не относится к породам, темный цвет которых обусловлен содержанием в них нефти.

Для разрезов, слагающих нефтеносные районы, на кривой ГК глины обычно отмечаются максимумами, а пески, песчаники, известняки и доломиты ‑ минимумами. Однако в некоторых случаях могут встретиться известняки, доломиты, песчаники и пески с повышенной, а иногда и очень большой радиоактивностью, связанной с обогащением породы радиоактивными минералами. В отдельных случаях в широких пределах изменяется также радиоактивность глин.

При помощи радиоактивного каротажа, главным образом гамма-каротажа, можно в ряде случаев приближенно оценить глинистость, а следовательно, и характер проницаемости встречаемых в разрезе коллекторов.

Применение радиоактивного каротажа особенно целесообразно, когда данные электрического каротажа неблагоприятны для изучения геологического разреза, например, когда скважина заполнена сильно минерализованным глинистым раствором, в карбонатных разрезах, в обсаженных скважинах, документация которых недостаточно полная.

Наиболее полные геологические сведения могут быть получены при совместном изучении данных радиоактивного и электрического каротажа.

Радиоактивные методы исследования разрезов скважин имеют ряд существенных преимуществ перед широко применяемыми в промышленности электрометрическими методами. Основным их преимуществом является возможность исследования скважин, обсаженных колонной, либо заполненных нефтью, либо сухих.

12. Акустическим каротажом (АК) основан на изучении характеристик упругих волн ультразвукового и звукового диапазона в горных породах. При АК в скважине возбуждаются упругие колебания, которые распространяются в ней и в окружающих породах и воспринимаются приемниками, расположенными в той же скважине. Акустические методы основаны на измерении в скважине скоростей распространения упругих волн и интенсивности их затухания в горных породах.