Инструкция по проведению геофизических исследований и работ приборами на кабеле в нефтяных и газовых скважинах рд 153-39. 0-072-01

15.3.1 Спектрометрический гамма-каротаж (СГК) основан на измерении спектрального состава естественного гамма-излучения горных пород с целью определения массовой концентрации в породах урана, тория и калия. Измеряемые величины — скорости счета в энергетических окнах в имп/мин, расчетные величины — массовые содержания в породе урана и тория, в промилле (ррт), калия — в процентах (%).

Спектрометрический гамма-каротаж применяют для решения задач детальной стратиграфической корреляции разрезов, выделения отдельных литотипов пород в различных фациях, количественной оценки глинистости пород, типа и содержания глинистых минералов и органогенного углерода, выделения при благоприятных условиях высокопроницаемых и трещиноватых зон и обводненных интервалов.

Выполняют в необсаженных и обсаженных скважинах, заполненных любой промывочной жидкостью или газом.

15.3.2 Измерительная установка СГК состоит из сцинтилляционного детектора гамма-излучения и электронной схемы. Точкой записи является середина детектора.

Скважинный прибор, изготовленный в виде модуля, комплексируют с другими модулями без ограничений.

15.3.2.1 Требования к измерительной установке:

- нормируемыми метрологическими характеристиками являются эквивалентные массовые доли урана, тория и калия, которые рассчитывают по измеренному (в импульсах в минуту) спектру естественного гамма-излучения;

- диапазоны определения эквивалентных массовых долей урана и тория — 0- 200 ррт, калия — 0,1-20 %;

- предел допускаемой основной относительной погрешности определения эквивалентной массовой доли U_э урана -±[4,3+0,7(200 / U_э - 1)] %;

- допускаемая дополнительная погрешность определения, вызванная изменением температуры в скважине, не должна превышать 0,1 значения основной погрешности на каждые 10 °С относительно стандартного значения, равного 20 °С;

- пределы допускаемых основных погрешностей измерений каналов урана и тория не более ±(1,5-2,0) ppm и канала калия не более ±0,5 %.

15.3.2.2 Минимальные требования к методическому обеспечению заключаются в наличии алгоритмов и зависимостей: калибровочных, позволяющих перейти от скоростей счета (в имп/мин) к эквивалентным массовым долям урана, тория и калия, выраженных в промилле и процентах; поправочных, учитывающих влияние на расчетные величины геолого-технических условий измерения — диаметра скважины, толщины глинистой корки, типа и свойств промывочной жидкости, плотностей и толщин обсадной колонны и цементного камня.

15.3.3 Первичную, периодические и полевые калибровки, а также исследования в скважинах ведут согласно требованиям раздела 6 и эксплуатационной документации на прибор.

15.3.3.1 Основным средством калибровок являются образцы эквивалентной массовой доли урана с известными содержаниями урана, тория и калия и три имитатора ЭМДУ.

15.3.3.2 В процессе исследований регистрируют также суммарную скорость счета и рассчитывают МЭД естественного гамма-излучения.

15.3.3.3 Скорость каротажа регламентируется технической документацией на конкретную аппаратуру, при этом погрешность определения массовых содержаний урана, тория и калия в пластах минимальной толщины (таблица 5) не должна превышать пределы допускаемых основных относительных погрешностей измерений.

15.3.4 Основные положения контроля качества измерений регламентируются разделом 6. Дополнительные критерии:

15.3.4.1 Расхождения между основным, повторным и контрольным измерениями для интегрального канала в интервале не менее 10 м не должны превышать ±6 % для общих и ±5 % для детальных исследований; для каналов урана, тория и калия расхождения не должны превышать пределы основных погрешностей.

15.3.5 На твердых копиях кривые массовых содержаний урана, тория и калия представляют в линейном масштабе в треке Т2, интегральную кривую ГК — в треке Т1 (рис. 1).

15.4.1 Нейтронный каротаж (НК) основан на облучении скважины и пород нейтронами от стационарного ампульного источника и измерении плотностей потоков надтепловых и тепловых нейтронов и (или) гамма-квантов, образующихся в результате ядерных реакций рассеяния и захвата нейтронов. Измеряемая величина — скорость счета в импульсах в минуту (имп/мин); расчетная величина — водородосодержание пород в стандартных условиях (см. п. 15.1.5) в процентах.

В зависимости от регистрируемого излучения различают: нейтронный каротаж по надтепловым нейтронам — ННК-НТ; нейтронный каротаж по тепловым нейтронам — ННК-Т; нейтронный гамма-каротаж — НГК. Первые два вида исследований выполняют, как правило, с помощью компенсированных измерительных зондов, содержащих два детектора нейтронов; НГК — однозондовыми приборами, содержащими источник нейтронов и один детектор гамма-излучения.

Нейтронный каротаж применяют в необсаженных и обсаженных скважинах с целью литологического расчленения разрезов, определения емкостных параметров пород (объемов минеральных компонент скелета и порового пространства), выделения газожидкостного и водонефтяного контактов, определения коэффициентов газонасыщенности в прискважинной части коллектора.

15.4.2 Областями эффективного применения НК при определении пористости и литологическом расчленении разреза являются:

- для ННК-НТ — породы с любым водородосодержанием, любыми минерализациями пластовых вод С_пл и промывочной жидкости С_пж (в том числе с любой контрастностью С_пл и С_пж в зоне исследования метода), при невысокой кавернозности ствола скважины;

- для ННК-Т - породы с любым водородосодержанием, невысокими С_пл и С_пж (меньше 50-70 г/л NaCl) и слабой контрастностью С_пл и С_пж,

- для НГК — породы с низким (меньше 8-12 %) водородосодержанием и любыми С_пл и С_пж, а также породы со средним (8-20 %) водородосодержанием, если С_пл и С_пж не превышают 100 г/л.

Областями эффективного применения НК при выделении газоносных пластов, газожидкостного контакта, определении коэффициента газонасыщенности являются:

- для ННК-НТ - породы с любым водородосодержанием при диаметре скважины, не превышающем 200 мм;

- для ННК-Т - породы с водородосодержанием более 10 % при диаметре скважины, не превышающем 250 мм;

- для НГК - породы с водородосодержанием менее 20 %.

15.4.3 Измерительный зонд НК содержит ампульный источник нейтронов и один или два (и более) детектора нейтронов (надтепловых или тепловых) или гамма-излучения. Точка записи — середина расстояния между источником и детектором для однозондовых приборов и середина между двумя детекторами для компенсированных (двухзондовых) приборов.

Модуль НК комплексируется с другими модулями без ограничений.

15.4.3.1 Требования к измерительным зондам НК:

- нормируемой метрологической характеристикой служит водонасыщенная пористость горных пород, которую рассчитывают по измеренным скоростям счета импульсов;

- диапазон определения водонасыщенной пористости — 1-40 %;

- предел допускаемой основной относительной погрешности определений за время набора 10000 импульсов — не более ±[4,2+2,3(40/k_n - 1)] %;

- предел допускаемой основной относительной погрешности определений для режима исследования (скорость 400 м/ч, толщина пласта 1 м) за время 10 с — не более ±[6,3+2,3(40/k_n - 1)] %;

- допускаемая дополнительная погрешность определения, вызванная изменением температуры в скважине, не должна превышать 0,1 значения основной погрешности на каждые 10 °С относительно стандартного значения, равного 20 °С;

- дополнительная погрешность определения, вызванная изменением напряжения питания на ±10 %, — не более 0,2 значения основной погрешности.

15.4.3.2 Минимальные требования к методическому обеспечению заключаются в наличии зависимостей: калибровочных, устанавливающих связь между пористостью и скоростями счета каждого зонда в стандартных условиях измерений (см. п. 15.1.5); поправочных, учитывающих отклонение условий измерений от стандартных и влияние фона естественного гамма-излучения пород (последнее — только для НГК).

15.4.4 Первичную, периодические и полевые калибровки, а также исследования в скважинах ведут согласно общим требованиям раздела 6.

15.4.4.1 Основным образцовым средством первичной и периодической калибровок является поверочная установка УП-НК, содержащая три имитатора пористого пласта (ИПП), и емкость с пресной водой.

15.4.4.2 Скорость каротажа регламентируется эксплуатационной документацией на конкретный прибор (аппаратуру), при этом зонды, аттестованные как средства измерения водонасыщенной пористости пород, должны обеспечивать определение последней (в расчете на толщину пласта 1 м) с погрешностью не более ±[6,3+2,3(40/k_n - 1)] %.

Рекомендуемая скорость каротажа в терригенном разрезе — до 250 м/ч. в карбонатном — до 450 м/ч.

15.4.5 Основные положения контроля качества измерений регламентируются разделом 6. Дополнительные критерии:

15.4.5.1 Расхождения между основным, повторным и контрольным измерениями для регистрируемых параметров в интервалах длиной не менее 10 м (при отсутствии заметного желобообразования ствола скважины) не должны превышать ±4 % для общих и ±3 % для детальных исследований.

15.4.5.2 Для компенсированных зондов в пластах с известным литотипом пород и толщиной более 3-5 м значения пористости, рассчитанные по показаниям короткого и длинного зондов и по отношению этих показаний, должны воспроизводиться с абсолютной погрешностью ±1 % (единицах пористости).

15.4.6 На твердых копиях кривую водородосодержания отображают в линейном масштабе в треке Т2 (рис. 1).

15.5 Импульсный нейтронный каротаж

15.5.1 Импульсный нейтронный каротаж (ИНК) в интегральной модификации основан на облучении скважины и породы быстрыми нейтронами от импульсного источника и измерении распределения во времени интегральной плотности тепловых нейтронов или гамма-квантов, образующихся в результате ядерных реакций рассеяния и захвата нейтронов. В зависимости от регистрируемого излучения различают: импульсный нейтрон-нейтронный каротаж по тепловым нейтронам (ИННК) и импульсный нейтронный гамма-каротаж (ИНГК). Для обоих видов каротажа измеряемыми величинами являются скорости счета во временных окнах, основными расчетными — макросечение _а захвата тепловых нейтронов в единицах захвата (е.з.), равных 10^-3 см^-1, и водонасыщенная пористость пород, в процентах.

Импульсный нейтронный каротаж применяют в обсаженных скважинах для литологического расчленения разрезов и выделения коллекторов, выявления водо- и нефтегазонасыщенных пластов, определения положений водонефтяного контакта на месторождениях нефти с минерализованными (более 20 г/л) пластовыми водами, определения газожидкостных контактов, оценки пористости пород, количественной оценки начальной, текущей и остаточной нефтенасыщенности, контроля за процессом испытания и освоения скважин.

Наиболее эффективный способ применения ИНК — выполнение повторных измерений во времени в процессе изменения насыщенности коллекторов. Такие изменения могут быть вызваны естественным расформированием зоны проникновения, обводнением пластов в ходе их выработки, целенаправленными технологическими операциями, включающими в себя закачку в породы растворов веществ с аномальными нейтронно-поглощающими свойствами.

15.5.2 Измерительный зонд (ИНК) содержит излучатель быстрых (14 МэВ) нейтронов, один или два детектора тепловых нейтронов или гамма-излучения. Точка записи — середина расстояния между излучателем и детектором, для двухзондовых приборов — середина расстояния между детекторами.

Модуль ИНК обычно комплексируют с модулями ГК и ЛМ.

15.5.2.1 Требования к измерительным зондам ИНК:

- нормируемыми метрологическими характеристиками являются макросечение захвата тепловых нейтронов (_а) и коэффициент водонасыщенной пористости (k_n), которые рассчитывают по измеренным скоростям счета импульсов;

- диапазоны определения _а и k_n - 7,4-22,2 е.з. и 1-40 % соответственно;

- среднеквадратические случайные погрешности определения _а не более ±2,5 %, k_n - не более ±2,0 % (абс.);

- систематические погрешности определений _а не более ±2,5 %, k_n - не более ±1,5 % (абс.);

- дополнительные погрешности определений макросечения захвата, вызванные изменением нейтронного выхода излучателя, температуры окружающей среды и напряжения питания - не более ±2 % для каждой изменяющейся величины;

- дополнительные погрешности определений пористости при изменениях тех же величин — не более ±1 % (абс.).

15.5.2.2 Минимальные требования к методическому и программному обеспечению заключаются в наличии алгоритмов и зависимостей: калибровочных, устанавливающих связь между макросечением захвата и пористостью, с одной стороны, и скоростью счета, с другой; поправочных, учитывающих отклонение условий измерений от стандартных (см. п. 15.1.5); программное обеспечение должно сопровождать регистрацию и обработку данных до получения конечных характеристик — _а и k_n.

15.5.3 Первичную, периодические и полевые калибровки проводят согласно требованиям эксплуатационной документации.

15.5.3.1 Периодические калибровки проводят через каждые 3 месяца эксплуатации и после ремонта прибора, включающего замену излучателя быстрых нейтронов и детекторов, с использованием трех стандартных образцов, воспроизводящих значения макроскопического сечения захвата и водонасыщенной пористости в диапазонах измерений.

В качестве одного из стандартных образцов используют емкость с пресной водой (минерализация менее 0,5 г/л), размеры которой исключают влияние среды за ее стенками и составляют не менее 1,5 м в диаметре и 2 м по высоте.

15.5.3.2 Полевые калибровки выполняют в емкости, заполненной пресной водой, перед выездом на скважину и по возвращении со скважины.

15.5.4 Скважинные исследования включают два этапа: оценочный и основной.

15.5.4.1 Оценочные измерения проводят в нижней части разреза в водонасыщенном пласте с целью проверки работоспособности прибора и наземной панели, определения скорости проведения основных измерений в зависимости от статистической погрешности измерения. Время накопления одного кванта по глубине подбирают скоростью проведения каротажа таким образом, чтобы статистические погрешности измерения _а и k_n не превышали заданный уровень, регламентируемый эксплуатационной документацией на конкретную аппаратуру.

В случае, если подъемник не обеспечивает требуемую скорость подъема прибора, определяют количество необходимых рейсов основных измерений. При однократном измерении скорость каротажа не должна превышать 150 м/ч.

15.5.4.2 Основное, повторное и контрольные измерения выполняют согласно требованиям раздела 6.

15.5.5 Основные положения контроля качества измерений регламентируются разделом 6. Дополнительный критерий:

15.5.5.1 Основные, повторные и контрольные кривые должны повторяться по конфигурации, а систематические погрешности не должны превышать ±2,5 % (отн.) для макросечения захвата нейтронов и ±1,5 % (абс.) для пористости.

15.5.6 На твердых копиях результирующие кривые _а и k_n отображают в линейном масштабе в треке Т2 (рис.1).

15.6 Импульсный спектрометрический нейтронный гамма-каротаж

15.6.1 Импульсный спектрометрический нейтронный гамма-каротаж (ИНГК-С) основан на измерении энергетического и временного распределения плотности потока гамма-излучения, возникающего в результате нейтронных реакций, с целью определения элементного состава горных пород и пространственно-временных характеристик регистрируемого излучения.

Измеряемыми величинами являются скорости счета в энергетических и временных окнах. Расчетными величинами являются скорости счета в энергетических окнах, соответствующих энергиям гамма-квантов неупругого рассеяния быстрых нейтронов и радиационного захвата тепловых нейтронов для основных породообразующих элементов (С, О, Н, Са, Si, Fe, Cl и др.). Интерпретационными параметрами служат макросечение _а (10^-3 см^-1) захвата тепловых нейтронов и коэффициент k_n (%) водонасыщенной пористости, а также отношения счета С/О и Ca/Si в окнах, характеризующих элементы, определяющие, прежде всего, литологическую принадлежность и насыщенность пород.

15.6.2 ИНГК-С применяют в обсаженных скважинах для оценки текущей и остаточной нефтенасыщенности, определения интервалов обводнения продуктивных коллекторов независимо от минерализации пластовых вод и для сопровождения процесса интенсификации нефтеотдачи коллекторов.

15.6.3 Измерительный зонд содержит излучатель быстрых (14 МэВ) нейтронов и один— два детектора гамма-излучения. Длина зонда 0,4-0,6 м, точка записи – середина зонда.

Модуль ИНГК-С комплексируют с модулями ГК и ЛМ.

15.6.3.1 Требования к измерительным зондам: относительная погрешность определения скоростей счета в энергетических окнах для основных породообразующих элементов в пластах толщиной не менее 1 м не должна превышать ±3 %.

15.6.3.2 Минимальные требования к методическому и программному обеспечению заключаются в наличии зависимостей, позволяющих корректировать результаты измерений за «мертвое» время измерительного тракта, нестабильность энергетической шкалы, влияние фона, а также зависимостей, учитывающих отклонение условий измерений от стандартных.

15.6.4 Первичную, периодические и полевые калибровки проводят согласно требованиям эксплуатационной документации.

15.6.4.1 Периодические калибровки выполняют через каждые 3 месяца эксплуатации прибора и после его ремонта, включающего замену детекторов и импульсного излучателя быстрых нейтронов. Их проводят на трех стандартных образцах, воспроизводящих значения насыщенности пласта. Одним из стандартных образцов является емкость с пресной водой (минерализация не более 0,5 г/л), размеры которой исключают влияние среды за ее стенками и составляют не менее 1,5 м в диаметре и 2 м по высоте.

15.6.4.2 Полевые калибровки выполняют в емкости, заполненной пресной водой, перед выездом на скважину и по возвращении со скважины.

15.6.5 Скважинные исследования включают два этапа:

15.6.5.1 Оценочные измерения проводят в нижней части разреза в водоносном пласте с целью проверки работоспособности аппаратуры, определения скорости проведения основных измерений в зависимости от статистической погрешности измерений.

Время накопления одного кванта по глубине подбирают выбором скорости проведения каротажа таким образом, чтобы статистическая погрешность измерения (в энергетических окнах для основных породообразующих элементов) не превышала заданный уровень, регламентируемый эксплуатационной документацией на конкретную аппаратуру.

Рекомендуемая скорость каротажа — 40-50 м/ч.

В случае, если подъемник не обеспечивает требуемую скорость подъема прибора, определяют количество необходимых рейсов основных измерений.

15.6.5.2 Основное, повторное и контрольное измерения выполняют согласно требованиям раздела 6. Контрольное измерение проводят в интервале залегания заведомо водонасыщенных песчаников.

15.6.6 Основные положения контроля качества измерений регламентируются разделом 6. Дополнительные критерии:

15.6.6.1 Основные и повторные кривые С/О и Ca/Si должны повторяться по конфигурации и расхождение между ними (систематическая погрешность) не должно превышать +5 %.

15.6.7 На твердых копиях результирующие кривые С/О, Ca/Si, _а и k_n отображают в линейном масштабе в треке Т2 (рис. 1).

15.7.1 Гамма-гамма-каротаж (ГГК) — исследования, основанные на регистрации плотности потока гамма-излучения, рассеянного горной породой при ее облучении стационарным ампульным источником гамма-квантов. В зависимости от энергетического спектра регистрируемого гамма-излучения различают плотностной гамма-гамма-каротаж (ГГК-П), показания которого обусловлены в основном плотностью пород, и литоплотностной гамма-гамма-каротаж (ГГК-ЛП), предназначенный для определения плотности и индекса фотоэлектрического поглощения, связанного с эффективным атомным номером пород.

Измеряемая величина — скорость счета (интегральная или в энергетических окнах). Основные расчетные величины — объемная плотность  пород, в г/см³; поправка  за влияние промежуточной среды между прибором и породой, г/см³; индекс Р_е фотоэлектрического поглощения.

Плотностной и литоплотностной гамма-гамма-каротаж применяют для литологического расчленения разрезов и определения емкостных параметров породы (объемов минеральных компонент скелета и порового пространства).

Благоприятные условия применения метода: вертикальные и наклонные скважины; промывочные жидкости любого состава для прижимных измерительных зондов и неутяжеленные жидкости для центрированных приборов; незначительная кавернозность ствола скважины; тонкие глинистые корки или их отсутствие.

15.7.2 Компенсированный измерительный зонд ГГК содержит ампульный источник и два детектора гамма-излучения. Зонд располагают на выносном башмаке, который в процессе исследований прижимают к стенке скважины рабочей поверхностью, или в защитном кожухе скважинного прибора, когда к стенке скважины прижимают весь прибор.

Точка записи — середина расстояния между детекторами измерительного зонда.

15.7.2.1 Требования к измерительному зонду:

- нормируемыми метрологическими характеристиками служат объемная плотность и индекс фотоэлектрического поглощения горных пород, которые рассчитывают по измеренным скоростям счета импульсов;

- диапазон определения объемной плотности - 1,7-3,0 г/см³;

- диапазон определения индекса фотоэлектрического эффекта - 1,3-7,0;

- предел допускаемой основной относительной погрешности измерения плотности в диапазонах 1,7-2,0 г/см³ и 2,0-3,0 г/см³ -не более ±1,5 % и ±1,2 % соответственно;

- предел допускаемой основной относительной погрешности измерения индекса фотоэлектрического поглощения — не более ±0,2 (в единицах Р_е);

- допускаемые дополнительные погрешности, вызванные изменением напряжения питания на ±10 % и изменением температуры в скважине на 10 °С относительно стандартного значения, равного 20 °С, — не должны превышать 0,2 и 0,1 значений основной погрешности соответственно.

15.7.2.2 Минимальные требования к методическому обеспечению заключаются в наличии зависимостей: калибровочных, устанавливающих связь между объемной плотностью и индексом фотоэлектрического поглощения пород и показаниями (скоростями счета) короткого и длинного зондов в стандартных условиях измерений (см. п. 15.1.5); поправочных, учитывающих отклонение условий измерений от стандартных и влияние фона естественного гамма-излучения.

15.7.3 Первичную, периодические и полевые калибровки, а также исследования в скважинах ведут согласно общим требованиям раздела 6.

15.7.3.1 Стандартными образцами для первичной и периодических калибровок служат три стандартных образца плотности и от одного до трех имитаторов глинистой корки, аттестованные в установленном порядке.

Образцы должны соответствовать известным значениям плотности и эффективного атомного номера. Сами стандартные образцы аттестуются с помощью государственных стандартных образцов ГСО-ПНС. Имитаторы глинистой корки должны воспроизводить влияние корок толщиной 1-2 см, плотностью 1,26-2,00 г/см³. Эффективный атомный номер материала одного из имитаторов корки должен достигать 30, что соответствует корке, обогащенной баритом.

15.7.3.3 Скорость каротажа регламентируется эксплуатационной документацией на конкретную аппаратуру, обеспечивая измерение плотности породы (в расчете на толщину пласта 1 м) с погрешностью не более ±3 %, индекса фотоэлектрического поглощения - не более ±0,3 (в единицах Р_е).

Рекомендуемая скорость каротажа — не более 350 м/ч.

15.7.4 Основные положения контроля качества измерений регламентируются разделом 6. Дополнительные критерии:

15.7.4.1 Расхождения между основным, повторным и контрольным измерениями в интервалах толщиной не менее 10 м (при постоянном диаметре ствола скважины) не должны превышать ±4 % для общих и ±3 % для детальных исследований.

15.7.4.2 Усредненные значения объемной плотности и индекса фотоэлектрического поглощения, рассчитанные по результатам измерений на образцах плотности до и после каротажа, должны воспроизводиться с погрешностями, не превышающими соответственно ±0,03 г/см³ и ±0,2 (в единицах Р_е), и с такими же погрешностями соответствовать аттестованным значениям плотности образцов.

15.7.4.3 Среднее значение поправки за влияние промежуточной среды в интервалах с номинальным диаметром скважины при отсутствии глинистой корки не должно превышать ±(0,02-0,03) г/см³.

15.7.5 На твердых копиях кривые плотности и индекса фотоэлектрического эффекта отображают в линейном масштабе в треке Т2, а кривую поправки за влияние промежуточной среды — в треке TD (рис.1).