Основные методы геофизических исследований скважин

1. Основные методы геофизических исследований скважин

Кафедра геофизических
информационных систем

2. МЕТОД КАЖУЩЕГОСЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ

Принципиальные схемы измерения
кажущегося сопротивления горных
пород в скважине.

3. МЕТОД МИКРОЗОНДОВ

При микрозондировании в скважине измеряют
кажущееся сопротивление, но в отличие от
методов, описанных выше, это измерение
проводится зондами весьма небольших
размеров (обычно до 5 см). Благодаря этой
особенности микрозонды обладают малой
глубиной исследования и позволяют детально
исследовать изменение удельного
электрического сопротивления горных пород,
непосредственно прилегающих к стенке
скважины
/ — изоляционная пластина;
2 — электрод; 3 — пружина;
4 — корпус микрозонда;
5 — груз; 6 — кабель;
А, М1 , М2 — электроды зонда

4. МЕТОД ЭКРАНИРОВАННОГО ЗАЗЕМЛЕНИЯ (БОКОВОЙ КАРОТАЖ)

Основано на различии
удельных электрических сопротивлений горных пород.
Наиболее широко используют
две модификации метода
экранированного заземления:
измерения по схеме с
семиэлектродным зондом и
измерения по схеме с
трехэлектродным зондом
Схема токовых силовых линий, выходящих из центрального электрода А0 при
измерениях методом экранированного заземления в пластах высокого удельного
сопротивления.
а - с семиэлектродным зондом;
б - с трехэлектродным зондом

5. Микробоковой каротаж

Схема расположения электродов на измерительных башмаках
бокового микрозонда.
Зонд: а — четырехэлектродный;
б — двухэлектродный;
/ — изоляция; 2 — металл

6. ИНДУКЦИОННЫЙ МЕТОД

Принципиальная схема индукционного
метода включает скважинный снарядзонд (1) и регистрирующий прибор (7),
соединенные геофизическим кабелем
(6). Скважинный снаряд имеет систему
излучающих (2) и приемных (3) катушек,
обладающих большой индуктивностью,
а также генератор переменного
электрического тока (4), усилитель и
выпрямитель (5)

7. Метод потенциалов собственной поляризации (СП)

Метод СП заключается в изучении
естественных электрических полей в
скважине, возникающих на границе
скважина-порода, а так же между пластами
различной литологии, в результате
электрохимических процессов: диффузии
ионов солей из пластовых вод в ствол
скважины и наоборот, фильтрации
пластовых вод или бурового раствора в
пласт, обусловленных естественной
электрохимической активностью горных
пород
/ — линия глин; 2 — линия максимального
отклонения UСП от линии глин

8.

Схема переноса ионов в широком (а) и узком (б) капиллярах.
/ — адсорбированные ионы; 2 — подвижные ионы диффузионного слоя;
3 — свободный раствор; перегородки: 4 — с широкими капиллярами;
5 — с узкими капиллярами; 6 — направление диффузии

9.

Естественное электрическое поле диффузионного
происхождения в пласте песчаники, залегающего в глинах.
1 — вмещающие породы (глины); 2 — пласт песчаника;
3 — двойные электрические слои на границах скважина — глина, глина — песчаник, песчаник —
скважина; 4 — замкнутый электрический контур — эквивалентная электрическая схема поля СП в
скважине; 5 — график Еs; 6 — график Uсп

10. Схема зондов радиометрии скважин

1—детекторы: гамма-излучения (Г), тепловых (Т) и надтепловых (Н) нейтронов;
источники: 2 — гамма-излучения; 3 — быстрых нейтронов;
4 — вещество, хорошо поглощающее гамма-кванты (Рb, Ре и т. п.);
5 — водородсодержащее вещество, рассеивающее и поглощающее нейтроны (парафин, полиэтилен и т. п.); УТ — ускорительная трубка генератора
нейтронов; ВБ — высоковольтный блок; ЭС — электронная схема прибора

11. основные типы взаимодействия гамма-квантов с веществом

а — фотоэффект;
б — эффект образования пар;
в — комптоновское рассеяние;
1 — ядро; 2 — электрон;
3 — гамма-квант до взаимодействия;
4 — рассеянный гамма-квант;
5 — электрон или позитрон

12. Процессы взаимодействия нейтронов с ядрами атомов элементов, составляющих горную породу

В основном нейтроны взаимодействуют с ядрами элементов в пласте тремя
способами:
В процессе упругого рассеяния нейтрон отскакивает от бомбардируемого ядра, не
возбуждая и не дестабилизируя его. При каждом упругом взаимодействии нейтрон теряет
энергию. Водород, масса ядра которого равна массе нейтрона, хорошо замедляет
нейтроны (при столкновении с ядром водорода энергия нейтрона уменьшается в 2 раза, в
то время как для ядер кислорода и кремния она уменьшается на 6-11%) по замедлению
нейтронов в пласте судят о содержании водорода. Так как водород, в основном,
содержится в поровых флюидов, то замедление нейтронов указывает на пористость.
В процессе неупругого рассяния нейтрон отскакивает от бомбардируемого ядра,
возбуждает его, и оно испускает, так называемое, гамма излучение неупругого рассеяния
(ГИНЕР). По результатам замера энергии гамма излучения (по неупругому рассеянию
нейтронов) получают относительные концетрации углерода и кислорода, по которым
определяют водонасыщенность.
При абсорбции нейтронов ядро поглащает нейтрон и возбуждается, обычно испуская
гамма-излучение захвата (ГИРЗ). Абсорбция нейтронов или захват нейтронов обычно
происходят после замедления нейтронов упругим и неупругим взаимодействием до
тепловых энергий величиной около 0,025 эВ. По результатам измерения энергии гаммаизлучения захвата определяется содержание элементов: Si, Ca, Cl, H, Fe и т.д.

13. Схема распространения и регистрации нейтронов и гамма-квантов

ННМ-НТ (а), ННМ-Т (б), НГМ (в).
1-источник нейтронов; 2 - детекторы: надтепловых (Н), тепловых (Т) нейтронов и гамма-излучения
(Г); 3 - фильтр (экран); траектории; 4 - быстрых (включая над-тепловые) нейтронов; 5 - тепловых
нейтронов; 6 - гамма-квантов; 7 - точка замедления нейтрона; 8 — точка поглощения нейтронов
или гамма-кванта; 9 — регистрация излучения детектором

14. Принципиальная схема детекторов РК

1 — сцинтиллятор; 2 — корпус; 3 — отражатель; 4 — фотон; 5 — корпус ФЭУ; 6 — фотокатод; 7 —
фокусирующий
электрод; 8 —-диноды; 9 — собирающий электрод (анод);R1—Rn —делитель
напряжения

15. Типы волн

Акустический каротаж
Типы волн
• Периодический процесс, возникающий в среде при передаче в
ней упругих колебаний от точки к точке, называется упругой
волной.
а) Распространение продольной волны.
б) Распространение поперечной волны.
в) Распространение поверхностных волн.

16. Распространение упругих волн в скважинах

Схематическое изображение траекторий основных
типов упругих волн в системе скважина-пласт
Примеры волновых картин в плотных
(а) и трещинных (б) породах
1 – скважина; 2 – пласт;
И – излучатель упругих колебаний,
П – приемник.

17.

18. Волновая картина

Записи сигнала зонда:
а — малого (от ближнего
излучателя);
б — большого (от дальнего
излучателя);
в — марки времени (через 100
мкс);
1 — отметка синхроимпульса
(момента срабатывания
излучателя); вступление волн: 2 —
Р0Р1Р0; 3 —Р0S1Р0