Способ определения плотности подземных пластов, используя измерения нейтронного гамма-каротажа

Авторы патента:


Способ определения плотности подземных пластов, используя измерения нейтронного гамма-каротажа
Способ определения плотности подземных пластов, используя измерения нейтронного гамма-каротажа
Способ определения плотности подземных пластов, используя измерения нейтронного гамма-каротажа
Способ определения плотности подземных пластов, используя измерения нейтронного гамма-каротажа
Способ определения плотности подземных пластов, используя измерения нейтронного гамма-каротажа

 


Владельцы патента RU 2518876:

ШЛЮМБЕРГЕР ТЕКНОЛОДЖИ Б.В. (NL)

Использование: для определения плотности подземных пластов. Сущность изобретения заключается в том, что определение плотности подземного пласта, окружающего буровую скважину, производят на основании измерения гамма-излучения, возникающего в результате облучения пласта ядерным источником в корпусе прибора, расположенного в буровой скважине, и измерения потока гамма-излучения в корпусе прибора при двух различных расстояниях детекторов от источника, при этом способ содержит определение по существу прямолинейного соотношения между измерениями потоков гамма-излучения при каждом отличающемся расстоянии детекторов применительно к плотности пласта в случае отсутствия отклонения корпуса прибора; определение соотношения, устанавливающего девиацию плотности за счет отклонения прибора, определяемой на основании измерений измеряемого потока гамма-излучения при двух различных расстояниях детекторов, по плотности, вычисляемой на основании прямолинейных соотношений; и для данной пары измерений потока гамма-излучения при различных расстояниях детекторов определение пересечения соотношения, устанавливающего девиацию, с прямолинейным соотношением с тем, чтобы обозначить плотность пласта, окружающего буровую скважину; при этом источник представляет собой нейтронный источник, а гамма-излучение, измеряемое в корпусе прибора, представляет собой наведенное нейтронами гамма-излучение, являющееся результатом нейтронного облучения пласта. Технический результат: повышение точности определения плотности подземных пластов. 2 н. и 23 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Это изобретение относится к определению плотности подземных пластов, используя измерения нейтронного гамма-каротажа. В частности, изобретением предоставляются методики для анализа измерений нейтронного гамма-каротажа, относящихся к подземным пластам, окружающим буровые скважины, типа используемых в нефтегазодобывающей промышленности.

Уровень техники

Известен ряд методик для определения свойств пластов, окружающих буровые скважины. Обычно корпус прибора, содержащий источник сигналов, помещают в буровую скважину, и источник используют для исследования пласта. Сигнал, возвращающийся в корпус прибора, измеряют и вычисляют представляющий интерес параметр. Когда корпус прибора расположен вплотную к стенке буровой скважины, сигнал проходит по существу через пласт, окружающий буровую скважину, и поэтому может быть использованным непосредственно для получения представляющего интерес свойства. Однако, когда имеется пространство между корпусом прибора и стенкой буровой скважины (иногда называемое «отклонением»), могут возникать проблемы, поскольку сигнал проходит через содержимое буровой скважины до прохождения в пласт или до возвращения из пласта в корпус прибора. Поэтому содержимое буровой скважины, обычно флюиды, будет оказывать влияние на сигнал, и для определения представляющего интерес свойства пласта это влияние необходимо исключать или компенсировать.

Один хорошо известный подход компенсации для влияния буровой скважины заключается в выполнении двух измерений возвращающегося сигнала на различных расстояниях от источника. В пределах масштаба типичного измерения влияния отклонения прибора и буровой скважины не изменяются значительно между ближней и дальней измерительными точками, так что значительная разность между двумя измерениями обусловлена только различием путей сигнала в пласте и, следовательно, представляющим интерес свойством пласта.

Измерение плотности пласта является хорошо известным подходом определения характеристик подземных пластов, окружающих газонефтяные скважины и аналогичные. Имеется ряд методик, основанных на ядерных измерениях, которые можно использовать для этого. Наиболее распространенная методика известна как гамма-гамма каротаж плотности, при котором пласт облучается от источника гамма-излучения, например 137Cs, испускающим гамма-излучение с 0,66 МэВ, из корпуса прибора. Гамма-излучение проходит через пласт, претерпевает взаимодействия с компонентами пласта и возвращается в буровую скважину, где поток обнаруживают. Затем это может быть проанализировано для того, чтобы определить плотности пласта. Эту методику используют как к кабельному каротажу, так и к применению каротажа в процессе бурения для хорошего каротожа. Для компенсации влияния буровой скважины часто используют способ с двумя детекторами, описанный выше. В патенте США №4297575 описан способ гамма-гамма каротажа плотности.

Поскольку гамма-гамма каротаж плотности обеспечивает получение объемной плотности пласта, а подземные пласты обычно являются пористыми, было предложено сочетать гамма-гамма каротаж плотности с нейтронным измерением пористости. При нейтронном каротаже плотности пласт облучают высокоэнергетическими нейтронами из химического источника, например 241AmBe, создающего нейтроны 4 МэВ, или источника на основе ускорителя, например импульсного дейтерий-тритиевого ускорителя, создающего нейтроны 14 МэВ. Когда они проходят через пласт, они взаимодействуют с ядрами водорода в поровых флюидах, рассеиваются и теряют энергию. Рассеиваемые обратно нейтроны обнаруживаются в корпусе прибора, и их можно анализировать для определения количества водорода и, следовательно, пористости пласта. Как описано в Международной заявке WO 2007/148869, нейтронные измерения пористости можно сочетать с измерениями плотности при гамма-гамма каротаже для получения возможности определения плотности скелета горной породы. И в этом случае способы компенсации с двумя детекторами применяют для решения проблемы влияния буровой скважины.

Позднее были разработаны способы определения плотности пласта, основанные на облучении высокоэнергетическими нейтронами. Нейтроны рассеиваются пластом в зависимости от его плотности. Поэтому измерение возвращающихся нейтронов можно использовать для получения некоторого показателя плотности пласта (нейтрон-нейтронной плотности). Однако это может быть поводом для возникновения ряда мешающих явлений вследствие влияния пористости пласта. Нейтронное облучение также может приводить к неупругому рассеянию нейтронов с сопутствующей генерацией гамма-излучения. Это гамма-излучение можно использовать в способе определения плотности (нейтронной гамма-плотности). В этом случае пласт эффективно действует как вторичный источник гамма-излучения, по которому можно определять плотность. В Международной заявке WO 96/08733, патенте США №5608215 и заявке US 2009/026359 на патент США раскрыты нейтрон-нейтронные способы и нейтронные гамма-способы для определения плотности.

Имеются два распространенных способа анализа ядерных измерений детекторами на двух расстояниях. В одном простой кросс-плот или отношение сигналов, измеряемых при двух расстояниях детекторов от источника, используют или сравнивают с калиброванными данными от известных пластов. Этот способ обычно используют для нейтрон-нейтронной пористости и плотности и нейтронной гамма-плотности. Другой известен как обработка «хребет и ребро» и используется для гамма-гамма плотности. Этот способ основан на определении кросс-плота измерений при двух расстояниях детекторов от источника и определении девиации для этого кросс-плота, обусловленной отклонением прибора от стенки ствола скважины, при этом пересечение кросс-плота («хребта») и девиации («ребра») используют для определения плотности пласта. Примеры этих способов можно найти в документах, перечисленных выше.

Это изобретение основано на осознании того, что метод «хребта и ребра» можно применять в методиках нейтронного гамма-каротажа плотности, даже если фундаментальный процесс, лежащий в основе измерения (создание гамма-излучения в пласте вследствие облучения нейтронами), значительно отличается от процесса способов гамма-гамма каротажа плотности, основанных на непосредственном облучении гамма-лучами известной энергии.

Раскрытие изобретения

Этим изобретением предоставляется способ определения плотности подземного пласта, окружающего буровую скважину, по измерению гамма-излучения, возникающего от облучения пласта ядерным источником в корпусе прибора, расположенного в буровой скважине, и измерениям потока гамма-излучения в корпусе прибора при двух различных расстояниях детекторов от источника, при этом способ содержит:

- определение по существу прямолинейного соотношения между измерениями потоков гамма-излучения при каждом отличающемся расстоянии детекторов применительно к плотности пласта в случае отсутствия отклонения корпуса прибора;

- определение соотношения, устанавливающего девиацию плотности за счет отклонения прибора, определяемой по измерениям измеряемого потока гамма-излучения при двух различных расстояниях детекторов, по плотности, вычисляемой на основании прямолинейных соотношений; и

- для данной пары измерений потока гамма-излучения при различных расстояниях детекторов определение пересечения соотношения, устанавливающего девиацию, с прямолинейным соотношением с тем, чтобы обозначить плотность пласта, окружающего буровую скважину;

при этом источник представляет собой нейтронный источник, а гамма-излучение, измеряемое в корпусе прибора, представляет собой наведенное нейтронами гамма-излучение, являющееся результатом нейтронного облучения пласта.

Когда поток нейтронов из пласта измерен в корпусе прибора при двух различных расстояниях детекторов от источника, способ может содержать использование измерений потока нейтронов для коррекции измерений потока гамма-излучения за влияние переноса нейтронов в пласте.

Измеряемый поток гамма-излучения может содержать гамма-излучение, являющееся результатом неупругих взаимодействий между нейтронами и компонентами пласта.

Если нейтронный генератор используют для генерации первичных нейтронов, для определения потока нейтронов требуется, чтобы средство, такое как монитор нейтронов, использовалось для определения потока первичных нейтронов из нейтронного генератора. Если используют химический источник, первичный поток можно определять путем калибровки.

Плотность при измерении потока гамма-излучения на расстоянии может быть вычислена в соответствии с соотношением:

ρ=a-b*ln[net-inel/F(n)),

где а и b являются экспериментально получаемыми постоянными, net-inel представляет результирующий поток гамма-излучения при неупругом рассеянии, измеряемый на детекторе гамма-излучения, расположенном на рассматриваемом расстоянии, и F(n) является функцией потока n нейтронов, измеряемого на соответствующем детекторе нейтронов.

Для данной пары измерений потоков плотность можно вычислять при коррекции плотности, определяемой при измерении потока дальше всего от источника, используя измерение потока ближе всего к источнику, в соответствии с соотношением:

ρbLS +Δρ,

где ρb является плотностью пласта, ρLS является плотностью, вычисляемой на основании измерения потока дальше всего от источника, и Δρ является девиацией плотности вследствие отклонения прибора. Δρ можно вычислять в соответствии с соотношением вида:

Δρ=А(ρLSSS)+B(ρLSSS)2+C(ρLSSS)3+…,

где ρSS является плотностью, вычисляемой по измерению потока ближе всего от источника, и А, В, С, … - экспериментально получаемые постоянные.

Вторым аспектом изобретения предоставляется установка для определения плотности пласта, окружающего буровую скважину, при этом установка содержит:

- корпус прибора для расположения в буровой скважине;

- нейтронный источник в корпусе прибора для облучения пласта; и

- первый и второй детекторы, расположенные в корпусе прибора на соответствующих первом и втором расстояниях от нейтронного источника;

в которой первый и второй детекторы выполнены с возможностью обнаружения гамма-излучения, являющегося результатом облучения нейтронами пласта; при этом установка также содержит систему обработки для

- определения по существу прямолинейного соотношения между измерениями потоков гамма-излучения при каждом отличающемся расстоянии детекторов применительно к плотности пласта в случае отсутствия отклонения корпуса прибора;

- определения соотношения, устанавливающего девиацию плотности за счет отклонения прибора, определяемой на основании измерений измеряемого потока гамма-излучения при двух различных расстояниях детекторов, по плотности, вычисляемой на основании прямолинейных соотношений; и

- для данной пары измерений потока гамма-излучения при различных расстояниях детекторов определения пересечения соотношения, устанавливающего девиацию, с прямолинейным соотношением с тем, чтобы обозначить плотность пласта, окружающего буровую скважину.

Предпочтительно, чтобы установка работала в соответствии со способом согласно первому аспекту изобретения.

Дальнейшие аспекты изобретения станут очевидными из нижеследующего описания.

Краткое описание чертежей

Фигура 1 - показывает схематичное представление системы с двумя детекторами для компенсации за влияние буровой скважины;

фигура 2 - показывает схематичный вид прибора нейтронного гамма-каротажа плотности;

фигура 3 - показывает график измерений гамма-излучения на большом расстоянии в зависимости от плотности;

фигура 4 - показывает график «хребта и ребра», построенный в соответствии с настоящим изобретением; и

фигура 5 - показывает график коррекции «ребра».

Вариант (варианты) осуществления изобретения

На фигуре 1 показано схематичное представление скважинного прибора, содержащего систему с двумя детекторами, предназначенную для компенсации влияния буровой скважины на пластовые измерения. Эта архитектура прибора используется для приборов, относительно которых применяется изобретение. В этой системе корпус 10 прибора (показанного здесь в виде спускаемого на каротажном кабеле прибора, подвешенного в буровой скважине, но он также может быть прибором каротажа в процессе бурения) расположен в буровой скважине при расстоянии d между корпусом и стенкой буровой скважины. Прибор включает в себя источник, например ядерный источник (импульсный высокоэнергетический нейтронный источник в случае настоящего изобретения, например дейтерий-тритиевый источник 14 МэВ, но также возможен источник гамма-излучения), и детекторы 14 и 16 на соответствующих малом и большом расстояниях от источника 12. При использовании сигнал, проходящий от источника 12 к ближнему детектору 14, будет дважды пересекать пространство d между прибором и стенкой буровой скважины и проходить в пласте путь протяженностью X. Соответствующий сигнал, проходящий к дальнему детектору 16, также будет дважды пересекать пространство d между прибором и стенкой буровой скважины и проходить в пласте путь протяженностью Х+Y. Разность хода между двумя сигналами обусловлена только добавочным путем в пласте протяженностью Y, и поэтому вычитание сигнала ближнего детектора из сигнала дальнего детектора должно давать разность, которую можно отнести по существу только на счет свойств пласта без всякого влияния буровой скважины, являющегося результатом отклонения прибора от стенки ствола скважины. Хотя это является упрощенным пояснением методики с двумя детекторами для компенсации влияния буровой скважины, оно дает представление об основных методиках и методах, используемых в настоящем изобретении.

На фигуре 2 показан родовой прибор для измерений при нейтронном гамма-каротаже плотности. Корпус 20 прибора содержит прибор каротажа в процессе бурения, образующий часть бурильной колонны (непоказанной). Корпус 20 прибора расположен в буровой скважине 22 при расстоянии d между корпусом прибора и стенкой ствола буровой скважины/пластом 24. Поскольку этот прибор представляет собой буровой инструмент, перемещение корпуса 20 прибора в буровой скважине может означать, что отклонение прибора от стенки ствола скважины может быть любым между нулевым и максимальным, равным разности между диаметром прибора и диаметром буровой скважины (когда прибор на одной стороне находится в контакте со стенкой ствола буровой скважины). Поэтому любые влияния буровой скважины на измерения вследствие отклонения прибора от стенки ствола скважины будут изменяться. Нейтронный источник (26) 14 МэВ на основе ускорителя установлен в корпусе 20 прибора. Детектор 28 нейтронов установлен в корпусе 22 прибора на расстоянии от источника 26 и выполнен для обнаружения надтепловых нейтронов. Детектор 30 гамма-излучения расположен в корпусе 20 на другом расстоянии.

При использовании источник облучает пласт 24 всплесками высокоэнергетических нейтронов 32. Они взаимодействуют с компонентами пласта 24 двумя основными подходами. При одном нейтроны подвергаются упругому рассеянию, утрачивая энергию в пласте, и возвращаются в буровую скважину с более низкой надтепловой энергией, где они обнаруживаются детектором 28 нейтронов. При другом нейтроны подвергаются неупругому рассеянию, что приводит к образованию гамма-излучения 34 в пласте. Это гамма-излучение распространяется через пласт, взаимодействуя с электронами компонентов пласта, и поэтому находится под влиянием плотности пласта. Гамма-излучение, возвращающееся в буровую скважину, обнаруживается на детекторах 30 гамма-излучения. Выходные сигналы детекторов обрабатываются в приборе, на поверхности или в обоих местах для получения свойств пласта на основании измерений.

Как ясно из приведенного выше описания, измерение плотности при нейтронном гамма-каротаже основано на обнаружении наведенного нейтронами гамма-излучения на детекторе, который помещен на расстоянии от нейтронного источника. Поток гамма-излучения на детекторе находится под влиянием переноса нейтронов к точке взаимодействия нейтронов, создающего гамма-излучение, и последующего переноса гамма-лучей от места возникновения до детектора гамма-излучения. Чтобы исключить влияние тепловых нейтронов на отклик, измеряют только гамма-излучение при неупругом рассеянии, создаваемое высокоэнергетическими нейтронами. Фон вследствие захвата нейтронов вычитают. Выходной сигнал детектора нейтронов используют для учета влияния переноса нейтронов, создающих гамма-излучение при неупругом рассеянии. На практике система с двумя детекторами используется для компенсации влияния буровой скважины. Такая компенсация содержит измерения SS, LS гамма-излучения на ближнем и дальнем детекторах; и ближнее и дальнее измерения Near и Far нейтронов. Влияние буровой скважины вследствие отклонения прибора возникают из-за того, что плотности флюидов в буровой скважине обычно отличаются от плотности пласта. Поэтому, если плотность флюида ниже, чем плотность пласта, измеряемая плотность при наличии отклонения прибора будет соответственно ниже, чем истинная плотность пласта, и наоборот. Характеристику плотности при нейтронном гамма-каротаже можно вычислить для плотности на ближнем детекторе и дальнем детекторе, используя

ρSS=aSS-bSSln(SSnet-inel/F(Near)),

ρLS=aLS-bLSln(LSnet-inel/F(Far)),

где

SSnet-inel = результирующая скорость счета в ближнем детекторе при неупругом рассеянии,

LSnet-inel = результирующая скорость счета в дальнем детекторе при упругом рассеянии,

Near = скорость счета от ближнего детектора нейтронов,

Far = скорость счета от дальнего детектора нейтронов,

а функциональную форму F выбирают из условия получения линейной зависимости от плотности, показанной на фигуре 3, для плотности ρLS от дальнего детектора. Этот график показывает «хребет» (отклонение прибора отсутствует), вычисленный на основании данных дальнего детектора. Аналогичный график можно построить из «хребта» на основании данных ближнего детектора, ρSS. В общем случае функциональная форма F будет различаться в зависимости от выбора детектора нейтронов, используемого для компенсации влияния переноса нейтронов.

Альтернативный вариант осуществления упомянутого выше способа использования ближнего и дальнего детекторов нейтронов заключается в использовании скорости счета от единственного детектора для ρSS и ρLS при использовании двух различных функций F для соответствующих детекторов.

Детекторы нейтронов не ограничены детекторами надтепловых нейтронов. Детекторы быстрых, надтепловых или тепловых нейтронов, или сочетаний нейтронов могут быть использованы.

Подробности относительно соответствующей формы обработки «хребта и ребра», пригодной для этого изобретения, можно найти в докладе Wahl J.S., Tittman J., Johnstone C.W., and Alger R.P., "The dual spacing formation density log", представленном на The Thirty-ninth SPE Annual Meeting, 1964; и в Tittman J., and Wahl J.S., "The physical foundations of formation density logging (Gamma-Gamma)", Geophysics, vol.30, 1965.

В методе «хребта и ребер» плотность ρLS на дальнем детекторе использована для первичного измерения плотности, поскольку влияние буровой скважины, возникающее в результате отклонения прибора от стенки ствола скважины, вносят наименьший вклад в общую характеристику измерения, тогда как плотность ρSS на ближнем детекторе используют для коррекции плотности на дальнем детекторе за влияние отклонения прибора от стенки ствола скважины, поскольку влияние буровой скважины, возникающее вследствие отклонения прибора, вносит более значительный вклад в общую характеристику измерения.

Плотность на дальнем детекторе корректируют, используя выражение

ρ и с т и н н а я = ρ L S + Δ ρ ,                                уравнение (1)

где поправочный член Δρ обычно дается следующей формулой

Δ ρ = A ( ρ L S ρ S S ) + B ( ρ L S ρ S S ) 2 + C ( ρ L S ρ S S ) 3 + ,      уравнение (2)

так что

ρ b = ρ L S + A ( ρ L S ρ S S ) + B ( ρ L S ρ S S ) 2 + C ( ρ L S ρ S S ) 3 + ,      уравнение (3)

где ρLS и ρSS - плотности на дальнем и ближнем детекторах соответственно, ρb - скорректированная плотность и А, В, С - постоянные, получаемые из описания характеристики в известных условиях.

Фигура 4 показывает график «хребта и ребра». Хребет S содержит кросс-плот плотностей ρSS и ρLS, измеренных на ближнем и дальнем детекторах. «Ребро» R представляет собой девиацию Δρ от этой прямой линии, обусловленное отклонением прибора от стенки ствола скважины. В показанном примере плотность флюида или плотность ρбурового раствора бурового раствора ниже, чем плотность ρb пласта, и это означает, что плотность ρLS на дальнем детекторе и плотность ρSS на ближнем детекторе наблюдаются ниже, чем истинная плотность ρb. Однако на плотность ρSS на ближнем детекторе больше влияет отклонение прибора и поэтому точка измерения на кросс-плоте лежит слева от точки ρb истинной плотности «хребта» (и следовательно, выше линии). Плотность ρLS на дальнем детекторе наблюдается ниже, чем истинная плотность ρb, на величину Δρ. Применив поправку, данную выше, истинная плотность ρb может быть определена.

Если ρбурового раствора выше, чем плотность ρb пласта, плотности ρSS, ρLS на ближнем и дальнем детекторах будут наблюдаться выше, чем истинная плотность ρb (то есть справа от и ниже «хребта»), и поправку применяют в противоположном направлении.

На фигуре 4 «ребро» пересекает «хребет» в двух точках. В нижней точке это означает бесконечное отклонение прибора от стенки ствола скважины и поэтому указывает на ρбурового раствора. Верхнее пересечение представлено в ρb.

Постоянная А в уравнениях (2) и (3) связана с углом между «хребтом» и «ребром», показанными на фигуре 4. Для учета кривизны «ребра» дополнительные члены включают в поправку. Поэтому плотность на дальнем детекторе корректируется за влияние отклонения прибора, используя разность между плотностями на дальнем и ближнем детекторах для определения отклонения прибора.

Фигура 5 иллюстрирует поправочный член Δρ как функцию разности ρLSSS плотностей на дальнем и ближнем детекторах. Отклонение прибора в буровых растворах, имеющих более значительные плотности по сравнению с плотностью пласта, дает положительные значения Δρ (на правой стороне), тогда как в буровых растворах, имеющих меньшие плотности по сравнению с плотностью пласта, дает отрицательные значения Δρ (на левой стороне).

Способ, описанный выше, можно изменять в объеме изобретения.

Имеются несколько преимуществ от использования способа «хребта и ребер» настоящего изобретения для поправки за влияние отклонения прибора от стенки ствола скважины по сравнению с другими способами. Существуют способы, которые пытаются делать коррекцию на отклонения прибора, учитывая отношение потоков на дальнем и ближнем детекторах. Обычно результатом этих методов является только частичная коррекция на отклонения прибора. То есть, при использовании отношения потоков все еще проявляется значительное остаточное влияние отклонения прибора, требующее дальнейшей коррекции другим способом, часто требующее дополнительной и, возможно, недоступной информации относительно условий каротажа.

Методы, которые используют простую зависимость между ответами на ближнем и дальнем детекторах, являются интуитивно привлекательными, но имеют недостатки: а) на практике требуются очень большие базы данных характеристик прибора в известных условиях; b) необходимы точные и часто очень сложные схемы интерполяции, когда условия, встречающиеся во время каротажа, не находятся вблизи точки базы данных; и с) неспособность получать разумный ответ, когда во время каротажа встречается характеристика, которая выпадает из «карты» базы данных характеристик, определенных при известных условиях.

1. Способ определения плотности подземного пласта, окружающего буровую скважину, из измерения гамма-излучения, возникающего от облучения пласта ядерным источником в корпусе прибора, расположенного в буровой скважине, и измерения потока гамма-излучения в корпусе прибора при двух различных расстояниях детекторов от источника, при этом способ содержит:
- определение по существу прямолинейного соотношения между измерениями потоков гамма-излучения при каждом отличающемся расстоянии детекторов применительно к плотности пласта в случае отсутствия отклонения корпуса прибора;
- определение соотношения, устанавливающего девиацию плотности за счет отклонения прибора, определяемой на основании измерений измеряемого потока гамма-излучения при двух различных расстояниях детекторов, по плотности, вычисляемой на основании прямолинейных соотношений; и
- для данной пары измерений потока гамма-излучения при различных расстояниях детекторов определяют пересечение соотношения, устанавливающего девиацию с прямолинейным соотношением с тем, чтобы обозначить плотность пласта, окружающего буровую скважину;
при этом источник представляет собой нейтронный источник, а гамма-излучение, измеряемое в корпусе прибора, представляет собой наведенное нейтронами гамма-излучение, являющееся результатом на основании нейтронного облучения пласта.

2. Способ по п.1, дополнительно содержащий измерения потока гамма-излучения в корпусе прибора при двух различных расстояниях детекторов от источника.

3. Способ по п.1 или 2, в котором поток нейтронов из пласта измеряют в корпусе прибора при двух различных расстояниях детекторов от источника, при этом способ содержит использование измерений потока нейтронов для того, чтобы корректировать измерения потока гамма-излучения за влияние переноса нейтронов к точке возникновения наведенного нейтронами гамма-излучения.

4. Способ по п.1 или 2, в котором измеряемый поток гамма-излучения содержит гамма-излучение, являющееся результатом неупругих взаимодействий между нейтронами и компонентами пласта.

5. Способ по п.3, в котором измеряемый поток гамма-излучения содержит гамма-излучение, являющееся результатом неупругих взаимодействий между нейтронами и компонентами пласта.

6. Способ по п.1 или 2, в котором измерение потока гамма-излучения содержит измерение гамма-излучения, являющегося результатом реакций захвата между нейтронами и компонентами пласта.

7. Способ по п.3, в котором измерение потока гамма-излучения содержит измерение гамма-излучения, являющегося результатом реакций захвата между нейтронами и компонентами пласта.

8. Способ по п.4, в котором измерение потока гамма-излучения содержит измерение гамма-излучения, являющегося результатом реакций захвата между нейтронами и компонентами пласта.

9. Способ по п.6, содержащий измерение гамма-излучения, являющегося результатом реакций захвата тепловых нейтронов.

10. Способ по п.1 или 2, дополнительно содержащий измерение потока нейтронов из пласта в корпусе прибора при двух различных расстояниях детектора от источника.

11. Способ по п.3, дополнительно содержащий измерение потока нейтронов из пласта в корпусе прибора при двух различных расстояниях детектора от источника.

12. Способ по п.6, дополнительно содержащий измерение потока нейтронов из пласта в корпусе прибора при двух различных расстояниях детектора от источника.

13. Способ по п.4, в котором плотность вычисляют на основании измерений потока гамма-излучения на расстоянии в соответствии с соотношением:
ρ=a-b*ln(net-inel/F(n)),
где а и b являются экспериментально получаемыми постоянными, net-inel представляет результирующий поток гамма-излучения при неупругом рассеянии, измеряемый на детекторе гамма-излучения, расположенном на рассматриваемом расстоянии, и F(n) является потоком нейтронов, измеряемым на соответствующем детекторе нейтронов.

14. Способ по п.10, в котором плотность вычисляют на основании измерений потока гамма-излучения на расстоянии в соответствии с соотношением:
ρ=a-b*ln(net-inel/F(n)),
где а и b являются экспериментально получаемыми постоянными, net-inel представляет результирующий поток гамма-излучения при неупругом рассеянии, измеряемый на детекторе гамма-излучения, расположенном на рассматриваемом расстоянии, и F(n) является потоком нейтронов, измеряемым на соответствующем детекторе нейтронов.

15. Способ по п.1 или 2, в котором для данной пары измерений потоков плотность вычисляют при коррекции плотности, определяемой при измерении потока дальше всего от источника, используя измерение потока ближе всего к источнику, в соответствии с соотношением:
ρbLS+Δρ,
где ρb является плотностью пласта, ρLS является плотностью, вычисляемой на основании измерения потока дальше всего от источника, и Δρ является девиацией плотности вследствие отклонения.

16. Способ по п.3, в котором для данной пары измерений потоков плотность вычисляют при коррекции плотности, определяемой при измерении потока дальше всего от источника, используя измерение потока ближе всего к источнику, в соответствии с соотношением:
ρbLS+Δρ,
где ρb является плотностью пласта, ρLS является плотностью, вычисляемой на основании измерения потока дальше всего от источника, и Δρ является девиацией плотности вследствие отклонения.

17. Способ по п.13, в котором для данной пары измерений потоков плотность вычисляют при коррекции плотности, определяемой при измерении потока дальше всего от источника, используя измерение потока ближе всего к источнику, в соответствии с соотношением:
ρbLS+Δρ,
где ρb является плотностью пласта, ρLS является плотностью, вычисляемой на основании измерения потока дальше всего от источника, и Δρ является девиацией плотности вследствие отклонения.

18. Способ по п.15, в котором Δρ вычисляют в соответствии с соотношением вида:
Δρ=A(ρLSSS)+B(ρLSSS)2+C(ρLSSS)3+,
где ρSS является плотностью, вычисляемой на основании измерения потока ближе всего к источнику, и А, В, С, - экспериментально получаемые постоянные.

19. Установка для определения плотности пласта, окружающего буровую скважину, при этом установка содержит:
- корпус прибора для расположения в буровой скважине;
- нейтронный источник в корпусе прибора для облучения пласта; и
- первый и второй детекторы, расположенные в корпусе прибора на соответствующих первом и втором расстояниях от нейтронного источника;
в которой первый и второй детекторы выполнены с возможностью обнаружения гамма-излучения, являющегося результатом от облучения нейтронами пласта; при этом установка также содержит систему обработки для
- определения по существу прямолинейного соотношения между измерениями потоков гамма-излучения при каждом отличающемся расстоянии детекторов применительно к плотности пласта в случае отсутствия отклонения корпуса прибора;
- определения соотношения, устанавливающего девиацию плотности за счет отклонения прибора, определяемой на основании измерений измеряемого потока гамма-излучения при двух различных расстояниях детекторов, по плотности, вычисляемой на основании прямолинейных соотношений; и
- для данной пары измерений потока гамма-излучения при различных расстояниях детекторов определения пересечения соотношения, устанавливающего девиацию, с прямолинейным соотношением с тем, чтобы обозначить плотность пласта, окружающего буровую скважину.

20. Установка по п.19, в которой система обработки выполнена с возможностью осуществления способа по п.1 или 2.

21. Установка по п.19, в которой система обработки выполнена с возможностью осуществления способа по п.3.

22. Установка по п.19, в которой система обработки выполнена с возможностью осуществления способа по п.4.

23. Установка по п.19, в которой система обработки выполнена с возможностью осуществления способа по п.10.

24. Установка по п.19, в которой система обработки выполнена с возможностью осуществления способа по п.13.

25. Установка по п.19, в которой система обработки выполнена с возможностью осуществления способа по п.15.



 

Похожие патенты:

Использование: для измерения пористости методом нейтронного каротажа. Сущность изобретения заключается в том, что представлены система, способ и прибор для определения значений пористости подземного пласта, скорректированных с учетом влияния скважины.

Использование: для определения состояния продуктивного пласта импульсным нейтронным методом. Сущность изобретения заключается в том, что перемещают каротажный прибор по стволу скважины, генерируют импульсно-периодический поток быстрых нейтронов в скважине, осуществляют временной анализ плотности потока тепловых нейтронов на каждом кванте глубины, на которые разбивается пласт, определяют значения фоновых декрементов спада плотности тепловых нейтронов, при этом закачивают в скважину под давлением раствор-реагент, содержащий соединения элементов с аномально высоким макросечением радиационного захвата нейтронов, вторично определяют значения декрементов спада плотности тепловых нейтронов, генерируют в скважине ультразвуковое излучение, воздействуют этим излучением на пласт, после чего снова определяют значения декрементов спада плотности тепловых нейтронов по выполнению соответствующей системы неравенств, содержащих значения декрементов, полученные на трех этапах измерений.

Использование: для измерения пористости. Сущность изобретения заключается в том, что нейтронный скважинный прибор для определения пористости включает источник нейтронов, устройство контроля нейтронов, детектор нейтронов и схему обработки данных.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для определения насыщения флюидом порового пространства пород исследуемых пластов. Способ определения насыщения водой в подземном пласте включает в себя определение глубины проникновения в пласт на основании множества измерений, выполняемых в стволе скважины, пробуренном сквозь пласт.

Использование: для определения коэффициента нефтегазонасыщенности. Сущность: заключается в том, что выполняют измерения методом ИНК и расчет макроскопического сечения поглощения тепловых нейтронов горной породы, определяют по комплексу ГИС макрокомпонентный состав пород, включая пористость, при этом для расчета макроскопического сечения поглощения тепловых нейтронов пластовой водой и углеводородами используют их элементный состав и плотность, а сам расчет углеводородонасыщенности осуществляют по определенной зависимости, при этом для расчета макроскопических сечений поглощений тепловых нейтронов макрокомпонентами, образующими твердую фазу пород, дополнительно подготавливают коллекцию образцов керна из опорных скважин, на которой проводят измерения минерального, элементного состава образцов и потери веса образца при нагревании, формируют минерально-компонентную модель породы и рассчитывают макроскопические сечения поглощения тепловых нейтронов для каждой макрокомпоненты, образующей твердую фазу породы.

Использование: для каротажа скважины с помощью нейтронно-индуцируемого гамма-излучения. Сущность: заключается в том, что скважинный инструмент содержит источник нейтронов, сконфигурированный для излучения нейтронов согласно схеме формирования импульсов, причем схема формирования импульсов включает в себя задержку между двумя импульсами, причем задержка является достаточной, чтобы, по существу, все события захвата нейтронов, обусловленные излученными нейтронами, могли прекратиться, и причем задержка больше или равна приблизительно 1 с, детектор гамма-излучения, сконфигурированный для регистрации гамма-излучения активации, вырабатываемого, когда элементы, активированные излученными нейтронами, распадаются до нерадиоактивного состояния.

Использование: для определения абсолютных концентраций элементов из нейтронной гамма-спектроскопии. Сущность: заключается в том, что система для нейтронной гамма-спектроскопии содержит скважинный инструмент, содержащий источник нейтронов, сконфигурированный испускать нейтроны в подземную формацию, чтобы вызвать события неупругого рассеяния и события поглощения нейтронов; монитор нейтронов, сконфигурированный обнаруживать скорость счета испущенных нейтронов; и детектор гамма-излучения, сконфигурированный принимать спектр гамма-излучения, полученный, по меньшей мере, частично, из неупругого гамма-излучения, полученного вследствие событий неупругого рассеяния и гамма-излучения захвата нейтронов, полученных вследствие событий захвата нейтронов; и схему обработки данных, сконфигурированную определять относительные вклады элементов из спектра гамма-излучения и определять абсолютный вклад элементов на основании, по меньшей мере, частично, нормализации относительных вкладов элементов по скорости счета испущенных нейтронов.

Изобретение относится к области исследования или анализа материалов радиационными методами с измерением вторичной эмиссии с использованием нейтронов, в частности для неразрушающего дистанционного контроля различных скрытых веществ.

Использование: для определения текущей нефтенасыщенности пластов-коллекторов, пересеченных скважиной. Сущность изобретения заключается в том, что согласно способу выполняют периодическое облучение горных пород импульсами генератора быстрых нейтронов, регистрацию гамма-излучения неупругого рассеяния (ГИНР) нейтронов и гамма-излучения радиационного захвата (ГИРЗ) тепловых нейтронов детектором гамма-излучения в реальном режиме времени при непрерывном перемещении скважинного прибора и заданном шаге квантования по глубине характеризуется тем, что перед процессом измерений дополнительно определяют оптимальную длительность импульса. Заявлено также устройство импульсного нейтронного гамма-каротажа, содержащее размещенные в охранном кожухе импульсный генератор быстрых нейтронов, сцинтилляционный детектор гамма-излучения, оптически соединенный с фотоэлектронным умножителем, экран, расположенный между импульсным генератором быстрых нейтронов и сцинтилляционным детектором, блок преобразования “аналог-код”, блок центрального процессора, блок приемопередатчика, первый и второй блоки памяти, программно-управляемый блок высокого напряжения, характеризующееся тем, что дополнительно содержит блок управления временным режимом импульсного нейтронного генератора. Технический результат: повышение точности при проведении импульсного нейтронного каротажа. 2 н.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к ядерной геофизики и служит для оценки плотности цементного камня скважин подземных хранилищ газа (ПХГ) в процессе их эксплуатации без подъема насосно-компрессорных труб (НКТ). Заявленный способ включает измерение текущих значений A как отношений Ca/Si в скважинах аппаратурой типа широкодиапазонного спектрометрического нейтронного гамма-каротажа (СНГК-Ш), выбор Amin и Amax (минимальное и максимальное значение отношения Ca/Si), определение по результатам измерений двойного разностного параметра (ДРП(Ca/Si) по формуле: Д Р П ( C a / S i ) = A − A min A max − A ш т . Калибровка спектрометра осуществляется статическим методом, основанным на соотношениях двойного разностного параметра (ДРПca/si) к величинам границ плотности нормального цементного камня, которые выбирают из условия: максимальному значению 1 ДРПca/si соответствует значение плотности цементного камня -1,95 г/см3 - верхняя граница плотности нормального цементного камня, а среднему значению 0,57 ДРПca/si соответствует текущее значение плотности цементного камня -1,65 г/см3 - нижняя граница плотности цементного камня. Плотность гамма-излучения (γснгк) рассчитывают по формуле: γснгк=1,25+0,7 ДРПca/si. Технический результат - повышение точности получаемых данных. 3 ил.

Изобретение относится к области регистрации ионизирующих излучений и может быть использовано при создании радиационных детекторов. Цилиндрический позиционно-чувствительный детектор содержит множество сцинтилляторов, разделенных отражающим материалом, помещенным между сцинтилляторами, каждый сцинтиллятор находится в оптическом контакте с фотоприемником, при этом сцинтиллятор состоит из одного или нескольких цилиндрических наборов, составленных из сцинтиллирующих волокон, обеспечивающих регистрацию нейтронного или гамма-излучения, сцинтиллирующие волокна снабжены светоотражающими оболочками и светонепроницаемыми покрытиями, противоположные торцы сцинтиллирующих волокон соединены посредством оптических соединителей с двумя волоконными световодами, находящимися с противоположной стороны в оптическом контакте с двумя матричными фотоприемниками, число фоточувствительных элементов в каждом из которых равно или больше числа сцинтиллирующих волокон. Технический результат - определение направления, под которым излучение приходит на детектор в плоскости, перпендикулярной оси корпуса прибора, т.е. обеспечение азимутального углового разрешения. 1 ил.

Использование: для регистрации нейтронного и гамма-излучений, применяемых для измерения ядерно-физических характеристик породы при каротаже нефтяных и газовых скважин. Сущность изобретения заключается в том, что скважинное устройство с двумя зондами из нескольких детекторов, включающее в себя корпус, внутри которого находится по крайней мере один источник излучения, первый из зондов содержит более одного детектора, расположенных равномерно по углу вдоль окружности в плоскости, перпендикулярной оси скважинного устройства, второй зонд содержит как минимум один детектор, смещенный вдоль оси скважинного устройства относительно первого зонда и повернутый вокруг оси скважинного устройства относительно детекторов первого зонда, число детекторов во втором зонде составляет не менее двух, в каждом зонде детекторы располагаются параллельно оси скважинного устройства, а детекторы в зондах повернуты вокруг оси скважинного устройства по отношению друг к другу так, что минимальное угловое расстояние φ между двумя соседними проекциями детекторов из первого и второго зондов на плоскость, перпендикулярную оси скважинного устройства, составляет: где N1 и N2 - число детекторов в первом и во втором зондах, k - наименьший общий делитель для чисел N1 и N2. Технический результат: уменьшение погрешности измерения интенсивности излучения за счет использования оптимального количества и расположения детекторов в случае асимметричного расположения скважинного устройства в скважине. 3 ил., 1 табл.

Использование: для бесконтактного измерения плотности вещества с помощью нейтронного и гамма-излучения. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для радиационного измерения плотности включает в себя источник излучения, находящийся на оси блока радиационной защиты и имеющий возможность менять положение с помощью устройства перемещения, сцинтилляционные детекторы со сцинтилляторами, расположенными в одной плоскости в форме соосных с источником излучения и блоком радиационной защиты вставленных друг в друга колец, при этом в качестве источника излучения используется электронный генератор импульсного излучения быстрых нейтронов, подключенный к блоку управления, сцинтилляторы в кольцах дополнительно разбиты на равные угловые сектора, количество угловых секторов составляет не менее двух, каждый из угловых секторов содержит сцинтилляторы для регистрации одного или нескольких видов излучений: эпитепловых или тепловых нейтронов, а также гамма-излучения, сцинтилляторы в кольцах и угловых секторах расположены по отношению друг к другу с зазором, сцинтилляторы, предназначенные для регистрации разных видов излучения, располагаются в каждом кольце чередующимся образом, сцинтилляторы, предназначенные для регистрации определенного вида излучения, располагаются в смежных кольцах по одному радиусу, фотоприемные устройства сцинтилляционных детекторов эпитепловых и/или тепловых нейтронов подключены к временным анализаторам, а фотоприемные устройства сцинтилляционных детекторов гамма-излучения подключены к амплитудным анализаторам, выходы амплитудных и временных анализаторов, а также блок управления подключены к процессору. Технический результат: обеспечение возможности измерения азимутального распределения плотности исследуемого вещества. 1 ил.

Использование: для измерения плотности и пористости породы с использованием нейтронного излучения. Сущность изобретения заключается в том, что скважинное устройство с двухсторонним расположением измерительных зондов содержит нейтронный источник, расположенный соосно с корпусом скважинного устройства, а также два нейтронных и два гамма-зонда, находящиеся по разные стороны от нейтронного источника, при этом в качестве нейтронного источника применяется нейтронный генератор, каждый нейтронный зонд содержит не менее двух детекторов, которые располагаются между корпусом скважинного устройства и корпусом нейтронного генератора параллельно оси скважинного устройства, одинаково удаленно от оси скважинного устройства и одинаково удаленно от мишени нейтронного генератора, равномерно по углу вокруг оси скважинного устройства, причем детекторы в различных нейтронных зондах повернуты вокруг оси скважинного устройства по отношению друг к другу. Технический результат: уменьшение длины нейтронных измерительных зондов в случае применения в качестве нейтронного источника нейтронного генератора и, как следствие, уменьшение времени измерений. 1 ил.

Использование: для оценки формаций, смежных со стволом скважины. Сущность изобретения заключается в том, что описан прибор нейтронного каротажа с мульти-источником. Прибор каротажа с несколькими источниками содержит выровненные по оси детектор гамма-излучения и детектор тепловых нейтронов, которые расположены с двух сторон от мульти-источника нейтронов. Технический результат: обеспечение возможности регулировки угла интерференционного поля для расположения предпочтительной точки фокусирования нейтронной активности ближе к детектору, чем в случае с одним стандартным источником нейтронов. 6 н. и 13 з.п. ф-лы, 1 табл., 13 ил.
Наверх