Радиоактивный каротаж. 
Промышленная геофизика на примере Южно-Осташковичского месторождения

В основе радиоактивных методов исследования скважин лежит измерение в скважинах естественного или искусственно вызванного радиоактивного излучения горных пород.

Радиоактивные методы в зависимости от вида изучаемого излучения и способа его создания делятся следующим образом.

1. Гамма-метод, применяющийся для выделения в разрезе скважин горных пород, обогащенных глинистым материалом.

Этот метод основан на измерении естественного гамма-излучения горных пород. Для этой цели в скважину спускают прибор (рис. № 4), содержащий разрядный счетчик гамма-квантов 1, который питается от сухой батареи или генератора постоянного тока высокого напряжения 2. В усилителе 3 электрические импульсы, созданные в счетчике при прохождении через него гамма-квантов, усиливаются, передаются на поверхность по каротажному кабелю и регистрируются на поверхности измерительным устройством 6.

• 2. Метод рассеянного гамма-излучения, или гамма-гамма метод, основан на измерении рассеянного горной породой гамма-излучения, в качестве источника которого обычно применяют радиоактивный изотоп Со⁶⁰. Метод применяют при расчленении разреза скважин по плотности пород, оценке коэффициента их пористости и др.
• 3. Нейтронный гамма-метод (НГК) дает возможность изучать интенсивность вторичного гамма-излучения, создаваемого при облучении горных пород нейтронным. Для осуществления исследований данным методом в приборе (см. рис № 4, б), спускаемом в скважину, на некотором расстоянии от счетчика гамма-излучения помещают источник нейтронов (полоний в смеси с солью бериллия).

Установлено, что пространственное распределение тепловых нейтронов (энергия которых снижена до энергии теплового движения молекул в результате столкновения с ядрами элементов, слагающих породу) и интенсивность вторичного гамма-излучения в горных породах определяются главным образом их водосодержанием. Весьма активные поглотители тепловых нейтронов в осадочных породах — хлор и бор.

При исследованиях скважин с помощью метода НГК на диаграммах породы-коллекторы, содержащие большое количество водорода в единице объема, характеризуются низкими аномалиями вторичного гамма излучения, а плотные, низкопористые породы, — высокими. Высокие аномалии наблюдаются и против газоносных коллекторов в связи с низким объемным содержанием водорода в газе. Фильтрат бурового раствора, проникающий в газоносный коллектор, уменьшает этот эффект.

Метод НГК применяют для определения водонефтяного контакта в разрезах скважин (так как в водонасыщенных горизонтах по сравнению с нефтеносными в единице объема имеется большое количество хлора).

4. Нейтронные методы также позволяют расчленять разрез горных пород по содержанию хлора и водорода, выделять коллекторы, оценивать их пористость, нефтегазоводоносность и т. д.

Рис. 4 Принципиальные схемы измерений гамма-метода (а) и нейтронного гамма-метода (б): 1 — разрядный счетчик; 2 — генератор высокого напряжения; 3 — усилитель; 4 — блок питания всей установки; 5 — измерительный блок; 6 — измерительное устройство; 7 — фильтр; 8 — источник нейтронов

Однако в отличие от нейтронного гамма-метода у нейтронных методов зависимость показаний от водородсодержания горных пород более однозначна в связи с тем, что на результаты исследований не влияет естественное гамма-излучение горных пород. Существенным недостатком метода является большая чувствительность к изменению условий в скважине (изменение толщины глинистой корки, диаметра скважины и др.).

5. Метод радиоактивных изотопов основан на измерении интенсивности гамма-излучения, созданного в скважине после обработки ее жидкостью, активированной радиоактивным изотопом. Выбор изотопов определяется целями и продолжительностью исследований.

В практике с помощью радиоактивных изотопов проводили работы по изучению технического состояния скважин: определение высоты подъема тампонажного раствора за колонкой, установление мест повреждения обсадных и бурильных колонн, выявление мест затрубной циркуляции жидкости, контроль за направленностью и эффективностью гидроразрыва пластов, уточнение интервала перфорации и др.

Известны и другие радиоактивные методы геофизических исследований скважин (метод наведенной активности, ядерно-магнитный метод и др.), применяемые в нефтепромысловой практике, в том числе и при заканчивании скважин.

Рассмотрим на примере скважины № 205 Южно-Осташковичской Площади (Рис № 5). В интервале 3492 — 3523 м наблюдаются высокие значения кривой ГК до 12 гамм, и низкие значения кривой НГК от 1,2 до 1,8 ст. ед. такие значения характерны для глинистых отложений межсолевого комплекса петриковского горизонта. В интервале 3523 — 3569 наблюдается уменьшение значений Кривой ГК до 3 — 5 гамм и незначительное повышение значений кривой НГК от 1,6 — 2 ст. ед. — такие значения характерны для карбонатных отложений межсолевого комплекса на Южно-Осташковичском месторождении нефти в елецко-задонских отложениях. Карбонатные отложения глинистые, плотные, крепкие. Коллектор в таких отложениях может быть только трещиноватым. В интервале 3569 — 3642 м наблюдается уменьшение значений кривой ГК до 1 гаммы. Средние значения — 2 гаммы. Значения кривой НГК практически неизменны. Такие значения характерны для чистых карбонатных отложений с порово-кавернозным коллектором. В интервале 3622,5 — 3625 м наблюдается резкое повышение значений кривой ГК до 12 гамм, и уменьшение значений кривой НГК до 2 ст. ед. — эти значения указывают на наличие в карбонатных отложениях глинистого пропластка. В интервале 3642 — 3652,5 м кривая значений ГК уменьшается до 0,8 гамм, кривая значений НГК практически неизменна, лишь в середине интервала уменьшается до 1,8 ст. ед. — идеальный коллектор порово-кавернозный в карбонатных отложениях.