Что такое гамма каротаж

Гамма-каротаж скважин (ГК / GR)

Гамма-каротаж (или каротаж ГК, gamma ray – GR) – это метод ГИС, позволяющий определять естественную радиоактивность исследуемых горных пород. Данный метод как правило входит в стандартный комплекс методов ГИС т.к. является наиболее доступным и распространенным. Метод ГК может применяться как в открытом стволе (необсаженная скважина), так и в закрытом стволе. Нередко кривые гк используются в качестве привязки разнесенных по времени записей каротажа, при условии что данный метод ГИС присутствует в обоих наборах данных, а интервал исследований имеет перекрывающиеся интервалы глубин.

Кривая ГК состоит из дискретных значений интенсивности гамма-излучения, анализируя данную кривую делать выводы о радиоактивности исследуемых пластов. Так, сравнительно более высокие значения на кривой гамма каротажа будут иметь пласты, содержащие такие химические элементы, как уран (U 238 ), торий (Th 232 ), изотоп калий (K 40 ) и другие элементы, характеризующиеся радиоактивностью. При этом, при использовании спектрометрического метода ГК (метод СГК – основан на определении энергии гамма-лучей) становится возможным определять, какой именно из радиоактивных элементов вносит наибольший вклад в показания данного метода, что соответственно, призвано упростить интерпретацию данных кривых.

Интерпретация гамма каротажа (ГК)

Наличие радиоактивных элементов в горной породе на этапе формирования породы определяется в первую очередь физико-химической обстановкой. В дальнейшем на радиоактивность начинают влиять вторичные изменения. Рассматривая в целом весь спектр горных пород, наибольшую радиоактивность имеют магматические породы, средние значения радиоактивности имеют метаморфические породи и наименьшее – осадочные горные породы.

Рассматривая осадочные горные породы, наибольший уровень естественной радиоактивности будут иметь глины т.к. характеризуются повышенным содержанием радиоактивных элементов и изотопов. Следовательно, на кривых гамма каротажа для терригенных или карбонатных разрезов пласты глин будут выделяться по повышенным показаниям метода ГК. При этом, различные неглинистые породы (чистые песчаники, доломиты, известняки) будут характеризоваться менее высокими значениями гк. Если же в данных породах будет расти содержание глинистых минералов (наличие глинистого цемента) то, показания ГК также будут расти.

При интерпретации кривых гамма каротажа также важно также понимать, что теоретически редкое, но возможное присутствие в осадочной породе небольшого количества радиоактивных металлов будет вызывать аномально высокие для них значения ГК, что может повлечь за собой ошибки в интерпретации.

Единицы измерения для кривой гамма каротажа – мкр/ч или gAPI. При необходимости перевод из одной единицы измерения в другую производится по общепринятым формулам для счетчика Гейгера или сцинтилляционного счетчика. В задаче корреляции разрезов можно обойтись без перевода единиц, т.к. в данном случае будет важна только форма самой кривой.

Глубинность метода ГК:

Гамма-каротаж может применяться для:

Существующая разновидность метода ГГК-П (гамма-гамма плотностной или RHOB) позволяет определять численные значения плотности горных пород.

С этой статьей также читают:

Кавернометрия (профилеметрия или Caliper Logging) – это метод ГИС, который обеспечивает непрерывное измерение диаметра и…

Нейтрон-нейтронный каротаж (neutron-porosity logging)– одна из распространенных разновидностей нейтронного каротажа скважин, в основе которого лежит…

Источник

Гамма – каротаж. Физические основы метода

Курсовая работа :Адиятова А.Н.

Министерство Образования РФ

Уфимский Государственный Нефтяной Технический Университет

Journal of Petroleum Technology. 1957

Ядерные методы исследования скважин

Ядерные исследования скважин подразделяются на методы изучения естественной радиоактивности (гамма-методы) и искусственно вызванной радиоактивности, называемые ядерно-физическими или ядерно-геофизическими (гамма-гамма и нейтронные методы).

Методы изучения естественной радиоактивности горных пород в скважинах.

На изучении естественной радиоактивности горных пород основан гамма-каротаж или гамма-метод (ГМ). Это аналог радиометрии.

Работы проводят с помощью скважинных радиометров разных марок. Электрические сигналы, пропорциональные интенсивности гамма-излучения, передаются с них по кабелю в обычную каротажную станцию, где и осуществляется их автоматическая регистрация.

Спектрометрия естественного гамма-излучения, т.е. определение энергии гамма-лучей, служит для выделения в разрезах скважин пород и руд, содержащих определенные элементы, например, калий, торий, уран, фосфор и др.

1. Естественная радиоактивность горных пород.

Радиоактивностью основных минералов, входящих в состав осадочных горных пород, колеблется в весьма широких пределах – от сотых долей до нескольких тысяч пг-экв Ra /г. Все эти минералы по радиоактивности могут быть разбиты на четыре группы.

Соотношение вклада радиоактивных элементов в общую гамма-активность пород различно. Основной вклад вгамма-активность известняков и особенно доломитов даютRa (соответственно 64% и 75%),вклад Ra, Th, K в радиоактивность песчаников примерно одинаков (Ra 23-26%, Th 40%, K 35%).В связи с этим спектр естественного гамма-излучения терригенных и карбонатных пород различен.

В первую группу, характеризующуюся низкой радиоактивностью, входят основные составляющие осадочных горных пород минералы :

Вторая группа минералов со средней радиоактивностью представлена отдельными минеральными разностями типа :

-) роговая обманка и др.

К третьей группе минералов относятся :

-) калийные соли, характеризующиеся повышенной радиоактивностью, и некоторые другие минералы.

В четвертую группу входят акцессорные минералы, радиоактивность которых более чем в 1000 раз превышает радиоактивность минералов первой группы.

2.1 Счетчик Гейгера – Мюллера.

В этом счетчике один из электродов (анод) под напряжением 800 – 1000 В помещен в камеру, заполненную ионизирующим газом под низким давлением ( » 0.01 ат). Часть гамма – квантов, проходя через камеру, не взаимодействует на своем пути с молекулами газа, что снижает эффективность счетчика. Другие гамма – кванты вызывают ионизацию нескольких молекул газа.

Каждый зарегистрированный счетчиком гамма – квант вызывает в цепи питания счетчика импульс тока.

2.2 Сцентилляционный счетчик.

Индикатором гамма – излучения является прозрачный кристалл, молекулы которого обладают свойством сцентилляции – испускания фотонов света при воздействии гамма – квантов. Фотоны отмечаются фотоумножителем и вызывают поток электронов к аноду (ток).

Большим преимуществом сцентиллятора является высокая эфективность счета (регистрируется до 50 – 60% гамма – квантов, проходящих через кристалл) по сравнению с другими типами счетчиков, эффективность которых 1 – 5%. Это позволяет уменьшить длину счетчиков с 90 до 10 см, улучшить вертикальное расчленение и обеспечить малую статическую флуктуацию.

2.4 Статистические флуктуации.

Радиоактивный распад непостоянен во времени, поэтому для получения стабильных значений радиоактивности берется значение показаний за достаточно продолжительный промежуток времени. Так как этот период не может быть весьма большим, то измеренная радиоактивность не является постоянной даже в том случае, если глубинный прибор находится в скважине без движения. Наблюдаемые изменения радиоактивности в этом случае называются ее статистическими флуктуациями.

Статистическая флуктуация на диаграмме не должна превышать несколько сантиметров, в противном случае из-за искажения диаграммы не могут быть коррелируемыми. Регулировка амплитуды флуктуации осуществляется подбором постоянной времени интегрирующей ячейки.

2.5 Постоянная времени интегрирующей ячейки.

Регулируемые элементы интегрирующей ячейки позволяют изменить ее постоянную времени от 1 до 6 сек. Выбор того или иного значения постоянной времени, с которой будут проводиться исследования в скважине, исходит из двух противоречивых положений : большая длительность постоянной времени уменьшает статистические флуктуации, но вызывает отставание в записи регистрируемой величины и требует снижения скорости замера для уменьшения искажения кривой.

Конфигурация получаемой кривой изменения величины I g зависит от целого ряда факторов, связанных с особенностями исследуемого разреза, конструкции скважины и методики производства измерений (радиоактивность горных пород, пройденных скважиной, радиоактивности бурового раствора, диаметра скважины и наличия обсадной колонны).

Точное аналитическое рассмотрение влияния на величину I g всей совокупности этих факторов представляет собой весьма сложную задачу, до настоящего времени полностью не решенную. Однако влияние каждого из этих факторов в отдельности изучено достаточно подробно.

4. Количественная оценка радиоактивности горных пород.

Конечной целью геофизической интерпретации данных гамма – метода является количественная оценка содержания в горных породах радиоактивных элементов.

В принципе оценка по кривым гамма – метода содержания в исследуемых породах радиоактивных элементов q п может быть решена на базе использования одного из двух следующих соотношений :

q = S/K g H ; q = I ¥ g /K g

S – площадь аномалии на кривой I g против исследуемого пласта;

H – мощность пласта;

Решение этой задачи весьма сложно, так как величина К g зависит от целого ряда трудно учитываемых и, что самое главное, непостоянных факторов. Обычно она находится экспериментально.

5 Область применения метода.

В комплексе с данными других методов промысловой геофизики результаты гамма – метода исследования скважин используются для литологического расчленения разрезов скважин, для их корреляции и для выделения в них полезных ископаемых. В осадочных отложениях они являются наиболее надежным геофизическим критерием степени глинистости горных пород.

5.1 Выделение полезных ископаемых.

Среди полезных ископаемых, однозначно выделяемых по данным гамма – метода, в первую очередь следует назвать радиоактивные руды (уран, радий и торий), а также калийные соли.

В скважинах, бурящихся с целью поисков и разведки месторождений радиоактивных руд, гамма – метод является основным геофизическим методом исследования, на основании данных которого осуществляется не только выделение в разрезе рудных пластов и пропластков, но и количественная оценка содержания в этих рудах радиоактивных элементов. Эти данные широко используются при подсчете месторождений радиоактивных руд.

В основе литологического расчленения по данным гамма – метода разрезов скавжин лежат закономерности изменения радиоактивности горных пород.

В скважинах нефтяных, газовых, угольных и других месторождений, приуроченных к осадочным отложениям, кривые гамма – метода отражают в первую очередь степень глинистости горных пород и наличие в разрезе низкоактивных пород гидрохимического происхождения. Как правило, повышенными интенсивностями I g на кривых отмечаются наиболее глинистые разности осадочных горных пород. Минимальными интенсивностями I g характеризуются хемогенные осадки (галиты, гипсы, ангидриты) и чистые неглинистые разности песков, песчаников, известняков и доломитов. В хемогенно-карбонатной толще пород это позволяет выделить среди известняков и доломитов ангидриты и каменные соли, не отличающиеся от пород толщи по величине электрического сопротивления и по нейтронным свойствам, а также высокоактивные калийные соли и глинистые разности. В песчано – глинистой части разреза скважин среди непроницаемых глинистых отложений, характеризующихся повышенной радиоактивностью, пониженными интенсивностями I g на кривых гамма – метода уверенно выделяются пласты чистых неглинистых песков и песчаников – возможных коллекторов нефти. Особенно возрастает роль гамма – метода для выделения коллекторов в случае, когда исследуемые скважины заполнены буровым раствором, удельное электрическое сопротивление которого близко к сопротивлению пластовых вод. В этих условиях кривые метода ПС слабо дифференцированы и данные гамма – метода становятся основным исходным материалом для выделения проницаемых разностей – коллекторов. Кроме того, гамма – метод дает возможность расчленять геологические разрезы старых обсаженных скважин, привязывать к глубинам соединительные муфты и пласты, пройденные скважиной, и тем самым повысить точность перфораций.

Гамма – метод применяется также для выделения пород пониженной радиоактивности, например каменных углей.

где А и В – постоянные, определяемые по керну для каждой площади.

В основе использования данных гамма – метода для корреляции разрезов скважин лежит хорошая выдержанность радиоактивности отдельных литологических разностей пород в пределах больших площадей и территорий. По сравнению с другими методами использование данных гамма – метода для корреляции характеризуются следующими преимуществами.

Независимость регистрируемой интенсивности I g от минерализации пластовых вод и бурового раствора.

Независимость величины I g от нефтенасыщенности горных пород.

Это позволяет осуществлять по данным гамма – метода корреляцию пластов без учета технологии проводки скважины и изменения по площади минерализации пластовых вод, а также без учета положения рассматриваемых скважин по отношению водонефтеносности. Мало сказывается на величине регистрируемой интенсивности I g и изменение таких непостоянных по площади параметров горных пород, как их пористость и структура порового пространства в карбонатных отложениях. Все это вместе взятое приводит к тому, что результаты гамма – метода являются наиболее надежным материалом для межплощадной и региональной корреляции.

5.4 Оценка глинистости.

Основная ценность гамма – метода при исследовании осадочных горных пород заключается в возможности количественных определений по его данным глинистости С гл горных пород или содержания в карбонатных породах нерастворимого остатка С по – параметров, знание которых необходимо при оценке коллекторских свойств горных пород, а также при количественной интерпретации данных других методов промысловой геофизики.

Во всех горных породах хотя бы в небольших количествах присутствуют радиоактивные изотопы, содержание которых в разных породах различно, поэтому посредством регистрации радиоактивных излучений в скважине можно судить о характере горных пород.

Работы проводят с помощью скважинных радиометров разных марок. Электрические сигналы, пропорциональные интенсивности гамма-излучения, передаются с них по кабелю в обычную каротажную станцию, где и осуществляется их автоматическая регистрация.

С.С. Итенберг, Т.Д. Дахкильгов “Геофизические исследования в скважинах”, Москва, «Недра», 1982 г.

Н.А. Перьков “Интерпретация результатов каротажа скважин”, Москва, «Гостоптехиздат», 1963 г.

Р. Дебранд “Теория и интерпретация результатов геофизических методов исследования скважин”, Москва, «Недра», 1972 г.

В.В Ларионов “Радиометрия скважин”, Москва, «Недра», 1969

Источник

Геофизика: Гамма-каротаж (ГК)

Тел: +7 (495) 728-94-19
Тел: +7 (963) 659-59-00
Москва, Олонецкий пр. д. 4/2

выполняем работы по г. Москве
и всей Московской области

ООО «Буровики»:

Контакты
Рекомендательные письма
Допуски и Лицензии
Цены и сроки, прайс лист
Написать письмо

Гамма-каротаж геологических скважин

1 400 рублей за метр. Подробнее
Почему стоит заказать именно у нас

Гамма-каротаж – это метод изучения скважин путем определения естественной радиоактивностью. Гамма-каротаж или гамма-метод является аналогом радиометрии. Подобные работы проводятся при помощи скважинных радиометров различных типов. По специальному кабелю электрические сигналы, пропорциональные интенсивности гамма-излучений, передаются в каротажную станцию, где происходит их автоматическая регистрация.

Гамма-метод, в сравнении с другими радиометрическими методами исследований скважин, является наиболее распространенным способом изучения естественной радиоактивности горных пород. В основе этого метода – изучение основных закономерностей изменения естественной радиоактивности горных пород, которая возникает в результате присутствия урана, тория и радиоактивного изотопа калия К40.

В процессе исследования скважин методом гамма-каротажа, в зависимости от интенсивности Ig естественного g-излучения, которое регистрируется радиометром, движущимся по стволу скважины, судят о величине естественной радиоактивности горных пород.

При помощи исследований гамма-излучений определяется также фоновое излучение (фон), которое вызвано загрязнением материалов, которые входят в состав глубинного прибора, радиоактивными веществами и космическим излучением. С увеличением глубины, резко снижается влияние космического излучения и на определенной глубине оно вообще не сказывается на результатах измерений.

Принято считать, что эффективное действие установки гамма-каротажа происходит на радиусе приблизительно 30 см, а излучение расположенных на большем расстоянии пород, не достигнув индикатора, поглощается окружающей средой. При увеличении dс сопровождается уменьшение показаний гамма-каротажа, что вызвано размывом стенок скважин и образованием каверн. Стоит отметить, что величина регистрируемого g-излучения (которое уменьшает его) зависит также от цементного кольца. Для определения g-активности пласта при количественной интерпретации, результаты гамма-каротажа подгоняют к стандартным условиям.

Источник

Geolib.net

Справочник по геологии

Гамма-каротаж

Гамма-каротаж (ГК) (англ. Gamma Ray Log (GR)) показывает естественную радиоактивность (или гамма-активность) пород в скважине, образуемую за счёт радиоактивных изотопов глинистых минералов: полевого шпата, слюды, иллита и минералов группы фосфатов.

Данный метод ГИС является наиболее распространённым и доступным видом радиоактивного каротажа.

Сущность метода

Содержащиеся в литологической толще скважины радиоактивные минералы, излучают гамма-активность, которая регистрируется геофизическим прибором.

Рис. 1. Радиоактивные изотопы и минералы.

Помимо глин, значительной радиоактивностью обладают полимиктовые песчаники, при незначительной глинистости за счёт калийсодержащих минералов: полевого, шпата, глауконита, микроклина.

Для чего применяют гамма-каротаж?

С помощью кривой ГК можно:

Метод работает как в открытом стволе, так и в обсаженных колонной скважинах.

Интерпретация гамма-каротажа

Показания в глинах отклоняются вправо, в песчаниках и известняках – влево. Чем выше глиносодержание пород, тем более сильное отклонение вправо (исключение — полимиктовые песчаники даже при малой глинистости обладают значительной радиоактивностью и их показания ГК высокие). Крайнее правое
положение кривой ГК – линия глин, крайнее левое отклонение кривой ГК – линия песков. Показания российского метода выражаются интенсивностью гамма-излучения в мкр/час (микрорентген/час) или имп/мин (импульсы/минута). В зарубежной практике показания метода выражаются в условных единицах американского нефтяного института (API).

Рис. 2. Контроль перфорации после прострелочно-взрывных работ. Продуктивный пласт отмечается меньшей глинистостью и меньшими значениями гамма-каротажа.

Определение литологии с помощью гамма-каротажа

Основное назначение гамма-каротажа – это выделение глинистых отложений по их высокой радиоактивности. На рисунке 3 показано как различные литологические разности отображаются на кривой гамма каротажа. Глины и битуминозные глины показывают наиболее высокие значения гамма активности, а чистые песчаники, известняки, доломиты, уголь и ангидриты характеризуются наименьшими показаниями. Следует учитывать, что чистые (неглинистые) разности отложений могут содержать полевые шпаты (аркозовые песчаники), слюды, глауконит или тяжёлые минералы, которые увеличивают показания гамма каротажа по сравнению с чистыми разностями песчаников.

Рис. 3. Литологическое расчленение разреза по гамма каротажу.

Выделение интервалов коллекторов

Коллекторы выделяются по наименьшим показаниям гамма каротажа (отклонение кривой влево), соответствующим чистым неглинистым разностям пород. Следует учитывать, что плотные неглинистые породы (неколлекторы) также будут характеризоваться низкими значениями ГК.

Определение глинистости

Глинистость отложений позволяет судить об объёмном содержании глин в коллекторах и как следствии их качестве. Глинистость определяется (Кгл или V shale в зарубежной практике) следующим путём: сначала вычисляется относительная амплитуда интенсивности гамма излучения (I( или IGR) по формуле:

Рис. 4. Определение глинистости по гамма каротажу. I – показания ГК в интересующем нас интервале (GR log) Iп – показания ГК в чистых неглинистых породах (GR min) Iгл – показания ГК в глинах (GR max)

В упрощенном виде можно принять, что вычисленная I( (IGR) и есть коэффициент глинистости Кгл:

Более точные расчёты могут быть выполнены по эмпирической зависимости между Iγ глинистостью, определённой по лабораторному изучению керна или по зависимостям Ларионова.

Источник

Что такое гамма каротаж

Один из видов каротажа радиоактивного, основанный на измерении интенсивности рассеянного гамма-излучения, возникающего в результате облучения горных пород, пересеченных скважиной, источником гамма-квантов.

В качестве источника чаще всего используется радиоактивный изотоп цезия ( 137 Cs) с энергией гамма-квантов 0,662 МэВ, а регистрируется рассеянное гамма-излучение с энергией более 0,2 МэВ. Основным процессом взаимодействия гамма-квантов с веществом горных пород при ГГКП является комптоновское рассеяние. Вероятность рассеяния пропорциональна числу электронов па пути пучка гамма-квантов, а число электронов в единице объема породы пропорционально ее плотности.

Установлено, что если порода состоит из элементов, атомный номер которых меньше 30, то между интенсивностью рассеянного гамма-излучения и плотностью породы наблюдается обратная зависимость. Дифференцированность пород по плотности и наличие зависимости между их плотностью и пористостью позволяют проводить по данным ГГКП литологическое расчленение разрезов скважин и оценивать пористость пород.

Регистрируют мягкую компоненту гамма-излучения с энергией менее 0,2 МэВ. Преобладающим взаимодействием мягких гамма-квантов с веществом горных пород является фотоэффект, поэтому регистрируемая при ГГКС интенсивность мягкого гамма-излучения зависит в основном от вещественного состава породы, а не от ее плотности.

Вероятность фотоэффекта резко возрастает при наличии в составе пород элементов с большим атомным номером. ГГКС используется для выделения в разрезе скважин углей и пород, содержащих тяжелые элементы.

ГГК в обоих модификациях имеет малый радиус исследования (10 — 15 см), поэтому на его показания большое искажающее влияние оказывают скважинные условия: изменение диаметра скважины, толщина глинистой корки, плотность промывочной жидкости и т. д. Для уменьшения этого влияния применяют специальные двухзондовые приборы.

Другие модификации ГГК находят применение при решении некоторых технических задач, связанных с бурением скважины (см. методы контроля качества цементирования), и при контроле за эксплуатацией скважин и подземных нефтехранилищ — для отбивки контактов между флюидами разной плотности.

Источник

• ← Что такое пиксель в таргете
• Что такое низкочастотный и высокочастотный →