Способ анализа горных пород

Способ анализа горных пород

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ЗЯ!

Oll H CAHME

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 24.1К1970 (¹ 1434291/26-26) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 13.1Х.1972. Бюллетень № 27

Дата опубликования описания 19.IX.1972

М. Кл, G 01п 23/22 Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 621.867.8(088.8) Автор изобретения

Р. А. Резванов

Заявитель

Московский ордена Трудового Красного Знамени институт нефтехимической и газовой промышленности им. акад. И. М. Губкина

СПОСОБ АНАЛИЗА ГОРНЫХ ПОРОД

Изобретение относится к области исследования геологического разреза скважин и может быть использовано для определения содержания в породе элементов с аномальным сечением захвата тепловых нейтронов, в частности, для разделения нефтеносных и водоносных пород по содержанию в ппх хлора.

Для определения содержания элементов с аномальным сечением поглощения нейтронов в настоящее время применяют различные модификации нейтронного метода: импульсный нейтро.t-нейтронный (ИННМ) и импульсный нейтронный-гамма (ИНГм) -методы. При этом породу облучают импульсным источником нейтронов и измершот плотность тепловых нейтронов или гамма-квантов радиационного захвата через определенное время после импульса источника. Отношение показаний при двух временных задержках связано со средшгм временем жизни нейтронов, а последнее в основном определяется концентрацией в породе элементов с высоким сечением поглощения нейтронов и водорода, присутствующего обычно во всех породах.

Недостатком этих методов является сильное влияние колебаний концентрации водорода, затрудняющее определение других элементов с высоким сечением поглощения нейтронов.

Особенно существенно это влияние при дифференцировании нефтеносных и водоносных пластов, когда из-за сравнительно низкой концентрации хлора и значительных колебаний водородсодержания (пористости) изменения последнего создают значительный эффект.

Цель изобретения — уменьшение влияния»а показания ИННЧ и ИНГМ колебаний водородсодержания пород.

Цель достигается тем, что по предлагаемому способу регистрируют отношение показа10 ний двух детекторов, расположенных на различном удалении от источника нейтронов, причем ближний к источнику детектор определяет плотность нейтронов (гамма-квантов) при большом времени задержки, и дальний

15 детектор — прп малом времеш1 задержки Iloсле импульса источника.

За исключением самых малых значештй р.ðåìåIlIl задержки f и длины зонда 1 33BIlcIIмость показаний III II 111 II 1111ГМ от I и / мо20 жет быть с достаточным приближением описана формулой

At =Ле е (1)

25 где А — коэффициент, пе зависящий от t и а также от свойств пласта;

cc — возрастающая функция водородсо. держания породы, зависящая частично также от конструкции скважины II

30 прибора;

351145 (2

V =- const

° —. (l — )„) —.!!г — È

И=Ае "e e

N! — .) C), ),> ь <),— l,> — =e е

7 )2

t! — 1 а — с (6) 4 — размер инверспонпого зонда; т — среднее время жизни тепловых нейтронов в горной породе — убывающая функция водородсодержания, определяемая выражением

= V (n + -,и:,) = я и+ b, где п и )г) — соответственно концентрации атомов годорода и других элементов в породе, и о и о; — пх сечения поглощения; o;=v о, )7 = 7) Z !7 П О .

Подставляя (2) в (1), получают формулу

Измеряемое при существующих методах отношс1ше показаний при одном значении 1 и прп двух значениях времени задержки t1 н 4 равно т. е. в равной степени зависит от содержания как водорода, так и других поглощающих элементов.

Сущность изобретения заключается в измерении отношения показаний, полученных при двух специально подобраш1ых сочеташ1ях (!1, !2) 11 (12, !2), причем 11(4 и 11)12.

Тогда

Ю! — <7,— 7.,)- и (),— lд — ь (),— l,) (5) — = е е

Специальным подбором l,, !, 1,, и !2 можно добиться того, чтобы первый сомпо>китель в правой части последней формулы прн колебаниях водородсодержання пласта меняется значительно меньше соответствующего ему первого сомножителя формулы (4). Если бы величина п,линейно зависела от и, то при значениях 1„12, t„4, подчиняющихся соотношению достигалась полная компенсация влияния водородсодержання (здесь с — угловой коэффициент линейной зависимости а от п).

Реально зависимость сс от и не совсем линейная, но в определенных границах изменения последнего она может быть достаточно приближена к линейной, поэтому не удается полностью иск)почить влияние водорода. Однако при выборе 11, 12, 10 t2 гак, чтобы удов7! — )2 а летворялocbcooT77oøåíèå = —,где с— — С угловой коэффициент зависимости cr. (n) в наиболее типичной области значении и, изменения первого сомножителя правой части (5) становятся несравненно меньшими, чем изменения соответствующего сомножителя формулы (4). Это означает значительно меньшую чувствительность предлагаемого метода к ко5

Зо

65 лебапиям концентрации водорода по сравнению с существующими методами.

Совпадение вторых сомножителей правых частей формул (4) и (5), описывающих зависимость от концентрац1ш других элементов, показывает, что чувствительность предлагаемого метода к содержанию других элементов сохраняется такой же, как и чувствительность существующих методов.

Значения я и с, входящих в формулу (6), несколько за висят от конструкции скважины и прибора, и их следует уточнять для каждой конструкции теоретически или замерами в пластах с различным водородсодержанпем прп нескольких значениях с) и с, Формула (1) является лишь приближенной.

В действительности коэффициенты а и А, хотя и слабо, но зависят от t а коэффициент А также от и. Более точные формулы имеются в работах по нейтронной физике и теории

ИННМ. Исходя из них, можно расшифровать зависимость а и А от t и п. Тогда значения 11, 4, 17 и 4 следует выбирать так, чтобы они удовлетворяли условию: д (А-""- )-""- )- " "- ) (= =0 (7) дп — е

1 где п, — типичное значение и.

Однако теоретическое рассмотрение показывает, что при не слишком больших изменение оптимальных значений параметров 1;,; при таком уточнении не очень велико, так что можно получить удовлетворительную компенсацию влияния водорода и при определении этих параметров по формуле (6). Тогда порядок выбора !,, 1,, 11, 4 может быть, например, следующим, Значения t! и 4 выбирают исходя из тех же соображений, что и при ИННМ с одним детектором обычно необходимо брать t,=0,5;

41 —:2 л)сек. Значение 1 выбирают так, чтобы при 1)1, зависимость N от l была близка к экспоненциальной; обычно для этого достаточно взять 12) 2 а,, Далее используя значения а„с, полученные теоретически или экспериментально (как указано выше по формуле (6)) определяют величину 1,.

При желании получить очень высокую точность величина l, может быть уточнена далее следующим образом. Измеряют отношение показаний против двух пластов, водородсодер>канне которых отличается в 1,5 — 2 раза, причем наиболее типичное значение последнего находится между его значениями для двух пластов. Указанное отношение измеряют трижды: при значении l„полученном описанным выше путем, и при его значениях «а 10 — 15 ем больше и меньше этого значения, Построив по этим данным зависимость рассматриваемого отношения от 11, интерполяцией или иногда экстраполяцией находят значение l,, при котором это отношение равно 1. Практически иногда проще после расчета 17 провести три таких замера при l,=const,,ío с различными значениями 4 и определить значение послед351145

Предмет изооретепия

t, и t2 — времена задержки, 11((2, ..1p — а у0 см, 44

0,0011

Составитель С. Лихтеров

Техред 3. Тараненко

Редактор И. Орлова

Корректор Л. Бадь(лама

Заказ 3038117 Изд. № 1294 Тираж 40о Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 473

Типография, пр. Сапунова, 2 ней, да(оп(ей равные показания в íластах разной flop HcToc и((ВОдОрО. (СОде рж а ив (1 ) . При этом предполагают, что поглощающ(е свойства этих двух пластов од(гнакOBI I.

Пример. Пусть при И11НМ нужно скомIIcEIcIIpoB ((1 b Влияние из(>(енений водородсоде13жаш(я (пористости) в пределах 10 — 20% для

Bo30II0c(io(o песчаника. В случае, когда влияние скважины мало и распределен;(я нейтронов почти такое же, как и в однородной среде, 1

2:

> р 12/+ Dt где Lf — длина замедления;

D — коэффициент диффузии.

Примем t 1=0,5, t2=1,5 1(сек, l,=30 с.((. Для пластов пористостью Кп=10 и 20%, L(=19 и

15 см, D=1,44 10 и 10" с,(1-"!сек соответственно.

Отсюда (" ) (" ) =O,OOI2a

<и, 7 п, 0,00110 см — на 1% изменения пористости (при 11 и (2 соответственно) .

Небольшое расхождение значения с при 71 и /2 говорит о том, что пренебрежение зависимостью а от t и использование приближенной формулы (6) вместо более точной не может привести к большим погрешностям в определении оптимальных параметров. Используя среднее значение c =0,0011 и значение а =44 сек — на 1% пористости (штрих при а как раз и указывает на то, что его значение расчитано не на один атом водорода, как в формуле (5), а на 1% пористости, получим

t, =, + — (t, —,) = З0+ с

Способ анализа I.op((I(пород, содержащих

ЭЛЕМеНтЫ C ВЫСОКИМ СЕЧЕНИЕМ ПОГЛОЩЕНИЯ НЕйтронов, заключающийся в импульсном облучении породы потоком нейтронов и последующей регистрации плотности потока тепловых нейтронов или гамма-квантов радиационного за.;вата при двух временньlx задержках после

10 импульса облуче(шя, от,шча(о(((ппся тем, что, с целью уменьшения влиящгя колебаний водородсодержания породы на результат анализа, регистрацию производят в двух точках пространства, расположенных на одной прямой с

15 источником нейтронов на разных расстояниях от него, причем после меньшего времени задержки регистрацию производят в точке, находя(пойся IIB большем расстоянии от источника, а после большего времени задержки — на

20 меньшем расстоянии, а расстояния выбирают в соответствии с соотношением

1 2 (2 1)> с

25 где Л! — расстояние между точками измерения;

t, и 1 — расстояния от источника до точек из30 мерения, t() 4; сс и с — изменения дскрементов затухания

35 плотности излучения соответственно при увеличении времени задержки II при увеличешп(длины зонда, вызываемые одним и тем же изменением водородсодержаиия породы.