УДК 550.832.5

Опробование аппаратуры ИНК «Геркулес-1» на Самотлоре

Д.Ф. БЕСПАЛОВ, А.А. ДЫЛЮК, В.X. ЛЕОНОВ, И.А. МАРТЬЯНОВ, В.А. КАРМАЗИН, В.Г. ЦЕЙТЛИН, Н.В. ЯШИН (ВНИИЯГГ)

Для повышения производительности, глубинности и точности измерений при исследовании нефтяных и газовых скважин методом ИНК во ВНИИЯГГе разработана аппаратура «Геркулес-1» [10]. Она состоит из скважинного излучателя нейтронов на трубке НТ-25М с потоком 14 МэВ нейтронов до (1-2)*10⁹ с^-1, однозондового скважинного радиометра тепловых нейтронов (длина зонда 550 мм) с монитором потока 14 МэВ нейтронов, пульта управления и 18-канального временного анализатора с регулируемым диапазоном времени задержки 0-6 мс и длительностью временных окон 200 мкс. Диаметр скважинного прибора 90 мм, длина 4660 мм, масса 120 кг. Эта аппаратура позволяет осуществлять одновременную регистрацию информации с помощью двух девятиканальных блоков пересчета типа «Десна-04», каротажного осциллографа (НО-15, НО-17 и др.), приборов цифровой регистрации «Пласт-1П» [1] и АЦРК-2 «Тюмень» [2].

Аппаратура «Геркулес-1» в отличие от ее прототипа «Геракл-1М» [9] обладает биполярным включением трубки НТ-25М, активационным монитором потока 14 МэВ нейтронов на базе счетчика СБМ-13 с радиатором из фторопласта, содержащим изотопы ¹²С и ¹⁹F [5], мультидетектором тепловых нейтронов с шестью счетчиками СНМ-17, имеющим эффективное разрешающее время 0,5 мкс, и кодоимпульсной системой телеметрии на основе трехжильного бронированного каротажного кабеля КГ-3 длиной 3,5 км с пропускной способностью до 127 имп. за 200 мкс [8].

Для проверки работоспособности и оценки основных параметров аппаратуры «Геркулес-1» в реальных условиях нефтяной скважины, а также для выяснения ее методических преимуществ по сравнению с серийными приборами проведено ее опробование в контрольной скв. 4524-к/87 Самотлорской. Выполнено три спуско-подъема со скоростью 150-180 м/ч в интервале глубин 880-1000 м (температура примерно 30 °С), содержащем газоносный пласт, и два спуско-подъема в интервале 1620- 1750 м (температура около 65 °С) с пачкой газо-, нефте- и водоносных пластов.

Рассмотрим работу основных узлов аппаратуры.

Излучатель отработал в скважине 5 ч в диапазоне температур 28-65 °С при частоте запуска 10 Гц. За это время средний поток нейтронов уменьшился с 1*10⁹ до 3,6*10⁸ с^-1, а временная нестабильность возросла с 6 до 33 %.

Монитор обладал чувствительностью 1,7*10^-7 имп/нейтр. потока в полный телесный угол при частоте запуска 10 Гц и времени задержки 6 мс. При этой чувствительности в диапазоне потока излучателя (0,3-1,0) *10⁹ с^-1 и скорости каротажа 180 м/ч статистическая погрешность мониторирования находилась в пределах 1,3-2,3 % при усреднении по интервалу разреза 3 м, увеличиваясь до 7,3-12,6 % при интервале 0,1 м и удовлетворяя предъявляемым к ней требованиям (не более 10-15%) [3].

Дополнительная погрешность мониторирования, появляющаяся при изменении скважинных условий измерения, составляет 1,6 %. Она оценивается как максимальное завышение показаний монитора (7,8 %) в интервале глубин 900-915 м, содержащем газоносный пласт, по сравнению с показаниями против участка относительно однородного глинистого разреза (930-960 м) за вычетом статистического разброса показаний монитора (2,4 %) и нестабильности потока 14 МэВ нейтронов излучателя (5,8 %).

Канал ИННК. Анализ результатов скважинных измерений показал, что аппаратура «Геркулес-1» позволяет при скорости каротажа около 200 м/ч определять временной декремент плотности тепловых нейтронов с погрешностью не более 3 % в разрезах, характеризующихся значениями времени жизни тепловых нейтронов 200-300 мкс. Так, обработка результатов основного и контрольного измерений в интервале глубин 1625-1740 м (рис. 1) по методике, изложенной в работе [7], показала, что полная погрешность измерения составила 3 % при случайной составляющей 3 % и нулевом дрейфе. С этими данными хорошо согласуются результаты обработки материала, полученного с помощью аппаратуры «Десна-0,4» (таблица). Достигнутая при этом воспроизводимость значения среднего времени жизни тепловых нейтронов не выходит за пределы ±1,3 %.

Результаты основного и контрольного измерений скорости счета тепловых нейтронов практически совпадают по характеру изменения показаний на различных участках разреза скважины (рис. 2). Разница этих данных (до 40%) удовлетворительно описывается временной нестабильностью потока 14 МэВ нейтронов излучателя (до 30 %) и статистической погрешностью измерений и сводится к минимуму при введении поправки на показания монитора (рис. 3). Так, воспроизводимость нормированной на показания монитора скорости счета тепловых нейтронов для времени задержки , равном 0,8 мс, составляет не более ±25 % при статистической погрешности 27 % (доверительная вероятность 0,95) и шаге квантования 0,1 м и 8-9 % при шаге квантования 1 м. Эти данные подтверждают эффективность мониторирования как средства уменьшения инструментальной погрешности измерений за счет учета нестабильности потока 14 МэВ нейтронов в процессе каротажа.

Во время испытания установлено, что при потоке около 1*10⁹ с^-1 скорость счета тепловых нейтронов против нефтеносных и газоносных пластов изменялась от 7*10⁴ до 25 имп/мин в диапазоне 0,2-3 мс (см. рис. 2). Дифференциация показаний по скорости счета нефтегазоносных и глинистых пластов в диапазоне 0,8-2 мс против газоносных пластов составила 12-600 для интервала глубин 890-1000 м и 10-700 для интервала 1620-1690 м, а против нефтеносных пластов - 8-300 в интервале 1636-1662 м, возрастая с увеличением (рис. 4). Таким образом, в глинистых пластах можно проводить измерения при до 3 мс. В итоге созданы предпосылки для повышения глубинности ИНК и исследования радиальных характеристик породы [6]. Как показал сравнительный анализ, применение в условиях нефтяных месторождений Западной Сибири аппаратуры «Геркулес-1» вместо серийного прибора ИГН-6М [4] позволяет: 1) уменьшить погрешности измерений скорости счета тепловых нейтронов в 2-3 раза и более, 2) обеспечить определение временного декремента плотности тепловых нейтронов с погрешностью не более 2-3 %, 3) увеличить дифференциацию показаний до 100-300, 4) увеличить радиус зоны исследований за счет расширения рабочего диапазона в сторону дальних задержек до 2-3 мс, 5) уменьшить шаг квантования по разрезу до 10 см, 6) повысить скорость каротажа до 150-180 м/ч и более.

Таким образом, первые полевые испытания аппаратуры «Геркулес-1» подтвердили, что ее функциональные узлы в условиях Западной Сибири сохраняют работоспособность и удовлетворяют требованиям к аппаратуре ИНК для исследования разведочных скважин. Целесообразно продолжить изучение методических возможностей аппаратуры «Геркулес-1». Эффективность таких исследований безусловно повысится при переходе на ее двухзондовую модификацию.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Аппаратура регистрации информации ИНК на магнитную ленту / Б.Е. Векслер, Б.П. Карев, С.Н. Меднис, С.А. Федотов.- В кн.:Скважинные ядерно-геофизические исследования на месторождениях нефти, газа и твердых полезных ископаемых. М., 1978, с. 104-110.

2. Аппаратура цифровой регистрации каротажа АЦРК-2 «Тюмень».- И. Л. ВДНХ, М, Недра,1978.

3. Беспалов Д.Ф., Блюменцев А.М., Дылюк А.А. Анализ современного состояния и тенденций развития систем мониторирования потоков 14 МэВ нейтронов при геофизических исследованиях. Обзор. Сер. Per., разв. и промысл.геофизики. М., ВИЭМС, 1981.

4. Беспалов Д.Ф., Дыдычкин В.Н. Малогабаритный прибор типа ИГН-6М.- В кн.: Скважинные генераторы нейтронов. М., 1973, с. 38-51.

5. Беспалов Д.Ф., Дылюк А.А. Монитор скважинного импульсного генератора нейтронов.- В кн.: Геофизическая аппаратура. Л.,1978, с. 54-58.

6. Использование импульсного нейтронного каротажа для изучения радиального изменения насыщенности / Я.Н. Басин, В.Г. Цейтлин, А.Г. Довеян, И.А. Мартьянов - В кн.: Ядерно-геофизические и геоакустические методы исследования скважин при целенаправленном воздействии на пласт. М., 1983, с. 28-36.

7. Махмутов С.М., Мартьянов И.А., Цейтлин В.Г. Оценка качества данных радиоактивного каротажа на основе контрольных измерений в скважине.- В кн.: Метрологическое обеспечение геофизических исследований скважин. М., 1983, с. 37-45.

8. Повышение информативности аппаратуры с генераторами радиоактивных излучений высокой интенсивности / Ю.И. Горбачев, Л.Н. Иванов, В.X. Леонов, В.В. Попов.- В кн.: Ядерно-геофизические исследования в обсаженных скважинах. М., 1975, с. 134-141.

9. Скважинный генератор нейтронов «Геракл-1М» / Д.Ф. Беспалов, Э.Б. Галкина, В.Н. Дыдычкин и др.- В кн.: Скважинная ядерно-геофизическая аппаратура с управляемыми источниками излучений. М., 1978, с. 5-10.

10. Скважинный генератор нейтронов «Геркулес-1» / Д.Ф. Беспалов, А.А. Дылюк, Л.Н. Иванов и др.- Изотопы в СССР, 1985, вып. 2, с. 42-47.

Таблица Воспроизводимость () результатов измерения среднего времени жизни тепловых нейтронов с регистратором «Десна-04»

1 -й спуско-подъем		2-й спуско-подъем
Глубина, м	мкс	Глубина, м	, мкс	, мкс	, %
907-910	222	908-911	219	220,5	+0,68
902-905	345	902-905	349	347,0	+0,58
946-961	198	950-953	193	195,5	+1,28

Рис. 1. Диаграммы показаний ИННК в скв. 4524-к/87 Самотлор, полученные с помощью аппаратуры «Геркулес» с регистратором «Десна-04» во время четвертого спуско-подъема в интервале глубин 1625-1740 м.

1 - газ; 2 - нефть; 3 - нефтяной обводненный пласт

Рис. 2. Каротажные диаграммы в интервале глубин 890-980 м в скв. 4524-к/87 Самотлор, полученные стандартным комплексом методов ГИС и с помощью аппаратуры «Геркулес".

1 - глины; 2 - песчаники газоносные; 3 - песчаники; 4 - алевролиты

Рис. 3. Изменение с глубиной (скв. 4524-к/87 Самотлор) показаний аппаратуры «Геркулес» при первом (1) и втором (2) спуско-подъемах, зарегистрированных прибором «Пласт-1 П» с шагом квантования 0,1 м.

N - показания в канале ИННК: Nмон - показания монитора после пересчета на «4»; N/Nмон - показания в канале ИННК после нормирования на показания монитора

Рис. 4. Зависимость дифференциации показаний канала ИННК аппаратуры «Геркулес» (Nпл/Nгл) против газоносных (1, 2) и нефтеносного (3) пластов относительно показаний против глин от в различных интервалах глубин.

Глубина соответственно пласта и глины, м: 1 - 1640, 1631; 2 - 903,5, 941,5; 3- 1705. 1738