Геология месторождения Кенкияк

Микроскопическое сечение предпологает наличие в рассматриваемом объёме как – бы одного атома, на электронах которого рассеивается гамма – квант. Для перехода к макроскопичекому сечению надо учесть электронную плотность среды.  σкмакр характеризует убыль гамма – квантов из узкого единичного пучка при прохождении через среду (экран). Действительно, гамма – квант взаимодействуя с электроном поменяет свою траекторию и, тем самым, удалится из пучка, причем эти удаления будут тем чаще, чем больше рассеяний на единицу длинны пучка, что соответствует плотности вещества.

 

 

 σкмакрос = σкмикр * ρ Аав * [Z / A]                                    (2.7)

 

 

 

 

2.1.3 Образование электронно – позитронных пар

 

Процесс имеет энергетический порог примерно 1,022 МэВ. Суть процесса в том, что в поле ядра квант может превратиться в электронно – позитронную пару. Процесс сопровождается отдачей кванта, вызванное рекомбинацией позитрона с одним из свободных электронов. Является помехой для обоих модификаций. Как физическая основа нигде пока не используется.

 

2.2 Физические основы индукционного каротажа

 

 

Индукционные методы применяются для исследования вторичного электромагнитного поля среды, ЭДС которого прямо пропорциональна электропроводности горных пород. Вторичное электромагнитное поле возникает в окружающей среде за счет вихревых токов, которые индуцированы катушкой, питающейся от генератора переменного тока, помещенного в скважину.

Индукционные методы принципиально отличаются от всех методов стационарного и квазистационарного электрического поля прежде всего тем, что для создания вторичного электромагнитного поля в горных породах не требуется непосредственного (гальванического) контакта зондовой установки с окружающей средой. Если в методах КС, СЗ, ТМ и ВП электрический ток распространяется в горные породы от питающих электродов через слой проводящей жидкости (промывочной), то в индукционных методах электроды, как таковые, не используются и вторичное электромагнитное поле формируется в горных породах за счет индуктивной связи первичного электромагнитного поля со средой, окружающей зонд. Следовательно, индукционные методы позволяют  изучать разрезы сухих скважин и скважин, пробуренных с промывочной жидкостью на нефтяной или другой основе, плохо проводящей электрический ток, а также скважин, заполненных нефтью.

Другой особенностью индукционных методов является характер распределения вторичных токов, индуцированной генераторной катушкой в горных породах. Их токовые линии лежат в плоскостях, перпендикулярных к оси генераторной катушки.

В однородной среде линии вихревых токов представляют собой окружности с центрами на оси прибора. При таком характере распределения токовых линий можно более точно определить истинное удельное сопротивление пластов, а влияние электропроводности вмещающих пород на показания индукционных методов существенно уменьшается.

Простейший зонд индукционного метода может быть составлен из двух катушек (генераторной и приемной), опущенных в скважину. Расстояние между серединами генераторной и приемной катушек есть длина индукционного зонда Lи. Генераторная катушка зонда подключена к генератору переменного тока ультразвуковой частоты 20-60кГц и питается стабилизированным по частоте и амплитуде током. Приемная катушка зонда через усилитель и фазочувствительный элемент подключена посредством кабеля к регистрирующему прибору, расположенному на поверхности. Переменный ток, протекающий по генераторной катушке, создает переменное магнитное поле (прямое и первичное), которое в свою очередь индуцирует в среде, окружающей зонд, вихревые токи, формирующие вторичное магнитное поле той же частоты, что и первичное поле.

Первичное и вторичное переменные магнитные поля индуцируют ЭДС в приемной катушке. Непосредственное воздействие первичного поля на приемную катушку не связано с горными породами, поэтому ЭДС, индуцированная прямым полем, компенсируется встречной ЭДС, равной первой по величине и противоположной по фазе, с помощью дополнительных катушек или специальных электронных устройств.

Электродвижущая сила, генерируемая вторичным полем в приёмной катушке, состоит из двух составляющих - активной и реактивной. Регистрирующим прибором фиксируется сигнал активной составляющей ЭДС, наиболее тесно связанной с электропроводностью окружающей среды.      В случае малой проводимости ЭДС активной составляющей прямо пропорциональна её электропроводности. С ростом электропроводности среды ЭДС активного сигнала увеличивается медленнее по более сложному закону. Нарушение пропорциональности между величиной активного сигнала  и электропроводностью среды связанно с взаимодействием вихревых токов. Это явление называется скин – эффектом. Чем выше частота тока и электропроводность среды, тем значительнее взаимодействие вихревых токов и, следовательно, существеннее влияние скин-эффекта на показания индукционного метода.

Активный сигнал фиксируется на поверхности измерительным устройством в виде кривой, отражающей изменение электропроводности пород по разрезу скважины. Точкой записи кривой является середина расстояния между центрами генераторной и приемной катушек. Единицы измерения электропроводности пород является сименс на метр (См/м) – величина, обратная Ом-метру (Ом∙м). Однако на практике во избежание дробных единиц проводимости используют тысячную долю сименса на метр – милисименс на метр (мСм/м).

 При индукционных методах  измеряется эффективная удельная  электропроводностьэф зависящая от проводимостей пласта, промывочной жидкости, зоны проникновения фильтрата промывочной жидкости, вмещающих пород, диаметр скважины, мощности пласта, а также размера и конструкции зонда. В связи с этим эффективная электропроводность эф в общем случае отличается от истины удельной электропроводности изучаемого пласта п.

 

2.3 Физические основы акустического каротажа

акустический каротаж горная порода звуковой пласт

B естественном залегании горные породы практически являются упругими телами. Если в элементарном объеме некоторой упругой среды в течение короткого времени действует внешняя возбуждающаяся сила, в среде возникают напряжения, вызывающие относительное перемещение частиц. Это ведет к возникновению двух типов: деформации объема (растяжения, сжатия) и деформации формы (сдвига). Процесс последовательного распространения деформации называется упругой сейсмической волной. Упругая волна, распространяясь во все стороны, захватывает все более удаленные области. Поверхность, отделяющая в данный момент времени область среды, в которой уже возникло колебание частиц, от той, где колебания еще не наблюдаются, называется фронтом волны.

Линии, нормальные к волновым поверхностям, носят название лучей. В однородной среде лучи прямолинейны, а в неоднородной они имеют криволинейную форму. Распространение фронта волны изучается при помощи известного в геометрической сейсмике принципа Гюйгенса-Френеля, согласно которому каждая точка фронта рассматривается как источник элементарных волн, а понятие луча связывают с направлением переноса энергии волны. Различают два типа волн - продольные Р и поперечные S.

 

 

Рисунок 2.3-Прохождение волны через границу двух сред (а) и распространение упругих волн от расположенного в скважине импульсного сферического излучателя (б)

                        α - угол падения (угол между лучом падающей волны и перпендикуляром к границе раздела); а' - угол отражения; β - угол преломления (угол луча проходящей волны с перпендикуляром к границе раздела); v1 и v2 скорости распространения волн в средах I и II; фронты волн в последовательные моменты времени t1 , t2, … , tn+2: 1 - падающей (прямой) P1, 2 - проходящей P12, 3 - головной P121, 4 - отраженной P11, 5 - ось скважины

 

Если упругая волна достигает границы раздела двух сред с различными упругими свойствами, часть энергии волны отражается - образуется отраженная волна, а часть проходит через границу - проходящая волна (рис. 1, а).

Отраженная волна возникает в том случае, если волновое сопротивление (произведение плотности на скорость) у одной среды, больше, чем у другой. Волна, проходящая через границу раздела, изменяет свое направление - луч преломляется. Из законов геометрической сейсмики следует, что

 

                                 sin α /sin β = v1/v2.                                           (2.3)

 

При v2<v1 луч проходящей волны удаляется от границы раздела, при v2>v1 приближается к ней и, начиная с некоторого критического угла падения i, удовлетворяющего условию sin i = v1/v2, cскользит вдоль границы раздела, а угол преломления β становится равным 90°.

Начиная с критических точек, фронт проходящей волны двигается вдоль границы с постоянной скоростью v2, в то время как скорость движения фронта падающей волны по границе становится меньшей v2 и продолжает уменьшаться, стремясь, по мере увеличения угла падения, к значению истинной скорости в покрывающем слое, т. е. v1. Фронт падающей волны продолжает возбуждать отраженную, но уже не вызывает проходящей волны. Наоборот, фронт проходящей волны, достигая последующих точек границы раньше, чем фронт падающей, порождает новую, так называемую преломленную (головную) волну.

Рассмотрим распространение упругих волн в скважине от сферического излучателя И, расположенного на оси скважины против пласта неограниченной мощности . В момент t = 0 от излучателя поступает импульс упругих колебаний и начинает распространяться падающая продольная волна Р1, обладающая сферическим фронтом. В момент t1 фронт такой волны достигает стенки скважины, что вызывает возникновение вторичных волн - отраженной Р11, проходящих продольной Р12 (со скоростью vp) и поперечной P1S2 (со скоростью vs2), которая на рис. 2.3, б не показана (vs2 < vP2).

В точке А в момент t2 фронт падающей волны образует со стенкой скважины критический угол iP, фронт проходящей волны скользит вдоль стенки скважины и обгоняет падающую волну Р1 и отраженную Р11, так как vp2>vp1. Проходящая волна Р12, скользя вдоль границы раздела, ведет к образованию новой волны Р121 - головной. Фронт этой волны имеет коническую поверхность, наибольший диаметр которой совпадает с диаметром скважины, а ось - с осью скважины. Головные волны, регистрируемые приемником, первыми проходят от источника импульса до приемника следующий путь: датчик импульсов - промывочная жидкость - порода - промывочная жидкость - приемник. Этот путь, сравнимый с путем головных (преломленных) волн в сейсморазведке, обозначен на рис. 1, б лучом Л. В течение некоторого времени t к приемнику последовательно приходят следующие волны: головная Р121, проходящая поперечная Р1S1Р1 и продольная прямая по раствору Р1 со скоростью vp, меньшей vP2, и vS2. Отраженные волны Р11 обладают малой энергией и большим углом падения (α≈ 90°) и приемником не отмечаются. В действительности вследствие интерференции волн и отражений от границ пластов волновое поле имеет более сложный вид.

 

2.4 Физические основы НГК

 

Нейтронный гамма, НГК — метод исследований скважин, основанный на облучении горных пород быстрыми нейтронами и регистрации гамма-излучения, возникающего при захвате тепловых нейтронов в горной породе. Предложен Б. М. Понтекорво в 1940 с изотопным источником нейтронов, с импульсным — Г. Н. Флёровым, Ю. С. Шимелевичем и др. в 1956 (CCCP). Скважинный прибор состоит из источника быстрых нейтронов (т.н. изотопного с постоянным потоком нейтронов или импульсного) и удалённого от него на расстояние 40-80 см одного или нескольких детекторов гамма-излучения (газоразрядного, сцинтилляционного, полупроводникового). При использовании изотопного источника между ним и детектором помещают фильтр, поглощающий прямое излучение (металл, парафин и т.п.).

НГК в интегральной модификации широко применяется для выделения и оценки нефте-, водо- и газонасыщенности коллекторов, пластов угля в разрезе необсаженных и обсаженных скважин, т.к. показания НГК существенно зависят от содержания в горных породах ядер атомов водорода (аномально сильного замедлителя быстрых нейтронов), а также углерода. Для подсчёта открытой пористости горной породы учитывается, по другим данным, доля водорода, входящего в состав связанной воды. НГК спектрометрической модификации применяется для определения содержаний в горной породе железа, хрома и других элементов, ядра которых при захвате нейтронов излучают гамма-кванты с характерными энергиями. Импульсный НГК (ИНГК) применяется для разделения пластов, насыщенных нефтью и минерализованной водой (>=10-20 г/л NaCl), для оценки концентраций бора, ртути, солей хлора, редких земель, имеющих большие сечения захвата нейтронов. ИНГК за счёт импульсного (пульсирующего) источника обладает повышенной помехоустойчивостью и эффективно применяется для определения положения водонефтяного контакта и газонефтяного контакта в скважинах со сложной конструкцией, в т.ч. в обсаженных, оборудованных насосно-компрессорной арматурой. ИНГК используется при контроле за разработкой и при доразведке месторождений нефти и газа. Перспективы развития ИНГК связаны с разработкой многозондовых и спектрометрических модификаций.

Различают два варианта НГК: интегральный, в котором регистрируется интегральный поток гамма-излучения, и спектрометрический, в котором измеряется спектр гамма-излучения или поток квантов в определенной энергетической области.

Возможность использования НГК для выявления рудных объектов и количественного анализа горных пород определяется различиями рудных и породообразующих элементов в сечениях радиационного захвата тепловых нейтронов и энергиях мгновенного гамма-излучения.