Геология месторождения Кенкияк

НГК в настоящее время применяется для расчленения и корреляции разрезов, а так же для определения в породах влаги (пористости) , выявления угольных пластов, каменной соли, титана, зрома, марганца, железа, никеля, меди и т.д.

Нейтронный гамма-метод по неупругому рассеянию нейтронов (НГМНР) основан на регистрации гамма-излучения, возникающего в реакции (n, n/, γ). Этот метод используется в основном для анализа элементов первой четверти системы Д. И. Менделеева.

Такая ограниченность сферы применения метода связана главным образом с тем, что с увеличением массы ядра возрастает число возбуждаемых уровней, что, в свою очередь, приводит к усложнению спектра возникающего при этом гамма-излучения. Поэтому в породах сложного состава становится практически невозможным выявить элементы с большим атомным весом.

При облучении пород потоками быстрых нейтронов с помощью НГМНР прежде всего можно определять  углерод (Еγ=4,43 Мэв), кислород (Еγ=6,1 Мэв), магний (Еγ=1,39 Мэв), алюминий (Еγ=2,21 Мэв), кремний (Еγ=1,78 Мэв), серу (Еγ=2,23 Мэв), кальций (Еγ=3,74 Мэв), железо (Еγ=0,84 Мэв) и некоторые другие элементы.

 

2.5 Физические основы метода  БК

 

Боковым каротажем называют измерения кажущегося сопротивления по стволу скважины трехэлектродным зондом бокового каротажа с автоматической фокусировкой тока. Зонд имеет центральный электрод Ао (см. рис.2.5), симметрично по отношению к которому расположены соединенные между собой удлиненные экранирующие электроды (А1-0, А1-1).

 

Рисунок 2.5- Схема зонда бокового каротажа

При измерении кажущегося сопротивления обеспечивается одинаковый потенциал всех электродов автоматическим регулированием силы тока через центральный электрод. Таким образом, экранные электроды препятствуют растеканию тока центрального электрода по скважине и обеспечивают направление его непосредственно в исследуемый пласт. Кажущееся сопротивление определяется по отношению потенциала экранирующих электродов к току через центральный электрод. Благодаря применению экранирующих электродов уменьшается влияние на результаты измерений промывочной жидкости, заполняющей скважину, и вмещающих пород, а кажущееся сопротивление получается близким к удельному электрическому сопротивлению. БК позволяет выделять пласты малой мощности и изучать с большой подробностью пачки пластов, более точно определять границы. Диаграммы БК в отличие от зондов БКЗ практически не искажены эффектами экранирования.  

Оценка качества.

- допустимые отклонения  показаний БК от теоретических - 20%;

- допустимая погрешность  по контрольной записи - 10%;

- нестабильность стандарт-сигнала в начале и конце записи - 3%.

Качество бокового каротажа определяется в комплексе с показаниями зондов БКЗ. Против Кошайских глин КС по боковому каротажу равно показаниям других зондов. На плотных глинах с кажущимся сопротивлением 5 - 8 Ом*м показания БК примерно равны показанию зонда А1.0M0.1N.

 

Рисунок 2.6- Пример записи диаграммы бокового каротажа

 

3 Интерпретация данных  ГИС

 

3.1 Интерпретация данных гамма-каротажа

 

 

Радиоактивность горных пород связана с присутствием в них тория, урана, актиноурана и их продуктов распада, а также радиоактивных изотопов калия 40К (в природной смеси изотопов калия его содержится 0,012%). Каждый из этих элементов излучает γ-лучи с определенной энергией.

В общем случае интенсивность гамма-излучения приблизительно пропорциональна гамма-активности пород. Однако при одинаковой гамма-активности породы с большей плотностью отмечаются меньшими показаниями ГК из-за более интенсивного поглощения ими γ-лучей. Средняя глубина проникновения γ-лучей в осадочных породах около 30 см, что соответствует радиусу сферы исследования, из которой поступает 90 % регистрируемого излучения. Общая концентрация различных радиоактивных элементов в. горных породах (абсолютная радиоактивность) измеряется числом распадов в 1 с. За единицу радиоактивности, называемую беккерелем (Бк), принимается активность вещества, в котором происходит 1 расп./с. Внесистемная единица кюри (Ки) равна 3,7-1010 Бк, т. е. числу распадов в1г226 Ra.

По величине естественной радиоактивности осадочные породы разделяются на три группы.

Породы высокой радиоактивности. К ним относятся глубоководные глинистые осадки — глобигериновые и радиоляриевые илы, черные битуминозные глины, аргиллиты и глинистые сланцы, калийные соли, калиевые полевые шпаты. Гамма-активность в этих породах может достигать 1—3 Бк на 1 г породы.

Породы низкой радиоактивности. Минимальное содержание радиоактивных веществ содержится в натриевой соли (галите), ангидрите, гипсе, известняке, крупнозернистом кварцевом песчанике, доломите, в подавляющей части каменных углей. Их гамма-активность всего лишь 0,04 Бк на 1 г породы.

Породы средней радиоактивности. Повышение радиоактивности происходит вследствие обогащения скелета породы пелитовыми и алевритовыми кварцевыми частицами, содержания калия в полевошпатовых песчаниках, а также вследствие вторичных процессов доломитизации карбонатных отложений. В некоторых случаях повышение радиоактивности горных пород связано с содержанием монацитовых и карнотитовых песков, скоплений урано-ванадиевых и других минералов. Радиоактивные элементы содержатся иногда в тяжелых минералах песков и песчаников. Гамма-активность таких пород изменяется в диапазоне 0,1—1 Бк на 1 г породы.

Повышенная радиоактивность глинистых пород по сравнению с другими породами осадочного комплекса объясняется их большой удельной поверхностью и способностью к адсорбции радиоактивных элементов, длительностью накопления пелитового материала, обеспечивающего увеличение содержания урана, тория и калия в осадке. Этому же способствует селективная сорбция ионов калия и органических остатков в процессе накопления глин (согласно данным А. Е. Ферсмана, содержание радия в остатках животных и растительных организмов, а следовательно, их радиоактивность намного выше, чем в окружающей среде). Накоплению радиоактивных элементов в битуминозных тонкодисперсных отложениях способствует богатство этой среды коллоидными осадками (включая органические коллоиды), адсорбирующими многовалентные ионы урана, тория и актиноурана. Это подтверждается появлением максимумов на кривой ГК против темных битуминозных сланцев и пластов глин, богатых органическими, в частности рыбными, остатками. Известна также способность тяжелых окисленных нефтей, в том числе и асфальтоподобных органических веществ, обогащаться ураном за счет извлечения его из подземных вод. Легкие нефти и угли этим качеством не обладают.

На основании многочисленных радиохимических исследований установлено: а) радиоактивность морских осадков определяется главным образом содержанием в них урановых соединений; б) наиболее интенсивная адсорбция урана коллоидными частицами происходит тогда, когда концентрация водородных ионов рН раствора меньше 7,5, а окислительно-восстановительный потенциал еН меньше —0,1 В; в этих условиях уран океанического вида восстанавливается с шестивалентного до четырехвалентного и переходит в донные осадки.

В сероводородной (сульфидной) и сульфидно-сидеритовой геохимических фациях имеются условия для интенсивной адсорбции урана. Следовательно, на величину естественной радиоактивности горных пород существенное влияние оказывают и физико-химические условия накопления осадков.

Интенсивность радиоактивного излучения горных пород зависит также от степени радиоактивности насыщающих их вод. Радиоактивность природных вод определяется содержанием в них калийных солей, эманации радия, тория — радона и торона. Наибольшую радиоактивность имеют высокоминерализованные глубинные хлоркальциевые воды (от 1,4 до 0,4 Бк на 1 л воды и ниже), которые благодаря своему составу способствуют выщелачиванию радия и его изотопов из породы. Минимальной естественной радиоактивностью обладают пресные поверхностные питьевые воды (0,02 Бк на 1 л воды).

Кислородные (атмосферные) воды, поступая из области инфильтрации в глубоко погруженные слои, встречаясь с окисленной нефтью, сероводородом и свободной углекислотой повышенной концентрации, обогащаются углеводородами, сероводородом и увеличивают свою минерализацию. При этом окислительно-восстановительный потенциал еН резко снижается до отрицательных величин, что вызывает осаждение урана даже при малом его содержании в воде.

 

Показания ГК являются функцией не только радиоактивности и плотности пород, но и условий измерений в скважине (диаметр скважины, плотность промывочной жидкости и др.). Для исключения влияния условий измерений при оценке интенсивности естественного гамма-излучения часто используется безразмерный двойной разностный параметр

 

                          Iγ= (Iγ- Iγmin)/ (Iγ- Iγmах),                                  (3.1)

 

где Iγ— калиброванные значения, отсчитанные по кривой ГК против исследуемого пласта, представляют собой сумму излучений пласта, промывочной жидкости и собственного фона прибора; Iγmin—минимальное значение ГК по всему разрезу, для которого излучение пласта принимается равным нулю, а регистрируемые значения ГК вызваны суммой излучения ПЖ и фона прибора (наиболее надежными опорными пластами c Iγmin являются неглинистые известняки, доломиты, ангидрит, песчаник); Iγmах — максимальные значения ГК по разрезу, отвечающие пласту чистых глин. Если допустить, что на величины Iγ исследуемого пласта и Iγmin, Iγmах опорных пластов ПЖ сказывается одинаково, то параметр Iγ свободен от влияния ПЖ и фона прибора и характеризует глинистость пласта.

 

Гамма-каротаж повсеместно входит в обязательный комплекс ГИС. Он находит широкое применение для литологического расчленения разреза, оценки глинистости терригенных и карбонатных пород, выявления в разрезе радиоактивных урановых и ториевых руд. Ряд полезных ископаемых имеет также более высокую радиоактивность, чем вмещающая среда, и четко выделяется на кривой ГК. К ним относятся фосфориты, флюориты, редкоземельные элементы и др. В хемогенно-карбонатном разрезе ГК полезен для выделения калийных солей по повышенной радиоактивности, ангидритов, гипсов и натриевой соли по пониженной радиоактивности. Для пород отдельных типов характерна выдержанность радиоактивных свойств на больших площадях, что способствует региональной корреляции разрезов скважин.

Прибор для регистрации ГК может быть совмещен со стреляющим перфоратором и локатором муфт. Одновременная запись гамма-каротажа и локатора муфт позволяет установить стреляющий перфоратор в нужном интервале с высокой точностью. ГК применяется также для взаимной увязки по глубине измерений, выполненных в обсаженных и необсаженных скважинах.

 

 

3.2 Интерпретация данных  ИК

 

 

Основной задачей интерпретации кривой ИК, как и других видов каротажа сопротивлений, является определение удельного сопротивления пластов. При отсутствии проникновения фильтрата ПЖ в пласт определение ρп по данным одной кривой ИК сводится к учету влияний скважины, скин-эффекта и ограниченной мощности пласта, что легко осуществляется с помощью специальных палеток (см. рис. 3.2.1). Определение ρп с помощью этих палеток ведется по следующей схеме: 1) определяют h, σк и σвм против исследуемого пласта (σвм равно среднеарифметическому из отсчетов против покрывающих и подстилающих пластов); 2) вводят поправку за влияние скважины Δσc = σcGc, где σс — электропроводность ПЖ в мСм/м, Gc определяют по палетке (см. рис. 3.2, а) для известных dc и ε, исправленное значение σк1 = σк — Δσс; 3) зная σк1 переходят к ρк, при этом учитывают и скин-эффект (см. рис. 51,6); 4) выбирают палетку (см. рис.3.2.1, в) с наиболее близким шифром ρвм и по данным ρк и h находят ρк∞; 5) если измеренное значение ρвм* более чем на 20 % отличается от ρвм шифра палеток, измеренное значение ρк приводят к палеточным условиям: ρк∞’ =ρк∞(ρвм/ρвм*) ИЛИ ρк∞ = ρк∞/ (ρвм*/ρвм). При отсутствии проникновения ρк∞ = ρп.

Рисунок 3.2.1 -Палетка для определения ρп и D.

 

При наличии зоны проникновения, когда ρзп отличается от ρп неизмененной части пласта, показания ИК интерпретируют с помощью трехслойных однозондовых или комплексных палеток. Однозондовые палетки рассчитаны для пластов неограниченной мощности и представляют собой графики зависимости ρк/ρс от ρп/ρс для известных значений dc и ρзп/ρс. Палетка снабжена кривыми для фиксированных значений D/dc и ρс. Для выбора нужной палетки и определения по ней ρп по кривой ИК требуется предварительное определение параметров D/dc и ρзп/ρс. Это достигается проведением измерений ИК в комплексе с другими электрическими методами сопротивления.

Схема интерпретации сводится к отсчету существенного значения (7К, внесению исправлений за влияние скважины, скин-эффекта и оценке ρк, приведению показаний к условиям пласта неограниченной мощности и нахождению по ординате палетки отношения ρп/ρс.

Показания ИК для определения трех неизвестных величин ρп, ρзп и D интерпретируют обычно в комплексе с данными других зондов электрического каротажа с разными радиусами исследований. С этой целью разработаны комплексные приборы для одновременной регистрации кривых ИК, БК, потенциал- и градиент-зондов. К их числу относятся: прибор ЭЗМ для одновременной регистрации кривых ИК, КС потенциал-зондом (AM = 0,4) и ПС; Э6, дающий возможность одновременно записать две кривые ИК зондами большой ИКб и средней ИКс глубин исследования, кривую БКм малым зондом (L=1 м) и ПС.

Двух кривых сопротивления, регистрируемых прибором ЭЗМ, недостаточно для определения трех параметров ρп, ρзп и D. Для определения этих параметров необходимо располагать дополнительными данными о ρзп, которые обычно получают по БМК. Зная ρзп, по отношению ρзп/ρк1АМ оценивают характер проникновения. Если мощность пласта h≥5 м, то при ρзп/ρк1АМ>1 имеет место повышающее проникновение; при ρзп/ρк1АМ<1 — понижающее. При А<5 м показания ρк1АМ исправляют за ограниченную мощность пласта.

Для оценки параметров ρп и D прибором ЭЗМ и р„, р3п, D прибором Э6 применяют палетки (рис. 3.2.2). В зависимости от характера проникновения для оценки ρп и D используют палетки, составленные для повышающего (рис. 3.2.2, а) и понижающего (рис. 3.2.2, б) проникновений фильтрата в пласт, представляющие зависимости соответственно ρк1АМ/ρк1ИК от ρзп/ρк1АМ и ρзп/ρк1ИК от ρзп/ρк1АМ, для семейства кривых D/dc; ρзп/ρп и D/dc; ρп/ρзп.

Рассмотренные палетки рассчитаны для фиксированных dc и пластов большой мощности. Но при исправлении значений ρк за ограниченную мощность пласта могут быть использованы и для пластов малой мощности. Палетки рассчитаны для скважин двух диаметров: 0,2 и 0,3 м, но с допустимой погрешностью могут быть использованы соответственно при 0,14≤d≤0,25 м и при 0,25≤d≤0,34 м.