Вертикальное сейсмическое профилирование

Метод ГИС, основанный на изучении с помощью расположенных в скважине сейсмоприемников поля сейсмических волн, вызванных приповерхностным взрывом, называют вертикальным сейсмическим профилированием (ВСП). В отличие от СК

при ВСП не ограничиваются регистрацией первых вступлений продольных волн, а стремятся зарегистрировать все волны, возбужденные источником или образовавшиеся на неоднородностях. В результате удается получить значительно более полную

информацию о разрезе. Основные задачи, решаемые с помощью ВСП, заключаются

в литолого-стратиграфическом расчленении разреза, определении пластовых скоростей, выяснении природы волн, зарегистрированных при наземной сейсморазведке, в их литолого-стратиграфической привязке, в изучении геометрии границ в околоскважинном пространстве, а также в прогнозировании геологического разреза ниже забоя скважины.

Сильная неоднородность и большие значения градиентов скоростей, характерные для верхней части разреза (ВЧР), приводят к возникновению интенсивных приповерхностных волн, доминирую-щих на наземных сейсмограммах. Кроме того, на неоднородно-

стях ВЧР образуются рассеянные и многократные обменные волны, создающие устойчивое поле помех, которое затрудняет или полностью исключает идентификацию волн, отразившихся от глубоких геологических границ. С удалением от поверхности

и ВЧР интенсивность волн-помех быстро убывает, что определяет увеличение отношения сигнал/помеха при ВСП. В результате появляется возможность выделения волн, образовавшихся на границах пластов. Поскольку оси синфазности этих волн на

сейсмограммах, зарегистрированных на поверхности и в скважине, пересекаются (см. рис. 77, точки О'О"О"'), с помощью ВСП можно определить природу волн,зарегистрированных при наземной сейсморазведке, и осуществить их литолого-стратиграфическую привязку. Весьма существенно, что наблюдения в скважинах позволяют использовать сравнительно высокие (до 500 Гц) частоты, поскольку волны не пересекают ВЧР, где поглощение особенно значительно. Разрешающая способность ВСП в этой связи выше, чем у наземной сейсморазведки.

 

Вопрос

Ядерно-физические исследования скважин — радиоактивный каротаж — совокупность методов, основанных на изучении полей нейтронов, гамма- и рентгеновских квантов в скважине и околоскважинном пространстве.

Важнейшие отличительные особенности ядерно-физических методов (ЯФМ), определяющие их роль и место в комплексе ГИС, заключаются в следующем: большинство ЯФМ применимо как в открытом стволе, так и в обсаженных скважинах, в связи с чем их используют на всех этапах горно-геологического процесса; показания ЯФМ обусловлены в основном элементным составом горных пород, что позволяет в ряде случаев осуществить литологическое расчленение пород, а также поиск и разведку полезных ископаемых на основе прямых признаков; показания ЯФМ практически не зависят от текстуры и структуры среды, что упрощает изучение вещественного состава пород и, в принципе, дает возможность, комплексируя ЯФМ с методами, чувствительными к текстурно-структурным свойствам, оценить тип порового пространства.

Основные определения

Поток микрочастиц, возникающий в результате ядерных реакций, или самопроизвольного распада ядер, называют ядерным излучением.

Ядерной реакцией в широком смысле называют любой процесс взаимодействия (столкновения) простой или сложной микрочастицы с ядром или другой микрочастицей. Реакция, в которой налетающая частица а взаимодействует с ядром мишени

Х образуя ядро Y и частицу b, имеет три вида записи:

 

 

Основные виды излучения связаны с образованием нейтронов (n), протонов (р), a- и b-частиц, гамма (g) и рентгеновских (х) квантов.

Излучение, взаимодействие которого со средой приводит к образованию электрических зарядов, называют ионизирующими. Взаимодействие заряженных частиц (a,b, р) со средой приводит к непосредственной ионизации атомов или молекул, незаряженных частиц (g, х, п) — к ионизации среды заряжен-ными частицами (a,b, р), возникающими в процессе ядерных реакций.

В результате взаимодействия со средой излучение рассеивается и (или) поглощается.

Рассеяние излучения — процесс взаимодействия, в результате которого меняется направление и (или) энергия частиц. Поглощение излучения — процесс, при котором частицы прекращают свое существование.

 

Радиоактивность — самопроизвольный распад ядра с испусканием одной или нескольких частиц. Ее можно трактовать как распад ранее возбужденного долгоживущего ядра, т. е. как частный случай ядерной реакции. Обычно радиоактивность проявляется в а- или b-излучении (а- или b-распаде), g-излучении, возникающем в результате а- и b-распада, х-излучении, возникающем в результате электронного захвата, и л-излучении при

делении тяжелых ядер.

Закон радиоактивного распада имеет форму записи:

 

 

 

 

Поля излучений характеризуются плотностью частиц, плотностью потока частиц, их энергией и интенсивностью. Плотность частиц n — количество частиц, находящихся в данный момент времени в единице объема. Плотность потока Ф пучка частиц — их число, падающее в одну секунду на единичную площадку, перпендикулярную к пучку. Очевидно, что:

 

где v — скорость частиц в направлении, перпендикулярном к площадке.

Энергию частиц Е измеряют в электрон-вольтах (эВ). Электрон-вольт— энергия, приобретаемая электроном под воздействием разности потенциалов в один вольт. Применяют также единицы килоэлектрон-вольты (кэВ) и мегаэлектронвольты

(МэВ) (.1 МэВ=103 кэВ=106эВ).

Интенсивность J — поток энергии излучения, падающего в единицу времени на единичную площадку. Для моноэнергетического пучка частиц с энергией Е

 

ГАММА-КАРОТАЖ

Метод ГИС, основанный на регистрации у-квантов естественного происхождения, называют гамма-каротажем. Существует интегральный гамма-каротаж (ГК), показания которого характеризуют интегральное содержание естественных радиоактивных элементов (ЕРЭ) в исследуемом пласте, и спектрометрический гамма-каротаж (СГК), показания которого позволяют получить сведения о раздельном содержании ЕРЭ.

Применение гамма-каротажа целесообразно при поисках и разведке месторождений урана, тория, калийсодержащего сырья и других полезных ископаемых, обладающих повышенной радиоактивностью. В качестве примера на рис. 92 приведены результаты интегрального ГК, выполненного с целью выделения пластов калийной соли (сильвинита), содержащей изотоп 40К. Видно, что ГК позволяет существенно уточнить данные,

полученные с помощью бурения. Иногда ГК используют для выделения полезных ископаемых, отличающихся более низкой радиоактивностью, чем вмещающие породы. Так угли на диаграммах ГК обычно отмечаются минимумами интенсивности. Понижением амплитуд характеризуются сульфиды.

В ряде случаев по диаграммам ГК удается осуществить литологическое расчленение и корреляцию разрезов. В первую очередь это касается глинистых разностей и углей в осадочных породах, а также гранитоидов в породах изверженного типа. Важную роль играет ГК при поисках и разведке нефтегазовых месторождений. Здесь его применяют для выделения глин и глинистых пород, экранирующих коллекторы, а также для

оценки параметров, связанных корреляционными отношениями с радиоактивностью. К ним в первую очередь относят глинистость в терригенных разрезах и содержание нерастворимого осадка в карбонатах. В некоторых случаях с помощью ГК удается оценить проницаемость.