Регистрация плотности

Каротаж плотности — это инструмент каротажа скважин , который может обеспечить непрерывную запись пласта объемной плотности по длине ствола скважины . В геологии объемная плотность является функцией плотности минералов, образующих породу (т.е. матрицу ), и жидкости, заключенной в поровом пространстве. Это один из трех инструментов каротажа скважин, которые обычно используются для расчета пористости, два других — акустический каротаж и нейтронный каротаж.

История и принципы

Этот инструмент был первоначально разработан в 1950-х годах и к 1960-м годам стал широко использоваться в углеводородной промышленности. активный ядерный инструмент, радиоактивный источник В скважину опускают и детектор, и источник излучает гамма-лучи средней энергии в пласт. Радиоактивные источники обычно представляют собой направленный источник Cs-137. Эти гамма-лучи взаимодействуют с электронами в пласте и рассеиваются в результате взаимодействия, известного как комптоновское рассеяние . Количество рассеянных гамма-лучей, достигающих детектора, расположенного на заданном расстоянии от излучателя, связано с электронной плотностью пласта. что само по себе связано с объемной плотностью пласта ( $\rho _{\text{bulk}}$) с помощью

$\rho _{\text{e}}=2\rho _{\text{bulk}}\ {\frac {Z}{A}}$

где $Z$ атомный номер, а $A$ – молекулярная масса соединения. Для большинства элементов $Z/A$ составляет около 1/2 (за исключением водорода, у которого это соотношение равно 1). Электронная плотность ( $\rho _{\text{e}}$) в г/см ³ определяет реакцию инструмента плотности.

Общая конструкция инструмента

Сам инструмент изначально состоял из радиоактивного источника и одного детектора, но такая конфигурация чувствительна к воздействию бурового раствора . Аналогично тому, как инструмент акустического каротажа был усовершенствован для компенсации влияния скважины, при плотностном каротаже теперь традиционно используются 2 или более детекторов. В конфигурации с двумя детекторами детектор с коротким интервалом имеет гораздо меньшую глубину исследования, чем детектор с большим интервалом, поэтому он используется для измерения влияния бурового раствора на обнаружение гамма-излучения. Этот результат затем используется для коррекции детектора, расположенного на большом расстоянии.

Определение пористости на основе объемной плотности

Полагая, что измеренная объемная плотность ( $\rho _{\text{bulk}}$) зависит только от плотности матрицы ( $\rho _{\text{matrix}}$) и плотность жидкости ( $\rho _{\text{fluid}}$), и что эти значения известны по стволу скважины, пористость ( $\phi$) можно найти по формуле

$\phi ={\frac {\rho _{\text{matrix}}-\rho _{\text{bulk}}}{\rho _{\text{matrix}}-\rho _{\text{fluid}}}}$

Общие значения плотности матрицы $\rho _{\text{matrix}}$ (в г /см ³ ) являются:

• Кварцевый песок - 2,65
• Известняк - 2,71
• Доломит - 2,87

Этот метод является наиболее надежным индикатором пористости песчаников и известняков, поскольку их плотность хорошо известна. С другой стороны, плотность глинистых минералов, таких как аргиллит , сильно варьируется в зависимости от условий отложения , давления вскрыши , типа глинистого минерала и многих других факторов. Оно может варьироваться от 2,1 (монтмориллонит) до 2,76 (хлорит), поэтому этот инструмент не так полезен для определения их пористости. Объемная плотность жидкости $\rho _{\text{fluid}}$ 1 г /см ³ подходит, когда вода пресная, но сильно соленая вода имеет несколько более высокую плотность, и для залежей углеводородов следует использовать более низкие значения в зависимости от плотности углеводородов и остаточной насыщенности.

В некоторых случаях наличие углеводородов определяется наличием аномально высокой каротажной пористости.

См. также

Звуковая регистрация