Оценка нейтронной пористости пласта
В области оценки пластов пористость является одним из ключевых показателей для количественной оценки запасов нефти и газа. При нейтронном измерении пористости используется источник нейтронов для измерения показателя водорода в пласте-коллекторе, который напрямую связан с пористостью. Водородный индекс (HI) материала определяется как соотношение концентрации атомов водорода на см 3 в материале соответствует чистой воде при температуре 75 °F. Поскольку атомы водорода присутствуют как в водосодержащих, так и в нефтенаполненных резервуарах, измерение их количества позволяет оценить количество заполненной жидкостью пористости.
Физика
[ редактировать ]
Нейтроны обычно испускаются радиоактивным источником, таким как америций-бериллий (Am-Be) или плутоний-бериллий (Pu-Be), или генерируются электронными генераторами нейтронов, такими как минитрон. Быстрые нейтроны испускаются этими источниками с энергией от 4 МэВ до 14 МэВ и неупруго взаимодействуют с веществом. После замедления до 2 МэВ они начинают упруго рассеиваться и замедляются дальше, пока нейтроны не достигнут уровня тепловой энергии около 0,025 эВ. Когда тепловые нейтроны затем поглощаются, гамма-лучи испускаются . Подходящий детектор, расположенный на определенном расстоянии от источника, может измерять популяцию надтепловых нейтронов , популяцию тепловых нейтронов или гамма-лучи, испускаемые после поглощения.
Механика упругих столкновений предсказывает, что максимальная передача энергии происходит при столкновении двух частиц одинаковой массы. Следовательно, атом водорода (H) заставит нейтрон замедляться больше всего, поскольку они имеют примерно одинаковую массу. Поскольку водород в основном связан с количеством воды и/или нефти, присутствующими в поровом пространстве, измерение численности нейтронов в исследуемом объеме напрямую связано с пористостью.
Коррекция
[ редактировать ]Определение пористости является одним из наиболее важных применений нейтронного каротажа пористости. Параметры коррекции литологии , параметров скважины и другие необходимы для точного определения пористости следующим образом:
- Размер скважины
- Соленость скважины
- Температура и давление в скважине
- Грязевой пирог
- Вес грязи
- Засоленность пласта
- Расстояние между инструментом и стенкой скважины
Интерпретация
[ редактировать ]С учетом различных допущений и поправок значения кажущейся пористости можно получить из любого нейтронного каротажа. Нельзя недооценивать замедление нейтронов другими элементами, даже если они менее эффективны. Определенные эффекты, такие как литология , содержание глины, а также количество и тип углеводородов, можно распознать и скорректировать только в том случае, если доступна дополнительная информация о пористости, например, из акустического каротажа и/или каротажа плотности. Любая интерпретация только нейтронного каротажа должна осуществляться с осознанием связанных с этим неопределенностей.
Влияние легких углеводородов и газа
[ редактировать ]Количественный отклик нейтронного инструмента на газ или легкий углеводород зависит, прежде всего, от водородного индекса и «эффекта раскопок». Водородный индекс можно оценить по составу и плотности углеводородов.
При фиксированном объеме газ имеет значительно меньшую концентрацию водорода. Когда поровые пространства в породе выкапываются и замещаются газом, пласт имеет меньшую характеристику замедления нейтронов, отсюда и термин «эффект раскопок». Если этот эффект игнорировать, нейтронный каротаж покажет низкое значение пористости. Эта характеристика позволяет использовать нейтронный каротаж пористости с другими каротажными данными пористости (например, каротажем плотности) для обнаружения газовых зон и идентификации контактов газа и жидкости.
Методика измерения
[ редактировать ]Нейтронные инструменты основаны на измерении нейтронного облака разных энергетических уровней в пределах исследуемого объема. Приборы для эпитепловых нейтронов измеряют плотность эпитепловых нейтронов с уровнями энергии от 100 до 0,1 эВ в пласте. Приборы тепловых нейтронов измеряют только популяцию нейтронов с уровнем тепловой энергии, а приборы нейтрон-гамма измеряют интенсивность потока гамма-излучения, генерируемого захватом тепловых нейтронов. Инструменты обычно имеют два детектора (или более) на разных расстояниях от источника для получения соотношения скоростей счета, что теоретически снижает влияние скважины.
Пропорциональный счетчик, заполненный гелием -3 (He-3), является наиболее распространенным детектором эпитепловых и тепловых нейтронов. Гелий имеет высокое сечение захвата нейтронов и при взаимодействии с нейтроном производит следующую реакцию.
3He + 1n → 1H + 3H + 764keV energy
Для увеличения заряда, возникающего в результате взаимодействия гелия и нейтрона, на анод счетчика подается высокое напряжение. Высокое рабочее напряжение выбирается так, чтобы обеспечить достаточный коэффициент усиления для целей счета. В большинстве счетчиков с гелием-3 используется охлаждающий газ для стабилизации характеристик высокого напряжения и предотвращения выхода из-под контроля.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- Джон Т. Деван, «Ядерный каротаж в открытой скважине - современное состояние» - Двадцать седьмой ежегодный симпозиум SPWLA по каротажу, 9–13 июня 1986 г.