СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАКРОСЕЧЕНИЙ ПОГЛОЩЕНИЯ ТЕПЛОВЫХ НЕЙТРОНОВ В СКЕЛЕТЕ ПОРОД ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА НЕФТЕНАСЫЩЕННОСТИ ПЛАСТОВ ГОРНЫХ ПОРОД Российский патент 1997 года по МПК G01V5/04 G01V5/12 

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и может быть использовано при разведке нефтяных месторождений с целью подсчета количества нефти в заполняющем поры флюиде, а также к нефтедобывающей промышленности для контроля за разработкой нефтяных месторождений, их заводнением и для определения текущей нефтенасыщенности.

Известен способ определения характера насыщения пластов-коллекторов, сущность которого состоит в том, что проводят электрический радиоактивный каротаж, строят графики изменения радиоактивности и сопротивления глин, наносят линии трендов, осуществляют нормализацию показаний естественной радиоактивности и сопротивления путем совмещения трендов. На совмещенных отнормированных кривых выделяют аномалии и по величине аномалии судят о нефтегазоносности нижерасположенного геологического объекта [1] Недостатком способа является его малая эффективность при определении количественных параметров насыщения пластов-коллекторов.

Известен способ определения нефтенасыщенности коллекторов с использованием повторных измерений аппаратурой импульсного нейтронного каротажа. При этом повторные измерения проводят с большим промежутком времени для того, чтобы зона проникновения фильтрата бурового раствора в пласт коллектора успела расформироваться [2]
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является известный способ определения макросечения поглощения тепловых нейтронов в скелете породы (Σск) [3] заключающийся в отборе из исследуемых отложений образцов керна, проведении на этих образцах силикатного или другого вида анализа, дающего элементный состав образца, и расчете Σск по формуле:

где D плотность (г/см³);
Na число Авогадро 6,022•1E23;
C_i процентное содержание i-го сорта в веществе;
σ[i] сечение поглощения тепловых нейтронов элементами i-го сорта;
Ai атомный вес.

Указанный способ обладает рядом недостатков: макросечение поглощения тепловых нейтронов скелетом породы определяют на образцах керна, которые необходимо поднять из исследуемого интервала глубин, что не всегда возможно, так как керн может быть разрушен в процессе бурения, что приводит к ошибкам при привязке к глубине и определении параметров; отбор, транспортировка и пробоподготовка керна являются трудоемкими и времяемкими операциями; неоднозначна интерполяция данных, полученных в интервале, из которого поднят и исследован образец керна, на соседние интервалы глубин; получение результатов исследования керна требуют большого промежутка времени, что сильно задерживает результаты анализа скважины.

Задачей изобретения является повышение точности определения макросечения поглощения тепловых нейтронов в скелете породы, а также сокращение времени и трудоемкости проводимых для этого измерений.

Эта задача решается следующим образом: устанавливают зависимости между концентрациями естественных радиоактивных элементов (ЕРЭ) и макросечением поглощения тепловых нейтронов в скелете породы, определяют концентрации естественных радиоактивных элементов по стволу скважины методом спектрометрического гамма-каротажа и рассчитывают величины Σск соответствующие полученным значениям концентраций, по заранее полученным зависимостям, при этом для получения зависимостей между значениями концентраций естественно-радиоактивных элементов и макросечением поглощения тепловых нейтронов в скелете породы отбирают коллекцию кернов из интересующих отложений, и проводят измерения этих величин на одних и тех же образцах, причем зависимости между макросечением поглощения тепловых нейтронов скелетом породы и значениями концентраций естественных радиоактивных элементов для исследуемых отложений, полученные хотя бы в одной скважине, распространяют на эти отложения месторождения в целом.

В результате решения этой задачи получается технический эффект, который заключается в том, что стало возможным получить значения макросечения поглощения тепловых нейтронов в скелете породы непрерывно по всему пласту, вскрытому скважиной, и, соответственно, определить коэффициент нефтенасыщенности. Знание зависимости между Σск и концентрациями ЕРЭ позволяет для скважин изучаемого месторождения, в которых проведен спектрометрический гамма-каротаж, рассчитать коэффициент нефтенасыщенности с учетом изменений S_ск по толщине исследуемого пласта.

На фиг. 1 3 показаны корреляционные зависимости между концентрациями K, Th, U и S_ск; на фиг.4 каротажные диаграммы, полученные в исследуемой скважине и рассчитанные значения S_ск; на фиг.5 сопоставление значений S_ск, рассчитанных по спектрометрическому гамма-каротажу и по керновым измерениям элементов, вносящих существенный вклад в S_ск.

Сущность заявленного способа заключается в следующем.

Измеряют распределение гамма-квантов по энергии (спектр гамма-квантов) в процессе непрерывного движения прибора по стволу скважины (каротажа), затем по измеренным спектрам рассчитывают концентрации естественных радиоактивных элементов K, Th, U(Ra), определяют макросечения поглощения тепловых нейтронов скелетом породы (Σск) по предварительно полученным зависимостям Σск от концентраций K, Th, U.

Способ получения зависимости Σск от концентраций ЕРЭ показан на конкретном примере при определении коэффициента нефтенасыщенности пласта D1 Чишминской площади Татарстана. Из одной из свкажин поднят керн, на основе которого была сформирована коллекция из 14 образцов.

На этих образцах керна макросечение поглощения тепловых нейтронов в скелете породы рассчитано по формуле (1). Процентное содержание атомов i-го сорта в веществе определяли на установке нейтронно-радиационного анализа (НРА).

В табл. 1 приведены результаты определения содержания элементов в образцах керна на этой установке. В последней колонке табл.1 приведены полученные значения макросечений поглощения тепловых нейтронов скелетом породы, рассчитанные по формуле 1.

На тех же образцах, на которых был проведен НРА, определялись содержания ЕРЭ на лабораторной установке.

В табл.2 приведены концентрации ЕРЭ и Σск.

Графики зависимостей концентраций K, Th, U(Ra) от Σск показаны на фиг.1
3. Непрерывными линиями показаны графики аппроксимирующих зависимостей концентраций каждого из представленных элементов от сечения скелета. Полученные формулы аппроксимирующих функций для каждого элемента:

где CK, CTh, CU концентрации K, Th и U соответственно;
Σск макросечение поглощения тепловых нейтронов скелетом породы.

Для выявления степени связи был использован коэффициент корреляции. Для K он равен 0,98; для Th 0,98, а для U 0,80.

Выявленные зависимости для K и Th были использованы для расчета Σск по стволу скважины, в котором кроме отбора керна был проведен спектрометрический гамма-каротаж.

На фиг. 4 представлены диаграммы скорости счета в интегральном канале, концентрации K, Th, U и рассчитанные по K и Th значения Σск Макросечение поглощения тепловых нейтронов скелетом породы рассчитывали отдельно по каждому элементу, по формулам 2 и 3, а затем определяли их среднее значение.

На фиг. 5 представлены графики скорости счета в интегральном канале, макросечения поглощения тепловых нейтронов скелетом породы, рассчитанное по данным ГК-С. Треугольниками обозначены Σск полученные на керне. На фиг.5 видна хорошая сходимость величин Σск полученных на керновом материале и рассчитанных по каротажу в точках, соответствующих глубине отбора керна. Это подтверждает правильность полученных значений Σск по всей глубине измерений.

Опыт практического использования способа показал, что выявленные зависимости между макросечением поглощения тепловых нейтронов скелетом пласта и концентрациями естественно-радиоактивных элементов могут быть распространены на весь пласт изучаемого нефтяного месторождения.

Предложенный способ определения макросечений поглощения тепловых нейтронов в скелете пород особенно важен для определения коэффициента нефтенасыщенности пластов горных пород, пересеченных скважиной, который рассчитывается по формуле:
,
где Σпл макросечение поглощения тепловых нейтронов в пласте;
Σн макросечения поглощения тепловых нейтронов в нефти, заполняющей поры породы;
Σв макросечение поглощения тепловых нейтронов в воде, заполняющей породы;
K_п коэффициент пористости;
K_н коэффициент нефтенасыщенности пласта;
Σск макросечение поглощения тепловых нейтронов скелетом породы
Методом импульсного нейтронного каротажа измеряют время жизни тепловых нейтронов в пласте. Затем пересчитывают время жизни тепловых нейтронов в пласте на макросечение поглощения тепловых нейтронов в пласте (Σпл) Проводят измерение макросечения поглощения тепловых нейтронов в нефти, заполняющей поры породы (Σн) Измеряют макросечения поглощения тепловых нейтронов в воде, заполняющей породы породы (Σв) Измеряют геофизические параметры, для расчета коэффициента пористости (K_п). Макросечение поглощения тепловых нейтронов в скелете породы рассчитывают по концентрациям ЕРЭ. По полученным параметрам рассчитывают коэффициент нефтенасыщенности пласта (K_н).

Использование: изобретение относится к нефтегазовой и нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при разведке нефтяных месторождений для подсчета количества нефти в заполняющем поры флюиде, а также для контроля за разработкой нефтяных месторождений, их заводнением и определения текущей нефтенасыщенности. Сущность изобретения: при определении макросечения поглощения тепловых нейтронов в скелете породы (Σск) устанавливают зависимости между концентрациями естественных элементов (ЕРЕ) и макросечением поглощения тепловых нейтронов в скелете породы, определяют концентрации естественных радиоактивных элементов по стволу скважины методом спектрометрического гамма-каротажа и рассчитывают величины Σск , соответствующие полученным значениям концентраций, по заранее полученным зависимостям, при этом для получения зависимостей между значениями концентраций естественно-радиоактивных элементов и макросечением поглощения тепловых нейтронов в скелете породы может быть отобрана коллекция кернов из интересующих отложений и проведены измерения этих величин на одних и тех же образцах, причем зависимости между макросечением поглощения тепловых нейтронов скелетом породы и значениями концентраций естественных радиоактивных элементов для исследуемых отложений, полученные хотя бы в одной скважине, могут быть распространены на эти отложения месторождения в целом. 2 з. п. ф-лы, 5 ил., 2 табл.

1. Способ определения макросечений поглощения тепловых нейтронов в скелете пород преимущественно для определения коэффициента нефтенасыщенности пластов горных пород, пересеченных скважиной, включающий определение концентраций элементов в породе и на основании полученных значений концентраций элементов расчет макросечений поглощений тепловых нейтронов в скелете пород (Σ_ск), отличающийся тем, что устанавливают зависимости между концентрациями естественных радиоактивных элементов и макросечением поглощения тепловых нейтронов в скелете породы, определяют концентрации естественных радиоактивных элементов по стволу скважины методом спектрометрического гамма-каротажа и рассчитывают величины (Σ_ск), соответствующие полученным значениям концентраций, по заранее полученным зависимостям. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для установления зависимостей между значениями концентраций естественно-радиоактивных элементов и макросечением поглощения тепловых нейтронов в скелете породы отбирают коллекцию кернов из интересующих отложений и проводят измерения этих величин на одних и тех же образцах. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что функциональные зависимости между макросечением поглощения тепловых нейтронов скелетом породы и значениями концентраций естественных радиоактивных элементов для исследуемых отложений полученные хотя бы в одной скважине, распространяют на эти отложения месторождения в целом.